JP5708162B2 - シール構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や一般機械、産業機械等に適用されるシール構造に関する。

従来から、例えば、下記特許文献１に示されているような密封装置は知られている。この従来の密封装置は、回転側部材に装着されるスリンガに摺動可能に密接されるシールリップ及び静止側部材の内周面に密接される外周固定シール部を有する密封装置本体と、スリンガを外側から覆うように配置された保護カバーとを備えている。そして、この従来の密封装置においては、スリンガと保護キャップとの間に隙間によるラビリンスシールが構成されるようになっており、外部から飛来するダストや泥水等がスリンガと密封装置本体のシールリップとの摺動部側に進入し難くするようになっている。

又、従来から、例えば、下記特許文献２に示されているような車軸用密封装置も知られている。この従来の車軸用密封装置は、環状シールケースの内周側に金属嵌合される補強環に対して一体成形されるシール部材を備えている。そして、このシール部材には、環状固定部材の外周面に摺動自在に密封接触するシールリップ、ダストリップ及びサブリップが形成されるようになっている。

さらに、従来から、例えば、下記特許文献３に示されているようなオイルシールも知られている。この従来のオイルシールは、主リップと２つの補助リップとが形成される弾性体を有するようになっている。

特開２００９−２６４４１６号公報 特開２００３−９７７１６号公報 特開２００２−２２８００６号公報

上記従来の密封装置においては、スリンガとキャップとの間における隙間によってラビリンスシールが構成されることにより、外部からダストや泥水、砂等の異物の侵入が抑制されるようになっているものの、異物の進入を完全に防止するものではない。したがって、例えば、ラビリンスシールを介して異物が内部に侵入し、異物が侵入することによってシールリップ（ダストシールリップ）の先端部分に印加される圧力（荷重）が大きくなると、シールリップ（ダストシールリップ）に意図しない変形を生じさせる可能性があり、この結果、より内部に異物を進入させてしまう恐れがある。そして、上記従来の車軸用密封装置やオイルシールのように複数のリップを備える構造であっても、各リップの先端部分に印加される圧力（荷重）が大きくなる状況であれば各リップに意図しない変形が生じる可能性があり、より内部に異物を進入させてしまう恐れがある。

本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、その目的は、異物の侵入に伴ってダストシールリップのシール性を高めて異物の内部への侵入を確実に防止するシール構造を提供することにある。

本発明は、静止側部材と、この静止側部材に収容されて支持される可動側部材と、前記可動側部材を収容するために前記静止側部材に形成された開口部を覆うように前記可動側部材に組み付けられる被覆部材とを有する装置に適用されて、前記静止側部材と前記可動側部材との間をシールするシール構造を改良しようとするものである。

本発明の特徴は、前記シール構造が、前記静止側部材と前記可動側部材との間をシールするメインシールリップと、前記静止側部材と前記被覆部材との間に形成される所定の隙間が中間部分に位置するように前記可動側部材の軸方向にて前記被覆部材に向けて延出し、且つ、前記可動側部材の外表面に接触するように形成されて前記静止側部材の内部に対して異物の侵入を防止するダストシールリップとを備え、前記可動側部材との間で所定の空間を形成する切り欠き部を前記被覆部材に形成し、前記ダストシールリップの先端を前記被覆部材に形成した切り欠き部に収容することにある。

この場合、前記メインシールリップと前記ダストシールリップとの間にて、さらに、シールリップを備えるとよい。

これらによれば、外部からの異物が静止側部材（例えば、ハウジング）と被覆部材（例えば、キャップ）との間に形成された所定の隙間を通って、すなわち、ラビリンスシールを介してシール構造に到達する場合、侵入した異物は、可動側部材（例えば、回転シャフト）の軸方向にて被覆部材に向けて延出したダストシールリップの中間部分（言い換えれば、ダストシールリップの背面）に到達し、最終的にこの中間部分を経由してダストシールリップの先端部分に到達する。このため、静止側部材と被覆部材との間に形成された所定の隙間を通ってシール構造のダストシールリップに到達する異物が多くなればなるほど、異物の侵入に伴ってダストシールリップの中間部分（背面側）に作用する押圧力（圧力）が増大し、その結果、ダストシールリップは可動側部材の外表面に対して押し付けられるようになる。したがって、ダストシールリップは、静止側部材と被覆部材との間に形成された所定の隙間を通って侵入した異物が多くなるほどシール性が向上するように変形し、その結果、静止側部材の内部に向けての異物の侵入を良好に防止することができる。

又、被覆部材に対して、この被覆部材に向けて延出したダストシールリップの先端部分を収容する切り欠き部を形成することにより、より確実に、静止側部材と被覆部材との間に形成された所定の隙間をダストシールリップの中間部分に位置させることができる。したがって、ダストシールリップは、静止側部材と被覆部材との間に形成された所定の隙間を通って侵入した異物が多くなるほど、より確実にシール性が向上するように変形し、その結果、静止側部材の内部に向けての異物の侵入をより良好に防止することができる。

又、メインシールリップと被覆部材に向けて延出したダストシールリップとの間にさらにシールリップを備えることにより、ダストシールリップによっても除外できなかった異物がメインシールリップ方向に侵入する場合であっても、シールリップが異物の侵入を防止することができる。この場合、特に、可動側部材が回転シャフトである場合には、この回転シャフトの回転に伴ってダストシールリップであっても完全に異物の侵入を防止できない可能性があるものの、メインシールリップとの間にシールリップを設けることにより、静止側部材の内部に向けての異物の侵入を良好に防止することができる。

本発明に係るシール構造が適用される装置の概略構成を示す断面図である。 図１のシール構造の構成を拡大して示す断面図である。 本発明に係るシール構造の異物侵入に伴うシール性の向上を説明するための図である。 本発明の変形例に係るシール構造が適用される装置の概略構成を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係るシール構造について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るシール構造の適用可能な装置（以下、適用装置と称呼する。）を概略的に示している。なお、本実施形態に係るシール構造の適用可能な装置については、可動側部材として軸線回りに回転する回転シャフトを有する装置は言うまでもなく、可動側部材として軸線方向に進退するシャフトを有する装置であっても適用可能である。

この実施形態における適用装置は、静止側部材としてのハウジングＨと、ハウジングＨによって軸線回りに回転可能に支持された可動側部材としての回転シャフトＳとを備えており、ハウジングＨの開口側端部すなわち大気側には、ハウジングＨと回転シャフトＳとの間をシールするシール構造１０が設けられている。また、この適用装置においては、回転シャフトＳを支持するためにハウジングＨに形成された開口側端部を覆う被覆部材としてのキャップＣが回転シャフトＳに組み付けられている。ここで、キャップＣは、キャップＣのハウジングＨに対向する端部とハウジングＨの開口側端部との間に所定の隙間Ｇ１が形成されるように、回転シャフトＳに組み付けられている。

シール構造１０は、図２に示すように、ハウジングＨに対して組み付けられる環状のシール本体１１を備えている。そして、シール本体１１は、ハウジングＨ内にて内向きのフランジ部１２ａ及び円筒部１２ｂから形成される断面Ｌ字状の補強環１２を備えており、この補強環１２のフランジ部１２ａ及び円筒部１２ｂの外周面とフランジ部１２ａの内端とにはゴム状弾性体１３が一体的に焼付固定されている。このゴム状弾性体１３には、補強環１２のフランジ部１２ａの内端に回転シャフトＳの外周面に摺動自在に接触するダストシールリップ部１４と、回転シャフトＳの外周面に摺動自在に密封接触するメインシールリップ１５とが形成されている。

ダストシールリップ部１４は、ハウジングＨの大気側からのダストや泥水のハウジングＨの内部への侵入を防止するものである。このため、ダストシールリップ部１４は、補強環１２のフランジ部１２ａの内端からハウジングＨの大気側である開口側端部に向けて突出する円環状のシールリップとしての第１ダストシールリップ１４ａと、補強環１２のフランジ部１２ａの内端近傍からハウジングＨの大気側である開口側端部を超えてキャップＣの内部に進入するように延出して回転シャフトＳの外周面に摺動可能に接触する円環状の第２ダストシールリップ１４ｂとから構成されている。ここで、第１ダストシールリップ１４ａは、キャップＣに向けて延出して形成された第２ダストシールリップ１４ｂとメインシールリップ１５との間に形成されるものであり、例えば、第２ダストシールリップ１４ｂを通過してメインシールリップ１５方向に異物が侵入する場合にこの異物の侵入を防止するものである。

メインシールリップ１５は、補強環１２のフランジ部１２ａの内端から円筒部１２ｂ内に延出し、断面角状に形成されている。そして、メインシールリップ１５は、その外周側に回転シャフトＳに対して緊迫力を付与するためのガータースプリング１６が装着されている。

キャップＣは、回転シャフトＳに対向する内面において、回転シャフトＳとの間で所定の空間を形成する切り欠き部Ｃ１が形成されている。これにより、キャップＣに形成された切り欠き部Ｃ１内に第２ダストシールリップ１４ｂの先端部分が進入して収容されることにより、キャップＣのハウジングＨに対向する端部とハウジングＨの開口側端部との間に形成された所定の隙間Ｇ１によるラビリンスシールは、第２ダストシールリップ１４ｂの中間部分すなわち背面に位置するように形成される。又、切り欠き部Ｃ１は、進入する第２ダストシールリップ１４ｂに接触しないように、すなわち、進入する第２ダストシールリップ１４ｂの背面と切り欠き部Ｃ１の内面との間に隙間Ｇ２が生じるように形成される。これにより、進入する第２ダストシールリップ１４ｂの背面と切り欠き部Ｃ１の内面との間に隙間Ｇ２によってラビリンスシールが形成されるようになっている。

次に、上記のように構成したシール構造１０によるダストや泥水、砂等すなわち異物のハウジングＨ内部への侵入を防止するシール性の向上について説明する。

適用装置の使用環境によっては、この装置にダストや泥水、砂等の異物がハウジングＨ内部に進入することが懸念される。この場合、適用装置においては、ハウジングＨとキャップＣとの間に隙間Ｇ１によるラビリンスシールが形成されるため、大部分の異物の侵入は防止されるものの、一部の侵入は防止できない可能性がある。このようにラビリンスシールによって進入を防止できない異物に対し、シール構造１０はハウジングＨの内部に侵入することを防止する。このことを具体的に説明する。

上述したように、シール構造１０においては、第２ダストシールリップ１４ｂがキャップＣに形成された切り欠き部Ｃ１内に進入するようになっている。これにより、図３に示すように、ハウジングＨとキャップＣとの間に形成されていて異物の侵入経路となる隙間Ｇ１は、第２ダストシールリップ１４ｂの中間部分（背面）に位置するように形成される。したがって、隙間Ｇ１（ラビリンスシール）を介して侵入した異物は、まず、第２ダストシールリップ１４ｂの中間部分（背面）に到達し、その後、キャップＣの切り欠き部Ｃ１と第２ダストシールリップ１４ｂとの間の隙間Ｇ２により形成されるラビリンスシールに向けて進む。

ところで、隙間Ｇ１及び隙間Ｇ２に異物が侵入すると、この侵入した異物は第２ダストシールリップ１４ｂを回転シャフトＳに向けて押し付けるため、第２ダストシールリップ１４ｂは回転シャフトＳに押し付けられるように変形する。すなわち、隙間Ｇ１及び隙間Ｇ２に異物が侵入すればするほど第２ダストシールリップ１４ｂが回転シャフトＳに向けて押し付けられるため、第２ダストシールリップ１４ｂの回転シャフトＳに対する締め代が大きくなる。したがって、第２ダストシールリップ１４ｂによる異物侵入を防止するためのシール性能が向上し、ハウジングＨ内部への異物の侵入を良好に防止することができる。

以上の説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、シール構造１０までダストや泥水、砂等の異物が侵入しやすい過酷な環境であるほど、シール構造１０まで侵入した異物がキャップＣの切り欠き部Ｃ１まで延出した第２ダストシールリップ１４ｂの中間部分（背面）を回転シャフトＳに向けて押し付けるようにすることができる。したがって、シール構造１０においては、異物が侵入すればするほど第２ダストシールリップ１４ｂをシール性が向上するように変形させることができて、ハウジングＨ内部に向けて異物が侵入することを効果的に防止することができる。

上記実施形態においては、キャップＣの内周面に切り欠き部Ｃ１を形成し、ダストシールリップ部１４を構成する第２ダストシールリップ１４ｂを収容するように実施した。この場合、キャップＣに切り欠き部Ｃ１を形成することなく実施することも可能である。具体的には、図４に示すように、キャップＣに端面に対して、適宜、膨出部を形成することにより、第２ダストシールリップ１４ｂの中間部分（背面）に位置するように、隙間Ｇ１（ラビリンスシール）を形成することができる。したがって、この場合であっても、上記実施形態と同様に、異物が侵入すればするほど第２ダストシールリップ１４ｂをシール性が向上するように変形させることができて、ハウジングＨ内部に向けて異物が侵入することを効果的に防止することができる。

本発明の実施にあたっては、上記実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、ダストシールリップ部１４を第１ダストシールリップ１４ａと第２ダストシールリップ１４ｂとから構成して実施した。この場合、要求される清浄度やシール性能に応じて、第１ダストシールリップ１４ａを省略して実施することができる。この場合であっても、第２ダストシールリップ１４ｂがハウジングＨとキャップＣとの間の隙間Ｇ１及び隙間Ｇ２により形成されるラビリンスシールを介した異物の侵入に伴ってシール性が向上するように変形するため、ダストや泥水、砂等の異物がハウジングＨ内部に侵入することを防止することができる。

１０…シール機構、１１…シール本体、１２…補強環、１２ａ…フランジ部、１２ｂ…円筒部、１３…ゴム状弾性体、１４…ダストシールリップ部、１４ａ…第１ダストシールリップ、１４ｂ…第２ダストシールリップ、１５…メインシールリップ、１６…ガータースプリング、Ｈ…ハウジング、Ｃ…キャップ、Ｃ１…切り欠き部

Claims (2)

1. 静止側部材と、この静止側部材に収容されて支持される可動側部材と、前記可動側部材を収容するために前記静止側部材に形成された開口部を覆うように前記可動側部材に組み付けられる被覆部材とを有する装置に適用されて、前記静止側部材と前記可動側部材との間をシールするシール構造であって、
   前記シール構造が、
   前記静止側部材と前記可動側部材との間をシールするメインシールリップと、
   前記静止側部材と前記被覆部材との間に形成される所定の隙間が中間部分に位置するように前記可動側部材の軸方向にて前記被覆部材に向けて延出し、且つ、前記可動側部材の外表面に接触するように形成されて前記静止側部材の内部に対して異物の侵入を防止するダストシールリップとを備え、
   前記可動側部材との間で所定の空間を形成する切り欠き部を前記被覆部材に形成し、
   前記ダストシールリップの先端を前記被覆部材に形成した切り欠き部に収容することを特徴とするシール構造。
2. 請求項１に記載したシール構造において、
   前記メインシールリップと前記ダストシールリップとの間にて、さらに、シールリップを備えたことを特徴とするシール構造。
   

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