JP5892312B2

JP5892312B2 - 密封装置

Info

Publication number: JP5892312B2
Application number: JP2011260449A
Authority: JP
Inventors: 岳洋中川
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2031-11-29
Also published as: JP2013113381A

Description

本発明は、自動車や一般機械、産業機械等における回転体の外周を、シールリップによって密封する密封装置に関する。

自動車のデファレンシャル装置やトランスファー装置などのシール手段として用いられる密封装置は、従来、例えば図６に示すようなものが知られている。

すなわち図６において、参照符号２００は機器のハウジング、参照符号３００はハウジング２００に挿通され軸心Ｏの周りに回転される回転軸である。密封装置１００は、機内Ａの潤滑油等が機外Ｂへ漏洩するのを防止すると共に機外Ｂから飛来する泥水等が機内Ａ側へ浸入するのを防止するものであって、ハウジング２００の内周に取り付けられた非回転のオイルシール１１０と、このオイルシール１１０の軸方向外側に位置して回転軸３００の外周面に取り付けられ、回転軸３００と一体に回転されるダストカバー１２０とを備える。

詳しくは、オイルシール１１０は、機内Ａを向いて延びる対油シールリップ１１１と、この対油シールリップ１１１の外側に設けられて、機外Ｂを向いて延びるダストリップ１１２，１１３と、さらにこのダストリップ１１２，１１３の外側に設けられたサイドシール部１１４とを有する。対油シールリップ１１１は回転軸３００の外周面に摺動可能に密接されることによって、機内Ａの油脂類に対する密封機能を奏するものであり、先端外周にガータスプリング１１１ａが装着されることによって回転軸３００の外周面に対する緊迫力及び径方向追随性が補償されている。サイドシール部１１４は、ダストカバー１２０における外筒部１２１の内周面に摺動可能に密接されることによって、機外Ｂの泥水等に対する密封機能を奏するものであり、ダストリップ１１２，１１３は、機外Ｂからサイドシール部１１４の内側へ通過した泥水等に対する密封機能を奏するものである（例えば下記の特許文献参照）。

特開２００７−２２５０６４号公報実開平５−５４８７１号公報

しかしながら図６のように構成された従来の密封装置１００によれば、サイドシール部１１４は、形状的に、対油シールリップ１１１のようにガータスプリング１１１ａを装着することができないため、ハウジング２００と回転軸３００の相対的な偏心量が大きい場合、サイドシール部１１４が偏心に追随できず、円周方向一部でダストカバー１２０における外筒部１２１の内周面との間に隙間を生じて機外Ｂの泥水等に対する密封性が損なわれるおそれがあった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、外部からの泥水等に曝されやすい部分の軸周を密封する密封装置において、ダストカバーに摺動可能に密接されるサイドシール部の径方向追随性を向上させ、これによって、機外からの泥水等に対する密封性を向上することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る密封装置は、ハウジングの内周面に取り付けられるオイルシールと、前記ハウジングに挿通された回転体に前記オイルシールの軸方向外側に位置して取り付けられるダストカバーとを備え、前記オイルシールは、前記ダストカバーに摺動可能に密接されるサイドシール部を備え、前記ダストカバーは同心的に形成された小径筒部と大径筒部を備え、前記サイドシール部は、径方向への可撓性を有する弾性筒部と、この弾性筒部の先端から径方向に分岐した内周リップ及び外周リップを備え、前記内周リップが前記ダストカバーの小径筒部の外周面に締め代をもって摺動可能に密接され、前記外周リップが前記ダストカバーの大径筒部の内周面に締め代をもって摺動可能に密接されたものである。

上記構成によれば、ハウジングと回転体に相対的な偏心がある場合、偏心によってハウジングと回転体が接近する側では、ダストカバーの大径筒部の内周面に対するサイドシール部の外周リップの締め代は減少するが、その内径側では逆にダストカバーの小径筒部の外周面に対するサイドシール部の内周リップの締め代が増大し、偏心によってハウジングと回転体が離間する側では、ダストカバーの小径筒部の外周面に対するサイドシール部の内周リップの締め代は減少するが、その外径側では逆にサイドシール部の外周リップの締め代が増大する。このため、外周リップと内周リップの締め代の差によってサイドシール部の弾性筒部が径方向へ変形し、これによって、偏心によってハウジングと回転体が接近する側での外周リップの締め代の減少及びハウジングと回転体が離間する側での内周リップの締め代の減少が補償される。

また、請求項２の発明に係る密封装置は、請求項１に記載の構成において、サイドシール部の内周リップは、ダストカバーの小径筒部の外周面に摺動可能に密接された先端が、前記サイドシール部の外周リップ及び内周リップとダストカバーの間に画成された最も外側の密閉空間側を向き、サイドシール部の外周リップは、ダストカバーの大径筒部の内周面に摺動可能に密接された先端が、前記密閉空間と反対側を向いているものである。

上記構成によれば、請求項１の構成による効果のほか、サイドシール部の外周リップ及び内周リップの先端が、双方とも機外からの泥水等の浸入方向と反対側を向いているので、クサビ効果によって泥水等の浸入を有効に防止できる。

本発明に係る密封装置によれば、ハウジングと回転体に相対的な偏心があっても、サイドシール部の弾性筒部が径方向へ変形することによって、ハウジングと回転体が接近する側での外周リップの締め代の減少及びハウジングと回転体が離間する側での内周リップの締め代の減少が補償されるので、機外からの泥水等の浸入防止効果を向上することができる。

本発明に係る密封装置の好ましい第一の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の断面図である。第一の実施の形態において、ハウジングと回転体に相対的な偏心がある場合を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の断面図である。本発明に係る密封装置の好ましい第二の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。本発明に係る密封装置の好ましい第三の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。第三の実施の形態におけるサイドシール部の内周リップ及び外周リップによるクサビ効果の説明図である。従来技術に係る密封装置の一例を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。

以下、本発明に係る密封装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１は、本発明に係る密封装置の好ましい第一の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の断面図である。

図１に示す第一の実施の形態において、参照符号２００は非回転のハウジング、参照符号３００は前記ハウジング２００に挿通され軸心Ｏの周りに回転される回転軸、参照符号１は本発明に係る密封装置である。なお、回転軸３００は、請求項１に記載された回転体に相当する。

密封装置１は、ハウジング２００の内周に取り付けられた非回転のオイルシール２と、このオイルシール２の軸方向外側に位置して回転軸３００の外周面に取り付けられ、回転軸３００と一体に回転されるダストカバー３とを備える。

オイルシール２は、補強環２１にゴム状弾性を有する弾性材料で一体に成形したものであって、機内Ａ側を向いて延びる対油シールリップ２２と、この対油シールリップ２２の機外Ｂ側に設けられて、機外Ｂ側を向いて延びるダストリップ２３，２４と、さらにこのダストリップ２３，２４の根元の外周側から対油シールリップ２２と反対側へ延びるサイドシール部２５と、これら対油シールリップ２２、ダストリップ２３，２４及びサイドシール部２５の共通の基部２６から連続して形成された外周シール部２７を有する。

また、ダストカバー３は金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであって、小径筒部３１と大径筒部３２が中間板部３３を介して同心的に形成され、すなわち軸心Ｏを通る平面で切断した断面形状が略コ字形をなし、小径筒部３１において回転軸３００の外周面に圧入嵌着されている。

オイルシール２における補強環２１は金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであって、ハウジング２００の内周面に適当な面圧で圧入・固定される圧入筒部２１ａと、その機外Ｂ側に圧入筒部２１ａより適宜小径に形成された肩部２１ｂと、さらにこの肩部２１ｂから内径側へ延びる内向きフランジ部２１ｃとからなる。

オイルシール２における対油シールリップ２２は、機内Ａ側を向いた先端近傍の内径エッジが回転軸３００の外周面に摺動可能に密接されるものであり、先端外周にガータスプリング２８が装着されることによって、回転軸３００の外周面に対する緊迫力及び径方向追随性が補償されている。

オイルシール２におけるダストリップ２３，２４は、それぞれ機外Ｂ側を向いた先端が小径となるような円錐筒状をなし、先端部が回転軸３００の外周面に摺動可能に密接されるものである。

オイルシール２におけるサイドシール部２５は、対油シールリップ２２、ダストリップ２３，２４及びサイドシール部２５の共通の基部２６から対油シールリップ２２と反対側へ延びて、径方向への可撓性を有する弾性筒部２５１と、この弾性筒部２５１の先端から分岐した内周リップ２５２及び外周リップ２５３を備える。そして内周リップ２５２は、対油シールリップ２２と反対側を向いた先端が小径となるような円錐筒状をなして、ダストカバー３の小径筒部３１の外周面に適当な締め代をもって摺動可能に密接されるものであり、外周リップ２５３は、対油シールリップ２２と反対側を向いた先端が大径となるような円錐筒状をなして、先端部がダストカバー３の大径筒部３２の内周面に適当な締め代をもって摺動可能に密接されるものである。

また、サイドシール部２５の外周リップ２５３と内周リップ２５２の間の密閉空間Ｃ、内周リップ２５２とダストリップ２４の間の密閉空間Ｄ、ダストリップ２３，２４間の密閉空間Ｅ及びダストリップ２３と対油シールリップ２２の間の密閉空間Ｆには、潤滑剤及び密封剤としての不図示のグリースが充填される。

なお、サイドシール部２５の弾性筒部２５１の径方向肉厚をｔ、軸方向長さをＬとすると、弾性筒部２５１に径方向への良好な可撓性を与えるために、
ｔ／Ｌ≦１
とすることが好ましい。

外周シール部２７は、補強環２１における肩部２１ｂの外周に設けられ、オイルシール２の装着状態において、径方向に適当に圧縮された状態でハウジング２００の内周面に密接されるものである。

以上のように構成された第一の実施の形態の密封装置１において、オイルシール２は、その補強環２１の外径部である圧入筒部２１ａがハウジング２００の内周面に圧入されると共に外周シール部２７がハウジング２００の内周面に適当に圧縮された状態で密接され、対油シールリップ２２が回転軸３００の外周面に適当な締め代をもって摺動可能に密接されることによって、機内Ａの密封対象の油脂類が機外Ｂ側へ流出しないようにこれを密封するものであり、サイドシール部２５における内周リップ２５２及び外周リップ２５３が、ダストカバー３の小径筒部３１の外周面及び大径筒部３２の内周面に適当な締め代をもって摺動可能に密接されると共に、ダストリップ２３，２４が回転軸３００の外周面に摺動可能に密接されることによって、車両走行中に路面などから飛来する泥水等が機外Ｂから浸入するのを阻止するものである。

そして、泥水等が、もしサイドシール部２５の外周リップ２５３とダストカバー３の大径筒部３２との密接摺動部を通過して外周リップ２５３と内周リップ２５２の間の環状の密閉空間Ｃへ浸入したとしても、その内周側にはサイドシール部２５の内周リップ２５２とダストカバー３の小径筒部３１との密接摺動部が存在するので、内周リップ２５２とダストリップ２４の間の密閉空間Ｄへは容易に浸入することができず、さらにその機内Ａ側にはダストリップ２３，２４と回転軸３００の外周面との密接摺動部が存在するので、前記泥水等は、対油シールリップ２２側へは容易に浸入することができない。したがって対油シールリップ２２による優れた対油密封性が、長期間にわたって維持される。

また、サイドシール部２５が内周リップ２５２及び外周リップ２５３を有することによってグリースに対する保持力が向上するので、グリースによる潤滑機能及び密封機能が長期間にわたり維持される。

ここで、図２に示すようにハウジング２００の軸心Ｏ_１と回転軸３００の軸心Ｏ_２が相対的に偏心している場合は、回転軸３００に取り付けられたダストカバー３も回転軸３００と共にハウジング２００に対して偏心した状態にある。

そして対油シールリップ２２は自らの弾性とガータスプリング２８の弾性によって回転軸３００の外周面にしっかり抱き付いているので、このような偏心に良好に追随し、機内Ａの油脂類に対する良好な密封性が確保される。

そして、偏心によってハウジング２００と回転軸３００が接近する側（図２の例における上半分）では、ダストカバー３の大径筒部３２の内周面に対するサイドシール部２５の外周リップ２５３の締め代は減少するが、その内径側では矢印Ｖ_１で示すように、逆にダストカバー３の小径筒部３１の外周面によってサイドシール部２５の内周リップ２５２が押圧されてその締め代が増大し、一方、偏心によってハウジング２００と回転軸３００が離間する側（図２の例における下半分）では、ダストカバー３の小径筒部３１の外周面に対する内周リップ２５２の締め代は減少するが、その外径側では矢印Ｖ_２で示すように、逆にダストカバー３の大径筒部３２の内周面によって外周リップ２５３が押圧されてその締め代が増大する。このためサイドシール部２５の弾性筒部２５１が、矢印Ｖ_３で示すように、外周リップ２５３と内周リップ２５２の締め代の差を解消する方向（径方向）へ変形し、偏心によってハウジング２００と回転軸３００が接近する側での外周リップ２５３の締め代の減少及びハウジング２００と回転軸３００が離間する側での内周リップ２５２の締め代の減少が補償される。

したがって、ハウジング２００と回転軸３００の偏心に対するサイドシール部２５の径方向追随性が優れたものとなり、すなわちサイドシール部２５が偏心に良好に追随するので、ダストカバー３の小径筒部３１に対する内周リップ２５２の締め代及びダストカバー３の大径筒部３２に対する外周リップ２５３の締め代が、円周方向一部で減少するのを抑制して、機外Ｂの泥水等に対する良好な密封性が確保することができる。

また、サイドシール部２５の外周リップ２５３と内周リップ２５２の間の密閉空間Ｃ、内周リップ２５２とダストリップ２４の間の密閉空間Ｄ、ダストリップ２３，２４間の密閉空間Ｅ及びダストリップ２３と対油シールリップ２２の間の密閉空間Ｆには不図示のグリースが充填されるが、サイドシール部２５の内周リップ２５２と外周リップ２５３によってグリースの保持効果が向上し、対油シールリップ２２やダストリップ２３，２４の良好な潤滑状態が維持されると共に、グリースによる対泥水シール機能を高めることができる。

次に図３は、本発明に係る密封装置の好ましい第二の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。この第二の実施の形態において上述した第一の実施の形態と異なるところは、サイドシール部２５の内周リップ２５２及び外周リップ２５３が、弾性筒部２５１の先端から折り返された形状に形成された点にある。それ以外の部分は第一の実施の形態と同様に構成されている。

すなわちサイドシール部２５の内周リップ２５２は、サイドシール部２５とダストカバー３の間に画成された環状の密閉空間Ｃと反対側（ダストリップ２４側）を向いた先端が小径となるような円錐筒状をなして、ダストカバー３の小径筒部３１の外周面に適当な締め代をもって摺動可能に密接され、サイドシール部２５の外周リップ２５３は、前記密閉空間Ｃと反対側（機外Ｂ側）を向いた先端が大径となるような円錐筒状をなして、ダストカバー３の大径筒部３２の内周面に適当な締め代をもって摺動可能に密接されている。

この構成によれば、第一の実施の形態と同様の効果が実現されるほか、組み付けにおいてサイドシール部２５をダストカバー３の小径筒部３１と大径筒部３２の間へ挿入する際に、ダストカバー３と外周リップ２５３及び内周リップ２５２の間の環状の密閉空間Ｃに閉じ込められた空気が圧縮されると、その圧力によって外周リップ２５３を押し開いて空気が機外Ｂへ逃げることができるので、ダストカバー３へのサイドシール部２５の挿入を容易に行えるといった利点がある。

次に図４は、本発明に係る密封装置の好ましい第三の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。この第三の実施の形態において上述した第一の実施の形態と異なるところは、サイドシール部２５の外周リップ２５３が第二の実施の形態と同様、弾性筒部２５１の先端から折り返され、すなわちダストカバー３の大径筒部３２の内周面に摺動可能に密接された先端が、サイドシール部２５とダストカバー３の間に画成された環状の密閉空間Ｃと反対側（機外Ｂ側）を向いている点にある。それ以外の部分は第一の実施の形態と同様に構成されており、したがってサイドシール部２５の内周リップ２５２は、第一の実施の形態と同様、ダストカバー３の小径筒部３１の外周面に摺動可能に密接された先端が前記密閉空間Ｃ側を向いている。

この構成によれば、特に、ダストカバー３の大径筒部３２の内周面に摺動可能に密接されたサイドシール部２５の外周リップ２５３の先端が、密閉空間Ｃと反対側（機外Ｂ側）を向いているため、図５に示すように、機外Ｂ側を向いた面がダストカバー３の大径筒部３２の内周面となす角度α_１は、密閉空間Ｃ側を向いた面が大径筒部３２の内周面となす角度α_２より大きいため、クサビ効果によって、機外Ｂから飛来する泥水等は密閉空間Ｃへ容易に浸入することができない。また、密閉空間Ｃに充填されたグリースも、密閉空間Ｃへの泥水等の浸入を有効に阻止する。

また、もし機外Ｂの泥水等がサイドシール部２５の外周リップ２５３の摺動部から密閉空間Ｃへ入り込んだとしても、その内周側でダストカバー３の小径筒部３１の外周面に摺動可能に密接されたサイドシール部２５の内周リップ２５２の先端が、密閉空間Ｃ側を向いているため、密閉空間Ｃ側を向いた面がダストカバー３の小径筒部３１の外周面となす角度β_１は、密閉空間Ｄ側を向いた面がダストカバー３の小径筒部３１の外周面となす角度β_２より大きいため、クサビ効果によって、密閉空間Ｃ内の泥水等は密閉空間Ｄへ容易に浸入することができない。しかも密閉空間Ｄに充填されたグリースも、密閉空間Ｄへの泥水等の浸入を有効に阻止する。

したがって、これらサイドシール部２５の外周リップ２５３及び内周リップ２５２の作用によって、泥水等に対する優れた密封性が確保される。

また、組み付けにおいてサイドシール部２５をダストカバー３の小径筒部３１と大径筒部３２の間へ挿入する際に、第二の実施の形態と同様、密閉空間Ｃに閉じ込められた空気が機外Ｂへ逃げることができるので、ダストカバー３へのサイドシール部２５の挿入を容易に行うことができる。

また、第二の実施の形態と同様、組み付けにおいてサイドシール部２５をダストカバー３の小径筒部３１と大径筒部３２の間へ挿入する際に、ダストカバー３と外周リップ２５３及び内周リップ２５２の間の環状の密閉空間Ｃに閉じ込められた空気は、その圧力によって外周リップ２５３を押し開いて機外Ｂへ逃げることができるので、ダストカバー３へのサイドシール部２５の挿入を容易に行うことができる。

１密封装置
２オイルシール
２１補強環
２２対油シールリップ
２３，２４ダストリップ
２５サイドシール部
２５１弾性筒部
２５２内周リップ
２５３外周リップ
２６基部
２７外周シール部
３ダストカバー
３１小径筒部
３２大径筒部
２００ハウジング
３００回転軸（回転体）
Ａ機内
Ｂ機外
Ｃ〜Ｆ密閉空間

Claims

ハウジングの内周面に取り付けられるオイルシールと、前記ハウジングに挿通された回転体に前記オイルシールの軸方向外側に位置して取り付けられるダストカバーとを備え、前記オイルシールは、前記ダストカバーに摺動可能に密接されるサイドシール部を備え、前記ダストカバーは小径筒部と大径筒部が同心的に形成されたものであり、前記サイドシール部は、径方向への可撓性を有する弾性筒部と、この弾性筒部の先端から径方向に分岐した内周リップ及び外周リップを備え、前記内周リップが前記ダストカバーの小径筒部の外周面に締め代をもって摺動可能に密接され、前記外周リップが前記ダストカバーの大径筒部の内周面に締め代をもって摺動可能に密接されたことを特徴とする密封装置。
サイドシール部の内周リップは、ダストカバーの小径筒部の外周面に摺動可能に密接された先端が、前記サイドシール部の外周リップ及び内周リップとダストカバーの間に画成された最も外側の密閉空間側を向き、サイドシール部の外周リップは、ダストカバーの大径筒部の内周面に摺動可能に密接された先端が、前記密閉空間と反対側を向いていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。