JP6353303B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

本発明は密封装置に関するものであって、特に、自動車のフロントダッシュパネルにおけるステアリングシャフトの貫通部を密封するステアリング用ダストシールや、あるいは他の機器における偏心が大きい軸のダストシールとして適用可能で、遮音性を高めたものに関する。

自動車のステアリング用ダストシールとして用いられる密封装置は、自動車におけるフロントダッシュパネルに開設されたコラムホールと、これに挿通されたステアリングシャフトとの間に介在されて、外部からの泥水やダストの浸入を防止するものであり、近年、このようなダストシールとしての機能に加えて、自動車の静粛性を高めるための高い遮音性が要求されている。

図８に示す密封装置１００は、遮音性を高めるために第一シール１１０及び第二シール１２０による二重シール構造としたものであって、このうち第一シール１１０は、フロントダッシュパネル３００のコラムホールに固定される第一固定環１１１と、ステアリングシャフト４００の外周面に密接される第一シールリップ１１２と、外径基部１１３ａが前記第一固定環１１１に一体的に接合されると共に内径部１１３ｂが前記第一シールリップ１１２に連続した第一ベロー部１１３と、この第一ベロー部１１３の内径部１１３ｂに一体に接合された第一樹脂バンパー１１４を備える。

また第二シール１２０は、第一シール１１０における第一ベロー部１１３の基部１１３ａの内周に圧入嵌着された第二固定環１２１と、第一シールリップ１１２よりも車室Ａ側でステアリングシャフト４００の外周面に密接される第二シールリップ１２２と、外径部１２３ａが前記第二固定環１２１に一体的に接合されると共に内径部１２３ｂが前記第二シールリップ１２２に連続した第二ベロー部１２３と、この第二ベロー部１２３の内径部１２３ｂに一体に接合された第二樹脂バンパー１２４を備える。

第一シール１１０における第一シールリップ１１２及び第一ベロー部１１３と、第二シール１２０における第二シールリップ１２２及び第二ベロー部１２３は、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）によって成形されており、第一シール１１０における第一樹脂バンパー１１４及び第二シール１２０における第二樹脂バンパー１２４は、低摩擦で耐摩耗性に優れた合成樹脂材料で成形されており、すなわちこの密封装置１００は、第一シール１１０及び第二シール１２０による二重シール構造とすることによって、両シール１１０，１２０間に密閉空間１３０を画成することで、エンジンルームＢ側からの機関駆動音や走行音に対する遮蔽性を高めたものである（例えば下記の特許文献１参照）。

また、図９に示す密封装置２００は、遮音性を高めるために遮音材を設けたものであって、フロントダッシュパネル３００のコラムホールに固定される固定環２０１と、ステアリングシャフト４００の外周面に密接されるシールリップ２０２と、外径基部２０３ａが前記固定環２０１に一体的に接合されると共に内径部２０３ｂが前記シールリップ２０２に連続したベロー部２０３と、このベロー部２０３の車室Ａ側に配置されると共に前記外径基部２０３ａと内径部２０３ｂの間に保持された多孔質のスポンジ状弾性体からなる遮音材２０４を備え、すなわちこの密封装置２００は、遮音材２０４の有する吸音作用によって、エンジンルームＢ側からの機関駆動音や走行音等の騒音に対する遮蔽性を高めたものである（例えば下記の特許文献２参照）。

特開２０１０−０９１０７７号公報 特開２００６−１７７４００号公報

しかしながら、上記従来の密封装置のうち図８に示すものは、第一シール１１０及び第二シール１２０を備えることで部品数が多く、図９に示すものも、密封装置２００が遮音材２０４を備えることで部品数が多く、高コストとなっていた。

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、二重シールによるものと同等の遮音性を有する密封装置を、低コストで提供することにある。

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、ハウジングと、このハウジングの開口部を貫通した作動軸との間を密封する密封装置であって、前記開口部に固定される固定環と、前記作動軸の外周面に摺動可能に密接されるシールリップと、前記固定環と前記シールリップの間を弾性的に連結し径方向へ自在に変形可能なベロー部と、前記固定環側の内周に固定されたフランジと、前記ベロー部の内径部と連続して設けられて前記フランジに径方向摺動可能に密接され、前記ベロー部と前記フランジの間に密閉空間を画成する第二リップを備えるものである。

上記構成の密封装置は、ハウジングの開口部と、この開口部を貫通した作動軸との間を、シールリップ及びベロー部で二重に密封することによって、外部からの泥水やダストなどが流入するのを防止するものである。そしてこの密封装置を透過しようとする騒音は、ベロー部と、密閉空間と、フランジ及びこれに密接された第二リップを順次透過する過程で多段減衰されるので、これによって有効に遮音される。また、ハウジングの開口部に対して作動軸が大きく偏心した場合でも、ベロー部の径方向変形に伴って第二リップがフランジと摺動しつつその密接状態が維持されるので、密閉空間の密閉状態が損なわれず、遮音性が確保される。

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、前記ベロー部の内径部と前記第二リップの内径部との間に介在するバンパー保持部と、前記バンパー保持部に保持されてこのバンパー保持部と前記シールリップとの間に介在し、前記作動軸の外周に遊嵌される樹脂バンパーとを備える。

上記構成において、樹脂バンパーは偏心動作する作動軸の外周面に対するシールリップの密接状態を安定化させる作用を有する。そしてベロー部の内径部と第二リップの内径部の間が、前記樹脂バンパーを保持するバンパー保持部を介して軸方向に離れた位置にあるので、ベロー部の内径部及び第二リップの内径部における遮音性も向上する。

上記構成によれば、バンパー保持部とシールリップの間に樹脂バンパーが介在することで、ベロー部からバンパー保持部へかけての部分と、シールリップとを互いに異なる材質とすることができ、材質の選択の自由度が高くなる。

請求項３の発明に係る密封装置は、請求項１又は２に記載の構成において、フランジにおける第二リップと反対側の面に遮音材が設けられたものである。

上記構成によれば、フランジに設けた遮音材によって、遮音性を一層高めることができる。

本発明に係る密封装置によれば、ベロー部と、フランジ及びこれに密接された第二リップと、その間に画成された密閉空間によって、二重シール構造が得られるので、二つのシールを用いた場合と同様の遮音効果が得られる。したがって部品数を削減し、低コスト化を図ることができる。

本発明に係る密封装置の好ましい第一の実施の形態を示す半断面図である。 第一の実施の形態における樹脂バンパーの形状変更例を示す半断面図である。 第一の実施の形態における樹脂バンパーの他の形状変更例を示す半断面図である。 本発明に係る密封装置の好ましい第二の実施の形態を示す半断面図である。 第二の実施の形態における樹脂バンパーの形状変更例を示す半断面図である。 第二の実施の形態における樹脂バンパーの他の形状変更例を示す半断面図である。 本発明に係る密封装置の好ましい第三の実施の形態を示す半断面図である。 従来の技術に係る密封装置の一例を示す半断面図である。 従来の技術に係る密封装置の他の例を示す半断面図である。

以下、本発明に係る密封装置の好ましい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、第一の実施の形態を示すものである。

すなわち第一の実施の形態の密封装置１０は、自動車における車室Ａ側とエンジンルームＢ側の間のフロントダッシュパネル２０に開設されたコラムホール２０ａと、このコラムホール２０ａを貫通したステアリングシャフト３０の間に介在されるものである。なお、フロントダッシュパネル２０は請求項１に記載されたハウジングに相当するものであり、コラムホール２０ａは請求項１に記載された開口部に相当するものであり、ステアリングシャフト３０は請求項１に記載された作動軸に相当するものである。

そしてこの密封装置１０は、フロントダッシュパネル２０のコラムホール２０ａに圧入されて密嵌固定される金属製の円筒状の固定環１と、ステアリングシャフト３０の外周面に摺動可能に密接されるシールリップ２と、シールリップ２の根元に形成されたバンパー保持部３と、バンパー保持部３の内周に一体的に接合されステアリングシャフト３０の外周面に遊嵌される樹脂バンパー４と、円筒状の外径基部５１が固定環１に一体的に接着されると共に内径部５２がバンパー保持部３を介してシールリップ２と連続したベロー部５と、固定環１の内周にベロー部５の外径基部５１を介して固定されたフランジ６と、ベロー部５の内径部５２から連続して延びてフランジ６に径方向摺動可能に密接された第二リップ７を備える。

シールリップ２、バンパー保持部３、ベロー部５及び第二リップ７は、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなるものであって、互いに連続しており、不図示の金型の分割型間に固定環１と樹脂バンパー４をセットして型締めすることによって画成されるキャビティ内に、成形用ゴム材料を充填して硬化させることによって成形されると共に、ベロー部５の外径基部５１が固定環１と一体的に接合され、バンパー保持部３が樹脂バンパー４に一体的に接合されたものである。

そしてシールリップ２は、装着状態においてエンジンルームＢ側を向き、先端近傍の内径縁部がステアリングシャフト３０の外周面に摺動可能に密接されるものであり、バンパー保持部３は、シールリップ２と反対側（車室Ａ側）へ向けて漸次大径になる略円錐筒状をなしており、ベロー部５は、ステアリングシャフト３０の偏心運動に対する第二リップ７の追随が容易となるように、外径基部５１と内径部５２の間の膜状本体部５３は、軸心を通る平面で切断した形状（図示の断面形状）が軸方向へ蛇行した形状となっている。

バンパー保持部３に一体に保持された樹脂バンパー４は、低摩擦で耐摩耗性に優れた合成樹脂からなるものであって、シールリップ２と反対側（車室Ａ側）へ向けて漸次大径になる略円錐筒状に成形されており、その内周面には、多数の潤滑溝４ａが円周方向等間隔で形成されている。そしてこの樹脂バンパー４における小径端部側の内径は、ステアリングシャフト３０の外径より僅かに大径となっている。

フランジ６は金属又は合成樹脂からなるものであって、ベロー部５より車室Ａ側となる位置に配置され、内径がステアリングシャフト３０の外径より大径のフランジ本体部６１と、その外径端から延びる外径筒部６２を有し、この外径筒部６２においてベロー部５の外径基部５１に圧入嵌着されている。

第二リップ７は、ベロー部５の内径部５２から車室Ａ側へ向けて大径となるように開いた形状をなして延び、先端及びその近傍がフランジ６のフランジ本体部６１に径方向摺動可能に密接されることによって、ベロー部５とフランジ６の間に密閉空間１０ａを画成するものである。

上記構成を備える密封装置１０は、フロントダッシュパネル２０のコラムホール２０ａと、これに挿通されたステアリングシャフト３０との間を閉塞することによって、エンジンルームＢ側からの雨水やダスト、あるいはエンジンルームＢ内の熱気や外気が車室Ａへ流入するのを防止し、かつエンジンルームＢ側からのエンジン音や走行音などの騒音を遮断するものである。

そして、コラムホール２０ａに対してステアリングシャフト３０が偏心しても、ステアリングシャフト３０と接触される樹脂バンパー４がシールリップ２の根元２ａを支承するので、ステアリングシャフト３０の外周面に対するシールリップ２の安定した密接状態が維持される。また、ステアリングシャフト３０が大きく偏心した場合は、円周方向の一部でステアリングシャフト３０が樹脂バンパー４の内周面に圧接するが、樹脂バンパー４は低摩擦の合成樹脂からなることに加え、樹脂バンパー４の内周面に形成された潤滑溝４ａには、グリースなどの潤滑剤を保持することができるので、ステアリングシャフト３０の外周面との間で良好な潤滑性が確保される。

また、この密封装置１０をエンジンルームＢ側から車室Ａ側へ透過しようとする機関駆動音や走行音などの騒音は、ベロー部５の膜状本体部５３と、密閉空間１０ａと、フランジ６及びこのフランジ６のフランジ本体部６１に密接された第二リップ７を順次透過する過程で多段減衰されるので、これによって有効に遮音される。しかも、コラムホール２０ａに対してステアリングシャフト３０が大きく偏心した場合でも、ベロー部５の膜状本体部５３の径方向変形に伴って第二リップ７がフランジ６のフランジ本体部６１と径方向へ摺動しつつその密接状態が維持されるので、密閉空間１０ａの密閉状態が損なわれず、このため第二リップ７がフランジ６から離れることによる隙間からの音の漏れが防止され、良好な遮音性が維持される。

そしてこの密封装置１０によれば、ベロー部５と、フランジ６及びこのフランジ６のフランジ本体部６１に密接された第二リップ７と、その間に画成された密閉空間１０ａを有する構成とすることで、単一の密封装置１０によって、先に従来の技術として説明した図８に示すような、軸方向２段に配置した第一シール１１０と第二シール１２０によってその間に密閉空間１３０を画成した二重シール構造と同様の遮音効果が得られる。したがって、第一シール１１０と第二シール１２０を用いる場合に比較してコストを大幅に低減することができる。

また、フランジ６を合成樹脂からなるものとすることによってフランジ６と第二リップ７の摺動性を向上させれば、第二リップ７がフランジ本体部６１と径方向へ摺動する際のスティック−スリップ現象による「鳴き」と呼ばれる異音の発生を、有効に防止することができる。

図２及び図３は第一の実施の形態における樹脂バンパーの形状変更例を示すもので、このうち図２に示す例において、上述した図１と異なる点は、樹脂バンパー４の内周面が円筒面状をなし、この樹脂バンパー４におけるシールリップ２と反対側の端部に、バンパー保持部３より車室Ａ側まで延びると共に徐々に薄肉になる延長部４ｃが形成されたことにある。また、図３に示す例は、図２に示す形状に加え、内周面にグリースを保持するためのくぼみ４ｂが円周方向へ連続して形成されたものである。

次に図４は、本発明に係る密封装置の第二の実施の形態を示すものである。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、ベロー部５の内径部５２と第二リップ７の内径部がバンパー保持部３を介して連続しており、かつ樹脂バンパー４がバンパー保持部３とシールリップ２の間に介在している点にある。また樹脂バンパー４の軸方向長さは、シールリップ２の根元から第二リップ７の根元までの軸方向長さより長く、この樹脂バンパー４におけるシールリップ２と反対側の端部に、バンパー保持部３より車室Ａ側まで延びると共に徐々に薄肉になる延長部４ｃが形成され、内周面にはグリースを保持するためのくぼみ４ｂが円周方向へ連続して形成されている。

第二の実施の形態によれば、第一の実施の形態と同様、エンジンルームＢ側から車室Ａ側へ透過しようとする騒音は、ベロー部５と、密閉空間１０ａと、フランジ６及びこのフランジ６のフランジ本体部６１に密接された第二リップ７を順次透過する過程で多段減衰される。そしてベロー部５の内径部５２と第二リップ７の内径部は、その間に介在するバンパー保持部３によって軸方向へ互いに離れた位置に形成されているので、ベロー部５の内径部５２を透過した騒音は、バンパー保持部３又は密閉空間１０ａを経由してさらに第二リップ７及びフランジ６のフランジ本体部６１を透過しなければならず、遮音性が一層向上する。

また、樹脂バンパー４は軸方向長さが長いので姿勢が安定し、したがってステアリングシャフト３０の外周面に対するシールリップ２の密接状態を一層安定させることができ、しかも内周面の潤滑溝４ａ及びくぼみ４ｂによってグリースの保持性が向上するため、ステアリングシャフト３０を回転させたときの摺動トルクを一層低減することができる。

さらに、樹脂バンパー４がバンパー保持部３とシールリップ２の間に介在しており、すなわちバンパー保持部３とシールリップ２が互いに離れた位置で樹脂バンパー４に焼き付けられているため、ベロー部５からバンパー保持部３及び第二リップ７にかけての部分には、例えば繰り返し変形に対する耐疲労性に優れたＣＲ（クロロプレンゴム）又はＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）などのゴム状弾性材料を用い、シールリップ２には耐ダスト性及び耐泥水性に優れ、ダスト及び泥水に対するシール性に優れたＮＢＲ（ニトリルゴム）又はＨ−ＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）などのゴム状弾性材料を用いるというように、材料の選択の自由度が広がり、各部位に最適な材料を選択することができる。

図５及び図６は第二の実施の形態における樹脂バンパーの形状変更例を示すもので、このうち図５に示す例において、上述した図４の例と異なる点は、延長部４ｃが存在せず、内周面が円筒面状をなすことにある。また、図６に示す例において、図４の例と異なる点は、グリースを保持するためのくぼみ４ｂが形成されていないことにある。

次に図７は、本発明に係る密封装置の第三の実施の形態を示すものである。この第三の実施の形態は、上述した第二の実施の形態の構成に加え、フランジ６のフランジ本体部６１における第二リップ７と反対側（車室Ａ側）に遮音材８を取り付けたものである。遮音材８としては、例えば多孔質のスポンジ状弾性体からなるものが好適に採用され、フランジ本体部６１の車室Ａ側の面を覆うように設けられる。

第三の実施の形態によれば、エンジンルームＢ側からの騒音は、ベロー部５の膜状本体部５３と、密閉空間１０ａと、フランジ６及びこのフランジ６のフランジ本体部６１に密接された第二リップ７を順次透過する過程で多段減衰され、フランジ６に取り付けられた遮音材８によってさらに減衰されるので、遮音性が一層向上する。

なお、上述した実施の形態はいずれも、本発明を自動車のフロントダッシュパネルにおけるステアリングシャフトの貫通部を密封するステアリング用ダストシールに適用したものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の汎用機器において偏心が大きい作動軸の密封装置にも適用可能である。

１ 固定環
２ シールリップ
３ バンパー保持部
４ 樹脂バンパー
５ ベロー部
６ フランジ
７ 第二リップ
８ 遮音材
１０ 密封装置
１０ａ 密閉空間
２０ フロントダッシュパネル（ハウジング）
２０ａ コラムホール（開口部）
３０ ステアリングシャフト（作動軸）
Ａ 車室
Ｂ エンジンルーム

Claims (3)

1. ハウジングと、このハウジングの開口部を貫通した作動軸との間を密封する密封装置であって、前記開口部に固定される固定環と、前記作動軸の外周面に摺動可能に密接されるシールリップと、前記固定環と前記シールリップの間を弾性的に連結し径方向へ自在に変形可能なベロー部と、前記固定環側の内周に固定されたフランジと、前記ベロー部の内径部と連続して設けられて前記フランジに径方向摺動可能に密接され、前記ベロー部と前記フランジの間に密閉空間を画成する第二リップを備えることを特徴とする密封装置。
2. 前記ベロー部の内径部と前記第二リップの内径部との間に介在するバンパー保持部と、
   前記バンパー保持部に保持されてこのバンパー保持部と前記シールリップとの間に介在し、前記作動軸の外周に遊嵌される樹脂バンパーと、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. フランジにおける第二リップと反対側の面に遮音材が設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の密封装置。

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