JP6852657B2

JP6852657B2 - シール装置

Info

Publication number: JP6852657B2
Application number: JP2017223004A
Authority: JP
Inventors: 貴志北坂
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2021-03-31
Anticipated expiration: 2037-11-20
Also published as: JP2019094947A

Description

本発明は、シール装置に関する。

従来、ダストシール機能が要求されるシール装置は、各種の機器に使用されている。例えば、車両の動力伝達装置のケースを動力伝達用の回転軸が貫通する部位、または他の装置のハウジングを回転軸が貫通する部位において、外部からの埃や泥水等のケース内への浸入を防止するようにシール装置が設置される。

例えば、特許文献１には、軸線方向に離間しつつ対向する一方側のシール面および他方側のシール面を有するとともにケースに支持されるシール部材と、一方側のシール面に摺接可能な一方側のリップ部、および他方側のシール面に摺接可能な他方側のリップ部を有するとともに回転軸に支持される他のシール部材とを備えるシール装置が開示されている。

特開２０１０−２１００４４号公報

従来技術によるシール装置は、相対回転する２つの部材の一方に取り付けられた第１のシール部材と、他方に取り付けられた第２のシール部材とを有して構成されている。シール装置においては、第１シール部材から軸線方向に延びたリップ部を第２シール部材のシール面に当接させることによって、異物の浸入を抑制している。第２シール部材の径方向に沿った長さ（径方向長）は、シール装置やシール装置が取り付けられている相対回転する部材の公差が考慮されて設定されている。すなわち、第２シール部材の径方向長は、第１シール部材と第２シール部材との間の軸方向に沿った距離（軸方向距離）が最も小さい場合であっても、リップ部の先端がシール面に当接可能になるように確保する必要がある。この場合、第２シール部材の径方向に沿ったサイズ、すなわち外径が大きくなるという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、シール装置やシール装置が取り付けられている相対回転する部材の公差などによって、一方のシール部材と他方のシール部材との間の軸方向距離が変化したり異なったりした場合であっても、一方のシール部材のリップ部における、他方のシール部材のリップ面への当接を確保しつつ、他方のシール部材の外径の増加を抑制することができるシール装置を提供することにある。

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るシール装置は、互いに相対回転可能に配置された第１部材と第２部材との間に設けられ、前記第１部材に取り付け可能で、前記第１部材および前記第２部材の回転軸方向に延在するリップ部を有する第１シール部材と、前記第２部材に取り付け可能な第２シール部材と、を備え、前記リップ部と前記第２シール部材とが当接することによりシールするシール装置であって、前記第２シール部材の径方向に沿った自由端側は、前記回転軸方向に沿って前記第１シール部材と離間するような傾斜状態可能に構成されることを特徴とする。

本発明に係るシール装置によれば、一方のシール部材と他方のシール部材との間の軸方向距離が変化したり異なったりした場合であっても、一方のシール部材のリップ部における、他方のシール部材のリップ面への当接を確保しつつ、他方のシール部材の外径の増加を抑制することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態によるシール装置を示す断面図である。図２は、本発明の第２の実施形態によるシール装置を示す断面図である。図３は、従来技術によるディファレンシャルギヤのシール装置部分を示す断面図である。図４は、図３における囲み部Ａを拡大した、シール装置の問題点を説明するための拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。

まず、本発明の理解を容易にするために、従来技術によるシール装置の問題点について説明する。図３は、従来技術によるディファレンシャルギヤのシール装置部分を示す断面図である。図４は、図３における囲み部Ａを拡大した、シール装置の問題点を説明するための拡大断面図である。

図３に示すように、ディファレンシャルギヤ２００は、変速機（図示せず）とともに、ケース２０１内に収容されている。ディファレンシャルギヤ２００のシール装置１００の部分においては、一対で設けられるドライブシャフト３００が、シール装置１００を介して、トランスアクスルケース（以下、ケース）２０１に嵌入されている。ケース２０１は、必要に応じて複数の部材に分割して構成される。

ディファレンシャルギヤ２００は、回転軸Ｏが車両の幅方向と略平行でかつ略水平になる姿勢でケース２０１内に配設されている。デフケース２０２は、有底円筒形状を有し、内部にピニオンシャフトを介してピニオンギヤ（いずれも図示せず）が回転可能に支持されている。デフケース２０２には、回転軸Ｏ方向に沿って、ドライブシャフト３００を挿通させるための挿通孔２０３を有するボス部２０４が、回転軸Ｏと同心に設けられている。挿通孔２０３の内周面には、その長手方向である回転軸Ｏ方向の略全長に亘って螺旋状に２条の油溝が設けられており、ドライブシャフト３００を潤滑しつつ相対回転可能に支持する摺接部として機能する。デフケース２０２は、ボス部２０４の外周側に配設されたベアリング２０５を介してケース２０１により回転軸Ｏまわりに回転可能に支持されている。また、ケース２０１には、ドライブシャフト３００を挿通させる挿通孔２０６が回転軸Ｏと同心に設けられている。挿通孔２０６にはドライブシャフト３００との間をシールするシール装置１００が設けられている。

従来技術によるシール装置１００は、略円環状に構成されている。シール装置１００は、略円環状のデフサイドオイルシール（以下、オイルシール）１０１と、略円環状のドライブシャフトダストカバー（以下、ダストカバー）１０２と、オイルシール１０１からダストカバー１０２に向けて突出した略円環状のサイドリップ１０３とから構成される。オイルシール１０１は、ケース２０１の挿通孔２０６に固定されている。ダストカバー１０２は、ドライブシャフト３００のケース２０１側の端部の周面に固定されている。ここで、シール装置１００によって、外部からの埃や泥水等がケース２０１内へ浸入することを防止するためには、サイドリップ１０３とダストカバー１０２とは、円環状の全周に亘って、常に接触している必要がある。

ところが、図３および図４（ａ）に示すように、ドライブシャフト３００とケース２０１とは、回転軸Ｏの方向に沿って公差による組み付けばらつきＤが生じる。そこで、サイドリップ１０３とダストカバー１０２とを常に接触した状態に維持するためには、サイドリップ１０３の長さを大きくすることが有効である。この場合、図３に示すダストカバー１０２とサイドリップ１０３とが接触する平面必要範囲が大きくなり、ダストカバー１０２の回転軸Ｏを中心とした円の径方向に沿った長さ（径方向長）を大きくする必要がある。すなわち、オイルシール１０１とダストカバー１０２とが最も離れた場合、図４（ｂ）に示すようにサイドリップ１０３の接触位置における回転軸Ｏからの距離は、最小の径方向長ｄ_0minになる。一方で、ダストカバー１０２とサイドリップ１０３とが最も近づいた場合は、図４（ｃ）に示すように接触位置が最大の径方向長ｄ_0maxになる。この場合、ダストカバー１０２の径方向長は、少なくとも（ｄ_0max−ｄ_0min）より大きくする必要がある。これによって、回転軸Ｏの方向に沿った組み付けばらつきＤに依存して、ダストカバー１０２の径方向長が大きくなる分だけ、その外径Φ₀が大きくなるという問題があった。そこで、本発明者は鋭意検討を重ね、本発明によるシール装置を案出するに至った。

次に、本発明の第１の実施形態によるシール装置について説明する。図１は、第１の実施形態によるシール装置１を示す。図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、シール装置１は、略円環状に構成されている。シール装置１は、第１シール部材としてのオイルシール１１と、第２シール部材としてのダストカバー１２と、リップ部としてのサイドリップ１３とから構成される。オイルシール１１、ダストカバー１２、およびサイドリップ１３はいずれも、略円環状を有する。サイドリップ１３は、オイルシール１１からダストカバー１２に回転軸Ｏ方向に沿って突出して延在し、ダストカバー１２のオイルシール１１側の面に摺接している。オイルシール１１は、第１部材としてのケース２１の挿通孔２２に取り付け可能に構成され、挿通孔２２に固定されている。ダストカバー１２は、第２部材としてのドライブシャフト３０に取り付け可能に構成され、ケース２１側の端部の周面に取り付けられている。ケース２１とドライブシャフト３０とは、回転軸Ｏの回りで相対回転可能に配置されている。

シール装置１において、オイルシール１１およびサイドリップ１３はそれぞれ、従来技術によるオイルシール１０１およびサイドリップ１０３と同様に構成される。この第１の実施形態によるダストカバー１２において、回転軸Ｏを中心とした円の径方向に沿った自由端側である外周側が、ケース２１からドライブシャフト３０側に向かって、ケース２１から離間するように傾斜した傾斜部１２ａを有する。傾斜部１２ａは、ダストカバー１２の径方向に沿った円環状の幅における、ドライブシャフト３０への組み付け位置に対応して傾斜状態可能に形成されている。すなわち、ケース２１およびドライブシャフト３０はそれぞれ、従来技術によるケース２０１およびドライブシャフト３００と同様に構成可能である。これにより、ダストカバー１２をドライブシャフト３０に組み付ける際の組み付け方法および設備を変更する必要がない。

また、サイドリップ１３のダストカバー１２と摺接する端部（摺接端部）の側が、傾斜部１２ａに接触するのが好ましい。オイルシール１１とダストカバー１２とが組み付けばらつきＤの範囲において最も離れた場合、図１（ｂ）に示すように接触位置が最小の径方向長ｄ_1minになる。一方で、オイルシール１１とダストカバー１２とが組み付けばらつきＤの範囲において最も近づいた場合は、図１（ｃ）に示すように、サイドリップ１３とダストカバー１２との接触位置は、最大の径方向長ｄ_1maxになる。ここで、ダストカバー１２がサイドリップ１３の延伸方向にやや沿うような傾斜部１２ａを有していることにより、接触位置が最大となる場合の径方向長ｄ_1maxを従来に比して小さくできるので、ダストカバー１２の外径Φ₁を従来の外径Φ₀に比して縮径化できる。換言すると、サイドリップ１３の変形を小さくするような傾斜部１２ａによって、サイドリップ１３の先端のダストカバー１２のリップ面への当接を確保しつつ、ダストカバー１２の外径Φ₁の増加を抑制できる。

以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、シール装置１におけるダストカバー１２の外径Φ₁を小さくできる。したがって、ダストカバー１２と近接するエンジンや変速機との隙間を確保でき、エンジンや変速機の設計自由度を向上できたり、ダストカバー１２との隙間を確保するために、エンジンに対する追加の加工が不要になったりする。

次に、本発明の第２の実施形態によるシール装置について説明する。図２は、第２の実施形態によるシール装置２を示す。図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、第２の実施形態によるシール装置２において、オイルシール１１およびサイドリップ１３は、第１の実施形態と同様である。ダストカバー１４は、第１の実施形態と異なり、接触部１４ａ、固定部１４ｂ、および傾斜可動部１４ｃから構成される。接触部１４ａは、サイドリップ１３のダストカバー１４側の先端部と接触する部位である。固定部１４ｂは、ドライブシャフト３０に組み付けによって固定される部分である。傾斜可動部１４ｃは、接触部１４ａと固定部１４ｂとの間におけるゴムに対して円環状に加硫されて構成される。これにより、ダストカバー１４の接触部１４ａに外力が作用すると、傾斜可動部１４ｃによって接触部１４ａを傾斜状態可能に構成できる。

すなわち、オイルシール１１とダストカバー１４とが組み付けばらつきＤの範囲において最も離れた場合、図２（ｂ）に示すように、ダストカバー１４の接触部１４ａは傾斜することなくサイドリップ１３の端部と接触する。この場合、接触位置は最小の径方向長ｄ_2minになる。一方で、オイルシール１１とダストカバー１２とが組み付けばらつきＤの範囲において最も近づいた場合は、図２（ｃ）に示すように、ダストカバー１４の接触部１４ａが傾斜可動部１４ｃから屈曲して、接触部１４ａが傾斜しつつサイドリップ１３の端部と接触する。この場合、接触位置は最大の径方向長ｄ_2maxになる。ここで、接触部１４ａがサイドリップ１３の延伸方向に沿うように傾斜状態になるため、接触位置が最大となる場合の径方向長ｄ_2maxを従来に比して小さくできる。そのため、傾斜可動部１４ｃが屈曲していない状態でのダストカバー１４の外径Φ₂を、従来の外径Φ₀に比して縮径化できる。換言すると、サイドリップ１３の先端のダストカバー１４のリップ面への当接を確保しつつ、ダストカバー１２の外径Φ₂の増加を抑制できる。その他の構成は、第１の実施形態におけるシール装置１と同様である。

この第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。

１，２シール装置-
１１オイルシール（デフサイドオイルシール）
１２，１４ダストカバー（ドライブシャフトダストカバー）
１２ａ傾斜部
１３サイドリップ
１４ａ接触部
１４ｂ固定部
１４ｃ傾斜可動部
２１ケース（トランスアクスルケース）
２２挿通孔
３０ドライブシャフト

Claims

互いに相対回転可能に配置された第１部材と第２部材との間に設けられ、
前記第１部材に取り付け可能で、前記第１部材および前記第２部材の回転軸方向に延在するリップ部を有する第１シール部材と、
前記第２部材に取り付け可能な第２シール部材と、を備え、
前記リップ部と前記第２シール部材とが当接することによりシールするシール装置であって、
前記第２シール部材は、前記第２シール部材の径方向に沿って、傾斜可動部および接触部が順次設けられて構成され、前記接触部に前記リップ部の端部が接触して外力が作用されると、前記接触部は前記傾斜可動部によって前記回転軸方向に沿って前記第１シール部材と離間するような傾斜状態可能に構成される
ことを特徴とするシール装置。
前記第２シール部材は、前記第２部材に固定される固定部を有し、
前記接触部は、前記リップ部の前記第２シール部材の側の先端部と接触する部分からなり、
前記傾斜可動部は、前記固定部と前記接触部との間において円環状に構成される
ことを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
前記傾斜可動部は、ゴムに対して加硫されてなる
ことを特徴とする請求項１または２に記載のシール装置。