JP6864624B2 - ディファレンシャル機構用密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディファレンシャル機構用密封装置に関し、特に、車両や汎用機械等におけるディファレンシャル機構の出力軸に用いられるディファレンシャル機構用密封装置に関する。

車両、例えば自動車には、旋回時における左右の駆動輪の回転速度の差を吸収するためにディファレンシャル機構が取り付けられている。ディファレンシャル機構は、トランスアクスルやディファレンシャル装置のハウジング内に収容されており、ディファレンシャル機構において、ドライブシャフトを介して入力された動力が左右の出力軸としての車軸を介して夫々分配される。ハウジング内において車軸はベアリングによって軸支されており、ハウジング内には、ディファレンス機構やベアリングの潤滑のための潤滑油が貯留されている。車軸はハウジングに形成された貫通孔に挿通されており、この貫通孔は密封装置によって密封が図られている。

図１０は、ディファレンシャル機構に用いられる従来のディファレンシャル機構用密封装置（以下、単に「密封装置」という。）の概略構成を示すための断面図であり、図１１は、例えばトランスアクスルが備えるディファレンシャル機構に取り付けられた状態における図１０に示す従来の密封装置の断面図である。図１０に示すように、従来の密封装置１００は、環状の補強環１０１と、補強環１０１に一体的に形成されている弾性体から成る環状の弾性体部１０２とを備え、弾性体部１０２は、シールリップ１０３と、ダストリップ１０４と、サイドリップ１０５とを備えている。図１０，１１に示すように、シールリップ１０３は、ディファレンシャル機構１１０の車軸１１１に摺動可能に当接しており、ディファレンシャル機構１１０が収容されているハウジング１１２内の潤滑油の漏洩を抑制する。ダストリップ１０４は、シールリップ１０３よりも外側に形成されており、車軸１１１に摺動可能に当接して、ハウジング１１２内に外部から泥水や雨水、ダスト等の異物が侵入することを抑制する。図１０に示すように、サイドリップ１０５は、ダストリップ１０４よりも外周側において外側に向かって延出しており、一定の角度で外側に向かうに連れて拡径する円錐筒状の形状を有している。サイドリップ１０５は、図１１に示すように、先端縁において、車軸１１１に固定された環状のデフレクタ１１３の円盤状の内側に面する摺動面１１３ａにデフレクタ１１３が摺動可能に当接し、外部からの異物の侵入を抑制する。サイドリップ１０５は、デフレクタ１１３に当接する状態において弾性変形して湾曲し、先端縁の内周面がデフレクタ１１３の摺動面１１３ａに当接するように形成されている。

密封装置１００は、ディファレンシャル機構１１０が収容されるハウジング１１２の貫通孔１１４と貫通孔１１４に挿通された車軸１１１との間に取り付けられて、貫通孔１１４の密封を図り、ハウジング１１２内に貯留されている潤滑油の外部への漏洩の防止を図ると共に、異物の内部への侵入の防止を図っている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１２６１７３号公報

上述のような従来のディファレンシャル機構用の密封装置１００において、サイドリップ１０５は、ディファレンシャル機構１１０及びトランスアクスル等のディファレンシャル機構１１０を備える装置における部材間の隙間に基づいて作動時に車軸１１１がその軸線について微小な範囲を変位するため、また、ディファレンシャル機構１１０やディファレンシャル機構１１０を備える装置における部材の寸法公差や組み付け誤差に基づいて車軸１１１が所望する位置から変位する。このため、この車軸１１１の変位（ガタ）に対応してサイドリップ１０５は、更に弾性変形して湾曲し、サイドリップ１０５の先端より根元側の部分である腹部がデフレクタ１１３に当設し、または、変形が緩和されて湾曲が緩やかになり、サイドリップ１０５はデフレクタ１１３の動きに追従してデフレクタ１１３との当接状態を維持し、ダストの侵入抑制が維持されるようになっている。

しかしながら、ディファレンシャル機構１１０の車軸１１１のガタが大きくなると、サイドリップ１０５がより大きく湾曲して、サイドリップ１０５のデフレクタ１１３との接触幅が増大し、サイドリップ１０５は、より根元側の部分の腹部においてもデフレクタ１１３に当接し、この腹部におけるデフレクタ１１３に対する接触圧力が増大し、先端におけるデフレクタ１１３に対する接触圧力が減少し、図１２に示すように、先端の接触圧力と根元側の腹部の接触圧力との差（差圧Δｐｃ）が小さくなり、先端がデフレクタ１１３から浮き上がってしまう場合がある。ディファレンシャル機構１１０の作動時における車軸１１１のガタにより、サイドリップ１０５の先端のデフレクタ１１３からの浮き上がりが繰り返されると、サイドリップ１０５の先端により、異物が内部にかき込まれ、異物がハウジング１１２の内部に侵入してしまう場合がある。近年、ディファレンシャル機構１１０の車軸１１１より大きなガタに対応可能な密封装置の構成が求められているが、上述のような従来のディファレンシャル機構用の密封装置１００においては、ディファレンシャル機構１１０において大きな車軸１１１のガタが発生する場合、接触幅が増大してサイドリップ１０５の先端がデフレクタ１１３から浮き上がり、異物がディファレンシャル機構１１０の内部に侵入してしまう場合がある。

このように、従来のディファレンシャル機構用の密封装置１００においては、接触幅が増大しても、サイドリップ１０５の先端がデフレクタ１１３から浮き上がることを抑制することができる構成が求められていた。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、サイドリップの接触幅が増大しても、サイドリップの先端がデフレクタから浮き上がることを抑制することができるディファレンシャル機構用密封装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るディファレンシャル機構用密封装置は、ディファレンシャル機構を収容するハウジングに形成された貫通孔と該貫通孔に回動自在に挿通される前記ディファレンシャル機構の出力軸との間の密封を図るためのディファレンシャル機構用密封装置であって、軸線を中心とする環状の補強環と、前記補強環に取り付けられている前記軸線を中心とする環状の弾性体から形成された弾性体部とを備え、前記弾性体部は、前記出力軸に該出力軸が摺動可能に当接する環状のシールリップと、該シールリップよりも外側に設けられており前記出力軸に該出力軸が摺動可能に当接する環状のダストリップと、前記出力軸に取り付けられた環状のデフレクタに該デフレクタが摺動可能に当接する前記ダストリップよりも外周側において前記外側に向かって延びる環状のサイドリップとを有しており、前記サイドリップは、前記軸線方向において外側に向かうに連れて拡径する環状の腹部と、該腹部に接続する前記腹部よりも外側の部分であって前記軸線方向において外側に向かうに連れて拡径する環状の先端部とを有しており、前記先端部及び前記腹部の少なくとも前記先端部において前記デフレクタに当接し、前記サイドリップにおいて、前記先端部は、前記腹部から内周側に屈曲していることを特徴とする。

本発明の一態様に係るディファレンシャル機構用密封装置において、前記サイドリップは、該サイドリップの先端と前記デフレクタとの間の当接が解除されないような、前記腹部における前記デフレクタに対する接触圧力に対した前記先端部における前記デフレクタに対する接触圧力となるように、前記先端部が前記腹部から屈曲しており、前記先端部の寸法が設定されており、且つ前記弾性体部を形成する前記弾性体の物性が設定されている。

本発明の一態様に係るディファレンシャル機構用密封装置において、前記サイドリップの前記先端部は、厚さが前記弾性体の硬度に基づいて設定されている。

本発明の一態様に係るディファレンシャル機構用密封装置において、前記先端部は、前記軸線を中心とする円錐筒状の形状を呈しており、前記腹部は、前記軸線を中心とする円錐筒状の形状を呈している。

本発明の一態様に係るディファレンシャル機構用密封装置において、前記サイドリップは、前記軸線方向に延びる環状の根元部を有しており、前記腹部は、前記根元部に接続する前記根元部よりも外側の部分である。

本発明に係るディファレンシャル装置用密封装置によれば、サイドリップの接触幅が増大しても、サイドリップの先端がデフレクタから浮き上がることを抑制することができる。

本発明の実施の形態に係るディファレンシャル機構用密封装置の概略構成を示すための、軸線に沿う断面における断面図である。 図１に示す密封装置の部分拡大断面図である。 ディファレンシャル機構を収容するトランスアクスルに取り付けられた状態における図１に示す密封装置を示すための図であり、トランスアクスルの密封装置近傍を拡大して示す軸線ｘに沿う部分拡大断面図である。 トランスアクスルの所望の位置に密封装置が取り付けられた状態におけるサイドリップの様子を示すためのサイドリップの拡大断面図である。 ディファレンシャル機構の車軸が変位した状態におけるサイドリップの様子を示すためのサイドリップの拡大断面図である。 図５に示す状態におけるサイドリップのデフレクタとの接触幅と接触圧力との関係を示すための図である。 ディファレンシャル機構用密封装置の密封性能の評価試験に用いる密封性能試験機の概略構成を示すための図である。 従来の密封装置の密封性能の評価試験の結果を示すための図であり、図８（ａ）は、密封性能の評価試験におけるサイドリップの投影像を示した図であり、図８（ｂ）は、サイドリップの接触位置と接触圧力との関係を示すための図である。 本発明の実施の形態に係る密封装置の密封性能の評価試験の結果を示すための図であり、図９（ａ）は、密封性能の評価試験におけるサイドリップの投影像を示した図であり、図９（ｂ）は、サイドリップの接触位置と接触圧力との関係を示すための図である。 ディファレンシャル機構に用いられる従来のディファレンシャル機構用密封装置の概略構成を示すための断面図である。 トランスアクスルが備えるディファレンシャル機構に取り付けられた状態における図１０に示す従来のディファレンシャル機構用密封装置の断面図である。 従来のディファレンシャル機構用密封装置におけるサイドリップのデフレクタとの接触幅と接触圧力との関係を示すための図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るディファレンシャル機構用密封装置（以下、単に「密封装置」という。）の概略構成を示すための、軸線ｘに沿う断面における断面図であり、図２は、図１に示す密封装置の部分拡大断面図である。本発明の実施の形態に係る密封装置１は、車両や汎用機械等において旋回時における左右の駆動輪の回転速度の差を吸収するためのディファレンシャル機構を備える装置に用いられる。ディファレンシャル機構を備える装置としては、例えば、トランスアクスルやディファレンシャル装置があり、本実施の形態においては、密封装置１はトランスアクスルに用いられるものとする。具体的には、密封装置１は、後述するように、トランスアクスルにおいて、ハウジングに形成された貫通孔と、この貫通孔に回動自在に挿通されたディファレンシャル機構の出力軸としての車軸との間の密封を図るために用いられる。

以下、説明の便宜上、軸線ｘ方向において矢印ａ（図１参照）方向を外側とし、軸線ｘ方向において矢印ｂ（図１参照）方向を内側とする。より具体的には、外側とは、ディファレンシャル機構を備えるトランスアクスルにおいてハウジングの外部に面する側であり、大気側であり、内側とは、トランスアクスルにおいてハウジングの内部に面する側である。また、軸線ｘに垂直な方向（以下、「径方向」ともいう。）において、軸線ｘから離れる方向（図１の矢印ｃ方向）を外周側とし、軸線ｘに近づく方向（図１の矢印ｄ方向）を内周側とする。

密封装置１は、図１に示すように、軸線ｘを中心とする環状の補強環１０と、軸線ｘを中心とする環状の弾性体から成る弾性体部２０とを備えている。弾性体部２０は、補強環１０に一体的に取り付けられている。補強環１０は金属材から形成されており、この金属材としては、例えば、ステンレス鋼やＳＰＣＣ（冷間圧延鋼）がある。また、弾性体部２０の弾性体としは、例えば、各種ゴム材がある。各種ゴム材としては、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等の合成ゴムである。

補強環１０は、例えばプレス加工や鍛造によって製造され、弾性体部２０は成形型を用いて架橋（加硫）成型によって成形される。この架橋成型の際に、補強環１０は成形型の中に配置されており、弾性体部２０が架橋接着により補強環１０に接着され、弾性体部２０が補強環１０と一体的に成形される。

補強環１０は、例えば、図１，２に示すように、軸線ｘに沿う断面（以下、単に「断面」という。）の形状が略Ｌ字状の形状を呈しており、軸線ｘ方向に延びる円筒状の部分である円筒部１１と、円筒部１１の外側の端部から内周側に向かって広がる中空円盤状の部分であるフランジ部１２とを有している。円筒部１１は、後述するように、トランスアクスルのハウジングに形成された貫通孔の内周面に嵌合可能となるように形成されており、直接貫通孔の内周面に接触して嵌合可能となっていてもよく、また、弾性体部２０の部分を介して貫通孔の内周面に接触して嵌合可能となっていてもよい。

図１，２に示すように、弾性体部２０は、補強環１０に取り付けられており、本実施の形態においては補強環１０全体を覆うように補強環１０と一体的に形成されている。弾性体部２０は、環状のシールリップ２１と、環状のダストリップ２２と、環状のサイドリップ２３とを有している。また、弾性体部２０は、環状のリップ腰部２４を有している。シールリップ２１は、後述するように、ディファレンシャル機構の車軸にこの車軸が摺動可能に当接するように形成されており、ダストリップ２２は、シールリップ２１よりも外側に設けられており車軸に該車軸が摺動可能に当接するように形成されている。サイドリップ２３は、後述するように、車軸に固定された環状のデフレクタにこのデフレクタが摺動可能に当接するように形成されており、ダストリップ２２よりも外周側において外側に向かって延びている。リップ腰部２４は、弾性体部２０において、補強環１０のフランジ部１２の内周側の端部の近傍に位置する部分である。

シールリップ２１は、図１，２に示すように、リップ腰部２４から内側に向かって延びる部分であり、軸線ｘを中心とする環状の部分であり、補強環１０の円筒部１１に対向して形成されている。シールリップ２１は、内側の端部に、断面形状が内周側に向かって凸の楔形状の環状のリップ先端部２５を有している。また、シールリップ２１の外周側には、リップ先端部２５に背向する位置に、ガータスプリング２６が嵌着されており、ガータスプリング２６は、シールリップ２１のリップ先端部２５を径方向において内周側に付勢して、リップ先端部２５に車軸に対する所定の大きさの緊迫力を与える。リップ先端部２５は、後述するように車軸の外周面に当接して、密封装置１と車軸との間の密封を図る。また、図１に示すように、リップ先端部２５の外側の円錐面状のテーパ面２５ａには、リップ先端部２５の先端に対して斜めに延びる内周方向に突き出した突起であるネジ突起２５ｂが複数、周方向に等角度間隔で螺旋状に形成されている。ネジ突起２５ｂは、車軸が摺動する際に、外側から内側に向かう気流を発生させ、内側からの潤滑油の漏洩の防止を図る。

ダストリップ２２は、リップ腰部２４から外側に軸線ｘに向かって延びており、具体的には、図１，２に示すように、リップ腰部２４から外側且つ内周側の方向に延出している。ダストリップ２２により、使用状態におけるリップ先端部２５方向への、泥水や砂、ダスト等の異物の侵入の防止が図られている。また、ダストリップ２２には、使用状態において、ダストリップ２２とシールリップ２１と間の空間に負圧が発生ないように、ダストリップ２２と車軸との当接を部分的に解除して隙間を形成し、負圧の発生の抑制又は負圧を解消するための内周方向に突き出た突起２２ａが複数周方向に等角度間隔で形成されている。

また、弾性体部２０は、ガスケット部２７と、後方カバー部２８と、ライニング部２９とを有している。ガスケット部２７は、弾性体部２０において、補強環１０の円筒部１１を外周側から覆っている部分であり、後述するように、トランスアクスルにおいて車軸が挿通される貫通孔に密封装置１が圧入された際に、この貫通孔と補強環１０の円筒部１１との間において径方向に圧縮されて、径方向外側に向かう力である嵌合力を所定の大きさ発生するように、径方向の厚さが設定されている。後方カバー部２８は、補強環１０のフランジ部１２を外側から覆っている部分であり、ライニング部２９は、補強環１０を内側及び内周側から覆っている部分である。

なお、弾性体部２０は弾性材から一体に形成されており、シールリップ２１、ダストリップ２２、サイドリップ２３、リップ腰部２４、ガスケット部２７、後方カバー部２８、及びライニング部２９は、弾性材から一体に形成された弾性体部２０の各部分である。

サイドリップ２３は、図１，２に示すように、先端部３１、腹部３２、及び根元部３３を有している。根元部３３は、軸線ｘ方向に延びる環状の部分である。腹部３２は、根元部３３に接続する根元部３３よりも外側の部分であって、軸線ｘ方向において外側に向かうに連れて拡径する環状の部分である。先端部３１は、腹部３２に接続している腹部３２よりも外側の部分であって、軸線ｘ方向において外側に向かうに連れて拡径する環状の部分である。サイドリップ２３において、先端部３１は、腹部３２から内周側に屈曲している。具体的には、サイドリップ２３は、弾性体部２０においてリップ腰部２４の外側の側部から外側に向かって延設されており、根元部３３がリップ腰部２４から外側に向かって延びている。腹部３２は、根元部３３の外側の端部から外側に延びており、先端部３１は、腹部３２の外側の端部から外側に延びている。なお、サイドリップ２３は、根元部３３を有していなくてもよく、腹部３２がリップ腰部２４から延びていてもよい。

先端部３１の内周側の面である内周面３１ａと、腹部３２の内周側の面である内周面３２ａとは、環状の線を描く内周接続部ｃ１において接続しており、先端部３１の外周側の面である外周面３１ｂと、腹部３２の外周側の面である外周面３２ｂとは、環状の線を描く外周接続部ｃ２において接続している。

より具体的には、先端部３１は、軸線ｘを中心とする円錐筒状の形状を呈しており、腹部３２は、軸線ｘを中心とする円錐筒状の形状を呈しており、根元部３３は、軸線ｘを中心とする円筒状の形状を呈している。上述のように、先端部３１は腹部３２から内周側に屈曲しており、先端部３１の内周面３１ａ又は外周面３１ｂの母線の軸線ｘとの間の角度（角度α）は、腹部３２の内周面３２ａ又は外周面３２ｂの母線の軸線ｘとの間の角度（角度β）よりも小さくなっている（図１参照）。

図２に示すように、先端部３１の厚さ、つまり、先端部３１の内周面３１ａと外周面３１ｂとの間の幅は、一定の厚さ又は略一定の厚さｗ１となっており、先端部３１の母線と径方向に延びる軸線ｘに直交する線との間の角度である傾斜角度は、傾斜角度θとなっている。また、先端部３１の内周面３１ａの軸線ｘ方向における長さは、長さｌ１となっている。また、先端部３１の内周面３１ａの外側の端部（サイドリップ２３の先端）である先端３４における先端部３１の直径は、直径φとなっている。

また、図２に示すように、腹部３２の厚さ、つまり、腹部３２の内周面３２ａと外周面３２ｂとの間の幅は、一定の厚さ又は略一定の厚さｗ２となっており、腹部３２の内周面３２ａの軸線ｘ方向における長さは、長さｌ２となっている。また、図２に示すように、根元部３３の厚さ、つまり、根元部３３の内周面３３ａと外周面３３ｂとの間の幅は、一定の厚さ又は略一定の厚さｗ３となっており、根元部３３の内周面３３ａの軸線ｘ方向における長さは、長さｌ３となっている。

図２に示すように、先端部３１と腹部３２との接続部は、内周面３１ａ，３２ａの内周接続部ｃ１が、外周面３１ｂ，３２ｂの外周接続部ｃ２よりも、軸線ｘ方向において内側に位置するようになっている。つまり、先端部３１は、軸線ｘ方向において、内周面３１ａの方が外周面３１ｂよりも長くなっている。

サイドリップ２３は、後述するように密封装置１の使用状態において、サイドリップ２３の先端３４とデフレクタとの間の当接が解除されないような、腹部３２のデフレクタに対する接触圧力に対した先端部３１のデフレクタに対する接触圧力となるように、先端部３１が腹部３２から屈曲しており、また、先端部３１及び腹部３２の寸法並びに弾性体部２０を形成する弾性体の物性が設定されている。つまり、ディファレンシャル装置において車軸がガタにより変位して、サイドリップ２３の接触幅が先端部３１を越えて腹部３２まで達した場合において、このときの接触幅においてサイドリップ２３の先端３４におけるデフレクタとの接触圧力が、サイドリップ２３の先端３４がデフレクタから浮き上がらないように、腹部３２におけるデフレクタとの接触圧力よりも大きくなるように、先端部３１が腹部３２から屈曲しており、また、先端部３１及び腹部３２の寸法並びに弾性体部２０の弾性体の物性が設定されている。

具体的には、サイドリップ２３の先端部３１の厚さｗ１は、弾性体部２０を形成する弾性体の硬度に基づいて、つまり、サイドリップ２３を形成する弾性体の硬度に基づいて設定されている。より具体的には、先端部３１が、上述のように接触幅が大きくなった場合でも先端３４が浮き上がらないような柔軟性を有するように、サイドリップ２３を形成する弾性体の硬度と先端部３１の厚さｗ１が設定されている。また、先端部３１の厚さｗ１は厚い程、サイドリップ２３はデフレクタに強く当接し、外部からの異物の侵入を抑制する性能を高めることができる。しかしながら、デフレクタが摺動した際にサイドリップ２３との間に発生する摺動抵抗が大きくなり、熱が発生し易くなる。これにより、サイドリップ２３の摩耗が促進され、熱劣化が促進され、サイドリップ２３の耐久性を低下させてしまう。このため、先端部３１の厚さｗ１は、サイドリップ２３の耐久性も考慮して設定されたものが好ましい。例えば、サイドリップ２３の先端部３１の厚さｗ１は、ｗ１＝０．７ｍｍ〜１．６ｍｍである。

また、先端部３１の傾斜角度θ、先端部３１の長さｌ１、及び腹部３２の長さｌ２は、互いに関連して設定されている。具体的には、先端部３１の傾斜角度θは、例えばθ＝６０°〜８５°であり、先端部３１の長さｌ１は、例えばｌ１＝１．５ｍｍ〜４．５ｍｍであり、腹部３２の長さｌ２は、例えばｌ２≧１．５×ｌ１である。

先端部３１の長さｌ１は、密封装置１がトランスアクスルの所望の位置に取り付けられた状態において、サイドリップ２３がデフレクタの内側の面（摺動面）に当接する範囲である接触幅δが、先端部３１の内周面３１ａの範囲を超えて腹部３２の内周面３２ａの範囲に達しないような長さに設定されている（図２参照）。また、先端部３１の傾斜角度θは、トランスアクスルにおいてデフレクタに当接した先端部３１が座屈又は破損することがないような角度に設定されている。

次いで、上述の構成を有する密封装置１の作用について説明する。図３は、トランスアクスル５０に取り付けられた状態における密封装置１を示すための図であり、トランスアクスル５０の密封装置１近傍を拡大して示す軸線ｘに沿う部分拡大断面図である。なお、図３においては、トランスアクスル５０の所望の位置に密封装置１が取り付けられた状態（以下、「初期状態」という。）を示している。つまり、トランスアクスル５０の図示しないディファレンシャル機構の出力軸としての車軸５１に固定された環状のデフレクタ５２の摺動面５３に所望の接触幅δを持ってサイドリップ２３の先端部３１が当接するように、密封装置１がトランスアクスル５０に取り付けられている。トランスアクスル５０は公知のトランスアクスル（図１１参照）であり、その構成の詳細な説明は省略する。なお、デフレクタ５２は、車軸５１とは別体の部材によって形成されていてもよく、車軸５１の一部が外周側に向かって環状に突出して形成されていてもよい。

密封装置１は、図３に示すように、トランスアクスル５０のハウジング５４に形成された貫通孔５５に嵌着されている。貫通孔５５には車軸５１が回動自在に挿通されている。なお、トランスアクスル５０には、左右の車輪に対応して、２つの貫通孔及び車軸が設けられているが、各車輪に対応する貫通孔及び車軸は互いに同様の構成を有しており、貫通孔５５及び車軸５１は、左右の車輪に対応する。

ハウジング５４の貫通孔５５において、車軸５１の外周面５１ａと貫通孔５５の内周面５５ａとの間は、密封装置１によって密封が図られている。具体的には、補強環１０の円筒部１１が貫通孔５５に嵌合されて、円筒部１１と貫通孔５５の内周面５５ａとの間で弾性体部２０のガスケット部２７が圧縮されてガスケット部２７が貫通孔５５の内周面５５ａに密着し、外周側において密封装置１と貫通孔５５との間の密封が図られている。また、弾性体部２０のシールリップ２１のリップ先端部２５が、車軸５１の外周面５１ａに車軸５１が摺動可能に当接し、内周側において密封装置１と車軸５１との間の密封が図られている。これにより、ハウジング５４の内部に貯留された潤滑油が外部に漏れ出ることの防止が図られている。

また、ダストリップ２２は、その先端縁が車軸５１の外周面５１ａに車軸５１が摺動可能に当接しており、ハウジング５４の外部から異物が内部に侵入することを抑制している。サイドリップ２３は、先端部３１の接触幅δの範囲の先端縁が内周面３１ａにおいて、デフレクタ５２の摺動面５３に当接しており、ハウジング５４の外部から異物が内部に侵入することを抑制している。

図４は、初期状態におけるサイドリップ２３の様子を示すためのサイドリップ２３の拡大断面図である。図４に示すように、サイドリップ２３は、初期状態において、先端部３１が部分的に湾曲して又は弾性変形して、先端部３１の内周面３１ａが、先端３４から接触幅δ０の範囲においてデフレクタ５２の摺動面５３に当接している。

トランスアクスル５０においては、その各構成の寸法公差や組付け誤差により、車軸５１が軸線ｘ方向において内側に変位してデフレクタ５２の摺動面５３が軸線ｘ方向に変位する場合や、車軸５１が軸線ｘに対して傾斜してデフレクタ５２の摺動面５３が傾斜する場合がある。また、トランスアクスル５０の作動時に、各構成間の隙間に基づいて、車軸５１が軸線ｘ方向に又は軸線ｘに対して斜めに変位する場合がある。このような変位（ガタ）が発生すると、図５に示すようにサイドリップ２３のデフレクタ５２に対する接触幅δが大きくなる。密封装置１のサイドリップ２３は、上述のように、先端部３１が根元側の腹部３２から内周側に屈曲しており、このため、接触幅δが大きくなっても先端３４のデフレクタ５２に対する接触圧力が大きく低下して、根元側の部分における接触圧力との差がサイドリップ２３の先端３４がデフレクタ５２の摺動面５３から浮き上がる程小さくなることはない。

具体的には、図５に示すように、車軸５１に大きなガタが発生し、接触幅δが大きくなり、サイドリップ２３が先端部３１の内周面３１ａを根元側に越えて腹部３２の内周面３２ａにおいてもデフレクタ５２の摺動面５３に当接する接触幅δ１となっても、先端３４がデフレクタ５２の摺動面５３から浮き上がることを抑制することができる。この図５に示すような大きな接触幅δ１の状態で、サイドリップ２３においては、図６に示すように、先端３４のデフレクタ５２に対する接触圧力ｐ１が大きく低下することはなく、根元側の腹部３２の部分における接触圧力ｐ２との差Δｐが、先端３４がデフレクタ５２の摺動面５３から浮き上がる程小さくなることを抑制することができる。

次いで、上述の構成を有する密封装置１の密封性能について説明する。具体的には、本発明の実施の形態に係る密封装置１と図１０及び図１１に示す従来の密封装置１００に対して密封性能の評価試験を行い、デフレクタ５２，１１３からのサイドリップ２３，１０５の浮き上がりの有無、サイドリップ２３，１０５のデフレクタ５２，１１３に対する接触圧力と接触位置との関係を評価した。

密封性能の評価試験は、図７に示す密封性能試験機２００に密封装置１及び従来の密封装置１００を取り付けて、サイドリップ２３，１０５の先端部の浮き上がりの有無、接触圧力と接触位置との関係を評価した。この評価試験及び評価結果について図７から図９を参照して説明する。図７は、上記の密封性能の評価試験に用いる密封性能試験機２００の概略構成を示すための図である。図８は、図１０に示す従来の密封装置１００の密封性能の評価試験の結果を示すための図であり、図８（ａ）は、密封性能の評価試験におけるサイドリップ１０５の投影像を示した図であり、図８（ｂ）は、サイドリップ１０５の接触位置と接触圧力との関係を示すための図である。図９は、本発明の実施の形態に係る密封装置１の密封性能の評価試験の結果を示すための図であり、図９（ａ）は、密封性能の評価試験におけるサイドリップ２３の投影像を示した図であり、図９（ｂ）は、サイドリップ２３の接触位置と接触圧力との関係を示すための図である。

図７に示すように、上記密封性能の評価試験に用いる密封性能試験機２００は、シールリップ２１のリップ先端部２５やダストリップ２２が当接可能な車軸５１に対応する車軸相当部２０１と、サイドリップ２３の先端３４が当接可能なデフレクタ５２に対応するデフレクタ相当部２０２と、ガスケット部２７が密着可能なハウジング５４に対応するハウジング相当部２０３とを備える。すなわち、車軸５１に対応する車軸相当部２０１、デフレクタ５２に対応するデフレクタ相当部２０２、及びハウジング５４に対応するハウジング相当部２０３により、密封装置１がトランスアクスル５０（図３参照）に取り付けられた状態を密封性能試験機２００において再現することができるように構成されている。

また、密封性能試験機２００は、サイドリップ２３に光を出射する光源２０４と、光が照射されたサイドリップ２３の投影画を光源２０４に対向する位置において撮像する撮像部２０５とを備えている。なお、図７では、密封性能試験機２００に密封装置１を取り付けた場合を示しているが、密封性能試験機２００は、図１０及び図１１に示す従来の密封装置１００の密封性能の評価試験を行う時、従来の密封装置１００を同様に取り付けることが可能である。すなわち、車軸相当部２０１、デフレクタ相当部２０２及びハウジング相当部２０３により、従来の密封装置１００がトランスアクスル（図１１参照）に取り付けられた状態を密封性能試験機２００において再現することができるように構成されている。

上記密封性能試験機２００の車軸相当部２０１は、図示しないモータによって軸線ｘ方向に所定の速度及び所定の振幅で往復移動が可能となっており、この往復移動により車軸５１の変位が再現可能になっている。本密封性能の評価試験では、車軸相当部２０１を軸線ｘ方向において往復移動させることによりデフレクタ相当部２０２を軸線ｘ方向において往復移動させて、摺動面相当部２１０が軸線ｘ方向において往復移動する際のサイドリップ２３，１０５の投影像を撮像部２０５で撮像し、サイドリップ２３，１０５の接触状態を観察した。また、本評価試験においては、車軸相当部２０１を軸線ｘ方向において、２．８１ｍｍの移動幅を４Ｈｚの移動速度で動かした。また、本評価試験においては、サイドリップ２３，１０５がその所定の締め代幅の最大の締め代で摺動面相当部２１０に接触している状態を基準位置として、車軸相当部２０１を軸線ｘ方向において内側及び外側に全体で２．８１ｍｍ幅で往復移動させた。

図８及び図９に、従来の密封装置１００及び本発明の実施の形態に係る密封装置１の本評価試験の結果を夫々示す。図８，９には、車軸相当部２０１が基準位置から内側に最大の幅を移動した状態におけるサイドリップ１０５，２３の様子、つまり、サイドリップ２３，１０５が最も摺動面相当部２１０に押し付けられた状態の様子が示されている。

従来の密封装置１００においては、図８（ａ）に示すように、サイドリップ１０５の先端１２１とデフレクタ相当部２０２の摺動面相当部２１０との間に隙間ｓが認められた。また、図８（ｂ）に示すように、従来の密封装置１００おいては、サイドリップ１０５の接触幅が先端部１２０を越えて腹部１２２まで達した場合において、サイドリップ１０５のうち摺動面相当部２１０との接触圧力が最大になるのは腹部１２２であり、先端１２１における接触圧力が腹部１２２における接触圧力より大きく低下していることが分かった。

一方、本発明の実施の形態に係る密封装置１においては、図９（ａ）に示すように、サイドリップ２３の先端３４とデフレクタ相当部２０２の摺動面相当部２１０との間に浮き上がりが認められなかった。また、図９（ｂ）に示すように、密封装置１においては、サイドリップ２３の接触幅が先端部３１を越えて腹部３２まで達した場合において、サイドリップ２３のうち摺動面相当部２１０との接触圧力が最大になるのは先端３４であり、先端３４における接触圧力が腹部３２における接触圧力より大きくなるため、先端３４の摺動面相当部２１０からの浮き上がりが認められなかった。

このように、密封装置１においては、サイドリップ２３の先端側の部分である先端部３１が腹部３２に対して内側に屈曲しているので、車軸５１の大きなガタによってデフレクタ５２の摺動面５３に対するサイドリップ２３の接触幅δが大きくなっても、サイドリップ２３の先端３４のデフレクタ５２に対する接触圧力の低下を抑制することができる。このため、サイドリップ２３の先端３４のデフレクタ５２に対する接触圧力を、サイドリップ２３の接触幅範囲の根元側の部分におけるデフレクタ５２に対する接触圧力よりも、先端３４がデフレクタ５２の摺動面５３から浮き上がることがないような大きな大きさに維持することができる。これにより、接触幅δが大きくなってもサイドリップ２３の先端３４がデフレクタ５２の摺動面５３から浮き上がることを抑制することができ、異物がサイドリップ２３を超えて内側に侵入することを抑制することができる。

このように、本発明の実施の形態に係るディファレンシャル機構用密封装置１によれば、サイドリップ２３の接触幅δが増大しても、サイドリップ２３の先端３４がデフレクタ５２から浮き上がることを抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施の形態に係るディファレンシャル機構用密封装置１に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

１，１００ 密封装置
１０，１０１ 補強環
１１ 円筒部
１２ フランジ部
２０，１０２ 弾性体部
２１，１０３ シールリップ
２２，１０４ ダストリップ
２２ａ 突起
２３，１０５ サイドリップ
２４ リップ腰部
２５ リップ先端部
２５ａ テーパ面
２５ｂ ネジ突起
２６ ガータスプリング
２７ ガスケット部
２８ 後方カバー部
２９ ライニング部
３１，１２０ 先端部
３１ａ，３２ａ，３３ａ 内周面
３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ 外周面
３２，１２２ 腹部
３３ 根元部
３４，１２１ 先端
５０ トランスアクスル
５１，１１１ 車軸
５１ａ 外周面
５２，１１３ デフレクタ
５３，１１３ａ 摺動面
５４，１１２ ハウジング
５５，１１４ 貫通孔
５５ａ 内周面
２００ 密封性能試験機
２０１ 車軸相当部
２０２ デフレクタ相当部
２０３ ハウジング相当部
２０４ 光源
２０５ 撮像部
２１０ 摺動面相当部
ｃ１ 内周接続部
ｃ２ 外周接続部
ｌ１，ｌ２，ｌ３ 長さ
ｐ，ｐ１，ｐ２ 接触圧力
ｓ 隙間
Δｐ，Δｐｃ 差圧
ｘ 軸線
ｗ１，ｗ２，ｗ３ 厚さ
δ，δ１，δ２ 接触幅
θ 傾斜角度
φ 直径

Claims (5)

1. ディファレンシャル機構を収容するハウジングに形成された貫通孔と該貫通孔に回動自在に挿通される前記ディファレンシャル機構の出力軸との間の密封を図るためのディファレンシャル機構用密封装置であって、
   軸線を中心とする環状の補強環と、
   前記補強環に取り付けられている前記軸線を中心とする環状の弾性体から形成された弾性体部とを備え、
   前記弾性体部は、前記出力軸に該出力軸が摺動可能に当接する環状のシールリップと、該シールリップよりも外側に設けられており前記出力軸に該出力軸が摺動可能に当接する環状のダストリップと、前記出力軸に取り付けられた環状のデフレクタに該デフレクタが摺動可能に当接する前記ダストリップよりも外周側において前記外側に向かって延びる環状のサイドリップとを有しており、
   前記サイドリップは、前記軸線方向において外側に向かうに連れて拡径する環状の腹部と、該腹部に接続する前記腹部よりも外側の部分であって前記軸線方向において外側に向かうに連れて拡径する環状の先端部とを有しており、前記先端部及び前記腹部の少なくとも前記先端部において前記デフレクタに当接し、
   前記サイドリップにおいて、前記先端部は、前記腹部から内周側に屈曲しており、
   前記サイドリップの前記先端部の厚さは一定の厚さとなっており、前記サイドリップの前記腹部の厚さは一定の厚さとなっていることを特徴とするディファレンシャル機構用密封装置。
2. 前記サイドリップは、該サイドリップの先端と前記デフレクタとの間の当接が解除されないような、前記腹部における前記デフレクタに対する接触圧力に対した前記先端部における前記デフレクタに対する接触圧力となるように、前記先端部が前記腹部から屈曲しており、前記先端部の寸法が設定されており、且つ前記弾性体部を形成する前記弾性体の物性が設定されていることを特徴とする請求項１記載のディファレンシャル機構用密封装置。
3. 前記サイドリップの前記先端部は、厚さが前記弾性体の硬度に基づいて設定されていることを特徴とする請求項２記載のディファレンシャル機構用密封装置。
4. 前記先端部は、前記軸線を中心とする円錐筒状の形状を呈しており、前記腹部は、前記軸線を中心とする円錐筒状の形状を呈していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のディファレンシャル機構用密封装置。
5. 前記サイドリップは、前記軸線方向に延びる環状の根元部を有しており、前記腹部は、前記根元部に接続する前記根元部よりも外側の部分であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のディファレンシャル機構用密封装置。
   

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