JP7118782B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

本発明は密封装置に関する。さらに詳しくは、例えば自動車のデフサイド用の密封装置に関する。

自動車のディファレンシャル装置は、デフピニオンギヤ及びデフサイドギヤを収容するデフケースと、デフケースを回転自在に支持するハウジングと、デフサイドギヤに連結されるとともに、ハウジングに挿通される軸とを備えている。ハウジングと軸との間の環状空間には、潤滑油の漏洩を防止し、ハウジングの軸方向外方からの異物の混入を防止するために、デフサイド用の密封装置が設けられる（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された密封装置を含む従来のデフサイド用の密封装置１００は、図４に示されるように、通常、ハウジング１０１と軸１０２との間に装着されるシール本体１０３と、シール本体１０３の軸方向外方において軸１０２に装着されるディフレクター１０４とを備えている。

シール本体１０３は、リップ部１０５として、軸１０２に摺接する主リップ部１０６と、この主リップ部１０６よりも軸方向外方において軸１０２に摺接する補助リップ部１０７と、この補助リップ部１０７よりも径方向外方に設けられ且つ軸方向外方に向けて径方向外方に傾斜しつつ延在するサイドリップ部１０８とを有している。ディフレクター１０４は、径方向に沿って配置された円環状の環状板部１０４ａを有している。この密封装置１００では、サイドリップ部１０８がディフレクター１０４の環状板部１０４ａに接触することで、軸方向外方からの異物の侵入が防止される。

密封装置１００のサイドリップ部１０８には、ディフレクター１０４に対して締め代が設定される。この締め代は、ハウジング１０１に対するシール本体１０３の組み付け位置や、軸１０２に対するディフレクター１０４の組み付け位置等によって変化する。また、自動車の走行中に軸１０２がスラスト移動することによっても、締め代は変化する。
このため、デフサイド用の密封装置１００では、密封性を確保するために、サイドリップ部１０８の軸方向の長さを長くして、当該サイドリップ部１０８の内周面１０８ａがディフレクター１０４の環状板部１０４ａと面接触して当該環状板部１０４ａに摺接するようにしている。

特開２０１７－０８９８０３号公報

デフサイド用の密封装置１００は、広い締め代領域に対応するために、前記のようにサイドリップ部１０８の軸方向の長さを長くしているが、この場合、例えば軸１０２が軸方向外方（図４において左方向）に移動することで当該サイドリップ部１０８と補助リップ部１０７との間の環状のスペース１０９の体積が増加して当該スペース１０９が負圧になり、サイドリップ部１０８の変形基点である根元部分１０８ｂが径方向内側に変形してディフレクター１０４の内径側円筒部１０４ｂの先端角部１０４ｂ１や軸１０２に接触する恐れがある。
サイドリップ部１０８がディフレクター１０４や軸１０２に接触した状態で軸１０２が回転すると、接触している部分が摩耗ないし破損し、密封装置１００の密封性が損なわれる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、サイドリップ部とディフレクターや軸との間に隙間を確保して当該サイドリップ部とディフレクターや軸とが接触するのを防止することができる密封装置を提供することを目的とする。

本発明の密封装置は、
（１）互いに相対回転する軸とハウジングとの間に構成される環状の空間に装着され、当該軸と当該ハウジングとの間を封止する密封装置であって、
前記軸と前記ハウジングとの間に装着される環状のシール本体と、前記シール本体の軸方向外方において前記軸に装着される環状のディフレクターとを備えており、
前記シール本体が、前記軸に摺接する主リップ部と、前記主リップ部側から軸方向外方に向けて径方向外方に傾斜しつつ延在し、その内周面において前記ディフレクターと接触するサイドリップ部とを有しており、
前記サイドリップ部は、その付け根部に肉厚部を有することを特徴とする。

本発明の密封装置では、サイドリップ部の付け根部に肉厚部が形成されているので、当該付け根部の剛性を向上させることができる。したがって、例えば軸が軸方向外方に移動することでサイドリップ部と主リップ部との間の環状のスペースの体積が増加して当該スペースが負圧になり、当該サイドリップ部が径方向内側に変形しようとしたり、又は、締め代が大きくなりサイドリップ部が径方向内側に変形しようとしても、サイドリップ部の付け根部の剛性は大きくされているので、当該変形を抑制することができ、当該サイドリップ部とディフレクターや軸との間に隙間を確保することができる。これにより、サイドリップ部がディフレクターや軸に接触するのを防止することができ、接触した状態で軸が回転することで当該サイドリップ部が摩耗ないし破損するのを防止することができる。その結果、密封装置の長寿命化を図ることができる。

（２）上記（１）の密封装置において、前記肉厚部の断面形状を矩形状とすることができる。この場合、断面形状が矩形状の肉厚部をサイドリップ部の付け根部に形成することで、当該付け根部の剛性を向上させることができる。

（３）上記（１）の密封装置において、前記肉厚部の断面形状を三角形状とすることができる。この場合、断面形状が三角形状の肉厚部をサイドリップ部の付け根部に形成することで、当該付け根部の剛性を向上させることができる。

本発明の密封装置によれば、サイドリップ部とディフレクターや軸との間に隙間を確保して当該サイドリップ部とディフレクターや軸とが接触するのを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る密封装置の断面説明図である。 図１に示される密封装置においてサイドリップ部の締め代が大きくなったときの断面説明図である。 本発明の他の実施形態に係る密封装置の断面説明図である。 従来の密封装置の一例の断面説明図である。

以下、本発明の密封装置の実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

〔第１実施形態〕
［密封装置１の全体構成］
図１は本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る密封装置１の断面説明図である。この密封装置１は、自動車のディファレンシャル装置において、デフピニオンギヤ及びデフサイドギヤを収容するデフケースを回転自在に支持するハウジング２と、デフサイドギヤに連結され、当該ハウジング２の軸孔３に挿通された軸４（ドライブシャフトともいう。）との間に用いられる。密封装置１は、デフサイド用の密封装置である。

密封装置１は、互いに相対回転する軸４とハウジング２との間に形成される環状の空間に装着され、軸４とハウジング２との間を封止する。この密封装置１は、ハウジング２内部の密封空間Ａ内に密封された潤滑油等の流体がハウジング２の外部へ漏洩するのを防止する。なお、図１には、軸４とハウジング２との間に装着される前、すなわち、変形前の自然状態にある密封装置１が示されている。

密封装置１は、環状のシール本体１０と、環状のディフレクター３０とを備えている。シール本体１０は、軸４とハウジング２との間に装着される。ディフレクター３０は、シール本体１０の軸方向外方において軸４に装着される。ディフレクター３０は、径方向に沿って配置される円環状の環状板部３１を有している。

［シール本体１０］
シール本体１０は、環状の芯金１１と、当該芯金１１に固定されているシール部材１２と、環状のバネリング１３とを備えている。シール本体１０は、芯金１１、シール部材１２及びバネリング１３で構成されている。

芯金１１は、例えばＳＰＣＣ等の金属で作製された環状部材である。この芯金１１は、円筒形状の第１円筒部１４ａ及び第２円筒部１４ｂと、円環状の第１環状板部１５ａ及び第２環状板部１５ｂとで構成されている。第１円筒部１４ａ及び第２円筒部１４ｂは、それらの軸心が軸４の軸心と一致するように配置されている。第１環状板部１５ａは、第１円筒部１４ａの軸方向外方の一端から径方向内方へ延在しており、第２円筒部１４ｂは当該第１環状板部１５ａの径方向内方の一端から軸方向外方に延在している。また、第２環状板部１５ｂは、第２円筒部１４ｂの軸方向外方の一端から径方向内方へ延在している。

シール部材１２は、例えばアクリロニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）等の合成ゴムを基材ゴムとする弾性部材からなる。シール部材１２は、加硫による接着処理（焼き付け）により芯金１１に固定されている。シール部材１２は、環状に形成されており、本体部１６と、主リップ部１７と、補助リップ部１８と、サイドリップ部１９とを有している。

本体部１６は、外周部２０と、側面部２１と、内周部２２とを備えている。外周部２０は、芯金１１の第１円筒部１４ａの外周面１４ａ１に積層されており、ハウジング２の軸孔３に固定される。側面部２１は、芯金１１の第１環状板部１５ａ及び第２環状板部１５ｂの軸方向外方の側面１５ａ１、１５ｂ１、並びに第２円筒部１４ｂの径方向外方の面１４ｂ１に積層されている。内周部２２は、芯金１１の第２環状板部１５ｂの内周部を覆っている。本実施形態におけるシール部材１２では、外周部２０、側面部２１及び内周部２２は一体的に形成されている。外周部２０は軸方向に延在し、側面部２１は径方向に延在している。

［主リップ部１７］
主リップ部１７は、本体部１６の内周部２２の径方向内側において密封空間Ａ側へ延びている。主リップ部１７の外周面１７ａには、周溝２３が形成されている。そして、この周溝２３には、ガータスプリングと呼ばれるバネリング１３が装着されている。このバネリング１３により、主リップ部１７が径方向内方へ締め付けられている。

本実施形態の密封装置１では、主リップ部１７は軸４と摺接する。この主リップ部１７は、軸４の外周面４ａに締め代をもって接触して密封空間Ａ内の密封流体が軸方向外方へ漏れるのを防止している。主リップ部１７の断面形状は、径方向内方に向けて先細りである。

［補助リップ部１８］
補助リップ部１８は、本体部１６の内周部２２から径方向内方で且つ軸方向外方へ延在している。本実施形態の密封装置１では、補助リップ部１８は軸４と摺接する。この補助リップ部１８は、軸４の外周面４ａに締め代をもって接触して軸方向外方から密封空間Ａ内への異物の侵入を防止している。

［サイドリップ部１９］
サイドリップ部１９は、主リップ部１７側から軸方向外方に向けて径方向外方に傾斜しつつ延在している。本実施形態の密封装置１におけるサイドリップ部１９は、本体部１６と一体的に形成されている。このサイドリップ部１９は、本体部１６の側面部２１から軸方向外方に向けて延在している。サイドリップ部１９は、その内周面１９ａにおいて、ディフレクター３０の環状板部３１と接触する。換言すれば、サイドリップ部１９の内周面１９ａは、ディフレクター３０の環状板部３１と面接触して当該環状板部３１に摺接する。なお、図１において、二点鎖線Ｄ１で表されたディフレクター３０は、サイドリップ部１９の締め代が最小となる位置にある。また、図１において、二点鎖線Ｄ２で表されたディフレクター３０は、このサイドリップ部１９の締め代が最大となる位置にある。

本実施形態のサイドリップ部１９は、その付け根部に断面形状が矩形状の肉厚部２４が形成されている。この肉厚部２４の軸方向外方の端部近傍は薄肉の狭窄部２５とされている。サイドリップ部１９は、狭窄部２５、及び当該サイドリップ部１９の先端部２６から軸方向中央付近に向かって径方向外方に漸次略直線状に膨出する膨出部２７を有している。

本実施形態の密封装置１では、前記のようにサイドリップ部１９の付け根部に肉厚部２４が形成されているので、当該付け根部の剛性を向上させることができる。したがって、例えば軸４が軸方向外方（図１において左方向）に移動することでサイドリップ部１９と補助リップ部１８との間の環状のスペース２８の体積が増加して当該スペース２８が負圧になり、当該サイドリップ部１９が径方向内側に変形しようとしても、サイドリップ部１９の付け根部の剛性は大きくされているので、当該変形を抑制することができる。これにより、サイドリップ部１９とディフレクター３０や軸４との間に隙間を確保することができる。これにより、径方向内側に変形したサイドリップ部１９がディフレクター３０の内径側円筒部３２の先端角部３２ａや軸４に接触するのを防止することができる。

図２は、図１に示される密封装置１においてサイドリップ部１９の締め代が大きくなったときの断面説明図である。サイドリップ部１９は、前記狭窄部２５を変形の起点として径方向外方に大きく変形しているが、当該肉サイドリップ部１９の付け根部に肉厚部２４を設けることで当該付け根部の剛性を大きくしているので、サイドリップ部１９とディフレクター３０や軸４との間に隙間を確保することができる。これにより、サイドリップ部１９がディフレクター３０や軸４に接触するのを防止することができ、接触した状態で軸４が回転することで当該サイドリップ部１９が摩耗ないし破損するのを防止することができる。その結果、密封装置１の長寿命化を図ることができる。

肉厚部２４の形状及びサイズは、前記のようにサイドリップ部１９と補助リップ部１８との間の環状のスペース２８が負圧になったときに当該肉厚部２４の内径側の縁部２４ａがディフレクター３０又は軸４と干渉しない範囲で設定される。また、肉厚部２４の外径側の縁部２４ｂの位置は、密封装置１をハウジング２の軸孔３に圧入するときの押し面を確保することができる範囲で設定される。すなわち、肉厚部２４を径方向外方に大きくしすぎると、押し面を確保することできず、密封装置１を軸孔３に圧入することが難しくなる。

〔第２実施形態〕
［密封装置５１の全体構成］
図３は本発明の他の実施形態（第２実施形態）に係る密封装置５１の断面説明図である。この密封装置５１は、図１に示される第１実施形態と芯金及びサイドリップ部の構成が異なっているだけで、他の主リップ部等の構成は同じである。したがって、共通する部材ないし要素の説明は簡略化する。

本実施形態の密封装置５１もデフサイド用の密封装置であり、ハウジング５２と、当該ハウジング５２の軸孔５３に挿通された軸５４との間に用いられる。密封装置５１は、環状のシール本体６０と、環状のディフレクター８０とを備えている。ディフレクター８０は、径方向に沿って配置される円環状の環状板部８１を有している。

［シール本体６０］
シール本体６０は、断面略Ｌ字形の環状の芯金６１と、当該芯金６１に固定されているシール部材６２と、環状のバネリング６３とを備えている。

芯金６１は、円筒形状の円筒部６４と、円環状の環状板部６５とで構成されている。環状板部６５は、円筒部６４の軸方向外方の一端から径方向内方へ延在している。
シール部材６２は、環状に形成されており、本体部６６と、主リップ部６７と、補助リップ部６８と、サイドリップ部６９とを有している。

本体部６６は、外周部７０と、側面部７１と、内周部７２とを備えている。外周部７０は、芯金６１の円筒部６４の外周面６４ａに積層されており、ハウジング５２の軸孔５３に固定される。側面部７１は、芯金６１の環状板部６５の軸方向外方の側面６５ａに積層されている。内周部７２は、芯金６１の環状板部６５の内周部を覆っている。

［主リップ部６７］
主リップ部６７は、本体部６６の内周部２２の径方向内側において密封空間Ａ側へ延びている。主リップ部６７の外周面６７ａには、周溝７３が形成されている。そして、この周溝７３には、ガータスプリングと呼ばれるバネリング６３が装着されている。このバネリング６３により、主リップ部６７が径方向内方へ締め付けられている。主リップ部６７は、軸５４の外周面５４ａに締め代をもって接触して密封空間Ａ内の密封流体が軸方向外方へ漏れるのを防止している。主リップ部６７の断面形状は、径方向内方に向けて先細りである。

［補助リップ部６８］
補助リップ部６８は、本体部６６の内周部７２から径方向内方で且つ軸方向外方へ延在している。補助リップ部６８は、軸５４の外周面５４ａに締め代をもって接触して軸方向外方から密封空間Ａ内への異物の侵入を防止している。

［サイドリップ部６９］
サイドリップ部６９は、主リップ部６７側から軸方向外方に向けて径方向外方に傾斜しつつ延在している。サイドリップ部６９は、本体部６６の側面部７１から軸方向外方に向けて延在している。サイドリップ部６９は、その内周面６９ａにおいて、ディフレクター８０の環状板部８１と接触する。
なお、図３において、二点鎖線Ｄ１で表されたディフレクター８０は、サイドリップ部６９の締め代が最小となる位置にある。また、図３において、二点鎖線Ｄ２で表されたディフレクター８０は、このサイドリップ部６９の締め代が最大となる位置にある。

本実施形態のサイドリップ部６９は、その付け根部に断面形状が三角形状の肉厚部７４が形成されている。この肉厚部７４の軸方向外方の端部近傍は薄肉の狭窄部７５とされている。サイドリップ部６９は、狭窄部７５、及び当該サイドリップ部６９の先端部７６から軸方向中央付近に向かって径方向外方に漸次略直線状に膨出する膨出部７７を有している。

本実施形態の密封装置５１では、前記のようにサイドリップ部６９の付け根部に肉厚部７４が形成されているので、当該付け根部の剛性を向上させることができる。したがって、例えば軸５４が軸方向外方（図３において左方向）に移動することでサイドリップ部６９と補助リップ部６８との間の環状のスペース７８の体積が増加して当該スペース７８が負圧になり、当該サイドリップ部６９が径方向内側に変形しようとしても、サイドリップ部６９の付け根部の剛性は大きくされているので、当該変形を抑制することができる。これにより、当該サイドリップ部６９とディフレクター８０や軸５４との間に隙間を確保して、サイドリップ部６９がディフレクター８０や軸５４に接触するのを防止することができる。そして、接触した状態で軸５４が回転することで当該サイドリップ部６９が摩耗ないし破損するのを防止することができる。その結果、密封装置５１の長寿命化を図ることができる。

〔その他の変形例〕
本開示は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、サイドリップ部の付け根部に形成される肉厚部の断面形状を矩形状（第１実施形態）又は三角形状（第２実施形態）としているが、肉厚である限り、その断面形状は特に限定されるものではない。肉厚部の断面形状は、例えば、４分の１円形状、５角形状とすることもできる。

また、前述した実施形態では、本発明を自動車のデフサイド用の密封装置に適用しているが、これ以外に、例えばトランスファ、及び足回りの密封装置に適用することもできる。

１、５１ ： 密封装置
２、５２ ： ハウジング
３、５３ ： 軸孔
４、５４ ： 軸
４ａ、５４ａ： 外周面
１０、６０ ： シール本体
１１、６１ ： 芯金
１２、６２ ： シール部材
１３、６３ ： バネリング
１４ａ ： 第１円筒部
１４ａ１ ： 外周面
１４ｂ ： 第２円筒部
１４ｂ１ ： 面
１５ａ ： 第１環状板部
１５ａ１ ： 側面
１５ｂ ： 第２環状板部
１５ｂ１ ： 側面
１６、６６ ： 本体部
１７、６７ ： 主リップ部
１７ａ、６７ａ： 外周面
１８、６８ ： 補助リップ部
１９、６９ ： サイドリップ部
１９ａ，６９ａ： 内周面
２０、７０ ： 外周部
２１、７１ ： 側面部
２２、７２ ： 内周部
２３、７３ ： 周溝
２５、７５ ： 狭窄部
２６、７６ ： 先端部
２７、７７ ： 膨出部
２８、７８ ： 環状のスペース
３０、８０ ： ディフレクター
３１、８１ ： 環状板部
６４ ： 円筒部
６５ ： 環状板部
Ａ ： 密封空間

Claims (2)

1. 互いに相対回転する軸とハウジングとの間に構成される環状の空間に装着され、当該軸と当該ハウジングとの間を封止する密封装置であって、
   環状の芯金を有するとともに前記軸と前記ハウジングとの間に装着される環状のシール本体と、前記シール本体の軸方向外方において前記軸に装着される環状のディフレクターとを備えており、
   前記芯金は、円筒形状の第１円筒部、前記第１円筒部の軸方向外方の一端から径方向内方へ延在する円環状の第１環状板部、前記第１環状板部の径方向内方の一端から軸方向外方に延在している第２円筒部、および、前記第２円筒部の軸方向外方の一端から径方向内方へ延在している円環状の第２環状板部を有し、前記芯金は、折れ曲がり形状を有し、
   前記シール本体が、前記軸に摺接する主リップ部と、前記主リップ部側から軸方向外方に向けて径方向外方に傾斜しつつ延在し、その内周面において前記ディフレクターと接触するサイドリップ部とを有しており、
   前記サイドリップ部は、その付け根部に断面形状が矩形状である肉厚部を有し、
   断面形状が矩形状である前記肉厚部が、前記第２円筒部と前記第２環状板部との前記折れ曲がり形状を成す部分を、軸方向外方からおよび径方向外方から覆う
   ことを特徴とする、密封装置。
2. 互いに相対回転する軸とハウジングとの間に構成される環状の空間に装着され、当該軸と当該ハウジングとの間を封止する密封装置であって、
   環状の芯金を有するとともに前記軸と前記ハウジングとの間に装着される環状のシール本体と、前記シール本体の軸方向外方において前記軸に装着される環状のディフレクターとを備えており、
   前記芯金は、円筒形状の円筒部と、前記円筒部の軸方向外方の一端から径方向内方へ延在している円環状の環状板部と、を有し、
   前記シール本体が、前記軸に摺接する主リップ部と、前記主リップ部側から軸方向外方に向けて径方向外方に傾斜しつつ延在し、その内周面において前記ディフレクターと接触するサイドリップ部とを有しており、
   前記サイドリップ部は、その付け根部に肉厚部を有し、
   前記肉厚部は、前記環状板部の径方向内側の端面よりも径方向外方に設けられ前記環状板部の一部を覆っており、
   前記肉厚部は、その外周面が軸方向外方に向かうにしたがって縮径する形状でありかつその内周面が軸方向外方に向かうにしたがって拡径する形状となることによって、これら外周面と内周面との間における断面形状が三角形状である、
   ことを特徴とする、密封装置。

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