JP7163491B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、サイドリップを備える密封装置に関する。

従来、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置が知られている。デファレンシャル装置、ハブベアリング、及び変速機等に用いられる密封装置においては、軸に対して摺動自在に設けられるシールリップの他に、軸に固定された環状部材の端面に対して摺動自在に設けられるサイドリップが備えられた技術が知られている。図４を参照して、従来例に係る密封装置について説明する。図４は従来例に係る密封装置の模式的断面図である。

従来例に係る密封装置８００は、軸に対して摺動自在に設けられるシールリップ８１０及びダストリップ８２０と、軸に固定された環状部材の端面に対して摺動自在に設けられるサイドリップ８３０とを備えている。サイドリップ８３０は、ダストや泥水が装置内に侵入してしまうことを防止する役割を担っている。そして、このサイドリップ８３０の摺動面には潤滑剤（グリス）が塗布される。これにより、ダストや泥水が装置内に侵入してしまうことを効果的に抑制することができる。

しかしながら、上記のように構成される従来例に係る密封装置８００においては、経時的に潤滑剤が消耗してしまうため、サイドリップ８３０の摩耗が促進され、かつ異音が発生してしまうおそれがある。

国際公開第２０１７／０５１９２０号 実開平５－８１３６号公報 特開２０１６－４４６８７号公報 特開２００４－２６３７９７号公報

本発明の目的は、潤滑剤の消耗を抑制することのできる密封装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

本発明の密封装置は、
相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置において、
前記軸に対して摺動自在に設けられるシールリップと、
前記軸に固定された環状部材の端面に対して摺動自在に設けられるサイドリップと、
を備え、
前記サイドリップの摺動面となる内周面には潤滑剤が塗布された状態で用いられる密封装置であって、
前記サイドリップの摺動面には、該サイドリップの先端から離れた位置に複数の環状溝が隣接するように設けられ、かつ隣り合う環状溝の間の環状突起となる部分は、いずれも、その幅方向の中心が最も突出し、当該中心から離れるにつれて突出量が減り、かつ幅方向の中心に対して両側が対称形状となるように構成されると共に、
前記サイドリップの摺動面のうち前記複数の環状溝が設けられている領域よりも先端側の部分は、前記環状部材の端面に対して平面状に接触するように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、サイドリップの摺動面に複数の環状溝が設けられているため、これら複数の環状溝に潤滑剤を保持することができる。また、隣り合う環状溝の間の環状突起となる部分は、いずれも、その幅方向の中心が最も突出し、当該中心から離れるにつれて突出量が減るように構成されるため、環状溝間での潤滑剤の移動が許容される。従って、一部の環状溝において、潤滑剤が不足してしまうことを抑制することができる。また、隣り合う環状溝の間の環状突起となる部分は、いずれも、幅方向の中心に対して両側が対称形状となるように構成されるため、環状溝間で潤滑剤が移動する際に、移動する方向の偏りを抑制することができる。この構成によって、一部の環状溝において、潤滑剤が不足してしまうことをより一層抑制することができる。更に、サイドリップの摺動面のうち複数の環状溝が設けられている領域よりも先端側の部分は、環状部材の端面に対して平面状に接触するように構成されている。従って、この接触部分に泥水等が入り込んでしまうことが抑制され、潤滑剤が外部に流出してしまうことを抑制することができる。

そして、外力が作用されていない状態において、前記サイドリップの摺動面のうち前記複数の環状溝が設けられている領域を除く部分は、円錐面により構成されているとよい。

以上説明したように、本発明によれば、潤滑剤の消耗を抑制することができる。

図１は本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図である。 図２は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図である。 図３は本発明の実施例に係るサイドリップについての説明図である。 図４は従来例に係る密封装置の模式的断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、本発明に係る密封装置は、デファレンシャル装置、ハブベアリング、及び変速機等に適用される。

（実施例）
図１～図３を参照して、本発明の実施例に係る密封装置について説明する。図１は本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図である。なお、図１においては、密封装置の中心軸線を含む面で密封装置を切断した断面図を示している。図２は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図である。なお、図２においては、密封装置及び軸の中心軸線を含む面で密封装置等を切断した断面図を示している。図３は本発明の実施例に係るサイドリップについての説明図である。

＜密封構造＞
特に、図２を参照して、本実施例に係る密封構造について説明する。本実施例に係る密封構造は、相対的に回転する軸５００及びハウジング６００と、これらの軸５００とハウジング６００との間の環状隙間を封止する密封装置１０とから構成される。密封装置１０によって、軸５００とハウジング６００との間の環状隙間が隔てられることで、密封対象側（Ｏ）の密封対象流体（油など）が外部（Ａ）に漏出してしまうことを抑制し、かつ、外部（Ａ）から密封対象側（Ｏ）にダストや泥水が侵入してしまうことを抑制することができる。また、本実施例においては、軸５００には、軸５００と共に回転する環状部材７００が固定されている。なお、本実施例に係る密封装置（密封構造）がデファレンシャル装置に適用される場合には、環状部材７００はデフレクタに相当する。

＜密封装置＞
本実施例に係る密封装置１０について、より詳細に説明する。本実施例に係る密封装置１０は、第１密封装置構成部品１００と第２密封装置構成部品２００とを備えている。第１密封装置構成部品１００は、金属などにより構成される第１補強環１１０と、第１補強環１１０に一体的に設けられる弾性体（例えば、ゴム）製のシール本体１２０とを備えている。第１補強環１１０は、ハウジング６００の軸孔６１０の内周面に嵌合により固定される円筒部１１１と、円筒部１１１の一端側から径方向内側に向かって伸びる胴体部１１２とを備えている。この胴体部１１２の径方向内側にシール本体１２０が一体的に設けられている。

シール本体１２０は、シールリップ（メインリップ）１２１と、ダストリップ１２２とを一体に備えている。シールリップ１２１は、補強環１１０における胴体部１１２の先端付近から径方向内側かつ密封対象側（Ｏ）に向かって伸び、軸５００に対して摺動自在に設けられている。また、シールリップ１２１の外周面側には、シールリップ１２１を径方向内側に押圧するガータスプリング１３０が設けられている。

ダストリップ１２２は、補強環１１０における胴体部１１２の先端付近から径方向内側かつ密封対象側（Ｏ）とは反対側（外部（Ａ）側）に向かって伸び、軸５００に対して摺動自在に設けられる。このダストリップ１２２は、主として、ダストや泥水がシールリップ１２１側に侵入してしまうことを抑制する役割を担っている。

第２密封装置構成部品２００は、金属などにより構成される第２補強環２１０と、第２補強環２１０に一体的に設けられる弾性体（例えば、ゴム）製のサイドリップ２２０とを備えている。第２補強環２１０は、第１補強環１１０における円筒部１１１の内周面に嵌合される円筒部２１１と、円筒部２１１の一端側から径方向内側に向かって伸びる内向きフランジ部２１２とを備えている。この内向きフランジ部２１２の径方向内側の先端付近にサイドリップ２２０が一体的に設けられている。サイドリップ２２０は、この内向きフランジ部２１２の先端付近から径方向外側かつ密封対象側（Ｏ）とは反対側（外部（Ａ）側）に向かって伸び、環状部材７００の端面７１０に対して摺動自在に設けられる。このサイドリップ２２０は、ダストや泥水が装置内（密封対象側（Ｏ））に侵入してしまうことを防止する役割を担っている。そして、このサイドリップ２２０の摺動面には潤滑剤（グリス）Ｇが塗布される。これにより、ダストや泥水が装置内に侵入してしまうことを効果的に抑制することができる。

＜サイドリップ＞
特に、図１及び図３を参照して、サイドリップ２２０について、より詳細に説明する。なお、図１においては、図中丸で囲った部分（サイドリップ２２０の先端付近の部分）を拡大した断面図をＶ１に示している。また、図３においては、サイドリップ２２０が環状部材７００の端面７１０に対して接触した状態の拡大断面図と、サイドリップ２２０における端面７１０に対する接触位置と接触面圧の関係図を示している。また、図３においては、サイドリップ２２０と端面７１０との接触部分の一部を更に拡大した断面図をＶ２に示し、接触面圧の様子を拡大した図をＶ３に示している。

本実施例に係るサイドリップ２２０の摺動面には、サイドリップ２２０の先端から離れた位置に複数の環状溝２２２が隣接するように設けられている。そして、これらの隣り合う環状溝２２２の間の環状突起２２３となる部分は、いずれも、その幅方向の中心が最も突出し、当該中心から離れるにつれて突出量が減り、かつ幅方向の中心に対して両側が対称形状となるように構成されている（図３中のＶ２の拡大図参照）。なお、本実施例では、環状突起２２３の断面（密封装置１０の中心軸線を含む面で切断した断面）の外形は円弧形状となっているが、当該外形を三角形状としたり、楕円弧形状としたりしてもよい。また、サイドリップ２２０の摺動面のうち複数の環状溝２２２が設けられている領域よりも先端側の部分２２１は、環状部材７００の端面７１０に対して平面状に接触するように構成されている。

すなわち、本実施例においては、外力が作用されていない状態において、サイドリップ２２０の摺動面のうち複数の環状溝２２２が設けられている領域を除く部分は、円錐面（いわゆるテーパ面）により構成されている。つまり、上記の先端側の部分２２１と、複数の環状溝２２２が設けられている領域よりもサイドリップ２２０の根元側のうち摺動面となる部分は、いずれも円錐面により構成されている。より具体的には、同一の仮想の円錐面上に、上記の先端側の部分２２１と、複数の環状溝２２２が設けられている領域よりもサイドリップ２２０の根元側のうち摺動面となる部分が位置するように構成されている。また、上記の複数の環状突起２２３の先端のいずれも、上記の仮想の円錐面上に位置するように構成されている。言い換えると、本実施例に係るサイドリップ２２０は、内周面が円錐面で構成されるサイドリップ２２０の内周面（以下、「内周基準面」と称する）に対して、上記複数の環状溝２２２（内周基準面よりも凹んだ環状溝２２２）を形成した構成であると言うことができる。ただし、本発明はそのような構成に限定されることはない。例えば、サイドリップの先端が屈曲するように構成される場合にも、本発明は適用可能である（例えば、上記の特許文献１参照）。また、サイドリップ２２０の内周基準面が円錐面ではない場合にも本発明は含まれる。例えば、中心軸線を含む面でサイドリップを切断した場合の内周基準面の形状が、円錐面の場合のように直線になるのではなく、滑らかな曲線となるような場合も、本発明に含まれる。なお、上記の通り、複数の環状溝２２２については、内周基準面よりも凹むように構成されている。そして、上記の実施例の場合には、隣り合う環状溝２２２の間の環状突起２２３の先端は内周基準面（仮想の円錐面）上に位置する場合を示したが、本発明においては、環状突起の先端は内周基準面（上記実施例の場合には仮想の円錐面であるが、上記の通り、円錐面ではない傾斜面でもよい）よりも外側に位置していてもよいし、内側に位置していてもよい。

＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
本実施例に係る密封装置１０によれば、サイドリップ２２０の摺動面に複数の環状溝２２２が設けられているため、これら複数の環状溝２２２に潤滑剤を保持することができる。また、隣り合う環状溝２２２の間の環状突起２２３となる部分は、いずれも、その幅方向の中心が最も突出し、当該中心から離れるにつれて突出量が減るように構成されるため、環状溝２２２間での潤滑剤の移動が許容される。従って、一部の環状溝２２２において、潤滑剤が不足してしまうことを抑制することができる。

また、隣り合う環状溝２２２の間の環状突起２２３となる部分は、いずれも、幅方向の中心に対して両側が対称形状となるように構成される（図３中、Ｖ２参照）。これにより、接触面圧についても、面圧分布を左右均等（最も面圧が高くなる位置を中心にして左右均等）にすることができる（図３中、Ｖ３参照）。これにより、環状溝２２２間で潤滑剤が移動する際に、移動する方向の偏りを抑制することができる。この点について、より詳しく説明する。例えば、軸５００と共に環状部材７００が回転したり、軸５００の軸方向への振動等によって、サイドリップ２２０と環状部材７００の端面７１０との押圧力が変化したりする動作に伴って、動作中においては、環状溝２２２間を潤滑剤が移動する挙動が生じる。このとき、環状突起２２３による面圧分布が左右非対称の場合、面圧勾配が小さい斜面では潤滑剤は乗り越える方向に移動し易く、面圧勾配が大きい斜面では潤滑剤は乗り越える方向に移動し難くなる。その結果、潤滑剤は環状突起２２３に対して一定の方向に移動してしまうため、一部の環状溝２２２において、潤滑剤が不足してしまうおそれがある。これに対し、本実施例においては、上記の通り、環状突起２２３による面圧分布は左右均等であるため、潤滑剤の移動方向の偏りが抑制される。従って、一部の環状溝２２２において、潤滑剤が不足してしまうことをより一層抑制することができる。

更に、本実施例においては、サイドリップ２２０の摺動面のうち複数の環状溝２２２が設けられている領域よりも先端側の部分２２１は、環状部材７００の端面７１０に対して平面状に接触するように構成されている。従って、この接触部分に泥水等が入り込んでしまうことが抑制され、潤滑剤が外部に流出してしまうことを抑制することができる。

以上のように、本実施例に係る密封装置１０によれば、潤滑剤の消耗を抑制することができる。これにより、サイドリップ２２０の摩耗が抑制されるため、異音発生を抑制することができ、また、密封装置１０の耐久性を向上させることが可能となる。

（その他）
本発明の密封装置は、シールリップとサイドリップとを備える各種密封装置に適用可能である。従って、例えば、一つの補強環に対して、シールリップとサイドリップとを一体に備えるシール本体が一体的に設けられている密封装置にも、本発明は適用可能である。

１０ 密封装置
１００ 第１密封装置構成部品
１１０ 第１補強環
１１１ 円筒部
１１２ 胴体部
１２０ シール本体
１２１ シールリップ
１２２ ダストリップ
１３０ ガータスプリング
２００ 第２密封装置構成部品
２１０ 第２補強環
２１１ 円筒部
２１２ 内向きフランジ部
２２０ サイドリップ
２２１ 先端側の部分
２２２ 環状溝
２２３ 環状突起
５００ 軸
６００ ハウジング
６１０ 軸孔
７００ 環状部材
７１０ 端面

Claims (3)

1. 相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置において、
   前記軸に対して摺動自在に設けられるシールリップと、
   前記軸に固定された環状部材の端面に対して摺動自在に設けられるサイドリップと、
   を備え、
   前記サイドリップの摺動面となる内周面には潤滑剤が塗布された状態で用いられる密封装置であって、
   前記サイドリップの摺動面には、該サイドリップの先端から離れた位置に複数の環状溝が隣接するように設けられ、かつ隣り合う環状溝の間の環状突起となる部分は、いずれも、その幅方向の中心が最も突出し、当該中心から離れるにつれて突出量が減り、かつ幅方向の中心に対して両側が対称形状となるように構成されると共に、
   前記サイドリップの摺動面のうち前記複数の環状溝が設けられている領域よりも先端側の部分は、前記環状部材の端面に対して平面状に接触するように構成されていることを特徴とする密封装置。
2. 外力が作用されていない状態において、前記サイドリップの摺動面のうち前記複数の環状溝が設けられている領域を除く部分は、円錐面により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置において、
   前記軸に対して摺動自在に設けられるシールリップと、
   前記軸に固定された環状部材の端面に対して摺動自在に設けられるサイドリップと、
   を備え、
   前記サイドリップの摺動面には潤滑剤が塗布された状態で用いられる密封装置であって、
   前記サイドリップの摺動面には、該サイドリップの先端から離れた位置に複数の環状溝が隣接するように設けられ、かつ隣り合う環状溝の間の環状突起となる部分は、いずれも、その幅方向の中心が最も突出し、当該中心から離れるにつれて突出量が減り、かつ幅方向の中心に対して両側が対称形状となるように構成されると共に、
   前記サイドリップの摺動面のうち前記複数の環状溝が設けられている領域よりも先端側の部分は、前記環状部材の端面に対して平面状に接触するように構成されており、
   外力が作用されていない状態において、前記サイドリップの摺動面のうち前記複数の環状溝が設けられている領域を除く部分は、円錐面により構成されていることを特徴とする密封装置。

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