JP7379133B2

JP7379133B2 - 密封装置及び密封構造

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Publication number: JP7379133B2
Application number: JP2019227081A
Authority: JP
Inventors: 寿斗米内; 拓実山田
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2023-11-14
Anticipated expiration: 2039-12-17
Also published as: JP2021095947A

Description

本発明は、回転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関する。

差動装置などの各種装置においては、回転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設けられている。図６を参照して、従来例に係る密封装置について説明する。図６は従来例に係る密封装置の模式的断面図である。図示の密封装置５００は、差動装置におけるディファレンシャル機構に備えられている。

この密封装置５００は、補強環５１０と、補強環５１０に一体的に設けられる弾性体製の密封装置本体部５２０とを備えている。そして、密封装置本体部５２０は、外周シール部５２１と、回転軸２００に対して摺動自在に設けられるシールリップとを備えている。この図示の例では、シールリップとして、メインリップ５２２とダストリップ５２３とを備えている。また、密封装置本体部５２０は、回転軸２００と共に回転する回転部材であるデフレクタ３００の端面に摺動自在に設けられるサイドリップ５２４も備えている。このサイドリップ５２４は、図中点線で示すサイドリップ５２４ａのように、その内周面側がデフレクタ３００に対して摺動するように構成されている。

しかしながら、密封装置５００を回転軸２００に組み込む際に、図中、実線で示すように、サイドリップ５２４がめくれてしまう場合がある。すなわち、組み込み作業は、密封装置５００に対して、回転軸２００が相対的に図中左側から右側に挿入するように行われる。この過程で、デフレクタ３００がサイドリップ５２４の先端に突き当たり、更に回転軸２００が挿入されることで、通常は、サイドリップ５２４の先端がデフレクタ３００の端面に対してスライドしながら撓むことで、点線で示すサイドリップ５２４ａの状態となる。しかし、サイドリップ５２４の先端の摩擦抵抗によって、デフレクタ３００の端面上をスライドすることなく、径方向内側に折れ曲がるようにめくれてしまう場合がある。

従って、組み込み作業をやり直さなければならないなど、作業性が低下してしまう場合がある。また、サイドリップ５２４がめくれてしまったことに気付かない場合には、密封装置５００の性能が十分発揮されないため、密封装置５００の耐久寿命が低下してしまうおそれもある。

なお、サイドリップ５２４のめくれを抑制するために、サイドリップ５２４の先端が、より径方向外側に大きく拡がる構成を採用することも考えられる。しかしながら、そのような構成を採用すると、サイドリップ５２４の根元に近い付近でデフレクタ３００と摺動してしまうため、所望のシール性が得られなくなってしまうといった欠点がある（特許文献１参照）。従って、最善の対策とは言えない。

国際公開第２０１７／５１９２０号

本発明の目的は、組み込み時において、サイドリップがめくれてしまうこと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。

すなわち、本発明の密封装置は、
回転軸と、前記回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置であって、
補強環と、
前記補強環に一体的に設けられ、前記回転軸に対して摺動自在に設けられるシールリップと、前記回転軸と共に回転する回転部材の端面に摺動自在に設けられるサイドリップと、を有する弾性体製の密封装置本体部と、
を備え、
前記サイドリップは、密封対象流体が密封された密封領域側からその反対側に向かうにつれて拡径する内周面及び外周面と、これら内周面と外周面とを繋ぐリップ先端面とを有しており、
前記内周面が前記回転部材の端面に摺動するように構成され、かつ、前記回転部材の端面には摺動しない前記リップ先端面には、前記密封装置本体部の素地の部分よりも摩擦抵抗が低い低摩擦部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、リップ先端面に低摩擦部が設けられているため、組み込み時において、回転部材の端面がサイドリップの先端に突き当たった後に、サイドリップは、当該端面を円滑に滑りながら径方向外側に撓むように変形する。従って、サイドリップがめくれてしまうことを抑制することができる。

前記低摩擦部は、複数の凹凸部により構成されているとよい。

これにより、低摩擦部は摩擦抵抗が低くなる。

前記複数の凹凸部の表面に潤滑剤が塗布されるとよい。

これにより、より一層、低摩擦部の摩擦抵抗を低下させることができる。

前記低摩擦部は、前記素地の部分よりも摩擦抵抗の低い材料により構成されているとよい。

このような構成によっても、低摩擦部の摩擦抵抗を低くすることができる。

前記摩擦抵抗の低い材料の部分の表面に潤滑剤が塗布されるとよい。

前記低摩擦部は、塗布された潤滑剤による膜により構成されているとよい。

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。

以上説明したように、本発明によれば、組み込み時において、サイドリップがめくれてしまうことを抑制することができる。

図１は本発明の実施例１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１に係る密封装置の組み込み時の説明図である。図３は本発明の実施例１に係る密封構造の模式的断面図である。図４は本発明の実施例２に係る密封装置の模式的断面図である。図５は本発明の実施例３に係る密封装置の模式的断面図である。図６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。

（実施例１）
図１～図３を参照して、本発明の実施例１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１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１に係る密封装置の組み込み時の説明図である。図３は本発明の実施例１に係る密封構造の模式的断面図である。なお、本実施例に係る密封装置は、一部の構成を除き、回転対称形状であり、図１～図３中の密封装置については、中心軸線を含む面で密封装置を切断した断面を模式的に示している。以下の実施例においては、差動装置におけるディファレンシャル機構に備えられる密封装置１００を例にして説明する。

＜密封構造＞
特に、図３を参照して、本実施例に係る密封装置１００を備え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、回転軸２００と、回転軸２００が挿通される軸孔を有するハウジング４００と、これら回転軸２００とハウジング４００との間の環状隙間を封止する密封装置１００とにより構成される。そして、回転軸２００には、回転軸２００と共に回転する回転部材としてのデフレクタ３００が設けられている。

＜密封装置＞
特に、図１及び図３を参照して、本実施例に係る密封装置１００の構成について説明する。本実施例に係る密封装置１００は、金属などにより構成される補強環１１０と、補強環１１０に一体的に設けられる弾性体製の密封装置本体部１２０とを備えている。補強環１１０は、円筒部１１１と、円筒部１１１の一端側に設けられる内向きフランジ部１１２とを備えている。

密封装置本体部１２０は、ゴムなどのエラストマー材料により構成される。そして、本実施例に係る密封装置本体部１２０は、補強環１１０の円筒部１１１の外周面側に設けられて、ハウジング４００の軸孔内周面に嵌合により固定される外周シール部１２１を備えている。また、密封装置本体部１２０は、回転軸２００に対して摺動自在に設けられるシールリップを備えている。本実施例においては、シールリップとして、密封対象流体（オイルなど）の漏れを抑制するためのメインリップ１２２と、埃などの異物が、密封対象流体が密封された密封領域（図３中右側の領域）に侵入してしまうことを抑制するためのダストリップ１２３とが設けられている。

メインリップ１２２は、補強環１１０における内向きフランジ部１１２の先端付近から密封領域側に向かって伸びるように構成されている。本実施例に係るメインリップ１２２には、漏れ出た密封対象流体を密封領域に戻すためのネジ突起１２２ａが複数設けられている。

また、ダストリップ１２３は、補強環１１０における内向きフランジ部１１２の先端付近から密封領域とは反対側の大気領域（図３中左側の領域）側に向かって伸びるように構成されている。本実施例においては、メインリップ１２２やダストリップ１２３が回転軸２００に対してベタ当たりしてしまうことを抑制するために、ダストリップ１２３の表面に複数の突起１２３ａが設けられている。これにより、メインリップ１２２とダストリップ１２３との間の空間内が負圧状態になると、ダストリップ１２３の変形に伴って、それぞれの突起１２３ａの付近に隙間が形成され、気体が当該空間内に流れ込み、負圧状態が解消される。

更に、本実施例に係る密封装置本体部１２０は、デフレクタ３００の端面に摺動自在に設けられるサイドリップ１２４を備えている。このサイドリップ１２４は、埃や泥水等がシールリップ（メインリップ１２２及びダストリップ１２３）側に侵入してしまうことを抑制するために設けられている。そして、このサイドリップ１２４は、密封対象流体が密封された密封領域側からその反対側に向かうにつれて拡径する内周面１２４ａ及び外周面１２４ｂと、これら内周面１２４ａと外周面１２４ｂとを繋ぐリップ先端面１２４ｃとを有している。また、サイドリップ１２４は、補強環１１０に近い側から遠い側に向かって、順に、根元部１２４Ｘと、腹部１２４Ｙと、先端部１２４Ｚとを一体に備える構成である。先端部１２４Ｚの末端の面が上記の先端面１２４ｃに相当する。そして、根元部１２４Ｘは、おおよそ円筒状の部分により構成されており、腹部１２４Ｙと先端部１２４Ｚは、密封対象流体が密封された密封領域側からその反対側に向かうにつれて拡径するテーパ状の部分により構成されている。また、腹部１２４Ｙの方が、先端部１２４Ｘよりも拡径の度合いが大きくなるように、つまり、テーパ角度が大きくなるように構成されている。なお、本実施例においては、円筒状の部分（根元部１２４Ｘ）を有する構成を示したが、円筒状の部分を設けない構成を採用することもできる。以上のように構成されるサイドリップ１２４によれば、先端部１２４Ｚが腹部１２４Ｙから径方向内側に屈曲するように構成されるため、剛性を高めることができる。従って、サイドリップ１２４の先端がデフレクタ３００に接した状態において、接触面積が大きくなってしまう状態であっても、接触圧力が低下してしまうことを抑制することができる。

そして、リップ先端面１２４ｃには、密封装置本体部１２０の素地の部分よりも摩擦抵抗が低い低摩擦部が設けられている。本実施例に係る低摩擦部は、複数の凹凸部１２５により構成されている。なお、「密封装置本体部１２０の素地の部分」とは、成形により得られる密封装置本体部１２０において、成形後に各種処理が施されていない部分を意味する。例えば、本実施例においては、サイドリップ１２４の外周面１２４ｂについては、素地の部分に相当する。従って、リップ先端面１２４ｃの摩擦抵抗は、外周面１２４ｂの摩擦抵抗よりも低くなっている。サイドリップ１２４の内周面１２４ａについては、その表面にグリースなどの潤滑剤が塗布されることによって、摩擦抵抗が低くなるように構成されることもある。なお、複数の凹凸部１２５を設けるための手法に関しては、各種公知の梨地処理方法（サンドブラストショットやレーザー加工など）を採用することができる。

＜密封装置の組み込み＞
特に、図２を参照して、本実施例に係る密封装置１００の組み込み手順について説明する。組み込み作業は、密封装置１００に対して、回転軸２００が相対的に図中左側から右側に挿入するように行われる（図中、矢印参照）。この過程で、デフレクタ３００がサイドリップ１２４の先端に突き当たり、更に回転軸２００が挿入されることで、サイドリップ１２４の先端がデフレクタ３００の端面に対してスライドしながら径方向外側に拡がるように撓む。これにより、サイドリップ１２４は、図３に示した状態となる。回転軸２００の回転時においては、デフレクタ３００とサイドリップ１２４との間で摺動するため、サイドリップ１２４の内周面には、予め潤滑剤（グリース）を塗布しておくのが望ましい。

＜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１００によれば、リップ先端面１２４ｃに、複数の凹凸部１２５により構成される低摩擦部が設けられている。これにより、組み込み時において、デフレクタ３００の端面がサイドリップ１２４の先端に突き当たった後に、サイドリップ１２４は、当該端面を円滑に滑りながら径方向外側に撓むように変形する。従って、サイドリップ１２４がめくれてしまうことを抑制することができる。

また、複数の凹凸部１２５の表面に潤滑剤（グリースなど）が塗布される構成を採用することもできる。これにより、より一層、低摩擦部の摩擦抵抗を低下させることができ、サイドリップ１２４のめくれをより一層確実に抑制することが可能となる。

（実施例２）
図４には、本発明の実施例２が示されている。上記実施例１では、低摩擦部が複数の凹凸部により構成される場合を示した。これに対し、本実施例では、低摩擦部が、密封装置本体部の素地の部分よりも摩擦抵抗の低い材料により構成される場合を示す。その他の基本的な構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。

図４は本発明の実施例２に係る密封装置の模式的断面図である。本実施例に係る密封装置１００ａは、一部の構成を除き、回転対称形状であり、図４に示す密封装置については、中心軸線を含む面で密封装置を切断した断面を模式的に示している。本実施例に係る密封装置１００ａが適用される密封構造については、上記実施例１の場合と同様であるので、その説明は省略する。

本実施例に係る密封装置１００ａにおいても、上記実施例１の場合と同様に、補強環１１０と、補強環１１０に一体的に設けられる弾性体製の密封装置本体部１２０とを備えている。補強環１１０の構成は、上記実施例１で説明した通りである。

本実施例に係る密封装置本体部１２０においても、ゴムなどのエラストマー材料により構成される。そして、本実施例に係る密封装置本体部１２０においても、外周シール部１２１とシールリップ（メインリップ１２２とダストリップ１２３）とを備えている。これらについては、上記実施例１で説明した通りである。

また、本実施例に係る密封装置本体部１２０においても、デフレクタ３００の端面に摺動自在に設けられるサイドリップ１２４を備えている。このサイドリップ１２４は、密封対象流体が密封された密封領域側からその反対側に向かうにつれて拡径する内周面１２４ａ及び外周面１２４ｂと、これら内周面１２４ａと外周面１２４ｂとを繋ぐリップ先端面１２４ｃとを有している。また、本実施例に係るサイドリップ１２４においても、根元部１２４Ｘと、腹部１２４Ｙと、先端部１２４Ｚとを一体に備える構成である。

そして、リップ先端面１２４ｃには、密封装置本体部１２０の素地の部分よりも摩擦抵抗が低い低摩擦部が設けられている。本実施例に係る低摩擦部は、上記の素地の部分よりも摩擦抵抗の低い材料により構成されている。以下、この摩擦抵抗の低い材料の部分を低摩擦材料部１２６と称する。なお、「密封装置本体部１２０の素地の部分」とは、成形により得られる密封装置本体部１２０において、成形後に各種処理が施されていない部分を意味することは、実施例１で説明した通りである。

低摩擦材料部１２６については、密封装置本体部１２０の材料（エラストマー材料）よりも摩擦抵抗の低い材料を用いて、サイドリップ１２４の表面にコーティング処理を施す
ことにより得ることができる。なお、本実施例における低摩擦材料部１２６は、リップ先端面１２４ｃを覆う先端被覆部１２６ａと、内周面１２４ａの一部を覆う内周被覆部１２６ｂとから構成されている。

以上のように構成される本実施例に係る密封装置１００ａにおいても、リップ先端面１２４ｃに、低摩擦材料部１２６により構成される低摩擦部が設けられている。これにより、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。低摩擦材料部１２６の表面に潤滑剤（グリースなど）が塗布される構成を採用することもできる。これにより、より一層、低摩擦部の摩擦抵抗を低下させることができ、サイドリップ１２４のめくれをより一層確実に抑制することが可能となる。なお、本実施例においては、低摩擦材料部１２６をコーティング処理により設ける場合の構成について示した。しかしながら、例えば、低摩擦材料（例えば、ＰＴＦＥなど）からなるシートをサイドリップ１２４の表面に貼り付けることによって、低摩擦材料部を設ける構成を採用することもできる。

（実施例３）
図５には、本発明の実施例３が示されている。上記実施例１では、低摩擦部が複数の凹凸部により構成される場合を示した。これに対し、本実施例では、低摩擦部が、塗布された潤滑剤による膜により構成される場合を示す。その他の基本的な構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。

図５は本発明の実施例３に係る密封装置の模式的断面図である。本実施例に係る密封装置１００ｂは、一部の構成を除き、回転対称形状であり、図５に示す密封装置については、中心軸線を含む面で密封装置を切断した断面を模式的に示している。本実施例に係る密封装置１００ｂが適用される密封構造については、上記実施例１の場合と同様であるので、その説明は省略する。

本実施例に係る密封装置１００ｂにおいても、上記実施例１の場合と同様に、補強環１１０と、補強環１１０に一体的に設けられる弾性体製の密封装置本体部１２０とを備えている。補強環１１０の構成は、上記実施例１で説明した通りである。

そして、リップ先端面１２４ｃには、密封装置本体部１２０の素地の部分よりも摩擦抵抗が低い低摩擦部が設けられている。本実施例に係る低摩擦部は、塗布された潤滑剤（グリースなど）による膜１２７により構成されている。なお、「密封装置本体部１２０の素地の部分」とは、成形により得られる密封装置本体部１２０において、成形後に各種処理が施されていない部分を意味することは、実施例１で説明した通りである。

以上のように構成される本実施例に係る密封装置１００ｂにおいても、リップ先端面１
２４ｃに、潤滑剤による膜１２７により構成される低摩擦部が設けられている。これにより、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。

（その他）
上記実施例においては、密封装置がディファレンシャル機構に用いられる場合を例にして説明した。しかしながら、本発明は、他の用途にも適用し得る。例えば、本発明の密封装置は、ハブベアリングなどの装置にも適用し得る。

１００，１００ａ，１００ｂ密封装置
１１０補強環
１１１円筒部
１１２内向きフランジ部
１２０密封装置本体部
１２１外周シール部
１２２メインリップ
１２２ａネジ突起
１２３ダストリップ
１２３ａ突起
１２４サイドリップ
１２４ａ内周面
１２４ｂ外周面
１２４ｃリップ先端面
１２４Ｘ根元部
１２４Ｙ腹部
１２４Ｚ先端部
１２５凹凸部
１２６低摩擦材料部
１２６ａ先端被覆部
１２６ｂ内周被覆部
１２７膜
２００回転軸
３００デフレクタ
４００ハウジング

Claims

回転軸と、前記回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置であって、
補強環と、
前記補強環に一体的に設けられ、前記回転軸に対して摺動自在に設けられるシールリップと、前記回転軸と共に回転する回転部材の端面に摺動自在に設けられるサイドリップと、を有する弾性体製の密封装置本体部と、
を備え、
前記サイドリップは、密封対象流体が密封された密封領域側からその反対側に向かうにつれて拡径する内周面及び外周面と、これら内周面と外周面とを繋ぐリップ先端面とを有しており、
前記内周面が前記回転部材の端面に摺動するように構成され、かつ、前記回転部材の端面には摺動しない前記リップ先端面には、前記密封装置本体部の素地の部分よりも摩擦抵抗が低い低摩擦部が設けられていることを特徴とする密封装置。
前記低摩擦部は、複数の凹凸部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。
前記複数の凹凸部の表面に潤滑剤が塗布されることを特徴とする請求項２に記載の密封装置。
前記低摩擦部は、前記素地の部分よりも摩擦抵抗の低い材料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。
前記摩擦抵抗の低い材料の部分の表面に潤滑剤が塗布されることを特徴とする請求項４に記載の密封装置。
前記低摩擦部は、塗布された潤滑剤による膜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。
前記サイドリップは、前記補強環に近い側から遠い側に向かって、順に、円筒状の根元部と、テーパ状の腹部と、テーパ状の先端部とを一体に備えており、前記腹部の方が前記先端部よりも拡径の度合いが大きいことを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の密封装置。
回転軸と、前記回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置であって、
補強環と、
前記補強環に一体的に設けられ、前記回転軸に対して摺動自在に設けられるシールリップと、前記回転軸と共に回転する回転部材の端面に摺動自在に設けられるサイドリップと、を有する弾性体製の密封装置本体部と、
を備え、
前記サイドリップは、密封対象流体が密封された密封領域側からその反対側に向かうにつれて拡径する内周面及び外周面と、これら内周面と外周面とを繋ぐリップ先端面とを有すると共に、
前記リップ先端面には、前記密封装置本体部の素地の部分よりも摩擦抵抗が低い低摩擦部が設けられていると共に、
前記サイドリップは、前記補強環に近い側から遠い側に向かって、順に、円筒状の根元部と、テーパ状の腹部と、テーパ状の先端部とを一体に備えており、前記腹部の方が前記先端部よりも拡径の度合いが大きいことを特徴とする密封装置。
回転軸と、
前記回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングと、
前記回転軸と前記ハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置と、
を備える密封構造であって、
前記密封装置は、
補強環と、
前記補強環に一体的に設けられ、前記回転軸に対して摺動自在に設けられるシールリップと、前記回転軸と共に回転する回転部材の端面に摺動自在に設けられるサイドリップと、を有する弾性体製の密封装置本体部と、
を備え、
前記サイドリップは、密封対象流体が密封された密封領域側からその反対側に向かうにつれて拡径する内周面及び外周面と、これら内周面と外周面とを繋ぐリップ先端面とを有しており、
前記内周面が前記回転部材の端面に摺動するように構成され、かつ、前記回転部材の端面には摺動しない前記リップ先端面には、前記密封装置本体部の素地の部分よりも摩擦抵抗が低い低摩擦部が設けられていることを特徴とする密封構造。
前記サイドリップは、前記補強環に近い側から遠い側に向かって、順に、円筒状の根元部と、テーパ状の腹部と、テーパ状の先端部とを一体に備えており、前記腹部の方が前記先端部よりも拡径の度合いが大きいことを特徴とする請求項９に記載の密封構造。