WO2013077010A1

WO2013077010A1 - 密封装置

Info

Publication number: WO2013077010A1
Application number: PCT/JP2012/059750
Authority: WO
Inventors: 昌幸谷田; 松井　宏樹; 啓山口; 英明長浜谷
Original assignee: Nok株式会社
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2013-05-30
Also published as: CN203847704U; JP5896115B2; JP2013113319A

Abstract

　機内油の漏洩を防止すると共に機外Ａからの泥水の浸入を防止する密封装置１において、耐油性及び耐泥水性の双方を満足した構造とする。この目的を達成するため、第一の金属環１１に対油シールリップ１３が一体に成形されると共に前記第一の金属環１１に機外Ａ側に面して第二の金属環１５が密接嵌合され静止側２に取り付けられるオイルシール１０と、このオイルシール１０の機外Ａ側に位置して回転側３に取り付けられるダストカバー２０と、前記第二の金属環１５及びダストカバー２０のうちの一方に一体に成形されると共に前記第二の金属環１５及びダストカバー２０のうちの他方に摺動可能に密接される対泥水シールリップ１６を備える。

Description

密封装置

　本発明は、車両のトランスファー装置やトランスミッション、デファレンシャルギヤなど、機外からの泥水等に曝されやすい部分の軸周等を密封する密封装置であって、特に、回転側のダストカバーに密接させた対泥水シールリップによって、対油シールリップ側への泥水の浸入を防止する構造を備えるものに関する。

　機外からの泥水等に曝されやすい部分の軸周等を密封する密封装置として、従来から、図７に示すようなものが知られている。

　図７において、参照符号２は車両のトランスファー装置等のハウジング、参照符号３は前記ハウジング２に挿通された回転軸である。密封装置１００は、ハウジング２の内周に取り付けられた非回転のオイルシール１１０と、このオイルシール１１０の軸方向外側に位置して回転軸３の外周に取り付けられ、回転軸３と一体に回転される金属製のダストカバー１２０を備える。

　詳しくは、オイルシール１１０は、機内を向いて延びる対油シールリップ１１１と、この対油シールリップ１１１と反対側（外側）を向いて延びる対泥水シールリップ１１２を有する。対油シールリップ１１１は、回転軸３の外周面に摺動可能に密接されることによって機内油の漏洩を防止するものであり、対泥水シールリップ１１２は、ダストカバー１２０のフランジ部１２１に摺動可能に密接されることによって、機外Ａから飛来する泥水等が、対油シールリップ１１１側へ浸入するのを抑制するものであり、ダストカバー１２０自体も、そのフランジ部１２１に生じる遠心力による振り切り作用を有し、更にその外径に形成された外筒部１２２をハウジング２の端部外周面に近接させることによって、泥水等の浸入に対する抑制効果の向上を図っている（例えば下記の特許文献参照）。

特開２００９－１０３２０９号公報

　この種の密封装置において、一層優れた耐泥水性能を求められる場合は、対泥水シールリップの枚数を増やすことが考えられるが、その場合、摺動トルクによるエネルギ損失が増大してしまうといった問題も指摘される。

　また、オイルシール１１０のゴム部の材料としては、一般に、耐油性及び耐熱性を考慮してアクリル系ゴム（以下、ＡＣＭという）が使用されるが、ＡＣＭは、水に対しては膨潤により軟化するので、過酷な泥水環境では、対泥水シールリップ１１２の十分な耐泥水性が確保できないといった問題がある。

　これに対し、オイルシール１１０のゴム部の材料として、耐泥水性に優れたニトリル系ゴム（以下、ＮＢＲという）や水素添加ニトリルゴム（以下、Ｈ－ＮＢＲという）を使用することで耐泥水性の向上を図った場合には、これらＮＢＲあるいはＨ－ＮＢＲは耐油性及び耐熱性がＡＣＭよりも劣るため、対油シールリップ１１１の耐久性が低下してしまうといった問題がある。

　本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、機内油の漏洩を防止すると共に機外からの泥水の浸入を防止する密封装置において、耐油性及び耐泥水性の双方を満足した構造とすることにある。

　上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る密封装置は、第一の金属環に対油シールリップが一体に成形されると共に前記第一の金属環に機外側に面して第二の金属環が密接嵌合され静止側に取り付けられるオイルシールと、このオイルシールの機外側に位置して回転側に取り付けられるダストカバーと、前記第二の金属環及びダストカバーのうちの一方に一体に成形されると共に前記第二の金属環及びダストカバーのうちの他方に摺動可能に密接される対泥水シールリップを備えるものである。

　上記構成によれば、対油シールリップ及び対泥水シールリップが別々に成形されるものであるため、対油シールリップには耐油性に優れたゴム材料（例えばＡＣＭ）を使用し、対泥水シールリップには耐泥水性に優れたゴム材料（例えばＮＢＲやＨ－ＮＢＲ）を使用することができる。

　請求項２の発明に係る密封装置は、請求項１に記載された構成において、第二の金属環及びダストカバーのうちの他方が、低摩擦材からなるものである。

　上記構成によれば、例えば対泥水シールリップを複数設けても、その摺動相手が低摩擦材からなるため、摺動トルクによるエネルギ損失の増大が抑制される。このため対泥水シールリップを耐泥水性に優れたゴム材料にしなくても、複数設けることで耐泥水性を確保することができる。

　本発明に係る密封装置によれば、対油シールリップにおける耐油性及び対泥水シールリップにおける耐泥水性の双方を満足させることができる。

本発明に係る密封装置の第一の実施の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の半断面図である。本発明に係る密封装置の第一の実施の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。本発明に係る密封装置の第二の実施の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の半断面図である。本発明に係る密封装置の第二の実施の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。本発明に係る密封装置の第三の実施の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の半断面図である。本発明に係る密封装置の第三の実施の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。従来の技術に係る密封装置の一例を、その軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。

　以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１及び図２は第一の実施の形態を示すものである。

　図２において、参照符号２は非回転のハウジング、参照符号３は前記ハウジング２に挿通され軸心の周りに回転可能な回転軸、参照符号１は本発明に係る密封装置で、ハウジング２の開口端部２ａの内周面に取り付けられたオイルシール１０と、回転軸３の外周面に前記オイルシール１０の機外Ａ側に位置して取り付けられたダストカバー２０を備える。なお、ハウジング２は請求項１に記載された静止側、回転軸３は請求項１に記載された回転側に相当する。

　オイルシール１０は、第一の金属環１１にゴム材料で一体に成形された外周シール部１２、対油シールリップ１３及びダストリップ１４と、前記第一の金属環１１に機外Ａ側に面して密接嵌合された第二の金属環１５と、この第二の金属環１５にゴム材料で一体に成形された対泥水シールリップ１６を備えるものである。

　詳しくは、オイルシール１０における第一の金属環１１は例えば金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであって、ハウジング２の開口端部２ａの内周面に圧入嵌着される圧入筒部１１ａと、そこから機内Ｂ側へ向けて漸次小径になるように延びる外周シール保持部１１ｂと、そこから機内Ｂと反対側へ向けて折り返された内周筒部１１ｃと、この内周筒部１１ｃの端部から内径側へ屈曲した内径フランジ部１１ｄと、前記圧入筒部１１ａの機外Ａ側の端部から外径側へ延びる外径フランジ部１１ｅと、さらにその外径端部からハウジング２と反対側へ屈曲して延びる外周筒部１１ｆからなる。

　オイルシール１０における外周シール部１２、対油シールリップ１３及びダストリップ１４は耐油性及び耐熱性に優れたゴム材料、例えばＡＣＭからなるものである。そしてこのうち、外周シール部１２は第一の金属環１１の外周シール保持部１１ｂの外周面に加硫接着されていて、ハウジング２の開口端部２ａの内周面に圧入嵌着されるものであり、対油シールリップ１３は、その根元が第一の金属環１１の内径フランジ部１１ｄに加硫接着されていて、機内Ｂ側へ延び、先端近傍の内径エッジ部１３ａが回転軸３の外周面に摺動可能に密接されるものであり、ダストリップ１４は、その根元が対油シールリップ１３の根元から分岐していて、この対油シールリップ１３と反対側へ延び、先端が回転軸３の外周面に摺動可能に密接されるものである。対油シールリップ１３にはその緊迫力及び径方向追随性を補償するガータスプリング１７が装着されている。

　オイルシール１０における第二の金属環１５は例えば金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであって、第一の金属環１１の外周筒部１１ｆの内周面に圧入嵌着された外周筒部１５ａと、この外周筒部１５ａから内径側へ延びて外径部が第一の金属環１１の外径フランジ部１１ｅと密接されたフランジ部１５ｂからなる。なお、第一の金属環１１の外周筒部１１ｆの先端は内径側へカシメられ、これによって第二の金属環１５の外周筒部１５ａの先端部をしっかり固定している。

　オイルシール１０における対泥水シールリップ１６は、耐泥水性に優れたゴム材料、例えばＮＢＲ又はＨ－ＮＢＲからなるものであって、その根元が第二の金属環１５のフランジ部１５ｂの内径部に加硫接着されており、図１に示す未装着状態では、対油シールリップ１３と反対側へ向けて漸次大径となる円錐筒状に延びている。

　ダストカバー２０は例えば金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであって、回転軸３の外周面に圧入嵌着される内径筒部２０ａと、この内径筒部２０ａから外径方向へ円盤状に展開し、図２に示す装着状態においてオイルシール１０における対泥水シールリップ１６が適当に湾曲変形された状態で摺動可能に密接されるシールフランジ部２０ｂと、更にその外径端部から図２の装着状態におけるハウジング２の開口端部２ａの外周側へ向けて、オイルシール１０における第一の金属環１１の外周筒部１１ｆの外周側を包囲するように延びる外周筒部２０ｃからなる。

　以上のように構成された第一の形態の密封装置１において、オイルシール１０は、第一の金属環１１の圧入筒部１１ａを外周シール部１２と共にハウジング２の開口端部２ａの内周面に圧入し、前記第一の金属環１１の外径フランジ部１１ｅを前記開口端部２ａの先端に当接させることによって、ハウジング２に位置決め固定する。また、ダストカバー２０は、その内径筒部２０ａを回転軸３の外周面に圧入嵌着すると共に、シールフランジ部２０ｂを回転軸３のフランジ部に当接させることによって位置決め固定し、図示の装着状態とする。

　オイルシール１０の対油シールリップ１３は、回転軸３の外周面に摺動可能に密接されることによって、機内油が機外Ａへ漏洩するのを防止するものである。

　一方、ダストカバー２０の外周筒部２０ｃが対泥水シールリップ１６の外周側を覆うように延びているので、機外Ａから飛来する泥水等が対泥水シールリップ１６の近傍へ入りにくい構造となっており、また、オイルシール１０の対泥水シールリップ１６は、回転軸３と一体に回転されるダストカバー２０のシールフランジ部２０ｂと密接摺動されることによって、内周側への泥水等の浸入を阻止するものであり、遠心力によるシールフランジ部２０ｂの振り切り作用も、内周側への泥水等の浸入防止に有効に作用する。オイルシール１０のダストリップ１４は、対泥水シールリップ１６の内周側で、回転軸３の外周面に摺動可能に密接されることによって、対油シールリップ１３側への泥水等の浸入を阻止するものである。

　そして上記構成によれば、第一の金属環１１と一体の外周シール部１２、対油シールリップ１３及びダストリップ１４と、第二の金属環１５と一体の対泥水シールリップ１６が別々に成形されるものであるため、対油シールリップ１３には耐油性及び耐熱性に優れたＡＣＭなどのゴム材料を使用し、対泥水シールリップ１６には耐泥水性に優れたＮＢＲ又はＨ－ＮＢＲなどのゴム材料を使用することができるので、対泥水シールリップ１６を複数設けることなく、耐油性及び耐泥水性の双方を満足させることができる。

　なお、対油シールリップ１３がＡＣＭからなるものである場合、対泥水シールリップ１６はフッ素系ゴム（ＦＫＭ）からなるものとすることや、あるいは対油シールリップ１３をＦＫＭとし、対泥水シールリップ１６をＮＢＲからなるものとすることなど、使用条件に応じて種々の材質の組み合わせを採用することができる。

　次に図３及び図４は、本発明に係る密封装置の第二の実施の形態を示すものである。

　この第二の実施の形態も、基本的には上述した第一の実施の形態と同様の構成を備えるものであって、オイルシール１０における第一の金属環１１には図１及び図２における外径フランジ部１１ｅ及び外周筒部１１ｆが存在せず、第二の金属環１５の外周筒部１５ａが第一の金属環１１の圧入筒部１１ａの内周面に圧入嵌着されている点、及びダストカバー２０のシールフランジ部２０ｂの外径部がハウジング２の開口端部２ａに近接すると共にダストカバー２０の外周筒部２０ｃが前記開口端部２ａの外周を包囲するように延びている点で第一の実施の形態と相違するものである。

　この構成によれば、対泥水シールリップ１６の外周側ではハウジング２の開口端部２ａとダストカバー２０のシールフランジ部２０ｂ及び外周筒部２０ｃの間にラビリンス状の隙間Ｌが形成されるので、ラビリンスシール作用によって、機外Ａから飛来する泥水等が対泥水シールリップ１６側へ一層浸入しにくいものとなる。

　さらに図５及び図６は、本発明に係る密封装置の第三の実施の形態を示すものである。

　この第三の実施の形態において、オイルシール１０は、第一の金属環１１にゴム材料で一体に成形された外周シール部１２、対油シールリップ１３、ダストリップ１４及び泥水受け１８と、前記第一の金属環１１に機外Ａ側に面して密接嵌合された第二の金属環１５を備えるものである。

　詳しくは、オイルシール１０における第一の金属環１１は第一の実施の形態と同様、ハウジング２の開口端部２ａの内周面に圧入嵌着される圧入筒部１１ａと、そこから機内Ｂ側へ向けて漸次小径になるように延びる外周シール保持部１１ｂと、そこから機内Ｂと反対側へ向けて折り返された内周筒部１１ｃと、この内周筒部１１ｃの端部から内径側へ屈曲した内径フランジ部１１ｄと、前記圧入筒部１１ａの機外Ａ側の端部から外径側へ延びる外径フランジ部１１ｅと、さらにその外径端部から図６の装着状態においてハウジング２と反対側へ屈曲して延びる外周筒部１１ｆからなる。

　オイルシール１０における外周シール部１２は第一の金属環１１の外周シール保持部１１ｂの外周面に加硫接着されていて、ハウジング２の開口端部２ａの内周面に圧入嵌着されるものであり、対油シールリップ１３は、その根元が第一の金属環１１の内径フランジ部１１ｄに加硫接着されていて、機内Ｂ側へ延び、先端近傍の内径エッジ部１３ａが回転軸３の外周面に摺動可能に密接されるものであり、ダストリップ１４は、その根元が対油シールリップ１３の根元から分岐していて、この対油シールリップ１３と反対側へ延び、先端が回転軸３の外周面に摺動可能に密接されるものであり、泥水受け１８は、ダストリップ１４の外周側に位置して、根元が第一の金属環１１の内径フランジ部１１ｄに加硫接着され、対油シールリップ１３と反対側へ向けて漸次大径となる形状に突出したものである。対油シールリップ１３にはその緊迫力及び径方向追随性を補償するガータスプリング１７が装着されている。

　第二の金属環１５は第一の金属環１１と反対側の面をＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やカーボンなどの固体潤滑材料をコーティングした金属板や鏡面加工した金属板などの低摩擦材で製作されたものであって、第一の金属環１１の外周筒部１１ｆの内周面に圧入嵌着により一体化された外周筒部１５ａと、この外周筒部１５ａから内径側へ延びて外径部が第一の金属環１１の外径フランジ部１１ｅと密接されたフランジ部１５ｂからなる。

　ダストカバー２０は例えば金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであって、回転軸３の外周面に圧入嵌着される内径筒部２０ａと、この内径筒部２０ａから外径方向へ円盤状に展開した内径フランジ部２０ｄと、その外径部からオイルシール１０における第二の金属環１５の外周筒部１５ａの内周空間へ向けて凸形状となるように折り返された折り返し部２０ｅと、この折り返し部２０ｅから外径方向へ円盤状に展開した外径フランジ部２０ｆと、更にその外径端部から図６の装着状態におけるハウジング２の開口端部２ａの外周側へ向けて、オイルシール１０における第一の金属環１１の外周筒部１１ｆの外周側を包囲するように延びる外周筒部２０ｃからなる。

　ダストカバー２０には、オイルシール１０側を向いた面にゴム材料からなる二段の対泥水シールリップ２１，２２が一体に成形されている。また、この対泥水シールリップ２１，２２の根元から延びるゴム層２３が、前記ダストカバー２０のオイルシール１０側を向いた面のほぼ全面を覆うように加硫接着されている。

　二段の対泥水シールリップ２１，２２のうち、内周側の対泥水シールリップ２１は、その根元がゴム層２３を介してダストカバー２０の内径フランジ部２０ｄに接着され、図５に示す未装着状態では、オイルシール１０側へ向けて漸次大径になる円錐筒状をなしており、図６に示す装着状態では、適当に湾曲変形された状態でオイルシール１０における第二の金属環１５のフランジ部１５ｂに摺動可能に密接されるものである。

　一方、外周側の対泥水シールリップ２２は、その根元がゴム層２３を介してダストカバー２０の折り返し部２０ｅの頂部付近に加硫接着され、根元から途中まではオイルシール１０側へ向けて漸次大径になり、そこから外径側へ屈曲した形状に形成されている。そして図６に示す装着状態では、適当に湾曲されて先端が機外Ａ側を向いた状態でオイルシール１０における第二の金属環１５の外周筒部１５ａの内周面に摺動可能に密接されるものである。

　また、図６に示す装着状態では、オイルシール１０の第一及び第二の金属環１１，１５の外周筒部１１ｆ，１５ａは、ダストカバー２０の外径フランジ部２０ｆと近接対向しており、このため前記外周筒部１１ｆ，１５ａとダストカバー２０の折り返し部２０ｅ、外径フランジ部２０ｆ及び外周筒部２０ｃとの間には横向きの「Ｊ」字形に折れ曲がったラビリンス状の隙間Ｌが形成されている。

　以上のように構成された第三の形態の密封装置１において、オイルシール１０は、第一の金属環１１の圧入筒部１１ａを外周シール部１２と共にハウジング２の開口端部２ａの内周面に圧入し、前記第一の金属環１１の外径フランジ部１１ｅを前記開口端部２ａの先端に当接させることによって、ハウジング２に位置決め固定する。また、ダストカバー２０は、その内径筒部２０ａを回転軸３の外周面に圧入嵌着すると共に、内径フランジ部２０ｄ及び外径フランジ部２０ｆを回転軸３のフランジ部に当接させることによって位置決め固定し、図示の装着状態とする。

　一方、対泥水シールリップ２１，２２の外周側には、ラビリンス状の隙間Ｌが形成されているので、機外Ａから飛来する泥水等が対泥水シールリップ２１，２２による密封摺動部へ入りにくいものとなっており、ダストカバー２０に設けられた対泥水シールリップ２１，２２は、回転軸３と一体に回転されるダストカバー２０と共に回転しながら非回転のオイルシール１０の第二の金属環１５と密接摺動されることによって、機外Ａからの泥水等の浸入を阻止するものであり、オイルシール１０の泥水受け１８は、対泥水シールリップ２１，２２の密封摺動部を万一通過した泥水を受け止め、泥水受け１８による円周溝１８ａに沿って流下させるものである。泥水受け１８に沿って流下した泥水は、回転する対泥水シールリップ２１に滴下してその遠心力によって振り切られ、外周側へ押し戻される。ダストリップ１４は、対泥水シールリップ２１の内周側で、回転軸３の外周面に摺動可能に密接されることによって、対油シールリップ１３側への泥水等の浸入を阻止するものである。

　そして上記構成によれば、対泥水シールリップ２１，２２が摺接されるオイルシール１０の第二の金属環１５は、固体潤滑材料をコーティングした金属板など、低摩擦材又は鏡面材からなるものであるため、複数（図示の例では２段）の対泥水シールリップ２１，２２を設けたにも拘らず、摺動トルクによるエネルギ損失の増大が抑制される。

　また、この形態では複数（図示の例では２段）の対泥水シールリップ２１，２２によって耐泥水性を確保しているため、これら対泥水シールリップ２１，２２には必ずしも耐泥水性に優れた材質は求められず、したがって対油シールリップ１３と同材質（例えばＡＣＭ）からなるものとすることができるが、耐泥水性に優れたＮＢＲなどを用いても良いことはもちろんである。

　なお、オイルシール１０の第二の金属環１５は、上述のように金属板に固体潤滑材料をコーティングしたものである場合、摺動トルク低減のほか、防錆効果も奏するが、例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）や、メッキ鋼板、アルミ系金属板などを用いることによって防錆を図ることもできる。

　また、図１及び図２に示す第一の実施の形態あるいは図３及び図４に示す第二の実施の形態でも、例えばオイルシール１０に対泥水シールリップ１６を複数設け、この対泥水シールリップ１６が摺接するダストカバー２０が、固体潤滑材料をコーティングした金属板や鏡面加工した金属板など、低摩擦材からなるものとすることによって、耐泥水性を確保すると共に摺動トルクによるエネルギ損失の増大を抑制した構成とし、あるいはＳＵＳや、メッキ鋼板、アルミ系金属板などを用いることによって防錆を図ることもできる。

１　密封装置
１０　オイルシール
１１　第一の金属環
１２　外周シール部
１３　対油シールリップ
１４　ダストリップ
１５　第二の金属環
１６　対泥水シールリップ
２０　ダストカバー
２１，２２　対泥水シールリップ
２　ハウジング（静止側）
３　回転軸（回転側）
Ａ　機外
Ｂ　機内

Claims

　第一の金属環に対油シールリップが一体に成形されると共に前記第一の金属環に機外側に面して第二の金属環が密接嵌合され静止側に取り付けられるオイルシールと、このオイルシールの機外側に位置して回転側に取り付けられるダストカバーと、前記第二の金属環及びダストカバーのうちの一方に一体に成形されると共に前記第二の金属環及びダストカバーのうちの他方に摺動可能に密接される対泥水シールリップを備えることを特徴とする密封装置。
　第二の金属環及びダストカバーのうちの他方が、低摩擦材からなることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。