JP2009103209A

JP2009103209A - 密封装置

Info

Publication number: JP2009103209A
Application number: JP2007275047A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Nakagawa; 岳洋中川
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2009-05-14

Abstract

【課題】対油シールリップ１３の密接摺動部へ外部Ａからの泥水等が侵入するのを極力防止し得る構造とする。
【解決手段】非回転のハウジング２に取り付けられるオイルシール１０と、その内周側の回転体５にオイルシール１０の軸方向外側に位置して取り付けられるスリンガ２０とを備え、オイルシール１０に、回転体５の外周面に摺動可能に密接される対油シールリップ１３が形成された密封装置１において、オイルシール１０及びスリンガ２０に、対油シールリップ１３より外側で互いに径方向に近接対向する筒状部１６，２４が設けられ、このうち一方の筒状部１６がゴム状弾性材料又はフッ素樹脂からなると共に、他方の筒状部２４との間にラビリンス隙間ＬＧを形成する溝１６ａを有する。この溝１６ａは、スリンガ２０の回転によって流体を外側へ排出するポンプ力を生じる螺旋方向に延びている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のトランスファー装置や車輪軸受等、外部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、対油シールリップの摺動部へ泥水等が侵入するのを防止した構造を備えるものに関する。

車両のトランスファー装置や車輪軸受等に用いられる密封装置は、外部から泥水等が飛来しやすいため、対油シールリップの摺動部へ泥水等が侵入するのを極力抑制して、対油シールリップにおける密封性の低下を可及的に防止する必要がある。図３は、従来技術によるこの種の密封装置の一例を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。

すなわち図３において、参照符号２はトランスファー装置のハウジング、参照符号３は前記ハウジング２内に挿通され軸受４を介して軸心Ｏの周りに回転可能な状態に支持された回転軸、参照符号５はこの回転軸３の外周にスプライン嵌合されると共にナット６によって固定されたスリーブ、参照符号７は回転軸３とスリーブ５との間を密封するパッキンである。スリーブ５の端部に形成されたコンパニオンフランジ５ａは、不図示のプロペラシャフト等に結合される。

密封装置１００は、軸受４の軸方向外側に位置してハウジング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スリーブ５の外周に取り付けられ、回転軸３及びスリーブ５と一体に回転されるスリンガ１２０とを備える。

詳しくは、オイルシール１１０は、軸受４側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とを有する。対油シールリップ１１１は、スリーブ５の外周面に摺動可能に密接されることによって、軸受４に供給される潤滑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、スリンガ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、外部Ａから飛来する泥水等が、対油シールリップ１１１側へ侵入するのを抑制するものであり、スリンガ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、泥水等の侵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２００６−９９３０号公報特開平９−１４４８９１号公報実開平５−５４８７１号公報実開平３−６７７６５号公報

しかしながら、従来の密封装置１００によれば、スリンガ１２０の外筒部１２２とハウジング２の端部外周面との隙間を小さくすると、加工公差や回転軸３の偏心等によって、前記外筒部１２２がハウジング２の端部外周面と接触するおそれがあるので、前記隙間を十分に小さくすることができず、したがって泥水等の侵入を十分に防ぐことができなかった。

また、スリンガ１２０の外筒部１２２にシールリップを設けて、これをハウジング２の端部外周面に摺動可能に密接させることが考えられるが、ハウジング２はふつう鋳造品であるため表面粗さや公差が大きく、シールリップの摺動面が大径であることから、摺動抵抗が大きくなってしまう。しかもシールリップが早期に摩耗してしまい、表面粗さに起因する漏れも発生しやすいといった問題が指摘される。

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、その技術的課題とするところは、外部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において、対油シールリップの摺動部へ泥水等が侵入するのを極力防止し得る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、非回転のハウジングに取り付けられるオイルシールと、前記ハウジングの内周に挿通された回転体に前記オイルシールの軸方向外側に位置して取り付けられるスリンガとを備え、前記オイルシールに、前記回転体の外周面に摺動可能に密接される対油シールリップが形成された密封装置において、前記オイルシール及びスリンガに、前記対油シールリップより外側で互いに径方向に近接対向する筒状部が設けられ、このうち一方の筒状部がゴム状弾性材料又はフッ素樹脂からなると共に、他方の筒状部との間にラビリンス隙間を形成する溝を有するものである。

請求項２の発明に係る密封装置は、請求項１に記載の溝が、スリンガの回転によって流体を外側へ排出するポンプ力を生じる螺旋方向に延びるものである。

請求項１の発明に係る密封装置によれば、対油シールリップより外側で互いに径方向に対向する一方の筒状部の溝と他方の筒状部との間のラビリンス隙間によって、対油シールリップ側への泥水の侵入を有効に防止することができる。そして前記一方の筒状部がゴム状弾性材料又は低摩擦のフッ素樹脂からなるものであるため、偏心や公差によって筒状部同士が接触するようなことがあっても問題がなく、したがって、双方の筒状部間の隙間を著しく小さくして対泥水シール機能を向上させることができる。

また、請求項２の発明に係る密封装置によれば、請求項１の発明による効果に加え、一方の筒状部に形成された螺旋状に延びる溝が、スリンガの回転によって流体を外側へ排出する作用を有するため、対泥水シール機能を一層向上させることができる。

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は、本発明に係る密封装置の第一の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。

この図１において、参照符号２は車両におけるトランスファー装置の非回転のハウジング、参照符号３は前記ハウジング２内に挿通され軸受４を介して軸心Ｏの周りに回転可能な状態に支持された回転軸、参照符号５は、ハウジング２の開口端部２ａの内周側に位置して回転軸３に外挿されたスリーブである。なお、回転軸３及びスリーブ５は、請求項１に記載された回転体に相当する。

スリーブ５は、その内周面に形成されたスプライン部５ｂが回転軸３の外周面に形成されたスプライン部３ａと互いに嵌合されると共に、それより軸方向外側に位置して回転軸３の外周面に形成された雄螺子部３ｂに螺合したナット６によって軸方向に固定されている。回転軸３とスリーブ５との間は、スプライン部３ａ，５ｂの嵌合部より軸方向外側に位置して介装されると共に前記ナット６によって抜け止めされたパッキン７によって密封されている。また、スリーブ５の端部にはコンパニオンフランジ５ａが形成され、不図示のプロペラシャフト等に結合される。

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に外挿したスリーブ５の外周面に前記オイルシール１０の軸方向外側に位置して取り付けられたスリンガ２０とを備える。

オイルシール１０は、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補強環１１にゴム状弾性材料で一体に成形したものであって、ハウジング２の開口端部２ａの内周面に圧入嵌着される外周シール部１２と、前記補強環１１の内径位置から軸受４側へ延び、その先端近傍の内周部がスリーブ５の外周面に摺動可能に密接される対油シールリップ１３と、前記補強環１１の内径位置から対油シールリップ１３と反対側へ延び、その先端内周がスリーブ５の外周面に近接対向又は摺動可能に密接されるダストリップ１４と、このダストリップ１４の根元の外周側から対油シールリップ１３と反対側へ、先端へ向けて大径となるような円錐筒状をなして延びる対泥水シールリップ１５とを備える。

オイルシール１０の補強環１１には、ハウジング２の開口端部２ａの外側を外径方向へ円盤状に展開するフランジ部１１ａが形成されており、このフランジ部１１ａには、外周シール部１２から連続したゴム状弾性材料で一体に成形された円筒状のシールリング１６が、ハウジング２の外側へ向けて突設されている。なお、シールリング１６は、請求項１に記載された「一方の筒状部」に相当する。

一方、スリンガ２０は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、スリーブ５の外周面に圧入嵌着される内径筒部２１と、この内径筒部２１から外径方向へ円盤状に展開してオイルシール１０の対泥水シールリップ１５の先端部に摺動可能に密接されるシールフランジ部２２と、このシールフランジ部２２における前記対泥水シールリップ１５との摺動部よりも外径側に位置して軸方向へ折り返すように形成され、オイルシール１０の補強環１１におけるフランジ部１１ａ（このフランジ部１１ａを覆うゴム膜）に近接対向された軸方向突出部２３と、この軸方向突出部２３から前記フランジ部１１ａと反対側へ円筒状に延びてオイルシール１０のシールリング１６の内周面と径方向に近接対向される外径筒部２４と、更にこの外径筒部２４の先端から、前記シールリング１６の先端に沿って外径方向へ屈曲した外径鍔部２５とを有する。なお、外径筒部２４は、請求項１に記載された「他方の筒状部」に相当する。

シールリング１６におけるスリンガ２０の外径筒部２４との対向面、すなわち内周面には、前記外径筒部２４との間にラビリンス隙間ＬＧを形成する溝１６ａを有する。そしてこの溝１６ａは、スリンガ２０の回転すなわち前記外径筒部２４の回転によって、ラビリンス隙間ＬＧ内の流体を外側へ排出するポンプ力を生じる螺旋方向に連続して延びている。また、前記ラビリンス隙間ＬＧは、その外端がシールリング１６の先端とスリンガ２０の外径鍔部２５との間に形成された隙間Ｇ１と連続し、内端が、オイルシール１０の補強環１１におけるフランジ部１１ａとスリンガ２０の軸方向突出部２３との間の狭まり隙間Ｇ２と連続している。

以上のように構成された図１の形態の密封装置１において、オイルシール１０は、外周シール部１２をハウジング２の開口端部２ａの内周面に圧入すると共に、補強環１１のフランジ部１１ａがこれを覆うゴム膜を介して前記開口端部２ａの先端面に当接させた状態とすることによって、ハウジング２に位置決め固定する。一方、スリンガ２０は、内径筒部２１をスリーブ５の外周面に圧入嵌着すると共にこのスリーブ５の外周面に形成された段差面５ｃに当接させることによって、スリーブ５に位置決め固定してから、スリーブ５を回転軸３に取り付けることによって、図示の装着状態となる。

オイルシール１０の対油シールリップ１３は、スリーブ５の外周面に摺動可能に密接されることによって、軸受４に供給される潤滑油がスリーブ５の外周から外部Ａへ漏洩するのを防止するものである。また、オイルシール１０の対泥水シールリップ１５は、回転軸３及びスリーブ５と一体に回転されるスリンガ２０のシールフランジ部２２との密接摺動部において、遠心力によるシールフランジ部２２の振り切り作用によって、内周側への異物の侵入を阻止するものであり、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１５の内周側で、スリーブ５の外周面に近接対向又は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側への異物の侵入を阻止するものである。

そして、これら対油シールリップ１３、ダストリップ１４及び対泥水シールリップ１５の密接摺動部より外側では、シールリング１６とスリンガ２０の外径筒部２４との間に生じるラビリンスシール作用及び螺旋ポンプ作用によって、外部Ａから飛来する泥水等の侵入を有効に防止することができる。

これについて更に詳しく説明すると、まず、シールリング１６の先端とスリンガ２０の外径鍔部２５との間の外径隙間Ｇ１では、遠心力によって外部Ａから飛来する泥水等の侵入を阻止する振り切り作用を奏する。

また、シールリング１６の内周面とスリンガ２０の外径筒部２４との間のラビリンス隙間ＬＧは、シールリング１６の内周面に形成された溝１６ａによって、隙間が絞られた部分と拡張された部分が軸方向に対して交互に形成されたものであるため、軸方向へ通過しようとする流体の移動エネルギを多段に減衰させるラビリンスシール効果を有する。しかも、溝１６ａは螺旋状に延びていて、スリンガ２０（外径筒部２４）の回転によってラビリンス隙間ＬＧ内の流体を外側へ排出する螺旋ポンプ作用を奏するため、外部Ａからの泥水等が外径隙間Ｇ１を通過してラビリンス隙間ＬＧに到達しても、それより内部への侵入が有効に阻止される。

そして、ハウジング２と回転軸３及びスリーブ５の相対的な偏心や僅かな寸法公差等によって、シールリング１６とスリンガ２０の外径筒部２４が互いに接触するようなことがあっても、シールリング１６がゴム状弾性材料からなるものであるため、金属接触の場合のような問題が生じない。したがって、シールリング１６と前記外径筒部２４との隙間を著しく小さくして、ラビリンス隙間ＬＧにおける対泥水シール機能を向上させることができる。なお、シールリング１６はゴム状弾性材料からなるものではあるが、非回転のオイルシール１０側に設けられているため、ラビリンス隙間ＬＧが変化するようなことはない。

更に、泥水等が僅かにラビリンス隙間ＬＧを通過するようなことがあっても、その内側には、オイルシール１０の補強環１１のフランジ部１１ａとスリンガ２０の軸方向突出部２３とによる狭まり隙間Ｇ２が形成されており、この狭まり隙間Ｇ２でも、流体の移動エネルギの減衰作用と、遠心力による振り切り作用を奏するので、それより内径側への泥水等の侵入が有効に阻止される。

したがって、泥水等が上述した外径隙間Ｇ１、ラビリンス隙間ＬＧ及び狭まり隙間Ｇ２を通過することは著しく困難である。そして万一、これらを通過する泥水等があってもその量は極めて僅かであり、しかもこのような泥水等は、対泥水シールリップ１５とシールフランジ部２２の密接摺動部において、先に説明した振り切り作用によって内周側への侵入を阻止され、更にその内側にもダストリップ１４が存在しているため、対油シールリップ１３とスリーブ５との密接摺動部への泥水や異物の介入による早期摩耗を有効に防止し、優れた対油シール性を維持することができる。

また上述のように、シールリング１６とスリンガ２０との接触はある程度許容されるものではあるが、基本的に、シールリング１６とスリンガ２０は非接触であるため、摺動抵抗の増大は来さない。

次に、図２は、本発明に係る密封装置の第二の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。

この形態の密封装置１において、先に説明した図１に示される形態と構成の異なる部分についてのみ説明すると、オイルシール１０の補強環１１には、ハウジング２の開口端部２ａの外側を外径方向へ円盤状に展開するフランジ部１１ａと、その外径端からハウジング２の開口端部２ａと反対側へ円筒状に延びる外径筒部１１ｂが形成されている。なお、外径筒部１１ｂは、請求項１に記載された「他方の筒状部」に相当する。

一方、スリンガ２０は、スリーブ５の外周面に圧入嵌着される内径筒部２１と、この内径筒部２１から外径方向へ円盤状に展開してオイルシール１０の対泥水シールリップ１５の先端部に摺動可能に密接されるシールフランジ部２２とを有する。シールフランジ部２２の外径は、オイルシール１０の補強環１１における外径筒部１１ｂの内径よりも小径となっている。

スリンガ２０の内径筒部２１外周には、シールフランジ部２２におけるオイルシール１０の対泥水シールリップ１５との摺動面と反対側に位置して、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のような低摩擦係数のフッ素樹脂で成形されたシールリング２６が嵌着又は接着され、その外周面が、オイルシール１０の補強環１１における外径筒部１１ｂの内周面と径方向に近接対向されている。なお、シールリング２６は、請求項１に記載された「一方の筒状部」に相当する。

シールリング２６におけるオイルシール１０の補強環１１の外径筒部１１ｂとの対向面、すなわち外周面には、前記外径筒部１１ｂとの間にラビリンス隙間ＬＧを形成する溝２６ａを有する。そしてこの溝２６ａは、スリンガ２０の回転すなわちこれと一体的に回転されるシールリング２６の回転によって、ラビリンス隙間ＬＧ内の流体を外側へ排出するポンプ力を生じる螺旋方向に連続して延びている。

以上のように構成された密封装置１も、オイルシール１０は、外周シール部１２をハウジング２の開口端部２ａの内周面に圧入すると共に、補強環１１のフランジ部１１ａを前記開口端部２ａの先端面に当接させた状態とすることによって、ハウジング２に位置決め固定する。一方、スリンガ２０は、内径筒部２１をスリーブ５の外周面に圧入嵌着すると共にこのスリーブ５の外周面に形成された段差面５ｃに当接させることによって、スリーブ５に位置決め固定してから、スリーブ５を回転軸３に取り付けることによって、図示の装着状態となる。

そして図示の装着状態において、オイルシール１０の対油シールリップ１３、ダストリップ１４及び対泥水シールリップ１５の密接摺動部では、先に説明した図１の形態と同様の作用によって、密封機能を奏する。そしてこれら対油シールリップ１３、ダストリップ１４及び対泥水シールリップ１５の密接摺動部より外側では、オイルシール１０の補強環１１の外径筒部１１ｂとシールリング２６との間に生じるラビリンスシール作用及び螺旋ポンプ作用によって、外部Ａから飛来する泥水等の侵入を有効に防止することができる。

これについて更に詳しく説明すると、オイルシール１０の補強環１１の外径筒部１１ｂと、シールリング２６の外周面との間のラビリンス隙間ＬＧは、シールリング２６の外周面に形成された溝２６ａによって、隙間が絞られた部分と拡張された部分が軸方向に対して交互に形成されたものであるため、軸方向へ通過しようとする流体の移動エネルギを多段に減衰させるラビリンスシール効果を有する。しかも、溝２６ａは螺旋状に延びていて、シールリング２６がスリンガ２０と一体的に回転することによってラビリンス隙間ＬＧ内の流体を外側へ排出する螺旋ポンプ作用を奏するため、ラビリンス隙間ＬＧへの泥水等の侵入が有効に阻止される。

そして、ハウジング２と回転軸３及びスリーブ５の相対的な偏心や僅かな寸法公差等によって、シールリング２６とオイルシール１０の補強環１１の外径筒部１１ｂが互いに接触するようなことがあっても、シールリング２６がＰＴＦＥ等のフッ素樹脂材料からなるものであるため、金属接触の場合のような問題が生じない。したがって、シールリング２６と前記外径筒部１１ｂとの隙間を著しく小さくして、ラビリンス隙間ＬＧにおける対泥水シール機能を向上させることができる。

したがって図２の形態でも、外部Ａから飛来する泥水等がラビリンス隙間ＬＧを通過することは著しく困難である。そして万一、ラビリンス隙間ＬＧを通過する泥水等があってもその量は極めて僅かであり、しかもこのような泥水等は、対泥水シールリップ１５とシールフランジ部２２の密接摺動部において、先に説明した振り切り作用によって内周側への侵入を阻止され、更にその内側にもダストリップ１４が存在しているため、対油シールリップ１３とスリーブ５との密接摺動部への泥水や異物の介入による早期摩耗を有効に防止し、優れた対油シール性を維持することができる。

また上述のように、シールリング２６と補強環１１の外径筒部１１ｂとの接触はある程度許容されるものではあるが、基本的に、シールリング２６と前記外径筒部１１ｂは非接触であり、接触してもシールリング２６を形成しているＰＴＦＥ等のフッ素樹脂材料は低摩擦係数であるため、摺動抵抗の増大を来さない。

なお、図２の例では、シールリング２６をスリンガ２０の内径筒部２１外周に嵌着又は接着したが、例えばスリンガ２０のシールフランジ部２２の外径端からハウジング２と反対側へ円筒状に延びる外径筒部を延在させ、この外径筒部にゴム状弾性材料又はフッ素樹脂からなるシールリングを一体的に設けて、補強環１１の外径筒部１１ｂと径方向に近接対向させても良い。

本発明に係る密封装置の第一の形態を、軸心Ｏ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形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。従来技術によるこの種の密封装置の一例を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。

符号の説明

１密封装置
２ハウジング
３回転軸（回転体）
５スリーブ（回転体）
１０オイルシール
１１補強環
１１ｂ外径筒部（他方の筒状部）
１２外周シール部
１３対油シールリップ
１４ダストリップ
１５対泥水シールリップ
１６シールリング（一方の筒状部）
１６ａ溝
２０スリンガ
２２シールフランジ部
２３軸方向突出部
２４外径筒部（他方の筒状部）
２５外径鍔部
２６シールリング（一方の筒状部）
ＬＧラビリンス隙間

Claims

非回転のハウジングに取り付けられるオイルシールと、前記ハウジングの内周に挿通された回転体に前記オイルシールの軸方向外側に位置して取り付けられるスリンガとを備え、前記オイルシールに、前記回転体の外周面に摺動可能に密接される対油シールリップが形成された密封装置において、前記オイルシール及びスリンガに、前記対油シールリップより外側で互いに径方向に近接対向する筒状部が設けられ、このうち一方の筒状部がゴム状弾性材料又はフッ素樹脂からなると共に、他方の筒状部との間にラビリンス隙間を形成する溝を有することを特徴とする密封装置。
溝が、スリンガの回転によって流体を外側へ排出するポンプ力を生じる螺旋方向に延びることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。