(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記従来の密封装置は、突条のポンピング作用により被密封流体の漏れを防止し、かつ突条の傾斜面の形状により飛沫漏れの発生を抑制するものである。本発明は、さらに飛沫漏れの発生を抑制して、密封性能がより高い密封装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の密封装置は、シールリップの大気側傾斜面に、回転軸の正回転方向に対して迎え角となる方向に延在し、前記回転軸の正回転時に被密封流体に対するポンピング作用を発揮する正方向ネジと、前記回転軸の逆回転方向に対して迎え角となる方向に延在し、前記回転軸の逆回転時に被密封流体に対するポンピング作用を発揮する逆方向ネジとが設けられた密封装置であって、前記傾斜面の前記逆方向ネジ側に、前記迎え角を形成する領域に位置させて被密封流体の飛沫防止ネジが設けられていることを特徴とする。
【0008】
この発明によれば、シールリップの大気側傾斜面の逆方向ネジ側に、回転軸の正回転方向に迎え角を形成する領域に位置させて飛沫防止ネジが設けられているので、被密封流体が大気側に飛沫となって漏れ出ようとした場合に、該飛沫防止ネジが被密封流体を堰止めてこの漏出を阻止することができる。
【0009】
前記飛沫防止ネジは、前記正方向ネジ側にも設けることが好ましい。この構成によれば、ディファレンシャルギアの左右両側に設ける密封装置として共用できる等の利点がある。
【0010】
前記飛沫防止ネジは、前記回転軸の回転方向に対して迎え角となる方向に延在するように設けられていることが好ましい。この構成によれば、飛沫防止ネジが、回転軸の回転方向に対して迎え角となるように延在するので、大気側に漏れ出ようとする流体を被密封流体側に押し戻し、被密封流体の漏出を効果的に防止することができる。
【0011】
前記正方向ネジおよび前記逆方向ネジは、それぞれ前記シールリップの先端稜線部を起点として、該先端稜線部から離間する方向に延在する平行ネジと、該平行ネジの延在方向先端の連結部を経て更に前記離間する方向へ延在する舟底状ネジ又はテーパネジとを備えていることが好ましい。この構成によれば、正方向ネジおよび逆方向ネジが、平行ネジと舟底状ネジ又はテーパネジとを備えているので、使用初期においてはポンピング作用の大きい平行ネジにより密封性を確保し、装置の使用により平行ネジがある程度摩耗した場合には舟底状ネジ又はテーパネジにより密封性を確保することが可能であり、長期間に亘り密封性を確保することができる。
【0012】
前記飛沫防止ネジは、前記連結部と前記先端稜線部との間に亘って設けられていることが好ましい。この構成によれば、飛沫防止ネジが、平行ネジと舟底状ネジ又はテーパネジとの連結部と先端稜線部との間に亘って設けられているので、飛沫防止ネジを先端稜線部寄りに位置させた場合に生じ得る、飛沫防止ネジが平行ネジより先に摩耗する問題を防ぐことができる。また、舟底状ネジ側に位置させた場合に生じ得る、回転軸と飛沫防止ネジとの隙間が大きくなって被密封流体の堰止め効果が小さくなることを防ぐことができる。その結果、被密封流体の漏出をより効果的に防止することができる。
【0013】
前記飛沫防止ネジの下端から上端までの高さh1と前記平行ネジの下端から上端までの高さh2とは、h1<h2の関係とされていることが好ましい。この構成によれば、飛沫防止ネジの高さh1が、平行ネジ30の高さh2に対して、h1<h2の関係になるように設定されているので、飛沫防止ネジは、平行ネジよりも回転軸への接触力が弱く、平行ネジのポンピング作用を阻害することがない。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、飛沫漏れの発生を抑制して密封性能がより高い密封装置を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を阻害しない範囲で適宜変更を加えて実施することができる。
【0017】
[密封装置1]
ここで説明する実施形態は、例えば、自動車のディファレンシャルギヤの左右に共通して用いることができる密封装置である。
図1に示すように、密封装置1は、回転軸2と、この回転軸2が挿入配置されるハウジングの軸孔3の内面との間を封止して、被密封流体側Oから大気側Aへ流体が漏出するのを防止又は低減させるものである。密封装置1は、回転軸2の外側に配置される環状の装置であるが、
図1は、その要部のみを示している。
【0018】
密封装置1は、弾性材料、例えば、エラストマーで形成された環状のシール本体4と、このシール本体4に一体的に形成されたシール本体4を補強する剛体、例えば金属製の補強環5とを有する。
【0019】
シール本体4は、ハウジングの軸孔3に嵌着される外側シール部である外側環状部6と、外側環状部6の半径方向内側に外側環状部6と同軸に配置された内側環状部7と、外側環状部6と内側環状部7とを連結するフランジ8とを有する。
【0020】
補強環5は、断面がL字形の円環であって、L字形の長辺が外側環状部6に一体化され、短辺がフランジ8に一体化されている。
【0021】
外側環状部6は、例えば、軸孔3の内面に締まり嵌めされることにより、ハウジングに固定されている。内側環状部7の外周部には、溝9が形成されており、この溝9内には、内側環状部7を半径方向内側に圧縮するためのガータスプリング10が巻回されている。
【0022】
シール本体4は、さらにシールリップ21、ダストリップ22を有する。シールリップ21、ダストリップ22は、いずれも、内側環状部7から内側に突出し、周方向に連続している突起である。密封装置1が回転軸2の周囲に配置されると、シールリップ21、ダストリップ22が回転軸2の外周面に密封接触し、被密封流体側Oから大気側Aへの流体の漏れを防止又は低減する。シールリップ21及びダストリップ22は、回転軸2が回転すると、回転軸2に対して相対的に摺動する。
【0023】
ダストリップ22は、フランジ8と内側環状部7との連結部分から大気側Aから内側に斜めに延びている。このダストリップ22は、主に、大気側Aから被密封流体側Oへの異物の侵入を防止する役割を担う。
【0024】
シールリップ21は、内側環状部7の内側に、二つの傾斜面をもってV字状に突出する突起であり、被密封流体側Oの傾斜面23と大気側Aの傾斜面24との交わる部分が先端稜線部25となっている。二つの傾斜面23,24のうち、大気側Aの傾斜面24には、正方向ネジ26と逆方向ネジ27とが設けられている。
【0025】
(正方向ネジ26、逆方向ネジ27)
正方向ネジ26は、
図1に示すように、シールリップ21の大気側Aの傾斜面24に、回転軸2の正回転方向Zに対して正の迎え角を形成する方向に延在する。この実施形態において、「迎え角」は、シールリップ21の先端稜線部25の方向と正方向ネジ26の中心線とが形成する角θ
1である。正方向ネジ26は、前記回転軸2の正回転時に被密封流体に対するポンピング作用を発揮して、被密封流体側Oから漏れ出る被密封流体を押し戻して密封する。
【0026】
逆方向ネジ27は、回転軸2の正回転方向Zと逆の回転方向に対して正の迎え角となる方向に延在する。「迎え角」は、シールリップ21の先端稜線部25の方向と逆方向ネジ27の中心線とが形成する角θ
2である。逆方向ネジ27は、前記回転軸2の逆回転時に被密封流体に対するポンピング作用を発揮して、被密封流体側Oから漏れ出る被密封流体を押し戻して密封する。
【0027】
正方向ネジ26は、先端稜線部25を起点として回転軸2の正回転方向Zと逆方向に向けて形成される仮想らせん軌跡上に設けられた突条である。同様に、逆方向ネジ27は、先端稜線部25を起点として回転軸2の正回転方向Zに向けて形成される仮想らせん軌跡上に設けられた突条である。この実施形態では、正方向ネジ26及び逆方向ネジ27は、傾斜面24の周方向に向けて2本ずつ並んで交互に設けられている。
【0028】
図2〜
図5には、逆方向ネジ27の詳細が示されている。これらの図に示すように、逆方向ネジ27は、いわゆる平行ネジ30と舟底状ネジ31とを連結して形成されたネジである。すなわち、この逆方向ネジ27は、シールリップ21の先端稜線部25を起点として、該先端稜線部25から離間する方向に延在する平行ネジ30と、該平行ネジ30の延在方向先端の連結部32を経て更に先端稜線部25から離間する方向へ延在する舟底状ネジ31とを備えているネジである。
【0029】
平行ネジ30は、その延在する方向に直交する断面形状が、長手方向の全長に亘って等しくなるように形成されたネジである。この実施形態では、平行ネジ30は、
図3に示すように、長手方向に直交する断面形状が、略三角形に形成されたネジである。
【0030】
舟底状ネジ31は、連結部32を起点として、大気側Aへ延在するように形成されたネジである。この舟底状ネジ31は、
図2、
図5に示すように、長さ方向両端の幅、高さが小さく、長さ方向中間部の幅、高さが大きいネジであって、
図2に示す幅方向の輪郭線33a,33bを大気側Aの傾斜面24に対向する側から見た場合に、この輪郭線33a,33bが連結部32を起点として大気側Aへ向け漸次大きくなり、終端34近傍の最大幅35部分を経た後、漸次小さくなって終端34に至るようになっている。また、
図5に示すように、その上端の稜線部36は、連結部32を起点として大気側Aへ向け前記最大幅35部分で最大高さとなった後、漸次低くなって終端34に至るようになっている。
【0031】
逆方向ネジ27は、回転軸2が
図1の正回転方向Zに正回転している場合、ポンピング作用とは逆に、グリース等の被密封流体を漏らすように作用する。漏れた被密封流体は、先端稜線部25と逆方向ネジ27との間であって、逆方向ネジ27が迎え角を形成する側の先端稜線部25の近傍に徐々に溜り、一定の量を超えたときに回転軸2の回転とともに飛沫となって漏れる場合がある。こうした飛沫漏れは、平行ネジ30のポンピング作用が大きいことに起因するものと考えられ、平行ネジ30が摩耗するにつれて漏れ量が少なくなるとも考えられるが、飛沫漏れの惧れがある以上、これを防止する必要がある。
【0032】
(飛沫防止ネジ28,29)
密封装置1は、
図1に示すように、シールリップ21の大気側Aの傾斜面24の正方向ネジ26側及び逆方向ネジ27側の双方に、飛沫防止ネジ28,29が設けられている。
図2及び
図5には、逆方向ネジ27側に設けられた飛沫防止ネジ29の詳細が示されている。これらの図に示すように、飛沫防止ネジ29は、回転軸2の正回転方向Zに対して迎え角を形成する方向に延在するように設けられている。
【0033】
この飛沫防止ネジ29は、前記平行ネジ30と同様に、その延長する方向に直交する断面形状が、長手方向の全長に亘って等しくなるように形成されたネジである。この実施形態では、飛沫防止ネジ29は、前記平行ネジ30と同様に、略三角形状の断面をもって一方向に延在するネジであり、平行ネジ30と舟底状ネジ31との連結部32と、先端稜線部25との間に亘って設けられている。この場合、飛沫防止ネジ29の設けられた方向は、回転軸2の正回転方向Zに対して正の迎え角を形成する方向である。
【0034】
また、飛沫防止ネジ29の傾斜面24からの高さh1は、平行ネジ30の高さh2に対して、h1<h2の関係となるように設定されている。
【0035】
図1において、正方向ネジ26側に設けられた飛沫防止ネジ28は、回転軸2の逆回転方向に対して正の迎え角を形成する方向に形成されており、上述した逆方向ネジ27側に設けられた飛沫防止ネジ29と延在する方向が逆であり、その他構成自体は飛沫防止ネジ29と同様であるので、その説明を省略する。
【0036】
(作用)
次に、上記のように構成された密封装置1の作用について説明する。この密封装置1は、例えば、ディファレンシャルギアの左右の密封装置1として使用した場合には、一方の密封装置1は、回転軸2が正回転する際に、正方向ネジ26側については、被密封流体が先端稜線部25を超えて大気側Aに漏れようとすると、正方向ネジ26のポンピング作用によって、当該被密封流体が押し戻される。よって、被密封流体の大気側Aへの漏れを抑えることができる。一方、ディファレンシャルギアの反対側に使用された密封装置1は、
図1において逆方向ネジ27が上述の正方向ネジ26のように機能してポンピング作用によって被密封流体の漏れを防ぐことができる。
【0037】
この実施形態においては、正方向ネジ26及び逆方向ネジ27は、それぞれ、平行ネジ30と舟底状ネジ31とが連結された構成であるため、密封装置1の使用初期においてはポンピング作用の大きい平行ネジ30が密封性確保に大きく寄与し、装置の使用により平行ネジ30がある程度摩耗した場合には、大気側Aに向け、幅及び高さが大となる舟底状ネジ31が密封性確保の機能を担うことになる。したがって、長期間に亘り密封性を確保することができる。
【0038】
一方、回転軸2が正回転する場合、逆方向ネジ27側は、ポンピング効果とは逆に被密封流体を、僅かではあるが漏らす方向に作用する。この場合、飛沫防止ネジ29が設けられていない場合を想定すると、漏れた被密封流体は
図2に示す逆方向ネジ27の先端稜線部25寄り
の領域37に徐々に留まり、一定の量に達すると飛沫となって飛び出る場合がある。
【0039】
この実施形態においては、
図1,2に示すように、逆方向ネジ27
と先端稜線部25
とが鋭角を形成する側に、飛沫防止ネジ29が設けられている。よって、逆方向ネジ27側において、先端稜線部25から被密封流体が漏れ出ようとした場合には、該飛沫防止ネジ29は、正回転方向Zに迎え角を形成するように設けられているので、上記した正方向ネジ26の作用と同様に、漏れ出ようとした被密封流体を押し戻すように作用する。また、その一部が漏れた場合にも、飛沫防止ネジ29が堰となって被密封流体を留めるので、飛沫となって漏れることが防止される。
【0040】
また、
図5に示すように、飛沫防止ネジ29の傾斜面24からの高さh1が、平行ネジ30の高さh2に対して、h1<h2の関係になるように設定されている。そのため、飛沫防止ネジ29は、平行ネジ30よりも回転軸2への接触力が弱く、平行ネジ30のポンピング作用を阻害することがない。
【0041】
また、この実施形態においては、飛沫防止ネジ29を設ける位置として、その一端を平行ネジ30と舟底状ネジ31との連結部32に位置させたので、被密封流体の漏出をより効果的に防止することができる。すなわち、飛沫防止ネジ29の一端をシールリップ21の先端稜線部25寄りに位置させると、飛沫防止ネジ29が平行ネジ30より先に摩耗する問題が生じ、また舟底状ネジ31側に位置させると、回転軸2と飛沫防止ネジ29との隙間が大きくなって被密封流体の堰止め効果が小さくなる場合がある。したがって、飛沫防止ネジ29の位置は、回転軸2の正回転方向Zに対して適切な迎え角をとった上で、その一端を平行ネジ30と舟底状ネジ31との連結部32に位置させることが好ましい。
【0042】
正方向ネジ26側の飛沫防止ネジ28は、正方向ネジ26
と先端稜線部25
とが鋭角を形成する側に設けられており、その他構成は、上述した逆方向ネジ27側の飛沫防止ネジ29と同様であり、回転軸2が正回転方向Zと逆方向に回転した場合に、その作用も飛沫防止ネジ29と同様であるので、その説明を省略する。
【0043】
この密封装置1においては、正方向ネジ26側及び逆方向ネジ27側に飛沫防止ネジ28,29を設けたので、これを例えばディファレンシャルギアの左右両側方に共通部品として設けた場合、逆方向ネジとして機能する側から飛沫となって漏れ出ようとする被密封流体の漏出を防止することができる。
【0044】
図1〜
図5に示す実施形態においては、ディファレンシャルギアの両側に共用できる密封装置として、正方向ネジ26側と逆方向ネジ27側との双方に飛沫防止ネジ28,29を設けたが、この密封装置を使用する機器の使用状態によっては、飛沫防止ネジ28,29を正方向ネジ26側と逆方向ネジ27側のいずれか一方に設ける構成としてもよい。
【0045】
図6は、上記実施形態の変形例を示す図である。
図6には、逆方向ネジ27のみが示されているが、正方向ネジも逆方向ネジ27と同様の構成で設けられている。この変形例が
図1〜
図5の構成と異なる点は、平行ネジ30の連結部32から大気側Aに向けてテーパネジ38が連続して形成されている点である。テーパネジ38の構成は、
図2で説明した舟底状ネジ31の、最大径部分35より先の部分を欠落させたものである。この
図6に示す変形例においても、平行ネジ30及びテーパネジ38は、上記の
図1〜
図5に示す平行ネジ30及び舟底状ネジ31の構成と同様の作用効果が得られる。
【0046】
図7は、飛沫防止ネジ29の断面形状を示す図であり、
図7(a)は、上記の
図1〜
図5に示す実施形態の飛沫防止ネジ29の断面形状であり、断面形状が三角形状とされ、内角がそれぞれ同一のθ
1とされた場合である。この飛沫防止ネジ29の断面形状は、
図7(b)に示すように、断面三角形の底辺側の内角を、一方をθ
2、他方をθ
3のように異ならせてもよい。そして、角度の大きいθ
2側の傾斜面側を
図2に示す前記先端稜線部25に向くように位置させれば、先端稜線部25から漏れ出た被密封流体を押し戻す効果、及び飛沫を堰き止める効果についてより高いものとすることができる。
【0047】
図8は、飛沫防止ネジ29の形成される方向を示す図である。この図は、
図2の構成に対応させた図であり、飛沫防止ネジ29は、逆方向ネジ27と先端稜線部25との間に設けられている。ここで、飛沫防止ネジ29と先端稜線部25間の迎え角θ
0は、回転軸2の回転数等に応じて、適宜設定すればよい。
【0048】
図9は、飛沫防止ネジ29の変形例を示す図である。
図9(a)は、飛沫防止ネジ29を傾斜面24に対向する側から見た図であり、
図9(b)は、飛沫防止ネジ29を側方から見た図である。この図に示す飛沫防止ネジ29は、先端稜線部25から逆方向ネジ27に向けて、高さがh3からh4に漸次高くなるように形成されており、その幅wについても漸次大きくなるように形成されている。この飛沫防止ネジ29によれば、大気側Aの断面積が漸次大きくなるので、長期の使用によっても摩耗しにくいという利点がある。
【0049】
また、
図1〜
図5に示す実施形態においては、飛沫防止ネジ29を正方向ネジ26側及び逆方向ネジ27側のそれぞれに一条だけ設けているが、この飛沫防止ネジ29は互いに平行に位置させて複数条設けるようにしてもよい。