(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る実施の形態を説明する。図面において縮尺は、必ずしも実施形態の製品を正確に表してはおらず、一部の寸法を誇張して表現している場合もある。
【0016】
本発明の実施形態に係る密封装置は、2種類の液体の混合を防止する、2液分離型である。
図1に示すように、本発明の実施形態に係る密封装置1は、自動車において、エンジン側から変速機側に延びる回転軸2と、回転軸2のハウジング4の間の間隙を封止するために使用される。エンジン側には、エンジンオイル(液体)が存在し、変速機側には、変速機のオイルまたはグリース(液体)が存在する。密封装置1は、エンジンオイルと変速機のオイルまたはグリースとの混合を防止する。
【0017】
回転軸2は円柱状であり、密封装置1は円環状であるが、
図1では、回転軸2と密封装置1の左側部分のみが示されている。
【0018】
ハウジング4には軸孔6が形成されており、回転軸2は軸孔6の内部に配置されている。また、ハウジング4には、軸孔6と連通する空気通路8が形成されている。
【0019】
密封装置1は、円環状の第1のシール部材10と、円環状の第2のシール部材12とを有する。第1のシール部材10と第2のシール部材12は、組み合わせられて使用される。第1のシール部材10と第2のシール部材12は、組み合わせられた状態で、ハウジング4に取り付けられて、回転軸2の外周面が第1のシール部材10と第2のシール部材12に摺動可能に接触する。この実施形態では、第1のシール部材10と第2のシール部材12は、同じ外径および同じ幅(回転軸2の軸線方向の長さ)を有する。
【0020】
第1のシール部材10は、エンジン側に配置されており、エンジン側シール部材と呼ぶことができる。第2のシール部材12は、変速機側に配置されており、変速機側シール部材と呼ぶことができる。
【0021】
第1のシール部材10は、弾性環14と、剛性環16とを有する複合構造である。弾性環14は、弾性材料、例えばエラストマーから形成されている。剛性環16は、剛性材料、例えば金属から形成されている。剛性環16は、弾性環14に密着させられており、弾性環14を補強する。
【0022】
第1のシール部材10は、外側円筒部18、内側円筒部19、および連結部20を有する。内側円筒部19は、外側円筒部18の径方向内側に配置され、連結部20は、ほぼ円形の板であって、外側円筒部18と内側円筒部19を連結する。
【0023】
外側円筒部18は、弾性環14の一部と、その内側に配置された剛性環16の一部から構成されている。内側円筒部19は、弾性環14の一部から構成されており、連結部20は、弾性環14の一部と剛性環16の一部から構成されている。
【0024】
外側円筒部18は、ハウジング4へ取り付けられる取り付け部である。取り付け方式は限定されないが、例えば、外側円筒部18を軸孔6に嵌め入れる(圧入する)ことで、第1のシール部材10をハウジング4に固定することができる。
【0025】
内側円筒部19には、ダストリップ22とシールリップ24が形成されている。ダストリップ22とシールリップ24は、回転軸2の外周面に接触させられて弾性変形する。但し、
図1は、変形していないダストリップ22とシールリップ24の輪郭を示す。
【0026】
ダストリップ22は円錐台形の板であって、その先端は回転軸2の外周面に接触する。回転軸2の回転に伴い、回転軸2の外周面はダストリップ22の先端に対して摺動する。ダストリップ22は、ハウジング4の空気通路8から第1のシール部材10と第2のシール部材12の間の空間25を通過した異物(例えばダストまたは泥水)がエンジン側に進入することを低減または防止する。
【0027】
不可欠ではないが、ダストリップ22の内側の面には、少なくとも1つの突起26が形成されている。好ましくは、複数の突起26が、例えば等しい角間隔をおいて、ダストリップ22の内側の面に形成されている。ダストリップ22とシールリップ24の間の空間27内の圧力が低下し、ダストリップ22が過剰に弾性変形して回転軸2の外周面に密着した場合、ダストリップ22と回転軸2の外周面の間に介在する突起26が、ダストリップ22と
回転軸2の間に空隙を発生させる。これにより、空間27と空間25とが一時的につながり、回転軸2の外周面にシールリップ24を密着させる気圧差がなくなる。このようにして、突起26は、シールリップ24を過剰な摩耗から保護する。
【0028】
シールリップ24は、二つの傾斜面を有する断面三角形の突起であって、その先端は回転軸2の外周面に接触する。回転軸2の回転に伴い、回転軸2の外周面はシールリップ24の先端に対して摺動する。シールリップ24は、エンジン側から変速機側へのエンジンオイルの漏れを抑制する。
【0029】
不可欠ではないが、内側円筒部19の周囲には、ガータースプリング28を巻きつけてもよい。ガータースプリング28は、シールリップ24を内側に向けて押圧し、回転軸2に対するシールリップ24の接触圧を高める。
【0030】
不可欠ではないが、シールリップ24の空間27側の傾斜面には、複数の螺旋状の突起30,32が形成されている。
【0031】
突起30の間の間隙と、突起32の間の間隙は、軸2とハウジング4の相対回転に従って、空間27からエンジン側にエンジンオイルを戻す役割を果たす。すなわち、軸2とハウジング4の相対回転に伴って、突起30の間の間隙と、突起32の間の間隙は、空間27からエンジン側にエンジンオイルを移動させるポンピング作用を実行する。突起30は、通常回転方向に適合しており、軸2とハウジング4の相対的な通常回転時に、突起30の間の間隙は、空間27からエンジン側にエンジンオイルを戻す。他方、突起32は、通常回転方向とは反対の逆回転方向に適合しており、軸2とハウジング4の相対的な逆回転時に、突起32の間の間隙は、空間27からエンジン側にエンジンオイルを戻す。
【0032】
連結部20は、弾性環14の一部と剛性環16の一部から構成されている。連結部20においては、弾性環14の一部が剛性環16の一部よりも、第2のシール部材12側に配置されている。連結部20の第2のシール部材12側は、回転軸2の軸線方向に垂直で互いに平行な2つの平面34,36を有し、平面34,36は、第2のシール部材12と対向する。径方向内側の平面34は、径方向外側の平面36よりも、第2のシール部材12から遠くにある。すなわち、平面34は平面36よりも凹んでいる。
【0033】
図1ならびに第1のシール部材10だけを示す
図2および
図4に示すように、第2のシール部材12と対向する平面34から複数の第1のフック38が突出する。各第1のフック38は、平面34から突出する基部38Aと、基部38Aから径方向内側に向けて屈曲した先端部38Bとを有する。複数の第1のフック38は、
図4に示すように、円弧状の輪郭を有し、周方向に互いに等しい角間隔をおいて、同一円上に配置されている。複数の第1のフック38は、互いに同じ形状と同じ寸法を有する。隣り合う第1のフック38の間には、間隙39が設けられ、間隙39に相当する部分は、平面34と面一である。この実施形態では、5つの第1のフック38が形成されており、5つの間隙39が設けられている。
【0034】
不可欠ではないが、平面34には、円形の周溝35が形成されている。周溝35は、第1のフック38よりも径方向内側に配置されている。
【0035】
また、第2のシール部材12と対向する平面36から複数の第1のストッパー40が突出する。各第1のストッパー40は、平板であり、円弧状の輪郭を有し、周方向に互いに等しい角間隔をおいて、同一円上に配置されている。複数の第1のストッパー40は、互いに同じ形状と同じ寸法を有する。隣り合う第1のストッパー40の間には、間隙41が設けられ、間隙41に相当する部分は、平面36と面一である。この実施形態では、2つの第1のストッパー40が形成されており、2つの間隙41が設けられている。
【0036】
図2に示すように、各第1のストッパー40の先端部は、回転軸2の軸線方向に垂直で、平面34,36と平行な平面であり、複数の第1のストッパー40の先端部は互いに面一である。
【0037】
図1に示すように、第2のシール部材12は、弾性環44と、剛性環46とを有する複合構造である。弾性環44は、弾性材料、例えばエラストマーから形成されている。剛性環46は、剛性材料、例えば金属から形成されている。剛性環46は、弾性環44に密着させられており、弾性環44を補強する。
【0038】
第2のシール部材12は、外側円筒部48、内側円筒部49、および連結部50を有する。内側円筒部49は、外側円筒部48の径方向内側に配置され、連結部50は、ほぼ円形の板であって、外側円筒部48と内側円筒部49を連結する。
【0039】
外側円筒部48は、弾性環44の一部と、その内側に配置された剛性環46の一部から構成されている。内側円筒部49は、弾性環44の一部から構成されており、連結部50は、弾性環44の一部と剛性環46の一部から構成されている。
【0040】
外側円筒部48は、ハウジング4へ取り付けられる取り付け部である。取り付け方式は限定されないが、例えば、外側円筒部48を軸孔6に嵌め入れる(圧入する)ことで、第2のシール部材12をハウジング4に固定することができる。
【0041】
内側円筒部49には、ダストリップ52とシールリップ54が形成されている。ダストリップ52とシールリップ54は、回転軸2の外周面に接触させられて弾性変形する。但し、
図1は、変形していないダストリップ52とシールリップ54の輪郭を示す。
【0042】
ダストリップ52は円錐台形の板であって、その先端は回転軸2の外周面に接触する。回転軸2の回転に伴い、回転軸2の外周面はダストリップ52の先端に対して摺動する。ダストリップ52は、ハウジング4の空気通路8から第1のシール部材10と第2のシール部材12の間の空間25を通過した異物が変速機側に進入することを低減または防止する。
【0043】
不可欠ではないが、ダストリップ52の内側の面には、少なくとも1つの突起56が形成されている。好ましくは、複数の突起56が、例えば等しい角間隔をおいて、ダストリップ52の内側の面に形成されている。ダストリップ52とシールリップ54の間の空間57内の圧力が低下し、ダストリップ52が過剰に弾性変形して回転軸2の外周面に密着した場合、ダストリップ52と回転軸2の外周面の間に介在する突起56が、ダストリップ52と
回転軸2の間に空隙を発生させる。これにより、空間57と空間25とが一時的につながり、回転軸2の外周面にシールリップ54を密着させる気圧差がなくなる。このようにして、突起56は、シールリップ54を過剰な摩耗から保護する。
【0044】
シールリップ54は、二つの傾斜面を有する断面三角形の突起であって、その先端は回転軸2の外周面に接触する。回転軸2の回転に伴い、回転軸2の外周面はシールリップ54の先端に対して摺動する。シールリップ54は、変速機側からエンジン側への変速機のオイルまたはグリースの漏れを抑制する。
【0045】
不可欠ではないが、内側円筒部49の周囲には、ガータースプリング58を巻きつけてもよい。ガータースプリング58は、シールリップ54を内側に向けて押圧し、回転軸2に対するシールリップ54の接触圧を高める。
【0046】
不可欠ではないが、シールリップ54の空間57側の傾斜面には、複数の螺旋状の突起60,62が形成されている。
【0047】
突起60の間の間隙と、突起62の間の間隙は、軸2とハウジング4の相対回転に従って、空間57から変速機側に変速機のオイルまたはグリースを戻す役割を果たす。すなわち、軸2とハウジング4の相対回転に伴って、突起60の間の間隙と、突起62の間の間隙は、空間57から変速機側に変速機のオイルまたはグリースを移動させるポンピング作用を実行する。突起62は、通常回転方向に適合しており、軸2とハウジング4の相対的な通常回転時に、突起62の間の間隙は、空間57から変速機側に変速機のオイルまたはグリースを戻す。他方、突起60は、通常回転方向とは反対の逆回転方向に適合しており、軸2とハウジング4の相対的な逆回転時に、突起60の間の間隙は、空間57から変速機側に変速機のオイルまたはグリースを戻す。
【0048】
連結部50は、弾性環44の一部と剛性環46の一部から構成されている。連結部50においては、弾性環44の一部が剛性環46の一部よりも、第1のシール部材10側に配置されている。連結部50の第1のシール部材10側は、回転軸2の軸線方向に垂直で互いに平行な2つの平面64,66を有し、平面64,66は、第1のシール部材10と対向する。径方向内側の平面64は、径方向外側の平面66よりも、第1のシール部材10から遠くにある。すなわち、平面64は平面66よりも凹んでいる。
【0049】
図1ならびに第2のシール部材12だけを示す
図3および
図5に示すように、第1のシール部材10と対向する平面64から複数の第2のフック68が突出する。各第2のフック68は、平面64から突出する基部68Aと、基部68Aから径方向外側に向けて屈曲した先端部68Bとを有する。複数の第2のフック68は、
図5に示すように、円弧状の輪郭を有し、周方向に互いに等しい角間隔をおいて、同一円上に配置されている。複数の第2のフック68は、互いに同じ形状と同じ寸法を有する。隣り合う第2のフック68の間には、間隙69が設けられ、間隙69に相当する部分は、平面64と面一である。この実施形態では、3つの第2のフック68が形成されており、3つの間隙69が設けられている。
【0050】
不可欠ではないが、平面64には、円形の周溝65が形成されている。周溝65は、第2のフック68よりも径方向外側に配置されている。
【0051】
また、第1のシール部材10と対向する平面66から複数の第2のストッパー70が突出する。各第2のストッパー70は、平板であり、円弧状の輪郭を有し、周方向に互いに等しい角間隔をおいて、同一円上に配置されている。複数の第2のストッパー70は、互いに同じ形状と同じ寸法を有する。隣り合う第2のストッパー70の間には、間隙71が設けられ、間隙71に相当する部分は、平面66と面一である。この実施形態では、2つの第2のストッパー70が形成されており、2つの間隙71が設けられている。
【0052】
図3に示すように、各第2のストッパー70の先端部は、回転軸2の軸線方向に垂直で、平面64,66と平行な平面であり、複数の第2のストッパー70の先端部は互いに面一である。
【0053】
図1に示すように、第2のフック68の先端部68Bは、第1のフック38の先端部38Bに引っ掛けられており、これによって、第1のシール部材10と第2のシール部材12が離間する方向への移動が規制されている。このため、一旦第1のシール部材10と第2のシール部材12が組み合わせられると、互いに分離しにくくなる。したがって、第1のシール部材10と第2のシール部材12を組み合わせとしての単一の密封装置1として取り扱うことが可能である。これにより、例えば、回転軸2とハウジング4の間の所望の位置に密封装置1を取り付けることが容易になる。例えば、上記の外側円筒部18を軸孔6に圧入する工程と、外側円筒部48を軸孔6に圧入する工程が1つの工程で実施することができる。フック38,68は弾性材料から形成されているので、互いに容易に引っ掛けることが可能である。
【0054】
また、複数の第2のストッパー70の平坦な先端部は、複数の第1のストッパー40の平坦な先端部に接触させられることによって、第1のシール部材10と第2のシール部材12が接近する方向への移動が規制され、第1のシール部材10(および第1のシール部材10の要素であるダストリップ22、シールリップ24)と第2のシール部材12(および第2のシール部材12の要素であるダストリップ52、シールリップ54)の間隔を、密封装置1の軸線方向において適切に維持することが可能である。すなわち、ストッパー40,70は、第1のシール部材10と第2のシール部材12の相互の位置決め手段として使用される。
【0055】
この実施形態では、第1のストッパー40と第2のストッパー70は、第1のフック38と第2のフック68よりも、変形しにくい。具体的には、ストッパー40,70の各々の幅(密封装置1の径方向での長さ)は、フック38,68の基部38A,68Aの各々の幅(密封装置1の径方向での長さ)よりも大きい。また、ストッパー40,70の各々の周方向の長さも、フック38,68の周方向の長さより大きい。さらに、ストッパー40,70の各々の高さ(密封装置1の軸線方向での長さ)は、フック38,68の基部38A,68Aの各々の高さ(密封装置1の軸線方向での長さ)より小さい。
【0056】
ストッパー40,70がフック38,68よりも変形しにくいため、第1のシール部材10(および第1のシール部材10の要素)と第2のシール部材12(および第2のシール部材12の要素)の軸線方向における間隔は、第1のフック38と第2のフック68の引っ掛かりの度合いに影響されにくく、第1のストッパー40と第2のストッパー70の変形の度合いに主に依存する。したがって、シール部材10,12の間隔を適切に設定しやすい。
【0057】
この実施形態では、
図1に示すように、第2のストッパー70の先端部が第1のストッパー40の先端部に接触するときに、第1のフック38と第2のフック68との間に間隙が存在し、第1のフック38と第2のシール部材12の平面64との間にも間隙が存在し、第2のフック68と第1のシール部材10の平面34との間にも間隙が存在する。すなわち、第2のストッパー70の先端部が第1のストッパー40の先端部に接触するときに、第1のフック38は第2のシール部材12に接触せず、第2のフック68も第1のシール部材10に接触しない。
【0058】
したがって、第1のシール部材10(および第1のシール部材10の要素)と第2のシール部材12(および第2のシール部材12の要素)の軸線方向における間隔は、第1のフック38と第2のフック68の引っ掛かりの度合いに影響されにくく、第1のストッパー40と第2のストッパー70の変形の度合いに主に依存する。したがって、シール部材10,12の間隔を適切に設定しやすい。
【0059】
シール部材10,12が組み合わせられたこのような密封装置1においては、シール部材10,12の間の空間25の気圧変化により、第1のシール部材10の要素(ダストリップ22、シールリップ24)と第2のシール部材12の要素(ダストリップ52、シールリップ54)の変形を抑制することが望ましい。このため、空間25の気圧変化に応じて、空気が空間25から外部に流出可能で、外部から空間25に流入可能であることが望ましい。この目的のため、ハウジング4には、空間25に連通する空気通路8が形成されている。
【0060】
しかし、空気が外部から空間25に流入して径方向内側に向けて進行する際に、異物がシール部材10,12と回転軸2の間の封止部分に到達しないことが望ましい。異物がいずれかのリップと回転軸2の間に進入すると、封止される液体が漏れるおそれがあるためである。
【0061】
そこで、
図4に示すように、第1のシール部材10においては、第1のフック38間の間隙39は、第1のストッパー40間の間隙41と径方向において重ならないよう配置されている。これにより、異物がシール部材10,12と回転軸2の間の封止部分に到達しにくくなる。また、
図5に示すように、第2のシール部材12においては、第2のフック68間の間隙69は、第2のストッパー70間の間隙71と径方向において重ならないよう配置されている。これにより、異物がシール部材10,12と回転軸2の間の封止部分に到達しにくくなる。
【0062】
図4および
図5において、複数の矢印は、空気通路8から流入した空気が径方向内側に向けて進行する経路を模式的に示す。図示のように、フックとストッパーによって屈曲した経路が設けられる。異物がシール部材10,12と回転軸2の間の封止部分に到達しにくいことが理解できるであろう。
【0063】
また、この実施形態では、第1のフック38の数と、第2のフック68の数が異なる。第1のフック38の数は5であり、第2のフック68の数は3である。したがって、第1のフック38間の間隙39が第2のフック68間の間隙69と径方向において重なる可能性が低くなり、異物がシール部材10,12と回転軸2の間の封止部分にさらに到達しにくくなる。
【0064】
図6は、
図4と
図5のVI−VI線に沿って、組み合わせられたシール部材10,12を見た図である。
図7は、
図4と
図5のVII−VII線に沿って、組み合わせられたシール部材10,12を見た図である。
図6および
図7において、左上から右下に延びる斜線は、第1のフック38の領域を表し、右上から左下に延びる斜線は、第2のフック68の領域を表す。
【0065】
図6および
図7において、第1のフック38間の間隙39と第2のフック68間の間隙69が重なる領域(斜線がない領域)もあるが、第1のフック38間の間隙39と第2のフック68間の間隙69が重ならない領域(1種類の斜線のみを有する領域)もある。このように、等しい角間隔で配置された第1のフック38の数と、等しい角間隔で配置された第2のフック68の数が異なることにより、間隙39が間隙69と径方向において重なる可能性が低い。
【0066】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記の説明は本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲において、構成要素の削除、追加、置換を含む様々な変形例が考えられる。
【0067】
例えば、上記の実施形態においては、シール部材10,12にそれぞれダストリップ22,52が設けられているが、ダストリップ22,52は必ずしも不可欠ではない。
【0068】
上記の実施形態においては、第1のシール部材10と第2のシール部材12が同じ外径および同じ幅を有し、同じリップ22,52,24,54を有する。但し、第1のシール部材10と第2のシール部材12が異なる寸法を有し、異なるサイズのリップを有してもよい。
【0069】
上記の実施形態においては、第1のシール部材10の第1のフック38が第2のシール部材12の第2のフック68の径方向外側に配置されているが、第1のフック38が第2のフック68の径方向内側に配置されていてもよい。
【0070】
上記の実施形態においては、第1のシール部材10がエンジン側に配置され、第2のシール部材12が変速機側に配置されているが、逆の配置でもよい。
【0071】
上記の実施形態においては、第1のフック38の数は5であり、第2のフック68の数は3である。但し、第1のフック38の数は限定されず、第2のフック68の数も限定されない。第1のフック38の数は第2のフック68の数と同じでもよい。
【0072】
上記の実施形態においては、第1のストッパー40の数は2であり、第2のストッパー70の数も2である。但し、第1のストッパー40の数は限定されず、第2のストッパー70の数も限定されない。第1のストッパー40の数は第1のフック38の数と同じでもよい。第2のストッパー70の数も第2のフック68の数と同じでもよい。
【0073】
上記の実施形態においては、第1のフック38は等しい角間隔で配置され、第2のフック68は等しい角間隔で配置され、第1のストッパー40は等しい角間隔で配置され、第2のストッパー70は等しい角間隔で配置されている。しかし、これらは、必ずしも等しい角間隔で配置されていなくてもよい。フックの数および間隔を変更することによって、間隙39が間隙69とまったく重ならないようにすることもできる。
【0074】
上記の実施形態においては、複数の第1のストッパー40の平坦な先端部は互いに面一であり、複数の第2のストッパー70の平坦な先端部も互いに面一である。しかし、複数の第1のストッパー40の平坦な先端部は段差を有してもよいし、複数の第2のストッパー70の平坦な先端部も段差を有してもよい。ストッパー40,70の先端部が傾斜面であってもよい。
【0075】
上記の実施形態においては、密封装置1は、自動車において、エンジン側から変速機側に延びる回転軸2と、回転軸2のハウジング4の間の間隙を封止するために使用され、エンジンオイルと、変速機のオイルまたはグリースとの混合を防止する。しかし、本発明に係る密封装置の用途は、実施形態に限定されず、広く2種類の被密封液体の混合を防止するために、本発明に係る密封装置を使用してよい。例えば、水とオイルの混合を防止する用途で、本発明に係る密封装置を使用してもよい。