JP2010091077A

JP2010091077A - 密封装置

Info

Publication number: JP2010091077A
Application number: JP2008263894A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kanzaki; 剛神前
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: WO2010041543A1; JP5234271B2

Abstract

【課題】シールリップ１２，２２の根元に形成されたバンパー部１３，２３の内周に低摩擦摺動環１５，２５が保持された密封装置において、軸偏心に伴う低摩擦摺動環１５，２５の脱落やシール性の低下を有効に防止する。
【解決手段】相対移動可能な機体と、この機体に開設された開口部を貫通した軸３との間を密封する密封装置であって、前記開口部に固定される固定環部１１，２１と、前記軸３の外周面に密接されるシールリップ１２，２２と、このシールリップ１２，２２の根元に形成されたバンパー部１３，２３と、固定環部１１，２１とバンパー部１３，２３との間に形成されて自在に変形可能なベロー部１４，２４と、バンパー部１３，２３の内周に保持された低摩擦摺動環１５，２５とを備え、この低摩擦摺動環１５，２５が金属環１６，２６で補強されている。
【選択図】図１

Description

本発明は密封装置であって、特に、自動車のフロントダッシュパネルにおけるステアリングシャフトの貫通部を密封するステアリング用ダストシールや、あるいは他の機器におけるダストシールとしての使用に適したものに関する。

自動車のステアリング用ダストシールとして用いられる従来の密封装置には、図８又は図９に示されるようなものが知られている。図８及び図９は、従来の密封装置を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

この種の密封装置は、自動車におけるフロントダッシュパネルに開設されたコラムホールと、これに挿通されたステアリングシャフトとの間に介在されるものであって、図８に示される密封装置は、ほぼ同一の構造を備えた第一シール部１００及び第二シール部２００からなる。

このうち第一シール部１００は、コラムホールに固定される第一固定環部１０１と、ステアリングシャフト３００の外周面に密接される第一シールリップ１０２と、その根元に形成されてステアリングシャフト３００に対する第一シールリップ１０２の密接状態を安定させる第一バンパー部１０３と、外周の基部１０４ａが前記第一固定環部１０１に一体的に接合されると共に内径部が前記第一バンパー部１０３に連続した第一ベロー部１０４とを備える。一方、第二シール部２００は、第一シール部１００における第一ベロー部１０４の基部１０４ａの内周に圧入嵌着された第二固定環部２０１と、第一シールリップ１０２よりも車室Ａ側でステアリングシャフト３００の外周面に密接される第二シールリップ２０２と、その根元に形成された第二バンパー部２０３と、外周端部が前記第二固定環部２０１に一体的に接合されると共に内周が前記第二バンパー部２０３に連続した第二ベロー部２０４とを備える。第一シール部１００における第一シールリップ１０２、第一バンパー部１０３及び第一ベロー部１０４と、第二シール部２００における第二シールリップ２０２、第二バンパー部２０３及び第二ベロー部２０４は、ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料によって成形されている。

上記構成を備える密封装置（ステアリング用ダストシール）は、不図示のフロントダッシュパネルのコラムホールとステアリングシャフト３００との間を、第一シール部１００及び第二シール部２００で二重に密封することによって、エンジンルームＢ側から車室Ａへの雨水やダスト、あるいはエンジンルームＢ内の熱などを伴う外気の流入を防止すると共に、エンジン音や走行音を遮断するものである（例えば下記の特許文献１参照）。

しかしながら、コラムホールに対してステアリングシャフト３００が大きく偏心した場合は、円周方向の一部でステアリングシャフト３００が第一バンパー部１０３及び第二バンパー部２０３の内周面に圧接するので、ステアリングシャフト３００と、ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料からなる第一バンパー部１０３及び第二バンパー部２０３との摺動に伴ってスティック−スリップ現象による「鳴き」と呼ばれる異音が発生することがある。

図９に示される密封装置は、このような「鳴き」の発生を防止するために、第一バンパー部１０３及び第二バンパー部２０３の内周に、それぞれＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の低摩擦で耐摩耗性に優れたフッ素樹脂からなる低摩擦摺動環１０５，２０５を保持したものである（例えば下記の特許文献２参照）。

しかしながらこの場合、コラムホールに対してステアリングシャフト３００が大きく偏心することによって、低摩擦摺動環１０５，２０５が真円性を損なうような変形を受けると、第一バンパー部１０３及び第二バンパー部２０３の内周から外れてしまうことがあり、しかも合成樹脂からなるものであるため、いったん変形すると元の真円形状には戻りにくく、このため第一シールリップ１０２及び第二シールリップ２０２も第一バンパー部１０３及び第二バンパー部２０３を介して変形の影響を受け、ステアリングシャフト３００の外周面との間に隙間を生じてシール性が低下するおそれがあった。

特開平９−２４２８８０号公報特開２００８−３２２０８号公報

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、軸偏心に伴う低摩擦摺動環の脱落やシール性の低下を有効に防止することにある。

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、本発明に係る密封装置は、相対移動可能な機体と、この機体に開設された開口部を貫通した軸との間を密封する密封装置であって、前記開口部に固定される固定環部と、前記軸の外周面に密接されるシールリップと、このシールリップの根元に形成されたバンパー部と、前記固定環部と前記バンパー部との間に形成されて自在に変形可能なベロー部と、前記バンパー部の内周に保持された低摩擦摺動環とを備え、この低摩擦摺動環が金属環で補強されたものである。

本発明に係る密封装置によれば、軸偏心による径方向荷重を受けても低摩擦摺動環が真円性を損なうような変形を受けることがなく、このため、低摩擦摺動環がバンパー部の内周から外れてしまうことがなく、軸の外周面に対するシールリップの密接状態が損なわれることもないので良好なシール性が維持される。

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。図１は、本発明に係る密封装置の第一の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図、図２は、第一の形態において用いられる第一摺動環を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図、図３は、図２におけるIII−III断面図、図４は、第一の形態において用いられる第二摺動環を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

図１に示される密封装置は、自動車における不図示のフロントダッシュパネルに開設されたコラムホールと、これに挿通され、図１に一点鎖線で示されるステアリングシャフト３との間に介在されるものであって、ほぼ同一の構造を備えた第一シール部１及び第二シール部２からなる。なお、フロントダッシュパネルは請求項１に記載された機体に相当するものであり、コラムホールは請求項１に記載された開口部に相当するものであり、ステアリングシャフト３は請求項１に記載された軸に相当するものである。

このうち第一シール部１は、相対的にエンジンルームＢ側に位置するものであって、コラムホールの内周面に圧入固定される第一固定環部１１と、第一シールリップ１２と、その根元に形成された第一バンパー部１３と、外周の基部１４ａが第一固定環部１１に一体的に接合されると共に内径部１４ｂが前記第一バンパー部１３に連続した第一ベロー部１４と、前記第一バンパー部１３の内周に保持された第一摺動環１５と、この第一摺動環１５に埋設された第一金属環１６とを備える。

第一シールリップ１２、第一バンパー部１３及び第一ベロー部１４は、ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料によって成形されたものである。このうち第一シールリップ１２は、装着状態においてエンジンルームＢ側を向き、ステアリングシャフト３の外周面に摺動可能に密接されるものであり、第一バンパー部１３は、第一シールリップ１２と反対側へ向けて漸次大径になる略円錐筒状をなしており、その内周面には、第一摺動環１５の外周面と凹凸嵌合させるための環状突条１３ａ，１３ｂ及び環状溝１３ｃが形成されている。また、第一ベロー部１４は、ステアリングシャフト３の偏心運動に対する第一シールリップ１２の追随を容易ならしめるように、軸心を通る平面で切断した形状（図示の断面形状）が波状の屈曲形状となっている。

第一摺動環１５は、ナイロン（ポリアミド）など、低摩擦で耐摩耗性に優れた材料からなり、第一バンパー部１３の内周面に環状突条１３ａ，１３ｂによって軸方向両側から押えられた状態で保持される。そしてこの第一摺動環１５は、図２に単体で示されるように略円錐筒状に成形されており、その内周面には、図３に示されるように多数の潤滑溝１５ａが円周方向等間隔で形成され、外周面には、図１に示される第一バンパー部１３の環状溝１３ｃと嵌合される環状突部１５ｂ及び第一バンパー部１３の環状突条１３ｂと嵌合される環状溝１５ｃが形成されている。また、第一摺動環１５の小径端部側の内径φ₁は、図１に示されるステアリングシャフト３の外径より僅かに大径である。

第一金属環１６は、ＳＰＣＣなどの鋼板あるいは他の金属板をワッシャ状に打ち抜き製作したものであって、第一摺動環１５における小径端部近傍に一体的に埋設されている。

また、第二シール部２は、相対的に車室Ａ側に位置するものであって、第一シール部１における第一ベロー部１４の基部１４ａの内周に圧入嵌着された第二固定環部２１と、第二シールリップ２２と、その根元に形成された第二バンパー部２３と、外径端部２４ａが第二固定環部２１に一体的に接合されると共に内径部２４ｂが第二バンパー部２３に連続した第二ベロー部２４と、前記第二バンパー部２３の内周に保持された第二摺動環２５と、この第二摺動環２５に埋設された第二金属環２６とを備える。

第二シールリップ２２、第二バンパー部２３及び第二ベロー部２４は、ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料によって成形されたものである。このうち第二シールリップ２２は、装着状態においてエンジンルームＢ側を向き、第一シール部１の第一シールリップ１２よりも車室Ａ側でステアリングシャフト３の外周面に摺動可能に密接されるものであり、第二バンパー部２３の内周面には、第二摺動環２５を保持するための環状突条２３ａ，２３ｂが形成されている。また、第二ベロー部２４は、ステアリングシャフト３の偏心運動に対する第二シールリップ２２の追随を容易ならしめるように、軸心を通る平面で切断した形状（図示の断面形状）が波状の屈曲形状となっている。

第二摺動環２５は、第一摺動環１５と同様、低摩擦で耐摩耗性に優れた材料からなり、第二バンパー部２３の内周面に環状突条２３ａ，２３ｂによって軸方向両側から押えられた状態で保持される。そしてこの第二摺動環２５は、第一摺動環１５に比較して軸方向に短い形状であり、図４に単体で示されるように、その内周面には多数の潤滑溝２５ａが円周方向等間隔で形成され、外周面には、図１に示される第二バンパー部２３の環状突条２３ｂと嵌合される環状溝２５ｃが形成されている。また、第二摺動環２５の内径φ₂は、第一摺動環１５の小径端部側の内径φ₁と同径であって、すなわちステアリングシャフト３の外径より僅かに大径である。

第二金属環２６は、第一金属環１６と同様のものであって、第二摺動環２５に一体的に埋設されている。

なお、第一固定環部１１及び第二固定環部２１は、請求項１に記載された固定環部に相当するものであり、第一シールリップ１２及び第二シールリップ２２は、請求項１に記載されたシールリップに相当するものであり、第一バンパー部１３及び第二バンパー部２３は、請求項１に記載されたバンパー部に相当するものであり、第一ベロー部１４及び第二ベロー部２４は、請求項１に記載されたベロー部に相当するものであり、第一摺動環１５及び第二摺動環２５は、請求項１に記載された低摩擦摺動環に相当するものであり、第一金属環１６及び第二金属環２６は、請求項１に記載された金属環に相当するものである。

上記構成を備える密封装置は、不図示のフロントダッシュパネルに開設されたコラムホールと、これに挿通されたステアリングシャフト３との間を、第一シールリップ１２及び第一ベロー部１４と、第二シールリップ２２及び第二ベロー部２４で二重に密封することによって、エンジンルームＢ側からの雨水やダスト、あるいはエンジンルームＢ内の熱気や外気が車室Ａへ流入するのを防止し、更にはエンジン音や走行音を遮断するものである。

ここで、コラムホールに対してステアリングシャフト３が大きく偏心した場合は、円周方向の一部でステアリングシャフト３が第一摺動環１５及び第二摺動環２５の内周面に圧接するが、この第一摺動環１５及び第二摺動環２５はＰＴＦＥ等の低摩擦材料からなるため、ステアリングシャフト３の外周面との摺動に伴ってスティック−スリップ現象は発生せず、このため「鳴き」と呼ばれる異音の発生が有効に防止される。

また、第一摺動環１５の内周面に形成された潤滑溝１５ａ及び第二摺動環２５の内周面に形成された潤滑溝２５ａには、グリースなどの潤滑剤を保持することができるので、これによっても良好な潤滑性が維持され、スティック−スリップ現象による異音の発生が有効に防止される。

また、コラムホールに対してステアリングシャフト３が大きく偏心することによって、円周方向の一部でステアリングシャフト３が第一摺動環１５及び第二摺動環２５の内周面に圧接しても、この第一摺動環１５及び第二摺動環２５は第一金属環１６及び第二金属環２６によって補強されているので真円性が保持される。このため、第一摺動環１５及び第二摺動環２５が第一バンパー部１３及び第二バンパー部２３の内周から外れてしまうことはなく、第一シールリップ１２及び第二シールリップ２２も真円性が保持されるので、ステアリングシャフト３の外周面との間に隙間を生じにくく、良好なシール性が維持される。

次に図５は、本発明に係る密封装置の第二の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図、図６は、第二の形態において用いられる第一摺動環を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図、図７は、第二の形態において用いられる第二摺動環を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

この第二の形態において、上述した第一の形態と異なるところは、図６及び図７に示されるように、第一摺動環１５及び第二摺動環２５には金属環が埋設されておらず、その代わり、図５に示されるように、第一金属環１６を、第一摺動環１５における小径端部の外周側に位置して第一バンパー部１３に埋設し、第二金属環２６を、第二摺動環２５よりも第二シールリップ２２寄りに位置して第二バンパー部２３に埋設した点にある。その他の構成は、第一の形態と同様である。

したがって、第二の形態によれば、第一の形態と同様、ステアリングシャフト３が大きく偏心したときの「鳴き」と呼ばれる異音の発生が有効に防止され、この偏心によって円周方向の一部でステアリングシャフト３が第一摺動環１５及び第二摺動環２５の内周面に圧接しても、その外周に位置する第一バンパー部１３及び第二バンパー部２３に埋設された第一金属環１６及び第二金属環２６によって、第一摺動環１５及び第二摺動環２５の真円性が保持される。このため、第一摺動環１５及び第二摺動環２５が第一バンパー部１３及び第二バンパー部２３の内周から外れてしまうことがない。

とくに、第一金属環１６及び第二金属環２６は第一バンパー部１３及び第二バンパー部２３における第一シールリップ１２及び第二シールリップ２２寄りの位置に埋設されているので、第一シールリップ１２及び第二シールリップ２２も真円性が保持され、したがってステアリングシャフト３の外周面との間に隙間を生じにくく、良好なシール性が維持される。

本発明に係る密封装置の第一の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。第一の形態において用いられる第一摺動環を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。図２におけるIII−III断面図である。第一の形態において用いられる第二摺動環を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。本発明に係る密封装置の第二の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である第二の形態において用いられる第一摺動環を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。第二の形態において用いられる第二摺動環を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。従来の密封装置の一例を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。従来の密封装置の他の例を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

符号の説明

１第一シール部
１１第一固定環部（固定環部）
１２第一シールリップ（シールリップ）
１３第一バンパー部（バンパー部）
１４第一ベロー部（ベロー部）
１５第一摺動環（低摩擦摺動環）
１６第一金属環（金属環）
２第二シール部
２１第二固定環部（固定環部）
２２第二シールリップ（シールリップ）
２３第二バンパー部（バンパー部）
２４第二ベロー部（ベロー部）
２５第二摺動環（低摩擦摺動環）
２６第二金属環（金属環）
３ステアリングシャフト（軸）

Claims

相対移動可能な機体と、この機体に開設された開口部を貫通した軸との間を密封する密封装置であって、前記開口部に固定される固定環部と、前記軸の外周面に密接されるシールリップと、このシールリップの根元に形成されたバンパー部と、前記固定環部と前記バンパー部との間に形成されて自在に変形可能なベロー部と、前記バンパー部の内周に保持された低摩擦摺動環とを備え、この低摩擦摺動環が金属環で補強されたことを特徴とする密封装置。