JPH11218228A - Sealing device - Google Patents
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- Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば自動車等
のラック・ピニオン式パワ−ステアリング装置のラック
シャフトのシ−ル用に用いられる密封装置、より詳しく
は高い密封性を確保しながら摺動抵抗を低減し且つ耐磨
耗性が良く、剛性が高く変形もしにくい密封装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sealing device used for sealing a rack shaft of a rack and pinion type power steering device of, for example, an automobile, and more particularly, to a sliding resistance while ensuring high sealing performance. The present invention relates to a sealing device which reduces abrasion resistance, has good wear resistance, has high rigidity, and is hardly deformed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】自動車等の操舵機構には、ドライバ−の
操舵力を補助するためパワ−ステアリング装置が用いら
れる。このパワ−ステアリング装置は、車輪の操舵機構
となるリンク機構に操舵力を付与する装置であるが、こ
のリンク機構は、ステアリングシャフトの端部にピニオ
ンを設け、該ピニオンをシリンダ内を貫通するシャフト
（ラックシャフト）に設けたラックに噛合させ、該ラッ
クシャフトを密封装置でシ−ルして往復動させるように
構成される。2. Description of the Related Art A power steering device is used in a steering mechanism of an automobile or the like to assist a driver's steering force. This power steering device is a device for applying a steering force to a link mechanism serving as a wheel steering mechanism. The link mechanism is provided with a pinion at an end of a steering shaft, and a shaft passing through the pinion inside a cylinder. (Rack shaft), and the rack shaft is sealed by a sealing device and reciprocated.
【０００３】ラックシャフトをシ−ルする密封装置は、
例えば、図３（Ａ）に示すように、ラックシャフト１１
を、図示しないギヤハウジングの端部に固定して設けら
れた油圧シリンダ１０中を貫通するように配置し、該ラ
ックシャフト１１の周囲に配置した軸受ブッシュ１４
と、前記ラックシャフト１１との間にオイルシ−ル１２
と、該オイルシ−ルのシ−ルリップ部１２ａの変形を防
止するよう配置したバックアップリング１３と、前記シ
−ルリップ１２ａ背後からラックシャフト１１の表面に
付勢力を付与するリング状のばね１５と、で構成され
る。A sealing device for sealing a rack shaft is
For example, as shown in FIG.
Are arranged so as to penetrate through a hydraulic cylinder 10 fixedly provided at an end of a gear housing (not shown), and a bearing bush 14 arranged around the rack shaft 11.
And an oil seal 12 between the rack shaft 11 and
A backup ring 13 arranged to prevent deformation of the seal lip 12a of the oil seal; and a ring-shaped spring 15 for applying a biasing force to the surface of the rack shaft 11 from behind the seal lip 12a. It consists of.
【０００４】また、前記バックアップリング１３には、
図３（Ｂ）に示すように、ラックシャフト１１の表面に
発生する塵埃や摺動粉等を除去しシ−ルリップ１２ａ等
の損傷を防止するため内周面に数本の溝１３ａ，１３ａ
或いは同様の凹部を形成したもの（実開平３−２３２５
５号）や、バックアップリング内周面に硬質粒子層を形
成したもの（実開平３−２３２５６号）や、バックアッ
プリング内周面に平行突起を形成したもの（実開平１−
１０９６６０号）等が知られている。[0004] The backup ring 13 includes:
As shown in FIG. 3B, several grooves 13a, 13a are formed on the inner peripheral surface to remove dust and sliding powder generated on the surface of the rack shaft 11 and to prevent damage to the seal lip 12a and the like.
Alternatively, a similar concave portion is formed (Japanese Utility Model Laid-Open No. 3-2525).
No. 5), those having a hard particle layer formed on the inner peripheral surface of the backup ring (Japanese Utility Model Laid-Open No. 23256/1991), and those having parallel projections formed on the inner peripheral surface of the backup ring (Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 1-23)
No. 109660) is known.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】パワ−ステアリング用
のラックシャフト用の密封装置は、高温、高圧下で使用
されるため、劣化により種々の問題が発生してくる。そ
の中で、特に問題として、シ−ルリップの変形による摺
動抵抗の増加があり、その摺動抵抗の増加に伴う異音の
発生がある。そのため、従来は、上記するように、シ−
ルリップ部に円周上に数本の突起を設けて接触面積の減
少を図ると共に、この突起間において潤滑剤を保持して
いる。しかし、近年は、軽量化、高性能化に伴い、パワ
−ステアリングのラックシャフトの密封装置の使用環境
においても、高温・高圧化が進み、使用条件が厳しくな
って来ている。このため、永久変形したり、膨潤のため
軟化し、接触面積の増加および摺動抵抗だ増大する場合
がある。また、シ−ルリップ部全体の変形を防止するた
め、密封装置では合成樹脂製のバックアップリングを使
用しているが、このバックアンプリングの変形により圧
力をカバ−出来なくなったり、シ−ルリップ部の変形や
接触面咳の増加、摺動抵抗の増加を招来する場合があっ
た。A sealing device for a power steering rack shaft is used under a high temperature and a high pressure, so that various problems occur due to deterioration. Among them, as a particular problem, there is an increase in sliding resistance due to deformation of the seal lip, and there is a generation of abnormal noise due to the increase in sliding resistance. Therefore, conventionally, as described above,
Several projections are provided on the circumference of the lulip to reduce the contact area, and the lubricant is held between the projections. However, in recent years, as the weight and performance have been increased, the use conditions of the sealing device for the rack shaft of the power steering have been increased under high temperature and high pressure, and the use conditions have become severe. For this reason, permanent deformation or softening due to swelling may occur, and the contact area and sliding resistance may increase. Further, in order to prevent deformation of the entire seal lip portion, a backup ring made of synthetic resin is used in the sealing device. However, due to the deformation of the back amplifier ring, the pressure cannot be covered or the seal lip portion cannot be covered. In some cases, this may lead to deformation, an increase in contact surface cough, and an increase in sliding resistance.
【０００６】この発明は、上記する課題に対処するため
になされたものであり、パワ−ステアリング装置に用い
られる密封装置のバックアップリングの剛性を高くする
と共に、摺動抵抗が増大しにくく或いは摺動抵抗が変化
しにくく、潤滑剤による膨潤等も起こりにくい密封装置
を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to address the above-mentioned problems, and has been made to increase the rigidity of a backup ring of a sealing device used in a power steering device and to reduce the sliding resistance or increase the sliding resistance. It is an object of the present invention to provide a sealing device in which resistance does not easily change and swelling or the like by a lubricant hardly occurs.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】即ち、この発明は上記す
る課題を解決するために、芯金（１）により保持され往
復動するシャフト（１１）表面に摺動接触させるシ−ル
リップ部（２ａ）を形成したオイルシ−ル（２）と、前
記シ−ルリップ部（２ａ）の背後からシャフト（１１）
の表面に該シ−ルリップ部（２ａ）を付勢するリング状
のばね（１５）と、前記シ−ルリップ部（２ａ）に隣接
し且つ該シ−ルリップ部（２ａ）を保持するように配置
されるバックアップリング（３）と、で構成した密封装
置において、前記バックアップリング（３）のＪＩＳ
（日本工業規格）のゴム硬さを、前記オイルシ−ル
（２）のゴム硬さよりも大きくしたことを特徴とする。That is, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a seal lip portion (2a) which is brought into sliding contact with the surface of a reciprocating shaft (11) held by a cored bar (1). ), And a shaft (11) from behind the seal lip (2a).
A ring-shaped spring (15) for urging the seal lip (2a) on the surface of the seal lip (2a), and disposed adjacent to the seal lip (2a) and holding the seal lip (2a). And a backup ring (3) to be used.
(Japanese Industrial Standards) The rubber hardness of the oil seal (2) is made larger than that of the oil seal (2).
【０００８】或いは、この発明の密封装置では、前記バ
ックアップリング（３）の内周面に円周状突起（３ｂ或
いは３ｃ）を設けたことを特徴とする。Alternatively, the sealing device according to the present invention is characterized in that a circumferential projection (3b or 3c) is provided on the inner peripheral surface of the backup ring (3).
【０００９】或いはまた、この発明の密封装置では、前
記バックアップリング（３）の内周面の表面に硬化処理
層（３ａ）を形成してなることを特徴とする。Alternatively, the sealing device according to the present invention is characterized in that a hardened layer (3a) is formed on the inner peripheral surface of the backup ring (3).
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、この発明の具体的な実施の
形態について図面を参照しながら説明する。なお、重複
記載を避けるため同一の構成要素には従来技術の説明図
で使用した符号と同一の符号を使用して説明する。図１
（Ａ）は、この発明の密封装置の軸方向の一部断面図で
あり図１（Ｂ）はこの発明の密封装置のバックアップリ
ングの一部断面図、図２は、この発明の密封装置を構成
するバックアップリングの変形実施の形態の一部断面図
である。この密封装置は、軸方向の円筒部１ａと径方向
のフランジ部１ｂとで構成される断面Ｌ字状の芯金１
と、軸方向の円筒部１ａ周囲に一部を焼付けラックシャ
フト１１表面に摺動接触させるシ−ルリップ部２ａを形
成したオイルシ−ル２（通常、ゴム製）と、前記シ−ル
リップ部２ａの背後からラックシャフト１１の表面に該
シ−ルリップ部２ａを付勢するリング状のばね１５と、
前記シ−ルリップ部２ａに隣接し且つ該シ−ルリップ部
２ａを保持するように配置されるバックアップリング３
と、で構成される。該バックアップリング３は、ラック
シャフト摺動時にシ−ルリップ部２ａの変形を防止する
ためのものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in order to avoid redundant description, the same components will be described using the same reference numerals as those used in the description of the related art. FIG.
1A is a partial cross-sectional view of the sealing device of the present invention in the axial direction, FIG. 1B is a partial cross-sectional view of a backup ring of the sealing device of the present invention, and FIG. FIG. 9 is a partial cross-sectional view of a modified embodiment of a backup ring to be configured. This sealing device includes a metal core 1 having an L-shaped cross section and comprising an axial cylindrical portion 1a and a radial flange portion 1b.
An oil seal 2 (usually made of rubber) formed with a seal lip portion 2a which is partially baked around the cylindrical portion 1a in the axial direction to make sliding contact with the surface of the rack shaft 11, and the seal lip portion 2a A ring-shaped spring 15 for urging the seal lip portion 2a against the surface of the rack shaft 11 from behind,
A backup ring 3 adjacent to the seal lip portion 2a and arranged to hold the seal lip portion 2a
And The backup ring 3 is for preventing deformation of the seal lip portion 2a when the rack shaft slides.
【００１１】前記オイルシ−ル２の外周部２ｂは、シリ
ンダ１０の内周面に若干弾性変形するように嵌合され
る。そして前記ラックシャフト１１の摺動に伴いオイル
シ−ル２のシ−ルリップ部２ａは変形しようとするが、
前記バックアップリング３と芯金１のフランジ部１ｂに
よりその変形は防止される。The outer peripheral portion 2b of the oil seal 2 is fitted to the inner peripheral surface of the cylinder 10 so as to be slightly elastically deformed. The seal lip portion 2a of the oil seal 2 tends to deform as the rack shaft 11 slides.
The backup ring 3 and the flange 1b of the metal core 1 prevent the deformation.
【００１２】前記バックアップリング３は、耐油性及び
耐熱性を備えた高硬度ゴムで製作し、例えば高架橋ニト
リルゴムであって、ゴム硬さ９０以上とする。この場
合、該バックアップリング３のＪＩＳの『ゴム硬さ』
は、ラックシャフト１１の摺動時にシ−ルリップ部２ａ
の変形を防止の機能を維持するため、相対的に前記オイ
ルシ−ル２のゴム材料のＪＩＳ（日本工業規格）の『ゴ
ム硬さ』よりも大きなゴム硬さとする。The backup ring 3 is made of a high hardness rubber having oil resistance and heat resistance, for example, a highly crosslinked nitrile rubber, and has a rubber hardness of 90 or more. In this case, the JIS “rubber hardness” of the backup ring 3
Is a seal lip 2a when the rack shaft 11 slides.
In order to maintain the function of preventing the deformation of the oil seal 2, the rubber material of the oil seal 2 is set to have a rubber hardness larger than the "rubber hardness" of JIS (Japanese Industrial Standard).
【００１３】また、前記バックアップリング３の内周面
側には、このバックアップリング３のゴム材料のゴム硬
さよりも更に硬さを大きくするための表面処理を施した
硬化処理層３ａが形成してある。例えば、この硬化処理
層３ａには、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦ
Ｅ）により表面処理した硬化処理層（塗布、ＰＴＦＥ製
薄膜貼着等）層、或いはフッ素化等の化学処理した硬化
処理層、特定波長の放射線を投射して架橋処理した硬化
処理層（放射線処理による化学処理）、イオン注入処理
（ド−ピング処理）した硬化処理層等を形成して硬さを
得ることができる。On the inner peripheral surface side of the backup ring 3, there is formed a hardened layer 3a which has been subjected to a surface treatment for increasing the hardness of the rubber material of the backup ring 3 further than the rubber hardness. is there. For example, a polytetrafluoroethylene resin (PTF)
E) a cured layer (coating, PTFE thin film sticking, etc.) surface-treated, or a chemically-treated layer such as fluorination, or a cured layer (radiation-treated) irradiated with radiation of a specific wavelength and cross-linked. ), And a cured layer or the like subjected to ion implantation (doping) can be formed to obtain hardness.
【００１４】次に、前記バックアップリング３の内周面
の硬化処理層３ａには、図１及び図２に示すように、数
本の周状突起３ｂ，３ｂ，・・・或いは滑らかな円周状
突起３ｃ，３ｃ，・・・を設けてもよい。このように内
周面の硬化処理層３ａを硬くして、更に円周状突起３
ｂ、３ｃ等を設けると、ラックシャフト１１が往復動し
てもいわゆる『くさび効果』が生じることはなく摺動抵
抗も小さくすることができる。更に、これら円周状の突
起３ｂ、３ｃ等の間には塵埃やさび等を保時することが
できるので、シリンダ内に塵埃等を侵入させることもな
くなる。Next, as shown in FIGS. 1 and 2, the hardened layer 3a on the inner peripheral surface of the backup ring 3 has several circumferential projections 3b, 3b,. May be provided. Thus, the hardened layer 3a on the inner peripheral surface is hardened, and
By providing b, 3c, etc., the so-called "wedge effect" does not occur even when the rack shaft 11 reciprocates, and the sliding resistance can be reduced. Furthermore, since dust and rust can be kept between the circumferential projections 3b and 3c, dust and the like do not enter the cylinder.
【００１５】この発明の密封装置を以上のように構成す
れば、バックアップリング３とシャフト１１との表面の
隙間を小さくしても摺動抵抗は少なくなる。即ち、該バ
ックアップリング３の内周面の硬化処理層３ａに設けた
突起３ｂ、３ｃ等によりシャフト１１の表面との接触面
積は少なくなり、それだけ摺動抵抗も少なくなる。If the sealing device of the present invention is configured as described above, the sliding resistance is reduced even if the gap between the surface of the backup ring 3 and the shaft 11 is reduced. That is, the contact area with the surface of the shaft 11 is reduced by the projections 3b, 3c, etc. provided on the hardened layer 3a on the inner peripheral surface of the backup ring 3, and the sliding resistance is reduced accordingly.
【００１６】[0016]
【発明の効果】以上詳述したように、この発明の密封装
置によれば、バックアップリングの剛性が高いので変形
を起こしにくく、摺動抵抗が増大することもなく且つ摺
動抵抗の変化も少なくなる。また、表面処理層よにり耐
磨耗性が良いため摺動による摩耗係数も小さく且つ摺動
抵抗も小さく、内周面の形状も安定する。更にまた、バ
ックアップリングの内周面のＰＴＦＥによる表面処理層
やフッ素化等の化学処理層或いはイオン注入による表面
処理層等を施してあるので、潤滑剤による膨潤を起こし
にくく軟化による剛性低下も殆どない。そしてまた、バ
ックアップリングの内周面に形成する数本の円周状突起
の間に塵埃や錆等はでせき止めて内部へ侵入するのを防
止することができる。As described above in detail, according to the sealing device of the present invention, since the rigidity of the backup ring is high, the backup ring hardly deforms, the sliding resistance does not increase, and the change in the sliding resistance is small. Become. In addition, since the surface treatment layer has better wear resistance, the coefficient of wear due to sliding is small, the sliding resistance is small, and the shape of the inner peripheral surface is stable. Furthermore, since a surface treatment layer of PTFE, a chemical treatment layer such as fluorination, or a surface treatment layer by ion implantation is applied to the inner peripheral surface of the backup ring, swelling due to a lubricant is less likely to occur and rigidity reduction due to softening hardly occurs. Absent. In addition, dust, rust, and the like can be prevented from entering the inside by damping dust and rust between the several circumferential protrusions formed on the inner peripheral surface of the backup ring.
【図１】この発明の密封装置の軸方向の一部断面図であ
る。FIG. 1 is a partial sectional view in the axial direction of a sealing device of the present invention.
【図２】この発明の密封装置の変形実施の形態の軸方向
の一部断面図である。FIG. 2 is a partial axial sectional view of a modified embodiment of the sealing device of the present invention.
【図３】図３（Ａ）は、ラックシャフトをシ−ルする従
来の密封装置の一部断面図であり、図３（Ｂ）は、従来
の密封装置を構成するバックアップリングの一部断面図
である。FIG. 3 (A) is a partial sectional view of a conventional sealing device for sealing a rack shaft, and FIG. 3 (B) is a partial sectional view of a backup ring constituting the conventional sealing device. FIG.
１ 芯金 ２ オイルシ−ル ２ａ シ−ルリップ部 ３ バックアップリング ３ａ 硬化処理層 ３ｂ，３ｃ 円周状突起 １１ ラックシャフト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Core metal 2 Oil seal 2a Seal lip part 3 Backup ring 3a Hardening treatment layer 3b, 3c Circular protrusion 11 Rack shaft
Claims (3)
表面に摺動接触させるシ−ルリップ部を形成したオイル
シ−ルと、前記シ−ルリップ部の背後からシャフトの表
面に該シ−ルリップ部を付勢するリング状のばねと、前
記シ−ルリップ部に隣接し且つ該シ−ルリップ部を保持
するように配置されるバックアップリングと、で構成し
た密封装置において、 前記バックアップリングのＪＩＳのゴム硬さを、前記オ
イルシ−ルのゴム硬さよりも大きくしたことを特徴とす
る密封装置。1. An oil seal having a seal lip formed in sliding contact with a reciprocating shaft surface held by a cored bar, and the seal lip formed on the surface of the shaft from behind the seal lip. A sealing device, comprising: a ring-shaped spring for urging; and a backup ring disposed adjacent to the seal lip portion and holding the seal lip portion, wherein a JIS rubber hard disk of the backup ring is provided. The sealing device is characterized in that the hardness is larger than the rubber hardness of the oil seal.
起を設けたことを特徴とする請求項１に記載の密封装
置。2. The sealing device according to claim 1, wherein a circumferential projection is provided on an inner peripheral surface of the backup ring.
化処理層を形成してなることを特徴とする請求項１又は
請求２に記載の密封装置。3. The sealing device according to claim 1, wherein a hardening treatment layer is formed on the inner peripheral surface of the backup ring.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10018369A JPH11218228A (en) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | Sealing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10018369A JPH11218228A (en) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | Sealing device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11218228A true JPH11218228A (en) | 1999-08-10 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP10018369A Pending JPH11218228A (en) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | Sealing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11218228A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110537044A (en) * | 2017-03-16 | 2019-12-03 | 特瑞堡密封系统德国有限公司 | seal assembly |
| JP2022079858A (en) * | 2020-11-17 | 2022-05-27 | Nok株式会社 | Sealing device |
-
1998
- 1998-01-30 JP JP10018369A patent/JPH11218228A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110537044A (en) * | 2017-03-16 | 2019-12-03 | 特瑞堡密封系统德国有限公司 | seal assembly |
| US11920681B2 (en) | 2017-03-16 | 2024-03-05 | Trelleborg Sealing Solutions Germany Gmbh | Seal assembly |
| JP2022079858A (en) * | 2020-11-17 | 2022-05-27 | Nok株式会社 | Sealing device |
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