JP2017089785A - Seal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は密封装置に関する。さらに詳しくは、例えば自動車のパワーステアリング装置に用いられ、外部から装置内に泥水やほこり等が浸入するのを防ぐダストシールとして機能する密封装置に関する。 The present invention relates to a sealing device. More specifically, the present invention relates to a sealing device that is used in, for example, a power steering device of an automobile and functions as a dust seal that prevents muddy water, dust, and the like from entering the device from the outside.
自動車のパワーステアリング装置には、外部からの泥水、ほこり、異物などが装置内に浸入するのを防ぐために、図5に示されるように、ベローズ50やダストシール51で装置を密封(シール)するタイプのものがある。ダストシール51は、図6に示されるように、互いに相対回転するステアリングピニオンシャフト軸52と当該軸52と同心に配設されるハウジング53との間に形成される環状空間Sに装着され、ハウジング内部側(図6において下方側)と大気側(図6において上方側)とをシールしている。ダストシール51は、ハウジング53に固定される金属環54と、この金属環54に被着されたリップ部55とを備えている。
As shown in FIG. 5, the power steering device of an automobile is a type in which the device is sealed with a
かかるタイプのパワーステアリング装置Pでは、急激な加減速の繰り返しによる温度変化や標高差による気圧変化等に起因して内圧が変化し、例えば−30kPaといった大きな負圧が装置内に発生することがある。 In such a type of power steering device P, the internal pressure changes due to a temperature change due to repeated rapid acceleration / deceleration or a change in atmospheric pressure due to an altitude difference, and a large negative pressure such as −30 kPa may be generated in the device. .
大きな負圧が発生すると、比較的大きな空間を密封しているベローズ50が当該負圧により変形し、亀裂ができて破損するという不具合が発生する虞がある。
When a large negative pressure is generated, there is a possibility that the
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、内部の圧力を調整することができる密封装置を提供することを目的としている。 This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the sealing device which can adjust an internal pressure.
本発明の一態様に係る密封装置は、互いに相対回転する軸とハウジングとの間に形成される環状空間に装着され、ハウジング内部側と大気側とをシールする密封装置であって、
前記ハウジングに固定される金属環と、この金属環に被着されたリップ部とを備えたシール本体と、
前記シール本体の金属環に固定される補助シールと
を備え、
前記リップ部は、大気側を向いて前記軸と摺接する主リップと、ハウジング内部側を向いて前記軸と摺接する補助リップとを有しており、
前記補助シールは、大気側を向いて前記軸と摺接し、ハウジング内部側の圧力が上昇すると開放して当該圧力を、前記シール本体と補助シールとの間の環状空間に逃がすベントリップを有しており、
前記シール本体は、前記環状空間内の圧力を大気側に逃がし得る第1ベント機構を有しており、
前記補助シールは、前記環状空間内の圧力をハウジング内部側に逃がし得る第2ベント機構を有している。
A sealing device according to an aspect of the present invention is a sealing device that is mounted in an annular space formed between a shaft and a housing that rotate relative to each other, and seals the housing inner side and the atmosphere side,
A seal body including a metal ring fixed to the housing, and a lip portion attached to the metal ring;
An auxiliary seal fixed to the metal ring of the seal body,
The lip portion has a main lip that is in sliding contact with the shaft facing the atmosphere side, and an auxiliary lip that is in sliding contact with the shaft facing the inner side of the housing,
The auxiliary seal faces the atmosphere and is in sliding contact with the shaft, and has a bent trip that opens when the pressure inside the housing rises and releases the pressure to the annular space between the seal body and the auxiliary seal. And
The seal body has a first vent mechanism that allows the pressure in the annular space to escape to the atmosphere side,
The auxiliary seal has a second vent mechanism that can release the pressure in the annular space to the inside of the housing.
上記発明によれば、内部の圧力を調整することができる。 According to the above invention, the internal pressure can be adjusted.
〔本発明の実施形態の説明〕
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の一態様に係る密封装置は、
(1)互いに相対回転する軸とハウジングとの間に形成される環状空間に装着され、ハウジング内部側と大気側とをシールする密封装置であって、
前記ハウジングに固定される金属環と、この金属環に被着されたリップ部とを備えたシール本体と、
前記シール本体の金属環に固定される補助シールと
を備え、
前記リップ部は、大気側を向いて前記軸と摺接する主リップと、ハウジング内部側を向いて前記軸と摺接する補助リップとを有しており、
前記補助シールは、大気側を向いて前記軸と摺接し、ハウジング内部側の圧力が上昇すると開放して当該圧力を、前記シール本体と補助シールとの間の環状空間に逃がすベントリップを有しており、
前記シール本体は、前記環状空間内の圧力を大気側に逃がし得る第1ベント機構を有しており、
前記補助シールは、前記環状空間内の圧力をハウジング内部側に逃がし得る第2ベント機構を有している。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, embodiments of the present invention will be listed and described.
A sealing device according to one embodiment of the present invention includes:
(1) A sealing device that is mounted in an annular space formed between a shaft and a housing that rotate relative to each other and seals the inside of the housing and the atmosphere.
A seal body including a metal ring fixed to the housing, and a lip portion attached to the metal ring;
An auxiliary seal fixed to the metal ring of the seal body,
The lip portion has a main lip that is in sliding contact with the shaft facing the atmosphere side, and an auxiliary lip that is in sliding contact with the shaft facing the inner side of the housing,
The auxiliary seal faces the atmosphere and is in sliding contact with the shaft, and has a bent trip that opens when the pressure inside the housing rises and releases the pressure to the annular space between the seal body and the auxiliary seal. And
The seal body has a first vent mechanism that allows the pressure in the annular space to escape to the atmosphere side,
The auxiliary seal has a second vent mechanism that can release the pressure in the annular space to the inside of the housing.
本態様に係る密封装置では、ハウジング内部側、すなわち密封装置が装着される装置の内部側の空気の圧力が上昇して所定値を超える正圧になると、補助シールのベントリップが大気側に変形して当該ベントリップによるシールが開放され、高くなった圧力がシール本体と補助シールとの間の環状空間に逃がされる。そして、この環状空間内の圧力が高くなると、今度はシール本体の第1ベント機構が機能して、環状空間内の圧力を大気側に逃がす。したがって、装置内の圧力が一定以上に高くなるのを防ぐことができる。一方、装置内の圧力が低下して所定値を超える負圧になると、補助シールの第2ベント機構が機能して、環状空間内の圧力をハウジング内部側に逃がす。したがって、装置内の圧力が一定以上に低くなるのを防ぐことができる。このように、本態様に係る密封装置では、シール本体と、ベントリップを有する補助シールとを組み合わせ、当該シール本体および補助シールにそれぞれベント機構を設けることで、当該密封装置が装着される装置内の圧力を調整ないしはコントロールすることができる。 In the sealing device according to this aspect, when the air pressure on the housing inner side, that is, the inner side of the device to which the sealing device is mounted, increases to a positive pressure exceeding a predetermined value, the auxiliary seal vent trip is deformed to the atmosphere side. Then, the seal by the bent trip is opened, and the increased pressure is released to the annular space between the seal body and the auxiliary seal. And if the pressure in this annular space becomes high, the 1st vent mechanism of a seal body will function this time, and the pressure in annular space will be released to the atmosphere side. Therefore, it is possible to prevent the pressure in the apparatus from becoming higher than a certain level. On the other hand, when the pressure in the apparatus drops to a negative pressure exceeding a predetermined value, the second vent mechanism of the auxiliary seal functions to release the pressure in the annular space to the inside of the housing. Therefore, it is possible to prevent the pressure in the apparatus from becoming lower than a certain level. As described above, in the sealing device according to this aspect, the seal main body and the auxiliary seal having the bent trip are combined, and each of the seal main body and the auxiliary seal is provided with a vent mechanism, so that the inside of the device to which the sealing device is attached. It is possible to adjust or control the pressure.
(2)上記(1)の密封装置において、前記第1ベント機構が前記シール本体に形成された第1スリットからなり、前記第2ベント機構が前記補助シールに形成された第2スリットからなることが好ましい。この場合、スリットという簡単な構成によりベント機構を実現することができる。 (2) In the sealing device according to (1), the first vent mechanism includes a first slit formed in the seal body, and the second vent mechanism includes a second slit formed in the auxiliary seal. Is preferred. In this case, the vent mechanism can be realized by a simple configuration called a slit.
(3)上記(2)の密封装置において、前記第1スリットは、前記シール本体の大気側表面に設けられた凸部に形成され、前記第2スリットは、前記補助シールのハウジング内部側表面に設けられた凸部に形成されていることが好ましい。この場合、凸部を目印としてスリットを形成することができ、簡単且つ確実にスリットを形成することができる。 (3) In the sealing device of (2), the first slit is formed on a convex portion provided on the atmosphere-side surface of the seal body, and the second slit is formed on the housing-inside surface of the auxiliary seal. It is preferable to be formed on the provided convex part. In this case, the slit can be formed using the convex portion as a mark, and the slit can be formed easily and reliably.
(4)上記(1)〜(3)の密封装置において、前記密封装置は、自動車のステアリングピニオンシャフトに用いられる密封装置とすることができる。 (4) In the sealing device of the above (1) to (3), the sealing device can be a sealing device used for a steering pinion shaft of an automobile.
〔本発明の実施形態の詳細〕
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の密封装置の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, embodiments of a sealing device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes within the meaning and range equivalent to a claim are included.
図1は、本発明の密封装置が適用されるパワーステアリング装置の一例の斜視説明図であり、図2は、本発明の一実施形態に係る密封装置1の断面説明図である。
パワーステアリング装置Pは、運転者の操舵を補助する機構であり、ラック&ピニオン型のパワーステアリング装置である。ラック&ピニオンユニット2の両端にタイロッド3a,3bが連結されており、連結部には、外部からの泥水、ほこり、異物などが内部に浸入するのを防止するベローズ4a,4bが配設されている。また、ステリングシャフト(図示せず)と接続されるステアリングピニオンシャフト5が、ラック&ピニオンユニット2のケーシング6と一体形成された円筒形状のハウジング7内に当該ハウジング9と同心に配設されている。
FIG. 1 is a perspective explanatory view of an example of a power steering device to which a sealing device of the present invention is applied, and FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of the sealing device 1 according to an embodiment of the present invention.
The power steering device P is a mechanism that assists the driver's steering, and is a rack and pinion type power steering device.
本実施形態に係る密封装置1は、互いに相対回転するステアリングピニオンシャフト5とハウジング7との間に形成される環状空間Sに装着される。密封装置1は、ベローズ4a,4bと同様に、外部からの泥水、ほこり、異物などが内部に浸入するのを防止するために用いられ、ハウジング内部側(図2において下方側)と大気側(図2において上方側)とをシールする。
The sealing device 1 according to this embodiment is mounted in an annular space S formed between a steering pinion shaft 5 and a housing 7 that rotate relative to each other. As with the
密封装置1は、シール本体10と、補助シール20とを備えている。シール本体10は、ハウジング7に固定される金属環11と、金属環11に被着されたリップ部12とを備えている。補助シール20は、シール本体10の金属環11の内周面11aに固定される金属環21と、金属環21に被着されたリップ部22とを備えている。密封装置1は、従来の密封装置(図6のダストシール51など)と異なり、シール本体10と補助シール20と組み合わせてシール機能および後述する圧力調整機能を発揮させている。
The sealing device 1 includes a
シール本体10のリップ部12は、大気側を向いてステアリングピニオンシャフト5の外周面と摺接する主リップ13と、ハウジング内部側を向いてステアリングピニオンシャフト5の外周面と摺接する補助リップ14とを有している。
The
シール本体10のリップ部12の大気側の表面12aには、短円柱形状の凸部15がリップ部12と一体に形成されている。金属環11は、ハウジング7に固定される円筒部16と、この円筒部16の大気側端部から径内方向に延設された円板部17とで構成されており、凸部15の位置に対応する円板部17には丸孔18が形成されている。丸孔18の内周面18a、および円板部17の裏面のうち丸孔18の周縁部17aにもリップ部12が形成されている。そして、丸孔18内に位置するリップ部12には、図2において下方が短円柱形状であり、上方が円すい形状の凹所19が形成されている。円すい形状の凹所19の先端部は、リップ部12の大気側の表面12aと上下方向において略等しい位置まで達している。
A short columnar convex portion 15 is formed integrally with the
凸部15の中央付近には、図3に示されるように、径方向に沿って第1ベント機構であるスリット30が形成されている。スリット30は幅が狭く、ゴム等の弾性材料からなるリップ部12の弾性力によって、通常は実質的に閉止された状態にある。
As shown in FIG. 3, a
補助シール20のリップ部22は、大気側を向いてステアリングピニオンシャフト5と摺接するベントリップ23を有している。ベントリップ23は、通常時は、ステアリングシャフト5の外周面と摺接しているが、ハウジング内部側の圧力が上昇すると、図2において矢印Aで示される方向に傾動してシールを開放する。これにより、ハウジング内部側の圧力を、シール本体10と補助シール20との間の環状空間Rに逃がす。
The lip portion 22 of the
補助シール20のリップ部22のハウジング側の表面22aには、短円柱形状の凸部24がリップ部22と一体に形成されている。金属環22は、金属環11の円筒部16の内周面に固定される円筒部25と、この円筒部16のハウジング側端部から径内方向に延設された円板部26とで構成されており、凸部24の位置に対応する円板部26には丸孔27が形成されている。丸孔27の内周面27a、および円板部26の裏面(環状空間S側の面)のうち丸孔27の周縁部にもリップ部22が形成されている。そして、丸孔27内に位置するリップ部22には、図2において上方が短円柱形状であり、下方が円すい形状の凹所28が形成されている。円すい形状の凹所28の先端部は、リップ部22のハウジング側の表面22aと上下方向において略等しい位置まで達している。
A short
凸部24の中央付近には、図3に示されるスリット30と同様にして径方向に沿って第2ベント機構であるスリット31が形成されている。スリット31は幅が狭く、ゴム等の弾性材料からなるリップ部22の弾性力によって、通常は実質的に閉止された状態にある。
A slit 31 that is a second vent mechanism is formed in the vicinity of the center of the
次に本実施形態に係る密封装置1の圧力調整機能について説明する。
密封装置1は、パワーステアリング装置P内の圧力に大きな変動がない場合は、いわゆるダストシールとして機能し、外部からの泥水、ほこり、異物などが装置内に浸入するのを防ぐ。
Next, the pressure adjustment function of the sealing device 1 according to the present embodiment will be described.
The sealing device 1 functions as a so-called dust seal when the pressure in the power steering device P does not vary greatly, and prevents muddy water, dust, foreign matter and the like from entering the device.
しかし、急激な加減速の繰り返しによる温度変化や標高差による気圧変化等に起因して内圧が変化して、装置内の圧力が所定値(例えば、10kPa)を超える正圧になると、補助シール20のベントリップ23が大気側に変形して当該ベントリップ23によるシールが開放され、高くなった圧力がシール本体10と補助シール20との間の環状空間Rに逃がされる。そして、この環状空間R内の圧力が高くなると、今度はシール本体10のスリット30が拡がり、環状空間R内の圧力を大気側に逃がす(図2の矢印B参照)。したがって、パワーステアリング装置P内の圧力が一定以上に高くなるのを防ぐことができる。一方、パワーステアリング装置P内の圧力が低下して所定値(例えば、−10kPa)を超える負圧になると、補助シール20のスリット31が拡がり、環状空間R内の圧力をハウジング内部側に逃がす(図2の矢印C参照)。したがって、パワーステアリング装置P内の圧力が一定以上に低くなるのを防ぐことができる。このように、本実施形態に係る密封装置1では、シール本体10と、ベントリップ23を有する補助シール20とを組み合わせ、当該シール本体10および補助シール20にそれぞれベント機構としてのスリット30,31を形成することで、当該密封装置1が装着されるパワーステアリング装置P内の圧力を調整ないしはコントロールすることができる。これにより、負圧によりベローズ4a、4bが変形する等の不具合が発生するのを防ぐことができる。
However, when the internal pressure changes due to a temperature change due to repeated rapid acceleration / deceleration or a change in atmospheric pressure due to an altitude difference, and the pressure in the apparatus becomes a positive pressure exceeding a predetermined value (for example, 10 kPa), the
図4は、本発明の他の実施形態に係る密封装置40の断面説明図である。密封装置40の構成の多くは、前述した密封装置1の構成と共通している。したがって、共通する要素ないし部材には同一の参照符号を付し、簡単のため、それら共通する要素ないし部材についての説明は省略する。密封装置40が、図2に示される密封装置1と異なる点は、密封装置40では、環状空間Rの容積を大きくするために、密封装置40の高さH2(ステアリングピニオンシャフト5の軸方向に沿うサイズ)を密封装置1の高さH1よりも高くし、かつ、補助シール41の固定位置を、シール本体42の金属環43の円筒部44の先端側(図4において下方側)に移動させた点である。密封装置1では、補助シール20の金属環21の円筒部25の先端を、シール本体10の金属環11の円板部17に当接するまで奥に挿入している。密封装置40では、補助シール41の金属環45の円筒部46の高さ(図4において上下方向のサイズ)が補助シール20の金属環21の円筒部25の高さよりも低く、かつ、円筒部46の先端はシール本体42の金属環43の円板部47に当接するまで奥に挿入されていない。
FIG. 4 is a cross-sectional explanatory view of a
密封装置40においても、密封装置1と同様にシール機能および圧力調整機能を発揮することができ、密封装置40の方が密封装置1よりも環状空間Rの容積が大きい分、より大きな圧力変化に対応することができる。
Also in the
なお、密封装置1および密封装置40は、上下方向に重ねた状態で保管および搬送されることから、積層時に主リップ13が他の要素と干渉しないように、密封装置40においても補助シール41の下方に一定の高さH3を確保することが望ましい。
Since the sealing device 1 and the sealing
〔その他の変形例〕
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、ベント機構として平面視で直線状のスリットを採用していているが、他の形状、例えば平面視で十字状のスリットを採用することもできる。
[Other variations]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims.
For example, in the above-described embodiment, a straight slit is used as a vent mechanism in a plan view, but other shapes, for example, a cross-shaped slit in a plan view may be used.
また、前述した実施形態では、スリットの数が1つであるが、2つ以上のスリットを形成することもできる。 In the embodiment described above, the number of slits is one, but two or more slits may be formed.
1:密封装置 2:ラック&ピニオンユニット 3a,3b:タイロッド
4a,4b:ベローズ 5:ステアリングピニオンシャフト 6:ケーシンング
7:ハウジング 10:シール本体 11:金属環 12:リップ部
13:主リップ 14:補助リップ 15:凸部 20:補助シール
21:金属環 22:リップ部 23:ベントリップ 24:凸部
30:スリット 31:スリット 40:密封装置 41:補助シール
42:シール本体 43:金属環 P:パワーステアリング装置
S:環状空間 R:環状空間
1: Sealing device 2: Rack &
4a, 4b: Bellows 5: Steering pinion shaft 6: Casing 7: Housing 10: Seal body 11: Metal ring 12: Lip part 13: Main lip 14: Auxiliary lip 15: Convex part 20: Auxiliary seal 21: Metal ring 22: Lip part 23: Ben trip 24: Convex part 30: Slit 31: Slit 40: Sealing device 41: Auxiliary seal 42: Seal main body 43: Metal ring P: Power steering device S: Annular space R: Annular space
Claims (4)
前記ハウジングに固定される金属環と、この金属環に被着されたリップ部とを備えたシール本体と、
前記シール本体の金属環に固定される補助シールと
を備え、
前記リップ部は、大気側を向いて前記軸と摺接する主リップと、ハウジング内部側を向いて前記軸と摺接する補助リップとを有しており、
前記補助シールは、大気側を向いて前記軸と摺接し、ハウジング内部側の圧力が上昇すると開放して当該圧力を、前記シール本体と補助シールとの間の環状空間に逃がすベントリップを有しており、
前記シール本体は、前記環状空間内の圧力を大気側に逃がし得る第1ベント機構を有しており、
前記補助シールは、前記環状空間内の圧力をハウジング内部側に逃がし得る第2ベント機構を有していることを特徴とする密封装置。 A sealing device that is mounted in an annular space formed between a shaft and a housing that rotate relative to each other and seals the housing inner side and the atmosphere side,
A seal body including a metal ring fixed to the housing, and a lip portion attached to the metal ring;
An auxiliary seal fixed to the metal ring of the seal body,
The lip portion has a main lip that is in sliding contact with the shaft facing the atmosphere side, and an auxiliary lip that is in sliding contact with the shaft facing the inner side of the housing,
The auxiliary seal faces the atmosphere and is in sliding contact with the shaft, and has a bent trip that opens when the pressure inside the housing rises and releases the pressure to the annular space between the seal body and the auxiliary seal. And
The seal body has a first vent mechanism that allows the pressure in the annular space to escape to the atmosphere side,
The sealing device according to claim 1, wherein the auxiliary seal has a second vent mechanism that allows the pressure in the annular space to escape to the inside of the housing.
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JP2002181057A (en) * | 2000-12-18 | 2002-06-26 | Nsk Ltd | Bearing device for railway vehicle |
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