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発明の名称 軸シール装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−32946(P2001−32946A)
公開日 平成13年2月6日(2001.2.6)
出願番号 特願平11−205634
出願日 平成11年7月21日(1999.7.21)
代理人 【識別番号】100071205
【弁理士】
【氏名又は名称】野本 陽一
【テーマコード(参考)】
3J006
3J043
【Fターム(参考)】
3J006 AE17 AE41 
3J043 AA02 AA09 DA06 FA01 FB10 HA01
発明者 神田 剛 / 山中 聡
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 外周取付部(11)に、ベロー状の可撓隔膜(12)及びその内周の厚肉のバンパ(13)を介してシールリップ(14)が一体的に設けられた軸シール装置(10)において、前記可撓隔膜(12)に連続した突条(121)が形成されたことを特徴とする軸シール装置。
【請求項2】 外周取付部(11)に、ベロー状の可撓隔膜(12)及びその内周の厚肉のバンパ(13)を介してシールリップ(14)が一体的に設けられた軸シール装置(10)において、前記可撓隔膜(12)の隆起部(12a)に径方向部(124)が形成されたことを特徴とする軸シール装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のステアリングや、脱水機の回転軸等のように偏心又は揺動する軸の外周の密封手段として装着される軸シール装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、偏心又は揺動する軸の外周を密封するための手段としては、図5に示されるように、外周取付部101に、S字形の断面形状を呈するベロー状の可撓隔膜102及びその内周の厚肉のバンパ103を介してシールリップ104が設けられた構造を有する軸シール装置100が知られている。外周取付部101には金属補強缶105が一体的に接着されており、バンパ103には保形リング106が埋設されており、外周取付部101、可撓隔膜102、バンパ103及びシールリップ104は、エラストマ材料で一体的に成形されている。
【0003】すなわちこの種の軸シール装置100は、可撓隔膜102の自在な変形によって、バンパ103が軸200の偏心運動に対して良好に追随し、軸200の外周面に対するシールリップ104の密接状態を維持して外部(図における上部)からのダストや泥水等の侵入を防止するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技術による軸シール装置100は、軸200が大きく偏心することによって可撓隔膜102が大きな変形を受けると、図6に示されるように、軸200の偏心方向と反対側では変位による引張りを受けて、円周方向に連続した隆起部102aに局部的に大きく凹んだ皺Aが発生するといった問題が指摘される。そして、このような局部的な皺Aが繰り返し発生すると、疲労によって可撓隔膜102の耐久性が低下し、破損に到ってシール機能が失墜するおそれがある。
【0005】本発明は、上記のような事情のもとになされたもので、その技術的課題とするところは、軸偏心時に可撓隔膜に局部的な皺が発生するのを有効に防止して、繰り返し変形に対する可撓隔膜の耐久性を向上させることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】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、本発明に係る軸シール装置は、外周取付部に、ベロー状の可撓隔膜及びその内周の厚肉のバンパを介してシールリップが一体的に設けられた軸シール装置において、前記可撓隔膜に連続した突条が形成されたものである。この突条は、軸偏心により可撓隔膜に作用する応力を円周方向へ分散して、局部的な変形の発生を抑制するものである。
【0007】また他の解決手段として、本発明に係る軸シール装置は、外周取付部に、ベロー状の可撓隔膜及びその内周の厚肉のバンパを介してシールリップが一体的に設けられた軸シール装置において、前記可撓隔膜の隆起部に径方向部が形成されたものである。この径方向部は、軸偏心により可撓隔膜に作用する応力を傾斜変形によって吸収し、局部的な過度の変形の発生を抑制するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】[第一実施形態]図1は、本発明に係る軸シール装置の第一の実施形態を示すものである。この軸シール装置10は、例えば自動車のステアリングにおけるダストシールとして用いられるもので、略円筒状を呈する外周取付部11と、この外周取付部11の一端から内周側へ延びるベロー状の可撓隔膜12と、その内周側に形成されたバンパ13と、このバンパ13の先端に突設されたシールリップ14とを備えており、エラストマ材料で一体的に成形されている。
【0009】外周取付部11は、シール対象である偏心又は揺動可能な軸20の外周の図示されていない相手部材に密嵌状態に固定されるもので、その外周部には一端にフランジ部15aを有する金属製の補強缶15が一部埋設された状態で一体的に加硫接着されており、この補強缶15によって、前記相手部材に対する適当な締め代が付与されるようになっている。
【0010】可撓隔膜12は、バンパ13にかけて略S字形の断面をなすように、軸方向に起伏した形状に成形されており、その隆起部12aを含む全体の外側面及び内側面に、円周方向へ連続した円環状の多数の突条121が適当な間隔で、かつ互いに平行に形成されている。各突条121は、その延長方向に対して直交する方向への曲げ応力が加わった場合に、この曲げ応力を円周方向へ分散して円環形状を保持しようとすることによって、可撓隔膜12の局部的な変形を抑制する作用を有する。
【0011】バンパ13は、その内周面が軸20の外周面と近接又は接触した状態に外挿されることによって、軸20が偏心又は揺動した際に、可撓隔膜12の変形がシールリップ14の密接状態に悪影響を及ぼすのを防止するもので、前記可撓膜部12より厚肉の筒状に成形されると共に、金属あるいは合成樹脂等からなる円形の保形リング16が埋設されている。また、可撓隔膜12側の端部内周には、円周方向に連続したテーパ状の緩衝突起13aが形成されている。
【0012】シールリップ14は、バンパ13における可撓隔膜12側の端部と反対側から延在され、その先端内径部14aは、自由状態では前記バンパ13の内径及びシール対象の軸20の外径よりもやや小径に形成されており、その外周側に形成された環状溝14bには、当該シールリップ14に縮径方向の締め付け力を付与するエキステンションスプリング17が装着されている。すなわちこのシールリップ14は、前記先端内径部14aが適当な面圧で軸20の外周面に摺動可能に密接されることによって、軸周を密封するもので、その摺動部は、グリース等の油脂類で潤滑される。
【0013】上記構成において、軸20と共にバンパ13及びシールリップ14が外周取付部11に対して偏心すると、軸20の偏心移動方向と反対側では、可撓隔膜12が、その隆起部12aを開くような引張りを受ける。そして、軸20の偏心量が大きくなると、前記引張りによって隆起部12aを内側へ凹ますような曲げ応力を生じる。しかし、上記実施形態の構成によれば、可撓隔膜12に形成された円環状の突条121が、前記曲げ応力を円周方向へ分散して、前記隆起部12aの凹みをなだらかにするため、軸20の偏心移動方向と反対側での局部的な過度の変形である皺の発生が有効に防止される。
【0014】なお、突条121の幅、高さ及び間隔等は、可撓隔膜12の肉厚、起伏の大きさ、軸の最大偏心量等を考慮して適切に設定される。図示された突条121は、断面形状が半円形をなすが、特に限定されるものではなく、その幅、高さ及び間隔等によっては可撓隔膜12の外側面及び内側面のうちいずれか一方にのみ設けても良い。
【0015】また、図1には、突条121を互いに平行(同心)な円環状に形成したものを示したが、他の形状とすることもできる。例えば図2(A)に示されるように、四半目地状に形成したものや、同(B)に示されるように、波形に形成したもの等、種々の形状が考えられ、この場合は隆起部12aの曲率を変化させる方向への曲げ強度も増大する。
【0016】[第二実施形態]次に図3は、本発明に係る軸シール装置の第二の実施形態を示すものである。この軸シール装置10は、基本的には先に説明した図1と同様、外周取付部11と、ベロー状の可撓隔膜12と、その内周のバンパ13と、シールリップ14がエラストマ材料で一体的に成形されたものである。また、前記外周取付部11の外周部には金属製補強缶15が一部埋設状態で加硫接着され、バンパ13には保形リング16が埋設され、シールリップ14の外周面に形成された環状溝14bにはエキステンションスプリング17が装着されている。
【0017】そしてこの実施形態は、軸20の偏心量が大きくなった時に、可撓隔膜12の隆起部12aに局部的な皺の発生を有効に防止するための手段として、図1あるいは図2のような突条121を設ける代わりに、可撓隔膜12の隆起部12aの頂部を平坦に形成したことを特徴とするものである。すなわち、前記隆起部12aは、外周側屈曲部122と、内周側屈曲部123と、その間に形成された径方向部124とからなる。
【0018】また、隆起部12aに径方向部124を形成するために、この実施形態では、可撓隔膜12における外周取付部11側の基部に、図1に示されたもののような環状段差部12aを設けず、すなわち第一の実施形態に比較して可撓膜部12の基部が外周側から立上った形状となっている。
【0019】上記構成においても、先に説明したように、軸20と共にバンパ13及びシールリップ14が外周取付部11に対して偏心した場合、軸20の偏心移動方向と反対側では、可撓隔膜12が、その隆起部12aを開くような引張りを受ける。しかし、この実施形態によれば、軸20の偏心量が大きくなっても、図4に示されるように、隆起部12aの径方向部124が、軸20の偏心移動方向では傾斜角度が大きく、前記偏心移動方向と反対側へ向けて漸次傾斜角度が緩やかになるように傾斜変形することによって、前記隆起部12aを内側へ凹ますような局部的な曲げ応力を吸収する。このため、可撓隔膜12の局部的な過度の変形である皺の発生が有効に防止される。
【0020】
【発明の効果】本発明に係る軸シール装置によると、可撓隔膜に形成した突条によって、軸偏心時にその偏心方向と反対側で可撓隔膜に作用する応力を円周方向へ分散し、あるいは可撓隔膜の隆起部に形成した径方向部が、軸偏心により可撓隔膜に作用する応力を傾斜変形によって吸収するので、局部的な過度の変形の発生を抑制して、繰り返し変形に対する可撓隔膜の耐久性を向上させ、破損によるシール性の失墜を防止することができる。




 

 


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