説明

シール構造

【課題】圧入代を十分に確保することによりシール部材を確実に固定しつつ、シール部材のフランジ部の倒れ変形量を抑制することによりシール性能の低下を抑制することができるシール構造を提供する。
【解決手段】環状シール部材200の小径筒部210は、被シール部材21の小径部21aに圧入され、大径筒部220は、大径部21bの外周側に配置され、フランジ部240は、大径筒部220の他端から径方向外側に延びるように形成される。環状シール部材200を被シール部材21に圧入する前の状態において、大径筒部220の内径Di2は、大径部21bの外径Do2以上に形成され、もしくは、大径部21bとの圧入代(Do2−Di2)が小径筒部210と小径部21aとの圧入代(Do1−Di1)より小さくなるように形成される。さらに、小径筒部210を小径部21aに圧入する際に大径筒部220が大径部21bに当接してガイドされる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、被シール部材の外周面に環状シール部材を圧入により固定するシール構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、等速ジョイントの外輪の外周面にL字状軸方向断面形状からなる環状のシール部材を圧入により取り付けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009-162347号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
環状のシール部材の円筒部を外輪の外周面に圧入することにより、環状のシール部材の径方向外方に延びるフランジ部が倒れるように変形する。これは、環状のシール部材の円筒部が圧入により拡径変形することに伴って、フランジ部の根元部分が変形することによるものと考えられる。そして、フランジ部が倒れ変形すると、環状のシール部材の外周端の周囲との隙間が拡大してしまい、シール性能が低下する。ところで、圧入代を小さくすることで、フランジ部の倒れ変形量が少なくなるが、圧入代を小さくすると固定力が小さくなるため、環状のシール部材が外輪から抜けやすくなってしまう。そのため、十分な圧入代を確保しなければならない。
【0005】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、圧入代を十分に確保することによりシール部材を確実に固定しつつ、シール部材のフランジ部の倒れ変形量を抑制することによりシール性能の低下を抑制することができるシール構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
(請求項1)本発明に係るシール構造は、被シール部材の外周面に環状シール部材を圧入により固定するシール構造であって、前記被シール部材の外周面は、環状シール部材の圧入方向基端側に設けられた小径部と、前記小径部に対して圧入方向に隣り合う大径部とを備え、前記環状シール部材は、円筒形状に形成され、前記小径部に圧入される小径筒部と、円筒形状に形成され、前記小径筒部の内径より大きな内径からなり、前記大径部の外周側に配置される大径筒部と、前記小径筒部の一端と前記大径筒部の一端とを連結する連結部と、円盤状に形成され、前記大径筒部の他端から径方向外側に延びるように形成されたフランジ部とを備え、前記環状シール部材を前記被シール部材に圧入する前の状態において、前記大径筒部の内径は、前記大径部の外径以上に形成され、もしくは、前記大径部との圧入代が前記小径筒部と前記小径部との圧入代より小さくなるように形成され、前記小径筒部を前記小径部に圧入する際に前記大径筒部が前記大径部に当接してガイドされる。
(請求項2)また、前記大径筒部の軸方向長さは、前記小径部の軸方向長さより長く形成されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【0007】
(請求項1)本発明によれば、被シール部材の外周面および環状シール部材を階段状に形成する。そして、被シール部材の小径部に環状シール部材の小径筒部を圧入することにより、環状シール部材が被シール部材に固定される。そして、小径筒部と小径部との圧入代は、十分に固定できる程度の圧入代としているため、環状シール部材の固定力を十分に確保できる。ここで、環状シール部材の大径筒部の内径は、被シール部材の大径部の外径以上の場合と、被シール部材の大径部の外径より小さい場合とがある。以下にそれぞれの場合に分けて説明する。
【0008】
大径筒部の内径が被シール部材の大径部の外径以上の場合には、大径筒部が大径部の外周側に進入されたときに、大径筒部には大径部から荷重を受けない。しかしながら、小径筒部が小径部に圧入されることにより、大径筒部が径方向内側に向かって変形する。そのため、圧入開始前に比べて圧入開始すると、大径筒部の内径が小さくなる。その結果、大径筒部が大径部に当接して押し付ける状態となる。
【0009】
このようにして、小径筒部を小径部に圧入する際に大径筒部が大径部に当接してガイドされることにより、大径筒部の変形は大径部によって規制される状態となる。そして、フランジ部は大径筒部のうち小径筒部とは反対側に設けられている。つまり、大径筒部の変形が規制されることにより、フランジ部の倒れ変形量を抑制することができる。その結果、小径筒部と小径部との圧入代を十分に確保することにより環状シール部材を確実に固定しつつ、環状シール部材のフランジ部の倒れ変形量を抑制することによりシール性能の低下を抑制することができる。
【0010】
また、大径筒部の内径が被シール部材の大径部の外径より小さい場合には、大径筒部が大径部に圧入されるため、大径筒部に設けられているフランジ部が倒れ変形するおそれがある。ここで、本発明者は、筒状部分の圧入代が大きくなるほど、フランジ部分の倒れ変形量が大きくなることを発見した。そこで、大径筒部の内径を、大径部との圧入代が小径筒部と前記小径部との圧入代より小さくなるように形成することとした。従って、大径筒部と大径部との圧入代が、小径筒部と小径部との圧入代よりも小さければ、大径筒部に設けられているフランジ部の倒れ変形量は抑制できる。特に、大径筒部と大径部との圧入代が十分に小さければ、フランジ部の倒れ変形を抑制することができる。その結果、小径筒部と小径部との圧入代を十分に確保することにより環状シール部材を確実に固定しつつ、環状シール部材のフランジ部の倒れ変形量を抑制することによりシール性能の低下を抑制することができる。
【0011】
(請求項2)大径筒部の軸方向長さを小径部の軸方向長さより長くすることで、小径筒部が小径部に圧入開始される前に、大径筒部が大径部の外周側に進入する。ここで、小径筒部が小径部に圧入開始されると、大径筒部が径方向内側へ縮径変形するおそれがあり、その変形量によっては大径部の外周側に進入できなくなるおそれがある。そうすると、環状シール部材を被シール部材の外周面の所望の位置に配置することが困難となる。しかしながら、上述したように、小径筒部が小径部に圧入開始される前に、大径筒部が大径部の外周側に進入する。そのため、小径筒部が小径部に圧入開始して大径筒部が径方向内側へ縮径変形したとしても、既に大径筒部は大径部の外周側に位置しているため、大径筒部は大径部の外周面の所望の位置に確実に移動することができる。従って、環状シール部材を被シール部材の外周面の所望の位置に確実に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本実施形態における車両用駆動装置の軸方向断面図である。
【図2】(a)は図1における外輪本体のうち環状シール部材が配置される部分の拡大図であり、(b)は図1における環状シール部材の部分の拡大図である。
【図3】外輪本体に環状シール部材を圧入する際の状態のうち、大径筒部が大径部の外周側に進入した状態を示す軸方向断面図である。
【図4】外輪本体に環状シール部材を圧入する際の状態のうち図3の次の状態であり、小径筒部が小径部に圧入開始した状態を示す軸方向断面図である。
【図5】外輪本体に環状シール部材を圧入した最終状態を示す軸方向断面図である。
【図6】(a)は従来技術に相当する筒状部とフランジ部を有する環状シール部材を外輪本体に圧入した場合の軸方向断面図であり、(b)は環状シール部材単体の軸方向断面図である。
【図7】図6(a)において、環状シール部材の筒状部と外輪本体の外周面との圧入代と、フランジ部の倒れ変形量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明のシール構造を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態においては、車両用駆動輪に連結され、エンジンによる駆動力を駆動輪に伝達する装置である。ここでは、ドライブシャフトのアウトボード側とハブユニットとの連結部位について説明する。
【0014】
駆動装置について図1を参照して説明する。図1に示すように、駆動装置は、ドライブシャフトのアウトボード側の等速ジョイント10と、等速ジョイント10の外輪20の駆動力をホイール(図示せず)に伝達するハブユニット100とを備える。さらに、駆動装置は、車両固定部材との隙間をシールする環状シール部材200を備える。以下、それぞれの構成部品について詳細に説明する。
【0015】
等速ジョイント10は、図1に示すように、ジョイント中心固定式ボール型等速ジョイント(「ツェッパ形等速ジョイント」とも称す)である。この等速ジョイント10は、複数の外輪ボール溝21cを有する外輪20と、複数の内輪ボール溝31を有する内輪30と、外輪ボール溝21cおよび内輪ボール溝31を転動し、外輪20と内輪30との間でトルクを伝達する複数のボール40と、周方向にそれぞれのボール40を保持する保持器50と、内輪30に連結されたシャフト60とを備えて構成されている。この等速ジョイント10は、公知であるため詳細な説明を省略する。
【0016】
ここで、外輪20については、図1および図2を参照して詳細に説明する。外輪20は、外輪本体21と、連結軸部22とを備える。外輪本体21は、図1の左側に開口部を備える有底筒状に形成され、内周面に形成された複数の外輪ボール溝21cを備えている。ここで、図1および図2に示すように、外輪本体21の外側面は、開口部側から底部側に向かって縮径する段差形状に形成されている。外輪本体21の外周面のうち図1の右側端部には、最右端(環状シール部材200の圧入方向基端側)に小径部21aが形成され、小径部21aに対して軸方向左側(環状シール部材200の圧入方向)に隣り合う大径部21bが形成されている。
【0017】
小径部21aおよび大径部21bは、旋削加工または研削加工により円筒外周面形状に形成されている。小径部21aと大径部21bとの段差端面は、外輪軸方向に直交する平面形状に形成されている。小径部21aの外径はDo1であり、大径部21bの外径はDo2である。大径部21bの外径Do2は、小径部21aの外径Do1より大きく形成されている。また、小径部21aの軸方向長さはLo1であり、大径部21bの軸方向長さはLo2である。大径部21bの軸方向長さLo2は、小径部21aの軸方向長さLo1より長く形成されている。そして、小径部21aおよび大径部21bの外周側が、環状シール部材200の配置される部位である。
【0018】
外輪20の連結軸部22は、外輪本体21の底部の外方(図1の右側)に、外輪軸方向に延びるように外輪本体21と一体形成されている。この連結軸部22の外径は、外輪本体21の小径部21aの外径Do1より小さい。つまり、外輪本体21の図1の右端には、端面21dが形成されている。また、連結軸部22の外周面には、外輪本体21側から順に、スプライン部22a、ねじ部22bが形成されている。
【0019】
ハブユニット100は、図1に示すように、懸架装置などの固定部材300に固定され、外輪20の連結軸部22を回転可能に支持すると共に、ホイール(図示せず)を支持する。つまり、ハブユニット100は、外輪20の回転をホイールに伝達する。そして、ハブユニット100は、複列軸受を構成する。このハブユニット100は、固定部110と、第一回転部120と、第二回転部130と、転動体140と、シール部材150,160と、ナット170とを備える。
【0020】
固定部110は、懸架装置などの固定部材300に固定されている。この固定部110の内周面は転動体140の転動面を形成する。第一回転部120は、L字型の軸方向断面形状に形成されており、筒状部121とフランジ部122とを備える。筒状部121の外周面は、複列に配置される転動体140の一方列の転動面を形成する。つまり、第一回転部120は、固定部110に対して回転可能に支持されている。そして、第一回転部120の筒状部121の内周面にはスプラインが形成されており、等速ジョイント10の外輪20の連結軸部22のスプライン部22aに噛合する。つまり、第一回転部120は、外輪20に対して相対回転を規制するように連結されている。
【0021】
また、第一回転部120のフランジ部122は、筒状部121の図1の右側の端部から径方向外方に延びるように形成されている。このフランジ部122は、固定部110よりも図1の右側に配置されている。さらに、フランジ部122には、ホイールに連結するためのボルトを挿通する穴が形成されている。つまり、第一回転部120は、ホイールに固定される。
【0022】
さらに、第一回転部120の筒状部121の外周面のうち図1の左側の部位121aは、縮径された段差形状に形成されている。この段差部位121aの外周面には、第二回転部130が固定されている。第二回転部130の外周面は、転動体140の他方列の転動面を形成する。また、第二回転部130の軸方向長さは、第一回転部120の段差部位121aの軸方向長さよりも僅かに長く形成されている。そのため、第二回転部130の図1の左端面が等速ジョイント10の外輪本体21の端面21dに当接している。ここで、ナット170を外輪20の連結軸部22のねじ部22bに螺合することにより、第一回転部120および第二回転部130は、ナット170と外輪本体21の端面21dとの間に挟まれることにより固定されている。
【0023】
シール部材150は、例えばオイルシールなどであり、固定部110の内周面と第二回転部130の外周面との間をシールする。つまり、シール部材150は、転動体140の図1の左側をシールする。シール部材160は、例えばオイルシールなどであり、固定部110の内周面と第一回転部120の外周面との間をシールする。つまり、シール部材160は、転動体140の図1の右側をシールする。
【0024】
環状シール部材200は、図1,図2に示すように、金属環からなり、外輪本体21の小径部21aおよび大径部21bの外周側に配置される。この環状シール部材200は、その外周端の周囲、すなわち環状シール部材200の外周端と固定部材300の内周端との隙間Hから、転動体140の方への異物侵入をシールするための部材である。つまり、隙間Hをできる限り小さくすることが望まれる。
【0025】
環状シール部材200は、円筒状の金属素材、例えば、鋼管やアルミニウム管などにプレス加工(鍛造加工)を行うことで塑性変形させることにより形成されている。この他に、環状シール部材200は、円盤状の金属素材に対してプレス加工を行うことで塑性変形させることにより形成してもよい。この環状シール部材200は、円筒形状に形成された小径筒部210および大径筒部220と、小径筒部210の一端と大径筒部220の一端とを連結する連結部230と、大径筒部220の他端から径方向外側に延びるように形成されたフランジ部240を備える。
【0026】
つまり、図1および図2に示すように、環状シール部材200の軸方向断面形状は、L字形状を2つ連結した階段形状に形成されている。そして、小径筒部210は、外輪本体21の小径部21aに圧入され、大径筒部220は、外輪本体21の大径部21bの外周側に当接して配置される。
【0027】
ここで、小径筒部210の内径はDi1であり、外輪本体21の小径部21aの外径Do1より小さく形成されている。つまり、小径筒部210と外輪本体21の小径部21aとの圧入代は、(Do1−Di1)となる。また、小径筒部210の内周面の軸方向長さはLi1であり、外輪本体21の小径部21aの軸方向長さLo1より短く形成されている。つまり、小径筒部210は、全長に亘って小径部21aに圧入される。
【0028】
大径筒部220の内径はDi2であり、小径筒部210の内径Di1より大きく、外輪本体21の小径部21aの外径Do1より大きく形成されている。ここで、大径筒部220の内径Di2は、外径Do2以上に形成するようにしてもよいし、外輪本体21の大径部21bの外径Do2より小さく形成するようにしてもよい。
【0029】
大径筒部220の内径Di2が大径部21bの外径Do2以上の場合には、内径Di2は、小径筒部210を小径部21aに圧入する際に、大径筒部220が大径部21bにガイドされる程度の内径とする。一方、大径筒部220の内径Di2が外輪本体21の大径部21bの外径Do2より小さい場合には、大径筒部220は大径部21bに圧入される。このとき、大径筒部220と大径部21bとの圧入代は、(Do2−Di2)となり、小径筒部210と小径部21aとの圧入代(Do1−Di1)より小さく設定されている。さらに、大径筒部220の内周面の軸方向長さはLi2であり、外輪本体21の小径部21aの軸方向長さLo1より長く、かつ、大径部21bの軸方向長さLo2より短く形成されている。
【0030】
そして、環状シール部材200が外輪本体21の外周側に位置決めされた状態において、外輪本体21は、環状シール部材200のフランジ部240に当接する端面を有しない。つまり、環状シール部材200を圧入する際にフランジ部240が倒れ変形すると、隙間Hが拡大する。従って、フランジ部240が倒れ変形しないようにすることが望まれる。そして、上述した環状シール部材200によれば、フランジ部240が倒れ変形することを抑制できるようになっている。以下に、その理由について詳細に説明する。
【0031】
ここで、図6(a)(b)および図7を参照して、従来のように、外輪本体421の外周面の端部421aに、L字型軸方向断面形状の環状シール部材500を圧入する場合に、筒状部510と外輪本体421との圧入代(Do−Di)と、フランジ部520の倒れ変形量Wとの関係について説明する。なお、外輪本体421の外周面の端部421aの外径がDoであり、環状シール部材500の筒状部510の内径がDiである。
【0032】
図7に示すように、圧入代(Do−Di)が大きくなるに従って、フランジ部520の倒れ変形量Wが大きくなっていることが分かる。ここで、圧入代(Do−Di)が大きいほど、環状シール部材500の外輪本体421に対する固定力は大きくなる。つまり、圧入代(Do−Di)を小さくすることで、フランジ部520の倒れ変形量Wは小さくなるが、外輪本体421に対する固定力が小さくなってしまう。
【0033】
次に、図7の関係を踏まえて、本実施形態における環状シール部材200を外輪本体21の外周側に圧入する際の動作について図3〜図5を参照して説明する。図3に示すように、外輪本体21の小径部21a側から環状シール部材200を同軸上に挿入する。このとき、大径筒部220の軸方向長さLi2が小径部21aの軸方向長さLo1より長いため、小径筒部210が小径部21aに圧入開始される前に、大径筒部220が大径部21bの外周側に進入する。
【0034】
そして、大径筒部220の内径Di2が大径部21bの外径Do2以上であれば圧入されずに、大径筒部220は大径部21bの外周側に進入する。一方、大径筒部220の内径Di2が大径部21bの外径Do2より小さい場合には、大径筒部220は大径部21bの外周側に圧入されながら進入する。
【0035】
ここで、小径筒部210が小径部21aに圧入開始されると、図7に示すように、小径筒部210よりも圧入方向に設けられている連結部230が圧入方向に倒れ変形する。そうすると、大径筒部220に径方向内側に向かって変形しようとする力(以下、「縮径力」と称する)が作用する。仮に、上述したように、圧入開始前に大径筒部220に縮径力が作用すると、大径筒部220が径方向内側へ縮径変形するおそれがあり、その変形量によっては、大径筒部220は大径部21bの外周側に進入できなくなるおそれがある。そうすると、環状シール部材200を外輪本体21の外周面の所望の位置に配置することが困難となる。
【0036】
しかしながら、上述したように、小径筒部210が小径部21aに圧入開始される前に、大径筒部220が大径部21bの外周側に進入する。そのため、小径筒部210が小径部21aに圧入開始して大径筒部220が径方向内側へ縮径変形したとしても、既に大径筒部220は大径部21bの外周側に位置しているため、大径筒部220は大径部21bの外周面の所望の位置に確実に移動することができる。
【0037】
続いて、図3に示す状態から環状シール部材200をさらに軸方向に移動させると、図4に示すようになる。つまり、小径筒部210が小径部21aの外周側に圧入開始される。そして、図5に示すように、連結部230が外輪本体21の小径部21aと大径部21bの段差形状の端面に当接する状態となるまで、環状シール部材200を外輪本体21に対して軸方向に移動させる。
【0038】
上述したように、図7より、小径筒部210が小径部21aに圧入されると、小径筒部210よりも圧入方向に設けられている連結部230が圧入方向に倒れ変形する。そうすると、大径筒部220に縮径力が作用する。
【0039】
大径筒部220の内径Di2が大径部21bの外径Do2以上の場合に、大径筒部220に縮径力が作用すると、小径筒部210の圧入開始前に比べて圧入開始すると、大径筒部220の内径が小さくなる。その結果、大径筒部220が大径部21bに当接して押し付ける状態となる。そして、大径筒部220が大径部21bにガイドされながら、環状シール部材200は軸方向に移動する。つまり、連結部230が倒れ変形することによりフランジ部240も倒れ変形しようとするが、大径筒部220の変形は大径部21bによって規制されることにより、フランジ部240の倒れ変形量を抑制する。
【0040】
ただし、大径筒部220が大径部21bに対して径方向に押し付けることになるため、大径筒部220は大径部21bに圧入されている状態となる。しかし、大径筒部220と大径部21bとの圧入代は連結部230の変形により僅かに生じる程度であると共に、連結部230が戻るように変形することも考えられるため、仮に大径筒部220が圧入されるとしても、大径筒部220よりも圧入方向に設けられているフランジ部240はほとんど倒れ変形しない。
【0041】
一方、大径筒部220の内径Di2が大径部21bの外径Do2より小さい場合には、上記に比べると、大径筒部220の圧入方向に設けられているフランジ部240が倒れ変形するおそれがある。しかし、小径筒部210を外輪本体21の小径部21aに圧入する前の状態において、大径筒部220と大径部21bとの圧入代(Do2−Di2)は、小径筒部210と小径部21aとの圧入代(Do1−Di1)より小さくしている。従って、連結部230が倒れ変形したとしても、大径筒部220と大径部21bとの圧入代(Do2−Di2)は、小径筒部210と小径部21aとの圧入代(Do1−Di1)より小さくできる。そして、図7から分かるように、フランジ部240の倒れ変形量を小さくできる。
【0042】
ここで、小径筒部210と小径部21aとの圧入代(Do1−Di1)は、環状シール部材200を外輪本体21に十分に固定できる程度に設定している。従って、環状シール部材200の外輪本体21に対する固定力は十分に確保できる。このようにしたとしても、上記の通り、フランジ部240の倒れ変形量を抑制することができる。従って、環状シール部材200を外輪本体21に確実に固定しつつ、環状シール部材200のフランジ部240の倒れ変形量を抑制することにより環状シール部材200によるシール性能の低下を抑制することができる。
【0043】
上記実施形態においては、環状シール部材200を外輪本体21の外周面に取り付ける場合について説明したが、これに限られるものではない。環状シール部材200を相手部材の外周面に圧入により配置する場合であって、環状シール部材200の外周端の位置がシール性能に影響を及ぼす場合には、適用することができる。
【符号の説明】
【0044】
20:外輪、 21:外輪本体(被シール部材)、 21a:小径部、 21b:大径部、 200:環状シール部材、 210:小径筒部、 220:大径筒部、 230:連結部、 240:フランジ部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
被シール部材の外周面に環状シール部材を圧入により固定するシール構造であって、
前記被シール部材の外周面は、環状シール部材の圧入方向基端側に設けられた小径部と、前記小径部に対して圧入方向に隣り合う大径部とを備え、
前記環状シール部材は、
円筒形状に形成され、前記小径部に圧入される小径筒部と、
円筒形状に形成され、前記小径筒部の内径より大きな内径からなり、前記大径部の外周側に配置される大径筒部と、
前記小径筒部の一端と前記大径筒部の一端とを連結する連結部と、
円盤状に形成され、前記大径筒部の他端から径方向外側に延びるように形成されたフランジ部と、
を備え、
前記環状シール部材を前記被シール部材に圧入する前の状態において、前記大径筒部の内径は、前記大径部の外径以上に形成され、もしくは、前記大径部との圧入代が前記小径筒部と前記小径部との圧入代より小さくなるように形成され、
前記小径筒部を前記小径部に圧入する際に前記大径筒部が前記大径部に当接してガイドされるシール構造。
【請求項2】
請求項1において、
前記大径筒部の軸方向長さは、前記小径部の軸方向長さより長く形成されるシール構造。



【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2013−64465(P2013−64465A)
【公開日】平成25年4月11日(2013.4.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−204338(P2011−204338)
【出願日】平成23年9月20日(2011.9.20)
【出願人】(000001247)株式会社ジェイテクト (7,053)
【Fターム(参考)】