(57)【要約】【課題】取付位置によって生じる寸法公差範囲内の全てにおいて、優れた密封性能を発揮させることのできる密封装置を提供する。【解決手段】ベアリングケース３２０における円筒状部３２１と、円筒状部３２１の先端側に設けられる内向きフランジ部３２２とを繋ぐ湾曲部３２３の外周面に摺動自在に接触可能なダストリップ１２１を備え、ダストリップ１２１は、先端側の平面部と、内周面側に設けられ、かつ先端に向かうにつれて縮径する縮径傾斜面部と、を有すると共に、前記平面部と前記縮径傾斜面部は、直接繋がっているか、または、先端に向かうにつれて拡径する拡径傾斜面部を挟んで繋がっており、該拡径傾斜面部と前記平面部とがなす角度は、１５０°以上１８０°未満であることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユニバーサルジョイントに備えられる十字軸に取り付けられて、前記十字軸における軸部と、該軸部に対して回転揺動自在に備えられるベアリングケースとの間の隙間を封止する密封装置であって、
前記ベアリングケースにおける円筒状部と、該円筒状部の先端側に設けられる内向きフランジ部とを繋ぐ湾曲部の外周面に摺動自在に接触可能なダストリップを備え、
前記ダストリップは、先端側の平面部と、内周面側に設けられ、かつ先端に向かうにつれて縮径する縮径傾斜面部と、を有すると共に、
前記平面部と前記縮径傾斜面部は、直接繋がっているか、または、先端に向かうにつれて拡径する拡径傾斜面部を挟んで繋がっており、該拡径傾斜面部と前記平面部とがなす角度は、１５０°以上１８０°未満であることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
補強環と、
前記補強環に一体的に設けられる弾性体製の密封装置本体と、
を備え、
前記密封装置本体に前記ダストリップが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
前記密封装置本体は、前記内向きフランジ部に対して摺動自在に接触し、前記ベアリングケース内のグリースの漏れを抑制するグリースリップを備えていることを特徴とする請求項２に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユニバーサルジョイントに備えられる密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車の車体に備えられるプロペラシャフトには、互いのなす角度が変化するように構成された２つの軸部材同士を接合し、かつ、一方の軸部材から他方の軸部材に回転動力を伝達するユニバーサルジョイントが設けられている。そして、このユニバーサルジョイントには、泥水やダストがジョイント内部に侵入することを抑制し、かつ、ジョイント内部のグリースが漏れてしまうことを抑制する密封装置が設けられている（特許文献１参照）。図７を参照して、従来例に係る密封装置について説明する。図７は従来例に係る密封装置の模式的断面図である。
【０００３】
密封装置７００は、補強環７１０と、補強環７１０に一体的に設けられる弾性体製の密封装置本体７２０とを備えている。また、密封装置本体７２０は、泥水やダストがジョイント内部に侵入することを抑制するためのダストリップ７２１と、ジョイント内部のグリースが漏れてしまうことを抑制するためのグリースリップ７２２とを備えている。これらダストリップ７２１とグリースリップ７２２は、いずれも、ユニバーサルジョイントに備えられるベアリングケースに対して摺動自在に設けられる。
【０００４】
ここで、ユニバーサルジョイントへの密封装置７００の取り付け位置については、各部材の寸法公差等によって、多少の誤差が発生し得る。すなわち、図７において、補強環７１０の図中最下部から不図示のベアリングケースまでの距離には寸法公差がある。この寸法公差によって、ダストリップ７２１とベアリングケースとの接触位置及び接触幅は異なるため、密封性能も異なる。この点について、図８〜図１０を参照して説明する。図８〜図１０は従来例に係る密封装置における取付状態と密封性能との関係を説明する説明図である。各図においては、（ａ）に密封装置の状態を示し、（ｂ）に接触位置及び接触幅と接触圧力との関係を示すグラフを示している。また、図８は上記の寸法公差のうち最小値の場合（上記の距離が最小の場合）を示し、図９は上記の寸法公差のうち中央値の場合を示し、図１０は上記の寸法公差のうち最大値の場合を示している。
【０００５】
ベアリングケース３２０は、円筒状部３２１と、円筒状部３２１の先端側に設けられる内向きフランジ部３２２と、これらを繋ぐ湾曲部３２３とを有している。図８〜図１０には、これらの外形のみを示している。そして、密封装置７００におけるダストリップ７２１は湾曲部３２３の外周面に摺動自在に接触し、グリースリップ７２２は内向きフランジ部３２２に対して摺動自在に接触する。ここで、ダストリップ７２１による密封性能は、各図に示すグラフから認識することができる。すなわち、接触圧力が最も高くなる位置よりもグラフ中左側（ダスト等が侵入する側に相当）の勾配の方が、当該位置よりもグラフ中右側の勾配よりも大きい方がダスト等の侵入を抑制し易く密封性能に優れていると言える。図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示すグラフの場合には、接触圧力が最も高くなる位置よりもグラフ中左側の勾配の方が右側の勾配よりも大きく、密封性能に優れていると言える。これに対し、図１０（ｂ）に示すグラフの場合には、接触圧力が最も高くなる位置よりもグラフ中左側の勾配よりも右側の勾配の方が大きく、ダスト等が侵入してしまい易いと考えられる。
【０００６】
以上のように、従来例に係る密封装置７００においては、寸法公差の範囲内において、一定の範囲では十分な密封性能が得られるが、寸法公差の範囲内の全てにおいて、十分な密封性能が得られるとは言えなかった。ここで、密封装置において、密封性能を決定付け
る要因は、複数の要因がある。本願発明者は、鋭意検討の結果、ダストリップ７２１の先端の形状及び寸法が、密封性能を決定付ける重要な要因の一つであることを突き止めた。すなわち、ダストリップ７２１は、先端側の平面部７２１ａと、内周面側に設けられ、かつ先端に向かうにつれて縮径する縮径傾斜面部７２１ｂと、これらを繋ぎ、かつ先端に向かうにつれて拡径する拡径傾斜面部７２１ｃとを備えている。本願発明者は平面部７２１ａと拡径傾斜面部７２１ｃとのなす角度βが、密封性能を決定付ける重要な要因の一つであることを突き止めた。なお、図８〜図１０に示すグラフは、角度βが１４２°の場合について、ＦＥＭ解析の結果により得られたグラフである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−２１４８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、取付位置によって生じる寸法公差範囲内の全てにおいて、優れた密封性能を発揮させることのできる密封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【００１０】
すなわち、本発明の密封装置は、
ユニバーサルジョイントに備えられる十字軸に取り付けられて、前記十字軸における軸部と、該軸部に対して回転揺動自在に備えられるベアリングケースとの間の隙間を封止する密封装置であって、
前記ベアリングケースにおける円筒状部と、該円筒状部の先端側に設けられる内向きフランジ部とを繋ぐ湾曲部の外周面に摺動自在に接触可能なダストリップを備え、
前記ダストリップは、先端側の平面部と、内周面側に設けられ、かつ先端に向かうにつれて縮径する縮径傾斜面部と、を有すると共に、
前記平面部と前記縮径傾斜面部は、直接繋がっているか、または、先端に向かうにつれて拡径する拡径傾斜面部を挟んで繋がっており、該拡径傾斜面部と前記平面部とがなす角度は、１５０°以上１８０°未満であることを特徴とする。
【００１１】
補強環と、
前記補強環に一体的に設けられる弾性体製の密封装置本体と、
を備え、
前記密封装置本体に前記ダストリップが設けられているとよい。
【００１２】
前記密封装置本体は、前記内向きフランジ部に対して摺動自在に接触し、前記ベアリングケース内のグリースの漏れを抑制するグリースリップを備えているとよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、取付位置によって生じる寸法公差範囲内の全てにおいて、優れた密封性能を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１はユニバーサルジョイントの外観図である。
【図２】図２は本発明の実施例に係る密封装置の装着状態を示す模式的断面図である。
【図３】図３は本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図である。
【図４】図４は本実施例に係る密封装置における取付状態と密封性能との関係を説明する説明図である。
【図５】図５は本実施例に係る密封装置における取付状態と密封性能との関係を説明する説明図である。
【図６】図６は本実施例に係る密封装置における取付状態と密封性能との関係を説明する説明図である。
【図７】図７は従来例に係る密封装置の模式的断面図である。
【図８】図８は従来例に係る密封装置における取付状態と密封性能との関係を説明する説明図である。
【図９】図９は従来例に係る密封装置における取付状態と密封性能との関係を説明する説明図である。
【図１０】図１０は従来例に係る密封装置における取付状態と密封性能との関係を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１６】
（実施例）
図１〜図６を参照して、本発明の実施例に係る密封装置について説明する。密封装置自体の説明に先立って、本実施例に係る密封装置を適用可能なユニバーサルジョイントの一例を説明する。
【００１７】
＜ユニバーサルジョイント＞
図１を参照して、本実施例に係る密封装置を適用可能なユニバーサルジョイントについて説明する。図１はユニバーサルジョイントの外観図であり、ユニバーサルジョイントを簡略的に示している。
【００１８】
ユニバーサルジョイントは、十字軸２００と、十字軸２００に取り付けられる第１ヨーク５１０及び第２ヨーク５２０とを備えている。十字軸２００は、基部２１０と、一対の第１軸部２２０及び一対の第２軸部２３０とを備えている。一対の第１軸部２２０は一直線上に設けられ、一対の第２軸部２３０も一直線上に設けられている。また、一対の第１軸部２２０の中心軸線と、一対の第２軸部２３０の中心軸線は、垂直に交わるように構成されている。そして、第１ヨーク５１０は、一対の第１軸部２２０に軸支されることで、これら一対の第１軸部２２０の中心軸線に対して回転揺動可能に設けられている。また、第２ヨーク５２０は、一対の第２軸部２３０に軸支されることで、これら一対の第２軸部２３０の中心軸線に対して回転揺動自在に設けられている。
【００１９】
以上のように構成されるユニバーサルジョイントによれば、第１ヨーク５１０側の一方の軸部材と第２ヨーク５２０側の他方の軸部材とを接合することができ、かつ、一方の軸部材と他方の軸部材のなす角度の変化を可能にしつつ、回転動力を一方から他方に伝達させることができる。このように構成されるユニバーサルジョイントは、自動車の車体に備えられるプロペラシャフトの他、各種装置における軸部材に適用することができる。
【００２０】
＜密封装置＞
特に、図２及び図３を参照して、本実施例に係る密封装置について説明する。図２は本発明の実施例に係る密封装置の装着状態を示す模式的断面図である。なお、図２においては、ユニバーサルジョイントにおいて、密封装置が装着されている付近を拡大した断面図
を簡略的に示している。また、図２においては、十字軸２００における第１軸部２２０及び第２軸部２３０双方の中心軸線を含む面で、各部材を切断した断面図を示している。また、図３は本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図である。なお、図３においては、密封装置の中心軸線を含む面で密封装置を切断した断面図を簡略的に示しており、その一部を拡大した図についても示している。
【００２１】
上述の図１には現れていないが、一対の第１軸部２２０及び一対の第２軸部２３０の部位には、それぞれ第１ヨーク５１０及び第２ヨーク５２０の回転揺動動作を円滑にするためのベアリング機構がそれぞれ設けられている。また、各部位には、それぞれ、本実施例に係る密封装置１００も設けられている。つまり、４か所に、ベアリング機構及び密封装置１００が設けられている。各か所に設けられるベアリング機構及び密封装置１００の構成は、基本的に同一であるので、ここでは、第１軸部２２０の付近に備えられるベアリング機構及び密封装置１００を示す図２を参照して、これらについて説明する。
【００２２】
本実施例に係るベアリング機構は、複数のニードルローラ３１０と、これら複数のニードルローラ３１０を内部に収容するベアリングケース３２０とを備えている。そして、複数のニードルローラ３１０が、第１軸部２２０の周囲を、転動自在に構成されることによって、第１軸部２２０に対してベアリングケース３２０は回転揺動自在となっている。なお、ベアリングケース３２０は、第１ヨーク５１０に設けられている第１軸部２２０の軸孔部分に固定されている。以上の構成により、第１軸部２２０に対して、ベアリングケース３２０と共に第１ヨーク５１０が回転揺動自在となっている。そして、ベアリングケース３２０は、円筒状部３２１と、この円筒状部３２１の先端側に設けられる内向きフランジ部３２２と、これらを繋ぐ湾曲部３２３とを備えている。また、このベアリングケース３２０の内部には、ニードルローラ３１０の転動動作を円滑にするためにグリースが充填されている。
【００２３】
密封装置１００は、ユニバーサルジョイントに備えられる十字軸２００に取り付けられて、十字軸２００における軸部（図２に示す例においては、第１軸部２２０）と、この軸部に対して回転揺動自在に備えられるベアリングケース３２０との間の隙間を封止する役割を担っている。これにより、泥水やダストがジョイント内部（より具体的には、ベアリングケース３２０の内部）に侵入することを抑制し、かつジョイント内部のグリースが漏れてしまうことを抑制することができる。
【００２４】
そして、密封装置１００は、金属などにより構成される補強環１１０と、補強環１１０に一体的に設けられる弾性体製の密封装置本体１２０とを備えている。密封装置本体１２０の材料の好適な例としては、ニトリルゴム（ＮＢＲ）などのゴム材料を挙げることができる。補強環１１０は、外環部１１１と、外環部１１１の一端側に設けられる内向きフランジ部１１２と、内向きフランジ部１１２の先端に設けられる内環部１１３とから構成される。
【００２５】
また、密封装置本体１２０は、ベアリングケース３２０における湾曲部３２３の外周面に摺動自在に接触可能なダストリップ１２１と、ベアリングケース３２０における内向きフランジ部３２２に対して摺動自在に接触し、ベアリングケース３２０内のグリースの漏れを抑制するグリースリップ１２２とを備えている。
【００２６】
以上のように構成される密封装置１００は、その内周面側に軸部（図２に示す例では第１軸部２２０）が挿通されるように、十字軸２００に対して装着される。このとき、補強環１１０における内向きフランジ部１１２が十字軸２００の基部２１０の端面２１０ａに突き当たる位置まで密封装置１００は装着される。そして、密封装置１００が装着された後に、ベアリング機構が取り付けられる。背景技術の中でも説明した通り、密封装置１０
０が取り付けられた状態において、図２中、密封装置１００の補強環１１０における内向きフランジ部１１２の最下部からベアリングケース３２０の内向きフランジ部３２２までの距離には寸法公差がある。そして、この寸法公差によって、ダストリップ１２１とベアリングケース３２０（具体的には、湾曲部３２３の外周面）との接触位置及び接触幅は異なるため、密封性能も異なる。本実施例に係る密封装置１００においては、寸法公差範囲内の全てにおいて、優れた密封性能が発揮されるように、ダストリップ１２１の形状及び寸法を工夫している。以下、この点について、より詳細に説明する。
【００２７】
＜ダストリップの詳細＞
特に、図３〜図６を参照して、本実施例に係る密封装置１００におけるダストリップ１２１について、より詳細に説明する。図３中の拡大図に示すように、本実施例に係るダストリップ１２１は、先端側の平面部１２１ａと、内周面側に設けられ、かつ先端に向かうにつれて縮径する縮径傾斜面部１２１ｂと、これらを繋ぎ、かつ先端に向かうにつれて拡径する拡径傾斜面部１２１ｃとを備えている。本実施例における縮径傾斜面部１２１ｂ及び拡径傾斜面部１２１ｃは、テーパ面により構成されている。ただし、これらの傾斜面部は、密封装置１００の中心軸線を含む面で切断した断面で見た時に、曲線となるような傾斜面により構成することもできる。
【００２８】
そして、本実施例においては、平面部１２１ａと拡径傾斜面部１２１ｃとのなす角度αが１５０°以上１８０°未満となるように設定されている。そして、図４〜図６は本実施例に係る密封装置における取付状態と密封性能との関係を説明する説明図である。各図においては、（ａ）に密封装置の状態を示し、（ｂ）に接触位置及び接触幅と接触圧力との関係を示すグラフを示している。また、図４は上記の寸法公差のうち最小値の場合（内向きフランジ部１１２の最下部からベアリングケース３２０の内向きフランジ部３２２までの距離が最小の場合）を示し、図５は上記の寸法公差のうち中央値の場合を示し、図６は上記の寸法公差のうち最大値の場合を示している。なお、図４〜図６においては、ベアリングケース３２０については、外形のみを示している。図４〜図６に示すように、いずれのグラフにおいても、接触圧力が最も高くなる位置よりもグラフ中左側（ダスト等が侵入する側に相当）の勾配の方が、当該位置よりもグラフ中右側の勾配よりも大きいことが分かる。従って、どの状態においても、ダスト等の侵入を抑制し易く、優れた密封性能が発揮されることが分かる。
【００２９】
なお、図４〜図６は、角度αが１６４°の場合について、ＦＥＭ解析の結果により得られたグラフである。しかしながら、検討の結果、角度αが１５０°以上１８０°未満であれば、寸法公差範囲内の全てにおいて、優れた密封性能が発揮されると考えられる。また、角度αが１８０°の場合、つまり、拡径傾斜面部１２１ｃを設けずに、平面部１２１ａと縮径傾斜面部１２１ｂが直接繋がっている場合であっても、寸法公差範囲内の全てにおいて、優れた密封性能が発揮されると考えられる。更に、上記ＦＥＭ解析は、密封装置本体１２０がＮＢＲの場合の解析結果であるが、密封装置本体１２０の材料がその他のゴム材料等であっても、上記の角度αの条件を満たせば、寸法公差範囲内の全てにおいて、優れた密封性能が発揮されると考えられる。
【符号の説明】
【００３０】
１００  密封装置
１１０  補強環
１１１  外環部
１１２  内向きフランジ部
１１３  内環部
１２０  密封装置本体
１２１  ダストリップ
１２１ａ  平面部
１２１ｂ  縮径傾斜面部
１２１ｃ  拡径傾斜面部
１２２  グリースリップ
２００  十字軸
２１０  基部
２１０ａ  端面
２２０  第１軸部
２３０  第２軸部
３１０  ニードルローラ
３２０  ベアリングケース
３２１  円筒状部
３２２  内向きフランジ部
３２３  湾曲部
５１０  第１ヨーク
５２０  第２ヨーク
【図１】
2020106121.tif 000003
【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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【図８】
2020106121.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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