(57)【要約】【課題】焼入鋼切削後にリードを除去したり、総型工具にてリードを生じないように加工することなく、オイル漏れを生じるのを有効に防止できるシール構造を提供する。【解決手段】複数のリップ部を有するオイルシールと、オイルシールのリップ部が接触するオイルシール面とを備え、オイルシール面が焼入鋼切削にて仕上げられてなるシール構造体である。少なくともオイルシール面におけるリップ部間に、螺旋状に繋がっていない溝が焼入鋼切削にて形成されている。【選択図】図１
2013108560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のリップ部を有するオイルシールと、このオイルシールのリップ部が接触するオイルシール面とを備え、前記オイルシール面が焼入鋼切削にて仕上げられてなるシール構造体であって、
少なくとも前記オイルシール面におけるリップ部間に、螺旋状に繋がっていない溝が焼入鋼切削にて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシール構造体。
【請求項２】
螺旋状に繋がっていない溝が独立した複数の周方向溝にて構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシール構造体。
【請求項３】
前記オイルシール面が回転軸の軸線を中心とする円筒面であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシール構造体。
【請求項４】
前記オイルシール面が回転軸の軸線を中心とする円錐面であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシール構造体。
【請求項５】
前記オイルシール面が回転軸の軸線に対して直交する垂直面であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシール構造体。
【請求項６】
固定式等速自在継手であって、外側継手部材のステムに形成されるシール面が前記請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のシール構造体のオイルシール面であることを特徴とする固定式等速自在継手。
【請求項７】
摺動式等速自在継手であって、外側継手部材のステムに形成されるシール面が前記請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のシール構造体のオイルシール面であること特徴とする摺動式等速自在継手。
【請求項８】
シール部を有する軸受構造であって、このシール部が前記請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のシール構造にて構成されていることを特徴とする軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シール構造に関し、特に、複数のリップ部を有するオイルシールと、このオイルシールのリップ部が接触するオイルシール面とを備えたシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手は，入力軸と出力軸のなす角度が変動しても常に滑らかに回転力を伝えることが可能な継手で自動車のドライブシャフトやプロペラシャフト及び産業機械等に広く使われている。特に自動車では，ＦＦ車の前輪駆動軸，４ＷＤ車の前輪及び後輪駆動軸等に不可欠な機能部品で，今やほとんどの乗用車に採用されている。一般的に駆動軸では、ホイール側に角度は大きく採れるがスライド機能は持たない固定式等速自在継手，デファレンシャル側にスライド可能な摺動動式等速自在継手が用いられ，これら２種の等速自在継手を中間軸で連結している。
【０００３】
摺動式等速自在継手の外側継手部材等においては、オイルシールとの接触面（デフオイルの流出を遮断する部位）は、従来においては研削等によって仕上げられている。しかしながら、近年においては、環境への配慮などから、環境上好ましくないクーラントを必要とする研削加工にかわって、焼入鋼切削の適用が進んでいる。焼入鋼切削は、単に切削のことであり、切削は通常生材の状態で行うので、熱処理後（焼入れ後）の切削であることを明確にするために焼入鋼切削と称した。焼き入れ後に切削を行うため、素材の熱処理変形をこの切削過程で除去することができる。
【０００４】
しかしながら、焼入鋼切削の場合、切削のみであるので、図１０に示すように、切削面８０に螺旋状の溝８１が形成される。このような螺旋状の溝８１が形成されれば、この溝８１に沿ってオイルが外部に流出するおそれがあった。
【０００５】
そこで、このように形成されたリード（螺旋状に連続した溝）を弾性砥石（乾式砥石）で除去するもの（特許文献１）や総型工具も用いてリードを生じないようにするもの（特許文献２）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１５０９１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のように弾性砥石を用いれば、切削工具の他にこの弾性砥石を必要とし、しかも、この弾性砥石は、砥石形状が崩れ易く、定期的にこの砥石のドレッシングが必要となっていた。このため、コスト高となるとともに、サイクルタイムが増加する等の問題があった。
【０００８】
特許文献２に示すように、総型工具を用いた場合、総型工具は切削長さが長くなると、切削抵抗が大きくなり、工具にも、機械にも悪い影響を与えるため、切削長さの長い等速自在継手のオイルシール面の加工には不適当である。また、オイルシール面がシール性を保つためには、リード（螺旋状に連続した溝）が生じないだけでなく、ストレートな面形状を保っていなければならない。しかし、総型工具は切削回数の増加と共に、ストレートな面形状が次第に崩れて行く。特に、切削長さが長いほど、それが顕著である。従って、この点からも、等速自在継手の場合、総型工具による加工が不適当であることが分かる。
【０００９】
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、焼入鋼切削後にリードを除去したり、総型工具にてリードを生じないように加工することなく、オイル漏れを生じるのを有効に防止できるシール構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のシール構造は、複数のリップ部を有するオイルシールと、このオイルシールのリップ部が接触するオイルシール面とを備え、前記オイルシール面が焼入鋼切削にて仕上げられてなるシール構造体であって、少なくとも前記オイルシール面におけるリップ部間に、螺旋状に繋がっていない溝が焼入鋼切削にて形成されているものである。
【００１１】
本発明のシール構造によれば、オイルシール面におけるリップ部間に、螺旋状に繋がっていない溝があるので、オイルが外部に流出するのを防止できる。
【００１２】
螺旋状に繋がっていない溝がとしては、独立した多数の周方向溝にて構成されることになる。このような溝によって、オイルの外部への流出を有効に防止できる。
【００１３】
オイルシール面として、回転軸の軸線を中心とする円筒面であっても、回転軸の軸線を中心とする円錐面であっても、回転軸の軸線に対して直交する垂直面であってもよい。
【００１４】
本発明の固定式等速自在継手は、外側継手部材のステムに形成されるシール面が前記シール構造体のオイルシール面であるものである。
【００１５】
本発明の摺動式等速自在継手は、外側継手部材のステムに形成されるシール面が前記シール構造体のオイルシール面であるものである。
【００１６】
本発明の軸受構造は、シール部を有する軸受構造であって、このシール部が前記シール構造にて構成されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、オイルが外部に流出するのを防止できるので、高精度のシール機能を発揮することができる。しかも、焼入切削後に、従来のような弾性砥石を用いる必要がないので、低コスト化を図ることができるとともに、砥石の交換や作業場所の移動等がなくなって作業時間の短縮化を図ることができ、さらには、定期的なドレッシングを必要とせず、大幅に生産に優れたものとなる。また、用いる切削工具は、総型工具とする必要がないので、切削長さの長い等速自在継手のオイルシール面の加工に最適となる。
【００１８】
オイルシール面としては、独立した多数の周方向溝にて構成されることによって、オイルの外部への流出を有効に防止でき、しかも、加工性に優れ、低コスト化に寄与する。
【００１９】
オイルシール面として、回転軸の軸線を中心とする円筒面であっても、回転軸の軸線を中心とする円錐面であっても、回転軸の軸線に対して直交する垂直面であってもよく、このシール構造の適用範囲が多く汎用性に優れる。
【００２０】
固定式等速自在継手、摺動式等速自在継手、及び軸受構造等の種々のシール構造に最適となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のシール構造を示す断面図である。
【図２】前記シール構造を用いた等速自在継手の要部拡大図である。
【図３】前記図２に示す等速自在継手を用いた前輪駆動軸を示す簡略図である。
【図４】前記図１のシール構造のオイルシール面加工動作を示す工程図である。
【図５】前記図１に示す工具の動作で形成された溝の簡略図である。
【図６】オイルシールにてシールされている状態の回転軸を示す簡略図である。
【図７】オイルシールにてシールされている状態の他の回転軸を示す簡略図である。
【図８】オイルシールにてシールされている状態の別の回転軸を示す簡略図である。
【図９】本発明のシール構造を用いた軸受構造を示す要部断面図である。
【図１０】従来の焼入切削によって形成された螺旋状の溝を示す簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【００２３】
図１は本発明に係るシール構造を示す断面図であり、図２はこのシール構造を用いた等速自在継手（摺動式等速自在継手）の拡大側面図である。
【００２４】
摺動式等速自在継手３は、例えば図３に示すような前輪駆動軸に用いられる。このような駆動軸は、シャフト１と、このシャフト１の一方の端部に連結される固定式等速自在継手２と、このシャフト１の他方の端部に連結される摺動式等速自在継手３とを備え、固定式等速自在継手２が車輪４側(ホイール側)に連結され、摺動式等速自在継手３がデファレンシャル（デフ）５側に連結される。
【００２５】
摺動式等速自在継手３は、外側継手部材６と、図示省略の内側継手部材と、この内側継手部材と外側継手部材との間に介在されるトルク伝達部材等を備える。また、外側継手部材６は、図２等に示すように、内側継手部材やトルク伝達部材が収納されるマウス部６ａと、このマウス部６ａの底壁７に連設されるステム部６ｂとからなる。なお、外側継手部材６のマウス部６ａの開口部は、図３に示すように、ブーツ８にて密封される。この摺動式等速自在継手としては、トルク伝達部材としてボールを用いたダブルオフセット型等速自在継手やクロスグルーブ型等速自在継手であっても、さらには、内側継手部材がトリポード部材であるトリポード型等速自在継手であってもよい。
【００２６】
固定式等速自在継手２は、外側継手部材１０と、図示省略の内側継手部材と、この内側継手部材と外側継手部材との間に介在されるトルク伝達部材等を備える。また、外側継手部材１０は、内側継手部材やトルク伝達部材が収納されるマウス部１０ａと、このマウス部１０ａの底壁１１に連設されるステム部１０ｂとからなる。なお、外側継手部材６のマウス部１０ａの開口部は、ブーツ１２にて密封される。この固定式等速自在継手としては、トラック溝が円弧からなるツェッパ型等速自在継手やトラック溝が円弧と直線部とからなるアンダーカットフリー型等速自在継手であってもよい。
【００２７】
ところで、図２に示すように、摺動式等速自在継手３の外側継手部材６のステム部６ｂには、マウス部側にボス部１５が形成され、このボス部１５の外径面１６が円筒面のオイルシール面Ｍとされる。すなわち、本発明のシール構造は、少なくとも２つのリップ部２２ａ，２２ｂを有するオイルシール２０と、このリップ部２２ａ，２２ｂが接触（圧接）する前記オイルシール面Ｍとを備える。
【００２８】
ここで、オイルシール２０は、図１と図２に示すように、内部に金属環２１が埋設されたゴム弾性材からなるシール本体２２を備えたものである。このシール本体２２は、シールリップ部２２ａと、ダストリップ部２２ｂを有し、シールリップ部２２ａはバネ部材２３によって、オイルシール面Ｍ側に押圧され、そのクサビ状のリップ先端部２４がオイルシール面Ｍに押し付けられる。これによって、オイルを密封することができる。なお、ダストリップ部２２ｂは、補助的に設けられるものであって、オイルシール面Ｍに密接して、ダスト等の侵入を防止する。
【００２９】
等速自在継手３の外側継手部材６は、例えば、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中炭素鋼からなる。そして、外径面１６に硬化層が形成されている。硬化層を形成する硬化処理としては、高周波焼入れや浸炭焼入れ等にて行われる。高周波加熱による焼き入れとは、高周波電流の流れているコイル中に焼入れに必要な部分を入れ、電磁誘導作用により、ジュール熱を発生させて、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法である。浸炭焼入れとは、活性化した炭素を多く含むガス、液体、固体などの浸炭剤中で鋼を長時間加熱することにより、表面層から炭素を含浸させる処理（浸炭処理）を行い、この浸炭した鋼に対して、焼入れ焼もどしを行う方法である。
【００３０】
そして、オイルシール面Ｍを構成するボス部１５の外径面１６を図４に示すようなバイト２５を有する切削工具２６によって焼入鋼切削を行う。焼入鋼切削は、単に切削のことであり、切削は通常生材の状態で行うので、熱処理後（焼入れ後）の切削であることを明確にするために焼入鋼切削と称した。焼き入れ後に切削を行うため、素材の熱処理変形をこの切削過程で除去することができる。
【００３１】
切削工具２６のバイト２５は、焼入鋼切削の可能なバイトであって、例えばＣＢＮ（立方晶窒化硼素）に特殊セラミックス結合材を加えた焼結体工具等を使用することができる。
【００３２】
この切削工具２６と被加工部材である外側継手部材６とを軸心方向および径方向に相対的移動をさせて、切削工具２６にて被加工部材の加工面であるボス部１５の外径面１６を切削することになる。
【００３３】
具体的には、外側継手部材６に対して、切削工具２６のバイト２５が図４に示すような動作を行うことになる。この場合、被加工部材である外側継手部材６を、その軸心廻りの回動が可能とする図示省略の支持装置にて支持する。そして、バイト２５を外側継手部材６の軸線方向に沿って往復動させるとともに、軸線方向に対して直交する方向に沿って往復動させることが可能な駆動機構によって支持する。
【００３４】
このようにセットした状態において、被加工部材である外側継手部材６を、その軸心廻りに回動させ、バイト２５をボス部１５の外径面１６から所定量だけ外径方向に離間した状態から、まず、外側継手部材６の軸線方向に沿って矢印Ａ１方向に外側継手部材６に対して、軸方向切削開始位置まで移動させる。その位置で、バイト２５を外側継手部材６の軸線方向に直交する矢印Ｂ１方向に沿って所定量だけ移動させる。これによって、被加工部材である外側継手部材６であるボス部１５の外径面１６に対して垂直方向に切り込むことになる。その後、矢印Ｂ１方向と反対方向である矢印Ｃ１方向にバイト２５を移動させることによって、ボス部１５の外径面１６に対して垂直方向にバイト２５を離間（後退）させる。これによって、図５に示すような周方向溝３０（３０Ａ）を形成することができる。
【００３５】
その後、外側継手部材６の軸線方向に沿って矢印Ａ２方向に所定量だけ移動させる。その位置で、バイト２５を外側継手部材６の軸線方向に直交する矢印Ｂ２方向に沿って所定量だけ移動させた後、矢印Ｂ２方向と反対方向である矢印Ｃ２方向にバイト２５を移動させる。これによって、図５に示すような周方向溝３０（３０Ｂ）を形成することができる。以後同様に、矢印Ａ３、Ｂ３、Ｃ３・・・と移動させることによって、軸方向所定範囲に周方向溝３０が軸方向に沿って複数形成されてオイルシール面Ｍを形成することができる。
【００３６】
なお、このバイト２５の移動方向、移動量、移送速度、外側継手部材６の回転速度等は、図示省略の制御手段や記憶手段等にて制御される。制御手段は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターで構成することがきでる。記憶手段（記憶装置）は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ−Ｒ（Compact Disc-Recordable）ドライブ、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等から構成できる。なお、ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータを格納することができる。
【００３７】
独立した複数の周方向溝３０が形成される範囲としては、少なくとも、シールリップ部２２ａが摺接する範囲とダストリップ部２２ｂが摺接する範囲との間にのみ形成されていればよい。このため、オイルシール面Ｍとしてシールリップ部２２ａが摺接する範囲からダストリップ部２２ｂが摺接する範囲までの範囲全体に周方向溝３０を形成するものであっても、シールリップ部２２ａが摺接する範囲とダストリップ部２２ｂが摺接する範囲との間にのみ形成するものであってもよい。また、オイルシール面Ｍの全範囲に周方向溝３０を形成するものであってもよい。
【００３８】
本発明のシール構造によれば、被加工部材の加工面（外側継手部材６のボス部１５の外径面１６）を連続した螺旋状の溝がないオイルシール面Ｍに切削することができる。このため、このようなオイルシール面Ｍであれば、オイルを外部に流出させるのを防止でき、高精度のシール機能を発揮することができる。しかも、従来のような弾性砥石を用いる必要がないので、低コスト化を図ることができるとともに、砥石の交換や作業場所の移動等がなくなって作業時間の短縮化を図ることができ、さらには、定期的なドレッシングを必要とせず、大幅に生産に優れたものとなる。また、用いる切削工具は、総型工具とする必要がないので、切削長さの長い等速自在継手のオイルシール面の加工に最適となる。
【００３９】
ところで、オイルシール面Ｍの形成部位としては、前記実施形態では、図６に示すように、回転軸５０（５０ａ）の軸線を中心とする円筒面５２であったが、図７に示すように、回転軸５０（５０ｂ）の軸線を中心とする円錐面５３であってもよい。さらには、図８に示す示ように、回転軸（５０ｂ）の軸線に対して直交する垂直面５４であってもよい。なお、図８に示すオイルシール２０の場合、この垂直面５４に接触するリップ部２２ｃを有する。また、図６から図８の５１は、オイルシール２０が内嵌される固定側部材である。
【００４０】
ところで、固定式等速自在継手の外側継手部材１０においても、オイルシール面Ｍが形成されている。このため、このオイルシール面Ｍが、前記オイルシール面加工方法によって加工される。
【００４１】
したがって、このオイルシール面Ｍにおいても、螺旋状の溝がないオイルシール面に切削することができ、オイルが外部に流出するのを防止できる。
【００４２】
次に、図９は軸受構造を示し、この軸受構造は、固定部材５５に挿入される回転軸５６を枢支するものであって、軸受５７とシール部５８とを備える。
【００４３】
軸受５７は、内輪６１と、外輪６２と、この内輪６１と外輪６２との間に介在される転動体としてのボール６３とを備える。また、シール部５８として、オイルシール２０と、図１等に示すオイルシール２０と、このオイルシール２０のリップ部２２ａ，２２ｂが接触するオイルシール面Ｍとを備える。
【００４４】
したがって、この図９に示すような軸受構造であれば、回転軸５６のオイルシール面Ｍが、図４に示す加工方法によって加工される。このため、螺旋状の溝がないオイルシール面Ｍを形成することができ、オイルが外部に流出するのを防止できる。このため、高精度のシール効果を発揮する軸受構造を提供できる。
【００４５】
ところで、オイルシールは、自動車のエンジンやギヤードモータなどに使用され、主に回転軸端部からの油漏れや、外部からのほこりの侵入を防止するものである。このため、自動車や航空機、船舶、鉄道車輛、建設機械、農業機械、石油化学プラント、家電製品など、さまざまな分野における機械の密封装置に使用される。したがって、本発明のシール構造を用いることができ、このようなシール構造を用いることによって、高精度のシール効果を発揮する各種産業用機械を提供できる。
【００４６】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、前記実施形態では、オイルシールとして、図１、図８等に示すものに限らず、リップ部が少なくとも２個有する種々のタイプのものを用いることができる。
【００４７】
また、バイト２５の大きさ、形状、材質等は、被加工部材の加工面の材質、硬度等に応じて種々変更できる。切削される周方向凹溝の深さや形成範囲も、オイルを漏らさない範囲で種々変更できる。前記実施形態では、バイト２５側を軸方向および径方向に移動させていたが、逆に被加工部材側を軸方向および径方向に移動させても、両者を移動させてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
２     固定式等速自在継手
３     摺動式等速自在継手
６ｂ   ステム部
６ａ   マウス部
６     外側継手部材
１０ｂ ステム部
１０   外側継手部材
２０   オイルシール
２２ａ，２２ｂ       リップ部
２２ｃ リップ部
３０   周方向溝
５０   回転軸
５２   円筒面
５３   円錐面
５４   垂直面
Ｍ     オイルシール面
【図１】
2013108560.tif 000003
【図２】
2013108560.tif 000004
【図３】
2013108560.tif 000005
【図４】
2013108560.tif 000006
【図５】
2013108560.tif 000007
【図６】
2013108560.tif 000008
【図７】
2013108560.tif 000009
【図８】
2013108560.tif 000010
【図９】
2013108560.tif 000011
【図１０】
2013108560.tif 000012