(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと上記ハウジングに対して軸線方向に往復移動可能な軸との間を密封する密封装置において、
上記軸の外周面に接触するリップを内周部に有する環状のシール部材を備え、
リップの表面に、リップの周方向に間隔を隔てて並び且つリップの周方向に沿って延びる互いに独立した多数の凸条からなる列が、リップの軸方向に間隔を隔てて複数形成されており、
その複数形成された列は、リップの周方向に関して互いの凸条の位置が重ならないように配置された第１および第２の列を含むことを特徴とする密封装置。
【請求項２】
請求項１において、隣接する列の凸条は互い違いに配列されていることを特徴とする密封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はハウジングと軸との間を密封する密封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ラックアンドピニオン式の舵取装置において、油圧により操舵補助力を得るものがある。この種の動力舵取装置では、ラック軸が、互いに連結されたギヤハウジング及びシリンダチューブ内に、その軸線方向に往復移動可能に配設されている。ラック軸は、ギヤハウジング内においてピニオンと噛み合っており、ラック軸の両端はギヤハウジングおよびシリンダチューブの外部にそれぞれ突き出されて、タイロッドを介して操向輪に連結されている。
【０００３】
上記のラック軸はシリンダチューブ内でロッドを形成しており、このロッドとシリンダチューブとの間を密封する密封装置は、ロッドに接触するリップを有するシール部材を備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のパワーステアリング装置において、密封装置が異音を発生するという問題がある。これは、リップがロッドに面当たりしていると、ロッドとの摺動時にリップにびびり振動のような現象が出ることによると考えられる。そこで、従来、リップの表面、特に空気側の傾斜面にリップの周方向に連続する環状のリブを複数列設けることが提案されている。
【０００５】
この場合、異音発生を低減するという効果はあるが、軸が油側へ移動するときに摺動抵抗が大きくなるという問題が発生する。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、異音発生を抑制でき、しかも摺動抵抗の小さい密封装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本願発明者は、従来の連続状のリブを設ける場合に、摺動抵抗が大きくなるのは、ロッドの空気側にある油が連続状のリブにより掻き落とされるために、空気側の油を摺動部を通過させて油側へ戻すポンピング作用が低下していることが原因であると考えた。
本発明はかかる知見に基づいてなされたものであり、請求項１記載の発明では、ハウジングと上記ハウジングに対して軸線方向に往復移動可能な軸との間を密封する密封装置において、上記軸の外周面に接触するリップを内周部に有する環状のシール部材を備え、リップの表面に、リップの周方向に間隔を隔てて並び且つリップの周方向に沿って延びる互いに独立した多数の凸条からなる列が、リップの軸方向に間隔を隔てて複数形成されており、その複数形成された列は、リップの周方向に関して互いの凸条の位置が重ならないように配置された第１および第２の列を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明によると、リップが軸にべた当たりすることを凸条によって防止することができ、異音発生を抑制することができる。しかも、凸条が互いに独立しているので、軸の空気側にある油が、凸条間を抜け、リップ先端部を通過して油側に移動することが可能となる。したがって、充分なポンピング作用が得られるので、油漏れも少ない。また、軸が油側に移動するときにも、摺動部であるリップの先端部に油が潤沢に供給されるので、摺動抵抗を低減でき、耐久性を向上できるという利点もある。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１において、隣接する列の凸条は互い違いに配列されていることを特徴とするものである。凸条を互い違いに配列しておけば、軸の空気側にある油が、突条間をさらに抜け易くなるので、より充分なポンピング作用が得られる結果、油漏れを格段に少なくすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の密封装置を含む動力舵取装置の要部の一部破断側面図である。図１を参照して、動力舵取装置１は、ラック歯２ａを有するラック軸２とピニオン（図示せず）を含む油圧式パワーアシスト付きのラックアンドピニオン機構を備えている。
【００１３】
ラック軸２は、車体の左右方向に延設されるシリンダチューブ３およびこのシリンダチューブ３の一端に連なるギヤハウジング４の内部に、軸長方向に摺動自在に支持されている。ラック軸２の両端部は、図示しない前輪にそれぞれ連なるタイロッド５にボールジョイント６を介して連結されている。
ラック軸２の一部にはロッド７が形成され、このロッド７と、ロッド７の周囲を取り囲むシリンダチューブ３との間を、左右一対の密封装置としてのロッドシール８，８で封止することにより、操舵補助力発生用のパワーシリンダ９が構成されている。シリンダチューブ３の一部によってパワーシリンダ９のシリンダ９ａが構成されることになる。
【００１４】
ギヤハウジング４は、シリンダチューブ３の一端に圧入連結される支持筒部１０と、この支持筒部１０に対して斜交する態様で上方へ延びる主ハウジング１１とを備えている。
１２はステアリングホイール１３に連結される動力舵取装置１の入力軸であり、入力軸１２の上端部は主ハウジング１１から突出している。この主ハウジング１１内には、図示していないが、ピニオンを形成する出力軸と、入力軸１２および出力軸を互いに相対角変位可能に連結するトーションバーとが収容されている。
【００１５】
また、主ハウジング１１内には、入、出力軸間の相対角変位に基づいて油圧ポンプＰからの圧油を、ピストン１４によって互いに仕切られるパワーシリンダ９の左右の油室１５，１６の一方に択一的に供給するとともに、他方の油室からの油を油タンクＴに戻すコントロールバルブＣが内蔵されている。図１において、１７はコントロールバルブＣと油室１５とをポート１８を介して連通する油路であり、１９はコントロールバルブＣと油室１６とをポート２０を介して連通する油路である。
【００１６】
ギヤハウジング４側のロッドシール８は、シリンダ９ａ内において支持筒部１０の端部に当接する位置に圧入されている。他方のロッドシール８は、シリンダ９ａの端部に固定されるラックブッシュ２１に当接して位置決めされている。
パワーシリンダ９の要部の拡大断面図である図２を参照して、ロッドシール８は、環状のゴム製のシール部材２２と、環状にて断面略Ｌ字型をなす芯金２３とを備えている。この芯金２３はシール部材２２に加硫接着されることにより、シール部材２２を補強する。
【００１７】
シール部材２２は、ロッド７に接触するリップ２４を形成する内周部２５と、シリンダ９ａの内周面９ｂに圧入される外周部２６とを備えている。シール部材２２の内周部２５において芯金２３寄りの部分には、合成樹脂からなるバックアップリング２７がロッド７に摺接する態様にて配置されている。
シール部材２２のリップ２４の背面２８には、引っ張りコイルばねからなる締付けリング２９が巻回され、内圧が低いときのリップ２４のロッド７に対する締め付け力を付与している。
【００１８】
シール部材２２の内周部２５は、リップ２４の先端縁３０を挟んだ両側に空気側傾斜面３１と油側傾斜面３２とを有している。空気側傾斜面３１には、リップ２４の周方向に沿って延びる複数の列３３，３４，３５をなす凸条としてのリブ３６が互いに独立して形成されている。
各列３３，３４，３５のリブ３６は、リップ２４の周方向に長い形状をなし、互いに等間隔に配置されている。また、隣接する列３３と３４、３４と３５のリブ３６は互い違いに配列されている。
【００１９】
本実施の形態によれば、リップ２４がロッド７にべた当たり（面当たり）することをリブ３６によって防止することができ、ロッド７とリップ２４が摺動するときに異音が発生することを防止することができる。
しかも、リブ３６が互いに独立しているので、ロッド７が油側へと摺動する（図２において実線の矢符にて示す）、いわゆる引き工程において、ロッド７の空気側にある油が、リブ３６，３６間を抜け、リップ３４の先端縁３０を通過して油側に移動する（図２において、一点鎖線の矢符にて示す）ことが可能となる。したがって、充分なポンピング作用が得られるので、油漏れも少ない。
【００２０】
また、ロッド７が油側に移動するときにも、摺動部であるリップ２４の先端縁３０近傍に油が潤沢に供給されるので、摺動抵抗を低減でき、耐久性を向上できるという利点もある。
さらに、隣接する列３３，３４，３５のリブ３６を互い違いに配列してあるので、ロッド７の空気側にある油が、リブ３６，３６間をさらに抜け易くなるので、より充分なポンピング作用が得られる結果、油漏れを格段に少なくすることができる。互い違いのリブ３６は周方向に重ならないことが好ましい。
【００２１】
なお、図２の凸条としてのリブ３６に代えて、参考形態としての図３に示すシール部材２２Ａのように凹条３７を設けるようにしても、リブ３６を設ける場合と同様にして、リップ２４のべた当たりを防止でき、異音発生を防止することができる。しかも、凹条３７に溜められた油がリップ２４の先端部である摺動部に供給されるので、摺動抵抗をより低減でき、これにより摺動部の摩耗を低減して耐久性をより向上させることができる。特に、凹条３７が互い違いに配列されている場合は、リップ２４の先端縁３０に対して周方向にまんべんなく、油を供給することが可能になるという利点がある。
【００２２】
凹条３７の形状としては、細長い長円形状が好ましく、例えば長手方向の長さが０．１５ｍｍ前後（例えば０．０５〜０．２５ｍｍ）、短手方向の長さが０．０２〜０．０４ｍｍ、深さが０．０２〜０．０５ｍｍであれば、好ましい。凹条３７は、例えばエッチングを用いて形成すれば良い。
なお、図２や図３では、リブからなる凸条３６や凹条３７からなる起伏条を互い違いに配置していたが、これに限らず、参考形態である図４に示すシール部材２２Ｂのように、凸条３６（又は凹条３７）を整列させて配置しても良い。
【００２３】
次いで、図５は本発明のさらに別の参考形態を示している。図５を参照して、本参考形態が図２の実施の形態と異なるのは、リブを廃止し、シール部材２２Ｂを独立発泡のゴムにより形成した点にある。図５において、図２と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略してある。本参考形態では、シール部材２２Ｃが独立発泡のゴムからなるので、リップ２４の表面である空気側傾斜面３１や油側傾斜面３２に、互いに独立する多数の微小な凹部３８が存在することになる。これにより、ロッド７がリップ２４に対して摺動するときに、リップ２４がロッド７にべた当たりすることを防止して、異音発生を抑制することができる。
【００２４】
また、ロッド７の移動中に凹部３８に溜められた油がリップ２４の先端部である摺動部に供給されるので、摺動抵抗を低減でき、これにより摺動部の摩耗を低減して耐久性を向上させることができる。
特に、発泡ゴムの場合、リップ２４の表面が摩耗しても、油溜まりとしての機能する凹部３８が次々に出現するので、長期にわたって潤滑の改善が可能である。
【００２５】
次いで、図６は本発明の別の参考形態を示している。模式的断面図である図６を参照して、本参考形態が図３の参考形態と異なるのは、凹条３７の深さが、リップ２４の先端に近づくにしたがって深さされていることである。すなわち、列３３の凹条３７の深さよりも列３５の凹条３７の深さがより深く設定され、図示していないが列３４の凹条３７の高さは、その中間の深さに設定されている。例えば列３３の凹条３７の深さを５０〜６０μｍとし、列３５の凹条３７の深さを７０〜１００μｍとする場合がある。
【００２６】
仮に、全ての凹条３７が均一な深さである場合、シール部材２２Ａの内周部２５の摩耗の進展とともに、凹条３７が全体的に消滅し、摺動抵抗の低減の効果が低下するおそれがある。これに対して、本実施の形態では、シール部材２２Ａの内周部２５の摩耗が進展しても、摺動抵抗の低減に最も寄与するリップ２４の近くに凹条３７が残存することになり、その結果、長期に摺動抵抗の低減の効果を維持することができる。
【００２７】
なお、図６の参考形態の凹条３７を図２や図３の形態と同様に互い違いに配列しても良いが、図４の実施の形態と同様に整列させて配列しても良い。
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、本発明をその他の軸摺動用のシールに適用する等、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の密封装置をパワーシリンダに適用した動力舵取装置の一部破断側面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】  本発明の参考形態の密封装置の要部の断面図である。
【図４】  本発明のさらに別の参考形態の密封装置の要部の断面図である。
【図５】  本発明のさらに別の参考形態の密封装置の要部の断面図である。
【図６】  本発明のさらに別の参考形態の密封装置の要部の模式的断面図である。
【符号の説明】
７    ロッド
８    ロッドシール（密封装置）
９ａ  シリンダ
２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ  シール部材
２３  芯金
２４  リップ
２５  内周部
３０  先端縁
３１  空気側傾斜面
３２  油側傾斜面
３３，３４，３５  列
３６  リブ（凸条、起伏条）
３７  凹条（起伏条）
３８  凹部
【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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