JP2018096391A

JP2018096391A - パッキン

Info

Publication number: JP2018096391A
Application number: JP2016238396A
Authority: JP
Inventors: 裕紀岡田; Hironori Okada
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2018-06-21

Abstract

【課題】パッキンが軸と供回りすることを抑制することができるパッキンを提供する。【解決手段】本発明のパッキン１０は、外周側がハウジングの内周面に装着されるとともに、内周側が軸と摺動自在に接触することによって、密封流体が大気側へ漏洩しないようにシールするものであって、パッキンは、外周面２４がハウジングと密接する基部２０と、基部２０の密封流体側の端部２１から軸方向に延在するシール部４０を備え、基部２０の外周面２４には、軸方向の大気側端部から密封流体側に向けて溝部３０が形成されており、溝部３０における外周側の角部がハウジングの内周面に密接していることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のパワーステアリング等、回転・揺動する軸とハウジングとの間に装着されるパッキンに関する。

従来より、自動車のパワーステアリングに装着されるパッキン５１０として、図６に示すものが知られている。このパッキン５１０は、ハウジング５５０の内周面５５１に密接することで、パッキン５１０をハウジング５５０の内周面５５１に固定する基部５２０と、この基部５２０の密封流体油側Ｂの端部５２１から軸方向に延在するシール部５４０とを備える。

シール部５４０は、内周側リップ部５４１と外周側リップ部５４２とからなるものであって、内周側リップ部５４１が軸５６０の外周面５６１に摺動自在に接触するとともに、外周側リップ部５４２がハウジング５５０の内周面５５１と密接することで、密封流体油が大気側Ａへ漏洩しないようシールする。

そして、基部５２０がハウジング５５０の内周面５５１に固定されている限りにおいて、軸５６０のみがハウジング５５０の内周側で回転し、パッキン５１０の内周側リップ部５４１のみが軸５６０の外周面５６１に摺動自在に接触する。

ところで、パッキン５１０が内周面５１１又は外周面５１２で摺動するか否かについては、パッキン５１０の内周面５１１又は外周面５１２のうちトルクの小さい面がハウジング５５０又は軸５６０と摺動することになる。

ここで、トルク（Ｔ）は、パッキン５１０の内周面５１１又は外周面５１２の半径を「ｒ」とし、摺動抵抗を「Ｆ」とすると、
Ｔ＝ｒ×Ｆの式で算出することができる。

また、摺動抵抗（Ｆ）は、摩擦係数を「μ」とし、緊迫力を「Ｐｒ」とすると、
Ｆ＝μ×Ｐｒの式で算出することができる。

また、緊迫力（Ｐｒ）は、軸径を「ｄ」とし、接触幅を「ｂ」とし、作用圧力を「ｐ」とし、大気圧下でのパッキン５１０の緊迫力を「Ｐｒ０」とすると、
Ｐｒ＝πｄｂｐ＋Ｐｒ０の式で算出することができる。

そして、上記式からも明らかな通り、パッキン５１０の外周面５１２は、内周面５１１よりも半径（ｒ）が大きく、かつ、内周面５１１よりも接触幅（ｂ）が大きい。そのため、パッキン５１０の内周面５１１は、外周面５１２よりもトルクが小さくなるため、パッキン５１０の内周面５１１が軸５６０と摺動自在に接触することになる。

しかし、パッキン５１０の外周面５１２とハウジング５５０の内周面５５１との間に密封流体油が侵入し、蓄積する場合がある。

パッキン５１０の外周面５１２とハウジング５５０の内周面５５１との間に密封流体油が蓄積すると、ハウジング５５０とパッキン５１０の外周面５１２との摩擦係数が低下し、パッキン５１０の外周面５１２の摺動抵抗が低下することで、パッキン５１０の外周面５１２のトルクが低下する可能性がある。

そして、パッキン５１０の外周面５１２のトルクが低下することによって、パッキン５１０の外周面５１２がパッキン５１０の内周面５１１のトルクを下回ると、パッキン５１０が軸５６０とともに回転し、パッキン５１０の外周面５１２とハウジング５５０の内周面５５１とが意図せず摺動する、いわゆる供回りが発生する可能性がある。

特開２００６−３０８０３１号公報実開平２−５９３６５号公報

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、パッキンが軸と供回りすることを抑制することができるパッキンを提供することにある。

上述した技術的課題を解決するために、本発明は、外周側がハウジングの内周面に装着されるとともに、内周側が軸と摺動自在に接触することによって、密封流体が大気側へ漏洩しないようにシールするパッキンにおいて、前記パッキンは、外周面が前記ハウジングと密接する基部と、前記基部の密封流体側の端部から軸方向に延在するシール部を備え、前記基部の外周面には、軸方向の大気側端部から密封流体側に向けて溝部が形成されており、前記溝部における外周側の角部が前記ハウジングの内周面に密接していることを特徴とする。

また、本発明において好ましくは、前記溝部は、周方向所定の間隔をもって複数形成されてなるものである。

また、本発明において好ましくは、前記溝部は、前記溝部における外周側の角部と互いに向かい合う角部間における周方向幅と、前記溝部における内周側の溝底部における周方向幅とが異なるものである。

また、本発明において好ましくは、前記溝部は、外周側から内周側にかけて周方向幅が小さくなっているものである。

本発明のパッキンによれば、基部の外周面に形成された溝部の角部がハウジングと基部との間に介在する密封流体を掻き切ることで、パッキンの外周面とハウジングの間に介在する密封流体量を少なくし、基部の摩擦抵抗を大きく設定することができるため、パッキンが軸と供回りすることを抑制することができる。

本発明の第一実施形態に係るパッキンを示す斜視図である。本発明の第一実施形態に係るパッキンがハウジングに装着された状態を示す断面図である。本発明の第一実施形態に係るパッキンを図１に示すＣ方向から見た状態を示す底面図である。（ａ）、（ｂ）ともに、本発明の第二実施形態に係るパッキンを図１に示すＣ方向から見た状態を示す底面図である。本発明の第二実施形態に係るパッキンの面圧分布を示す説明図である。従来技術に係るパッキンがハウジングに装着された状態を示す断面図である。

次に、本実施形態に係るパッキン１０について図面に基づき詳細に説明する。

本実施形態に係るパッキン１０は、自動車のパワーステアリングに用いられるものである。図１及び図２に示すように、パッキン１０は、ハウジング５０の内周に形成された環状段差部５２に当接して装着され、ハウジング５０とハウジング５０の軸孔５３内周に挿通される軸６０との間をシールするものである。

パッキン１０は、ゴム状弾性体からなるものであって、ハウジング５０に固定される環状の基部２０と、この基部２０の密封流体油側Ｂの端部２１から軸方向に延在する環状のシール部４０とが一体成形されている。

シール部４０は、全体として密封流体油側Ｂに向けて開口した形状をなすものであって、内周側リップ部４１と、外周側リップ部４２とを備える。

内周側リップ部４１は、基部２０における密封流体油側Ｂの端部２１から内径方向に向けて斜めに延在し、軸６０の外周面６１と摺動自在に接触することで、密封流体油が大気側Ａへ漏洩しないようにシールする。

外周側リップ部４２は、基部２０における密封流体油側Ｂの端部２１から外径方向に向けて斜めに延在し、ハウジング５０の内周面５１と密接することで、密封流体油が大気側Ａへ漏洩しないようにシールする。

基部２０は、ハウジング５０の内周に形成された環状段差部５２と当接する端面部２２と、端面部２２の外周端部２２ａから密封流体油側Ｂへ受けて延在する外周面２４と、端面部２２の内周端部から密封流体油側Ｂへ向けて延在する内周面２３とを備える。

端面部２２は、ハウジング５０の環状段差部５２に当接することによって、パッキン１０の装着位置の位置決めをするとともに、密封流体油が大気側Ａへ漏洩しないようにシールする。

基部２０の外周面２４は、ハウジング５０の内周面５１と密接することによって、パッキン１０をハウジング５０の内周面５１に固定するとともに、密封流体油が大気側Ａへ漏洩しないようシールする。また、基部２０の外周面２４には、端面部２２の外周端部２２ａから密封流体油側Ｂへ向けて凹設され、基部２０の密封流体油側Ｂの端部２１近傍にまで延在する溝部３０が形成されている。

溝部３０は、図３に示すように基部２０の外周面２４に周方向所定の間隔をもって複数形成されるものである。また、溝部３０は、周方向所定の幅を有する溝底部３１と、この溝底部３１の周端縁から溝部３０の周方向幅が一定となるように（すなわち、溝底部３１に対して直角となるように）外周端部２２ａに向けて延在する側壁部３２と、この側壁部３２と基部２０の外周面２４が突き当たる位置に形成される角部３３とを備える。また、溝部３０の大気側Ａの端部には、密封流体油を流出させるために開放された開口部３４が形成されている。

角部３３は、所要の面圧をもってハウジング５０の内周面５１に圧接することによって、パッキン１０の外周面１２とハウジング５０の内周面５１との間に介在する密封流体油を掻き切るものである。

本実施形態に係るパッキン１０は、図２に示すように、基部２０における端面部２２をハウジング５０の内周に形成された環状段差部５２に当接させることによって、ハウジング５０に装着、固定され、内周側リップ部４１が軸６０の外周面６１に摺動自在に接触する。

ここで、軸６０が回転するとトルクが軸６０からパッキン１０へ伝達されるが、パッキン１０の内周面１１と外周面１２とを比較すると、外周面１２の摺動抵抗が大きい。そのため、パッキン１０は、ハウジング５０の内周面５１に固定されたままとなり、軸６０が回転してもパッキン１０は供回りしない。

しかし、ハウジング５０の内周面５１とパッキン１０の外周面１２との間に密封流体油が侵入し介在すると、ハウジング５０の内周面５１に対するパッキン１０の摺動抵抗が小さくなるため、軸６０の回転に対してパッキン１０が供回りすることがある。

そのため、本実施形態に係るパッキン１０には、上述の通り、パッキン１０の外周面１２（基部２０の外周面２４）に密封流体油を排出するための溝部３０が形成されている。

そして、この溝部３０によって、パッキン１０が供回りを開始したときに、溝部３０に形成された角部３３が密封流体油に対してスクレーパー作用を発揮することで、密封流体油を掻き切り、掻き切った密封流体油を溝部３０の内部に流出させる。流出した密封流体油は、溝部３０の内部を満たした後に、溝部３０の大気側Ａの端部に設けられた開口部３４から排出される。

これにより、ハウジング５０の内周面５１と、パッキン１０の外周面１２との間に介在する密封流体油の量が上記スクレーパー作用によって減少するため、パッキン１０の外周面１２の摺動抵抗が増加する。

以上により、本実施形態に係るパッキン１０によれば、パッキン１０の外周面１２の摺動抵抗を大きく設定することができるため、パッキン１０の外周面１２のトルクを大きくし、パッキン１０の内周面１１が軸６０とともに回転する、いわゆる供回りが発生し続けることを抑制することができる。

次に、第二実施形態に係るパッキン１０について、図面に基づいて詳細に説明する。

第二実施形態に係るパッキン１０は、第一実施形態に係るパッキン１０に対して、溝部３０の周方向幅が一定でない点で相違する。

本実施形態に係るパッキン１０の溝部３０は、図４（ａ）に示すように、溝部３０の周方向幅が溝底部３１から外周側に向けて徐々に小さくなるように形成されている。また、図４（ｂ）に示すパッキン１０は、溝部３０の周方向幅が溝底部３１から外周側に向けて徐々に大きくなるように形成されている。

すなわち、図４（ａ）においては、第一実施形態に係る溝部３０に対して角部３３の角度が小さくなっており、図４（ｂ）においては、第一実施形態に係る溝部３０に対して角部３３の角度が大きくなっており、ともに第一実施形態に係るパッキン１０より、密封流体油を掻き切り易くなる。

次に、本実施形態に係るパッキン１０の角部３３に発生する面圧の分布を説明する。図５に示す通り、ｐ１は、図４（ｂ）に係る角部３３の面圧の分布を示し、ｐ２は、図４（ａ）に係る角部３３の面圧の分布を示す。なお、図５のグラフにおける横軸ｘは、溝部３０の角部３３における周方向位置を示し、図５のグラフにおける縦軸ｙは、ハウジング５０の内周に対する角部３３の面圧を示す。

そして、図５に示すとおり、図４（ｂ）に係る角部３３は、図４（ａ）に係る角部３３に対して、急激にハウジング５０に対する面圧が上昇している。

したがって、図４（ｂ）に示すパッキン１０によれば、図４（ａ）に示すパッキン１０よりもハウジング５０の内周面５１に対する面圧が急激に上昇しているため、ハウジング５０の内周面５１とパッキン１０の外周面１２との間に介在する密封流体油をより確実に掻き切ることができる。

１０パッキン
１１内周面
１２外周面
２０基部
２１端部
２２端面部
２２ａ外周端部
２３内周面
２４外周面
３０溝部
３１溝底部
３２側壁部
３３角部
３４開口部
４０シール部
４１内周側リップ部
４２外周側リップ部
５０ハウジング
５１内周面
５２環状段差部
５３軸孔
６０軸
６１外周面
Ａ大気側
Ｂ密封流体油側

Claims

外周側がハウジングの内周面に装着されるとともに、内周側が軸と摺動自在に接触することによって、密封流体が大気側へ漏洩しないようにシールするパッキンにおいて、
前記パッキンは、外周面が前記ハウジングと密接する基部と、前記基部の密封流体側の端部から軸方向に延在するシール部を備え、
前記基部の外周面には、軸方向の大気側端部から密封流体側に向けて溝部が形成されており、
前記溝部における外周側の角部が前記ハウジングの内周面に密接していることを特徴とするパッキン。
請求項１に記載のパッキンにおいて、
前記溝部は、周方向所定の間隔をもって複数形成されていることを特徴とするパッキン。
請求項１又は２に記載のパッキンにおいて、
前記溝部は、前記溝部における外周側の角部と互いに向かい合う角部間における周方向幅と、前記溝部における内周側の溝底部における周方向幅とが異なることを特徴とするパッキン。
請求項３に記載のパッキンにおいて、
前記溝部は、外周側から内周側にかけて周方向幅が小さくなっていることを特徴とするパッキン。