密封装置的制作方法

本实用新型涉及密封装置，尤其涉及在对电动汽车中的车轮驱动用电机进行驱动的电机驱动装置中所使用的密封装置。

背景技术：

近年来，汽车的电动化不断发展，通过利用电动机来传输动力而非利用内燃机来传输动力并驱动车轮变得越来越普遍。电动汽车能实现汽油消耗的削减、CO2排放量的削减，成为有利于地球环保的移动手段。

现有技术中，作为带电动汽车用电机的减速差动装置，使油封介于左右输出轴与壳体的开口部之间，防止润滑油从壳体的开口部与输出轴之间的间隙流出(例如，参见专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2012-177430号公报

技术实现要素：

实用新型要解决的课题

然而，在上述带电动汽车用电机的减速差动装置中所使用的油封，由于电动机的输出轴的最大旋转数(例如，10,000rpm～15,000rpm)比内燃机的输出轴的最大旋转数更高，因此在该电动机高速旋转时，与输出轴滑接的密封唇因滑动发热而变得易于劣化。因此，密封唇对输出轴的外周面的压紧力降低，有可能导致密封性能下降。

本实用新型鉴于上述课题而提出，其目的在于，提供无论基于电机驱动的输出轴的旋转速度为多少，都能维持密封性能的寿命长的密封装置。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本实用新型所涉及的密封装置是对通过从壳体的开口部突出的电机的输出轴来传输该电机的动力的电机驱动装置的所述输出轴与所述开口部之间的环状间隙进行密封的密封装置，所述密封装置包括：加强环，其绕所述输出轴的轴线而呈环状；以及弹性体部，其安装于形成所述开口部的所述壳体的内周面，与所述加强环一体固定，且绕所述轴线而呈环状，所述弹性体部包括防尘唇和润滑脂保持唇，所述防尘唇与所述输出轴的外周面接触，所述润滑脂保持唇将润滑脂保持在由所述输出轴的外周面、所述防尘唇和自身所围成的收纳空间内，所述防尘唇具有臂部和灰尘侧唇前端部，所述臂部从位于所述加强环的内周侧的端部附近的基部沿轴线方向向外侧延伸，所述灰尘侧唇前端部在该臂部的前端与所述输出轴以能自由滑动的方式接触，所述润滑脂保持唇具有弯曲部和润滑脂侧唇前端部，所述弯曲部从所述基部沿轴线方向向内侧、再向外侧弯曲，所述润滑脂侧唇前端部在该弯曲部的前端与所述输出轴以能自由滑动的方式接触。

在本实用新型的一实施方式所涉及的密封装置中，所述灰尘侧唇前端部是具有截面向内周侧(箭头d方向)凸的楔形状的环状部分，并具有以能自由滑动的方式与所述输出轴的外周面接触的唇接触端，所述唇接触端通过比该唇接触端更位于外侧的外侧倾斜面以及比该唇接触端更位于内侧的内侧倾斜面形成楔形状的截面。外侧角度α与内侧角度β满足α＞β的关系，所述外侧角度α是所述唇接触端的所述外侧倾斜面与所述输出轴的外周面所成的外侧的角度，所述内侧角度β是唇接触端的所述内侧倾斜面与所述输出轴的外周面所成的内侧的角度。

在本实用新型的一实施方式所涉及的密封装置中，所述灰尘侧唇前端部包括环状的弹簧构件，该弹簧构件施加用于将该灰尘侧唇前端部向所述输出轴的外周面推压的作用力。

在本实用新型的一实施方式所涉及的密封装置中，所述润滑脂侧唇前端部具有与所述输出轴的外周面面接触的接触端面。

在本实用新型的一实施方式所涉及的密封装置中，所述润滑脂侧唇前端部相对于所述输出轴外周面的过盈量小于所述灰尘侧唇前端部相对于所述输出轴外周面的过盈量。

在本实用新型的一实施方式所涉及的密封装置中，所述防尘唇的所述臂部在短边方向的厚度小于1mm。

实用新型效果

根据本实用新型所涉及的密封装置，能实现与电机的输出轴的旋转速度无关地维持密封性能的寿命长的密封装置。

附图说明

图1是表示利用本实用新型的实施方式所涉及的密封装置的电动汽车用电机驱动装置的整体构成的立体图。

图2是用于表示本实用新型的实施方式所涉及的密封装置被安装于壳体的开口部与输出轴之间的间隙的状态的、沿轴线的截面的截面图。

图3是表示本实用新型的密封装置的弹性体部的构成的局部放大截面图。

图4是表示本实用新型的密封装置的弹性体部的防尘唇以及润滑脂保持唇的构成的局部放大截面图。

图5是表示本实用新型的密封装置的弹性体部的润滑脂保持唇的平行面与输出轴的外周面面接触的状态的局部放大截面图。

图6是表示利用本实用新型的密封装置的弹性体部保持润滑脂的状态的局部放大截面图。

标号说明

1……密封装置，10……加强环，11……圆筒部，11a……外周面，12……圆盘部，20……弹性体部，25……基部，26……密封垫部，27……罩部，28……防尘唇，28s……唇前端部，28sp……唇接触端，28g……卡紧弹簧，28p……凹部，28u……唇腰部，28ug……外周面，28un……内周面，29……润滑脂保持唇，29w……弯曲部，29wn……内侧面，29sv……垂直面，29sh……平行面，29wg……外侧面，29s……润滑脂侧唇前端部，28ma……外侧倾斜面，28mb……内侧倾斜面，100……电机驱动装置，101……电动机，102……输出轴，102g……外周面，103……壳体，103a……内周面，104……轴承，105……开口部，121……皮带轮(pulley)，f1、f2……过盈量，α……外侧角度，β……内侧角度，t0、t1、t2……厚度，w1……宽度。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本实用新型的实施方式。

图1是表示利用本实用新型的实施方式所涉及的密封装置的电动汽车用的电机驱动装置的整体构成的立体图。图2是用于表示本实用新型的实施方式所涉及的密封装置被安装于壳体的开口部与输出轴之间的间隙的状态的、沿轴线的截面的截面图。图3是表示本实用新型的密封装置的弹性体部的构成的局部放大截面图。图4是表示本实用新型的密封装置的弹性体部的防尘唇以及润滑脂保持唇的构成的局部放大截面图。图5是表示本实用新型的密封装置的弹性体部的润滑脂保持唇的平行面与输出轴的外周面面接触的状态的局部放大截面图。图6是表示利用本实用新型的密封装置的弹性体部保持润滑脂的状态的局部放大截面图。

以下，为了方便说明，在附图中将比密封装置1更靠标号a的一侧设为外侧，并将比密封装置1更靠标号b的一侧设为电机内部侧。在此，外侧是指壳体的外部，即存在泥水的一侧，电机内部侧是指壳体的内侧。另外，在与轴线x垂直的方向(以下，也称为径向)上，将远离轴线x的方向设为外周侧(箭头c方向)，将趋近轴线x的方向设为内周侧(箭头d方向)。

如图1所示，本实施方式所涉及的密封装置1尤其适用于电动汽车用的电机驱动装置100。该电机驱动装置100包括：对驱动轮进行驱动的电动机101、以及用于传输该电动机101的输出轴102的动力(旋转)的皮带轮121。皮带轮121不仅与电机101的输出轴102一体固定，而且安装有未图示的皮带(belt)，转动该皮带将动力传输给辅助设备等。

电机101的输出轴102围绕轴承104而被支承于壳体103，在使输出轴102突出的开口部105，在壳体103的内周面103a与输出轴102的外周面102g之间的环状间隙(空间)安装有密封装置1，其用于防止被封入壳体103内部的润滑油向外部泄漏或者来自外部的沙石或泥水等粉尘的侵入。

即，密封装置1在通过从电机驱动装置100中的壳体103的开口部103a突出的输出轴102传输电动机101的动力时，对开口部103a与输出轴102之间的环状间隙进行密封。

其中，作为密封装置1的密封对象，不限于电动汽车用的电机驱动装置100，还能将轮毂电机(in-wheel motor)的电机驱动部、混合动力汽车的电机驱动装置、电动摩托车的电机驱动装置、电动自行车的电机驱动装置等其他各种电机驱动装置作为密封对象。

如图2以及图3所示，密封装置1嵌装于壳体103的开口部105与输出轴102之间的环状间隙。密封装置1包括：绕输出轴102的轴线x而呈环状的加强环10、以及与加强环10一体安装且绕轴线x呈环状的由弹性体构成的弹性体部20。在此，将输出轴102的轴线x与密封装置1的轴线x一致作为前提。

加强环10由金属材料形成，作为该金属材料，例如有不锈钢钢、SPCC(冷轧钢)。另外，作为弹性体部20的弹性体，例如有各种橡胶材料。作为各种橡胶材料，例如有丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(H-NBR)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)等合成橡胶。

加强环10例如通过冲压加工或锻造来制造，弹性体部20使用成型模具通过交联(硫化)成型而成型。在该交联成型时，将加强环10配置于注塑型模具中，并使弹性体部20通过交联粘接与加强环10粘接，从而弹性体部20与加强环10一体成型。

在密封装置1中，加强环10是以轴线x为中心或大致中心的环状金属制构件，并以如下方式形成，即与弹性体部20一起被压入形成壳体103的开口部105的内周面103a进行嵌合，从而嵌装于其中。

加强环10例如具有圆筒部11和圆盘部12，圆筒部11是位于外周侧(箭头c方向)的筒状部分，圆盘部12是从圆筒部11的电机内部侧(箭头b方向)的端部向内周侧(箭头d方向)延伸的中空圆盘状部分。

在密封装置1嵌装于形成壳体103的开口部105的内周面103a时，圆筒部11的外周面11a以使密封装置1的轴线x与输出轴102的轴线x一致的方式被嵌入开口部105。弹性体部20以包覆加强环10的方式被安装于该加强环10，该加强环10对弹性体部20进行加强。

如图3所示，弹性体部20具有：基部25，其是安装于加强环10的圆盘部12的内周侧的端部的部分；密封垫部26，其是从外周侧安装于加强环10的圆筒部11的部分；以及罩部27，其是在基部25与密封垫部26之间从内侧(箭头b方向)安装于加强环10的部分。

密封垫部26的外径大于壳体103的开口部105的内周面103a的内径。因此，在密封装置1嵌装于壳体103的开口部105的情况下，密封垫部26在加强环10的圆筒部11与壳体103之间沿径向被压缩，对形成开口部105的壳体103的内周面128n与加强环10的圆筒部11之间进行密封。

由此，壳体103的开口部105与输出轴102之间的环状间隙被密封装置1密封。需要说明的是，密封垫部26的外径不必在整个轴线x方向上大于壳体103的开口部105的内周面103a的内径。例如，可以为如下情况：密封垫部26的一部分的外径大于壳体103的开口部105的内周面103a的内径。

另外，弹性体部20包括防尘唇28和润滑脂保持唇29，防尘唇28从基部25向外侧(箭头a方向)且内周侧(箭头d方向)延伸，润滑脂保持唇29从基部25沿轴线x方向向内侧(箭头b方向)、然后向外侧(箭头a方向)弯曲，呈向输出轴102的外周面102g延伸的反C字状。

弹性体部20的防尘唇28例如具有在轴线x方向上随着向外侧(箭头a方向)而缩径的圆锥筒状的形状。也就是说，防尘唇28在沿轴线x的截面(以下，也简称为截面)中，从基部25朝向外侧(箭头a方向)以及内周侧(箭头d方向)相对于轴线x斜向延伸。

防尘唇28具有：唇前端部28s、安装于该唇前端部28s的外周面的卡紧弹簧28g、以及对基部25与唇前端部28s之间进行连结的唇腰部28u。

另外，在密封装置1被安装于壳体103的开口部105与输出轴102之间的环状间隙的期望位置的使用状态下，防尘唇28形成为唇前端部28s具有规定的过盈量f1而与输出轴102的外周面102g(图2)接触。即，唇前端部28s的内径比输出轴102的外周面102g的外径小过盈量f1。

唇前端部28s是具有截面向内周侧(箭头d方向)凸出的楔形状的环状部分，并具有以能自由滑动的方式与输出轴102的外周面102g接触的唇接触端28sp。唇前端部28s的唇接触端28sp通过比该唇接触端28sp更位于外侧(箭头a方向)的外侧倾斜面28ma、以及比该唇接触端28sp更位于内侧(箭头b方向)的内侧倾斜面28mb形成楔形状的截面。

唇接触端28sp的外侧倾斜面28ma与输出轴102的外周面102g所成的外侧的角度(以下，将其也称为“外侧角度”)α、以及唇接触端28sp的内侧倾斜面28mb与输出轴102的外周面102g所成的内侧的角度(以下，将其也称为“内侧角度”)β满足α＞β的关系。在此，外侧角度α以及内侧角度β大于0且小于90°。

具体而言，外侧角度α为47°～63°，内侧角度β为19°～35°，优选地，外侧角度α为55°，内侧角度β为27°。外侧角度α以及内侧角度β的大小在该角度范围内根据各种条件而适当选择。

另外，唇前端部28s在环状的凹部28p嵌装有卡紧弹簧28g，该凹部28p形成于与该唇接触端28sp背向或者大致背向的外周侧(箭头c方向)的面(以下，将其也称为“外周面”)。

卡紧弹簧28g例如是金属制的弹簧构件，在径向上对唇前端部28s朝内周侧(箭头d方向)施加作用力，从而相对于输出轴102的外周面102g向该唇前端部28s施加规定大小的压紧力。

如图4所示，防尘唇28的唇腰部28u是将基部25与唇前端部28s之间以臂状连接的环状的筒状构件，是通过外周侧(箭头c方向)的平坦的面即外周面28ug、以及在内周侧(箭头d方向)向外周侧(箭头c方向)略微凸状弯曲的面即内周面28un而形成。

在该唇腰部28u，与沿内侧倾斜面28mb的内侧角度β直线状延伸至基部25的情况下(以虚线表示)的厚度t0相比，外周面28ug与内周面28un间的厚度t1更薄(t0＞t1)。

其结果是，作为弹性体部20，与厚度为t0的唇腰部的情况相比，能增大由唇前端部28s、唇腰部28u的内周面28un、润滑脂保持唇29以及输出轴102的外周面102g形成的润滑脂收纳空间的容量。需要说明的是，作为唇腰部28u的厚度t1，例如优选为小于1mm。

另外，作为弹性体部20，使从唇腰部28u的根部28ur起至唇前端部28s的外侧(箭头a方向)的端面(以下，将其也称为“外侧端面”)28q为止的臂长d(例如，4.4mm)(如果存在相应数值，请填写该数值)比以往更长。由此，弹性体部20不仅使唇前端部28s对输出轴102的外周面102g的压紧力下降而降低滑动阻力，而且还提高了唇前端部28s的追随性。在此，由于弹性体部20的唇前端部28s的追随性得以提高，因此唇腰部28u能灵活变形，从而，即便输出轴102偏心，局部压紧力也不易变大，从而能抑制因压紧力的增大而造成的发热。

即，在弹性体部20，根据上述臂长d、唇前端部28s相对于输出轴102的外周面102g的过盈量、卡紧弹簧28g产生的压紧力以及唇前端部28s的追随性，来决定密封程度以及对输出轴102的外周面102g的滑动阻力。

弹性体部20的润滑脂保持唇29是为了保持润滑脂G(图6)并使其不从上述润滑脂收纳空间向电机内部侧即内侧(箭头b方向)泄漏的唇部分，且润滑脂保持唇29设置于防尘唇28的相反侧，其截面为反C字状的环状部分。

具体而言，润滑脂保持唇29包括弯曲部29w和润滑脂侧唇前端部29s，弯曲部29w从基部25沿轴线x方向向内侧(箭头b方向)、然后向外侧(箭头a方向)弯曲，润滑脂侧唇前端部29s形成于该弯曲部29w的前端，以能自由滑动的方式与输出轴102的外周面102g接触。

润滑脂保持唇29的弯曲部29w优选为由尽可能平滑的曲线所组成的反C字状，只要是润滑脂侧唇前端部29s向外侧(箭头a方向)延伸即可，也可以是U字状或V字状，或者是其他各种形状。弯曲部29w中，弯曲状的内侧面29wn以及外侧面29wg平行地向外侧(箭头a方向)延伸，内侧面29wn与外侧面29wg之间的厚度t2比唇腰部28u的厚度t1薄(t1＞t2)。

另外，在密封装置1被安装于壳体103的开口部105与输出轴102之间的环状间隙的期望位置的使用状态下，润滑脂保持唇29形成为以规定的过盈量f2与输出轴102的外周面102g接触。

即，润滑脂侧唇前端部29s的内径比输出轴102的外周面102g的外径小过盈量f2。在此，润滑脂侧唇前端部29s相对于输出轴102的外周面102g的过盈量f2比唇前端部28s相对于输出轴102的外周面102g的过盈量f1更小(f1＞f2)。因此，润滑脂保持唇29的润滑脂侧唇前端部29s与输出轴102的外周面102g的滑动阻力与唇前端部28s与输出轴102的外周面102g的滑动阻力相比，非常小。

润滑脂保持唇29的润滑脂侧唇前端部29s是在弯曲部29w的前端与该弯曲部29w一体设置的部分，是通过与轴线x垂直或大致垂直且平坦的规定高度v1的垂直面29sv、以及与轴线x平行或大致平行且平坦的规定宽度w1的平行面29sh来划定的。

在此，平行面29sh的宽度w1大于垂直面29sv的高度v1(w1＞v1)(这样的结构如果存在任何优点，请在此追加该优点)。但不限于此，平行面29sh的宽度w1还可以小于垂直面29sv的高度v1(w1＜v1)，也可以相同(w1＝v1)。但润滑脂侧唇前端部29s的形状不限于此，还可以像防尘唇28的唇前端部28s那样，是截面凸出的楔形状或其他各种形状。

润滑脂侧唇前端部29s的垂直面29sv起到阻止润滑脂向内侧(箭头b方向)泄漏的墙面的作用。润滑脂侧唇前端部29s的平行面29sh是以规定的宽度w1可滑动地与输出轴102的外周面102g接触的部分，在润滑脂保持唇29以规定的过盈量f2安装于输出轴102时，该部分紧贴于外周面102g，从而防止润滑脂的泄漏。

在以上的构成中，在密封装置1被嵌装于壳体103的开口部105与输出轴102之间的环状间隙时，弹性体部20的防尘唇28中的唇前端部28s在以规定的过盈量f1被按压的状态下可滑动地接触，且润滑脂保持唇29的润滑脂侧唇前端部29s在以规定的过盈量f2被按压的状态下可滑动地接触，从而形成使用状态。

关于密封装置1，即使在输出轴102通过电机驱动装置100而旋转的情况下，防尘唇28中的唇前端部28s通过过盈量f1以及卡紧弹簧28g的压紧力，也能维持与输出轴102的外周面102g紧贴的状态。因此，能够将防尘唇28的唇前端部28s推压至输出轴102的外周面102g而对润滑脂G进行密封，防止润滑脂G向外侧(箭头a方向)流出。

同时，在防尘唇28的唇前端部28s，由于外侧角度α＞内侧角度β的关系成立，因此内侧倾斜面28mb较之于外侧倾斜面28ma，与输出轴102的外周面102g接触的接触面积更大。

因此，在密封装置1中，当输出轴102旋转时，在输出轴102的外周面102g与唇前端部28s的唇接触端28sp之间，润滑脂G从内侧(箭头b方向)向外侧(箭头a方向)被吸出。如果如上所述那样，满足唇前端部28s的外侧角度α＞内侧角度β的关系，则润滑脂G从内侧(箭头b方向)向外侧(箭头a方向)被吸出，该现象是一般公知的。

另一方面，在防尘唇28的唇前端部28s，润滑脂G从内侧(箭头b方向)向外侧(箭头a方向)被吸出，润滑脂G渗出并侵入至唇接触端28sp与外周面102g之间，从而抑制滑动发热。即，密封装置1即使在输出轴102通过电机驱动装置100以比内燃机的发动机更快的速度旋转的情况下，也能预先抑制因滑动发热造成的唇前端部28s的劣化，从而谋求长寿命化。

另外，在密封装置1中，防尘唇28的唇腰部28u具有向外周侧(箭头c方向)弯曲的内周面28un，润滑脂保持唇29具有弯曲部29w，弯曲部29w在从基部25沿轴线x方向向内侧(箭头b方向)、然后向外侧(箭头a方向)弯曲。

因此，在密封装置1中，能使由唇前端部28s、唇腰部28u以及润滑脂保持唇29所围成的收纳空间形成得较大。其结果是，在密封装置1中，即使润滑脂G从唇前端部28s的唇接触端28sp与输出轴102的外周面102g之间向外侧(箭头a方向)渗出，也能降低难以从外部补充的润滑脂G被使用完的风险，从而谋求长寿命化。

另外，在密封装置1中，润滑脂保持唇29的弯曲部29w具有反C字状，将润滑脂G包入其中进行保持。因此，在润滑脂保持唇29的润滑脂侧唇前端部29s，相对于输出轴102的外周面102g产生规定的推压力。

因此，与润滑脂侧唇前端部29s为从最初就向内侧(箭头b方向)延伸那样的形状的情况相比，润滑脂侧唇前端部29s不易与输出轴102的外周面102g分离，能将润滑脂G向内侧(箭头b方向)泄漏的情况防患于未然。

在此，在润滑脂保持唇29的润滑脂侧唇前端部29s，平行面29sh以规定的宽度W1与输出轴102的外周面102g面接触，因此即使润滑脂侧唇前端部29s相对于输出轴102的外周面102g的过盈量f2小于唇前端部28s的过盈量f1，也能防止润滑脂G越过润滑脂保持唇29向内侧(箭头b方向)泄漏。

进而，在密封装置1，通过弹性体部20的防尘唇28以及润滑脂保持唇29的构成，能够与基于电机驱动装置100的输出轴102的旋转速度无关地维持由防尘唇28以及润滑脂保持唇29带来的密封性能，同时能够谋求长寿命化。

以上说明了本实用新型的实施方式，但本实用新型不限于上述本实用新型的实施方式所涉及的密封装置1，而是包括本实用新型的构思以及权利要求书所涵盖的全部形态。另外，可以适当地选择并组合各构成，以实现上述课题以及效果的至少一部分。例如，上述实施方式中的各构成要素的形状、材料、配置、尺寸等可根据本实用新型的具体使用形态而适当变更。

另外，在上述实施方式中描述了保持润滑脂G的情况，但不限于此，也可以是燃油等其他各种润滑油。