JP2002005302A - リップ型シール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転軸の停止時において、第二シール部材の
摺接面から大気Ｂ側への潤滑オイル漏れを防止できるリ
ップ型シールを提供する。 【解決手段】 第一シール部材２と、その背面に配置さ
れた第二シール部材５とで回転軸８の外周面９に摺接し
てシールし、姿勢保持環４の屈曲部２３でリップ先端部
１１の姿勢を保持する。リップ先端部１１背面と第二シ
ール部材５先端との間の空隙部１０にバックアップ部３
０を配置し、回転軸８の停止時において、密封空間Ａ側
の高圧によるリップ先端部１１の撓みを該バックアップ
部３０で支える。これにより、空隙部１０内の潤滑オイ
ルが大気Ｂ側へ押し出されるのを阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば空調装置に
使用される圧縮機の回転軸の外周面を密封するリップ型
シールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のリップ型シールの代表的
な例が実公平２―４７３１１号公報及び特開平７―１３
９６３４号公報にて開示されている。

【０００３】実公平２―４７３１１号公報のリップ型シ
ールを図３を用いて説明する。このリップ型シールは、
密封空間Ａ側に配置されるゴム状弾性体製の第一シール
部材５０と、この第一シール部材５０に対して大気Ｂ側
に配置される合成樹脂製の第二シール部材５１と、第一
シール部材５０と第二シール部材５１との間に配置され
て、第一シール部材５０の大気Ｂ側を支持するバックア
ップリングと称する補強部材５２とを備えている。ま
た、第一シール部材５０のリップ先端５０ａ背面にはバ
ネ５０ｂが取付けられて回転軸の外周面５３に対する圧
接力が付与されている。そして、これら第一シール部材
５０と第二シール部材５１とで二重のシール性を確保し
ている。

【０００４】ところが、回転軸の回転中において、ゴム
状弾性体製の第一シール部材５０は、そのリップ先端５
０ａ背面に取付けられたバネ５０ｂにより、リップ先端
５０ａが回転軸の外周面５３に押さえ付けられているた
め、摩耗、発熱が生じ易いという問題があった。この問
題を解決すべく、バネ５０ｂによる圧接力を弱めると、
密封空間Ａが高圧であるほど第一シール部材５０と、補
強部材５２と、第二シール部材５１と、回転軸の外周面
５３とで包囲された空隙部５４にオイルが漏れ出し易く
なる。該空隙部５４に溜まったオイルが合成樹脂製の第
二シール部材５１と回転軸の外周面５３との摺接面から
大気Ｂ側に漏れ出す問題が生じる。

【０００５】上記問題点を改良した図４に示すリップ型
シールが特開平７―１３９６３４号公報にて開示されて
いる。このリップ型シールは、密閉空間Ａ側に配置され
るゴム状弾性体製の第一シール部材６０と、この第一シ
ール部材６０に対して大気Ｂ側に配置される合成樹脂製
の第二シール部材６１とを備えている。

【０００６】上記第一シール部材６０のリップ先端６０
ａは回転軸の外周面６３に摺接しており、その背面と上
記第二シール部材６１の先端との間に空隙部６４が形成
される。この第二シール部材６１の摺接面６１ａには斜
めに切り込み形成された螺旋溝６１ｂと平坦部６１ｃが
形成されている。この螺旋溝６１ｂは回転軸の回転時に
は、オイルを密封空間Ａ側へ還流させるようなポンピン
グ作用を生じさせる方向の螺旋状の溝となっている。こ
れにより、リップ先端６０ａの密封空間Ａ側から空隙部
６４側にオイルが漏れ出して螺旋溝６１ｂに浸入して
も、空隙部６４側にオイルを押し戻すことができる。ま
た、回転軸の停止時には、平坦部６１ｃは回転軸の外周
面６３に密着して、オイルが大気Ｂ側に漏れ出るのを防
止する。回転軸の停止時の密封性能試験によれば、室温
〜７０℃の温度条件、５．０〜２１．８ｋｇｆ／ｃｍ^２
の圧力条件においてオイル漏れがないという良好な結果
が得られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、自動車用の
空調装置に使用される圧縮機は、通常はエンジンルーム
内に配設されており、エンジンの駆動力が伝達されるこ
とにより回転している。圧縮機の動作中、つまり、少な
くともエンジンの回転中はラジエータ冷却用ファンの回
転によって、エンジンルーム内の熱せられた空気は外気
へ排出されて、エンジンルーム内の温度は適切に保たれ
ている。しかし、例えば、夏場の高速運転直後のエンジ
ン停止時には、高温になったエンジンからの輻射熱とボ
ンネットが直射日光に曝されることにより、エンジンル
ーム内の温度は８０℃以上になる。この高温条件下に圧
縮機も曝されて、圧縮機の密封空間Ａ側の冷媒圧力は急
上昇する。

【０００８】特に、冷媒として高圧を必要とする二酸化
炭素ガスを使用するとその圧力は３０〜１２０ｋｇｆ／
ｃｍ^２の高圧になる可能性があり、図４において第一シ
ール部材６０のリップ先端６０ａは該高圧を受けて大気
Ｂ側に撓み、前記空隙部６４に溜まった潤滑オイルを第
二シール部材６１側に押し出す力として作用する。この
時は回転軸が停止している状態のため、螺旋溝６１ｂは
潤滑オイルを押し戻すことができず、また、平坦部６１
ｃの設定圧力を超える力で潤滑オイルが押し出されるた
め、該平坦部６１ｃは回転軸との密着力を維持すること
ができない。従って、回転軸の外周面６３との間の摺接
面６１ａから大気Ｂ側に潤滑オイルが漏れ出るという問
題が発生する。

【０００９】本発明は、上記問題点を解消するためにな
されたものであって、その目的は、回転軸の停止時にお
いても、第二シール部材の摺接面から大気側への潤滑オ
イル漏れを防止できるリップ型シールを提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明では、先端部が密封空間側を
向いて回転軸の外周面に摺接するゴム状弾性体製の第一
シール部材と、該第一シール部材の背面側に配設されて
先端部が前記密封空間側を向いて回転軸の外周面に摺接
し、かつ該摺接する面に螺旋溝を形成した合成樹脂製の
第二シール部材と、これらのシール部材に係合して位
置、姿勢を保つべく配置されたリップ姿勢保持部とを備
えたリップ型シールにおいて、前記リップ姿勢保持部は
前記第一シール部材のリップ部の傾斜開始基点部を背面
から支持する第一姿勢保持部と、前記第一シール部材の
リップ先端部を背面から支持する第二姿勢保持部とから
構成されることとした。

【００１１】これにより、回転軸の停止時において、密
封空間側の高圧状態にもかかわらず、第一シール部材の
リップ部の背面を第一姿勢保持部と第二姿勢保持部とで
確実に支持することができるので、リップ部が大気側に
撓むのを抑止し、従って、両リップ間に形成された空隙
部に溜まったオイルを押し出すことがなく、第二シール
部材の摺接面からの潤滑用オイル漏れを防止できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明をリップ型シールに
具体化した実施形態を図１及び図２の半断面図に基づい
て説明する。なお、以下の文中において「正面」とは密
封空間Ａ側に向いた面のことを言い、「背面」とは反密
封空間側である大気Ｂ側に向いた面のことを言う。更に
「先端部」とは密封空間Ａ側の端部を言い、「後端部」
とは大気B側の端部を言う。

【００１３】（実施の形態１）本発明の実施の形態１の
リップ型シールについて、図１を用いて説明する。リッ
プ型シール１は、ゴム状弾性体製で環状に形成された第
一シール部材２と、その第一シール部材２に埋設された
環状の外環３と、第一シール部材２の背面にあってその
姿勢を保持する姿勢保持環４と、該姿勢保持環４の背面
にあって合成樹脂製で環状に形成された第二シール部材
５と、更に、その第二シール部材５を背面から支える環
状の内環６とで構成されている。

【００１４】前記第一シール部材２は、その基部７の正
面から回転軸８の外周面９側に向かって斜めに屈曲形成
されたリップ先端部１１を有しており、その最先端のリ
ップ接触部１１ａが回転軸８の外周面９と摺動可能に圧
接している。他方、第一シール部材２の装着部１２はハ
ウジング１３の内周面１４に圧接している。また、外環
３のフランジ部１５とフラット部１６は断面略Ｔ字状に
一体的に屈曲形成されており、第一シール部材２の基部
７と装着部１２の芯金としての機能を有してる。このフ
ラット部１６の後端付近は断面略Ｌ字状とされ、回転軸
８の軸芯に向かって屈曲した止め部１８が形成されてい
る。この止め部１８は装着部１２より延出した被覆部１
９を介して止め輪２１に当接している。すなわち、ハウ
ジング１３に形成された溝部２０に止め輪２１が嵌入さ
れており、これに前記被覆部１９が当接している。これ
によりリップ型シール１のハウジング１３内での位置決
めがされている。

【００１５】姿勢保持環４は金属製材料で形成されてお
り、前記第一シール部材２の背面に配設されている。姿
勢保持環４の先端部には回転軸８側に屈曲した第一姿勢
保持部としての屈曲部２３を有している。該屈曲部２３
は、第一シール部材２のリップ先端部１１の背面に当接
して、その当接部付近での第一シール部材２が密封空間
Ａ側からの圧力によって大きく撓むのを支える。それと
共に、リップ先端部１１が屈曲を開始する基点の位置決
めをして、リップ接触部１１ａを適正な力で回転軸８と
接触させる機能を有している。つまり、姿勢保持環４の
屈曲部２３がリップ先端部１１の背面と当接する（回転
軸８の外周面９からの）高さ寸法を規定することによ
り、回転軸８に挿通された状態で、かつ運転状態での密
封空間Ａ側の圧力変動を考慮し、リップ接触部１１ａと
回転軸８の外周面９との圧接力が決定される。この場
合、螺旋溝２８のオイル押し戻し作用に依存して、リッ
プ接触部１１ａからの潤滑オイルの適度な漏れを許容し
た、適正なシール効果を発揮する。また、姿勢保持環４
の背面には第二シール部材５が配置されている。

【００１６】第二シール部材５は、例えば、ポリテトラ
フルオロエチレン等の合成樹脂材料を使用し、外径部２
４と摺動部２５とで断面略Ｌ字状に形成されている。外
径部２４は回転軸８の円周方向に、外環３のフラット部
１６付近まで延出形成されている。外径部２４の正面は
第一シール部材２の背面と、姿勢保持環４の背面とに接
し、外径部２４の背面は内環６のフランジ部２６の正面
と接している。摺動部２５は回転軸８の外周面９と接す
る摺動面２７を有しており、該摺動面２７は螺旋溝２８
と平坦部２９とを有している。そして、摺動部２５先端
とリップ先端部１１背面との間には空隙部１０が存在し
ている。

【００１７】また、第二シール部材５の先端には合成樹
脂製の第二姿勢保持部としてのバックアップ部３０が一
体的に形成されている。これは、回転軸８の外周面９に
近接して密封空間Ａ側に向かって空隙部１０内に延びて
おり、第一シール部材２のリップ先端部１１の背面に近
接配置されている。このバックアップ部３０の先端は傾
斜した平面状をなしており、その傾斜角度はリップ先端
部１１の背面の傾斜角度と略同一角度になっている。

【００１８】本実施形態の作用を次に説明する。リップ
型シール１は、その装着部１２がハウジング１３の内周
面１４と止め輪２１で圧接状態で装着されることによ
り、確実に位置決め固定されている。その状態から圧縮
機の回転軸８に挿通されると、第一シール部材２は、そ
のリップ先端部１１が姿勢保持環４の先端屈曲部２３で
高さ寸法を規定されているので、回転軸８の外周面９に
適切に圧接する。

【００１９】圧縮機が運転されると、密封空間Ａの圧力
変動により、循環オイルがリップ接触部１１ａを経て適
度に空隙部１０へ漏れ出る。しかし、回転軸８の回転に
より、螺旋溝２８がポンピング作用を生じ、潤滑オイル
は空隙部１０に押し戻される。この空隙部１０に溜まっ
たオイルは更に姿勢保持環４の背面空間にも溜まるよう
になる。なお、このオイルの流動は回転軸８の外周面９
と摺動する部分の潤滑には役立っている。

【００２０】さて、圧縮機の運転が停止すると、密封空
間Ａ側の冷媒圧力が上昇するとともに、螺旋溝２８によ
るオイル押し戻し作用が停止することになる。このため
リップ先端部１１は圧力で大きく撓んで、空隙部１０内
のオイルを大気Ｂ側へ押し出そうとする。しかしながら
本実施の形態の場合は、バックアップ部３０がリップ先
端部１１の背面に近接配置されているので、リップ先端
部１１の撓みが抑止される。これにより、空隙部１０内
のオイルはそこに溜まったままの状態が維持される。

【００２１】従って、本実施の形態のリップ型シールで
は以下に示す効果がある。 （１）第一シール部材２の先端部１１を背面から保持す
る姿勢保持環４の屈曲部２３と第二シール部材５のバッ
クアップ部３０とを有しているので、回転軸８の停止時
に、リップ先端部１１の密封空間Ａ側に高圧が加わった
場合でも、該リップ先端部１１が大気Ｂ側に撓むことが
なく、第二シール部材５の摺動面２７から大気Ｂ側への
潤滑用オイル漏れを防止できる。

【００２２】（２）バックアップ部３０は第一シール部
材２の背面側に配設された第二シール部材５の先端に形
成されているので、第二シール部材５からそのまま延出
形成させれば足り、第一シール部材２のリップ先端部１
１の背面を保持するには好適である。

【００２３】（３）バックアップ部３０の先端の傾斜角
度は、第一シール部材２のリップ先端部１１の背面の傾
斜角度と略同一角度になっているので、バックアップ部
３０による受け止め時には、平面的に確実にリップ先端
部１１の背面を密接支持できる。

【００２４】（４）バックアップ部３０は合成樹脂製で
あるので、微妙な成形の困難な金属製の部材に比べて、
リップ先端部１１の背面の傾斜角度に合致させて容易に
成形することができる。

【００２５】（５）バックアップ部３０は、空隙部１０
内に入り込んでその容積を縮小するので、該空隙部１０
内の潤滑オイル量を少なくすることができる。

【００２６】（実施の形態２）次に実施の形態２のリッ
プ型シールについて、図２を用いて説明する。なお、上
記実施の形態１と同じ構成の部分については図面に同符
号を付して重複した説明を省略する。

【００２７】姿勢保持環４は金属製材料で形成されてお
り、前記第一シール部材２の背面に配設されている。姿
勢保持環４の先端部には回転軸８側に屈曲した第一姿勢
保持部としての屈曲部２３を有している。該屈曲部２３
の構成、作用は実施の形態１と同様である。

【００２８】更に、姿勢保持環４の先端には合成樹脂製
の第二姿勢保持部としてのバックアップ部３０が形成さ
れており、第一シール部材２のリップ先端部１１の背面
に近接するように、また、回転軸８の外周面９に近接す
るように配設されている。このバックアップ部３０の先
端は傾斜した平面状をなしており、その傾斜角度はリッ
プ先端部１１の背面の傾斜角度と略同一角度になってお
り、バックアップ部３０による受け止め時には、確実に
リップ先端部１１の背面を密接支持する。

【００２９】本実施の形態におけるバックアップ部３０
も実施の形態１と同様に作用する。従って、本実施の形
態のリップ型シールでは、実施の形態１と同様な効果に
加えて次のような効果がある。 （１）第一姿勢保持部としての屈曲部２３は、リップ先
端部１１の背面を支持して回転軸８の外周面９に対する
圧接力を規定する役目がある。その屈曲部２３の先端
に、圧縮機の停止時において、リップ先端部１１背面を
やはり支持するバックアップ部３０を形成したので、屈
曲部２３とバックアップ部３０の位置関係を最適なもの
に設定し易い。

【００３０】なお、発明の実施の形態は、上記実施の形
態に限定されるものではなく、下記のように実施しても
よい。

【００３１】○上記実施の形態１において、合成樹脂製
の第二シール部材５の先端には合成樹脂製のバックアッ
プ部３０が一体的に形成されているとしたが、別体を取
付ける形態であっても良い。別体にすることにより、本
体である合成樹脂製リップ部材５の形状に左右されるこ
となく樹脂成形形状、寸法の自由度が増す。

【００３２】○逆に、上記実施の形態２において、バッ
クアップ部３０を姿勢保持環４と別体とする代わりに、
一体成形しても良い。バックアップ部３０は、姿勢保持
環４の屈曲部２３と同様の役目を有し、位置関係が予め
規定できるので、一体に成形した場合、効率的である。

【００３３】○上記実施の形態１又は２において、バッ
クアップ部３０は回転軸８の外周面９に近接するように
配設されているとしたが、回転軸８の外周面９に接して
配設されていてもよく、そのバックアップ部３０の摺接
面にポンピング作用の生じる螺旋溝２８が形成されてい
てもよい。バックアップ部３０が回転軸８の外周面９に
接することにより、前記第二シール部材５の摺動面２７
の補助的な密封の役割を果たし、更にシール性が向上す
る。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように、回転軸の停止時に
おいて、第一シール部材のリップ部の背面を確実に支持
することができるので、高圧時にリップ部が大気側に撓
んで空隙部に溜まったオイルを押し出すことがなく、第
二シール部材の摺動面からの潤滑オイル漏れを防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１のリップ型シールの半断面図

【図２】実施の形態２のリップ型シールの半断面図

【図３】従来の技術のリップ型シールの半断面図

【図４】従来の技術のリップ型シールの半断面図

【符号の説明】

１…リップ型シール、２…第一シール部材、３…外環、
４…姿勢保持環、５…第二シール部材、６…内環、８…
回転軸、９…外周面、１０リップ部、１１…リップ先端
部、２３…第一姿勢保持部としての屈曲部、２７…摺動
面、３０…第二姿勢保持部としてのバックアップ部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部が密封空間側を向いて回転軸の外
   周面に摺接するゴム状弾性体製の第一シール部材と、該
   第一シール部材の背面側に配設されて先端部が前記密封
   空間側を向いて回転軸の外周面に摺接し、かつ該摺接す
   る面に螺旋溝を形成した合成樹脂製の第二シール部材
   と、これらのシール部材に係合して位置、姿勢を保つべ
   く配置されたリップ姿勢保持部とを備えたリップ型シー
   ルにおいて、 前記リップ姿勢保持部は前記第一シール部材のリップ部
   の傾斜開始基点部を背面から支持する第一姿勢保持部
   と、前記第一シール部材のリップ先端部を背面から支持
   する第二姿勢保持部とから構成されることを特徴とする
   リップ型シール。