JP2002206644A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 初期的にも耐久的にも良好なネジポンプ効果
を発揮し、シールリップの摩耗にかかわらず長期間に渡
って良好な密封性能を維持し得る密封装置を提供する。 【解決手段】 ねじ高さが大気側に向かって高くなる舟
底ねじ部６２と、舟底ねじ部６２の最大ねじ高さよりも
低い略一定のねじ高さでリップ先端まで延設される平行
ねじ部６１と、舟底ねじ部６２と平行ねじ部６１の間に
両部のねじ高さを滑らかに接続する接続部６３と、を有
するねじ突起６を、シールリップ５の大気側傾斜面５１
に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば各種装置
の軸封部に用いられるオイルシール等の密封装置に関
し、特にシールリップの大気側傾斜面にねじ突起を有す
る構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の密封装置としては、たと
えば、特開平９−４２４６３号公報に開示された図６
（ａ）に示すようなものが知られている（従来例１）。

【０００３】すなわち、この密封装置１００は、互いに
同心的に相対回転自在に組み付けられる２部材としての
ハウジング２とそのハウジング２内に挿入される回転軸
３間の環状隙間を密封するものであって、概略、ハウジ
ング２の内周に嵌合されるシール本体４と、回転軸３の
外周面に摺動自在に密封接触するシールリップ５と、シ
ールリップ５の回転軸３の外周面との大気側傾斜面５１
に形成されるねじ突起６Ａとを備えている。

【０００４】シール本体４は、補強環７とゴム状弾性体
８とから成っている。補強環７は、半径方向内方に伸び
る内向きフランジ部７１を有する円筒状部材である。こ
の補強環７のフランジ部７１の大気側Ａ端面と円筒部７
２の外周面及び密封流体側Ｏ端面に連続してゴム状弾性
体８が一体的に焼付固定されている。

【０００５】このシール本体４は、補強環７の円筒部７
２がハウジング２の内周面にゴム状弾性体８を介して嵌
合され、補強環７のフランジ部７１の内端にゴム状弾性
体製のシールリップ５とダストリップ９が設けられてい
る。

【０００６】シールリップ５は、フランジ部７１の内端
からゴム状弾性体８と連続して軸方向密封流体側Ｏに伸
びる断面楔状を成し、そのリップ先端部が回転軸３の外
周面に摺動自在に密封接触するようになっている。また
シールリップ５の外周には、回転軸３の外周面に対して
緊迫力を付与するための緊迫力付与手段としてのスプリ
ング１０が全周的に装着されている。

【０００７】図６（ｂ）は、ねじ突起６Ａの幅方向断面
（図６（ａ）におけるＸ−Ｘ断面）を示した図であり、
図６（ｃ）は、ねじ突起６Ａの軸方向断面（図６（ａ）
におけるＹ−Ｙ断面）を示した図である。

【０００８】図に示すように、ねじ突起６Ａは、大気側
傾斜面５１からのねじ高さが軸方向中途部ほど大きい舟
底型の舟底ねじ部６２のリップ先端側に、舟底ねじ部６
２の最大ねじ高さよりも低いねじ高さの平行ねじ部６１
をリップ先端まで延設して構成している。

【０００９】また、図７は、上記従来例の変形例として
従来例２の密封装置が示されている。この密封装置で
は、ねじ突起６Ｂの舟底ねじ部６２を形成する円弧部の
半径Ｒを従来例１に比べて大きく設けている。

【００１０】上記従来例１，２ともに、シールリップ５
の大気側傾斜面５１に平行ねじ部６１と舟底ねじ部６２
とを連続的に組み合わせたねじ突起を設けることによ
り、平行ねじ部６１にて初期的密封性を確保すると共
に、舟底ねじ部６２にてシールリップ５の摩耗進行中に
おける密封性の低下を防止している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の場合には、下記のような問題が生じて
いた。

【００１２】シールリップ５の大気側傾斜面５１に設け
られたねじ突起６Ａ，６Ｂは、ポンピング作用によりシ
ールリップ５の密封性能を高めるためのものである（ネ
ジポンプ効果）。そして、このポンピング作用は、回転
軸３に対するシールリップ５の接触幅とねじ突起６Ａ，
６Ｂの接触幅（ねじ接触幅）との関係により決定され
る。

【００１３】なお、ここでシールリップ５の接触幅と
は、回転軸３とシールリップ５の接触面のうち回転軸３
の軸方向の幅をいい、ねじ突起６Ａ，６Ｂの接触幅と
は、回転軸３とねじ突起６Ａ，６Ｂの接触面のうち回転
軸３の軸方向の幅をいう。

【００１４】図８は、シールリップ５の摩耗進行時おけ
る回転軸３とシールリップ５の接触状態を模式的に表し
た図であって、（ａ）は従来例１の密封装置を表し、
（ｂ）は従来例２の密封装置を表している。

【００１５】シールリップ５の摩耗が進むにつれ、回転
軸３とシールリップ５の接触角度が次第に浅くなり、徐
々に大気側傾斜面５１との接触面積が大きくなっていく
ことがわかる（ただし、シールリップ５は弾性変形して
潰されるため、実際の接触状態は図８に示すものとは異
なることに注意すべきである。）。

【００１６】また、図９は、シールリップ５の摩耗進行
時における回転軸３に対するシールリップ５の接触幅ａ
とねじ突起のねじ接触幅ａ′の関係を表したグラフであ
る。

【００１７】従来例１の密封装置の場合、図９の実線で
示すように、初期状態ではねじ突起６Ａのうち平行ねじ
部６１のみが回転軸３に接触してネジポンプ効果を発揮
する。さらにシールリップ５の摩耗が進んで舟底ねじ部
６２が接触すると、さらにねじ接触幅ａ′が増大してネ
ジポンプ効果が向上し、摩耗状態における密封性の低下
が防止される。

【００１８】また、従来例２の密封装置の場合も同様
に、初期状態では平行ねじ部６１が、摩耗進行時は舟底
ねじ部６２が接触して、密封性の低下を防止している。
さらに、従来例２の密封装置では、舟底ねじ部６２の一
番高い部分を大気側寄りとしたことにより、摩耗進行時
のねじ接触幅ａ′の変化がゆるやかになり、従来例１の
密封装置よりも長期間に渡り良好な密封性を確保するこ
とができる。

【００１９】しかしながら、上記従来例１，２ともに、
平行ねじ部６１のみが接触している摩耗初期の段階にお
いては、摩耗が進むにつれて徐々にねじ接触幅ａ′が減
少していることがわかる。すなわち、従来例の密封装置
では、摩耗初期の段階でネジポンプ効果が若干減少して
しまうという問題が生じていた。

【００２０】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、初期
的にも耐久的にも良好なネジポンプ効果を発揮し、シー
ルリップの摩耗にかかわらず長期間に渡って良好な密封
性能を維持し得る密封装置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、回転軸に摺動する環状のシールリ
ップの大気側傾斜面にねじ突起を備えた密封装置におい
て、前記ねじ突起は、前記大気側傾斜面からのねじ高さ
が大気側に向かって高くなる第１ねじ部と、該第１ねじ
部の最大ねじ高さより低い略一定のねじ高さでリップ先
端まで延設される第２ねじ部と、前記第１ねじ部と前記
第２ねじ部の間に両部のねじ高さを滑らかに接続する接
続部と、を有することを特徴とする。

【００２２】したがって、初期状態においては第２ねじ
部が回転軸に接触してネジポンプ効果を発揮し、シール
リップの摩耗が進み第１ねじ部が回転軸に接触すると、
ねじ高さの増大に伴いねじ突起のねじ接触幅が増大して
ネジポンプ効果が向上する。さらに、第２ねじ部から第
１ねじ部にかけてねじ突起のねじ高さが滑らかに漸増し
ているので、第１ねじ部が回転軸に接触する前の摩耗初
期の段階においても、ねじ接触幅が減少することは無
く、ネジポンプ効果の減少を防止することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。

【００２４】（第１の実施の形態）図１〜図４を参照し
て、本発明の第１の実施の形態に係る密封装置について
説明する。

【００２５】図１は、本実施の形態の密封装置１の概略
断面図であり、図２は、密封装置１の要部断面図であ
る。

【００２６】この密封装置１は、互いに同心的に相対回
転自在に組み付けられた２部材としてのハウジング２と
ハウジング２内に挿入される回転軸３間の環状隙間を密
封するものである。

【００２７】密封装置１は、概略、ハウジング２の内周
に嵌合されるシール本体４と、回転軸３の外周面に摺動
自在に密封接触するシールリップ５と、シールリップ５
の回転軸３の外周面との大気側傾斜面５１に形成される
ねじ突起６とを備えている。

【００２８】シール本体４は、補強環７とゴム状弾性体
８とから成っている。補強環７は、半径方向内方に伸び
る内向きフランジ部７１を有する円筒状部材である。こ
の補強環７のフランジ部７１の大気側Ａ端面と円筒部７
２の外周面及び密封流体側Ｏ端面に連続してゴム状弾性
体８が一体的に焼付固定されている。

【００２９】このシール本体４は、補強環７の円筒部７
２がハウジング２の内周面にゴム状弾性体８を介して嵌
合される。

【００３０】そして、補強環７のフランジ部７１の内端
にゴム状弾性体製のシールリップ５とダストリップ９が
設けられている。

【００３１】シールリップ５は、フランジ部７１の内端
からゴム状弾性体８と連続して軸方向密封流体側Ｏに伸
びる断面楔状を成し、そのリップ先端部が回転軸３の外
周面に摺動自在に密封接触するようになっている。

【００３２】またシールリップ５の外周には、回転軸３
の外周面に対して緊迫力を付与するための緊迫力付与手
段としてのスプリング１０が全周的に装着されている。

【００３３】また、ダストリップ９は、補強環７のフラ
ンジ部７１の内端から軸方向大気側Ａに伸び、回転軸３
側に傾く、断面板状を成しており、そのリップ先端部が
回転軸３の外周面に摺動自在に密封接触するようになっ
ている。これにより、大気側Ａからのダストの侵入を防
止している。

【００３４】そして、シールリップ５の大気側傾斜面５
１にねじ突起６を設けて、ポンピング作用による密封性
能を高めている（ネジポンプ効果）。

【００３５】このねじ突起６は、平行ねじ部６１と舟底
ねじ部６２とを有し、さらに平行ねじ部６１と舟底ねじ
部６２の間には両部のねじ高さを滑らかに接続する接続
部６３が形成されている。

【００３６】舟底ねじ部６２は、大気側傾斜面５１から
のねじ高さがねじ突起６の軸方向中途部ほど高くなって
おり、軸方向断面が略弓形の舟底形状を呈している。本
実施の形態では、舟底ねじ部６２においてねじ高さ、ね
じ幅ともに最大となる中途部近傍から大気側Ａの部分を
切り欠いて、切り欠き部６２ａを設けている。

【００３７】すなわち、舟底ねじ部６２のリップ先端側
端部から中途部にかけての部分が、大気側傾斜面５１か
らのねじ高さが大気側に向かって高くなる第１ねじ部を
構成している。

【００３８】平行ねじ部６１は、舟底ねじ部６２の中途
部における最大ねじ高さよりも低い略一定のねじ高さで
シールリップ５のリップ先端まで延設されている。ま
た、そのねじ幅も舟底ねじ部６２の中途部のねじ幅より
も細く略一定の幅を有している。ここで、平行ねじ部６
１が第２ねじ部を構成している。

【００３９】さらに、平行ねじ部６１から舟底ねじ部６
２にかけて接続部６３が形成され、両部のねじ高さ及び
ねじ幅を滑らかに繋ぎ、ねじ突起６のねじ高さ及びねじ
幅が大気側Ａに向かって滑らかに漸増するようにしてい
る。

【００４０】本実施の形態では、図２に示すように、接
続部６３を、平行ねじ部６１と舟底ねじ部６２に接する
アール形状としている。

【００４１】接続部６３のアール形状の半径Ｒは、平行
ねじ部６１及び舟底ねじ部６２の寸法及び形状、あるい
は所望の密封性能等に応じて適宜設定すればよいが、少
なくとも平行ねじ部６１の先端６１ａと舟底ねじ部６２
とに接する円の半径よりも小さい寸法であることが必要
である。また、Ｒの下限値としては０．１ｍｍ程度あれ
ば以下に述べる本実施の形態の効果を発揮することがで
きる。なお、かかる接続部６３を有するねじ突起６の形
成方法については後述する。

【００４２】図３は、シールリップの摩耗進行時におけ
る回転軸３に対するシールリップ５の接触幅ａとねじ突
起の接触幅（ねじ接触幅）ａ′の関係を表したグラフで
あって、本実施の形態の密封装置１と上記従来例２とを
比較したものである。

【００４３】本実施の形態の密封装置１の場合、初期状
態ではねじ突起６のうち平行ねじ部６１のみが回転軸３
に接触して、ネジポンプ効果による初期的密封性を確保
する。

【００４４】そして、シールリップ５の摩耗が進むにつ
れ、平行ねじ部６１と舟底ねじ部６２の間に設けた接続
部６３が回転軸３に接触するようになる。

【００４５】ここで、接続部６３は平行ねじ部６１と舟
底ねじ部６２のねじ高さを滑らかに繋ぐアール形状を成
し、ねじ突起６のねじ高さは大気側Ａに向かって滑らか
に漸増しているので、図３の実線で示すように、ねじ接
触幅ａ′は減少すること無く次第に増加していく。した
がって、図３の点線で示すような従来問題となっていた
摩耗初期段階におけるネジポンプ効果の減少を防止する
ことができる。

【００４６】さらにシールリップ５の摩耗が進んで舟底
ねじ部６２が回転軸３に接触すると、さらにねじ接触幅
ａ′が増大してネジポンプ効果が向上し、摩耗状態にお
ける密封性の低下を防いでいる。

【００４７】このように、本実施の形態の密封装置１に
よれば、平行ねじ部６１と舟底ねじ部６２の間に両部の
ねじ高さを滑らかに接続する接続部６３を設けたので、
初期的にも耐久的にも良好なネジポンプ効果を発揮で
き、シールリップ５の摩耗にかかわらず長期間に渡って
良好な密封性能を維持することが可能となる。

【００４８】なお、密封装置１の製造段階において、シ
ールリップ５は、ねじ突起６に対応する凹部を備えた成
形型のキャビティ内にゴム生地を加硫成形して製され
る。ねじ突起６に対応する凹部は成形型を切削加工して
形成されるが、このとき平行ねじ部に対応する部分と舟
底ねじ部に対応する部分との境界をアール形状とするこ
とにより、本実施の形態のねじ突起６形状を形成するこ
とができる。

【００４９】このような接続部を有するねじ突起６に対
応する凹部の加工方法としては、たとえば、舟底ねじ部
と平行ねじ部をそれぞれ成形型に形成し、前記舟底ねじ
部と平行ねじ部の交差部分はエッジ状態になるがその部
分を改めてＲ等の加工を行うか、又は舟底ねじ部と平行
ねじ部及び接続部を併せ持った治具により加工すれば良
い。

【００５０】ところで、ねじ突起６のリップ先端側に平
行ねじ部６１を設けるのは次の理由によるところが大き
い。

【００５１】密封装置１の製造段階においては、シール
リップ５の加硫成形時にシールリップ５の密封流体側Ｏ
に余肉（バリ）を残しておき、その余肉をメスカットす
ることで所望のシールリップ５を形成することが一般的
であるところ、このときの加工精度のバラツキにより図
４のＣ１又はＣ２で示すようにメスカットの位置がズレ
てしまうことがある。

【００５２】そこで、ねじ突起６のリップ先端側にねじ
高さが略一定の平行ねじ部６１を設けて、メスカット位
置のバラツキを吸収してシールリップ５の加工可能範囲
を広げ加工の容易化を図ると共に、密封装置の初期密封
性能を安定化させている。

【００５３】なお、接続部６３の半径Ｒの大きさは、上
記加工精度の最大公差に基づき設定することが好まし
い。

【００５４】（第２の実施の形態）図５には、本発明の
第２の実施の形態が示されている。

【００５５】上記第１の実施の形態では、接続部を平行
ねじ部６１と舟底ねじ部６２に接するアール形状により
構成したが、本実施の形態では、テーパとアール形状と
を組み合わせて構成している。

【００５６】その他の構成及び作用については第１の実
施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一
の符号を付して、その説明は省略する。

【００５７】本実施の形態の接続部６４は、図５に示す
ように、舟底ねじ部６２に接して形成されたテーパＴ
と、テーパＴ及び平行ねじ部６１に接するアール形状と
から成る。ここでも、舟底ねじ部６２のリップ先端側端
部から中途部までが第１ねじ部を、平行ねじ部６１が第
２ねじ部を構成している。

【００５８】テーパＴの傾斜角度θは、平行ねじ部６１
の先端６１ａを通って舟底ねじ部６２に接する接線と平
行ねじ部６１の稜線との成す角θ′よりも大きい角度で
あって、舟底ねじ部６２と平行ねじ部６１の境界におけ
る舟底ねじ部６２の接線と平行ねじ部６１の稜線との成
す角よりも小さい角度であることを要する。

【００５９】また、アール形状の半径Ｒは、平行ねじ部
６１の先端６１ａとテーパＴとに接する円の半径よりも
小さい寸法であることを要し、下限値として０．１ｍｍ
程度が望ましい。

【００６０】上記範囲内において、平行ねじ部６１及び
舟底ねじ部６２の寸法及び形状、あるいは所望の密封性
能等に応じて、テーパＴの傾斜角度θ及びアール形状の
半径Ｒを設定すればよい。

【００６１】かかる接続部を有するねじ突起６の成形型
を加工する場合も、上記第１の実施の形態と同様、たと
えば、舟底ねじ部と平行ねじ部をそれぞれ成形型に形成
した後にそのエッジ状の交差部分に対してテーパ加工、
Ｒ加工等を施すか、又は舟底ねじ部と平行ねじ部及び接
続部を併せ持った治具により加工すれば良い。

【００６２】上記構成により、平行ねじ部６１と舟底ね
じ部６２とのねじ高さが滑らかに接続され、ねじ突起６
のねじ高さは大気側Ａに向かって滑らかに漸増するよう
な形状となる。

【００６３】したがって、本実施の形態の密封装置にお
いても、上記第１の実施の形態と同様の作用に基づき、
初期的にも耐久的にも良好なネジポンプ効果を発揮で
き、シールリップ５の摩耗による密封性能の低下を防止
することができる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ねじ高
さが大気側に向かって高くなる第１ねじ部と、略一定の
ねじ高さでリップ先端まで延設される第２ねじ部との間
に両部のねじ高さを滑らかに接続する接続部を有するね
じ突起を設けたので、摩耗初期の段階においてもねじ接
触幅が減少することが無くなり、初期的にも耐久的にも
良好なネジポンプ効果を発揮して、シールリップの摩耗
にかかわらず長期間に渡って良好な密封性能を維持する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る密封装置の概
略断面図である。

【図２】図１の要部断面図である。

【図３】シールリップの接触幅とねじ突起の接触幅の関
係を示す図であり、第１の実施の形態と従来例２とを比
較して示している。

【図４】シールリップのメスカット位置のバラツキを説
明する図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る密封装置の要
部断面図である。

【図６】（ａ）は従来例１の密封装置の概略断面図であ
り、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図であり、（ｃ）は
（ａ）のＹ−Ｙ断面図である。

【図７】従来例２の密封装置の要部断面図である。

【図８】軸とシールリップの接触状態を模式的に表した
図であり、（ａ）は従来例１の場合を表し、（ｂ）は従
来例２の場合を表している。

【図９】シールリップの接触幅とねじ突起の接触幅の関
係を示す図であり、従来例１と従来例２の場合を示して
いる。

【符号の説明】

１ 密封装置 ２ ハウジング ３ 回転軸 ４ シール本体 ５ シールリップ ６ ねじ突起 ７ 補強環 ８ ゴム状弾性体 ９ ダストリップ ５１ 大気側傾斜面 ６１ 平行ねじ部 ６２ 舟底ねじ部 ６３，６４ 接続部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸に摺動する環状のシールリップの大
   気側傾斜面にねじ突起を備えた密封装置において、 前記ねじ突起は、 前記大気側傾斜面からのねじ高さが大気側に向かって高
   くなる第１ねじ部と、 該第１ねじ部の最大ねじ高さより低い略一定のねじ高さ
   でリップ先端まで延設される第２ねじ部と、 前記第１ねじ部と前記第２ねじ部の間に両部のねじ高さ
   を滑らかに接続する接続部と、を有することを特徴とす
   る密封装置。