JP2003185028A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハウジング等を貫通する軸部材の外周面と同
ハウジングの内周面との間隙に設けられ、その間隙を介
して同ハウジング内の密封液体が外部へ流出するのを長
期に亘って確実に防止することのできる密封装置を提供
する。 【解決手段】 密封装置１は、ハウジング２に固定さ
れ、回転軸３との間の環状隙間を密封するものであり、
メインリップ１１を備えた第１シール部材１０と、第１
シール部材１０よりも密封液体側空間Ｓ１に配置された
第２シール部材２０とから構成されている。回転軸３に
対するメインリップ１１の摺動面１１ｃ上に形成された
複数のネジ突起３１，３２は、所定間隔幅をもって並列
している。ここで、ネジ突起３１は回転軸３の軸線に対
し所定角度をもって、またネジ突起３２は回転軸３の軸
線に対し所定角度をもって、各々が相反する方向に傾斜
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば各種内燃機
関のトランスミッションや、産業ロボット等に用いら
れ、ハウジング等を貫通する軸部材の外周面と同ハウジ
ングの内周面との間隙に設けられ、その間隙を介して同
ハウジング内の密封液体が外部へ流出するのを防止する
密封装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種内燃機関のトランスミッションやパ
ワーステアリング装置等においては、ハウジングを貫通
する軸部材が、同ハウジングに対して相対回転するよう
に設けられる部位が存在する。このような部位には一般
に、軸部材の外周面と同ハウジングの内周面との間隙を
介して同ハウジング内の作動油が外部へ流出するのを防
止すべく、オイルシール（密封装置）が設けられる。

【０００３】図４には、従来知られているこの種の密封
装置の一例を示す断面構成図である。

【０００４】同図に示すように、密封装置１０１は、ハ
ウジング１０２と軸部材（回転軸）１０３との間隙にお
いて、ハウジング１０２の内周面１０２ａ、或いは回転
軸１０３の外周面１０３ａに沿って周設されるよう環形
状を有する。密封装置１０１は、密封対象液体（作動
油）の満たされたハウジング１０２の密封液体側空間
（内部空間）Ｓ１において回転軸１０３の外周面に摺接
するメインリップ１１１と、ハウジング１０２の外部空
間Ｓ２側において同じく回転軸１０３の外周面に摺接す
るダストリップ１１６とを備える。メインリップ１０４
は、内部空間Ｓ１から外部空間Ｓ２への作動油の漏洩を
防止する機能を主に有する。ダストリップ１１６は、外
部空間Ｓ２から内部空間Ｓ１へのダスト等の侵入を防止
する機能を主に有する。環状の金属製スプリング１１５
は、メインリップ１１１を回転軸１０３の外周面に向か
って付勢する。密封装置１０１本体に埋め込まれた金属
製の補強環１１４は、密封装置１０１の形状を安定に保
持する機能を有する。また、メインリップ１１１の表面
に刻設されたポンプ溝１３５は、回転軸１０３ｂが回転
することにより、内部空間Ｓ１から外部空間Ｓ２へ漏出
した作動油を内部空間Ｓ１側に押し戻す機能（ポンプ作
用）を有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な密封装置１０１では、例えば図５に示すような態様で
軸部材（或いはハウジング）の回転動作が正逆に高速で
切り替わるようなシステムに採用された場合、漏出した
作動油に対して十分なポンプ作用を発揮することができ
ず、また軸部材やハウジングがそのように過渡的な動作
をすることにより、密封装置１０１自体の形状を安定に
保持することができなくなる懸念があった。

【０００６】また、ハウジング内部の機械要素（例えば
ギヤ）から生成される摩耗紛等の量が多い環境下で使用
する場合には、多量の摩耗紛がメインリップと回転軸と
の摺接部位に噛み込み、その密封性能を低下させてしま
う懸念もあった。

【０００７】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは、ハウジング
等を貫通する軸部材の外周面と同ハウジングの内周面と
の間隙に設けられ、その間隙を介して同ハウジング内の
密封液体が外部へ流出するのを長期に亘って確実に防止
することのできる密封装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、同軸的に設けられ相対回転するハウジン
グ及び軸のうち一方の部材に固定され、該ハウジング及
び軸の間の環状隙間において、所定の密封対象液体が収
容された内部空間側を、外部空間側から前記軸の軸方向
に沿って密封する密封装置であって、前記ハウジング及
び軸のうちの他方の部材に摺動接触するメインリップを
備えた第１のシール部材と、順回転及び逆回転の両回転
方向に対し密封対象液体を前記内部空間側に押し戻すた
めのネジ部と、前記第１のシール部材に嵌着され、前記
メインリップの内部空間側で前記他方の部材に摺動接触
するサブリップを備えた第２のシール部材と、を有する
ことを特徴とする。

【０００９】同構成によれば、前記ハウジング及び前記
軸が相対的に正逆いずれの方向に回転する場合であれ、
メインリップの摺動面に漏出した密封対象液体が効率的
に内部空間に押し戻されることとなる。

【００１０】さらに、前記サブリップが前記メインリッ
プへの異物の噛み込みを効率的に防止するため、前記ハ
ウジング及び軸の相対回転の回転方向が過渡的に変更さ
れるような使用環境下であっても、十分な密封機能が確
保されるようになる。

【００１１】また、前記ネジ部は、前記メインリップの
先端から前記軸の軸線方向に沿って異方向に傾斜して形
成された複数のネジ突起を有してなるのがよい。

【００１２】同構成によれば、ネジ部の構造として突起
形状を採用することにより、摺動接触面積が低減される
ばかりでなく、当該ネジ部が前記メインリップの先端か
ら前記軸の軸線方向に沿って斜方向に形成されたネジ形
状を有することにより、前記ハウジング及び軸の相対回
転の回転方向が、順回転及び逆回転の両回転方向に変更
される際、当該構造の特定部位への応力集中が少なくな
り、前記ネジ突起の変形も小さくなる。密封性能と耐久
性能の向上が両立して図られ、高い密封性能が長期に亘
って保証されるようになる。

【００１３】

【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
ないかぎりは、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。

【００１４】図１は本発明の実施の形態にかかる密封装
置１の概略構成断面図である。

【００１５】図中１は密封装置全体を示すもので、ハウ
ジング２に固定され、回転軸３との間の環状隙間を密封
するものである。

【００１６】密封装置１は、メインリップ１１を備えた
第１シール部材１０と、第１シール部材１０よりも内部
空間Ｓ１に配置された第２シール部材２０とから構成さ
れている。

【００１７】第１シール部材１０は、いわゆるばね付外
周ゴム形のオイルシールであり、密封液体側空間Ｓ１に
開く断面略コの字形の環状部材である。第１シール部材
は、ハウジング２内周に嵌着される外筒部１２と、内周
側で回転軸３に摺動接触するメインリップ１１とを備
え、ゴム状弾性体１３と、ゴム状弾性体１３に埋設され
る金属環１４とから構成されている。

【００１８】金属環１４は円筒部１４ａと、円筒部１４
ａの大気側端部から内向きに伸びる内向きフランジ部１
４ｂと、から構成される断面Ｌ字形状で、円筒部１４ａ
が外筒部１２のゴム状弾性体中に埋設され、内向きフラ
ンジ部１４ｂ内端にメインリップ１１の基端部１１ａが
設けられている。

【００１９】メインリップ１１のリップ先端部１１ｂの
外周には、ばね部材１５が装着されて緊迫力が高められ
ている。

【００２０】また、このメインリップ１１の基端部１１
ａには外部空間Ｓ２に伸びるダストリップ１６が設けら
れ、外部空間Ｓ２からダストが侵入するのを防止してい
る。さらにメインリップ１１の外部空間Ｓ２の摺動面１
１ｃには密封性向上のため、複数のネジ突起３１，３２
が並列して設けられている。これらネジ突起３１，３２
は、ハウジング２に対して回転軸３が順回転及び逆回転
の両回転方向に対し密封対象液体（作動油）を密封対象
液体側空間（内部空間）Ｓ１側に押し戻すためのネジ部
を構成する。

【００２１】第２シール部材２０は金属環２１と、金属
環２１の内径に一体的に設けられ回転軸３に摺動自在に
密封接触するゴム状弾性体製のサブリップ２２とを備え
ている。

【００２２】メインリップ１１とサブリップ２２との間
には環状密封領域７が形成されている。この環状密封領
域７には所望に応じグリースが満たされ、各リップの摺
動性の向上と密封性向上を図る場合がある。

【００２３】金属環２１は第１シール部材の外筒部１２
内周に嵌着される円筒部２１ａを形成しており、円筒部
２１ａの内部空間Ｓ１側端縁から径方向内方に向かって
伸びるフランジ部２１ｂを有している。サブリップ２２
は、密封液体中のスラッジの噛み込みを防止し、メイン
リップ１１の密封性を維持させるため、密封液体側空間
Ｓ１に傾斜しており、密封液体の環状密封領域への侵入
を抑制する。本実施の形態ではメインリップにネジ部を
有しており、該ネジ部にスラッシュ等が噛み込むと、ネ
ジ部が損傷すること等に起因して、密封流体を押し戻す
効果が少なくなる。特に突起状のネジの場合、軸に対す
る接触面積は小さくなるもののスラッジに対する影響も
大きいためサブリップが必要である。ちなみに溝形状の
ネジの場合にも、溝内にスラッジがたまってネジ効果が
少なくなることが考えられる。なお、円筒部２１ａ（外
周面）と外筒部１２（内周面）との嵌着部位αにおいて
は、円筒部２１ａの一部が凸形状を、外筒部１２の一部
が凹形状を形成することで、両部材２１ａ，１２が互い
に嵌合するようになっている。このため、サブリップ２
２に対し、同サブリップ２２がメインリップから離間す
る方向βに外力が加わったような場合であれ、こうした
嵌合構造の働きにより、サブリップ２２がメインリップ
から抜け落ちることはない。

【００２４】図２は、メインリップ１１の摺動面１１ｃ
に設けられたネジ突起３１，３２を拡大して示す平面図
である。

【００２５】同図２に示すように、摺動面１１ｃ上に形
成される複数のネジ突起３１，３２は、所定間隔幅（Ｌ
１，Ｌ２）をもって並列している。ここで、ネジ突起３
１は回転軸３の軸線γに対し（軸線方向に対し）所定角
度θ１をもって、またネジ突起３２は回転軸３の軸線γ
に対し所定角度θ２をもって、各々が異方向（本実施の
形態では、軸線γに対し各々が略対称をなす方向）に傾
斜している。

【００２６】図３に、図２に示されるネジ突起３１のII
I−III断面を示す。

【００２７】同図３に示すように、ネジ突起３１（ネジ
突起３２も同様）は、略二等辺三角形の断面形状を有す
る。

【００２８】なお、ハウジング２に対し、回転軸３が過
渡的に正逆の回転方向を変更しつつ、回転動作を繰り返
す場合において、角度θ１，θ２を共に２０〜４０°
（より好適には３０°程度）、間隔幅Ｌ１，Ｌ２を共に
０．５〜０．９ｍｍ角度、ネジ突起３１の頂角θ３を１
１０°〜１３０°（より好適には１２０°程度）に設定
することで、最も高い形状の安定性と、密封性とを確保
できることが、発明者によって確認されている。

【００２９】このように、本実施の形態にかかる密封装
置１によれば、ハウジング２及び回転軸３が相対的に正
逆いずれの方向に回転する場合であれ、メインリップ１
１の摺動面１１ｃに漏出した作動油（密封対象液体）が
効率的に内部空間に押し戻される（ポンピングされる）
こととなる。

【００３０】また、摺動面１１ｃ上のネジ部として突起
形状（図３参照）を採用することにより（メインリップ
１１全体としての）摺動接触面積が低減され、耐久性が
向上する。また、当該ネジ部が、メインリップ１１の先
端１１ｂから回転軸３の軸線方向に沿って斜方向に形成
されたネジ形状を有するため、ハウジング２及び回転軸
３の相対回転の回転方向が変更される際、当該構造の特
定部位への応力集中が少なくなり、ネジ突起３１，３２
の変形も小さくなる。よって、密封性能と耐久性能の向
上が両立して図られ、様々な外乱に対するロバスト性が
向上することにより、高い密封性能が長期に亘って保証
されるようになる。

【００３１】また、サブリップ２２に対し、これがメイ
ンリップ１１から離間する方向（β）に外力（例えば金
属環２１に対する外筒部１２の反力）が加わったような
場合であれ、嵌合構造αの働きにより、第２シール部材
２０が第１シール部材１０から抜け落ちることがなくな
る。よって、ハウジング２及び回転軸３の相対回転の回
転方向が過渡的に変更されるような使用環境下であって
も、十分な密封機能が確保されるようになる。

【００３２】なお、本実施の形態にかかる密封装置１
は、固定されたハウジング２内において、回転軸３が回
転動作を行う機構に採用されるものであるが、固定され
た軸部材に対して、ハウジングが回転動作を行うような
機構に対しても、密封装置１と略同様の構造を適用して
本実施の形態と同等若しくはこれに準ずる効果を奏する
ことができる。

【００３３】また、本実施の形態にかかる密封装置１
は、ハウジング２の内周面に固定され、回転軸３の外周
面に摺動接触するものであったが、回転軸３の外周面に
固定され、ハウジング２の内周面に摺動接触するような
構成を採用しても、本実施の形態と同等若しくはこれに
準ずる効果を奏することができる。

【００３４】なお、ネジ部の構造としては、突起形状か
らなるネジ突起３１，３２に代え、ネジ溝を採用するこ
ともできる。ただし、過渡的な相対回転動作に対しより
高い密封性能や耐久性能を確保するためには、回転軸３
の外周面に対する接触面積を効果的に低減することがで
きるといった点で、上記実施の形態によるように突起形
状（ネジ突起３１，３２）を採用するのがより好まし
い。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ハウジング及び軸が相対的に正逆いずれの方向に回転す
る場合であれ、メインリップの摺動面に漏出した密封対
象液体が効率的に内部空間に押し戻されることとなる。
よって、そのような相対回転の回転方向が過渡的に変更
を繰り返すような使用環境下であれ、高い密封性能を確
保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態にかかる密封装置の概略
断面構成図。

【図２】同実施の形態にかかるメインリップのネジ突起
を拡大して示す平面図。

【図３】図２のIII−III断面図。

【図４】従来の密封装置の概略構成図。

【図５】正逆回転が可能な軸部材の運動パターンの一例
を示すタイムチャート。明する図。

【符号の説明】

１ 密封装置 ２ ハウジング ３ 回転軸 ７ 環状密封領域 １０ 第１シール部材 １１ メインリップ １２ 外筒部 １４ 金属環 １４ａ 円筒部 １４ｂ 内向きフランジ部 １６ ダストリップ ２０ 第２シール部材 ２１ 金属環 ２１ａ 円筒部 ２１ｂ フランジ部 ２２ サブリップ ３１，３２ ネジ突起

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同軸的に設けられ相対回転するハウジン
   グ及び軸のうち一方の部材に固定され、該ハウジング及
   び軸の間の環状隙間において、所定の密封対象液体が収
   容された内部空間側を、外部空間側から前記軸の軸方向
   に沿って密封する密封装置であって、 前記ハウジング及び軸のうちの他方の部材に摺動接触す
   るメインリップを備えた第１のシール部材と、 順回転及び逆回転の両回転方向に対し密封対象液体を前
   記内部空間側に押し戻すためのネジ部と、 前記第１のシール部材に嵌着され、前記メインリップの
   内部空間側で前記他方の部材に摺動接触するサブリップ
   を備えた第２のシール部材と、 を有することを特徴とする密封装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の密封装置において、 前記ネジ部は、前記メインリップの先端から前記軸の軸
   線方向に沿って異方向に傾斜して形成された複数のネジ
   突起を有してなることを特徴とする密封装置。