JP2004100860A

JP2004100860A - 回転軸シール及びその製法

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Publication number: JP2004100860A
Application number: JP2002265282A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Baba; 馬場　健; Hiromi Obata; 小畑　博美
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】使用状態でシール全体の姿勢が安定して、シール性能を長期間保つことのできる回転軸シールを提供する。
【解決手段】アウターケース７の円筒壁部７ａの外周面は、中間部までがゴム部材６にて被覆されているが、かしめ折曲部７ｃの近傍には被覆されず、かつ、このかしめ折曲部７ｃにも被覆されず、接着剤薄膜にて被覆される。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸シール、及び、その回転軸シールの製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、カーエアコン用コンプレッサ等に於て、高速回転する回転軸の外周面とケーシング（ハウジンング）との間を密封するための回転軸シールＳとしては、図８に示すような構造のものが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
即ち、図８に示す回転軸シールＳは、コンプレッサ等のケーシング（ハウジング）３１と回転軸３２との間に介装され、流体収納室３３側に収納されている流体を、低圧側３４に対して、密封するもので、回転軸３２に摺接するゴム製シールリップ部３５を有するゴム部材３６を、（金属製）アウターケース３７に一体化した主要部Ｍを備え、かつ、この主要部Ｍの内径側に、樹脂製のシールエレメント３８と金具（インナーケース）３９を、上記アウターケース３７の低圧側端部４０のかしめ（折曲）加工にて、把持固定して組立てられている。
【０００３】
アウターケース３７は、円筒壁部３７ａと受圧側（流体収納室側）内鍔部３７ｂと低圧側かしめ折曲部３７ｃ（上記低圧側端部４０）とを、有する。そして、ハウジング３１には段付部４３と小凹溝４４を有し、上記受圧側内鍔部３７ｂが、ゴム部材３６の一部を介して、段付部４３に対面すると共に、抜け止め用止め輪４５にて、この回転軸シールＳの低圧側３４への移動を阻止して、装着されている。
【０００４】
ところで、図８に示すようにアウターケース３７は、全面にわたってゴム部材３６で被覆されている。つまり、シールリップ部３５の基部は、受圧側内鍔部３７ｂを被覆し、また、ハウジング３１の内面との密封のために、円筒状ゴム部４６は円筒壁部３７ａの外周面の大半部を被覆し、そして、低圧側かしめ折曲部３７ｃ、及び、円筒壁部３７ａの内周面は、薄肉ゴム被覆４７にて被覆されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−３０５７７４号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の図８に示すような回転軸シールＳでは、回転軸シールＳの固定が不安定となるという問題が発生する。即ち、流体収納室３３側の圧力が上昇し（加圧時）、シールＳは図８の右方（低圧側３４）へ押圧された際、アウターケース３７のかしめ折曲部３７ｃは、薄肉ゴム被膜４７を介して、止め輪４５で受持される。このとき、薄肉ゴム被膜４７の弾性変形に伴ってアウターケース３７が軸心Ｌ方向へ変位して、シールリップ部３５及びシールエレメント３８の回転軸３２に対する接触状態が不安定となり、これにより、シール寿命に影響が及ぶことが判った。
【０００７】
このような問題を解決して、安定して止め輪（スナップリング）にてハウジング内に保持できる回転軸シールを提供することを本発明の目的とする。さらに、図８のように薄肉ゴム被膜４７にて金属製アウターケース３７の低圧側かしめ折曲部３７ｃを被覆している場合に比較しても十分に発錆を防止することを本発明の他の目的とする。
そして、このようにハウジング内に安定して保持可能で、かつ、発錆を防止した回転軸シールを、能率的に製造することを本発明の別の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明は、円筒壁部と内鍔部とかしめ折曲部とを有するアウターケース、及び、上記内鍔部を被覆すると共にシールリップ部を有しかつ上記円筒壁部の外周面を被覆する外周壁部を有するゴム部材を、具備した回転軸シールに於て、上記ゴム部材の上記外周壁部は、上記アウターケースの上記円筒壁部における上記内鍔部側から中間位置にわたって配設され、上記アウターケースのゴム非被覆部分は、接着剤薄膜にて被覆されている。
【０００９】
そして、本発明に係る回転軸シールの製法は、円筒壁部と内鍔部とかしめ折曲部とを有するアウターケースを作製するための中間金属部材が、上記内鍔部から先端側へ拡径するテーパ状円錐壁部が連設された形状に予め塑性加工され、次に、該円錐壁部を第一金型で内部から受けると共に、該円錐壁部の先端近傍がゴム被覆されるのを阻止する環状凸部を有する第二金型によって上記円錐壁部を円筒形に弾性変形させ、該円錐壁部の弾発的復元力にて上記環状凸部と該円錐壁部の外周面とを圧接させた状態にて、ゴム材料を押圧流入して被覆させる方法である。
【００１０】
また、第二金型が、予め接着剤を塗布した中間金属部材の円錐壁部を円筒形に弾性変形させつつ、第一金型に対して相対移動する際に、塗布した上記接着剤を剥ぎ取らないためのアール部を、上記環状凸部の角部に、形成した。
また、第二金型が、予め接着剤を塗布した中間金属部材の円錐壁部がその後のかしめ加工にて上記かしめ折曲部に形成される最先端領域に対応して、塗布した上記接着剤に接触するのを避けるための逃げ部を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態に基づき、本発明を詳説する。
図１と図２は本発明に係る回転軸シールＳ_０　断面側面図と要部拡大断面側面図を示す。この図１と図２に示す実施の形態に於て、自動車のコンプレッサ等のハウジング１と回転軸２との間に介装され、流体収納室３側に収納されている流体を、低圧側４に対して密封する。
【００１２】
回転軸２に摺接するゴム製シールリップ部５を有するゴム部材６が、金属製のアウターケース７に一体化され、このゴム部材６とアウターケース７にて（シール）主要部Ｍ_０　が構成される。
このシール主要部Ｍ_０　の内径側に、ＰＴＦＥ等の樹脂製であって、螺旋溝２０を有するシールエレメント８と金属製インナーケース９を、アウターケース７の低圧側端部１０（図６と図７参照）のかしめ（折曲）加工によって、把持固定している。
【００１３】
アウターケース７は、円筒壁部７ａと（流体収納室側）内鍔部７ｂとかしめ折曲部７ｃ───低圧側端部４０───とを、有する。
そして、ハウジング１の孔部内周面には、段付部１３と小凹溝１４を有し、内鍔部７ｂが、ゴム部材６の一部を介して、段付部１３に対面すると共に、スナップリング等の抜け止め用止め輪１５にて、この回転軸シールＳ_０　の低圧側４への移動を阻止するように、装着されている。言い換えると、シールＳ_０　は、段付部１３と止め輪１５によって、軸心Ｌ方向への移動を阻止するよう、挾持されている。
【００１４】
また、ゴム部材６について具体的に説明すれば、アウターケース７の内鍔部７ｂを被覆する断面Ｕ字状の内鍔包囲壁部１６と、この内鍔包囲壁部１６から流体収納室３側へ延伸して先端部が回転軸２に接触するシールリップ部５と、内鍔包囲壁部１６が段付部１３に対応する段付対応壁部１６ａに連設されてアウターケース７の円筒壁部７ａの外周面１７を被覆する外周壁部１８とから、構成されている。このゴム部材６は後述のように成型金型内で加熱加工され、加硫焼き付けにて金属製のアウターケース７と一体化されているが、上記成型金型内へ設置する前に、アウターケース７の素材には、接着剤を全面に塗布して、その後、加硫焼付けにて強固にゴム部材６と一体化する。
【００１５】
本発明に係る回転軸シールＳ_０　では、このような加硫焼付け前に塗布した接着剤が固化した接着剤薄膜（図示省略）を、アウターケース７の内でゴム部材６が付着（被覆）していない部分───ゴム非被覆部分Ｇ───に、露出状に被覆している。言い換えれば、後述の製法によって、予め全面に塗布した接着剤がゴム非被覆部分Ｇに於ても、取除かれたり、傷付くことを可能な限り防止して、最終製品としても残留させる点に特徴があるといえる。
【００１６】
ところで、ゴム部材６の外周壁部１８は、アウターケース７の円筒壁部７ａにおける内鍔部７ｂ側から軸心Ｌ方向の中間位置にわたって配設され、かしめ折曲部７ｃの全面、及び、円筒壁部７ａの外周面１７の低圧側から所定範囲（中間位置）まで、及び、円筒壁部７ａの内周面１９の大半は、ゴム非被覆部分Ｇであって、このゴム非被覆部分Ｇは固化した接着剤薄膜にて被覆され、錆の発生が抑制されている。
【００１７】
なお、本発明に係る回転軸シールＳ_０　としては、円筒壁部７ａと内鍔部７ｂとかしめ折曲部７ｃとを有するアウターケース７、及び、上記内鍔部７ｂを被覆すると共にシールリップ部５を有しかつ円筒壁部７ａ外周面１７を被覆する外周壁部１８を有するゴム部材６を、具備するものであれば良く、例えば、シールエレメント８が２枚以上有したり、インナーケース９の形状や装着向きや個数の増減は自由であり、さらに、シールリップ部５を、低圧側４にも付加した構造（２重シールや３重シール）としたり、あるいは、シールリップ部５を背面（低圧）側から受持する薄板状バックアップ部材を付加する等の構造であっても、設計変更自由である。
【００１８】
次に、回転軸シールの製法について、図３〜図７に基づいて以下説明する。
図３〜図５に於て、２１は下型としての第１金型、２２は中型としての第２金型、２３は上型としての第三金型を示し、前述のゴム部材６を加熱加圧にて加硫焼付けする加硫用金型装置Ｆの要部を構成している。２７はアウターケース７を作製するための中間金属部材（中間製品）であり、金属板を打抜いて塑性加工によって、図３に示す如く、内鍔部７ｂから先端（下方）側へ拡径するテーパ状円錐壁部２４が連設された、いわば倒立植木鉢状に予め成型しておく。
また、円錐壁部２４の最先端領域Ｙは予め内周面側を薄く切欠き（切削除去）して、肉薄壁部に形成されている。しかも、その後の加硫焼付けのために、この中間金属部材２７は全面にわたって、予め接着剤を塗布しておく。
【００１９】
図１にて既に説明した、円筒壁部７ａと内鍔部７ｂとかしめ折曲部７ｃとを有するアウターケース７を、作製するための中間金属部材２７を、図３のように、（倒立植木鉢状として）下型としての第一金型２１に被せるように装入する。言い換えると、円錐壁部２４を第一金型２１によって内部から受ける。この際、中間金属部材２７は断面ハの字状（フレア型）の円錐壁部２４を有しているので、第一金型（下型）２１への装着は、容易であるという利点がある。
【００２０】
第二金型２２は図３中の矢印Ｐのように下方へ移動して、図４と図５のように中間金属部材２７の円錐壁部２４を外側から受けて、この円錐壁部２４を弾性変形にて円筒形状に保持する。
第二金型２２についてさらに詳しく説明する。この第二金型２２は上記円錐壁部２４の先端近傍Ｘがゴム被覆されるのを阻止する環状凸部２５を備えている。そして、予め全面に接着剤を塗布してある上述の中間金属部材２７において、該円錐壁部２４がその後のかしめ加工にてかしめ折曲部７ｃに形成されるべき円錐壁部２４の最先端領域Ｙに対応して、塗布した接着剤に接触するのを、図５に示す如く、（最終型締め状態は勿論のこと全加硫工程中に於て）接触するのを避けるための逃げ部２６を、第二金型２２は有している。この逃げ部２６は、上記環状凸部２５に隣接して、環状凸部２５より先端側（下方側）に形成される。
【００２１】
さらに、第二金型２２が、予め接着剤を塗布した中間金属部材２７のテーパ状円錐壁部２４を、（図３から図４と図５のように）円筒形に弾性変形させつつ、第一金型２１に対して相対移動する───図例では矢印Ｐ方向に下降する───際に、円錐壁部２４に塗布した接着剤を剥ぎ取らないための（図４（Ａ）に半径Ｒ_１　にて示した）アール部２８を、環状凸部２５の先端側（逃げ部２６側）角部に、形成している。
このようにアール部２８を有する環状凸部２５を、内周面に備えた（環状の）第二金型２２を矢印Ｐ方向へ移動させてゆくと、中間金属部材２７の円錐壁部２４は、円筒形となるように縮径方向へ弾性変形するが、予め塗布されていた接着剤はアール部２８の存在によって、剥がされることが防止される。
【００２２】
図４の状態からさらに（矢印Ｐ方向へ）第二金型２２を移動させて、第一金型２１の底面２９に当接させ、生ゴムの環状ゴム材料Ｑを、図４のように投入し、次に図５に示すように（上型としての）第三金型２３を下降して、金型装置Ｆを閉じる。図５では、上記ゴム材料Ｑを図示省略したが、キャビティＣ内には充填されている。金型装置Ｆは加熱手段にて加熱されているので、所定時間、図５の状態を保って、加熱加圧状態で、中間金属部材２７にゴムを加硫焼付する。
【００２３】
ところで、中間金属部材２７の円錐壁部２４は、図５に示すように円筒形に弾性変形することで、外径方向へ弾発的復元力を発生する。この弾発的復元力にて、第二金型２２の環状凸部２５に、円筒形状の円錐壁部２４の外周面は、強く、圧接した状態を保っている。
【００２４】
第三金型２３によって押圧されて第二金型２２の内面と円錐壁部２４の間の間隙部３０は流入するゴム材料を、この円錐壁部２４の外周面が環状凸部２５の圧接した状態で、阻止し、これによって先端近傍Ｘをゴム非被覆部分Ｇ（図１と図２参照）となるようにして、内鍔部７ｂ、及び、円筒壁部７ａ───円筒状に弾性変形している円錐壁部２４───の外周面の所定部位に、ゴム材料を加硫焼付けにて、被覆する。
言い換えると、図３のように中間金属部材２７はフレア加工され、先端（下方）側へ拡径テーパ状円錐壁部２４を備え、これを第二金型２２の環状凸部２５にて内径方向に押圧するので、その反力として、弾性変形した円錐壁部２４の弾発的復元力にて、環状凸部２５と、円錐壁部２４の外周面とを圧接させた状態にてゴム材料を押圧流入させ、ゴム材料の流入を環状凸部２５の位置で止め、これによって、先端近傍Ｘの範囲はゴム非被覆部分Ｇに形成する。この点につき従来と比較すれば、従来の図８のように、薄肉ゴム被膜４７にて残部を被覆しても良い構成ならば、ゴムの流入を阻止する必要は全く無かったといえる。
【００２５】
図５に示した加硫金型装置Ｆを閉じて、所定時間加熱加圧状態を保って、ゴム材料を中間金属部材２７の所定箇所にのみ加硫焼付けして、一体化し、その後、加硫金型装置Ｆを開放して取出した半製品Ｈの内部に、図６に示すように、シールエレメント８とインナーケース９を嵌込み、低圧側端部１０───最先端領域Ｙ───を、図７の矢印Ｋのようにかしめ加工にて折曲げて、シールエレメント８とインナーケース９を組立て、図１と図２にて述べたような構成の回転軸シールＳ_０　を作製する。なお、この図６から図７に示したかしめ折曲部７ｃを形成する工程で、アウターケース７の円筒壁部７ａが円筒形に成形される。なお、図例では、内鍔部７ｂが受圧側（高圧側）かつかしめ折曲部７ｃが低圧側の場合を示したが、これに限定されず、高圧・低圧が逆となる場合もありえる（図示省略）が、その際は、リップ部５の方向は逆方向を向くこととなる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は上述の構成によって次のような著大な効果を奏する。
（請求項１によれば、）かしめ折曲部７ｃは（ゴム被覆されずに）接着剤薄膜を介して、止め輪１５に接触し、ほとんど金属同士の接触状態となり、流体収納室３側から圧力が作用した際、シールＳ_０　全体が軸心Ｌと平行な方向（低圧側４）へ動かず、常に安定姿勢を保つことができる。つまり、（図８に示したような）薄肉ゴム被膜４７を介して止め輪４５に接触する場合のシールリップ部３５やシールエレメント３８の回転軸３２との不安定な接触を防止できる。従って、本発明に係る回転軸シールＳ_０　は、常に安定したシール性能を発揮できると共に、耐久性にも優れている。
しかも、金属製アウターケース７のゴム非被覆部分Ｇの錆の発生については、接着剤薄膜によって防止されている。この接着剤薄膜はゴム部材６をアウターケース７へ加硫焼付するための前処理において塗布すればよいので、製造上簡単に被覆状に形成可能である。
【００２７】
（請求項２によれば、）中間金属部材２７が先端側へ拡径するテーパ状円錐壁部２４を有する形状であるので、この円錐壁部２４を内部から受ける第一金型２１への装着作業がスムースに迅速に行い得る。
そして、自由状態でテーパ状の円錐壁部２４が、円筒形に弾性変形して第二金型２２の環状凸部２５に対し、弾発的復元力にて圧接させた状態で、ゴム材料を阻止するので、確実にゴムの流れを止めることができ、先端近傍Ｘ───かしめ折曲部７ｃ───が薄肉ゴム被膜が付着形成されることを、防止できる。
【００２８】
（請求項３によれば、）テーパ状の円錐壁部２４の外面から、予め塗布した接着剤を剥ぎ取ることがないので、その後のゴムの加硫焼付強度が十分に確保できる。
（請求項４によれば、）最終製品（回転軸シールＳ_０　）のかしめ折曲部７ｃを形成すべき最先端領域Ｙに対し、第二金型２２は全く接触することがないため、このかしめ折曲部７ｃの接着剤は剥離せず、防錆効果も十分に高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す断面側面図である。
【図２】要部拡大断面側面図である。
【図３】本発明に係る回転軸シールの製法の実施の一形態を示す説明図である。
【図４】金型の形状と構成を示すと共に製法を示す説明図である。
【図５】金型装置を閉じた状態を示す説明図である。
【図６】その後の組立工程の説明図である。
【図７】その後のかしめ加工を示す説明図である。
【図８】従来例を示す断面側面図である。
【符号の説明】
５　シールリップ部
６　ゴム部材
７　アウターケース
７ａ　円筒壁部
７ｂ　内鍔部
７ｃ　かしめ折曲部
８　シールエレメント
１０　低圧側端部
１６　内鍔包囲壁部
１７　　外周面
１８　　外周壁部
２１　　第一金型
２２　　第二金型
２３　　第三金型
２４　　円錐壁部
２５　　環状凸部
２６　　逃げ部
２７　　中間金属部材
２８　　アール部
Ｓ_０　　回転軸シール
Ｇ　ゴム非被覆部分
Ｆ　加硫用金型装置
Ｘ　先端近傍
Ｙ　最先端領域

Claims

円筒壁部（７ａ）と内鍔部（７ｂ）とかしめ折曲部（７ｃ）とを有するアウターケース（７）、及び、上記内鍔部（７ｂ）を被覆すると共にシールリップ部（５）を有しかつ上記円筒壁部（７ａ）の外周面（１７）を被覆する外周壁部（１８）を有するゴム部材（６）を、具備した回転軸シールに於て、上記ゴム部材（６）の上記外周壁部（１８）は、上記アウターケース（７）の上記円筒壁部（７ａ）における上記内鍔部（７ｂ）側から中間位置にわたって配設され、上記アウターケース（７）のゴム非被覆部分（Ｇ）は、接着剤薄膜にて被覆されていることを特徴とする回転軸シール。
円筒壁部（７ａ）と内鍔部（７ｂ）とかしめ折曲部（７ｃ）とを有するアウターケース（７）を作製するための中間金属部材（２７）が、上記内鍔部（７ｂ）から先端側へ拡径するテーパ状円錐壁部（２４）が連設された形状に予め塑性加工され、次に、該円錐壁部（２４）を第一金型（２１）で内部から受けると共に、該円錐壁部（２４）の先端近傍（Ｘ）がゴム被覆されるのを阻止する環状凸部（２５）を有する第二金型（２２）によって上記円錐壁部（２４）を円筒形に弾性変形させ、該円錐壁部（２４）の弾発的復元力にて上記環状凸部（２５）と該円錐壁部（２４）の外周面とを圧接させた状態にて、ゴム材料を押圧流入して被覆させることを特徴とする回転軸シールの製法。
第二金型（２２）が、予め接着剤を塗布した中間金属部材（２７）の円錐壁部（２４）を円筒形に弾性変形させつつ、第一金型（２１）に対して相対移動する際に、塗布した上記接着剤を剥ぎ取らないためのアール部（２８）を、上記環状凸部（２５）の角部に、形成した請求項２記載の回転軸シールの製法。
第二金型（２２）が、予め接着剤を塗布した中間金属部材（２７）の円錐壁部（２４）がその後のかしめ加工にて上記かしめ折曲部（７ｃ）に形成される最先端領域（Ｙ）に対応して、塗布した上記接着剤に接触するのを避けるための逃げ部（２６）を有する請求項２又は３記載の回転軸シールの製法。