JP2004190844A - シール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シール装置は両回転軸用で被密封流体のシールを可能にし、且つシール能力を向上させると共に、シール面の摺動抵抗を低減して摩耗を防止することにある。
【解決手段】ハウジングの嵌合孔に密封に保持される嵌着部２に一端部が密封固着されて被密封流体側の自由端が回転軸５０の周面と密接する第１シール部２Ｂを有するゴム又は樹脂材製で環状の第１リップシール２Ａと第１リップシール２Ａの大気側に第２リップシール５を有し、第１リップシール２Ａの回転軸５０と接面する第１シール部２Ａに軸芯方向へ長手に形成された潤滑作用手段６を有するのである。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リップシールにより正・逆回転する両用の回転軸をシールするシール装置に関する。更に詳しくは、高圧の被密封流体をシールリップにより耐圧状態でシールすると共に、リップシールの摩耗を防止したシール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明のシール装置に係わる関連技術として、特開平１０−３３１９８４号公報、特開平１０−２５２８９８号公報、特開平１１−１５９６２９号公報及び特開２００２−５３０２号公報が存在する。
【０００３】
これらの公報に記載されたシール装置は、コンプレッサのような高圧条件下で用いられるリップ型シールである。そして、被密封流体は冷媒及び冷凍機油が用いられる場合が多く、しかも、所定の高圧に保持されている。更に、回転軸の回転時及び静止時でも流体漏れを防止しなければならない。最近では、右回転用回転軸と、左回転用回転軸との両用回転軸に用いられる場合が多く、両用のシール装置がないためにシール能力を向上させることが困難であった。
【０００４】
これらのリップ型シールは、密封条件が過酷であるために、密封能力を有するオイルシールと２次シールとしてのリップシールを単に組み合わせたものであるから、被密封流体を密封するシール能力はオイルシールにより負担する。オイルシールは、ゴム材製であるから、被密封流体の高圧力を受けると回転軸とシール面が密接してシール能力を発揮させることが目的にしている。
更に、このオイルシールのシール面が摩耗して被密封流体が漏洩した場合は、大気側のリップシールでシールするものである。
このように構成されたリップ型シールは、オイルシールのシール面が被密封流体により押圧されて回転軸と密接すると、シール面に潤滑作用がなくなるから、回転中の回転軸との摩擦によりシール面が摩耗することになる。
又、オイルシールで被密封流体をシールしている間は、大気側に設けられたリップシールのシール面へ被密封流体が流れないから、このリップシールが樹脂材製であっても、回転中に被密封流体側のオイルシールよりも早期に、回転軸との摩擦により摩耗することになる。この為、リップ型シールを機械装置の内部に装着すると、外部から見知できないために磨耗状態が分からず、問題となっている。
【０００５】
この問題点を具体的に説明する。図１３は、前述の公報に類似する形状のシール型リップ１００の半断面図である。
図１３に示すリップ型シール１００は、オイルシール１０１とリップシール１０８とを組み合わせた構成である。このリップ型シール１００は、ハウジング１１１の取付孔１１２に嵌着されて回転軸１１３との間をシールしている。このシールされる被密封流体は、高圧状態あって、しかも、二酸化炭素ガスのような特殊な条件の気体又は液体のものである。この為、リップ型シール１００は、シール能力に優れた２つのオイルシール１０１とリップシール１０８とを組み合わせて一体化したものが採用されている。
【０００６】
このリップ型シール１００には、オイルシール１０１が設けられている。オイルシール１０１には、補強環１０３を埋設した基部１０２からシール部１０４が被密封流体側Ａに傾斜して延び、そのシール部１０４に回転軸１１３の外周面と密接するシール面１０４ａが設けられている。
このシール面１０４ａを緊迫するガータスプリング１０５がシール部１０４の外周面に設けられた環状溝に装着されている。このガータスプリング１０５によりシール面１０４ａにＰ圧力を発生させてシールしている。
【０００７】
又、オイルシール１０１の大気側Ｂの回転軸１１３と取付孔１１２との間には、環状のリップシール１０８が設けられている。このリップシール１０８の外周にはゴム材製の保持リング１１０が取付孔１１２に固着されていると共に、保持リング１１０に保持された金属材製のバックアッププレート１０６がオイルシール１０１に接触する状態で配置されている。
更に、バックアッププレート１０６の大気側Ｂには、リップ部１０７を設けた樹脂材製のリップシール１０８がバックアッププレート１０６と同形状に配置されている。又、リップシール１０８の大気側Ｂにはリング状のサポートプレート１０９が配置されてリップシール１０８を支持している。
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このリップシール１０８は、オイルシール１０１と並列に配列されて被密封流体に対して二重にシールする。
そして、ゴム材製のオイルシール１０１により、被密封流体はほとんどシールされる。しかも、被密封流体の圧力が高圧であればあるほどゴム材製のシール面１０４ａは、回転軸１１３に弾性変形して密接し、受圧面積を大きくして圧接するから、シール面１０４ａには被密封流体が介在しなくなる。この状態が続くと、シール面１０４ａが回転している回転軸１１３との摩擦により摩耗させられる。
【０００９】
この間、被密封流体はオイルシール１０１でシールされているから、リップ部１０７のシール面には、被密封流体がほとんど流入せず、回転軸１１３との摩擦によりシール面が摩耗することになる。
特に、リップ部１０７は、バックアッププレート１０６と回転軸１１３との間で挟持されており、更には、被密封流体の高圧力がオイルシール１０１とバックアッププレート１０６を介してリップ部１０７に作用するから、リップ部１０７は回転軸１１３との摺動抵抗をさらに増加すると共に、摩耗することになる。
【００１０】
本発明は上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その発明が解決しようとする技術的課題は、被密封流体が冷媒等の特殊な液化した流体であり、しかも、高圧であっても、本発明のシール装置は、シール面の摩耗を防止して、シール能力の向上を図ると共に、機械装置の故障を防止することにある。
又、このシール装置は、回転軸が正・逆両回転用であっても、シール面に被密封流体を供給して摩耗を防止し、シール能力を向上させることにある。
更に、このシール装置は、被密封流体の高圧に対して第１シール部の摺動抵抗を小さくして摩耗を防止すると共に、第２リップシールのシール面に被密封流体を供給して摩耗を防止し、シール装置のシール能力を向上させることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものであって、その技術的解決手段は以下のように構成されている。
【００１２】
請求項１に係わる本発明のシール装置は、嵌合孔を有するハウジングとハウジングの嵌合孔に嵌装する回転軸との間の被密封流体を密封するシール装置であって、ハウジングの嵌合孔に密封に保持される嵌着部に一端部が密着されて被密封流体側の自由端が回転軸の周面と嵌合する第１シール部を有するゴム又は樹脂材製の第１リップシールと、嵌着部に一端部が密着されて被密封流体側の自由端が回転軸の周面と密接する第２シール面を有するゴム又は樹脂材製の第２リップシールとを具備し、第１シール部の回転軸と接面する第１摺動面に回転軸が正回転又は逆回転しても被密封流体を第２リップシール側へ導入する潤滑作用手段を有するものである。
【００１３】
この請求項１に係わる本発明のシール装置では、第１シール部の回転軸と接面する第１摺動面に被密封流体を第１摺動面に潤滑させると共に、第２シール面へ被密封流体を流出させる潤滑作用手段が設けられているから、回転軸が正回転又は逆回転しても、潤滑作用手段により第１摺動面へ入り込んだ被密封流体を回転と共に周方向へ流入させて潤滑作用をする。同時に、潤滑作用手段の働きにより被密封流体を第１摺動面から第２シール面側へ流出させる。この流出された被密封流体は、第２リップシールの第２シール面に介在して第２シール面の摺動抵抗を低下させると共に、摩耗を防止する。
【００１４】
又、第２シール面の端部側の第２シール部により第１シール部の第１摺動面から吐出された被密封流体は、シールされるが、小量の被密封流体が第２シール面に介在して第２シール面の潤滑膜となり、第２シール面の摺動抵抗を低減する。この為、第２シール面は摩耗するのが防止され、第２リップシールの耐久能力が飛躍的に向上する。
更に、第１シール部の潤滑作用手段が軸芯方向を成しているから、回転軸が正・逆どちらに回転しても上述したような第１摺動面及び第２シール面に被密封流体を介在させる作用が発揮される。この為、１個のシール装置で、回転軸が正回転する場合と、逆回転する場合との両用に活用できる。
【００１５】
請求項２に係わる本発明のシール装置は、第１リップシールが第２リップシールの材質よりもゴム状弾性力を大きくされている。
【００１６】
この請求項２の本発明のシール装置では、被密封流体側の第１リップシールが第２リップシールの材質よりもゴム状弾性力が大きくされているから、回転軸が停止しているときにも、この第１リップシールの第１シール部で被密封流体のシール能力を向上させることが可能になる。
しかも、潤滑作用手段は、ゴム状弾性力が大きい第１シール部に設けられているから、この材質の弾性力により、潤滑作用手段が回転軸の回転速度に応じて摺動面に被密封流体を潤滑させると共に、第２シール面へ被密封流体側を吐き出す作用をさせることが可能になる。
【００１７】
請求項３に係わる本発明のシール装置は、潤滑作用手段が略軸芯に沿って凸部に形成されていると共に凸部の周方向幅よりも軸方向の長さが長く形成されているものである。
【００１８】
この請求項３に係わる本発明のシール装置では、第１シール部に潤滑作用手段が凸部に形成されていると共に、凸部が軸芯方向へ長く形成されているから、被密封流体が凸部の側面側の間隙に入ると、回転軸の回転につれて第１摺動面へ被密封流体が介在して潤滑することになる。同時に、凸部の第２シール面側へ長手に形成された部分で被密封流体を第２シール面側へ強制的に吐出させることができる。この為に、第２シール面に被密封流体を供給して第２シール面の潤滑作用を成し、第２シール面の摩耗を防止してシール能力を向上させる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる好ましい実施の形態のシール装置を、その図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、設計図を基にした正確な図である。
【００２０】
図１は、本発明に係わる第１実施の形態のシール装置を示すものであって、軸に装着されない状態の半断面図である。
図１において、１はシール装置である。このシール装置１における第１リップシール２Ａ及び第２リップシール５の取付状態は、環状の第１シール部２Ｂと第２シール面５Ａが仮想線で示す回転軸５０に接合状態に弾性変形して嵌合する。
【００２１】
又、シール装置１は、図示省略のハウジングの嵌合孔に嵌着するゴム材製の嵌着部２に形成されている。この嵌着部２の外周面には、嵌着したときにシールする凸部状のシール部分が２条に形成されている。又、嵌着部２には、第１補強環１５Ａが埋設されており、この第１補強環１５Ａによりハウジングとの嵌着を強固にすると共に、嵌着部２に第１リップシール２Ａ及び第２リップシール５の一端部が保持される。
【００２２】
又、この第１補強環１５Ａを埋設した嵌着部２から被密封流体側Ａへ突出するゴム材製の第１リップシール２Ａが筒状を成して回転軸５０と嵌合可能に形成されている。この第１リップシール２Ａの材質は、ゴムに限らず、樹脂にすることも可能である。この樹脂材の第１リップシール２Ａの場合は、第２リップシールの材質よりゴム状弾性力を大きくすると良い。
この第１リップシール２Ａの内端には、第１シール部２Ｂが設けられており、この第１シール部２Ｂの先端は断面が三角形状を成している。第１シール部２Ｂは、大気側Ｂと被密封流体側Ａとの間を断面三角形状の角部の圧接により面圧でシールする。このとき、第１摺動面２Ｃも回転軸５０と接合して摺動する。
第１シール部２Ｂの第２リップシール５側の第１摺動面２Ｃには軸芯方向を成す三角形状に突起した潤滑作用凸部６Ａが周面に沿って等配に形成されている。この潤滑作用凸部６Ａが軸芯に沿って形成されているので、回転軸５０が正回転又は逆回転しても被密封流体を第１摺動面２Ｃ及び第２シール面５Ａへ供給することが可能になる。
この実施例では潤滑作用凸部６Ａが２０個設けられているが、設計に応じて例えば２４個、２８個に設定される。又、潤滑作用凸部６Ａは、第１摺動面２Ｃの周面に沿って、等配ではなく、設計された間隔に配列することもできる。
【００２３】
又、この潤滑作用凸部６Ａは、第１摺動面２Ｃに被密封液体の潤滑作用を生じると共に、第２リップシール５側へ被密封流体を流出させるものである。この潤滑作用凸部６Ａを含めて潤滑作用手段６と称する。
この第１シール部２Ｂに於ける先端の角部が回転軸５０に密接し、回転軸５０が回転しないときは、潤滑作用凸部６Ａの被密封流体Ａ側が、弾性変形して回転軸５０に対して角部が密接しているので、被密封流体を大気側Ｂへ漏洩させないようにしている。
この第１シール部２Ｂの角部の弾性変形した密接によるシャ−プな面圧は、回転軸５０が静止しているときにシール能力を発揮する。
一方、回転軸５０が回転しているときは、第１リップシール２Ａに設けられた潤滑作用凸部６Ａが作動して第１シール部２Ｂの第１摺動面２Ｃに被密封流体を導入して介在させる。その被密封流体の潤滑膜の一部が長手の潤滑作用凸部６Ａの第２リップシール５側の凸部の作用により第２リップシール５側へ被密封流体を微小ずつ流出させる。この被密封流体の流出は、第２リップシール５の第２シール面５Ａに潤滑作用を奏する。
【００２４】
第１リップシール２Ａの大気側Ｂには、ほぼ第１リップシール２Ａと同様な形状の支持環１３が設けられている。この支持環１３の外周保持部は嵌着部２に第２リップシール５と共に、第３補強環１５Ｂにより挟持されている。
更に、支持環１３の内端は支持部に形成されている。この支持部は断面円弧状を成して第１リップシール２Ａの回転軸５０側へ曲げられた内周面と接合して支持するように形成されている。
この支持環１３は、金属板を深絞りした加工により、外周部をフランジ状にした円筒体に形成されている。そして、支持環１３は第１リップシール２Ａに受ける被密封流体の圧力を支持する耐圧の厚さに形成されている。
【００２５】
更に、支持環１３の大気側Ｂには、樹脂材製の第２リップシール５が設けられている。この第２シールリップ５は、外周の一端部が径方向を成すフランジ状に形成されており、内周が一端部から筒状の傾斜部に形成されている。そして、傾斜部の自由端側の内周面が回転軸５０と略平行に嵌合し、回転軸５０と筒状を成して接合する第２シール面５Ａに形成されている。
第２シール面５Ａの端部には、第２シール部５Ｂが設けられている。この第２シール部５Ｂは、第１リップシール２Ａの潤滑作用凸部６Ａにより流出した被密封流体をシールする。同時に、この第２シール部５Ｂは、第１シール部２Ｂのような断面三角形状の角部とは異なり、円筒状の端部に設けられているから、被密封流体を微小ずつ第２シール面５Ａへ浸入させることが可能になる。そして、この被密封流体は第２シール面５Ａの潤滑作用を成して第２シール面５Ａの摩耗を防止する。
【００２６】
このように構成されたシール装置１は、回転軸５０が静止しているときは、第１リップシール２Ａの第１シール部２Ｂが潤滑作用凸部６Ａの被密封流体側Ａを弾性変形させて回転軸５０に密接し、第１シール部２Ｂの角部に於ける弾性力の接合によりシャープな面圧で被密封流体をシールする。
この為に、被密封流体が高圧であっても、シール装置１により被密封流体の漏れは防止される。
【００２７】
次に、回転軸５０が正回転又は逆回転した場合である。回転軸５０が正回転又は逆回転すると、第１リップシール２Ａに設けられた潤滑作用凸部６Ａは、回転軸５０との摩擦により弾性変形して潤滑作用凸部６Ａの側面が開いてくる。この為に、被密封流体は第１シール部２Ｂの潤滑作用凸部６Ａの側面から第１摺動面２Ｃに浸入して回転軸５０の回転と共に第１摺動面２Ｃの全面に介在し、潤滑膜となって第１シール部２Ｂの摺動抵抗を低減する。
同時に、潤滑作用凸部６Ａの第２リップシール５側の凸部により、回転軸５０の回転と共に、被密封流体を第２リップシール５側へ流出させる。この被密封流体の流出が増してくると、第１シール部２Ｂに介在する被密封流体の潤滑膜の厚さにより被密封流体の流出量は低減する。
反対に、第１摺動面２Ｃの潤滑被膜が少なくなって摺動摩擦が増してくると、潤滑作用凸部６Ａが前述と同様な作用により第１摺動面２Ｃに被密封流体を供給する。
【００２８】
上述した作動中に、第２リップシール５には、第１リップシール２Ａの潤滑作用凸部６Ａにより被密封流体が供給される。第２リップシール５に供給された被密封流体は第２シール部５Ｂによりシールされる。しかし、第２シール部５Ｂは端部によるシールであるから、第２シール面５Ａに被密封流体を漏洩させることが可能になる。この漏洩した被密封流体が第２シール面５Ａに潤滑作用をして摺動抵抗を低減し、第２シール面５Ａの摩耗を防止する。
この作動が、微視的には繰り返されてシール装置１の第１摺動面２Ｃ及び第２シール面５Ａの摩耗を低減する。
【００２９】
図２は、本発明に係わる第２実施の形態を示すシール装置１の半断面図である。
この図２に示すシール装置１に於いて、図１のシール装置１と相違する構成は、
図１に示す潤滑作用凸部６Ａの断面が半楕円形状にしたものである。
この潤滑作用凸部６Ａは、第１シール部２Ｂが静止した回転軸５０に嵌合すると、第１シール部２Ｂの嵌合した圧接と被密封流体の圧力により第１摺動面２Ｃと略同一平面状態に近い弾性変形をする。この為に、潤滑作用凸部６Ａの側面と回転軸５０との間は間隙が小さくなるから、被密封流体は第１シール部２Ｂによりシールされる。例え、微小な漏れが生じても、後述する第２リップシール５によりシールされる。
一方、回転軸５０が回転すると、潤滑作用凸部６Ａの弾性力により潤滑作用凸部６Ａの側面側に図１の潤滑作用凸部６Ａより大きな間隙が生じる。すなわち、回転軸５０が回転すると、第１摺動面２Ｃと潤滑作用凸部６Ａの両面の境に断面が三角形状の微小な隙間が生じ、この間隙から第１摺動面２Ｃに被密封流体が介在して潤滑作用をする。
この潤滑作用手段６は、正・逆両回転する回転軸５０用であるために、潤滑作用凸部６Ａの形状が第１摺動面２Ｃに軸芯方向へ長手に形成される。
【００３０】
更に、第２リップシール５の第２シール面５Ａには、回転軸５０が正・逆両方に回転しても被密封流体を被密封流体側Ａへポンピングする同心の第１シール溝（総称してシール作用手段３６と言う）３６Ａに設けられている。この第１シール溝３６Ａは、第２シール面５Ａの軸方向へ沿って同心の切り込みが複数条に形成されているが、第２シール面５Ａに溝形状とは限らず回転軸５０が回転すると被密封流体を被密封流体側Ａへポンピングする形状であればよい。このシール作用手段３６は第１シール溝３６Ａを含むポンピング作用をするものである。
このシール作用手段３６として、第２シール面５Ａにメス加工により螺旋状の切込面を設けても良い。この切込面に被密封流体が作用すると切込面は三角形状に開いて被密封流体が被密封流体側Ａへ押し出され、被密封流体をシールする。この切込面は、図示するように３条とは限らず、必要に応じて５条から８条に形成することができる。
更に、第２シール面５Ａの第２シール部５Ｂ側には周面に沿った多数の円弧状を成す螺旋溝に形成することもできる。
【００３１】
この嵌着部２に保持された第２リップシール５は、第１リップシール２Ａとの間に空間部を設けて取り付けられている。この第２リップシール５は樹脂材製であるが、硬質ゴム材製にもすることができる。この空間部は第２リップシール５の第２シール部５Ｂが第１リップシール２Ａと小さな間隔を設けている。この間隔は、空間部に被密封流体を溜めるようにして第１シール溝３６Ａにより被密封流体側Ａへ効果的にポンピングさせるものである。
【００３２】
尚、この第２シール面５Ａに設けられた第１シール溝３６Ａが、一方回転用のポンピング作用である場合は、第２リップシール５の大気側Ｂに、更に第３リップシールを設ければよい。この第３リップシールは外周一端部が径方向を成すリング状の挟持部に形成されて、内周が挟持部から筒状の傾斜部に形成される。そして、傾斜部の自由端側の内端面が回転軸５０に平行に嵌合し、回転軸５０と筒状を成して接合する第３シール面に形成する。この第３シール面に回転軸５０が逆回転したときに被密封流体を被密封流体側Ａへポンピングする第３シール溝を設けるものである。
【００３３】
この第１シール溝３６Ａは、その他のシール溝を含めてシール作用手段３６と称している。
更に、第２シール面５Ａの第２シール部５Ｂ側には周面に沿った多数の円弧状溝を形成することもできる。
又、第１リップシール２Ａはゴム材製であり、第２リップシール５は、ゴム状弾性を成すゴム又は樹脂材製であるが、必要に応じて両部品のゴム又は樹脂材質の硬度は選択される。そして、第１リップシール５は、第２リップシールよりもゴム状弾性力を大きくすると良い。
【００３４】
その他の構成は、図１に示すシール装置１の構成と略同様である。
この第２図に示すシール装置１においても、図１に示したシール装置１と同様な作用効果を奏する。
【００３５】
図３は、本発明に係わる第３実施の形態を示すシール装置の半断面図である。
図３に於いて、図１のシール装置１と相違する点は、図１の嵌着部２と補強環１５Ａの代わりに、金属製の嵌着環２を設けると共に、嵌着環２の環状凹部にゴム材製のＯリング４を設けたものである。このＯリング４により嵌着環２を取り付けるハウジングとの嵌着面の間をシールする。このＯリング４は、図示上は多少大きくされているが圧着されると嵌着環２の外周面と略同一径となる。嵌着環２を図３のように構成することにより、シール装置１の部品構成を少なくする。
又、図１のゴム材製の第１リップシール２Ａと支持環１３の代わりに樹脂材製の第１リップシール２Ａが設けられている。更に、第２リップシール５は、第１リップシール２Ａよりもやや硬質のゴム状弾性を有するゴム又は樹脂材製に形成されている。
この第２リップシール５の第２シール面５Ａには、周面に沿って波形にくねった第２シール溝３６Ｂが形成されている。この第２シール溝３６Ｂの波形は１周に２個、４個、６個とくねるように設けられている。そして、回転軸５０が回転すると被密封流体を第２シール面５Ａに供給して潤滑すると共に、この被密封流体を被密封流体側Ａへポンピングする構成になされている。又、この第２シール溝３６Ｂは、同心の第１シール溝３６Ａや螺旋溝に形成して被密封流体を被密封流体側Ａへポンピングすることもできる。
この第１リップシール２Ａと第２リップシール５に於ける材質の相関関係は、必要に応じて両部品のゴム又は樹脂材質の硬度又は弾性力の特性を選択するが、被密封流体側Ａがゴム状弾性力を大きくすると良い。
又、第１リップシール２Ａがゴム材質の場合は、被密封流体の高圧との関係から、弾性変形の大きいゴムではなく、潤滑作用溝６Ａが微小に変形する程度の硬質のゴム材にする必要がある。
【００３６】
図４から図６に示す潤滑作用凸部６Ａ、６Ａ、６Ａは、潤滑作用手段６の各種の形状を示すものである。
図４の第１潤滑作用凸部６Ａは被密封流体側Ａから見て三角形状の凸部であって、平面が軸方向に長い三角形状に形成されたものである（軸芯に対して両側が対称である）。この第１潤滑作用凸部６Ａの形状は第１摺動面２Ｃ内に形成されている。この摺動面２Ｃに対する第１潤滑作用凸部６Ａの軸芯方向の長さにより第１潤滑作用凸部６Ａの側面に於ける軸方向の傾斜角度が決められるから、この傾斜角度により被密封流体を第２リップシール５側へ吐出（流出）させる流量が設定される。又、第１潤滑作用凸部６Ａの三角形状の底面の各辺の大小により潤滑作用を加減することが可能になる。
【００３７】
次に、図５の第２潤滑作用凸部６Ａは、第１摺動面２Ｃに被密封流体側Ａから見て台形状の凸部に突出しているものである。そして、第２潤滑作用凸部６Ａは、平面図では、軸芯に対して対称で、しかも、第２シール面５Ａ側の幅寸法が狭く形成されている。
又、図６の第３潤滑作用凸部６Ａは、第１摺動面２Ｃに被密封流体側Ａから見て半楕円形に突出した形状に形成されていて、軸芯に対して対称に成されている。そして、平面図で何れも被密封流体側Ａが大きな幅寸法にされていると共に、第２シール面５Ａ側の幅寸法が狭くなる形状で、軸芯方向へ長手に形成されている。
上述の第２潤滑作用凸部６Ａは、回転軸５０に接合するとほとんど第１摺動面２Ｃと同じ平面状態に弾性変形するが、この弾性力が第１潤滑作用凸部６Ａより大きいので、被密封流体の圧力が第１潤滑作用凸部６Ａより高圧の場合に適している。この為に、第２潤滑作用凸部６Ａの両側面に微小な隙間を残すことができる。そして、回転軸５０が回転すると、この微小な隙間が回転につれて弾性変形して被密封流体を巻き込み、第１摺動面２Ｃに潤滑膜を形成する。同時に、巻き込んだ被密封流体を第２リップシール５側へ流出させる。
更に、第３潤滑作用凸部６Ａも第２潤滑作用凸部６Ａと同様な作用を成すが、第２潤滑作用凸部６Ａよりも側面側に形成される隙間が大きく、被密封流体の吐出量を大きくする場合に適している。
この第１，第２及び第３潤滑作用凸部６Ａは、回転軸５０の回転と協働して正回転するとき及び逆回転するとき、共に被密封流体を第１摺動面２Ｃに潤滑膜として介在させると共に、第２リップシール５側へ被密封流体を吐出させる作用をする。
【００３８】
図７に示す第１潤滑作用凸部６Ａは、第１潤滑作用凸部６Ａに被密封流体が巻き込まれる状態の断面図である。図７において、右回転（正回転）Ｎ１の場合は、右回転Ｎ１の被密封流体Ｌが被密封流体側Ａから潤滑作用凸部６Ａの側面側へ浸入する。又、左回転（逆回転）Ｎ２の場合は、左回転Ｎ２の被密封流体Ｌが被密封流体側Ａから潤滑作用凸部６Ａの側面側へ浸入する。そして、第１潤滑作用凸部６Ａの側面の隙間に浸入した被密封流体は、回転軸５０の回転により一部が第１摺動面２Ｃに沿って潤滑膜を形成する。同時に、浸入した残りの被密封流体は、第２リップシール５側へ流出する。そして、第２リップシール５の第２シール面５Ａの潤滑作用をする。
【００３９】
図１０から図１２のシール装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、本発明の比較例の半断面図である。
図１０は、本発明の試験のため製作した第１比較例のシール装置３０Ａである。 このシール装置３０Ａの嵌着部３２には補強環３３Ａが埋設されていて、補強環３３Ａにより嵌着部３２を補強している。この嵌着部３２から円筒状に被密封流体側へ突出するゴム材製の第１リップシール３２Ａが設けられている。この第１リップシール３２Ａの回転軸５０と嵌合する第１シール部３２Ｂは、断面角状に形成されて回転軸５０と密接している。そして、この第１シール部３２Ｂにより回転軸５０は軸封される。
又、支持環３５は、第１リップシール３２Ａが被密封流体の圧力により回転軸５０に必要以上に圧接されないように支持している。そして、この第１リップシール３２Ａにより回転軸５０が正回転するときも、逆回転するときも被密封流体をシールする。
【００４０】
次に、嵌着部３２に保持された保持板３３Ｂと支持環３５とにより挟持された樹脂材製の第２リップシール３１が取り付けられている。この第２リップシール３１はフランジ状の一端部から裁頭円錐環に形成されている。
この第２リップシール３１には、回転軸５０と嵌合する第２シール面３１Ａが設けられていると共に、被密封流体を先端でシールする第２シール部３１Ｂが設けられている。
このように構成されたシール装置３０Ａの第２シール面３１Ａは、回転軸５０に嵌合すると、図１に示すシール装置１の第２リップシール５と同様に略円筒状に弾性変形して嵌合する。そして、第１リップシール３２Ａから漏洩する被密封流体を二重にシールする。
【００４１】
図１１は、試験のために製作した第２比較例のシール装置３０Ｂである。このシール装置３０Ｂは、図１０に示すシール装置３０Ａと略同様に形成されている。相違する点は、第１シール部３２Ｂに、図１１に示すように、軸心に対して傾斜した吐出凸部３８が摺動面に沿って多数が形成されている。そして、この吐出凸部３８は回転軸５０が正回転するときに、被密封流体を被密封流体側へポンピングするように構成されている。しかし、この吐出凸部３８は、回転軸５０が逆回転するときに被密封流体を大気側へ強制的にポンピングさせるので、この被密封流体が第２シール面３１Ａから漏洩することになる。この為に、シール装置３０Ｂは、回転軸５０が一方に回転するときにのみ利用される。
このシール装置３０Ｂに於けるその他の構成は、図１０のシール装置３０Ａと略同様に構成されている。
【００４２】
図１２に示す第３比較例のシール装置３０Ｃは、図１０に示すシール装置３０Ａと略同様に構成されている。相違する点は、第１シール部３２Ｂの摺動面に突起した逆回転用の吐出凸部３７と正回転用の吐出凸部３８がハの形に設けられていることである。この摺動面に交互に形成された吐出凸部３７、３８により回転軸５０が正回転及び逆回転するときに共に被密封流体を被密封流体側へポンピングして軸封するものである。
【００４３】
比較例１、２及び３のシール装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、何れも第１シール部３２Ｂのシール能力が優れているために、第２リップシール３１の第２シール面３１Ａには、被密封流体が流出しないように構成されている。この為に、試験結果によれば、第２シール面３１Ａの摺動抵抗が大きくなり、第２シール面３１Ａが摩耗してシール能力を低下させる。又、第１シール部３２Ｂは、回転軸５０と接合する角部で回転軸５０をシールするために、シール能力に優れる反面、第１シール部３２Ｂの潤滑性が劣り、摩耗が促進される。特に、被密封流体が高圧であればあるほど第１シール部３２Ｂと第２シール面３１Ａは摩耗が促進される。結局、第１シール部３２Ｂの摩耗が促進されると、摩耗量が拡大されるから、第１シール部３２Ｂは急にシール能力を低下させる。特に、被密封流体の圧力が高圧であればあるほど摩耗量が拡大する。この為に、シール装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、被密封流体の圧力が高くなると早期にシール能力が低下する。
【００４４】
次に図１から図３に示す本発明の第１実施の形態から第３実施の形態のシール装置１と第１比較例から第３比較例のシール装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを試験した試験機４０の構造を簡単に説明する。
この試験機はハウジング４６と回転軸４７との間にハウジング４６のエンドカバー４１により油室Ｏを形成する。更に、油室Ｏの両側に回転軸４７と取付空間を設けて嵌合するシール装置１、１Ａの第１保持部品４３Ａと第２保持部品４３Ｂが取り付けられている。この第１及び第２保持部品４３Ａ、４３Ｂはハウジング４６に取付部品４２、４４を介して固定されている。
これらの各部品間には油室Ｏ内の油やガスが漏洩しないようにＯリング４５、４６が設けられている。又、油室Ｏに連通する流体通路Ｇから油に対して一定圧力の窒素ガスが圧送するように成されている。
【００４５】
試験機４０の第１保持部品４３Ａには、試験するシール装置１（又はシール装置３０Ａ）が取り付けられる。又、第２保持部品４３Ｂにはダミー用のシール装置１Ａが取り付けられる。
そして、試験機４０の試験条件は下記の通りである。
１）回転軸径は、１４．２７mm
２）回転軸４７の回転数は、９０００ｒｐｍ
３）被密封流体は、ＰＡＧ油
４）油室Ｏの圧力は、０．４９ＭＰａ
５）油温は１５０°Ｃ
【００４６】
本発明のシール装置は、特に、図１に示すシール装置１について繰り返し試験した。又、比較例１のシール装置３０Ａについても同様の条件で実施した。
【００４７】
本発明の試験の試験結果は図５に示す通りである。
図５に於いて、
Ａは、比較例１のシール装置３０Ａ（図１０に示す）
Ｂは、本発明のシール装置１（図１に示す）
【００４８】
本発明のシール装置１は、実験の結果、図９のＢのグラフに示すような結果となる。この図９から明らかなように、シール装置１は、第１シール部２Ｂの摺動面２Ｃに被密封流体の潤滑膜が形成されるために、摩擦係数が小さく、第１摺動面２Ｃの摩耗が防止されることが認められる。
同様に、第２リップシール５の第２シール面５Ａにも第１シール部２Ｂから被密封流体が供給されて介在するから、第２シール面５Ａの摺動抵抗が小さく、第２シール面５Ａの摩耗が防止されることが認められる。
しかし、摺動時間が長時間経過するとやがて摩耗が発生するから、Ｂグラフの点線で示すように被密封流体の漏洩が発生すると認められる。つまり、第１摺動面２Ｃおよび第２シール面５Ａの摩耗を防止すれば、シール能力を向上できることが認められる。
【００４９】
一方、比較例１に於ける第２リップシール３１の第２シール面３１Ａには、第１リップシール３２Ａの軸封により、被密封流体が十分に介在しないから、第２シール面３１Ａの摺動抵抗が大きくなると共に、摩耗が促進されると認められる。
又、第１シール部３２Ｂも被密封流体側の角部で軸封されるから、摺動面に被密封流体の潤滑作用が不十分となる。この為に、第１シール部３２Ｂの摺動面側が摩耗してシール能力が急速に低下すると認められる。この為に、被密封流体の漏れ量が大きく、図９に示す実線Ａのグラフになると認められる。
つまり、比較例１のシール装置３０Ａでは、第１リップシール２Ａと第２リップシール５との全てにシール性能を向上させることに目的の主願がある。
しかし、この目的のために、シール面又は摺動面が早期に摩耗するので、結果的に早期にシール能力が低下している。特に、被密封流体が高圧の場合又は過酷な特性の被密封流体の場合には、欠点が顕著となり、このシール性能が急速に低下する。
【００５０】
一方、本発明のシール装置１は、シール能力と摩耗防止が共に優れているために長期に渡り軸封能力が向上するものと認められる。
又、本発明のシール装置１は、潤滑作用手段６により、回転軸５０が正・逆回転しても、両回転に対して同一のシール効果を発揮できる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明に係わるシール装置によれば、以下に記載するような優れた効果を奏する。
シール装置は、回転軸が正回転しても、逆回転しても、長期に渡り被密封流体を効果的にシールすることが可能になる効果を奏する。そして、シール面に於ける潤滑作用手段により常に摺動面及びシール面に潤滑作用が生じるから、シール面の摺動抵抗を小さくして摺動面及びシール面の摩耗が防止される効果を奏する。又、潤滑作用手段は第２リップシールへ被密封流体を供給して第２シール面の摺動抵抗を低減し、第２シール面の摩耗を防止して長期に渡りシール能力を発揮させる。
【００５２】
第１シール部には、軸芯方向へ長手の潤滑作用凸部が設けられているから、この軸芯方向の長さにより、第１摺動面に潤滑作用を発揮すると共に、第２リップシール側へ被密封流体の適量をポンピングする作用を発揮する。
【００５３】
又、第１リップシールが第２リップシールの材質よりもゴム状弾性の樹脂材に形成されているから、回転軸が停止しているときにも、この第１リップシールの弾性力で被密封流体のシール能力を向上させることが可能になる。
又、第２リップシールの第２シール面は硬質のゴム又は樹脂材であり、シール面に被密封流体が潤滑膜として介在するから、摺動抵抗を小さくして摩耗を防止すると共に、長期に渡りシール能力を発揮させる。更に、第２シール面にシール作用手段を設けることにより、第１リップシールで漏洩させた被密封流体をポンピングしてシール能力を発揮させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係わるシール装置１の回転軸に装着前の半断面図である。
【図２】本発明の第２実施の形態に係わるシール装置１の回転軸に装着前の半断面図である。
【図３】本発明の第３実施の形態に係わるシール装置１の回転軸に装着前の半断面図である。
【図４】本発明のシール装置１に係わる第１実施例の潤滑作用手段の断面図である。
【図５】本発明のシール装置１に係わる第２実施例の潤滑作用手段の断面図である。
【図６】本発明のシール装置１に係わる第３実施例の潤滑作用手段の断面図である。
【図７】本発明に係わる第１実施例に於ける回転軸が正・逆両回転したときの潤滑作用手段による被密封流体の流れを示す断面図である。
【図８】本発明に係わるシール装置１と比較例のシール装置３０を試験した試験機の半断面図である。
【図９】本発明のシール装置１と比較例のシール装置３０Ａとの被密封流体の漏れ量を実験したデータのグラフである。
【図１０】本発明に関連する第１比較例のシール装置３０Ａの半断面図である。
【図１１】本発明に関連する第２比較例のシール装置３０Ｂの半断面図である。
【図１２】本発明に関連する第３比較例のシール装置３０Ｃの半断面図である。
【図１３】本発明の関連技術に係わるシール装置の半断面図である。
【符号の説明】
１ シール装置
２ 嵌着部
２Ａ 第１リップシール
２Ｂ 第１シール部
２Ｃ 第１摺動面
４ Ｏリング
５ 第１リップシール
５Ａ 第２シール面
５Ｂ 第２シール部
６ 潤滑作用手段
６Ａ 潤滑作用凸部
１３ 支持環
１５Ａ 第１補強環
１５Ｂ 第２補強環
３６ シール作用手段
３６Ａ 第１シール溝
３６Ｂ 第２シール溝
５０ 回転軸
Ａ 第１比較例のシール装置３０Ａの試験時間に対する被密封流体の漏れ量のグラフである。
Ｂ 本発明のシール装置１の試験時間に対する被密封流体の漏れ量のグラフである。

Claims (3)

1. ハウジングの嵌合孔に対して密封に保持される嵌着部に一端部が密着されて被密封流体側の自由端が回転軸の周面と嵌合する第１シール部を有するゴム又は樹脂材製の第１リップシールと、前記嵌着部に一端部が密着されて被密封流体側の自由端が前記回転軸の周面と密接する第２シール面を有するゴム又は樹脂材製の第２リップシールとを具備し、前記第１シール部の前記回転軸と接面する第１摺動面に前記回転軸が正回転又は逆回転しても前記被密封流体を前記第２シール面側へ導入する潤滑作用手段を有する、ことを特徴とするシール装置。
2. 前記第１リップシールは前記第２リップシールの材質よりもゴム状弾性力が大きいことを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
3. 前記潤滑作用手段が略軸芯に沿って凸部に形成されていると共に凸部の周方向幅よりも軸方向の長さが長く形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシール装置。

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