JP2005240932A - Sealing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車あるいは産業機械、一般機械等における回転部分をシールリップで密封する密封装置に関するものである。 The present invention relates to a sealing device that seals a rotating portion of an automobile, an industrial machine, a general machine, or the like with a seal lip.
回転軸など回転部分の外周を、シールリップで密封する密封装置としては、下記の特許文献1に記載されたようなオイルシールが広く知られている。図3は、特許文献1に記載されたものと同種の従来のオイルシールを、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
すなわち、図3に示されるように、この種のオイルシール100は、ゴム状弾性材料で環状に成形されていて、圧入固定部101とその内周側のシールリップ103が、中間部102を介して互いに連続して形成されており、圧入固定部101から中間部102にかけて、断面形状が略L字形を呈する補強用の金属環104が一体的に埋設されており、シールリップ103の外周に、エキステンションスプリング105が嵌着されている。そして、圧入固定部101が機器のシールハウジング110の内周面に密嵌され、シールリップ103の内周エッジ部103aが、シールハウジング110の内周に挿通された回転軸120の外周面に摺動可能に密接されることによって密封機能を奏し、機内Aの密封対象流体(例えばオイル)が軸周から大気側Bへ漏洩するのを阻止するものである。
That is, as shown in FIG. 3, this type of
従来のオイルシール100によれば、ゴム状弾性材料からなるシールリップ103は、機器の振動や、ある程度、機内Aの流体圧力の変動があっても、安定した密封機能を奏することができる。しかも、エキステンションスプリング105が、回転軸120の外周面に対するシールリップ103の緊迫力を高め、ゴム状弾性材料の劣化や摩耗に伴う緊迫力の低下を補償するため、安定した密封機能を、長期間にわたって維持することができる。
According to the
ところが、このような構成を備えたオイルシール100は、エキステンションスプリング105で緊迫力が高められていることによって、回転軸120との摺動トルクが大きくなることは避けられず、このため動力損失が大きいといった問題が指摘される。そして近年は、省エネルギや低燃費の要求が高まっていることから、オイルシール100においても低摺動トルク化が求められているが、低トルク化のためにシールリップ103の緊迫力を低下させると、密封性能の低下を来してしまう。
However, the
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、摺動トルクが低く、しかも優れた密封性を長期にわたって維持し得る密封装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and its technical problem is to provide a sealing device that has low sliding torque and can maintain excellent sealing performance over a long period of time. .
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項1の発明に係る密封装置は、円筒面状の内周面が回転体の外周面に締め代のない状態で摺動可能に密接される合成樹脂製のシールリングと、このシールリングの密封空間側にあって、前記回転体の外周面に適当な締め代をもって摺動可能に密接される主シールリップとを備え、前記シールリングの内周面に、回転体の回転によって流体を前記主シールリップ側へポンピングする螺旋溝が形成されたものである。
As a means for effectively solving the technical problem described above, the sealing device according to the invention of
請求項2の発明に係る密封装置は、請求項1に記載の構成において、シールリングが、静止側に可撓部を介して偏心可能に支持されるものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the sealing device according to the first aspect, wherein the seal ring is supported on the stationary side through the flexible portion so as to be eccentric.
請求項1の発明に係る密封装置によれば、合成樹脂製のシールリングは、回転体の回転時に、螺旋溝によるポンピング機能によって優れた密封性を発揮し、しかもシールリングが回転体の外周面に締め代のない状態で密接されるのに加え、前記ねじシール作用によって、主シールリップの緊迫力を低減する背圧が与えられるので、摺動トルクを低く抑えることができる。このため、動力損失が小さく抑えられ、省エネルギや低燃費を図ることができる。また、回転体の停止時は前記背圧がなくなることによって主シールリップの緊迫力が増大するので、優れた密封性を維持することができる。 According to the sealing device of the first aspect of the present invention, the synthetic resin seal ring exhibits excellent sealing performance by the pumping function by the spiral groove when the rotating body rotates, and the seal ring is an outer peripheral surface of the rotating body. In addition to being tightly contacted without tightening allowance, the screw seal action provides a back pressure that reduces the tightening force of the main seal lip, so that the sliding torque can be kept low. For this reason, power loss is suppressed small, and energy saving and low fuel consumption can be achieved. In addition, when the rotating body is stopped, the back pressure is eliminated and the tightening force of the main seal lip is increased, so that excellent sealing performance can be maintained.
請求項2の発明に係る密封装置によれば、回転体が偏心運動してもシールリングが径方向へ追随するため、回転体の偏心による摺動負荷の増大及びこれに起因するシールリングの偏摩耗が防止され、長期間にわたって優れた密封性能が維持される。 According to the sealing device of the second aspect of the invention, since the seal ring follows in the radial direction even if the rotating body moves eccentrically, an increase in the sliding load due to the eccentricity of the rotating body and the deviation of the seal ring due to this increase. Wear is prevented and excellent sealing performance is maintained over a long period of time.
以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、第一の形態を、軸心Oを通る平面で切断して示す半断面図である。 Hereinafter, preferred embodiments of a sealing device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a half sectional view showing the first embodiment by cutting along a plane passing through the axis O. FIG.
密封装置1は、機器のシールハウジング2とその内周に挿通された回転軸3との間で、図中右側の密封空間(機内)Aに存在する流体(例えばオイル)が図中左側の反密封空間(機外)Bへ漏洩するのを防止するもので、円筒面状の内周面10aが回転軸3の外周面に締め代のない状態で摺動可能に密接されるシールリング10と、このシールリング10の密封空間A側に配置された主シールリップ21と、シールリング10の反密封空間B側に配置されたダストリップ22とを備える。
The
なお、シールハウジング2は、請求項2に記載された静止側に相当し、回転軸3は、請求項1に記載された回転体に相当する。
The
シールリング10は、耐熱性、耐摩耗性に優れ、かつ摩擦係数の低いPTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene:四フッ化エチレン樹脂)等の低摩擦合成樹脂材料で円筒状に成形されたものであって、その内周面10aには螺旋溝10bが形成されている。この螺旋溝10bは、回転軸3がR方向へ回転した時に、軸周に接触している流体を主シールリップ21側へポンピングする方向、すなわちR方向へ周回しながら主シールリップ21側へ延びるように形成されている。
The
主シールリップ21及びダストリップ22は、ゴム状弾性材料で成形されたシール本体20の一部として形成されている。すなわち、シール本体20は、シールリング10の密封空間A側に位置する主シールリップ21と、シールリング10の反密封空間B側に位置するダストリップ22と、これら主シールリップ21とダストリップ22の間にあってシールリング10の外周を包囲するように形成されたシールリング保持部23と、シールリング保持部23から外周側へ延びる可撓部24と、その外周端に形成された圧入固定部25からなる。圧入固定部25には補強用の金属環26が一体的に埋設されている。
The main seal lip 21 and the
主シールリップ21は、密封空間A側を向くように延びており、その先端内周のエッジ部21aが、回転軸3の外周面に対して適当な締め代をもって摺動可能に密接される。この主シールリップ21におけるエッジ部21aからシールリング10側へ延びるテーパ状内周面21bには、エッジ部21aに対して所定の傾斜角をなす多数の傾斜突条21cが形成されており、その傾斜方向は、回転軸3がR方向へ回転した時に、軸周に接触している流体をエッジ部21a側へポンピングする方向となっている。
The main seal lip 21 extends so as to face the sealed space A side, and an
主シールリップ21の傾斜突条21cは、突出高さが低く、回転軸3に締め代をもって密接されるエッジ部21aでは殆ど潰れた状態になる程度のものであり、シールリング10の螺旋溝10bに比較して著しく短い。このため、回転時に主シールリップ21の傾斜突条21cによって発生するポンピング力は、シールリング10の螺旋溝10bによって発生するポンピング力よりも小さなものとなる。
The
ダストリップ22は、反密封空間B側を向くように延びており、その先端内周のエッジ部22aが、回転軸3の外周面に対して僅かな隙間をもって近接対向される。シールリング保持部23は、シールリング10の外周面と密嵌され、あるいは一体的に接合されている。
The
可撓部24は、軸心Oを通る平面で切断した断面(図示の断面)が、略「く」字形をなすような軸方向屈曲形状のベローズ状に形成されており、内周側のシールリング保持部23と外周側の圧入固定部25との間で柔軟に屈曲変形することができる。
The
圧入固定部25に埋設された金属環26は、金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであって、円筒部26aと、その反密封空間B側の端部から内周側へ延びる内向きフランジ26bからなる。そして、圧入固定部25は、金属環26における円筒部26aの外周側の部分が、シールハウジング2の内周面に適当な締め代をもって圧入嵌着されることによって、当該密封装置1を固定する機能と、シールハウジング2との間を密封するガスケットとしての機能とを有する。
The
以上のように構成された図1の密封装置1によれば、回転軸3がR方向へ回転している時には、シールリング10の内周面10aに形成された螺旋溝10bが、流体を主シールリップ21側へポンピングすることによるねじシール作用、及び主シールリップ21のテーパ状内周面21bに形成された傾斜突条21cが、流体をエッジ部21a側へポンピングすることによるねじシール作用を奏する。すなわち密封空間Aから、反密封空間(機外)B側へ向けて主シールリップ21の内周及びシールリング10の内周を通過しようとする流体を密封空間A側へ押し戻すので、優れた密封性能を奏する。また、ダストリップ22は、反密封空間B側の大気中のダスト等が侵入するのを防止するものである。
According to the
シールリング10は、PTFE等の低摩擦合成樹脂材からなるのに加え、その内周面10aが、回転軸3の外周面に対して締め代のない状態(スキマ嵌め)となっているので、回転軸3の回転時におけるシールリング10の摺動トルクが極めて低いものとなる。一方、主シールリップ21は、回転軸3の外周面に対して締め代をもっているが、主シールリップ21のテーパ状内周面21bに形成された傾斜突条21cによるポンピング圧力よりも、シールリング10の内周面10aに形成された螺旋溝10bによるポンピング圧力のほうが大きいため、シールリング10と主シールリップ21との間の環状空間Cの圧力が上昇し、この圧力が、主シールリップ21の緊迫力を低減する背圧としてテーパ状内周面21bに作用するので、主シールリップ21の摺動トルクも低減される。
Since the
また、回転軸3の停止時は、シールリング10の内周面10aに形成された螺旋溝10bによるポンピングが行われないので、主シールリップ21の背圧がなくなって緊迫力が増大し、優れた密封性を維持することができる。
Further, when the rotary shaft 3 is stopped, pumping by the
シールリング10とその両側の主シールリップ21及びダストリップ22は、ベローズ状に形成された可撓部24を介して、圧入固定部25ひいては静止側のシールハウジング2に径方向変位可能に支持されているため、回転軸3が回転時に偏心運動するものである場合、シールリング10、主シールリップ21及びダストリップ22は、可撓部24の径方向屈伸変形を伴いながら、軸偏心に追随する。このため、回転軸3の偏心によるシールリング10の部分的な摺動負荷の増大や、これに起因する偏摩耗が防止され、長期間にわたって優れた密封性能が維持される。
The
次に、図2は、本発明に係る密封装置の第二の形態を、軸心Oを通る平面で切断して示す半断面図である。 Next, FIG. 2 is a half sectional view showing a second embodiment of the sealing device according to the present invention by cutting along a plane passing through the axis O.
図2の形態による密封装置1も、機器のシールハウジング2とその内周に挿通された回転軸3との間で、図中右側の密封空間(機内)Aに存在する流体(例えばオイル)が図中左側の反密封空間(機外)Bへ漏洩するのを防止するもので、シールリング30と、このシールリング30の密封空間A側に配置された主シールリップ40と、シールリング30の反密封空間B側に配置されたダストリップ51とを備える。
2, the fluid (for example, oil) that exists in the sealed space (inside the machine) A on the right side in the figure is between the
シールリング30は、耐熱性、耐摩耗性に優れ、かつ摩擦係数の低いPTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene:四フッ化エチレン樹脂)等の低摩擦合成樹脂材料で成形されたものであって、円筒面状の内周面31aが回転軸3の外周面に締め代のない状態で摺動可能に密接される摺動筒部31と、その軸方向一端から外周側へ延びる可撓部32と、更にその外周端部から円筒状に延びる外周嵌合部33からなる。外周嵌合部33は、後述するボディ50の内周ガスケット部54に圧入嵌着されている。
The
シールリング30の摺動筒部31の内周面31aには、螺旋溝31bが形成されている。この螺旋溝31bは、回転軸3がR方向へ回転した時に、軸周に接触している流体を主シールリップ40側へポンピングする方向、すなわちR方向へ周回しながら主シールリップ40側へ延びるように形成されている。
A spiral groove 31 b is formed on the inner
主シールリップ40は、ゴム状弾性材料で成形されたものであって、密封空間A側を向くように延びて、先端内周のエッジ部40aが、回転軸3の外周面に対して適当な締め代をもって摺動可能に密接され、基部41が、フランジ部材42に一体的に加硫接着されている。フランジ部材42は、金属板を打ち抜きプレス成形することによって製作されたもので、その外周筒部42aが、後述するボディ50の内周ガスケット部54に圧入嵌着されている。
The main seal lip 40 is formed of a rubber-like elastic material, extends so as to face the sealed space A, and the
主シールリップ40におけるエッジ部40aからシールリング30側へ延びるテーパ状内周面40bには、エッジ部40aに対して所定の傾斜角をなす多数の傾斜突条40cが形成されており、その傾斜方向は、回転軸3がR方向へ回転した時に、軸周に接触している流体をエッジ部40a側へポンピングする方向となっている。
The tapered inner
主シールリップ40の傾斜突条40cは、突出高さが低く、回転軸3に締め代をもって密接されるエッジ部40aでは殆ど潰れた状態になる程度のものであり、シールリング30における摺動筒部31の螺旋溝31bに比較して著しく短い。このため、回転時に主シールリップ40の傾斜突条40cによって発生するポンピング力は、シールリング30の螺旋溝31bによって発生するポンピング力よりも小さなものとなる。
The inclined ridge 40c of the main seal lip 40 has a low protruding height and is almost crushed at the
参照符号50は、ゴム状弾性材料で成形された環状のボディであって、補強用の金属環52が一体的に埋設されている。金属環52は、金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであって、円筒部52aと、その反密封空間B側の端部から内周側へ延びる内向きフランジ52bからなる。そして、前記円筒部52aの外周側のゴム層は、シールハウジング2の内周面に適当な締め代をもって圧入嵌着される外周ガスケット部53となっており、前記円筒部52aの内周側のゴム層は、シールリング30の外周嵌合部33及び主シールリップ40におけるフランジ部材42の外周筒部42aを密接状態に嵌合保持する内周ガスケット部54となっている。
主シールリップ40におけるフランジ部材42の外周筒部42aは、ボディ50における内周ガスケット部54に、適当な締め代をもって嵌着される。シールリング30の外周嵌合部33は、前記内周ガスケット部54に密嵌され、接着剤によって接着されるか、適当な回り止めが施される。
The outer peripheral
ダストリップ51は、ボディ50の一部として形成されたものであって、すなわちゴム状弾性材料からなり、その基部は、金属環52における内向きフランジ52bに加硫接着され、外周ガスケット部53及び内周ガスケット部54と連続して成形されている。そして、このダストリップ51は反密封空間B側を向くように延びており、その先端内周のエッジ部51aが、回転軸3の外周面に対して僅かな隙間をもって近接対向される。
The
以上のように構成された図2の密封装置1によれば、回転軸3がR方向へ回転している時には、シールリング30における摺動筒部31の螺旋溝10bが、流体を主シールリップ40側へポンピングすることによるねじシール作用、及び主シールリップ40のテーパ状内周面40bに形成された傾斜突条40cが、流体をエッジ部40a側へポンピングすることによるねじシール作用を奏する。すなわち密封空間Aから、反密封空間(機外)B側へ向けて主シールリップ40の内周及びシールリング30の摺動筒部31の内周を通過しようとする流体を、密封空間A側へ押し戻すので、優れた密封性能を奏する。また、ダストリップ51は、反密封空間B側の大気中のダスト等が侵入するのを防止するものである。
According to the
シールリング30は、PTFE等の低摩擦合成樹脂材からなるのに加え、その摺動筒部31の内周面31aが、回転軸3の外周面に対して締め代のない状態(スキマ嵌め)となっているので、回転軸3の回転時における前記摺動筒部31の摺動トルクが極めて低いものとなる。一方、主シールリップ40は、回転軸3の外周面に対して締め代をもっているが、主シールリップ40のテーパ状内周面40bに形成された傾斜突条40cによるポンピング圧力よりも、シールリング30の摺動筒部31の螺旋溝31bによるポンピング圧力のほうが大きいため、シールリング30と主シールリップ40との間の環状空間Cの圧力が上昇し、この圧力が、主シールリップ40の緊迫力を低減する背圧としてテーパ状内周面40bに作用するので、主シールリップ40の摺動トルクも低減される。
The
また、回転軸3の停止時は、シールリング30における摺動筒部31の内周面31aに形成された螺旋溝31bによるポンピングが行われないので、主シールリップ40の背圧がなくなって緊迫力が増大し、優れた密封性を維持することができる。
Further, when the rotary shaft 3 is stopped, pumping by the spiral groove 31b formed in the inner
シールリング30における摺動筒部31は、ベローズ状に形成された可撓部32を介して、ボディ50ひいては静止側のシールハウジング2に径方向変位可能に支持されているため、回転軸3が回転時に偏心運動するものである場合、前記摺動筒部31は、可撓部32の径方向屈伸変形を伴いながら、軸偏心に追随することができる。また、主シールリップ40及びダストリップ51は、ゴム状弾性材料からなるため、その弾性によって軸偏心に追随することができる。したがって、回転軸3の偏心による摺動筒部31の部分的な摺動負荷の増大や、これに起因する偏摩耗が防止され、長期間にわたって優れた密封性能が維持される。
The sliding cylinder portion 31 in the
1 密封装置
2 シールハウジング(静止側)
3 回転軸(回転体)
10 シールリング
10a 内周面
10b 螺旋溝
20 シール本体
21 主シールリップ
22 ダストリップ
23 シールリング保持部
24 可撓部
25 圧入固定部
26 金属環
30 シールリング
31 摺動筒部
31a 内周面
31b 螺旋溝
32 可撓部
33 外周嵌合部
40 主シールリップ
40c 傾斜突条
41 基部
42 フランジ部材
50 ボディ
51 ダストリップ
52 金属環
53 外周ガスケット部
54 内周ガスケット部
A 密封空間
B 反密封空間
O 軸心
1
3 Rotating shaft (Rotating body)
DESCRIPTION OF
Claims (2)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2004053039A JP2005240932A (en) | 2004-02-27 | 2004-02-27 | Sealing device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004053039A JP2005240932A (en) | 2004-02-27 | 2004-02-27 | Sealing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005240932A true JP2005240932A (en) | 2005-09-08 |
Family
ID=35022876
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004053039A Pending JP2005240932A (en) | 2004-02-27 | 2004-02-27 | Sealing device |
Country Status (1)
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