JP2005249094A - 回転軸シール - Google Patents

Abstract

【課題】 回転軸外周面に接触するシールリップ部を有し高圧側に配設されたゴム弾性体製の第１シール部材と、内周縁が高圧側へ湾曲して形成したシールリップ部を回転軸外周面に接触させ、第１シール部材に隣接して且つ第１シール部材よりも低圧側に配設された合成樹脂製の第２シール部材とを備える回転軸シールであって、シール性能が高く、且つシール機能が長期に亙って維持される回転軸シールを提供する。
【解決手段】 回転軸外周面に接触するシールリップ部を有し高圧側に配設されたゴム弾性体製の第１シール部材と、内周縁が高圧側へ湾曲して形成したシールリップ部を回転軸外周面に接触させ、第１シール部材に隣接して且つ第１シール部材よりも低圧側に配設された合成樹脂製の第２シール部材と、回転軸外周面の第２シール部材シールリップ部に接触する部位に形成された複数の周溝とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、回転軸外周面に接触するシールリップ部を有し高圧側に配設されたゴム弾性体製の第１シール部材と、内周縁が高圧側へ湾曲して形成したシールリップ部を回転軸外周面に接触させ、第１シール部材に隣接して且つ第１シール部材よりも低圧側に配設された合成樹脂製の第２シール部材とを備える回転軸シールに関するものである。

回転軸外周面に接触するシールリップ部を有し高圧側に配設されたゴム弾性体製の第１シール部材と、内周縁が高圧側へ湾曲して形成したシールリップ部を回転軸外周面に接触させ、第１シール部材に隣接して且つ第１シール部材よりも低圧側に配設された合成樹脂製の第２シール部材と、第２シール部材のシールリップ部に形成された複数の周溝とを備える回転軸シールが特許文献１に開示されている。
特許文献１の回転軸シールにおいては、第２シール部材のシールリップ部の隣接する周溝に挟まれた部位と回転軸外周面との間に大きな接触面圧が発生し、高圧側から低圧側への流体の漏出が防止される。
特許第２８４７２７７号公報

特許文献１の回転軸シールにおいては、第２シール部材のシールリップ部の隣接する周溝に挟まれた部位は、隣り合う前記挟まれた部位から切り離されているので、回転軸外周面との間に発生する面圧が分散することなく前記挟まれた部位の内部に侵入し大きな圧縮応力を発生させる。この結果、前記挟まれた部位が経時的に劣化して弾性を失い、シールリップ部のシール機能が経時的に低下する。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、回転軸外周面に接触するシールリップ部を有し高圧側に配設されたゴム弾性体製の第１シール部材と、内周縁が高圧側へ湾曲して形成したシールリップ部を回転軸外周面に接触させ、第１シール部材に隣接して且つ第１シール部材よりも低圧側に配設された合成樹脂製の第２シール部材とを備える回転軸シールであって、シール性能が高く、且つシール機能が長期に亙って維持される回転軸シールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、回転軸外周面に接触するシールリップ部を有し高圧側に配設されたゴム弾性体製の第１シール部材と、内周縁が高圧側へ湾曲して形成したシールリップ部を回転軸外周面に接触させ、第１シール部材に隣接して且つ第１シール部材よりも低圧側に配設された合成樹脂製の第２シール部材と、回転軸外周面の第２シール部材シールリップ部に接触する部位に形成された複数の周溝とを備えることを特徴とする回転軸シールを提供する。
本発明に係る回転軸シールにおいては、回転軸外周面の隣接する周溝に挟まれた部位と第２シール部材シールリップ部との間に大きな接触面圧が発生し、高圧側から低圧側への流体の漏出が防止される。
本発明に係る回転軸シールにおいては、第２シール部材シールリップ部には溝は形成されていないので、第２シール部材シールリップ部の、回転軸外周面の隣接する周溝に挟まれた部位に接触する部位と、前記接触する部位に隣接し前記周溝に対峙する部位とは、連続している。従って、第２シール部材シールリップ部の、回転軸外周面の隣接する周溝に挟まれた部位との接触部に発生した大きな面圧は、前記周溝に対峙する部位の内部へも分散侵入しつつ、前記接触部の内部へ侵入する。この結果、前記接触部内部の圧縮応力の増加が抑制され、前記接触部とその内部の経時劣化が抑制され、シール機能の経時低下が抑制される。従って本発明に係る回転軸シールは、シール性能が高く、且つシール機能を長期に亙って維持することができる。

本発明の好ましい態様においては、回転軸外周部の隣接する周溝に挟まれた部位の断面形状は台形である。
回転軸外周部の隣接する周溝に挟まれた部位の断面形状を台形にすることにより、第２シール部材シールリップ部の、前記周溝に挟まれた部位に接触する部位の両端に発生する応力集中を緩和し、シールリップ部の経時劣化を更に効果的に抑制することができる。

本発明の好ましい態様においては、台形の上辺と側辺との交差部が面取り加工されている。
台形の上辺と側辺との交差部を面取り加工することにより、第２シール部材シールリップ部の、前記周溝に挟まれた部位に接触する部位の両端に発生する応力集中を更に緩和し、シールリップ部の経時劣化を更に効果的に抑制することができる。

本発明においては、回転軸外周面に接触するシールリップ部を有し高圧側に配設されたゴム弾性体製の第１シール部材と、内周縁が高圧側へ湾曲して形成したシールリップ部を回転軸外周面に接触させ、第１シール部材に隣接して且つ第１シール部材よりも低圧側に配設された合成樹脂製の第２シール部材と、回転軸外周面の第２シール部材シールリップ部に接触する部位に複数回巻き回されて形成された螺旋溝とを備えることを特徴とする回転軸シールを提供する。
本発明に係る回転軸シールにおいては、回転軸外周面の隣接する螺旋溝に挟まれた部位と第２シール部材シールリップ部との間に大きな接触面圧が発生し、高圧側から低圧側への流体の漏出が防止される。
本発明に係る回転軸シールにおいては、第２シール部材シールリップ部には溝は形成されていないので、第２シール部材シールリップ部の、回転軸外周面の隣接する螺旋溝に挟まれた部位に接触する部位と、前記接触する部位に隣接し前記螺旋溝に対峙する部位とは、連続している。従って、第２シール部材シールリップ部の、回転軸外周面の隣接する螺旋溝に挟まれた部位との接触部に発生した大きな面圧は、前記螺旋溝に対峙する部位の内部へも分散侵入しつつ、前記接触部の内部へ侵入する。この結果、前記接触部内部の圧縮応力の増加が抑制され、前記接触部とその内部の経時劣化が抑制され、シール機能の経時低下が抑制される。従って本発明に係る回転軸シールは、シール性能が高く、且つシール機能を長期に亙って維持することができる。

本発明の好ましい態様においては、螺旋溝は、回転軸の回転により溝内の流体が高圧側へ駆動されるように形成されている。
回転軸の回転に伴って、溝内の流体が高圧側へ駆動されることにより、溝内の流体が高圧側へ戻され、高圧側から低圧側への流体の漏出が更に効果的に防止される。

本発明においては、上記構成の回転軸シールを備える圧縮機を提供する。
本発明に係る回転軸シールは回転軸を備える種々の圧縮機に適用可能である。

本発明に係る回転軸シールにおいては、回転軸外周面の隣接する周溝に挟まれた部位と第２シール部材シールリップ部との間に大きな接触面圧が発生し、高圧側から低圧側への流体の漏出が防止される。
本発明に係る回転軸シールにおいては、第２シール部材シールリップ部には溝は形成されていないので、第２シール部材シールリップ部の、回転軸外周面の隣接する周溝に挟まれた部位に接触する部位と、前記接触する部位に隣接し前記周溝に対峙する部位とは、連続している。従って、第２シール部材シールリップ部の、回転軸外周面の隣接する周溝に挟まれた部位との接触部に発生した大きな面圧は、前記周溝に対峙する部位の内部へも分散侵入しつつ、前記接触部の内部へ侵入する。この結果、前記接触部内部の圧縮応力の増加が抑制され、前記接触部とその内部の経時劣化が抑制され、シール機能の経時低下が抑制される。従って本発明に係る回転軸シールは、シール性能が高く、潤滑性能が高く、且つシール機能を長期に亙って維持することができる。

本発明の実施例に係るシール部材を備える斜板式圧縮機を説明する。

図１に示すように、冷媒ガスを吸入圧縮する可変容量型斜板式圧縮機Ａは、回転軸１０と、回転軸１０に固定されたローター１１と、傾角可変に回転軸１０に支持された斜板１２とを備えている。斜板１２は、斜板１２の傾角変動を許容するリンク機構１３を介してローター１１に連結され、ローター１１ひいては回転軸１０に同期して回転する。
斜板１２の周縁部に摺接する一対のシュー１４を介してピストン１５が斜板１２に係留されている。
ピストン１５は、シリンダブロック１６に形成されたボア１６ａに挿入されている。
回転軸１０、ローター１１、斜板１２を収容するクランク室１７を形成する有底円筒状のフロントハウジング１８が配設されている。回転軸１０は、フロントハウジング１８を貫通して外部へ延びている。

回転軸１０のフロントハウジング貫通部を密封する回転軸シール１９が配設されている。図２に示すように、回転軸シール１９は、回転軸１０外周面に接触するシールリップ部１９ａ′を有しクランク室１７に近接する高圧側に配設されたゴム弾性体製の第１シール部材１９ａと、内周縁が高圧側へ湾曲して形成したシールリップ部１９ｂ′を回転軸１０外周面に接触させ、第１シール部材１９ａに隣接して且つ第１シール部材１９ａよりも、クランク室１７から離隔する低圧側に配設された合成樹脂製の第２シール部材１９ｂと、リップシール部材１９ａ、１９ｂを保持固定する保持金具１９ｃ、１９ｄ、１９ｅ、１９ｆとを備えている。 回転軸シール１９は更に、回転軸１０外周面の第２シール部材シールリップ部１９ｂ′に接触する部位に形成された複数の周溝１０ａとを備えている。複数の周溝１０ａは、回転軸の長手方向に互いに所定の間隔を隔てて配設されている。
回転軸１０外周部の隣接する周溝１０ａに挟まれた部位１０ｂの断面形状は台形である。

図１に示すように、フロントハウジング１８に取りつけられた電磁クラッチ２０を介して図示しない外部駆動源から回転軸１０の先端部に回転動力が伝達される。
吸入室と吐出室とを形成するシリンダヘッド２１が配設されている。
シリンダブロック１６とシリンダヘッド２１との間にボア１６ａに連通する吸入孔と吐出孔とが形成された弁板２２が配設されている。

フロントハウジング１８、シリンダブロック１６、弁板２２、シリンダヘッド２１は、ボルト２３により一体に組み付けられている。フロントハウジング１８とシリンダブロック１６との接合部にガスケット２４が介挿され、シリンダブロック１６とシリンダヘッド２１との接合部、より具体的には弁板２２とシリンダブロック１６、シリンダヘッド２１との接合部には、ガスケット２５、２６が介挿され、該部をシールしている。
回転軸１０はフロントハウジング１８、シリンダブロック１６により回転可能に支持されている。

可変容量型斜板式圧縮機Ａにおいては、図示しない外部駆動源の回転動力が電磁クラッチ２０を介して回転軸１０に伝達され、回転軸１０の回転がローター１１、リンク機構１３を介して斜板１２に伝達される。斜板１２の回転に伴う斜板１２周縁部の回転軸１０延在方向の往復動が、シュー１４を介してピストン１５に伝達され、ピストン１５がボア１６ａ内で往復動する。外部冷凍回路から還流した冷媒が、シリンダヘッド２１に形成された吸入ポートと吸入室と吸入孔と図示しない吸入弁とを介してボア１６ａへ吸入され、ボア１６ａ内で圧縮され、吐出孔と図示しない吐出弁と吐出室とシリンダヘッド２１に形成された吐出ポートとを介して外部冷凍回路へ流出する。
回転軸シール１９、ガスケット２４〜２６により、可変容量型斜板式圧縮機Ａからの冷媒ガスの漏洩が防止される。

回転軸シール１９においては、回転軸１０外周面の隣接する周溝に挟まれた部位１０ｂと第２シール部材シールリップ部１９ｂ′との間に大きな接触面圧が発生し、高圧側すなわちクランク室１７側から低圧側すなわち外部環境側への冷媒ガスの漏出が防止される。
回転軸シール１９においては、第２シール部材シールリップ部１９ｂ′には溝は形成されていないので、第２シール部材シールリップ部１９ｂ′の、回転軸１０外周面の隣接する周溝１０ａに挟まれた部位１０ｂに接触する部位１９ｂ_１′と、前記接触する部位１９ｂ_１′に隣接し前記周溝１０ａに対峙する部位１９ｂ_２′とは、図２から分かるように連続している。従って、第２シール部材シールリップ部１９ｂ′の、回転軸１０外周面の隣接する周溝１０ａに挟まれた部位１０ｂとの接触部１９ｂ_１′に発生した大きな面圧は、前記周溝１０ａに対峙する部位１９ｂ_２′の内部へも分散侵入しつつ、前記接触部１９ｂ_１′の内部へ侵入する。この結果、前記接触部１９ｂ_１′内部の圧縮応力の増加が抑制され、前記接触部１９ｂ_１′とその内部の経時劣化が抑制され、シール機能の経時低下が抑制される。従って本発明に係る回転軸シールは、シール性能が高く、且つシール機能を長期に亙って維持することができる。
回転軸１０外周部の隣接する周溝１０ａに挟まれた部位１０ｂの断面形状を台形にすることにより、第２シール部材シールリップ部１９ｂ′の、前記周溝１０ａに挟まれた部位１０ｂに接触する部位１９ｂ_１′の両端に発生する応力集中を緩和し、シールリップ部１９ｂ′の経時劣化を更に効果的に抑制することができる。

第１実施例において、回転軸１０外周部の隣接する周溝１０ａに挟まれた部位１０ｂの台形断面形状の上辺と側辺との交差部を直線状に或いは円弧状に面取り加工しても良い。
台形断面形状の上辺と側辺との交差部を面取り加工することにより、第２シール部材シールリップ部１９ｂ′の、前記周溝１０ａに挟まれた部位１０ｂに接触する部位１９ｂ_１′の両端に発生する応力集中を更に緩和し、シールリップ部１９ｂ′の経時劣化を更に効果的に抑制することができる。

第１実施例において、周溝１０ａに代えて、図２に示すように、回転軸１０外周面の第２シール部材シールリップ部１９ｂ′に接触する部位に、複数回巻き回して螺旋溝１０ａ′を形成しても良い。
回転軸１０外周面の隣接する螺旋溝１０ａ′に挟まれた部位１０ｂ′と第２シール部材シールリップ部１９ｂ′との間に大きな接触面圧が発生し、高圧側すなわちクランク室１７側から低圧側すなわち外部環境側への冷媒ガスの漏出が防止される。
第２シール部材シールリップ部１９ｂ′には溝は形成されていないので、第２シール部材シールリップ部 １９ｂ′の、回転軸１０外周面の隣接する螺旋溝１０ａ′に挟まれた部位１０ｂ′に接触する部位１９ｂ_１′と、前記接触する部位１９ｂ_１′に隣接し前記螺旋溝１０ａ′に対峙する部位１９ｂ_２′とは、図２から分かるように連続している。従って、第２シール部材シールリップ部１９ｂ′の、回転軸１０外周面の隣接する螺旋溝１０ａ′に挟まれた部位１０ｂ′との接触部１９ｂ_１′に発生した大きな面圧は、前記螺旋溝１０ａ′に対峙する部位１９ｂ_２′の内部へも分散侵入しつつ、前記接触部１９ｂ_１′の内部へ侵入する。この結果、前記接触部１９ｂ_１′内部の圧縮応力の増加が抑制され、前記接触部１９ｂ_１′とその内部の経時劣化が抑制され、シール機能の経時低下が抑制される。従って本実施例に係る回転軸シールは、シール性能が高く、且つシール機能を長期に亙って維持することができる。
回転軸１０外周部の隣接する螺旋溝１０ａ′に挟まれた部位１０ｂ′の断面形状を台形にすることにより、第２シール部材シールリップ部１９ｂ′の、前記螺旋溝１０ａ′に挟まれた部位１０ｂ′に接触する部位１９ｂ_１′の両端に発生する応力集中を緩和し、シールリップ部１９ｂ′の経時劣化を更に効果的に抑制することができる。

第３実施例において、回転軸１０外周部の隣接する螺旋溝１０ａ′に挟まれた部位１０ｂ′の台形断面形状の上辺と側辺との交差部を直線状に或いは円弧状に面取り加工しても良い。
台形断面形状の上辺と側辺との交差部を面取り加工することにより、第２シール部材シールリップ部１９ｂ′の、前記螺旋溝１０ａ′に挟まれた部位１０ｂ′に接触する部位１９ｂ_１′の両端に発生する応力集中を更に緩和し、シールリップ部１９ｂ′の経時劣化を更に効果的に抑制することができる。

第３実施例において、螺旋溝１０ａ′を、回転軸１０の回転により螺旋溝１０ａ′の冷媒ガスと潤滑油とが高圧側であるクランク室１７側へ駆動されるように形成しても良い。
回転軸１０の回転に伴って、螺旋溝１０ａ′内の冷媒ガスと潤滑油とが高圧側であるクランク室１７側へ駆動されることにより、螺旋溝１０ａ′内の冷媒ガスと潤滑油とが高圧側であるクランク室１７側へ戻されるので、高圧側であるクランク室１７側から低圧側である外部環境側へ冷媒ガスと潤滑油とが漏出する事態の発生が防止される。

本発明は斜板式圧縮機のみならず、回転軸を有する種々の圧縮機やポンプ等に適用可能である。

本発明の実施例に係る回転軸シールを備える可変容量型斜板式圧縮機の断面図である。 図１の部分拡大図である。

符号の説明

Ａ 可変容量型斜板式圧縮機
１０ 回転軸
１０ａ 周溝
１０ａ′ 螺旋溝
１１ ローター
１２ 斜板
１３ リンク機構
１４ シュー
１５ ピストン
１６ シリンダブロック
１８ フロントハウジング
１９ 回転軸シール
１９ａ 第１シール部材
１９ｂ 第２シール部材
１９ａ′、１９ｂ′ シールリップ部
２４、２５、２６ ガスケット

Claims (8)

1. 回転軸外周面に接触するシールリップ部を有し高圧側に配設されたゴム弾性体製の第１シール部材と、内周縁が高圧側へ湾曲して形成したシールリップ部を回転軸外周面に接触させ、第１シール部材に隣接して且つ第１シール部材よりも低圧側に配設された合成樹脂製の第２シール部材と、回転軸外周面の第２シール部材シールリップ部に接触する部位に形成された複数の周溝とを備えることを特徴とする回転軸シール。
2. 回転軸外周部の隣接する周溝に挟まれた部位の断面形状は台形であることを特徴とする請求項１に記載の回転軸シール。
3. 台形の上辺と側辺との交差部が面取り加工されていることを特徴とする請求項２に記載の回転軸シール。
4. 回転軸外周面に接触するシールリップ部を有し高圧側に配設されたゴム弾性体製の第１シール部材と、内周縁が高圧側へ湾曲して形成したシールリップ部を回転軸外周面に接触させ、第１シール部材に隣接して且つ第１シール部材よりも低圧側に配設された合成樹脂製の第２シール部材と、回転軸外周面の第２シール部材シールリップ部に接触する部位に複数回巻き回されて形成された螺旋溝とを備えることを特徴とする回転軸シール。
5. 回転軸外周部の隣接する螺旋溝に挟まれた部位の断面形状は台形であることを特徴とする請求項４に記載の回転軸シール。
6. 台形の上辺と側辺との交差部が面取り加工されていることを特徴とする請求項４に記載の回転軸シール。
7. 螺旋溝は、回転軸の回転により溝内の流体が高圧側へ駆動されるように形成されていることを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項に記載の回転軸シール。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の回転軸シールを備えることを特徴とする圧縮機。

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