JP2006057646A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シールリップ４の緊迫力を補償するばね部材５により局部的にシールリップ４の面圧が増大して早期摩耗を来すのを防止する。
【解決手段】シールリップ４の内周筒状部４１を縮径方向に付勢するばね部材５が、外周フランジ５１と、その内周側へ円周方向所定間隔で突出した多数のばね突起５２からなり、各ばね突起５２が、外周フランジ５１の内周から帯状に延びて弾性的に曲げ変形可能な板ばね部５２１と、その先端から延びて前記内周筒状部４１をその軸方向略全域にわたって外周から押圧し前記回転体の外周面に密接させる不変形の押圧片５２２からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転体の外周を密封する密封装置に関し、特にシールリップによって密封するものに関する。

回転軸の軸周を密封する密封装置の一種として、ハウジングの内周に装着したＰＴＦＥ等の低摩擦係数の合成樹脂からなるシールリップの内周面を、回転軸の外周面に摺動可能に密接させるものがある。しかし、ＰＴＦＥ等の合成樹脂は、弾性に乏しいため、回転軸の外周面に対するシールリップの緊迫力を補償するには、例えば特許文献１に開示されているように、シールリップを縮径方向に付勢する板ばねを設けることが有効である。
特開２００１−６５７０３

すなわち特許文献１に記載された密封装置（リップ型シール）は、環状の板ばねを備え、この板ばねは、内周部が、半径方向に延びるスリットによって円周方向に多数のばね片に分割された形状を有し、この多数のばね片の先端部が、シールリップの外周面を適当な荷重で押圧し、回転軸の外周面に対するシールリップの緊迫力を補償するものである。

しかしながら、この種の密封装置では、従来、板ばねの内周部における多数のばね片が、その全体で弾性変形され、先端ほどシールリップを内周側へ大きく変位させるので、回転軸の外周面に対するシールリップの密接面圧が、先端側で極大となり、早期に摩耗が進展するおそれがある。またこのため、シールリップの先端内周面に、軸回転時に流体力学的な作用によって流体を機内へ押し戻すポンプ力を生じる螺旋状の溝が形成されている場合、この溝が摩耗によって早期に消滅して、そのポンプ力による密封機能が損なわれるおそれがある。

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、シールリップの緊迫力を補償するばね部材により局部的に面圧が増大して早期摩耗を来すのを防止することにある。

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、内周筒状部の内周面が回転体の外周面と摺動可能に密接されるシールリップと、前記内周筒状部を縮径方向に付勢するばね部材とを備え、このばね部材が、外周フランジと、その内周側へ円周方向所定間隔で突出した多数のばね突起からなり、各ばね突起が、前記外周フランジの内周から延びて弾性的に曲げ変形可能な板ばね部と、その先端から延びて前記シールリップの内周筒状部をその軸方向略全域にわたって外周から押圧し前記回転体の外周面に密接させる不変形の押圧片からなるものである。

上記構成の密封装置は、ハウジング側に装着したシールリップの内周筒状部の内周面が、回転体の外周面に摺動可能に密接することによって、ハウジングと回転体との間で密封空間からの流体の漏洩を防止するものである。ばね部材は、回転体の外周面に対するシールリップの内周筒状部の緊迫力を補償するものであり、このばね部材に形成された多数のばね突起は、板ばね部が弾性変形されることによって、その先端から延びる不変形の押圧片がシールリップの内周筒状部をその軸方向略全域にわたって外周から押圧するので、ほぼ均一な緊迫力が得られる。

請求項１の発明に係る密封装置によれば、ばね部材によってシールリップの内周筒状部に与えられる緊迫力が均一化されるため、局部的な面圧増大によるシールリップの早期局部摩耗を有効に防止することができる。

以下、本発明に係る密封装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、密封装置の好ましい実施の形態を、その軸心を通る平面で切断して、シールリップ及びばね部材の一部外観を表しかつ一部省略した断面図、図２は、図１におけるばね部材の軸方向投影図、図３は、図１におけるばね部材の一部をシールリップの一部と共に示す斜視図である。

まず図１に示されるように、この形態による密封装置は、弾性シール２を一体に有する外環１と、その内周に圧入嵌着された内環３と、この内環３と外環１の間に固定されて、内周筒状部４１の内周面が不図示の回転体の外周面と摺動可能に密接されるシールリップ４と、このシールリップ４に添設され、その内周筒状部４１を縮径方向に付勢するばね部材５からなる。

詳しくは、外環１は、金属板の打ち抜きプレス成形によって製作されたものであって、スリーブ１１と、その一端から内周側へ延びる内向きフランジ１２とからなり、すなわち軸心を通る平面で切断した断面形状（図１の断面形状）が略Ｌ字形をなしている。内環３も外環１と同様、金属板の打ち抜きプレス成形によって製作されたものであって、外環１のスリーブ１１の内周に圧入嵌着されたスリーブ３１と、その一端から内周側へ延びる内向きフランジ３２とからなり、すなわち軸心を通る平面で切断した断面形状（図１の断面形状）が略Ｌ字形をなしている。

弾性シール２は、ゴム状弾性材料からなるものであって、外環１のスリーブ１１の外周に一体的に加硫接着された外周シール部２１と、基部が外環１の内向きフランジ１２の内周部に一体的に加硫接着されたダストリップ２２と、前記内向きフランジ１２の両面に一体的に加硫接着された中間弾性層２３からなる。すなわち、この弾性シール２は、予め加硫接着剤を塗布した外環１を所定の金型（不図示）内にセットし、型締め状態において金型内面と外環１との間に画成された環状のキャビティ内に、未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって、成形と同時に外環１に一体的に加硫接着されたものである。

シールリップ４は、ゴム状弾性材料よりも耐熱性、耐摩耗性に優れた低摩擦係数の合成樹脂材料、典型的にはＰＴＦＥ（Poly Tetra Fluoro Ethylene：四フッ化エチレン樹脂）からなるものであって、軸心と垂直な平面をなす外周部４２と、そこから湾曲部４３を介して、機器への装着状態において密封対象の機内側を向くように円筒状に延びる内周筒状部４１を有する。このシールリップ４は、外周部４２において、外環１の内向きフランジ１２に接着された中間弾性層２３の背面２３ａと内環３の内向きフランジ３２との間に、ばね部材５の外周フランジ５１と共に挟着固定され、内周筒状部４１の内周面が不図示の回転軸の外周面と摺動可能に密接される。また、内周筒状部４１の内周面には、軸回転時に流体力学的な作用によって流体を内周筒状部４１の先端側へ押し出すポンプ力を生じる螺旋状溝４１ａが形成されている。

ばね部材５はばね鋼等の金属板あるいは合成樹脂材からなるものであって、図２及び図３にも示されるように、軸心と垂直な平面をなす外周の外周フランジ５１と、その内周側へ円周方向所定間隔で突出した多数のばね突起５２からなる。各ばね突起５２は、前記外周フランジ５１の内周から軸方向へ湾曲するように延びて弾性的に曲げ変形可能な板ばね部５２１と、その先端から延びてシールリップ４の内周筒状部４１を外周から押圧し回転軸の外周面に密接させる不変形の押圧片５２２からなる。板ばね部５２１は前記外周フランジ５１の内周から軸方向へ湾曲するように予備成形されており、各押圧片５２２はシールリップ４の内周筒状部４１の外周面に、その軸方向全長にわたって密接しており、各押圧片５２２の先端は、シールリップ４の内周筒状部４１の先端とほぼ面一となっている。

ばね部材５の外周フランジ５１は、弾性シール２の中間弾性層２３の背面２３ａと内環３の内向きフランジ３２との間に、シールリップ４の外周部４２と重合した状態で挟着固定されている。そして、各ばね突起５２における押圧片５２２は、内周筒状部４１の外周面と対応する曲率の円弧面をなしていて、全面が前記内周筒状部４１の外周面と密接可能であり、各ばね突起５２における板ばね部５２１は、半径方向に延びる外周フランジ５１と軸方向に延びる押圧片５２２との間で、押圧片５２２よりも円周方向の幅が小さい帯状に延び、湾曲状態に曲げ変形されていることによって適当なばね荷重を発生する。

また、上述のように、各ばね突起５２は、細長い帯状の板ばね部５２１で曲げ変形されてばね荷重を発生するものであって、押圧片５２２は、板ばね部５２１よりも幅広でかつシールリップ４の内周筒状部４１の外周面と対応する円弧面をなすため、殆ど曲げ変形されない。このため、板ばね部５２１のばね荷重を受ける押圧片５２２が、前記内周筒状部４１をその外周からほぼ均一に押圧して回転軸に対する緊迫力を補償するものである。

以上のように構成された本発明の密封装置は、不図示のハウジングとこれに挿通された回転軸との間に、シールリップ４の内周筒状部４１が密封対象の機内側を向くように配置され、外環１で補強された弾性シール２の外周シール部２１が、前記ハウジングの内周面に適当なつぶし代をもって圧入嵌着されると共に、シールリップ４の内周筒状部４１の内周面が、前記回転軸の外周面に摺動可能に密接されることによって、密封機能を奏するものである。また、内周筒状部４１の内周面に形成された螺旋状溝４１ａが、回転軸の回転によって、流体を内周筒状部４１の先端側（機内空間側）へ向けて送り出すポンプ圧力（螺子ポンプ作用）を生じ、機内空間からシールリップ４と回転軸の間を通過して機外の大気側へ漏れようとする密封対象流体を機内側へ押し戻すので、優れた密封機能を奏することができる。

一方、ダストリップ２２は回転軸と摺動可能に密接又は近接していることによって、機外から機内空間へのダストの侵入を阻止する。

そして、弾性に乏しいＰＴＦＥからなるシールリップ４の内周筒状部４１は、ばね部材５によって回転軸に対する緊迫力が補償されているので、内周筒状部４１のヘタリ等による密接面圧の低下を防止して、所要の密封性を維持すると共に、回転軸の偏心運動（軸振れ）に対する良好な追随性を得ることができる。

また、ばね部材５に形成された多数のばね突起５２は、板ばね部５２１が弾性的に曲げ変形されることによって、不変形の幅広の押圧片５２２がシールリップ４の内周筒状部４１を、その軸方向全域にわたって、外周から押圧するので、ほぼ均一な緊迫力が得られる。このため、回転軸の外周面に対する面圧分布が均一となり、局部的な面圧増大による早期局部摩耗及びこれによる螺旋状溝４１ａの早期消滅を有効に防止することができる。

密封装置の好ましい実施の形態を、その軸心を通る平面で切断して、シールリップ及びばね部材の一部外観を表しかつ一部省略した断面図である。 図１におけるばね部材の軸方向投影図である。 図１におけるばね部材の一部をシールリップの一部と共に示す斜視図である。

符号の説明

１ 外環
１１，３１ スリーブ
１２，３２ 内向きフランジ
２ 弾性シール
２１ 外周シール部
２２ ダストリップ
２３ 中間弾性層
３ 内環
４ シールリップ
４１ 内周筒状部
４１ａ 螺旋状溝
４２ 外周部
４３ 湾曲部
５ ばね部材
５１ 外周フランジ
５２ ばね突起
５２１ 板ばね部
５２２ 押圧片

Claims (1)

1. 内周筒状部（４１）の内周面が回転体の外周面と摺動可能に密接されるシールリップ（４）と、前記内周筒状部（４１）を縮径方向に付勢するばね部材（５）とを備え、このばね部材（５）が、外周フランジ（５１）と、その内周側へ円周方向所定間隔で突出した多数のばね突起（５２）からなり、各ばね突起（５２）が、前記外周フランジ（５１）の内周から帯状に延びて弾性的に曲げ変形可能な板ばね部（５２１）と、その先端から延びて前記内周筒状部（４１）をその軸方向略全域にわたって外周から押圧し前記回転体の外周面に密接させる不変形の押圧片（５２２）からなることを特徴とする密封装置。

Images