JP2006162015A

JP2006162015A - 密封装置

Info

Publication number: JP2006162015A
Application number: JP2004357901A
Authority: JP
Inventors: Koichi Mizunoya; 弘一水野谷
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-06-22

Abstract

【課題】合成樹脂製のシールリップ３０によって密封を行う密封装置１において、軸停止時におけるシール性の向上を図る。
【解決手段】合成樹脂からなるシールリップ３０を備え、回転軸２の外周面と摺動可能に密接されるシールリップ３０の湾曲部３２から筒状リップ部３３にかけての内周面に、回転軸２の回転によって密封空間Ｓ側へのポンピング力を発生する螺旋溝３０ａが形成されると共に、この螺旋溝３０ａによる相対的な突条部に沿って、ゴム状弾性材料からなる弾性層３４が、一体的に設けられたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転部分の密封を行う密封装置であって、特に、摺動可能なシールリップによって密封を行うものに関する。

回転軸周の密封を行う密封装置には、耐油性及び耐熱性に優れたＰＴＦＥ（Poly Tetra Fluoro Ethylene：四フッ化エチレン樹脂）等の合成樹脂で成形されたシールリップを有するものがある。

図３は、合成樹脂製シールリップを備えた従来の密封装置の一例を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。この密封装置１００は、補強環１０２にゴム状弾性材料によって一体に成形されると共に外周部１０１ａが不図示のハウジングの内周面に密接状態に圧入されるボディ１０１と、このボディ１０１に保持されたＰＴＦＥ等の合成樹脂からなるシールリップ１０３とを備える。

シールリップ１０３は、ボディ１０１の背面部に密接状態に取り付けられ、内周部１０３ａが、湾曲しながら機内の密封空間Ｓ側へ延び、回転軸２００の外周面に摺動可能に密接されている。また、ボディ１０１には、シールリップ１０３の大気Ａ側に位置し、かつ大気Ａ側へ向けてテーパ状に延びるダストリップ１０４が形成されている。

一般に、ＰＴＦＥからなるシールリップ１０３は、ゴム状弾性材料に比べて弾性に乏しく、回転軸２００の偏心運動（軸振れ）に対する追随性も低いため、ゴム状弾性材料からなるシールリップに比較して、漏れを発生しやすい。そこで、このような追随性や密封性を補償するために、シールリップ１０３の内周部１０３ａには、螺旋溝１０３ｂが形成されている。詳しくは、この螺旋溝１０３ｂは、回転軸２００の回転時に、軸周に接触している流体を密封空間Ｓ側（図３における右側）へポンピングする方向へ延びている。また、回転軸２００の停止時に密封空間Ｓの密封対象液が螺旋溝１０３ｂを伝わって大気Ａ側へ漏れることのないように、この螺旋溝１０３ｂは所々で途切れており、すなわち不連続部１０３ｃを有する（例えば下記の特許文献１参照）。
特開２００１−１６５３２８号公報

しかしながら、上述の従来技術において、ＰＴＦＥからなるシールリップ１０３は、耐油性及び耐熱性には優れているものの、表面粗さが大きいため、特に回転軸２００の停止時において、前記表面粗さに起因するシールリップ１０３と回転軸２００の間の微小隙間を通じて、密封空間Ｓ内のガスが大気Ａ側へ漏洩するおそれがあった。

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、合成樹脂製のシールリップによって密封を行う密封装置において、シール性の向上、特に軸停止時におけるシール性の向上を図ることにある。

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、合成樹脂からなるシールリップを備え、回転軸の外周面と摺動可能に密接される前記シールリップの内周面に、ゴム状弾性材料からなる弾性層が一体的に設けられたものである。

すなわち上記構成によれば、シールリップは、その基材が合成樹脂であるため、ゴム状弾性材料で成形されたシールリップに比較して、高い耐油性及び耐熱性が確保される。また、合成樹脂のみからなるシールリップは、回転軸の外周面によく馴染んだ状態に密接することは困難であるが、上記構成によれば、シールリップの内周面に、ゴム状弾性材料からなる弾性層が形成されており、その弾性によって回転軸の外周面によく馴染んだ状態に密接するので、回転軸の外周面との間に、漏れ経路となる隙間を生じさせない。

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、回転軸の外周面と摺動可能に密接されるシールリップの内周面に、前記回転軸の回転によって密封空間側へのポンピング力を発生する螺旋溝が形成されたものである。

合成樹脂からなるシールリップに形成された螺旋溝は、回転軸の偏心に対するシールリップの追随性を向上させると共に、回転軸の回転時に発生する密封空間側へのポンピング力によって、密封性を向上させるものである。したがってこの場合、弾性層は、螺旋溝による相対的な突条部に沿って延びるものとなる。

請求項１及び請求項２の発明に係る密封装置によれば、合成樹脂製シールリップによって、所要の耐熱性及び耐油性を確保すると共に、回転軸の停止時に合成樹脂製シールリップと回転軸の外周面との間から漏れが発生するのを有効に防止することができる。

以下、本発明に係るシールリップによる軸封構造の好ましい実施の形態について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明に係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示す半断面図、図２は図１における要部拡大図である。

まず図１において、参照符号１は、回転軸２の外周面に摺動可能に密接されるシールリップ１１を有する密封装置である。この密封装置１は、補強環２０に一体に成形されたボディ１０と、このボディ１０に保持されたシールリップ３０とを備える。

詳しくは、補強環２０はステンレス鋼板等の金属板の打ち抜きプレス加工によって製作されたものであって、軸心を通る平面で切断した断面形状が略Ｌ字形をなし、すなわち円筒部２１と、その軸方向一端から軸心と直交する平面状をなして内周側へ延びる内向き鍔部２２とを有する。

ボディ１０は、ゴム状弾性材料からなるものであって、補強環２０における円筒部２１の外周面に一体的に加硫接着された外周シール部１１と、補強環２０における内向き鍔部２２を埋設した状態に加硫接着されたシールリップ支持部１２と、このシールリップ支持部１２の内周から内周側へ延びるダストリップ１３からなる。外周シール部１１は、不図示のハウジングの内周面に全周が所要の締め代をもって密接され、ダストリップ１３は、内周端が回転軸２の外周面に軽く接触するか、又は僅かな隙間を介して近接対向される。

なお、ボディ１０は、予め加硫接着剤を塗布した補強環２０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補強環２０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、補強環２０に一体的に加硫成形（加硫接着）されたものである。

シールリップ３０は、耐油性・耐熱性に優れたＰＴＦＥ（Poly Tetra Fluoro Ethylene：四フッ化エチレン樹脂）等の合成樹脂で成形されたものであって、補強環２０の円筒部２１の内周に嵌合されると共にボディ１０におけるシールリップ支持部１２に密接状態に取り付けられた円盤状外周部３１と、その内周からダストリップ１３と反対側（機内の密封空間Ｓ側）へ向けて湾曲した湾曲部３２と、更にこの湾曲部３２から密封空間Ｓ側へ延び、回転軸２の外周面に摺動可能に密接される筒状リップ部３３からなる。

シールリップ３０における湾曲部３２から筒状リップ部３３にかけての内周面には、螺旋溝３０ａが形成されている。詳しくは、この螺旋溝３０ａは、回転軸２が矢印Ｒ方向へ回転した時に、軸周に接触している流体を密封空間Ｓ側（図１における右側）へポンピングする方向、すなわちＲ方向へ周回しながら筒状リップ部３３の先端３３ａへ向けて延びるように形成されている。

シールリップ３０における湾曲部３２から筒状リップ部３３の外周面には、内周面の螺旋溝３０ａと同ピッチで、かつ螺旋溝３０ａに対して位相のずれた螺旋溝３０ｂが形成されている。このため、シールリップ３０はゴムに比較して弾性に乏しいＰＴＦＥで成形されているにも拘らず、湾曲部３２から筒状リップ部３３にかけての部分は、螺旋溝３０ａ，３０ｂによって蛇腹状の断面形状をなしていることから、柔軟に変形可能となっている。

また、内周側の螺旋溝３０ａは、一箇所以上に不連続部３０ｃが形成されており、言い換えれば、所々で途切れている。このため、回転軸２の停止によって螺旋溝３０ａの螺子ポンプ作用が失われた時に、この螺旋溝３０ａを通じて密封空間Ｓ内の密封対象油が大気Ａ側へ流出するのを防止している。

シールリップ３０における湾曲部３２から筒状リップ部３３にかけての内周面には、ゴム状弾性材料からなる弾性層３４が一体的に設けられている。図２にも示されるように、この弾性層３４は、螺旋溝３０ａによる相対的な突条部３０ｄに沿って形成されている。

同様に、シールリップ３０における湾曲部３２から筒状リップ部３３にかけての外周面にも、ゴム状弾性材料からなる弾性層３５が一体的に設けられている。そしてこの弾性層３５も、螺旋溝３０ｂによる相対的な突条部３０ｅに沿って形成されている。

以上のように構成された密封装置１は、ゴム状弾性材料からなるボディ１０の外周シール部１１が、不図示のハウジングの内周面に圧入されることによって、この内周面に所要の締め代をもって密接した状態に固定され、シールリップ３０の筒状リップ部３３の内周面が、回転軸２の外周面に摺動可能に密接される。この状態で、回転軸２が図１におけるＲ方向へ回転すると、前記筒状リップ部３３の内周面に形成された螺旋溝３０ａに、流体を密封空間Ｓ側へ向けて送り出すポンピング力（螺子ポンプ作用）を生じるため、密封空間Ｓからシールリップ３０と回転軸２の間を通過して大気Ａ側へ漏れようとする密封対象油が、密封空間Ｓへ押し戻されるので、優れた密封機能を奏する。

シールリップ３０は、その湾曲部３２から筒状リップ部３３にかけての部分が、螺旋溝３０ａ，３０ｂによって蛇腹状をなしているため、回転軸２が回転に伴って軸振れを発生しても、筒状リップ部３３は、このような偏心運動に追随して、回転軸２の外周面に対する良好な密接状態を維持することができる。

また、このシールリップ３０は、基材にＰＴＦＥを用いているため、所要の耐油性・耐熱性が確保される。しかも、ゴム状弾性材料単体からなるものに比較して、密封空間Ｓの圧力に対する剛性が高いため、摩擦によって捩れたりすることがなく、回転軸２に対する摩擦抵抗も低減される。

一方、ボディ１０に形成されたダストリップ１３は、大気Ａ側から異物等が密封空間Ｓへ侵入するのを防止する。

次に、回転軸２の回転が停止した状態では、シールリップ３０に形成された螺旋溝３０ａによる螺子ポンプ作用は失われるが、密封空間Ｓから螺旋溝３０ａを通じて大気Ａ側へ流出しようとする密封対象油は、一箇所以上に形成された不連続部３０ｃで堰き止められる。このため、軸停止時の油漏れを有効に防止することができる。

また、シールリップ３０の筒状リップ部３３の内周面（突条部３０ｄ）は、停止した回転軸２の外周面に、弾性層３４によって良好に密接され、漏れ経路となる隙間を生じさせない。これは、弾性層３４を形成しているゴム状弾性材料の表面粗さがＰＴＦＥに比較して細かく、しかもゴムの弾性によって回転軸２の外周面によく馴染んだ状態で密接するからである。このため、軸停止時も、密封空間Ｓ内のガス等に対する優れた密封性を確保することができる。

なお、螺旋溝３０ａ（３０ｂ）は、ＰＴＦＥからなるシールリップ３０の基材部分には形成せずに、弾性層３４（３５）によって形成しても良い。このようにすれば、ＰＴＦＥへの溝形成工程を省略することができる。

本発明に係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示す半断面図である。図１における要部拡大図である。従来の密封装置の一例を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

符号の説明

１密封装置
１０ボディ
１１外周シール部
１２シールリップ支持部
１３ダストリップ
２０補強環
２１円筒部
２２内向き鍔部
３０シールリップ
３０ａ，３０ｂ螺旋溝
３０ｃ不連続部
３０ｄ，３０ｅ突条部
３１円盤状外周部
３２湾曲部
３３筒状リップ部
３４，３５弾性層
２回転軸
Ｓ密封空間
Ａ大気

Claims

合成樹脂からなるシールリップ（３０）を備え、回転軸（２）の外周面と摺動可能に密接される前記シールリップ（３０）の内周面に、ゴム状弾性材料からなる弾性層（３４）が一体的に設けられたことを特徴とする密封装置。
回転軸（２）の外周面と摺動可能に密接されるシールリップ（３０）の内周面に、前記回転軸（２）の回転によって密封空間（Ｓ）側へのポンピング力を発生する螺旋溝（３０ａ）が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。