JP2007270857A

JP2007270857A - 密封装置

Info

Publication number: JP2007270857A
Application number: JP2006093723A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Shamoto; 嘉宏社本
Original assignee: Arai Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Arai Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-10-18

Abstract

【構成】回転軸に摺動接触するシールリップの大気側摺動面にねじを設けた密封装置であって、前記シールリップの大気側摺動面を、シールリップ先端を通り該リップが摺動接触する部材の表面から大気側に向かうにしたがって離れる方向の大きな曲線で形成し、リップ先端から該リップ先端から遠い所要位置に形成された所定高さの隆起部までの間を連繋して断面三角形状のねじを形成し、該ねじのねじ山の稜線を直線状に形成し、ねじ山の高さをリップ先端より離れるにしたがって徐々に高くなるよう構成したねじ部を前記大気側摺動面に形成したこと。
【効果】ねじ山の稜線が直線状となっているため、軸とシールリップ間の空間を保持することができ、そのため進入したダストをシールリップ先端の接触部に誘導する危険性を抑制することができ、シールリップに対するダストの噛み込みによる漏洩が防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、相対的に回転自在に組み付けられる二部材間の環状の間隙を密封するねじ付オイルシール等の密封装置に関する。

この種の密封装置としては、従来より環状のシール本体の回転軸の外周面に摺動自在に密封接触するシールリップの大気側摺動面にねじ突起を形成し、このねじ突起によるポンプ作用により密封性能を高めるようにしたものが知られている。
しかしながら、高さ及び幅が一定である平行ねじ突起は、初期の密封性は確保することができるが時間の経過とともにシールリップが磨耗してくるとねじ効果が小さくなるという問題がある。

シールリップの大気側摺動面に設けたねじ部の形状を、主ねじ部のリップ先端側に高さがほぼ一定で一様な形状の副ねじ部を連続的に設け、前記の主ねじ部が副ねじ部から大気側へ向かって大きくなり、使用時間の経過とともに接触幅が大きくなるようにしたものが提案されている。そして、上記密封装置によれば、リップの大気側摺動面に設けた主ねじ部のリップ先端部側に高さがほぼ一定で一様な形状の副ねじを連続的に設け、前記主ねじ部が副ねじ部から大気側に向かってねじ山の高さを徐々に高くすることで、使用時間の経過による磨耗時のねじ部の接触長さを確保しているものであり、シールリップの磨耗によるシール性の低下の防止、初期的にも耐久的にもねじ効果を保ち得る点では有効なものである（特許文献１参照）。

また、特許文献１に記載されたものと同様のもとして、図６及び図７に示されるねじ付オイルシールが提案されている。このねじ付オイルシールは、シール面１０１には、密封側ＯＳから大気側に向かって漏洩しようとする潤滑油等を常に密封側に維持させるポンプ作用をさせる２種類のねじ１０２，１０３が所定の傾斜角Kで交互に設けられ、前記一方のねじ１０２はその高さが一定とされ、他方のねじ１０３は、ねじのリップ先端１０４に近い部分の高さｈ１は前記のねじ１０２と同等の高さの低い低隆起部１０３ａとされ、リップ先端１０４から遠い部分の高さｈ２が前記の低隆起部１０３ａより高い高さに形成された高隆起部１０３ｃとされ、途中を傾斜部１０３ｂで連結されている段付ねじとされている（特許文献２参照）。
特許第３２７８３４９号明細書特開２００１ー１７３７９８号公報

前記特許文献１、２に記載される主ねじ部、副ねじ部を設けた段付ねじは、使用に際し、リップ先端が摩耗していない状態または摩耗が少ない状態でのリップ先端１０４が回転軸１０６と接触した使用初期においては、一定高さのねじ１０２と段付ねじ１０３の低隆起部１０３ａにより大きなポンプ作用が得られ、また、リップ先端の摩耗が進行すると、段付ねじ１０３の低隆起部１０３ａより高さの高い傾斜部１０３ｂ及び高隆起部１０３ｃが回転軸１０６に徐々に接触していくので、回転軸１０６と接するねじ１０３のシール面１０１からの高さが徐々に高くなり、漏洩しようとする密封流体を常に密封側ＯＳに位置させるポンプ作用を増加させることができ、安定した密封性を保持することができるものである。

しかしながら、特許文献１、２に記載のねじ突起は、大気側摺動面１０１をベース面としたとき該ベース面１０１（大気側摺動面）に対してねじ山の高さを低隆起部１０３ａ、傾斜部１０３ｂ及び高隆起部１０３ｃと段付としたため、シール本体を軸１０６に装着したとき、図８に示すように、装着状態では軸１０６と段付ねじの傾斜部１０３ｂとの間隙が狭くなり、低隆起部１０３ａではさらに狭くなる。
その結果、外部から大気側摺動面１０１にダストが侵入した際に、回転軸１０６の高速回転によりダストは該回転軸１０６の周囲を回転しながら飛散し、前記の段付ねじの高隆起部１０３ｃの面に衝突しながら傾斜面１０３bと回転軸１０６との間に誘導され、さらに、前記傾斜面１０３bに衝突して該傾斜面に沿って誘導され、低隆起部１０３aと回転軸１０６との狭い間隙に入り込み、リップ先端部に噛み込まれることになり、油漏れが発生する恐れがあるという問題がある。

上記した問題点の解決策として、ねじ山の高さを高くするのではなく、シール角を途中より大きくすることであるが、このようにすると、結果的にねじ山が徐々に高くなり、上記した従来の特許文献２記載のものと同様な効果が期待できる。しかしながら、この場合は、シール角の途中で大きくした変化点において屈曲点が設けられることとなり、この屈曲点まで磨耗が進行した際に、シール性が不安定になるという問題がある。

本発明は、上記した点に鑑みて発明されたもので、シール角を２面で構成することなく、リップ先端部のシール角の変化を大きな曲線で形成し、また、ねじ山の稜線を直線とすることで角度変化による不安化を解消することを目的とするものである。

本発明に係る密封装置は、前記の目的を達成するために、相対的に回転自在に取り付けられる二部材間の環状の間隙を密封する密封装置であって、前記二部材のうちの一方の部材に組み付けられる環状のシール本体と、該シール本体に備えられる前記二部材のうちの他方の部材に摺動接触するシールリップの大気側摺動面にねじ部を設けた密封装置において、前記シールリップの大気側摺動面を、シールリップ先端を通り該リップが摺動接触する部材の表面から大気側に向かうにしたがって離れる方向の大きな曲線で形成し、該大気側摺動面に、リップ先端の低隆起部から該リップ先端より遠い所定位置に設けられた所要高さの高隆起部までを連繋したねじを形成し、該形成されたねじのねじ山の稜線を直線状としたことをその特徴とするものである。

本発明に係る密封装置は、シールリップの大気側摺動面を、シールリップの先端を通り、該リップが摺動接触する部材の表面から大気側に向かうにしたがって離れる方向の大きな曲線で形成し、前記の大気側摺動面に形成されるねじは、リップ先端から遠く離れた所定位置でねじの隆起部の高さを所望の高さとし、前記リップ先端から前記所望の高さとした高隆起部までを連繋したねじを形成し、該ねじのねじ山の稜線を直線状となし、ねじ山の高さがリップ先端より離れるにしたがって徐々に高くなるようなねじ部に形成し、前記したように、大気側摺動面がシールリップの先端を通る大きな曲線で形成したことによりシール角の角度変化による不安定化を解消することができた。

また、オイルシール本体を軸に組付けたとき、前記したように、ねじ山の稜線が直線状となっているため、軸上においてもねじが軸に近接する部位がないので、軸とシールリップ間の空間を保持することができ、そのため進入したダストをシールリップ先端の接触部に誘導する危険性を抑制することができ、シールリップに対するダストの噛み込みによるリップの損傷に伴う密封流体の漏洩が防止できるという効果を有するものである。

本発明の実施の形態を説明すると、図１において、オイルシール１は、相対的に回転する二部材のうちの一方の部材例えばハウジングに装着されるシール本体２と、他方の部材である軸３に摺動して密封接触するシールリップ４とを有し、前記のシールリップ４の大気側摺動面５にねじ部６が所定の傾斜角θで形成されている。

前記したシール本体２は、断面Ｌ型の金属製補強環７とゴム状弾性体８よりなり、前記金属製補強環７の円筒部９の外周部及びＬ型補強環７のフランジ部１０の外周にゴム様弾性体が焼着され、前記Ｌ型金属補強環７のフランジ部１０の内端より密封流体側にシールリップ４及び大気側にダストリップ１１が設けられ、前記シールリップ４は、軸３に摺接して密封作用をなし、前記ダストリップ１１は軸３に接触して大気側のダストの侵入を防止する。また、シールリップ４の外周には軸３に対する緊迫力を付与するためのばね１２が装着されている。

本実施の態様のシールリップ４の大気側摺動面５は、シールリップ４の先端を通り、該リップ４が摺接する部材の表面から大気側に向かうにしたがって離れる方向の大きな径Ｒの曲線１５で形成されている。そして、前記した大きな曲線１５で形成された大気側摺動面５にねじ部６が設けられ、該ねじ部６のポンプ作用により密封性能を高めるようにしている。そして、前記したねじ６は、前記したように大きな径Ｒの曲線１５で形成された大気側摺動面５に所定の角度θで形成され、その断面は９０度程度の断面ほぼ三角山形とされ、シールリップ４の先端のねじの高さH1とした低隆起部１６とし、該リップ４の先端から遠く離れた所要位置のねじの隆起部の高さを前記先端部の高さH1より高い所望の高さH2とした高隆起部１７となし、ねじの高さH1とされた低隆起部１６のリップ先端から前記高さH2とされた高隆起部１７までを連繋するねじ６を形成するとともに、該形成されたねじのねじ山の稜線１８は直線状をなすように構成されている。そして、ねじ山の稜線１８を直線状としたことによって、大気側摺動面５が大きな曲線１５とされていることと相俟ってねじ６の高さがリップ先端から、該リップ先端から遠のくにしたがって徐々に高くなるようなねじ部が構成され、また、ねじの幅は先端から徐々に幅広としてある。

上記したねじの態様をさらに詳細に説明すると、図３に示すように、シールリップ４の先端においては、該先端を大径の曲線１５が通るようにされているので、シールリップ４先端におけるねじの高さはH1であるが、シールリップ４先端部における大気側摺動面５は大径Ｒの曲線１５となっているため、シールリップ４先端より大気側ではねじ山の高さは一定の高さとはならず、先端部より直ちにねじの高さは徐々に高くなり始めている。そして、前記したように大径Ｒの曲線状の大気側摺動面５と直線状の稜線１８とによりねじ山の高さはシールリップ４先端部においては、先端を離れるにしたがってその高さは徐々に高くなるものである。

このように、本実施の態様における、ねじ６のベース面である大気側摺動面５は大径Ｒの曲線状をなし、シールリップ４の先端部にシール角変化を大きな曲線で形成することで角度変化による不安定化を解消したものであり、また、ねじ山の稜線１８は直線状に形成され、大気側摺動面５が前記したようにシールリップ４先端を通る大径の曲線で形成されているため、ねじの高さはリップ４先端より直ちにベースとなる大気側摺動面５より徐々に高くなる構成となっている。

本実施の態様による密封装置は、弾性を有するシールリップ４の径方向内側の大気側摺動面５に、シールリップ４先端に接続している螺旋状ねじ６が設けられているので、このねじ６の先端が装着状態において軸３と接することになり、シールリップ４が磨耗していない状態の使用初期においては、リップ先端が軸３と接触して密封側から大気側に向かって漏洩しようとする密封流体を常に密封側に位置させるポンプ作用を発揮させるものである。

使用に伴いシールリップ４先端の磨耗が進行すると、ねじ６の高さH1から徐々にその高さが高くなるねじ部６が軸３に接触していくので、軸３と接するねじ部６の大気側摺動面（シール面）５からの高さが徐々に高くなり漏洩しようとする密封流体を常に密封流体側に位置させようとするポンプ作用を徐々に増加させることができ、安定したシール効果が得られるものである。

そして、上記した使用状態において、オイルシール１をハウジング（図示しない）に装着し、オイルシール１のシールリップ４を軸３に密封接触させたとき、図４に示すように、ねじ山の稜線１８が直線状となっているため、軸３に対してねじ山が軸３に近接することがなく、一定の空間を保持することができ、リップ間に侵入し高速回転する軸３の周辺を回転飛散するダストをリップ先端の接触部に誘導するような段階状の誘導部を本実施の態様は備えていないのでダストをリップ先端部に誘導する危険性を抑制することができるものである。

表１に示すものは、オイル内の異物に対するシールの耐久性について本発明の実施態様で説明したシールと特許文献２に所載の従来品とを各２個あて取りだしそれぞれ資料１、資料２として評価した。

表１では、軸偏心を振れ回り幅０．２ｍｍ、回転数６０００ｒｐｍ、試験温度１３０℃、劣化オイルを使用してオイルが漏洩するまでの時間をみた。表１に示すように、本発明の実施の態様で説明したシールと従来品との間にはリップの摩耗幅、摩耗深さとにさほどの差はなく、むしろ漏れるまでの時間は従来品に比して多少長くなっており、本発明の実施の態様による製品は従来品に比して何ら遜色のないものである。

表２に示すものは、大気側異物にするシールの耐久性について従来品と本発明の実施の態様による製品とを各２個あて取り出し資料１、資料２として評価した。

表２では、軸偏心を触れ回り幅０．２ｍｍ，回転数４，０００ｒｐｍ、２００時間試験温度１３０℃、オイル側にエンジンオイル、大気側に乾燥ダストを入れ、１００時間または漏れるまで試験を行った。従来品のものは２３時間で漏れ始めたが、本発明に実施の態様による製品は、先に説明したようにダストの進入に対してリップ側に誘導されることがないので１００時間又は２００時間経過後も漏れがなかった。これにより、本発明の実施に態様による製品はダストに対する耐久性が従来のものに比し格段に優れたものであることが実証できた。

図５は、リップの摩耗幅と背面漏れ量(吸い込み量)を示すグラフであるが、従来品のものは、リップが摩耗幅が大きくなるにしたがい吸い込みが減少していることがみられる、このことはシール性が低下している事をあらわすものであるが、本発明品の実施の態様による場合は、リップの摩耗幅が大きくなっても吸い込み量にはさほどの変化はみられず、シール性に変化がなく良好なシール性を維持しているものである。

前記したように、本発明の実施態様にあっては、大気側摺動面５をリップ先端を通る大径の曲線１５で形成し、該摺動面５に設けられるねじ６のねじ山の稜線１８を直線状に形成したので、シール本体を回転軸３に装着したとき、前記したようにねじ山の稜線１８が直線状に形成されるので、回転軸３とねじ６との間にダストの誘導原因となるものの存在がないので、ダストがシールリップ先端に誘導されることがなく、密封性が損なわれることがない。

本発明の実施の態様に係る密封装置の半断面図大気側摺動面とねじ部の拡大説明図図２のA−A線に沿った拡大断面図軸装着時のねじ部の状態説明図本発明の実施態様による製品と従来品とのリップ摩耗幅と背面漏れ摩耗幅と背面漏れ量との関係を示す説明図従来例のねじの拡大説明図図６のB−Bに沿った拡大断面図従来例の軸装着時の説明図

符号の説明

１オイルシール
４シールリップ
５大気側摺動面
６ねじ
１５大径の曲線
１８稜線

Claims

相対的に回転自在に取り付けられる二部部材間の環状の間隙を密封する密封装置であって、前記二部材のうちの一方の部材に組み付けられる環状のシール本体と、該シール本体に備えられる前記二部材のうちの他方の部材に摺動接触するシールリップの大気側摺動面にねじ部を設けた密封装置において、前記シールリップの大気側摺動面を、シールリップ先端を通り該リップが摺動接触する部材の表面から大気側に向かうにしたがって離れる方向の大きな曲線で形成し、該大気側摺動面に、リップ先端の低隆起部から該リップ先端より遠い所定位置に設けられた所要高さの高隆起部までを連繋したねじを形成し、該形成されたねじのねじ山の稜線を直線状としたことを特徴とする密封装置。