JP2008057710A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外周側部材１の内径と内周側部材２の外径との径寸法差Δφが大きい場合でも、内圧による抜けを有効に防止し得る密封装置を提供する。
【解決手段】外周側部材１の内周面１ａに密嵌・固定されるオイルシール３と、外周にこのオイルシール３のシールリップ３３に摺動可能に密接される摺動筒部４１ａを有するフランジ部材４とからなり、このフランジ部材４の内周部に形成された圧入筒部４１ｃが、前記外周側部材１の内周に相対回転可能に挿通された内周側部材２の外周面２ａに所要の締め代をもって嵌着され、この圧入筒部４１ｃに隣接して形成され円周方向に連続した溝部４ａと、前記内周側部材２の外周面２ａとの間に、シールリング５が適宜圧縮状態に介在される
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や一般機械、産業機械等において、相対的に回転又は往復動する内周側部材と外周側部材との間をシールリップにより密封する密封装置であって、特に、前記内周側部材と外周側部材との径寸法差が大きい場合に好適に用いられるものに関する。

回転軸の外周でオイル等を密封するために使用される密封装置としては、例えば特許文献１のようなオイルシールが良く知られている。
特開２００２−２０６６４４号公報

外周側の静止部材の内径と内周側の回転部材の外径との径寸法差が大きい場合に、両部材間を、特許文献１のようなオイルシールを用いて密封するには、従来、例えば図４あるいは図５に示されるような方法が採用される。

このうち、図４は、オイルシール１００の金属環１０３の径方向寸法を大きくして円盤状に形成することによって、外周側の静止部材（ハウジング）２００の内径と内周側の回転部材３００の外径との大きな径寸法差Δφに対処しているものである。すなわちオイルシール１００は、円盤状に形成された金属環１０３の外周部にゴム状弾性材料によって一体的に成形された取付筒部１０１と、金属環１０３の内周部にゴム状弾性材料によって一体的に成形されて機内空間Ａ側を向いたシールリップ１０２と、このシールリップ１０２の緊迫力を補償するエキステンションスプリング１０４とを備え、取付筒部１０１がハウジング２００の内周面に圧入固定されると共に、シールリップ１０２が回転部材３００の外周面に摺動可能に密接されるものである。

また、図５は、オイルシール１００が汎用タイプの構造を有するものであって、ハウジング２００の内径と内周側の回転部材３００の外径との大きな径寸法差Δφに対処するため、回転部材３００の外周にゴム状弾性材料からなるパッキン３０１を介して金属製のフランジ部材３０２を取り付け、取付筒部１０１においてハウジング２００の内周面に圧入固定されたオイルシール１００のシールリップ１０２を、前記フランジ部材３０２における外周筒部３０２ａの外周面に摺動可能に密接させるようにしたものである。

しかしながら、ハウジング２００の内径と内周側の回転部材３００の外径との径寸法差Δφが大きいので、図４の場合は、オイルシール１００における金属環１０３の受圧面積が大きく、したがって機内空間Ａの内圧が僅かに上昇しただけでも機外Ｂ側への軸方向荷重が大きくなり、ゴム状弾性材料からなる取付筒部１０１による締め代のみではオイルシール１００の抜けを確実に防止できないことが懸念される。しかも、オイルシール１００の近傍に位置して、機内空間Ａ側から回転部材３００の外周へ向けてオイル噴射ノズル４００が開口しているような場合は、このノズル４００からのオイルの噴出圧力によってシールリップ１０２の円周方向一部が変形し、これに起因する密封性の低下も懸念される。

一方、図５の場合も、フランジ部材３０２は、機内空間Ａの内圧に対する受圧面積が大きいので、パッキン３０１の締め代のみではフランジ部材３０２の抜けを確実に防止できないことが懸念され、しかも、フランジ部材３０２の外周筒部３０２ａの外周面に作用するシールリップ１０２との摺動トルクによって、内周筒部３０２ｂの内周側のパッキン３０１と回転部材３００との嵌着面にスベリを生じやすく、このためパッキン３０１が摩耗して漏れを生じるおそれがある。また、フランジ部材３０２の外周筒部３０２ａと内周筒部３０２ｂの同心度や同軸度の誤差によって、シールリップ１０２に作用する負荷が大きくなり、その耐久性が損なわれやすくなるおそれも懸念される。

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、その技術的課題とするところは、外周側部材の内径と内周側部材の外径との径寸法差が大きい場合でも、内圧による抜けを有効に防止し得る密封装置を提供することにある。

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、外周側部材の内周面に密嵌・固定されるオイルシールと、外周にこのオイルシールのシールリップに摺動可能に密接される摺動筒部を有するフランジ部材とからなり、このフランジ部材の内周部に形成された圧入筒部が、前記外周側部材の内周に相対回転可能に挿通された内周側部材の外周面に所要の締め代をもって嵌着され、この圧入筒部に隣接して形成され円周方向に連続した溝部と、前記内周側部材の外周面との間に、シールリングが適宜圧縮状態に介在されるものである。

上記構成において、外周側部材の内周に固定されたオイルシールは、シールリップが、内周側部材の外周面に固定されたフランジ部材の摺動筒部に摺動可能に密接されるので、外周側部材の内径と内周側部材の外径との径寸法差が大きくても、内圧に対する受圧面積が小さいものとなる。また、フランジ部材は、内周側部材の外周面に、圧入筒部において所要の締め代をもって嵌着されるので、内圧による軸方向変位力に十分に対抗可能な嵌着力が与えられ、フランジ部材と内周側部材との間は、シールリングによって密封状態に保持される。

また、請求項２の発明に係る密封装置は、外周側部材の内周面に固定される環状ホルダと、この環状ホルダの内周に密嵌・固定されてシールリップが前記外周側部材の内周に相対回転可能に挿通された内周側部材の外周面に摺動可能に密接されるオイルシールとからなり、前記環状ホルダの外周部に形成された圧入筒部が、前記外周側部材の内周面に所要の締め代をもって嵌着され、この圧入筒部に隣接して形成され円周方向に連続した溝部と、前記外周側部材の内周面との間に、シールリングが適宜圧縮状態に介在されるものである。

上記構成において、オイルシールは、外周側部材の内周に環状ホルダを介して固定されるので、前記外周側部材の内径と内周側部材の外径との径寸法差が大きくても、内圧に対する受圧面積が小さいものとなる。また、環状ホルダは、外周側部材の内周面に、圧入筒部において所要の締め代をもって嵌着されるので、内圧による軸方向変位力に十分に対抗可能な嵌着力が与えられ、環状ホルダと外周側部材との間は、シールリングによって密封状態に保持される。

また、請求項３の発明に係る密封装置は、請求項２に記載のオイルシールに、シールリップの機内空間側を覆うように延びる保護プレートが設けられたものである。

請求項１の発明に係る密封装置によれば、外周側部材の内径と内周側部材の外径との径寸法差が大きくても、内圧に対するオイルシールの受圧面積が小さく、また、このオイルシールのシールリップが摺接されるフランジ部材には、その圧入筒部に十分な嵌着力が与えられるので、内圧によるオイルシール及びフランジ部材の抜けが有効に防止される。

請求項２の発明に係る密封装置によれば、外周側部材の内径と内周側部材の外径との径寸法差が大きくても、内圧に対するオイルシールの受圧面積が小さく、また、このオイルシールを外周側部材側又は内周側部材側に保持する環状ホルダには、その圧入筒部に十分な嵌着力が与えられるので、内圧によるオイルシール及び環状ホルダの抜けが有効に防止される。

請求項３の発明に係る密封装置によれば、請求項２による効果に加え、機内空間側からのオイルの噴出圧力等によるシールリップのめくれが、保護プレートによって有効に防止される。

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説明する。まず図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。

図１において、参照符号１は機器の軸孔部を形成している非回転のハウジング、参照符号２はハウジング１の内周に挿通された回転部材である。ハウジング１は特許請求の範囲に記載された外周側部材に相当し、回転部材２は特許請求の範囲に記載された内周側部材に相当する。

図１に示される密封装置は、ハウジング１の内周面１ａに密嵌・固定されるオイルシール３と、このオイルシール３のシールリップ３３に摺動可能に密接される摺動筒部４１ａを有するフランジ部材４と、このフランジ部材４と回転部材２の間に介在されるＯリング５からなる。なお、Ｏリング５は、特許請求の範囲に記載されたシールリングに相当するものである。また、ハウジング１の内径と回転部材２の外径との径寸法差Δφは、オイルシール３の径方向幅より遥かに大きく、オイルシール３とフランジ部材４の径方向幅の和よりも僅かに小さい。

オイルシール３は、金属板の打ち抜きプレス成形等により製作された金属環３５にゴム状弾性材料で一体成形され、良く知られた汎用タイプの構造を備えるものである。すなわちハウジング１の内周面１ａに圧入・密嵌される略円筒状の外周ガスケット部３１と、その機外Ｂ側となる端部から内周側へ延びるリップホルダ部３２と、このリップホルダ部３２の内周端から外周ガスケット部３１及びリップホルダ部３２と共に断面略コ字形をなすように、機内空間Ａ側へ向けて延びるシールリップ３３と、前記リップホルダ部３２の内周端からシールリップ３３と反対側（機外Ｂ側）へ向けて延びるダストリップ３４と、外周ガスケット部３１及びリップホルダ部３２に跨って埋設された補強用の金属環３５と、シールリップ３３に嵌着されたエキステンションスプリング３６とを有する。

オイルシール３におけるシールリップ３３の先端部近傍の内周には、略Ｖ字形断面をなすシールエッジ３３ａが形成され、このシールエッジ３３ａは、フランジ部材４における後述の摺動筒部４１ａの外周面に適当な緊迫力をもって密接される。一方、オイルシール３におけるダストリップ３４は、その内周縁が、フランジ部材４の主リング４１における摺動筒部４１ａの外周面に微小な隙間をもって近接されるか、あるいは僅かな締め代をもって摺動可能に密接される。また、オイルシール３における外周ガスケット部３１は、装着状態において、金属環３５とハウジング１の内周面１ａとの間で径方向に適当なつぶしが与えられるようになっている。

フランジ部材４は、金属板の打ち抜きプレス成形等により製作された主リング４１と副リング４２からなるものであって、主リング４１は、外周面がオイルシール３のシールリップ３３のシールエッジ３３ａに摺動可能に密接される摺動筒部４１ａと、その機外Ｂ側の端部から内周側へ向けて延びる円盤部４１ｂと、その内周端部から機内空間Ａ側へ向けて延び、回転部材２の外周面２ａに所要の締め代をもって嵌着される圧入筒部４１ｃと、その機内空間Ａ側の端部に略Ｚ形の断面形状をなして拡径形成された環状段差部４１ｄとを備える。また、副リング４２は、断面形状が主リング４１の環状段差部４１ｄとは逆向きの屈曲形状をなすものであって、その大径側の端部４２ａが前記環状段差部４１ｄの外周面に圧入嵌着されることにより、前記圧入筒部４１ｃに隣接して、円周方向に連続した溝部４ａが形成されている。

フランジ部材４における主リング４１の環状段差部４１ｄと副リング４２により形成された溝部４ａはアリ溝状をなすものであって、ゴム状弾性材料からなるＯリング５は、この溝部４ａと、回転部材２の外周面２ａの間に適宜圧縮状態に介在されている。なお、副リング４２の内径は、主リング４１の圧入筒部４１ｃの内径よりも僅かに大径であり、回転部材２の外周面２ａに対する締め代を有さない。

オイルシール３におけるエキステンションスプリング３６は、金属製のコイルスプリングを環状に繋げたものであって、シールリップ３３の先端部近傍の外周面に形成された環状溝に嵌着され、フランジ部材４（主リング４１）の摺動筒部４１ａに対するシールリップ３３の緊迫力を補償するものである。

以上の構成を備える第一の形態による密封装置は、基本的には先に説明した図５と同様、ハウジング１の内径と回転部材２の外径との大きな径寸法差Δφに対処するため、回転部材２の外周面２ａにＯリング５を介してフランジ部材４を取り付けたものであって、オイルシール３のシールリップ３３（シールエッジ３３ａ）を、フランジ部材４（主リング４１）の摺動筒部４１ａの外周面に摺接させることによって、機内空間Ａの流体が機外Ｂ側へ漏れるのを防止するものである。

そして上記構成によれば、オイルシール３は、ハウジング１の内径と回転部材２の外径との径寸法差Δφが大きくても、機内空間Ａの内圧に対する受圧面積が小さいものとなる。また、フランジ部材４は、回転部材２の外周面２ａに、主リング４１の圧入筒部４１ｃにおいて所要の締め代をもって嵌着されるので、機内空間Ａの内圧による軸方向変位力に十分に対抗可能な嵌着力を与えることができる。このため、前記内圧によりオイルシール３及びフランジ部材４が機外Ｂ側へ軸方向変位して抜けるのを、有効に防止することができる。

また、Ｏリング５を保持する溝部４ａがアリ溝状をなすものであるため、フランジ部材４を回転部材２の外周面２ａに装着する前の搬送過程等において、Ｏリング５が溝部４ａから脱落するようなことがない。しかも図示の例のように、この密封装置の近傍に位置して、機内空間Ａ側から回転部材２の外周へ向けてオイル噴射ノズル６が開口していても、オイルシール３のシールリップ３３は、フランジ部材４によって、オイル噴射ノズル６の開口位置よりも外周側に存在するので、オイル噴射ノズル６からのオイルの噴出圧力によってシールリップ３３にめくれが発生するようなこともない。

図２は、フランジ部材４の形状変更例を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す部分断面図である。すなわち、図１に示される形態では、溝部４ａを、主リング４１の環状段差部４１ｄと、これに圧入嵌着した副リング４２によって形成したが、副リング４２は設けずに、図２に示されるように、圧入筒部４１ｃから機内空間Ａ側へ延在された部分を塑性加工することによって溝部４ａを形成することもできる。この場合、溝部４ａの機内空間Ａ側となる端部４１ｅの内径は、圧入筒部４１ｃの内径よりも僅かに大径とし、すなわち図１に示される回転部材２の外周面２ａに対する締め代を有さないものとする。

次に図３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。

この形態において、密封装置は、ハウジング１の内周面１ａに固定される環状ホルダ７と、この環状ホルダ７に密嵌・固定されてシールリップ３３が回転部材２の外周面２ａに摺動可能に密接されるオイルシール３と、環状ホルダ７とハウジング１の内周面１ａの間に介在されるＯリング５からなる。ハウジング１の内径と回転部材２の外径との径寸法差Δφは、オイルシール３の径方向幅より遥かに大きく、オイルシール３と環状ホルダ７の径方向幅の和よりも僅かに小さい。

環状ホルダ７は、金属板の打ち抜きプレス成形等により製作された主リング７１と副リング７２からなるものであって、主リング７１は、内周の保持筒部７１ａと、その機外Ｂ側の端部から外周側へ向けて延びる円盤部７１ｂと、その外周端部から機内空間Ａ側へ向けて延び、ハウジング１の内周面１ａに所要の締め代をもって嵌着される圧入筒部７１ｃと、その機内空間Ａ側の端部に略Ｚ形の断面形状をなして縮径形成された環状段差部７１ｄとを備える。また、副リング７２は、断面形状が主リング７１の環状段差部７１ｄとは逆向きの屈曲形状をなすものであって、その小径側の端部７２ａが前記環状段差部７１ｄの内周面に圧入嵌着されることにより、前記圧入筒部７１ｃに隣接して、円周方向に連続した溝部７ａが形成されている。

環状ホルダ７における主リング７１の環状段差部７１ｄと副リング７２により形成された溝部７ａはアリ溝状をなすものであって、ゴム状弾性材料からなるＯリング５は、この溝部７ａと、ハウジング１の内周面１ａの間に適宜圧縮状態に介在されている。なお、副リング７２の内径は、主リング７１の圧入筒部７１ｃの外径よりも僅かに小径であり、ハウジング１の内周面１ａに対する締め代を有さない。

オイルシール３は、金属環３５にゴム状弾性材料で一体成形され、良く知られた汎用タイプの構造を備えるもので、すなわち環状ホルダ７における主リング７１の保持筒部７１ａの内周面に圧入・密嵌される略円筒状の外周ガスケット部３１と、その機外Ｂ側となる端部から内周側へ延びるリップホルダ部３２と、このリップホルダ部３２の内周端から外周ガスケット部３１及びリップホルダ部３２と共に断面略コ字形をなすように、機内空間Ａ側へ向けて延びるシールリップ３３と、前記リップホルダ部３２の内周端からシールリップ３３と反対側（機外Ｂ側）へ向けて延びるダストリップ３４と、外周ガスケット部３１及びリップホルダ部３２に跨って埋設された補強用の金属環３５と、シールリップ３３に嵌着されたエキステンションスプリング３６と、金属板の打ち抜きプレス成形等により製作され、金属環３５における機内空間Ａ側の端部内周に嵌合された保護プレート３７とを有する。

オイルシール３におけるシールリップ３３の先端部近傍の内周には、略Ｖ字形断面のシールエッジ３３ａが形成され、シールリップ３３は、このシールエッジ３３ａにおいて、回転部材２の外周面２ａに適当な緊迫力をもって密接される。一方、オイルシール３におけるダストリップ３４は、その内周縁が、回転部材２の外周面２ａに微小な隙間をもって近接されるか、あるいは僅かな締め代をもって摺動可能に密接される。また、オイルシール３における外周ガスケット部３１は、装着状態において、金属環３５と環状ホルダ７における主リング７１の保持筒部７１ａの内周面との間で径方向に適当なつぶしが与えられるようになっている。

オイルシール３におけるエキステンションスプリング３６は、金属製のコイルスプリングを環状に繋げたものであって、シールリップ３３の先端部近傍の外周面に形成された環状溝に嵌着され、回転部材２の外周面２ａに対するシールリップ３３の緊迫力を補償するものである。また、保護プレート３７は、当該密封装置の近傍の機内空間Ａに、回転部材２の外周へ向けてオイルを噴射するオイル噴射ノズル６が存在する場合に、オイルの噴射圧力からシールリップ３３を保護するもので、シールリップ３３の機内空間Ａ側を覆うように延びて回転部材２の外周面２ａとは非接触の内向き鍔部３７ａを有する。

以上の構成を備える第二の形態による密封装置は、ハウジング１の内径と回転部材２の外径との大きな径寸法差Δφに対処するため、ハウジング１の内周に環状ホルダ７を介してオイルシール１を取り付け、その内周のシールリップ３３（シールエッジ３３ａ）を、回転部材２の外周面２ａに摺接させることによって、機内空間Ａの流体が機外Ｂ側へ漏れるのを防止するものである。

そして上記構成によれば、オイルシール３は、ハウジング１の内径と回転部材２の外径との径寸法差Δφが大きくても、機内空間Ａの内圧に対する受圧面積が小さいものとなる。また、環状ホルダ７は、ハウジング１の内周面１ａに、主リング７１の圧入筒部７１ｃにおいて所要の締め代をもって嵌着されるので、機内空間Ａの内圧による軸方向変位力に十分に対抗可能な嵌着力を与えることができる。このため、前記内圧によりオイルシール３及び環状ホルダ７が機外Ｂ側へ軸方向変位して抜けるのを、有効に防止することができる。

また、Ｏリング５を保持する溝部７ａがアリ溝状をなすものであるため、環状ホルダ７をハウジング１の内周面１ａに装着する前の搬送過程等において、Ｏリング５が溝部７ａから脱落するようなことがない。しかも図示の例のように、この密封装置の近傍に位置して、機内空間Ａ側から回転部材２の外周へ向けてオイル噴射ノズル６が開口していても、オイルシール３のシールリップ３３は、このオイルシール３に取り付けられた保護プレート３７によって、オイル噴射ノズル６から噴射されるオイルが直接当たらないようになっているので、シールリップ３３にめくれが発生するようなこともない。

なお、環状ホルダ７は、副リング７２を設けずに、溝部７ａは、圧入筒部７１ｃから機内空間Ａ側へ延在された部分を塑性加工することによって、先に説明した図２と同様に形成することもできる。そしてこの場合は、溝部７ａの機内空間Ａ側となる端部の外径は、圧入筒部７１ｃの外径よりも僅かに小径とし、すなわちハウジング１の内周面１ａに対する締め代を有さないものとする。

本発明に係る密封装置の第一の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。 図１におけるフランジ部材４の形状変更例を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す部分断面図である。 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。 従来技術による密封装置を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。 他の従来技術による密封装置を、軸心Ｏ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 ハウジング（外周側部材）
１ａ 内周面
２ 回転部材（内周側部材）
２ａ 外周面
３ オイルシール
３３ シールリップ
３７ 保護プレート
４ フランジ部材
４ａ，７ａ 溝部
４１，７１ 主リング
４１ａ 摺動筒部
４１ｃ，７１ｃ 圧入筒部
４２，７２ 副リング
５ Ｏリング（シールリング）
６ オイル噴射ノズル
７ 環状ホルダ
Ａ 機内空間
Ｂ 機外

Claims (3)

1. 外周側部材（１）の内周面（１ａ）に密嵌・固定されたオイルシール（３）と、外周にこのオイルシール（３）のシールリップ（３３）に摺動可能に密接される摺動筒部（４１ａ）を有するフランジ部材（４）とからなり、このフランジ部材（４）の内周部に形成された圧入筒部（４１ｃ）が、前記外周側部材（１）の内周に相対回転可能に挿通された内周側部材（２）の外周面（２ａ）に所要の締め代をもって嵌着され、この圧入筒部（４１ｃ）に隣接して形成され円周方向に連続した溝部（４ａ）と、前記内周側部材（２）の外周面（２ａ）との間に、シールリング（５）が適宜圧縮状態に介在されることを特徴とする密封装置。
2. 外周側部材（１）の内周面（１ａ）に固定される環状ホルダ（７）と、この環状ホルダ（７）の内周に密嵌・固定されてシールリップ（３３）が前記外周側部材（１）の内周に相対回転可能に挿通された内周側部材（２）の外周面（２ａ）に摺動可能に密接されるオイルシール（３）とからなり、前記環状ホルダ（７）の外周部に形成された圧入筒部（７１ｃ）が、前記外周側部材（１）の内周面（１ａ）に所要の締め代をもって嵌着され、この圧入筒部（７１ｃ）に隣接して形成され円周方向に連続した溝部（７ａ）と、前記外周側部材（１）の内周面（１ａ）との間に、シールリング（５）が適宜圧縮状態に介在されることを特徴とする密封装置。
3. オイルシール（３）に、シールリップ（３３）の機内空間（Ａ）側を覆うように延びる保護プレート（３７）が設けられたことを特徴とする請求項２に記載の密封装置。

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