JP2008202614A - 密封装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】密封装置本体3へオイルOが噴射供給される密封装置において、オイルOの圧力によるシールリップ33の摩耗増大を防止すると共に、前記オイルOによる有効な潤滑作用を促す。
【解決手段】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33を有する密封装置本体3と、この密封装置本体3におけるシールリップ33より外周側の位置へ向けてオイルOを噴射する噴油口12とを備える密封装置において、噴油口12から噴射されたオイルOをシールリップ33の摺動部Sの近傍へ刎ね返して飛散させるオイル飛散手段4を備える。
【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、軸孔ハウジングとその内周側の軸等の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、シールリップの摺動部を潤滑するためのオイルを噴射する噴油口を有するものに関する。
回転軸の外周でシールリップにより流体を密封する密封装置の典型的な従来例としては、例えば下記の特許文献に開示されたようなものが良く知られている。
特開2005−188668号公報 特開平10−169785号公報
図7は、従来の密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。この図7において、参照符号100は密封装置(オイルシール)で、断面形状が略L字型の補強環103と、この補強環103の外周筒部にゴム状弾性材料によって一体的に成形された取付部101と、補強環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とを備え、取付部101が軸孔ハウジング200の内周面に圧入固定されると共に、シールリップ102が回転軸300の外周面に摺動可能に密接されることによって、機内空間Aを密封するものである。
この種の密封装置においては、シールリップ102と回転軸300との摺動部Sを潤滑するために、軸孔ハウジング200に設けた噴油口201から、密封装置100へオイルOを噴射するように構成されたものがある。そしてこの場合、オイルOを直接、摺動部Sへ向けて噴射すると、その噴射圧力によってシールリップ102が回転軸300の外周面から浮き上がってしまい、漏れを発生するおそれがあるので、図示のように、シールリップ102より外周側の腰部104へ向けてオイルOを噴射している。
ところがこの場合、噴油口201から0.2MPa程度の圧力で噴射されたオイルOが密封装置100の腰部104で刎ね返って、シールリップ102の外周面に強く当たると、通常、密封装置100の耐圧限界は0.03MPa程度であるため、摺動部Sの局部的な面圧上昇によるシールリップ102の局部摩耗や、面圧分布が円周方向に対して不均一になることによる漏れを発生するおそれがあった。
また、その対策としては、シールリップ102の肉厚を増大させることによってその耐圧性(剛性)を向上させることも考えられるが、この場合は、回転軸300の偏心に対するシールリップ102の追随性が悪化することや、回転軸300に対する緊迫力の増大による摺動負荷の増大が避けられず、その結果、摺動発熱の増大によるゴム材質の劣化、摩擦トルクの増大、シールリップ102の早期摩耗などを来すことが懸念される。
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、シールリップと回転軸との摺動部を潤滑するために、オイルが噴射供給される密封装置において、オイルの圧力によるシールリップの摩耗増大を防止すると共に、前記オイルによる有効な潤滑作用を促すことにある。
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、本発明に係る密封装置は、回転軸の外周面に摺動可能に密接されるシールリップを有する密封装置本体と、この密封装置本体における前記シールリップより外周側の位置へオイルを噴射する噴油口とを備える密封装置において、前記噴油口から噴射されたオイルを前記シールリップの摺動部の近傍へ刎ね返して飛散させるオイル飛散手段を備える。すなわち本発明は、噴油口から噴射されたオイルをシールリップの摺動部の近傍へ刎ね返して飛散させることによって、このオイルがシールリップの外周面に衝突することによる摺動面圧の増大を防止すると共に、シールリップの摺動部の近傍へ飛散したオイルによって、摺動部の良好な潤滑が行われるようにしたものである。
本発明に係る密封装置の好ましい例においては、オイル飛散手段が、シールリップより噴油口側に位置するプレート本体部を有するプレートであり、このプレート本体部の内周縁が、噴油口から噴射されたオイルと衝突してシールリップの摺動部の近傍へ刎ね返して飛散させるするものである。このようにすれば、噴油口から噴射されたオイルがシールリップの外周面へ刎ね返るのを防止して、摺動部の近傍へ確実に飛散させることができる。
本発明に係る密封装置の好ましい他の例においては、オイル飛散手段が、密封装置本体に一体的に嵌着されたプレートであり、このプレートが、噴油口から噴射されたオイルの衝突による飛散方向を、シールリップの外周側を飛び越えるように案内する突部を有するものである。この場合も、噴油口から噴射されたオイルがシールリップの外周面へ刎ね返るのを防止して、摺動部の近傍へ確実に飛散させることができる。
本発明に係る密封装置の好ましい更に他の例においては、オイル飛散手段が、密封装置本体に一体的に嵌着されたプレートであり、このプレートが、噴油口から噴射されたオイルに複数回衝突して刎ね返らせる屈曲形状に形成される。このようにすれば、オイルが複数回刎ね返る過程で、その衝突圧力が低下すると共に飛沫状になるので、シールリップの外周面に強く当たるのを確実に防止し、摺動部の近傍へオイルを飛散させることができる。
本発明に係る密封装置の好ましい更に他の例においては、オイル飛散手段が、回転軸と一体に回転する円盤状のスリンガであって、このスリンガは、噴油口から噴射されたオイルが衝突する径方向位置に、円周方向に並んだ複数の穴が開設されている。このようにすれば、スリンガの回転に伴ってオイル噴射口の正面を穴が通過する時にのみ、オイルがこの穴を通って密封装置側へ噴射され、その際に、オイルが穴の内面との衝突によって飛散するので、この場合も、シールリップの外周面に対するオイルの衝突圧力が減殺され、摺動部の近傍へ有効にオイルを飛散させることができる。
本発明に係る密封装置の好ましい更に他の例においては、オイル飛散手段が、密封装置本体にシールリップと連続するゴム状弾性材料で一体に形成され、噴油口から噴射されたオイルを外周側へ刎ね返らせる斜面を有する弾性突部からなるものである。この場合、オイルは弾性突部の斜面に衝突する際にその運動エネルギが減衰されるので、このオイルがシールリップの外周面へ強く当たるのを防止して、摺動部の近傍へ確実に飛散させることができる。しかも、オイル飛散手段が、密封装置本体にシールリップと連続して形成されているので、部品数や製造工程の増大を来さない。
本発明に係る密封装置によれば、噴油口から噴射されたオイルを、オイル飛散手段によって、シールリップの摺動部の近傍へ飛散させるため、噴射されたオイルの圧力によるシールリップの浮き上がりや偏摩耗を防止すると共に、オイルによる有効な潤滑作用を確保することができる。
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、本発明に係る密封装置の第一の形態を、軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。
図1において、参照符号1は機器の軸孔ハウジング、参照符号2は軸心が略水平なこの軸孔ハウジング1の内周に挿通された回転軸である。すなわち回転軸2は略水平な軸心を中心として回転するものであり、軸孔ハウジング1の端部内周に形成されたシール装着凹部11には、密封装置本体3が装着されている。
密封装置本体3は、補強環35にゴム状弾性材料で一体成形されたものであって、すなわち略円筒状の取付部31と、その機外B側となる端部から内周側へ延びる径方向部32と、この径方向部32の内周の腰部32aから取付部31及び径方向部32と共に断面略コ字形をなすように、機内A側へ向けて延びるシールリップ33と、前記腰部32a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、取付部31及び径方向部32に跨って埋設された金属製の補強環35と、シールリップ33の外周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。
補強環35は、金属板のプレス成形等によって製作されたものであって、取付部31に埋設された円筒部35aと、径方向部32に埋設された内向き鍔部35bからなる断面略L字形を呈する。取付部31は、ハウジング1のシール装着凹部11の内周面11aに圧入・密嵌される部分であって、装着状態において、補強環35の円筒部35aと、シール装着凹部11の内周面11aとの間で、径方向に適当に予圧縮されるようになっている。
シールリップ33の先端近傍の、略V字形断面をなす内周部は、回転軸2の外周面に、適当な締め代をもって摺動可能に密接されるようになっている。一方、シールリップ33と反対側を向いたダストリップ34は、その内周縁が、回転軸2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ようになっている。
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の外周面に形成された環状溝に嵌着され、回転軸2の外周面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。
ハウジング1には、シールリップ33の内周部と回転軸2の外周面との摺動部Sを潤滑するためのオイルOを噴射する噴油口12が、例えば回転軸2の上側に位置して開設されており、この噴油口12は、シールリップ33より外周側の径方向位置で、ハウジング1のシール装着凹部11の立ち上がり面11bに開口している。
密封装置本体3には、オイル飛散手段4が取り付けられている。このオイル飛散手段4は、金属板のプレス成形等によって製作されたプレート41からなるものであって、密封装置本体3における補強環35の円筒部35aの内周面に圧入嵌着された圧入筒部41aと、その機内A側の端部から内周側へ延びるプレート本体部41bを備える。このプレート本体部41bは、シールリップ33の先端位置よりも僅かに機内A側に位置していて、その内周縁41cが、噴油口12の開口部のほぼ正面に位置している。
以上のように構成された第一の形態による密封装置において、密封装置本体3は、シールリップ33が機内A側を向くように、取付部31がハウジング1のシール装着凹部11の内周面11aに圧入嵌着されると共に、シールリップ33の内周部が、回転軸2の外周面に摺動可能に密接されることによって、機内Aに存在する例えばミスト状の密封対象油が軸周から機外Bの大気側へ漏洩するのを防止し、かつダストリップ34によって、機外Bの異物の侵入を防止するものである。
上述のように、例えば密封対象油が機内Aにミスト状で存在するような場合は、回転軸2の外周面に対するシールリップ33の摺動部Sには良好な潤滑油膜が形成されにくいので、前記摺動部Sを潤滑するためのオイルOが、ハウジング1に設けられた噴油口12から、0.2MPa程度の圧力でシール装着凹部11内へ略水平に噴射される。そしてこのオイルOは、噴油口12の正面に位置するプレート41のプレート本体部41bの内周縁41cに衝突することによってミスト状となって飛散され、その一部O’は、シールリップ33の摺動部Sの正面側へ向けて飛散することになる。
ここで、例えばプレート本体部41bが噴油口12より内周側まで延びているような場合は、噴油口12から噴射されたオイルOは、プレート本体部41bによって完全に刎ね返されてしまう。しかし、図1に示される形態のように、プレート本体部41bの内周縁41cを、噴油口12の開口部のほぼ正面に位置させることによって、この内周縁41cに衝突したオイルOがランダムに飛散するので、その一部O’が、シールリップ33の摺動部Sの近傍へ飛来しやすくなるのである。このため、刎ね返ったオイルOがシールリップ33の外周面に強く衝突するのを防止すると共に、摺動部Sへの良好な潤滑油膜の形成が促される。
次に、図2は、本発明に係る密封装置の第二の形態を、軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。この第二の形態の密封装置において、上述の第一の形態と異なるところは、オイル飛散手段4としてのプレート42の形状にある。
詳しくは、このプレート42は、金属板のプレス成形等によって製作されたものであって、密封装置本体3における補強環35の円筒部35aの内周面に圧入嵌着された圧入筒部42aと、この圧入筒部42aにおける機内Aと反対側の端部から前記補強環35の内向き鍔部35bに沿って内周側へ延びるプレート本体部42bと、その内周端から、機内A側へ向けて屈曲した突部42cを備える。この突部42cは、噴油口12から噴射されてプレート本体部42bに衝突したオイルOの飛散方向をシールリップ33の外周側を飛び越えるように案内するものであって、オイルOの衝突位置の内周(下側)かつシールリップ33の外周側(上側)に位置している。
なお、密封装置本体3など、他の部分の構成は、先に説明した第一の形態と基本的には同様である。
以上のように構成された第二の形態による密封装置も、密封装置本体3は、第一の形態と同様の密封機能を有するものである。そして、シールリップ33の摺動部Sを潤滑するためのオイルOが、ハウジング1の噴油口12から0.2MPa程度の圧力でシール装着凹部11内へ噴射されると、このオイルOは、シールリップ33の外周側(上側)でプレート43のプレート本体部42bの内周部に衝突することによってミスト状となって飛散され、その飛散方向は、突部42cによってシールリップ33の外周側を飛び越えるように案内される。
このため、プレート本体部42bで刎ね返ったオイルOがシールリップ33の外周面に強く衝突するのを有効に防止すると共に、飛散したオイル飛沫の一部O’が、シールリップ33の外周側を飛び越えて、摺動部Sの正面側へ供給されることになり、摺動部Sへの良好な潤滑油膜の形成が促される。
次に、図3は、本発明に係る密封装置の第三の形態を、軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。この第三の形態の密封装置において、上述の第一及び第二の形態と異なるところは、オイル飛散手段4としてのプレート43の形状にある。
詳しくは、このプレート43は、金属板のプレス成形等によって製作されたものであって、密封装置本体3における補強環35の円筒部35aの内周面に圧入嵌着された圧入筒部43aと、この圧入筒部43aにおける機内A側の端部から折り返されて機内Aと反対側へ向けて漸次小径となる中間円錐筒部43bと、その小径端部で折り返されて機内A側へ向けて漸次小径となる内周円錐筒部43cを備える。この内周円錐筒部43cは、噴油口12から噴射されたオイルOが衝突する径方向位置にあり、かつ衝突によって刎ね返ったオイルOが中間円錐筒部43bへ衝突するように、その傾斜角度が設定されている。
なお、密封装置本体3など、他の部分の構成は、先に説明した第一及び第二の形態と基本的には同様である。
以上のように構成された第三の形態による密封装置も、密封装置本体3は、第一及び第二の形態と同様の密封機能を有するものである。そして、シールリップ33の摺動部Sを潤滑するためのオイルOが、ハウジング1に開設された噴油口12から0.2MPa程度の圧力でシール装着凹部11内へ噴射されると、このオイルOは、シールリップ33の外周側(上側)でプレート42の内周円錐筒部43cに衝突することによって外周側(上側)へ向けて斜めに刎ね返され、次に中間円錐筒部43bに衝突して、シールリップ33の摺動部Sの近傍へ向けて内周側(下側)へ飛散される。
そして、このような繰り返し衝突によって、オイルOの運動エネルギが減衰されると共にミスト化されるので、オイルOがシールリップ33の外周面に強く衝突することがなく、シールリップ33の摺動部Sの近傍へ飛散されることによって、この摺動部Sへの良好な潤滑油膜の形成が促される。
次に、図4は、本発明に係る密封装置の第四の形態を、軸心を通る平面で切断して示す片側断面図、図5は、この第四の形態におけるスリンガ44を軸心と平行な方向から見た図である。すなわち、この第四の形態の密封装置において、上述の第一〜第三の形態と異なるところは、オイル飛散手段4としてスリンガ44を用いたことにある。
詳しくは、スリンガ44は、金属板の打ち抜きプレス成形等によって製作されたものであって、回転軸2の外周面に圧入嵌着されたスリーブ44aと、このスリーブ44aにおける機内A側の端部から外周側へ円盤状に展開したスリンガ本体44bを備え、このスリンガ本体44bには、ハウジング1の噴油口12から噴射されたオイルOが衝突する径方向位置に、図5に示されるように、複数の円形の穴44cが円周方向所定間隔で開設されている。
また、図4に示されるように、密封装置本体3におけるシールリップ33の内周部(摺動部S)は、スリンガ44のスリーブ44aの外周面に摺動可能に密接され、ダストリップ34は、その内周縁が、前記スリーブ44a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ようになっている。
なお、密封装置本体3など、他の部分の構成は、先に説明した第一〜第三の形態と基本的には同様である。
以上のように構成された第四の形態による密封装置も、密封装置本体3は、第一〜第三の形態と同様の密封機能を有するものである。そして、シールリップ33の摺動部Sを潤滑するためのオイルOが、ハウジング1に開設された噴油口12から0.2MPa程度の圧力でシール装着凹部11内へ噴射されると、その噴射方向では、スリンガ44のスリンガ本体44bが回転軸2と一体に回転していて、このスリンガ本体44bに開設された穴44cが次々に円周方向へ通過しているので、オイルOがスリンガ本体44bに衝突することによる正面側への飛散と、穴44cを通過することによるスリンガ本体44bの背面側への飛散が、交互に発生する。
このため、シールリップ33が存在するスリンガ本体44bの背面側へのオイルOの通過量が制限され、しかも、スリンガ44の回転によってその回転方向へ次々に移動している穴44cをオイルOが通過する際には、この穴44cの内面との干渉によってランダムな方向への飛散が発生する。したがって、シールリップ33の外周面に対するオイルOの衝突圧力が減殺され、シールリップ33とスリンガ44のスリーブ44aとの摺動部Sにおける良好な潤滑油膜の形成が促される。
また、低回転時には、噴油口12の正面を穴44cが回転方向へ通過するのに時間がかかるので、それだけオイルOに対する飛散効果が小さくなるが、例えば自動車用エンジンの場合、オイルOの噴射圧力は、エンジン回転数(回転軸2の回転数)に比例して変化し、言い換えれば、低回転時には、オイルOの噴射圧力自体が低圧になるため、穴44cを通過したオイルOがシールリップ33の外周面に刎ね返っても問題はない。
次に、図6は、本発明に係る密封装置の第五の形態を、軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。この第五の形態の密封装置において、上述の第一〜第四の形態と異なるところは、オイル飛散手段4が、密封装置本体3にシールリップ33と連続するゴム状弾性材料で一体に形成されたことにある。
詳しくは、密封装置本体3は、基本的には上述の各形態と同様の構成を備えるものであって、すなわち金属製の補強環35にゴム状弾性材料で一体成形され、略円筒状の取付部31と、その機外B側となる端部から内周側へ延びる径方向部32と、この径方向部32の内周の腰部32aから取付部31及び径方向部32と共に断面略コ字形をなすように、機内A側へ向けて延びるシールリップ33と、前記腰部32a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、取付部31及び径方向部32に跨って埋設された断面略L字形の補強環35と、シールリップ33の外周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。
補強環35の内向き鍔部35bの正面側には、オイル飛散手段4として、シールリップ33から連続したゴム状弾性材料からなる弾性突部45が一体に設けられており、この弾性突部45の正面は、内周側ほど弾性突部45の軸方向高さが増すように外周側(上側)を向いた斜面45aとなっている。
以上のように構成された第五の形態による密封装置は、密封装置本体3は、第一〜第四の形態と同様の密封機能を有するものである。そして、シールリップ33の摺動部Sを潤滑するためのオイルOが、ハウジング1に開設された噴油口12から0.2MPa程度の圧力でシール装着凹部11内へ噴射されると、このオイルOは、シールリップ33の外周側(上側)でゴム状弾性材料からなる弾性突部45の斜面45aに衝突することによって外周側(上側)へ向けて斜めに刎ね返され、シールリップ33の摺動部Sの近傍へ向けて飛散されるため、この摺動部Sへの良好な潤滑油膜の形成が促される。
ここで、オイルOが弾性突部45の斜面45aに衝突する際には、ゴム状弾性材料の緩衝作用によって、オイルOの運動エネルギが減衰されるので、このオイルOの一部が、仮にシールリップ33の外周面へ刎ね返ったとしても、このシールリップ33の外周面に強く衝突するようなことはない。
また、この形態によれば、オイル飛散手段4(弾性突部45)が、第一〜第四の形態のように密封装置本体3と別部品として製作されて組み付けられるものではなく、密封装置本体3に、ゴム状弾性材料によって取付部31、径方向部32、シールリップ33及びダストリップ34と連続して成形されたものであるため、部品数や製造工程の増大を来さない。
本発明に係る密封装置の第一の形態を、軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。 本発明に係る密封装置の第二の形態を、軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。 本発明に係る密封装置の第三の形態を、軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。 本発明に係る密封装置の第四の形態を、軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。 第四の形態におけるスリンガを、軸心と平行な方向から見た図である。 本発明に係る密封装置の第五の形態を、軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。 従来の密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。
符号の説明
1 ハウジング
11 シール装着凹部
12 噴油口
2 回転軸
3 密封装置本体
33 シールリップ
4 オイル飛散手段
41,42,43 プレート
41a,42a,43a 圧入筒部
41b,42b プレート本体部
41c 内周縁
42c 突部
43b 中間円錐筒部
43c 内周円錐筒部
44 スリンガ
44a スリーブ
44b スリンガ本体
44c 穴
45 弾性突部
45a 斜面
A 機内
O オイル
S 摺動部

Claims (6)

  1. 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(33)を有する密封装置本体(3)と、この密封装置本体(3)における前記シールリップ(33)より外周側の位置へ向けてオイル(O)を噴射する噴油口(12)とを備える密封装置において、前記噴油口(12)から噴射されたオイル(O)を前記シールリップ(33)の摺動部(S)の近傍へ刎ね返して飛散させるオイル飛散手段(4)を備えることを特徴とする密封装置。
  2. オイル飛散手段(4)が、シールリップ(33)より噴油口(12)側に位置するプレート本体部(41b)を有するプレート(41)であり、このプレート本体部(41b)の内周縁(41c)が、噴油口(12)から噴射されたオイル(O)と衝突してシールリップ(33)の摺動部(S)の近傍へ刎ね返して飛散させるものであることを特徴とする請求項1に記載の密封装置。
  3. オイル飛散手段(4)が、密封装置本体(3)に一体的に嵌着されたプレート(42)であり、このプレート(42)が、噴油口(12)から噴射されたオイル(O)の衝突による飛散方向を、シールリップ(33)の外周側を飛び越えるように案内する突部(42c)を有することを特徴とする請求項1に記載の密封装置。
  4. オイル飛散手段(4)が、密封装置本体(3)に一体的に嵌着されたプレート(43)であり、このプレート(43)が、噴油口(12)から噴射されたオイル(O)に複数回衝突して刎ね返らせる屈曲形状に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。
  5. オイル飛散手段(4)が、回転軸(2)と一体に回転する円盤状のスリンガ(44)であって、このスリンガ(44)は、噴油口(12)から噴射されたオイル(O)が衝突する径方向位置に、円周方向に並んだ複数の穴(44c)が開設されていることを特徴とする請求項1に記載の密封装置。
  6. オイル飛散手段(4)が、密封装置本体(3)にシールリップ(33)と連続するゴム状弾性材料で一体に形成され、噴油口(12)から噴射されたオイル(O)を外周側へ刎ね返らせる斜面(45a)を有する弾性突部(45)からなることを特徴とする請求項1に記載の密封装置。
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