JP2009216180A

JP2009216180A - 密封装置

Info

Publication number: JP2009216180A
Application number: JP2008060730A
Authority: JP
Inventors: Hirokata Mizuta; 裕賢水田; Hideyuki Furuyama; 秀之古山
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2009-09-24

Abstract

【課題】軸等の相手部材の周面に摺動自在に密接するシールリップを有する密封装置において、シールリップの摺動面に形成される油膜を厚くして潤滑状態を良化させるとともに静止漏れを防止する。
【解決手段】シールリップ５の摺動面を密封流体側領域６、反密封流体側領域７および両領域６，７間の中間領域８の軸方向３領域に区分し、反密封流体側領域７に、回転時のポンピング作用によって密封流体を押し戻す作用を奏する正ネジ部９を設け、密封流体側領域６に、回転時のポンピング作用によって密封流体を吸い込む作用を奏する逆ネジ部１０を設ける。中間領域８はその全面に亙って相手部材の周面に密接させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、密封装置に係り、更に詳しくは、軸等の相手部材の周面に摺動自在に密接するシールリップを有する密封装置に関するものである。

従来から図５に示すように、ハウジング５１の軸孔内周に装着され、シールリップ５２をもって軸５３の周面に摺動自在に密接する密封装置５４が知られており、シールリップ５２の摺動面には、回転時のポンピング作用によって密封流体を押し戻す作用を奏するネジ部５５が設けられている（特許文献１〜４参照）。したがって軸５３が回転すると、ネジ部５５がポンピング作用を発揮し、これにより密封流体（油）を封止する十分なシール性が確保される。

しかしながらこの従来技術によると、上記ネジ部５５のポンピング作用によって摺動面から密封流体が排出されるために、摺動面に形成される油膜が薄くなることがあり、これにより潤滑状態が悪化して、スラッジの発生、リップ５２の摩耗、トルクの増加、異音の発生などの不都合が生じることがある。また、ネジ部５５が摺動面を軸方向に貫通するように設定されると、軸５３の回転停止時に密封流体がネジ部５５を伝って漏れる問題もある（いわゆる静止漏れの発生）。

特開２００１−１６５３２７号公報特開２００４−６９０６５号公報特開２００５−９５８４号公報特開２００５−２４９１０４号公報

本発明は以上の点に鑑みて、シールリップの摺動面に形成される油膜を厚くして潤滑状態を良化させることができ、静止漏れを防止することもできる密封装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による密封装置は、軸等の相手部材の周面に摺動自在に密接するシールリップを有する密封装置において、前記シールリップの摺動面を密封流体側領域、反密封流体側領域および前記両領域間の中間領域の軸方向３領域に区分し、前記反密封流体側領域に、回転時のポンピング作用によって密封流体を押し戻す作用を奏する正ネジ部を設け、前記密封流体側領域に、回転時のポンピング作用によって密封流体を吸い込む作用を奏する逆ネジ部を設け、前記中間領域は、その全面に亙って前記相手部材の周面に密接することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２による密封装置は、上記した請求項１記載の密封装置において、シールリップの摺動面はそのリップ根元側端部からリップ先端側端部へかけて径寸法が徐々に縮小する形状とされ、このような形状の摺動面が前記３領域に区分されるとともにこのような形状の摺動面に突起または溝による正ネジ部および逆ネジ部が設けられていることを特徴とするものである。

上記構成を有する本発明においては、シールリップの摺動面における反密封流体側領域に回転時のポンピング作用によって密封流体を押し戻す作用を奏する正ネジ部が設けられるとともに、密封流体側領域に回転時のポンピング作用によって密封流体を吸い込む作用を奏する逆ネジ部が設けられているために、軸が回転すると、正ネジ部および逆ネジ部が同時にポンピング作用を発揮し、結果、両者の間の中間領域に密封流体が集められる。したがってここに油膜が厚く形成されることから、潤滑状態を改善することが可能となる。また、中間領域がその全面に亙って相手部材の周面に密接するものとされているために、静止漏れの経路を遮断することが可能とされている。

尚、シールリップの種類として、図６に示すようにシールリップ５２のリップ端に密封流体側斜面５２ａおよび反密封流体側斜面５２ｂが互いに交叉するよう設けられてリップ端がＶ字断面をなすものがあるが、このようにリップ端がＶ字断面をなすシールリップ５２は本発明の技術的範囲に含まれない。図６のシールリップ５２では、反密封流体側斜面５２ｂに正ネジ部が設けられるとともに密封流体側斜面５２ａに逆ネジ部が設けられ、両ネジ部間にＶ字の尖端（リップライン）が配置されることになるが、このような構造のシールリップ５２は本発明の技術的範囲に含まれない。本発明においてシールリップの摺動面はそのリップ根元側端部からリップ先端側端部へかけて径寸法が徐々に縮小し、Ｖ字の尖端を有することなくリップ先端に至ってリップ先端面と交叉する形状とされ、このような形状の摺動面が３領域に区分されるとともにこのような形状の摺動面に突起または溝による正ネジ部および逆ネジ部が設けられている。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明の密封装置においては、シールリップの摺動面が密封流体側領域、反密封流体側領域および中間領域の３領域に区分され、このうち反密封流体側領域に設けた正ネジ部のポンピング作用によって密封流体を押し戻すとともに、密封流体側領域に設けた逆ネジ部のポンピング作用によって密封流体を吸い込むために、両者の間の中間領域に密封流体が集められ、ここに油膜が厚く形成される。したがってシールリップ摺動面の潤滑状態を良化させることができ、これによりスラッジの発生、リップの摩耗、トルクの増加、異音の発生などの不都合を抑制することができる。また、中間領域がその全面に亙って相手部材の周面に密接するために、静止漏れの経路を遮断し、これにより静止漏れを防止することができる。

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）金属スプリングのない樹脂あるいはゴムなどの弾性体からなるオイルシールにおいて、密封性能を確保するために、シールリップの内周面には軸回転時に密封流体に対するポンピング作用をなす幾何形状（突起形状あるいは溝形状）などが付与されることが多い。このようなシールでは、密封流体は軸の回転に伴ってポンピング作用で油槽側へ移動するため、軸回転時にシールリップと軸とが接している部分（摺動面）の潤滑状態が悪化し、スラッジの発生やリップの摩耗、トルクの増加、異音などが発生することがある。また、ネジ部あるいは溝がシールリップ端部まで貫通する場合には、軸停止時に油がネジ部あるいは溝を伝って漏れる問題もある。

（２）そこで、本発明では、金属スプリングを有しない樹脂あるいはゴムなどの弾性体からなるシールリップにおいて、軸と接する摺動面に対して油を引き込む幾何形状を有する油槽側リップ面と、摺動面からの油漏れを防ぐ幾何形状を有する大気側リップ面とを有することを特徴とするものである。幾何形状としては、回転方向に対して所定角度を持った突起や溝状の形状など特に限定されない。ただし、これら幾何形状による油の引き込み量（ポンピング作用）は、漏れを防止するために、油槽側リップ面のポンピング作用が大気側リップ面のポンピング作用よりも低くなるように設計される。また、軸と接する摺動面は、軸静止時の漏れを防止するために、円周方向で途切れなく軸と接するものである。

（３）上記構成によれば、金属スプリングを有しない樹脂あるいはゴムなどの弾性体からなるシールリップにおいて、油槽側リップ面に摺動面に油を引き込む形状を付与することで、軸回転時の摺動面の潤滑状態が改善され、スラッジの発生やリップの摩耗、異音の発生を抑制することができるとともに、摺動トルクも低減できる。また、円周方向に途切れがない摺動面を有することで、軸停止時の漏れを防止する。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１（Ａ）は、本発明の実施例に係る密封装置１の要部断面を示しており、図１（Ｂ）は同密封装置１の装着状態の断面を示している。密封装置１はオイルシールである。軸４は一方向に回転する一方向回転軸であるので、密封装置１は一方向回転シールである。図の上方が密封流体側（油槽側）、下方が反密封流体側（大気側）である。密封装置１は以下のように構成されている。

すなわち、密封装置１は、ハウジング（図示せず）の軸孔内周に嵌合される補強環３付きの取付部２の内周側に、軸４の周面に摺動自在に密接して密封流体をシールするシールリップ５を一体成形したものであって、シールリップ５の内周面５ａに設定される軸４に対する摺動面が、リップ先端側に位置する密封流体側領域（油槽側リップ面とも称する）６と、リップ根元側に位置する反密封流体側領域（大気側リップ面とも称する）７と、両領域６，７間に位置する中間領域（狭義の摺動面とも称する）８との３つの領域に分けられ、このうち反密封流体側領域７に、軸回転時のポンピング作用によって密封流体を押し戻す作用を奏する正ネジ部９が設けられ、密封流体側領域６に、軸回転時のポンピング作用によって密封流体を吸い込む作用を奏する逆ネジ部１０が設けられている。中間領域８にネジ部は設けられず、中間領域８はその全周・全面に亙って軸４の周面に密接するものとされている。

シールリップ５は、弾性変形可能なゴムまたは樹脂等の所定のゴム状弾性体によって成形されている。シールリップ５にガータースプリングは嵌合されていない。またシールリップ５は、内周面５ａ、外周面５ｂおよび先端面５ｃの３面を有し、このうち内周面５ａおよび外周面５ｂは共にリップ根元側端部からリップ先端側端部へかけて径寸法が徐々に縮小する形状とされている。したがってこのシールリップ５に上記図６のようなＶ字断面のリップ端は設けられていない。中間領域８はこれも平坦状とされている。

シールリップ５の内周面５ａに設定される上記３領域６，７，８はそれぞれ環状の帯状領域として設定され、よってそれぞれ所定の軸方向長さ（幅）を有している。３領域６，７，８は軸方向に並べられている。

また、上記シールリップ５の内周面５ａ形状からして、３領域６，７，８はいずれもリップ根元側端部からリップ先端側端部へかけて径寸法が徐々に縮小する形状とされ、このうち反密封流体側領域７の最小径寸法は中間領域８の最大径寸法と同じ大きさに設定され、中間領域８の最小径寸法は密封流体側領域６の最大径寸法と同じ大きさに設定されている。径寸法が徐々に縮小する密封流体側領域６はその最小径部において先端面５ｃと交叉している。

反密封流体側領域７に設けられた正ネジ部９は、円周上多数設けられた螺旋状の突起群よりなり、図ではその形状を舟底状としたものが描かれている。一方、密封流体側領域６に設けられた逆ネジ部１０は、円周上多数設けられた螺旋状の溝群よりなり、図ではその断面形状を三角形としたものが描かれている。

各ネジ部９，１０の螺旋の向きについて、正ネジ部９は、その反密封流体側端部から密封流体側端部へかけて軸回転方向（矢印Ｃ）の前方へ向けて傾斜する向きに設定され、これにより軸回転時、密封流体を反密封流体側から密封流体側へ移送するポンピング作用を発揮する。また逆ネジ部１０は反対に、その反密封流体側端部から密封流体側端部へかけて軸回転方向（矢印Ｃ）の後方へ向けて傾斜する向きに設定され、これにより軸回転時、密封流体を密封流体側から反密封流体側へ移送するポンピング作用を発揮する。

両ネジ部９，１０のポンプ力（ポンピング流量）については、密封流体が反密封流体側へ漏れることがないよう、正ネジ部９のほうが逆ネジ部１０よりもポンプ力が大きく設定されている。

また、両ネジ部９，１０の間には中間領域８が設けられているので、両ネジ部９，１０は少なくともこの中間領域８の軸方向長さの分、軸方向に離間して配置されている。

上記構成の密封装置１は、各種回転機器におけるハウジングの軸孔内周に装着されて軸４の周面に摺動自在に密接し、密封流体（油）をシールするものであって、上記構成により以下の作用効果を奏する点に特徴を有している。

すなわち上記構成の密封装置１においては、シールリップ５の摺動面における反密封流体側領域７に回転時のポンピング作用によって密封流体を押し戻す作用を奏する正ネジ部９が設けられるとともに、密封流体側領域６に回転時のポンピング作用によって密封流体を吸い込む作用を奏する逆ネジ部１０が設けられているために、反密封流体側領域７に設けた正ネジ部９のポンピング作用によって密封流体が押し戻されるとともに、密封流体側領域６に設けた逆ネジ部１０のポンピング作用によって密封流体が吸い込まれる。したがって両ネジ部９，１０によるポンピング作用の結果として、反密封流体側領域７と密封流体側領域６の間の中間領域８に密封流体が集められ、この中間領域８に油膜が厚く形成される。したがってシールリップ５の摺動面の潤滑状態を良化することができ、これによりスラッジの発生、リップの摩耗、トルクの増加、異音の発生などの不都合を抑制することができる。また、中間領域８がその全周・全面に亙って軸４の周面に密接するものとされているために、静止漏れの経路を遮断し、これにより静止漏れを防止することができる。

尚、各ネジ部９，１０の形状・構成は、特に限定されず、上記実施例のほかに以下のようなものであっても良い。

図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、密封流体側領域６に設ける逆ネジ部１０を円周上多数設けられた螺旋状の突起群よりなるものとする。図ではその断面形状を三角形としたものが描かれている。

図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、反密封流体側領域７に設ける正ネジ部９を１条ネジまたは多条ネジよりなる溝とする。図ではその断面形状を三角形としたものが描かれている。

また図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、反密封流体側領域７に設ける正ネジ部９のみでなく密封流体側領域６に設ける逆ネジ部１０も同様に、１条ネジまたは多条ネジよりなる溝とする。図ではその断面形状を三角形としたものが描かれている。

本発明の実施例に係る密封装置を示す図であって、（Ａ）はその要部断面図、（Ｂ）はその装着状態の要部断面図本発明の他の実施例に係る密封装置を示す図であって、（Ａ）はその要部断面図、（Ｂ）はその装着状態の要部断面図本発明の他の実施例に係る密封装置を示す図であって、（Ａ）はその要部断面図、（Ｂ）はその装着状態の要部断面図本発明の他の実施例に係る密封装置を示す図であって、（Ａ）はその要部断面図、（Ｂ）はその装着状態の要部断面図従来例に係る密封装置の要部断面図他の従来例に係る密封装置の要部断面図

符号の説明

１密封装置
２取付部
３補強環
４軸
５シールリップ
５ａ内周面
５ｂ外周面
５ｃ先端面
６密封流体側領域
７反密封流体側領域
８中間領域
９正ネジ部
１０逆ネジ部

Claims

軸等の相手部材の周面に摺動自在に密接するシールリップを有する密封装置において、
前記シールリップの摺動面を密封流体側領域、反密封流体側領域および前記両領域間の中間領域の軸方向３領域に区分し、前記反密封流体側領域に、回転時のポンピング作用によって密封流体を押し戻す作用を奏する正ネジ部を設け、前記密封流体側領域に、回転時のポンピング作用によって密封流体を吸い込む作用を奏する逆ネジ部を設け、前記中間領域は、その全面に亙って前記相手部材の周面に密接することを特徴とする密封装置。
請求項１記載の密封装置において、
シールリップの摺動面はそのリップ根元側端部からリップ先端側端部へかけて径寸法が徐々に縮小する形状とされ、このような形状の摺動面が前記３領域に区分されるとともにこのような形状の摺動面に突起または溝による正ネジ部および逆ネジ部が設けられていることを特徴とする密封装置。