JP2010060089A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】螺旋突条１５の螺子ポンプ作用によって、小さい緊迫力でも良好な密封機能を発揮することができ、しかも回転体３００の停止時に螺旋突条１５によって隙間漏れを生じることのない密封装置を提供する。
【解決手段】機内Ａ側を向いて延びて内径縁１４ａが回転体３００の外周面に摺動可能に密接されるシールリップ１４を備え、このシールリップ１４の内周面に、回転体３００が一定方向へ回転することによって機内Ａ側へ向けて螺子ポンプ作用を生じる螺旋突条１５が形成され、この螺旋突条１５の先端１５ｂが、シールリップ１４の内径縁１４ａより機外Ｂ側かつ前記内径縁１４ａのつぶし代Ｓの幅内にあって、シールリップ１４の内周面１４ｂから、この内周面１４ｂと回転体３００の外周面との交差角度と略同等の角度βで立ち上がることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、各種装置の回転部分をシールリップにより密封する密封装置に関するものである。

従来、オイルシールのような、シールリップによって回転軸周を密封する密封装置は、シールリップの外周にガータスプリングを装着してシールリップの緊迫力を高めることによって、密封摺動面の面圧を確保したものがあるが、この場合は摺動トルクが高くなってしまう問題がある。

そこで、摺動トルクを抑えるために緊迫力を小さくしつつ、所要の密封性能を発揮できる密封装置として、従来、例えば下記の特許文献１のように、シールリップに螺旋状の突条を設けたものが知られている。
特開２０００−２１３６５４号公報

図６は、この種の従来の密封装置を、その軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。この密封装置１００は、金属板の打ち抜きプレス成形等により製作された補強環１０１にゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で一体成形されたものであって、機器のハウジング２００の内周面に圧入される取付部１０２と、その内周側にあって機内Ａ側を向き、内径縁が回転軸３００の外周面に摺動可能に密接されるシールリップ１０３が、互いに連続して形成されている。また、シールリップ１０３の内周面には、回転軸３００が矢印Ｒ方向へ回転することによって機内Ａ側へ向けて螺子ポンプ作用を生じる螺旋突条１０３ａが形成されている。

すなわちこの密封装置１００は、取付部１０２がハウジング２００の内周面に密嵌固定され、シールリップ１０３の内径縁が、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軸封機能を奏し、機内Ａの流体が軸周から機外Ｂへ漏洩するのを阻止するものである。そしてシールリップ１０３と回転軸３００の摺動部を機外Ｂへ漏出しようとする流体は、螺旋突条１０３ａの螺子ポンプ作用によって機内Ａへ押し戻されるので、ガータスプリングによる緊迫力を付加しなくても良好な密封機能を発揮することができるのである。

しかしながら、従来の密封装置１００は、螺旋突条１０３ａがシールリップ１０３の内径縁であるリップエッジ１０３ｂに達しているため、シールリップ１０３の緊迫力が小さいと、回転軸３００の外周面に対するリップエッジ１０３ｂの接触状態が安定せず、このため螺旋突条１０３ａによってリップエッジ１０３ｂが回転軸３００の外周面から浮き上がって微小間隙を生じ、とくに螺旋突条１０３ａによる螺子ポンプ作用が得られない軸停止時には、隙間漏れが発生するおそれがある。

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、その技術的課題は、螺旋突条の螺子ポンプ作用によって、小さい緊迫力でも良好な密封機能を発揮することができ、しかも螺旋突条によってシールリップの内径縁が回転体の外周面から浮き上がって回転体の停止時に隙間漏れを生じることのない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、機内側を向いて延びて内径縁が回転体の外周面に摺動可能に密接されるシールリップを備え、このシールリップの内周面に、前記回転体が一定方向へ回転することによって機内側へ向けて螺子ポンプ作用を生じる螺旋突条が形成され、この螺旋突条の先端が、前記シールリップの内径縁より機外側かつ前記内径縁のつぶし代の幅内にあって、前記シールリップの内周面から、この内周面と前記回転体の外周面との交差角度と略同等の角度で立ち上がることを特徴とするものである。

また、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、シールリップの内径縁がＲ面状に面取りされたことを特徴とするものである。

請求項１の発明に係る密封装置によれば、回転体の回転時に機内側へ向けて螺子ポンプ作用を生じる螺旋突条の先端が、シールリップの内径縁より機外側かつ前記内径縁のつぶし代の幅内から、この内周面と前記回転体の外周面との交差角度と略同等の角度で立ち上がっているため、前記回転体の外周面に対する前記螺旋突条の接触長さを長く取ることができ、その結果、小さい緊迫力でも前記螺子ポンプ作用による優れた密封機能を奏することができ、しかもシールリップの内径縁のつぶし代から前記螺旋突条の接触面が連続して延びるため、シールリップの内径縁が回転体の外周面から浮き上がることがなく、したがって、回転体の停止時に隙間漏れを生じるのを防止することができる。

請求項２の発明に係る密封装置によれば、シールリップの内径縁がＲ面状に面取りされたことによって、小さい緊迫力でもシールリップの内径縁の接触状態を安定させることができる。

以下、本発明に係る密封装置の好適な実施の形態について、図面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第一の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す片側断面図、図２は、本発明に係る密封装置の第一の形態におけるシールリップの内周面を示す展開図、図３は、本発明に係る密封装置の第一の形態におけるシールリップのつぶし代と螺旋突条との関係を示す説明図、図４は、本発明に係る密封装置の第一の形態におけるシールリップのつぶし代と螺旋突条との関係を示す展開図である。

図１に示される密封装置は、補強環１１にゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で一体成形されたもので、略円筒状の取付部１２と、その機外Ｂ側となる端部から内径側へ延びる可撓支持部１３と、この可撓支持部１３の内径端から機内Ａ側へ向けて延びるシールリップ１４とを備える。

詳しくは、補強環１１は金属板の打ち抜きプレス成形等により製作されたものであって、円筒部１１ａと、その機外Ｂ側となる端部から内径側へ延びる内向き鍔部１１ｂとからなる断面略Ｌ字形の屈曲形状を呈する。

取付部１２は、不図示のハウジングの内周面に圧入される部分であって、補強環１１の円筒部１１ａの外周に一体的に加硫接着されており、前記ハウジングへの圧入状態では径方向に適当に圧縮されることによって、このハウジングへの固定力を得ると共に、ハウジングとの間の気密性を保持するものである。

可撓支持部１３は、その外径部が取付部１２と連続していて、補強環１１の内向き鍔部１１ｂに一体的に加硫接着されており、そこから内径側へ円盤状に延びて、適当な可撓性を有する。

シールリップ１４は、可撓支持部１３の内径端から機内Ａ側へ向けて延び、先端が小径となるような円錐筒状に形成されている。このシールリップ１４における先端部近傍の内周には、図３に示される回転軸３００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内径縁１４ａが形成され、シールリップ１４の内周面のうち、前記内径縁１４ａの機外Ｂ側となる円錐状内周面１４ｂには、多数の螺旋突条１５が形成されている。なお、回転軸３００は、請求項１に記載された回転体に相当するものである。

詳しくは図３に示されるように、シールリップ１４の内径縁１４ａは、曲率半径が０．０５〜０．２ｍｍ程度のＲ面状に面取りされており、この内径縁１４ａを挟んで機外Ｂ側となる円錐状内周面１４ｂと機内Ａ側となる円錐状内周面１４ｃとのなす角度αは１３０〜１４０度となっている。

螺旋突条１５は、それぞれ回転軸３００の回転方向へ向かって内径縁１４ａ側へ傾斜し、図２に示されるように、円周方向（例えば内径縁１４ａ）に対して所定の傾斜角度θをなして延び、すなわち螺旋の一部をなすように延びている。このため、図３に示される回転軸３００が回転することによって（図２における左から右へ回転軸の外周面が移動するように回転することによって）、機内Ａ側からシールリップ１４の内径縁１４ａと回転軸３００の外周面との摺動部を機外Ｂ側へ漏れ出そうとする流体を機内Ａ側へ押し戻す螺子ポンプ作用を惹起するものである。

また、この螺旋突条１５は舟底形をなすものであって、すなわちそれぞれの延長方向と直交する断面が山形をなし、図２に示されるように、幅方向中央に峰部１５ａを有し、幅ｗが長手方向両端から長手方向中間部へ向けて漸次増大すると共に、図３に示されるように、峰部１５ａの高さｈも長手方向両端から長手方向中間部へ向けて漸次増大している。そして、この螺旋突条１５の先端（機内Ａ側の端部）１５ｂは、図２に示されるようにシールリップ１４の内径縁１４ａより僅かな距離δだけ機外Ｂ側で、かつ図３に示されるように前記内径縁１４ａのつぶし代の幅（回転軸３００の外周面との接触幅）Ｓ内にあって、シールリップ１４の円錐状内周面１４ｂから、この内周面１４ｂと回転軸３００の外周面との交差角度と略同等の角度βで峰部１５ａが立ち上がっている。なお、内径縁１４ａのつぶし代Ｓの幅は、０．０５〜０．２ｍｍ程度である。

以上の構成を備える本発明の密封装置は、不図示のハウジングの内周に密嵌固定されると共に、シールリップ１４の内径縁１４ａ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Ａ側に存在する密封対象流体が回転軸３００の軸周から機外Ｂの大気側へ漏洩するのを防止するものである。そして、回転軸３００に対するシールリップ１４の緊迫力は、シールリップ１４の弾性にのみ依存されており、このため、回転軸３００に対するシールリップ１４のつぶし代Ｓの幅は、先に説明したように０．０５〜０．２ｍｍ程度と小さく、したがって摺動トルクも十分に低く抑えられている。

また、回転軸３００の回転時には機内Ａ側へ向けて螺旋突条１５による螺子ポンプ作用を生じるため、機内Ａ側からシールリップ１４と回転軸３００との摺動部を機外Ｂ側へ漏出しようとする流体は、螺旋突条１５の螺子ポンプ作用によって機内Ａへ押し戻されるので、つぶし代が小さいにも拘らず良好な密封機能を発揮することができる。

ここで、螺旋突条１５の先端１５ｂは、シールリップ１４の内径縁１４ａより機外Ｂ側かつつぶし代Ｓの幅内から、シールリップ１４の円錐状内周面１４ｂと回転軸３００の外周面との交差角度と略同等の角度βで立ち上がっているため、図４に示されるように、回転軸３００の外周面に対する螺旋突条１５の峰部１５ａの接触面Ｓ’が、前記内径縁１４ａのつぶし代Ｓから連続して形成される。したがって、回転軸３００の外周面に対する螺旋突条１５の峰部１５ａの接触長さＬを長く取ることができ、その結果、螺子ポンプ効果が向上し、小さい緊迫力でも優れた密封機能を奏することができる。

しかも上述のように、螺旋突条１５の先端１５ｂが、シールリップ１４の内径縁１４ａのつぶし代Ｓの幅内から、シールリップ１４の円錐状内周面１４ｂと回転軸３００の外周面との交差角度と略同等の角度βで立ち上がっているので、前記内径縁１４ａが回転軸３００の外周面から浮き上がることがなく、したがって、回転軸３００の停止時に隙間漏れを生じるのを防止することができる。

また、シールリップ１４の内径縁１４ａがＲ面状に面取りされているので、小さい緊迫力でも回転軸３００の外周面との接触状態を安定させることができる。また、緊迫力を小さくすることができる結果、低トルク化を図ることができる。

さらに、シールリップ１４が補強環１１の内向き鍔部１１ｂに、可撓支持部１３を介して支持されているので、この可撓支持部１３の有する変形性によって、ハウジングと回転軸３００の相対的な偏心に対するシールリップ１４の追随性が良く、したがってこれによっても、回転軸３００の外周面に対するシールリップ１４の接触状態を安定させることができる。

次に図５は、本発明に係る密封装置の第二の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。

この第二の形態において、上述した第一の形態と異なるところは、螺旋突条１５の向きが逆であることと、可撓支持部１３がベロー状の屈曲形状に形成されたことにある。すなわちこの形態では、回転軸の回転方向も第一の形態とは逆である。その他の構成は、第一の形態とほぼ同様である。

したがって、この形態によれば、基本的に第一の形態と同様の効果を奏することができる。

本発明に係る密封装置の第一の形態を、その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一の形態におけるシールリップの内周面を示す展開図である。 本発明に係る密封装置の第一の形態におけるシールリップのつぶし代と螺旋突条との関係を示す説明図である。 本発明に係る密封装置の第一の形態におけるシールリップのつぶし代と螺旋突条との関係を示す展開図である。 本発明に係る密封装置の第二の形態を、その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、その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

１１ 補強環
１２ 取付部
１３ 可撓支持部
１４ シールリップ
１４ａ 内径縁
１４ｂ 円錐状内周面
１５ 螺旋突条
１５ａ 峰部
１５ｂ 先端
３００ 回転軸（回転体）

Claims (2)

1. 機内側を向いて延びて内径縁が回転体の外周面に摺動可能に密接されるシールリップを備え、このシールリップの内周面に、前記回転体が一定方向へ回転することによって機内側へ向けて螺子ポンプ作用を生じる螺旋突条が形成され、この螺旋突条の先端が、前記シールリップの内径縁より機外側かつ前記内径縁のつぶし代の幅内にあって、前記シールリップの内周面から、この内周面と前記回転体の外周面との交差角度と略同等の角度で立ち上がることを特徴とする密封装置。
2. シールリップの内径縁がＲ面状に面取りされたことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。

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