JP2010077988A

JP2010077988A - 密封装置

Info

Publication number: JP2010077988A
Application number: JP2008243934A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Fukuoka; 智福岡
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2010-04-08

Abstract

【課題】剛性の高いカバーで泥水や土埃等の侵入を遮断する構造を有する密封装置において、静止側と回転側との軸方向相対変位に対する追随性を向上させることによって、泥水や土埃等の侵入を確実に遮断する。
【解決手段】静止側及び回転側のうち一方に装着される第一密封要素１と、他方に装着される第二密封要素２とを備え、第一密封要素１が、補強環１１と、この補強環１１に設けられたシールリップ１３，１４と、このシールリップ１３，１４よりも外側に位置して設けられた保護板１７とを有し、第二密封要素２が、保護板１７に形成された先端筒部１７ｃと径方向に密接されるカバー２６を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転部分を密封する密封装置において、とくに農業機械のキングピンのように、低速で回転する軸の軸封手段として、泥水や土埃等に曝される過酷な条件での使用に適したものに関する。

トラクタのキングピンなどを軸封する密封装置の典型的な従来技術が、例えば下記の特許文献１に開示されている。
特開２００２−９８２３４号公報

図３は、特許文献１に記載された従来の密封装置を、軸心Ｏ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、ハウジング２００側に固定された非回転の第一密封要素１１０と、ハウジング２００に挿通された軸３００に固定されてこの軸３００と一体に回転する第二密封要素１２０とを備える。

第一密封要素１１０は、金属製の補強環１１１と、この補強環１１１の外径部に一体に設けられた外周シール部１１２と、前記補強環１１１の内径部に一体に設けられて機内Ａ側を向いた対油用ラジアルリップ１１３及び機外Ｂ側を向いた対ダスト用ラジアルリップ１１４と、この対ダスト用ラジアルリップ１１４の外周側に位置して前記補強環１１１に一体に設けられた位置決め摺動部１１５と、前記補強環１１１における圧入筒部１１１ａの内周に密嵌されると共にカシメ部１１１ｂによって固定された金属製の保護板１１６とを備える。外周シール部１１２、ラジアルリップ１１３，１１４及び位置決め摺動部１１５は、ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で互いに連続して成形されている。

第二密封要素１２０は、機外Ｂ側の端部に外径側へ展開したホルダ部１２１ａを有する円筒状の金属製のスリーブ１２１と、このスリーブ１２１の内周面に一体に設けられて軸３００の外周面に適当な締め代をもって密嵌される内周シール部１２２と、前記ホルダ部１２１ａに一体に設けられて互いに同心の円周方向へ延びる対ダスト用のサイドリップ１２３〜１２５と、最も内径側のサイドリップ１２５の内周側に圧入固定された金属又は合成樹脂製のカバー１２６とを備える。内周シール部１２２及びサイドリップ１２３〜１２５は、ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で互いに連続して形成されている。

第一密封要素１１０における外周シール部１１２は、ハウジング２００の内周面に適当に圧縮された状態で密嵌されるものであり、第一密封要素１１０における対油用ラジアルリップ１１３及び対ダスト用ラジアルリップ１１４は、第二密封要素１２０のスリーブ１２１の外周面に摺動可能に密接され、第一密封要素１１０における位置決め摺動部１１５は、前記スリーブ１２１のホルダ部１２１ａに摺動可能に密接されている。

第一密封要素１１０における保護板１１６は、外周筒部１１６ａと、その機外Ｂ側の端部から内径側へ延びる径方向部１１６ｂと、この径方向部１１６ｂの内径端部から機外Ｂと反対側を向いた内周筒部１１６ｃとを有し、外周筒部１１６ａが、補強環１１１における圧入筒部１１１ａの内周に密嵌され、この圧入筒部１１１ａにおける機外Ｂ側の端部に屈曲形成されたカシメ部１１１ｂによって固定されている。

第二密封要素１２０における最も外径側のサイドリップ１２３は、保護板１１６における外周筒部１１６ａの内周面に摺動可能に密接され、中段のサイドリップ１２４は、保護板１１６における径方向部１１６ｂの内側面に摺動可能に密接され、最も内径側のサイドリップ１２５は、保護板１１６における内周筒部１１６ｃの内周面に摺動可能に密接されている。

第二密封要素１２０におけるカバー１２６は、最も内径側のサイドリップ１２５の根元部の内周面に圧入された内周筒部１２６ａと、その機外Ｂ側の端部から外径側へ延びて、機外Ｂと反対側へ傾斜した円錐状に形成されたリップ部１２６ｂとを有し、このリップ部１２６ｂの先端の内面が、保護板１１６における径方向部１１６ｂの外側面に摺動可能に密接されている。

上記構成の密封装置１００は、第一密封要素１１０の対油用ラジアルリップ１１３が、第二密封要素１２０におけるスリーブ１２１の外周面に摺動可能に密接されることによって、機内Ａに存在する潤滑油等が機外Ｂへ漏洩するのを防止する一方、その外側で対ダスト用ラジアルリップ１１４が第二密封要素１２０のスリーブ１２１の外周面に摺動可能に密接され、更にその外側で第二密封要素１２０における対ダスト用サイドリップ１２３〜１２５が第一密封要素１１０における保護板１１６に摺動可能に密接され、第二密封要素１２０におけるカバー１２６のリップ部１２６ｂが、前記保護板１１６の径方向部１１６ｂの外側面に摺動可能に密接され、このような多段シール構造によって、機外Ｂからの泥水や土埃等の侵入を遮断するものである。

とくに、最も機外Ｂ側で密封摺動部を形成するカバー１２６が、剛性の高い金属板等からなるものであるため、耐摩耗性が向上し、サイドリップ１２３〜１２５、対ダスト用ラジアルリップ１１４及び対油用ラジアルリップ１１３の摺動部へ泥水や土埃等が侵入するのを防止して、長寿命化を図ることができる。

しかしながら、上記従来の密封装置１００によれば、ハウジング２００と軸３００に軸方向相対変位（ガタ）がある場合は、剛性の高いカバー１２６はこれに追随することができず、このカバー１２６のリップ部１２６ｂと、第一密封要素１１０における保護板１１６の径方向部１１６ｂとの密封摺動部に隙間を生じてしまい、泥水や土埃等の侵入を遮断できなくなるおそれがある。

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、剛性の高いカバーで泥水や土埃等の侵入を遮断する構造を有する密封装置において、静止側と回転側との軸方向相対変位に対する追随性を向上させることによって、泥水や土埃等の侵入を確実に遮断し、長寿命化を実現することにある。

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、静止側及び回転側のうち一方に装着される第一密封要素と、他方に装着される第二密封要素とを備え、前記第一密封要素が、補強環と、この補強環に設けられたシールリップと、このシールリップよりも外側に位置して設けられた保護板とを有し、前記第二密封要素が、前記保護板に形成された先端筒部と径方向に密接されるカバーを有するものである。

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、保護板の先端筒部が軸方向外側への突出形状をなし、カバーが、前記先端筒部を先端側及び径方向から包囲する形状をなすものである。

請求項１の発明に係る密封装置によれば、第二密封要素に取り付けられたカバーが、第一密封要素にこの第一密封要素のシールリップよりも外側に位置して取り付けられた保護板の先端筒部と径方向に密接されるため、静止側と回転側、ひいては第一密封要素と第二密封要素との間に軸方向相対変位があっても、カバーと保護板の先端筒部との密接状態が維持され、外部の泥水や土埃等が第一密封要素のシールリップと第二密封要素との密封摺動部側へ侵入するのを確実に遮断して、長寿命化を実現することができる。

請求項２の発明に係る密封装置によれば、外部の泥水や土埃等に対する一層優れたシール性を奏することができる。

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を、その軸心Ｏ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分離状態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。

図１に示されるように、本発明に係る密封装置は、非回転のハウジング２００と、その内周に挿通された軸３００（例えばトラクタなどの足回りのキングピン）との間に配置され、ハウジング２００に装着された第一密封要素１と、軸３００に装着された第二密封要素２とを備える。なお、ハウジング２００は請求項１に記載された静止側に相当し、軸３００は請求項１に記載された回転側に相当する。

第一密封要素１は、金属製の補強環１１と、この補強環１１にゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で一体に成形された外周シール部１２、対油用ラジアルリップ１３、対ダスト用ラジアルリップ１４及び位置決め摺動部１５と、前記対油用ラジアルリップ１３の外周に装填されたガータスプリング１６と、前記補強環１１に固定された金属製の保護板１７とを備える。なお、対油用ラジアルリップ１３及び対ダスト用ラジアルリップ１４は、請求項１に記載されたシールリップに相当する。

詳しくは、第一密封要素１における補強環１１は金属のプレス成形品であって、ハウジング２００の内周面に圧入される圧入筒部１１ａと、その機内Ａ側の端部から段差部１１ｃを介して蛇行しながら内周側へ延びる埋設部１１ｂと、圧入筒部１１ａの機外Ｂ側の端部から内径側へ屈曲形成されたカシメ部１１ｄとからなる。

第一密封要素１における外周シール部１２は、補強環１１の埋設部１１ｂの外径側に加硫接着されており、径方向に適当に圧縮された状態でハウジング２００の内周面に密嵌されることによって、ハウジング２００と第一密封要素１との間の気密状態を保持するものである。

第一密封要素１における対油用ラジアルリップ１３及び対ダスト用ラジアルリップ１４は、外周シール部１２と連続したゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料からなるものであって、補強環１１の埋設部１１ｂに加硫接着され、先端が小径となるような円錐筒状をなしている。このうち対油用ラジアルリップ１３は機内Ａ側を向き、対ダスト用ラジアルリップ１４はその反対側を向き、それぞれ内径端部が、後述する第二密封要素２のスリーブ２１の外周面と適当な締め代をもって摺動可能に密接されている。

第一密封要素１における位置決め摺動部１５は、対ダスト用ラジアルリップ１４の外周側に位置して補強環１１の埋設部１１ｂに加硫接着され、環状に連続したものであって、機内Ａと反対側を向いて軸方向に突出し、その先端が後述する第二密封要素２のスリーブ２１におけるホルダ部２１ａに当接することにより、第一密封要素１と第二密封要素２を軸方向に互いに位置決めするものである。

第一密封要素１におけるガータスプリング１６は、金属製の細長いコイルスプリングを環状に繋げたものであって、対油用ラジアルリップ１３における先端近傍の外周側に形成された環状溝に嵌着され、この対油用ラジアルリップ１３の緊迫力を補償するものである。

第一密封要素１における保護板１７は金属のプレス成形品であって、外周筒部１７ａと、その機外Ｂ側の端部から内径側へ延びる径方向部１７ｂと、この径方向部１７ｂの内径端部から機外Ｂ側へ突出した先端筒部１７ｃとを有し、外周筒部１７ａが補強環１１における圧入筒部１１ａの内周に密嵌されると共に、補強環１１における段差部１１ｃとカシメ部１１ｄの間に固定されている。

第二密封要素２は、金属製のスリーブ２１と、このスリーブ２１にゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で一体に成形された内周シール部２２及び複数のサイドリップ２３〜２５と、最も内径側のサイドリップ２５の内周側に圧入固定された金属又は合成樹脂材料からなるカバー２６とを備える。

第二密封要素２におけるスリーブ２１は金属のプレス成形品であって、円筒状をなし、その機外Ｂ側の端部から外径側へ円盤状に展開したホルダ部２１ａを有する。

第二密封要素２における内周シール部２２は、スリーブ２１の内周面に加硫接着されており、軸３００の外周面に圧入されることによって、軸３００に対して第二密封要素２を固定すると共に軸３００と第二密封要素２との間の気密状態を保持するものである。

第二密封要素２におけるサイドリップ２３〜２５は、スリーブ２１のホルダ部２１ａにおける軸方向片側（第一密封要素１における位置決め摺動部１５との摺動面と反対側）に一体的に加硫接着されている。そしてこのうち、先端が機外Ｂ側かつ外周側を向いた最も外径側のサイドリップ２３は、保護板１７における外周筒部１７ａの内周面に摺動可能に密接され、先端が機外Ｂ側かつ内周側を向いた中段のサイドリップ２４は、保護板１７における径方向部１７ｂの内側面に摺動可能に密接され、先端が機外Ｂ側かつ外周側を向いた最も内径側のサイドリップ２５は、保護板１７における先端筒部１７ｃの内周面に摺動可能に密接されている。

第二密封要素２におけるカバー２６は、肉厚が０．５ｍｍ程度の薄肉の金属又は合成樹脂からなるものであって、スリーブ２１における機外Ｂ側の端部内周に延びる最も内径側のサイドリップ２５の根元部２５ａの内周面に圧入された内周筒部２６ａと、その機外Ｂ側の端部から外径側へ延びる径方向部２６ｂと、更にこの径方向部２６ｂから機外Ｂと反対側へ折り返されるように延びるリップ部２６ｃとを有する。リップ部２６ｃの先端は内径側へ凸形状に形成されており、その内周面が、保護板１７における先端筒部１７ｃの外周面に径方向に密接され、摺動可能となっている。

なお、カバー２６の内径（内周筒部２６ａの内径）は、軸３００の外径よりも僅かに大径であり、したがって、第二密封要素２を軸３００の外周面に装着した状態では、この第二密封要素２のカバー２６の内周面は、軸３００の外周面に対してスキマ嵌めされた状態にある。

この密封装置の組立においては、図２に示される分離状態から、まず第二密封要素２のホルダ部２１ａが第一密封要素１の位置決め摺動部１５の先端に当接するまで、第一密封要素１の対油用ラジアルリップ１３及び対ダスト用ラジアルリップ１４の内周に第二密封要素２のスリーブ２１を挿入する。なおこの時点では、第一密封要素１の補強環１１は、カシメ部１１ｄがまだカシメられておらず、圧入筒部１１ａの端部から円筒状に延びている。

次に、保護板１７を第一密封要素１の補強環１１の内周に挿入し、この補強環１１における圧入筒部１１ａの内周に保護板１７の外周筒部１７ａを密嵌する。そして、この外周筒部１７ａの先端が補強環１１の段差部１１ｃに当接するまで保護板１７を挿入することによって、第二密封要素２におけるサイドリップ２３〜２５が、それぞれ保護板１７の外周筒部１７ａの内周面、径方向部１７ｂの内側面及び先端筒部１７ｃの内周面に密接された状態となる。

そしてこの状態で、第一密封要素１の補強環１１のカシメ部１１ｄを内径側へ屈曲させてカシメることによって、保護板１７が補強環１１に一体化されると共に、第二密封要素２が第一密封要素１に抜け止めされた状態で組み込まれることになる。

更に、カバー２６の内周筒部２６ａを、第二密封要素２における最も内径側のサイドリップ２５の根元部２５ａの内周面に圧入していくことによって、このカバー２６におけるリップ部２６ｃの先端内周面が、保護板１７における先端筒部１７ｃの外周面に密接された状態として、組立を終了する。

以上のように構成された本発明の密封装置において、第一密封要素１は、ハウジング２００の内周に非回転状態で固定され、第二密封要素２は、軸３００の外周に固定されることによって軸３００と共に回転する。軸３００は、トラクタの足回りのキングピンである場合、周速が１．０ｍ以下の極低速で回転するものである。

そしてこの密封装置は、第一密封要素１の対油用ラジアルリップ１３が、第二密封要素２におけるスリーブ２１の外周面に摺動可能に密接されることによって、機内Ａに存在する潤滑油（グリースなど）が機外Ｂへ漏洩するのを防止する一方、その外側で対ダスト用ラジアルリップ１４が第二密封要素２におけるスリーブ２１の外周面に摺動可能に密接され、更にその外側で第二密封要素２における対ダスト用サイドリップ２３〜２５が第一密封要素１における保護板１７に摺動可能に密接され、更に第二密封要素２におけるカバー２６のリップ部２６ｃが、保護板１７における先端筒部１７ｃの外周面に摺動可能に密接され、このような多段シール構造によって、機外Ｂからの泥水や土埃等の侵入を遮断するものである。

とくに、最も機外Ｂ側で密封摺動部を形成するカバー２６が、剛性の高い金属又は合成樹脂からなるものであるため、耐摩耗性が向上し、保護板１７における先端筒部１７ｃの外周面との摺動によって、機外Ｂからの泥水や土埃等が、サイドリップ２３〜２５、対ダスト用ラジアルリップ１４及び対油用ラジアルリップ１３の摺動部へ泥水や土埃等が侵入するのを確実に防止して、長寿命化を図ることができる。

そして本発明の構成によれば、ハウジング２００と軸３００との相対的な軸方向変位（ガタ）があっても、保護板１７における先端筒部１７ｃの外周面に対するカバー２６のリップ部２６ｃの摺動位置が軸方向に変位するだけであって、その互いの密接摺動状態が維持される。したがって、ハウジング２００と軸３００との相対的な軸方向変位によって、前記先端筒部１７ｃとリップ部２６ｃの間に隙間を生じて泥水や土埃等の侵入を遮断できなくなったり、逆に前記先端筒部１７ｃとリップ部２６ｃの面圧が著しく大きくなったりすることがない。

また、カバー２６は薄肉であるため、内周筒部２６ａ及びリップ部２６ｃは径方向への曲げ変形が可能であり、したがってハウジング２００と軸３００間に僅かに偏心を生じても、十分に追随して、保護板１７の先端筒部１７ｃとカバー２６のリップ部２６ｃとの密接状態が維持される。

しかも、保護板１７の先端筒部１７ｃが機外Ｂ側へ向けて突出し、カバー２６のリップ部２６ｃが外側から包囲するようにしてこの先端筒部１７ｃの外周面に密接しているため、上方から泥水が降りかかるような場合でも、この泥水が一層侵入しにくい構造となっている。

なお、上述の形態においては、ハウジング２００が静止側、軸３００が回転側として説明したが、これとは逆に、軸３００が非回転で、ハウジング２００が軸３００の周りに回転されるローラのようなものである場合にも、本発明に係る密封装置を用いることができる。

本発明に係る密封装置を、その軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。本発明に係る密封装置の分離状態を、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

１第一密封要素
１１補強環
１３対油用ラジアルリップ（シールリップ）
１４対ダスト用ラジアルリップ（シールリップ）
１７保護板
１７ｃ先端筒部
２第二密封要素
２１スリーブ
２３〜２５サイドリップ
２６カバー
２６ｃリップ部
２００ハウジング（静止側）
３００軸（回転側）

Claims

静止側及び回転側のうち一方に装着される第一密封要素と、他方に装着される第二密封要素とを備え、前記第一密封要素が、補強環と、この補強環に設けられたシールリップと、このシールリップよりも外側に位置して設けられた保護板とを有し、前記第二密封要素が、前記保護板に形成された先端筒部と径方向に密接されるカバーを有することを特徴とする密封装置。
保護板の先端筒部が軸方向外側への突出形状をなし、カバーが、前記先端筒部を先端側及び径方向から包囲する形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。