JP2010091078A - 密封装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】第一密封要素1に設けた保護板17と、第二密封要素2に設けられて保護板17に密接する金属リップ部材26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200と回転側300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。
【解決手段】静止側200及び回転側300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に、保護板17に形成されたテーパ状フランジ部17cに軸方向に密接されるリップ部26bが形成された金属リップ部材26が設けられ、テーパ状フランジ部17c及びリップ部26bがばね性を有する。
【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及びその反対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リップ部材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における金属リップ部材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における金属リップ部材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金属リップ部材126が、剛性の高い金属板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に軸方向の相対変位(軸方向のガタつき)がある場合は、第一密封要素110における剛性の高い金属製の保護板116の径方向部116bと、第二密封要素120における金属製の金属リップ部材126のリップ部126bとの摺動部に隙間を生じ、サイドリップ125側へ泥水や土埃等が侵入してしまうおそれがあった。
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、第一密封要素に設けた保護板と第二密封要素に設けられて前記保護板に密接する金属リップ部材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、本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、前記第二密封要素に、前記保護板に形成されたテーパ状フランジ部に軸方向に密接されるリップ部が形成された金属リップ部材が設けられ、前記テーパ状フランジ部及びリップ部がばね性を有することを特徴とするものである。
本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金属リップ部材のリップ部が、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テーパ状フランジ部と軸方向に密接され、このテーパ状フランジ部及びリップ部がばね性を有するため、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、リップ部とテーパ状フランジ部のばね性によってこれに追随して密接状態を維持し、しかもテーパ状フランジ部は、その形状特性から、径方向の変位(偏心)に対してもリップ部との密接状態を維持するので、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。
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は比較的薄肉の金属板をプレス成形したものであって、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フランジ部17bと、この径方向フランジ部17bの内径側から機外B側へ傾斜した円錐面をなすように形成されたテーパ状フランジ部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。また、径方向フランジ部17b及びテーパ状フランジ部17cは、比較的薄肉の金属板からなるものであることによって、軸方向に対する適当なばね性(曲げ弾性)を有する。
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、複数のサイドリップ23,24及び弾性層25と、この弾性層25を介して圧入固定された金属リップ部材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23,24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)に一体的に成形されている。そしてこのうち、相対的に外径側にあって先端が機外B側かつ外径側を向いたサイドリップ24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、相対的に内径側にあって先端が機外B側かつ内径側を向いたサイドリップ23は、保護板17における径方向フランジ部17bの内側面に摺動可能に密接されている。
第二密封要素2における金属リップ部材26は、比較的薄肉の金属板をプレス成形したものであって、スリーブ21における機外B側の端部内周に位置して内周シール部22から延在されスリーブ21における機外B側の端部内周に位置して形成された弾性層25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、機外Bと反対側へ傾斜した円錐面をして延びるリップ部26bとを有する。リップ部26bの先端は機外Bと反対側へ凸の湾曲形状に形成されており、その内側面が、保護板17におけるテーパ状フランジ部17cの外側面に軸方向に密接され、互いに摺動可能となっている。
なお、金属リップ部材26の内周筒部26aの内径は、軸300の外径よりも僅かに大径に形成されており、したがって、前記内周筒部26aは、軸300の外周面に対してスキマ嵌めされるようになっている。また、金属リップ部材26のリップ部26bは軸方向に対する適当なばね性(曲げ弾性)を有し、先に説明したように、保護板17のテーパ状フランジ部17cも軸方向のばね性を有するため、両者は互いに弾性的に密接される。
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23,24が、それぞれ保護板17の外周筒部17aの内周面及び径方向フランジ部17bの内側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、金属リップ部材26の内周筒部26aを、第二密封要素2における弾性層25の内周面に圧入していくことによって、この金属リップ部材26におけるリップ部26bの先端部の内側面と保護板17におけるテーパ状フランジ部17cの外側面が互いに密接し、その密接力によってリップ部26b及びテーパ状フランジ部17cが互いに軸方向の適当な曲げ変形を受けた状態となって、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。
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23,24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における金属リップ部材26のリップ部26bが、保護板17におけるテーパ状フランジ部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側では金属リップ部材26のリップ部26bと保護板17のテーパ状フランジ部17cによる密封摺動部によって、機外Bからの泥水や土埃等が、サイドリップ23,24、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防止するので、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のテーパ状フランジ部17cに与えられている初期曲げ変形によるばね性と、金属リップ部材26のリップ部26bに与えられている初期曲げ変形によるばね性によって、両者の摺動位置が軸方向へ良好に追随変位する。したがって、前記テーパ状フランジ部17cとリップ部26b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、逆に前記テーパ状フランジ部17cとリップ部26bの面圧が著しく大きくなったりすることがない。
また、ハウジング200と軸300との相対的な径方向変位(偏心)があった場合でも、保護板17のテーパ状フランジ部17cに与えられている初期曲げ変形によるばね性と、金属リップ部材26のリップ部26bに与えられている初期曲げ変形によるばね性によって、両者の密接状態が維持されるので、前記テーパ状フランジ部17cとリップ部26b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、逆に前記テーパ状フランジ部17cとリップ部26bの面圧が著しく大きくなったりすることがない。
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である。 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。 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。
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 テーパ状フランジ部
2 第二密封要素
21 スリーブ
23,24 サイドリップ
26 金属リップ部材
26b リップ部
200 ハウジング(静止側)
300 軸(回転側)

Claims (1)

  1. 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、前記第二密封要素に、前記保護板に形成されたテーパ状フランジ部に軸方向に密接されるリップ部が形成された金属リップ部材が設けられ、前記テーパ状フランジ部及びリップ部がばね性を有することを特徴とする密封装置。
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