JP2010185476A

JP2010185476A - 密封装置

Info

Publication number: JP2010185476A
Application number: JP2009028285A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Omori; 武志大森
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2010-08-26

Abstract

【課題】泥水や土埃等の侵入を遮断するための多段のスラストリップ２３〜２６を有する密封装置において、静止側と回転側との相対変位に対する追随性を向上させ、密封性を向上させる。
【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に可撓膜部１３を介して径方向変位可能に設けられたラジアルリップ１４，１５と、このラジアルリップ１４，１５よりも外側に位置して軸方向に並んだ複数のシールフランジ１８，１９とを有し、第二密封要素２が、ラジアルリップ１４，１５と摺動可能に密接されるスリーブ２１と、このスリーブ２１から前記シールフランジ１８，１９の間へ向けて延在されたホルダ部２１ａの軸方向両側に設けられて前記各シールフランジ１８，１９の内側面と摺動可能に密接される複数のスラストリップ２３〜２６とを有する。
【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。

トラクタや耕耘機などの農業機械や建築機械における足回り等の軸封手段として、泥水や土埃等に曝される過酷な条件で使用される密封装置は、従来、例えば特許文献１に記載のようなものが知られている。

実開昭６４−５５３７１号公報

図２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半断面図である。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（例えば車軸）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。

このうち第一密封要素１１０は、外周筒部１１１ａ及びその機内Ａ側の端部から内径側へ延びるシール鍔部１１１ｂを有する金属製の外環１１１と、この外環１１１における前記外周筒部１１１ａの機外Ｂ側の端部から外径側へ凸の断面略Ｕ字形に屈曲形成されたカシメ部１１１ｃに外径端部がカシメ固定された金属製の保護カバー１１２と、前記外環１１１の外周筒部１１１ａの外周面に一体に設けられてハウジング２００の内周面に適当な締め代をもって密嵌される外周固定シール部１１３と、前記外環１１１のシール鍔部１１１ｂの内径側に一体に設けられて機外Ｂ側を向いた対ダスト用のラジアルリップ１１４及び機内Ａ側を向いた対油用のラジアルリップ１１５とを備える。外周固定シール部１１３及びラジアルリップ１１４，１１５は、ゴム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。

また第二密封要素１２０は、スリーブ１２１ａ及びその機外Ｂ側の端部から外径側へ展開したホルダ部１２１ｂからなる金属製の内環１２１と、前記スリーブ１２１ａ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固定シール部１２２と、前記ホルダ部１２１ｂにおける機外Ｂ側の面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外側リップ１２３及びスラストリップ１２４，１２５と、その反対側の面に一体に設けられて互いに同心の円周方向へ延びるスラストリップ１２６，１２７とを備える。内周固定シール部１２２、外側リップ１２３及びスラストリップ１２４〜１２７は、ゴム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。

上記構成の密封装置１００は、第二密封要素１２０における機外Ｂ側の外側リップ１２３が、第一密封要素１１０の保護カバー１１２の内径部に形成された筒状部１１２ａの内周面に摺動可能に密接され、その外周側の複数のスラストリップ１２４，１２５が、前記保護カバー１１２の内側面に摺動可能に密接され、その軸方向反対側の複数のスラストリップ１２６，１２７が、第一密封要素１１０における外環１１１のシール鍔部１１１ｂに摺動可能に密接され、さらに、第一密封要素１１０のラジアルリップ１１４が第二密封要素１２０における内環１２１のスリーブ１２１ａに摺動可能に密接されることによって、多段の密封摺動部を形成し、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。また、第一密封要素１１０の対油用ラジアルリップ１１５が、前記内環１２１のスリーブ１２１ａ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ものである。

しかしながら上記従来構造の密封装置１００によれば、外側リップ１２３が保護カバー１１２の筒状部１１２ａに摺接されているので、ハウジング２００と軸３００の偏心に対する許容追随量が小さく、ハウジング２００と軸３００との偏心によって第二密封要素１２０と第一密封要素１１０との偏心が大きくなると、外側リップ１２３と筒状部１１２ａとの摺動負荷が、円周方向１箇所で著しく大きくなってしまい、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１１５も同様の問題があった。

また、外側リップ１２３が摺接された保護カバー１１２の筒状部１１２ａの先端が、第二密封要素１２０と軸方向に近接しているので、ハウジング２００と軸３００との軸方向相対変位に対する許容追随量も小さいものであった。

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、泥水や土埃等の侵入を遮断するための多段のスラストリップを有する密封装置において、静止側と回転側との相対変位に対する追随性を向上させ、密封性を向上させることにある。

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、この補強環に可撓膜部を介して径方向変位可能に設けられたラジアルリップと、このラジアルリップよりも外側に位置して軸方向に並んだ複数のシールフランジとを有し、前記第二密封要素が、前記ラジアルリップと摺動可能に密接されるスリーブと、このスリーブから前記複数のシールフランジの間へ向けて延在されたホルダ部の軸方向両側に設けられて前記各シールフランジの内側面と摺動可能に密接される複数のスラストリップとを有するものである。

本発明に係る密封装置によれば、外部からの泥水等の侵入を遮断する複数のスラストリップが、第二密封要素のスリーブから延在されたホルダ部の軸方向両側に設けられ、その軸方向両側に位置するシールフランジの内側面と摺動するものであるため、第一密封要素と第二密封要素の相対的な偏心によってスラストリップの締め代が変化することはなく、また、第一密封要素と第二密封要素の相対的な軸方向変位によって一方のスラストリップの締め代が低下しても、他方のスラストリップの締め代が増大することになり、したがって偏心や軸方向変位があっても一定のシール性が得られる。しかも、回転側の外周面と摺動されるラジアルリップが可撓膜部を介して径方向変位可能に設けられているため、偏心に対するラジアルリップの許容追随量も向上する。

本発明に係る密封装置の使用状態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。従来の密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

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使用状態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。

この図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回転する軸３００（例えばトラクタなど農業機械の車軸）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。

このうち、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固定シール部１２、可撓膜部１３、対油用ラジアルリップ１４及び対ダスト用ラジアルリップ１５と、前記対油用ラジアルリップ１４の外周に装填されたガータスプリング１６と、対油用ラジアルリップ１４と対ダスト用ラジアルリップ１５の間の内周面に一体的に設けられた金属又は合成樹脂製のガイドリング１７と、対油用ラジアルリップ１４及び対ダスト用ラジアルリップ１５より外側に位置して前記補強環１１の端部にカシメ固定された金属製の一対のシールフランジ１８，１９を有するものである。

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、円筒部１１ａと、その機内Ａ側の端部から内周側へ延びる径方向部１１ｂと、円筒部１１ａの機外Ｂ側の端部に外周側へ凸の折り返し形状に形成されたカシメ部１１ｃとからなる。

第一密封要素１における外周固定シール部１２は、補強環１１の円筒部１１ａの外周面に加硫接着されており、ハウジング２００の内周面に圧入されることによって、ハウジング２００に対して第一密封要素１を固定すると共にハウジング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における可撓膜部１３は、外周固定シール部１２から連続したゴム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の径方向部１１ｂの内径側から機内Ａと反対側へ向けて漸次小径になるような円錐筒状に形成されている。

第一密封要素１における対油用ラジアルリップ１４及び対ダスト用ラジアルリップ１５は、可撓膜部１３の内径端部から連続したゴム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、先端が小径となるような円錐筒状をなしており、このうち対油用ラジアルリップ１４は機内Ａ側を向き、対ダスト用ラジアルリップ１５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におけるスリーブ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１４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、対油用ラジアルリップ１４の緊迫力を補償するものである。

第一密封要素１における金属又は合成樹脂製のガイドリング１７は、対油用ラジアルリップ１４と対ダスト用ラジアルリップ１５における互いに共通の根元部の内周に一体的に設けられ、後述する第二密封要素２におけるスリーブ２１の外周に僅かな隙間を介して遊嵌されている。

第一密封要素１におけるシールフランジ１８，１９は金属のプレス成形品であって、外径部１８ａ，１９ａが、補強環１１のカシメ部１１ｃに互いに軸方向に重合した状態でカシメ固定されており、それより内径側のフランジ本体部１８ｂ，１９ｂが、互いに適当な間隔をもって開くようにして軸方向に並んでいる。

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固定シール部２２、及び複数のスラストリップ２３〜２６を有するものである。

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、その機外Ｂ側の端部から機外Ｂ側へ向けて凸の略Ｕ字形に屈曲した突出部２１ｂを介して、第一密封要素１におけるシールフランジ１８，１９のフランジ本体部１８ｂ，１９ｂ間へ向けて延在された円盤状のホルダ部２１ａを有する。

第二密封要素２における内周固定シール部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におけるスラストリップ２３〜２６は、内周固定シール部２２から連続したゴム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、スリーブ２１のホルダ部２１ａの軸方向両側に一体的に加硫接着されている。そしてこのうち、前記ホルダ部２１ａの機外Ｂ側の面に加硫接着されたスラストリップ（以下、外側スラストリップという）２３，２４は、先端が小径となるような円錐筒状をなして延び、その先端部が、第一密封要素１における外側シールフランジ１８のフランジ本体部１８ｂに適当な締め代を持って摺動可能に密接されている。また、その反対側に加硫接着されたスラストリップ（以下、内側スラストリップという）２５，２６は、先端が大径となるような円錐筒状をなして延び、その先端部が、第一密封要素１における内側シールフランジ１９のフランジ本体部１９ｂに適当な締め代を持って摺動可能に密接されている。

第二密封要素２におけるスリーブ２１に、機外Ｂ側へ向けて凸の略Ｕ字形に形成された突出部２１ｂの外面には、内周固定シール部２２と外側スラストリップ２３，２４の間で連続したゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料からなる被覆層２７が一体的に加硫接着されている。そして前記突出部２１ｂ（又はこれを被覆している被覆層２７）は、外側シールフランジ１８のフランジ本体部１８ｂの内径側に位置しており、両者間には径方向の隙間Ｇが存在している。

なお、外側シールフランジ１８のフランジ本体部１８ｂの内径は、第二密封要素２における外側スラストリップ２３，２４のうち、内径側のスラストリップ２３の摺動径より適宜小径であり、外側シールフランジ１８の外径部１８ａとフランジ本体部１８ｂとの間に形成された段差部１８ｃの内径は、第二密封要素２における外側スラストリップ２３，２４のうち、外径側のスラストリップ２４の摺動径より適宜大径である。同様に、内側シールフランジ１９のフランジ本体部１９ｂの内径は、第二密封要素２における内側スラストリップ２５，２６のうち、内径側のスラストリップ２６の摺動径より適宜小径であり、内側シールフランジ１９の外径部１９ａとフランジ本体部１９ｂとの間に形成されると共に補強環１１の円筒部１１ａに嵌合された軸方向段差部１９ｃの内径は、第二密封要素２における内側スラストリップ２５，２６のうち、外径側のスラストリップ２５の摺動径より適宜大径である。

以上のように構成された密封装置において、第一密封要素１は、ハウジング２００に非回転状態で固定されており、第二密封要素２は、軸３００に固定されることによって、この軸３００と共に軸心Ｏの周りに回転される。

そして、第二密封要素２における外側スラストリップ２３，２４が、軸３００と共に回転することによって非回転の第一密封要素１における外側シールフランジ１８のフランジ本体部１８ｂと密接摺動し、同様に、第二密封要素２における内側スラストリップ２５，２６が、非回転の第一密封要素１における内側シールフランジ１９のフランジ本体部１９ｂと密接摺動し、第一密封要素１における対ダスト用ラジアルリップ１５が、第二密封要素２のスリーブ２１の外周面と密接摺動する。そしてこのような多段の摺動部によって、機外Ｂ側からの泥水や土埃等のダストの侵入を有効に遮断すると共に、第一密封要素１における対油用ラジアルリップ１４が、第二密封要素２のスリーブ２１の外周面と密接摺動することによって、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ものである。

また、外側スラストリップ２３の外側（内径側）では、外側シールフランジ１８のフランジ本体部１８ｂの内径端部と、第二密封要素２におけるスリーブ２１に形成された突出部２１ｂを被覆している被覆層２７との間の隙間Ｇによって、ラビリンスシール機能を奏する。このため、機外Ｂ側の泥水や土埃等のダストが外側スラストリップ２３と外側シールフランジ１８のフランジ本体部１８ｂとの摺動部へ侵入して外側スラストリップ２３が摩耗するのを有効に抑制することができ、ひいては、外側スラストリップ２３より内側にある各スラストリップ２４〜２６、対ダスト用ラジアルリップ１５及び対油用ラジアルリップ１４の摩耗も有効に抑制されることになる。

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によって、あるいは第一密封要素１と第二密封要素２の軸方向組付け位置の誤差によって、例えば第二密封要素２におけるスリーブ２１のホルダ部２１ａが、外側シールフランジ１８と内側シールフランジ１９との間で内側シールフランジ１９寄りに偏在する場合は、外側シールフランジ１８のフランジ本体部１８ｂに対する外側スラストリップ２３，２４の締め代は低下するが、内側シールフランジ１９のフランジ本体部１９ｂに対する内側スラストリップ２５，２６の締め代は増大することになる。またこれとは逆に、例えばホルダ部２１ａが外側シールフランジ１８寄りに偏在する場合は、内側シールフランジ１９のフランジ本体部１９ｂに対する内側スラストリップ２５，２６の締め代は低下するが、外側シールフランジ１８のフランジ本体部１８ｂに対する外側スラストリップ２３，２４の締め代は増大することになる。したがってスラストリップ２３〜２６全体としては、一定のシール性を得ることができる。

また、外側スラストリップ２３，２４及び内側スラストリップ２５，２６が、その軸方向両側に位置する外側シールフランジ１８のフランジ本体部１８ｂ及び内側シールフランジ１９のフランジ本体部１９ｂと摺動するものであるため、ハウジング２００と軸３００との相対的な偏心、ひいては第一密封要素１と第二密封要素２の相対的な偏心によって、これらスラストリップ２３〜２６の締め代が変化することはない。しかも、外側シールフランジ１８のフランジ本体部１８ｂの内径を外側スラストリップ２３の摺動径より小さくし、内側シールフランジ１９の軸方向段差部１９ｃの内径を内側スラストリップ２５の摺動径より大きくして、その径寸法差が適切に設定されているので、偏心によって外側スラストリップ２３が円周方向１箇所で外側シールフランジ１８のフランジ本体部１８ｂの内径から外れてしまったり、内側スラストリップ２５が円周方向１箇所で内側シールフランジ１９の軸方向段差部１９ｃに干渉したりするようなことを防止することができ、したがってスラストリップ２３〜２６とシールフランジ１８，１９のある程度の偏心を許容することができる。

また、第二密封要素２におけるスリーブ２１の外周面と密接摺動される対油用ラジアルリップ１４及び対ダスト用ラジアルリップ１５が、可撓膜部１３によって径方向変位可能に設けられているため、第一密封要素１と第二密封要素２の相対的な偏心に対する対油用ラジアルリップ１４及び対ダスト用ラジアルリップ１５の許容追随量も向上する。しかも対油用ラジアルリップ１４及び対ダスト用ラジアルリップ１５の根元に位置して設けられたガイドリング１７は、スリーブ２１に対する対油用ラジアルリップ１４及び対ダスト用ラジアルリップ１５の摺動面圧の増大を制限する作用を有するので、偏心によって前記摺動面圧が円周方向に不均一になるのを有効に防止することができる。

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。

１第一密封要素
１１補強環
１３可撓膜部
１４対油用ラジアルリップ
１５対ダスト用ラジアルリップ
１８，１９シールフランジ
２第二密封要素
２１スリーブ
２１ｂ突出部
２３〜２６スラストリップ
２００ハウジング
３００軸
Ｇ隙間

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、この補強環に可撓膜部を介して径方向変位可能に設けられたラジアルリップと、このラジアルリップよりも外側に位置して軸方向に並んだ複数のシールフランジとを有し、前記第二密封要素が、前記ラジアルリップと摺動可能に密接されるスリーブと、このスリーブから前記複数のシールフランジの間へ向けて延在されたホルダ部の軸方向両側に設けられて前記各シールフランジの内側面と摺動可能に密接される複数のスラストリップとを有することを特徴とする密封装置。