JP2010270909A

JP2010270909A - 密封装置

Info

Publication number: JP2010270909A
Application number: JP2010099418A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Nakagawa; 岳洋中川
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2010-12-02

Abstract

【課題】シールリップ１３の摺動部Ｓの潤滑性を向上させる。
【解決手段】横向きの回転軸２の外周で潤滑油を含む流体を密封する密封装置１０であって、ハウジング１の内周に挿通された回転軸２の外周面に機内空間Ａ側を向いた状態で摺動可能に密接されるシールリップ１３と、その機内空間Ａ側を覆うように延びる油供給部材１６とを備え、この油供給部材１６にはシールリップ１３の上側に位置して所要数の窓部１６１，１６２が開設され、内径側に、機内空間Ａ側を向いた先端が回転軸２の外周面に近接されると共にシールリップ１３の外周側へ向けて大径になるガイド筒部１６ｄが形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車あるいはその他の機器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。

回転軸の外周で流体を密封する密封装置として、従来から、シールリップを有するものが広く知られている。すなわちこの種の密封装置１００は、例えば図９に示されるように、断面形状が略Ｌ字型の補強環１０１と、この補強環１０１の外周筒部にゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料によって一体的に成形された固定シール部１０２と、補強環１０１の内径部にゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料によって一体的に成形されて機内空間Ａ側を向いたシールリップ１０３とを備え、固定シール部１０２が、ハウジング２００の内周面に圧入固定されると共に、シールリップ１０３が、ハウジング２００の内周に挿通された回転軸３００の外周面に摺動可能に密接されることによって、機内空間Ａを密封するものである。

この種の密封装置１００では、回転軸３００が横向き（略水平）で、かつ高速回転するものである場合、機内空間Ａ側から供給されて回転軸３００の外周面に付着した潤滑油が遠心力によって振り切られてしまい、回転軸３００に対するシールリップ１０３の摺動部に十分な潤滑油膜が形成されにくくなる。また、供給される潤滑油の量が少ない場合も同様である。そして十分な潤滑油膜が形成されないと、摩擦熱によってシールリップ１０３の摺動部が劣化してクラックを発生したり、異常摩耗が起こったりし、早期に漏れを生じるおそれがあった。

そこで、図１０に示される密封装置１００は、シールリップ１０３の摺動部に十分な潤滑油膜を形成させるために、固定シール部１０２の内周に、シールリップ１０３の機内空間Ａ側を覆うように延びる油供給部材１０４を取り付けてある。この油供給部材１０４は、機内空間Ａ側から飛来するミスト状の潤滑油を受け止めて表面に付着させ、このうち、シールリップ１０３の上側で油供給部材１０４に付着した油滴Ｏを、案内突起１０４ａから、回転軸３００の外周面のうちシールリップ１０３の摺動部の近傍となる部分へ滴下させることによって、シールリップ１０３の摺動部の潤滑性を確保しようとするものである（特許文献１参照）。しかしながら、従来技術による油供給部材１０４では、シールリップ１０３の摺動部への潤滑油の供給量が必ずしも十分とは言えず、更なる改良が望まれていた。

特開２００８−３０９３２８号公報

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、シールリップの摺動部の潤滑性を一層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、請求項１の発明に係る密封装置は、横向きの回転軸の外周で流体を密封する密封装置であって、ハウジングの内周に挿通された回転軸の外周面に機内空間側を向いた状態で摺動可能に密接されるシールリップと、前記シールリップの機内空間側を覆うように延びる油供給部材とを備え、この油供給部材にはシールリップの上側に位置して所要数の窓部が開設され、内径側に、機内空間側を向いた先端が前記回転軸の外周面に近接されると共に前記シールリップの外周側へ向けて大径になるガイド筒部が形成されたものである。

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、窓部に、シールリップの摺動部近傍へ油滴の落下を案内するガイド板が形成されたものである。

請求項３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、油供給部材の機内空間側に、前記油供給部材のガイド筒部へ向けて油を噴射する油噴射口が設けられ、前記ガイド筒部が、油噴射口からの油を前記油供給部材の窓部側へ向けて刎ね返す傾斜を有するものである。

請求項１の発明に係る密封装置によれば、機内空間側から飛来する油滴の一部は油供給部材にシールリップの上側に位置して開設された窓部を通ってシールリップの摺動部近傍へ落下し、回転軸の外周面に付着した油滴のうち、油供給部材のガイド筒部の内周側に位置するものは、遠心力で振り切られて飛散しても、ガイド筒部に捕集され、その大径側へ案内されてシールリップの摺動部近傍へ落下するので、シールリップの摺動部の潤滑性を向上させて長期間にわたり良好な密封性能を維持することができる。

請求項２の発明に係る密封装置によれば、請求項１による効果に加え、窓部に形成されたガイド板が、窓部へ飛来した油滴を受け止めてシールリップの摺動部近傍へ落下を案内するため、一層確実にシールリップの摺動部の潤滑性を向上させることができる。

請求項３の発明に係る密封装置によれば、請求項１による効果に加え、油噴射口から噴射された油を油供給部材のガイド筒部によって油供給部材の窓部側へ向けて刎ね返すため、この油滴の一部は前記窓部からガイド筒部の内面に案内されてシールリップの摺動部近傍へ落下するので、シールリップの摺動部の潤滑性を向上させて長期間にわたり良好な密封性能を維持することができる。

本発明に係る密封装置の第一の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の片側断面図である。本発明に係る密封装置の第一の形態を、軸心を通る平面で切断して示す部分的な断面斜視図である。本発明に係る密封装置の第一の形態による作用を示す説明図である。本発明に係る密封装置の第二の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の片側断面図である。本発明に係る密封装置の第二の形態を、軸心を通る平面で切断して示す部分的な断面斜視図である。本発明に係る密封装置の第二の形態による作用を示す説明図である。本発明に係る密封装置の第三の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の片側断面図である。本発明に係る密封装置の第三の形態による作用を示す説明図である。従来の密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の片側断面図である。従来の密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の片側断面図である。

以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１及び図２は、本発明に係る密封装置の第一の形態を示すものである。

図１において、参照符号１は機器のハウジング、参照符号２は軸心が横向き（略水平）であるこのハウジング１の内周に挿通された回転軸である。すなわち回転軸２は略水平な軸心を中心として回転されるものであり、ハウジング１の内周面１ａには、本発明に係る密封装置１０が装着されている。

密封装置１０は、図１及び図２に示されるように、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によって一体的に成形された固定シール部１２、シールリップ１３及びダストリップ１４と、シールリップ１３の先端近傍の外周面に嵌着されたガータスプリング１５と、シールリップ１３の機内空間Ａ側を覆うように延びる油供給部材１６とを備える。

詳しくは、補強環１１は、金属板のプレス成形等によって製作されたものであって、外周面に固定シール部１２が一体に加硫接着された外径筒部１１ａと、この外径筒部１１ａにおける機内空間Ａと反対側となる端部から内径側へ延びる内向きフランジ１１ｂからなる断面略Ｌ字形を呈する。

固定シール部１２は、ハウジング１の内周面１ａに圧入・密嵌される部分であって、装着状態において、補強環１１の外径筒部１１ａとハウジング１の内周面１ａとの間で、径方向に適当に予圧縮されるようになっている。

シールリップ１３は、補強環１１の内向きフランジ１１ｂの内径部から機内空間Ａ側を向いて延び、その先端近傍の略Ｖ字形断面をなす内径部が、回転軸２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ようになっている。

ダストリップ１４は、シールリップ１３の根元から機内空間Ａと反対側を向いて延びており、その内径端部が、回転軸２の外周面に微小な隙間をもって近接されるか、あるいは僅かな締め代をもって摺動可能に密接されるようになっている。

ガータスプリング１５は、金属製のコイルスプリングの両端を繋げて環状にしたものであって、シールリップ１３の外周面に形成された環状溝に嵌着され、回転軸２の外周面に対するシールリップ１３の緊迫力を補償するものである。

油供給部材１６は、金属板のプレス成形等によって製作されたものであって、補強環１１の外径筒部１１ａの内周面に圧入嵌着された取付筒部１６ａと、その機内空間Ａ側の端部から内径側へ延びる円盤部１６ｂと、シールリップ１３の先端部の外径側に位置する前記円盤部１６ｂの内径からシールリップ１３の正面側（機内空間Ａ側）へ向けて傾斜して延びる中間円錐部１６ｃと、さらにその内径から機内空間Ａ側へ向けて延び、中間円錐部１６ｃよりも緩勾配で、シールリップ１３の外周側へ向けて大径になる円錐筒状をなすガイド筒部１６ｄとからなる。

油供給部材１６における円盤部１６ｂ及び中間円錐部１６ｃには、それぞれ複数の窓部１６１，１６２が円周方向所定間隔で開設されている。また、油供給部材１６におけるガイド筒部１６ｄは、機内空間Ａ側を向いた先端が回転軸２の外周面に近接されている。

以上のように構成された第一の形態による密封装置１０は、シールリップ１３が機内空間Ａ側を向くように、言い換えれば油供給部材１６におけるガイド筒部１６ｄの先端が機内空間Ａ側を向くように、固定シール部１２がハウジング１の内周面１ａに圧入嵌着されると共に、シールリップ１３の内径部が、回転軸２の外周面に摺動可能に密接されることによって、機内空間Ａに存在する例えばミスト状の潤滑油が軸周から機外Ｂの大気側へ漏洩するのを防止すると共に、機外Ｂからの異物の侵入を防止するものである。

ここで、潤滑油が機内空間Ａにミスト状になって存在するような場合は、一般に、回転軸２の外周面に対するシールリップ１３の摺動部Ｓには良好な潤滑油膜が形成されにくい。しかしながら、この実施の形態の密封装置１０によれば、回転軸２の上側では、機内空間Ａから飛来する油滴の一部は、図３に参照符号Ｏ₁，Ｏ₂で示されるように、窓部１６１，１６２を通じて油供給部材１６の内側へ取り込まれ、シールリップ１３の摺動部Ｓの近傍へ落下するので、摺動部Ｓへの良好な潤滑油膜の形成が促される。

また、回転軸２の上側で油供給部材１６における円盤部１６ｂ、中間円錐部１６ｃ及びガイド筒部１６ｄの機内空間Ａ側の表面に付着した油滴の一部は、矢印Ｆ₁で示されるようにガイド筒部１６ｄの外周面を伝ってその先端から回転軸２の外周面へ流れ落ち、さらに参照符号Ｏ₄で示されるように、遠心力によって機内空間Ａへ飛散するが、他の一部は矢印Ｆ₂で示されるように、油供給部材１６におけるガイド筒部１６ｄの内周に取り込まれ、油滴に作用する回転方向の気流の遠心力によって、ガイド筒部１６ｄの大径側へ案内されてシールリップ１３の摺動部Ｓの近傍へ落下するので、これによっても、摺動部Ｓへの良好な潤滑油膜の形成が促される。

しかも、油供給部材１６は機内空間Ａ側へ突出した中間円錐部１６ｃ及びガイド筒部１６ｄを有することによって、従来技術として示した図１０の油供給部材１０４のような、軸と直交する平面で油滴を捕集するものに比較して、より多くの潤滑油を捕集することができる。

したがって、これらの作用によって、シールリップ１３の摺動部Ｓの潤滑性を向上させて長期間にわたり良好な密封性能を維持することができる。

なお、油供給部材１６によるシールリップ１３の摺動部Ｓへの油滴の滴下は、当然、回転軸２の上側（シールリップ１３の上側）から行われるので、窓部１６１，１６２は、基本的に回転軸２（シールリップ１３）より上側となる位置にのみ開設されていればよいが、円周方向全域に所定間隔で開設しておけば、ハウジング１への密封装置１０の装着に際して、窓部１６１，１６２が回転軸２（シールリップ１３）より上側となるように円周方向の位置合わせを行う必要がない。

次に、図４及び図５は、本発明に係る密封装置の第二の形態を示すものである。

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、油供給部材１６の円盤部１６ｂには窓部が開設されておらず、中間円錐部１６ｃに開設された窓部１６３が、完全に打ち抜かれたものではなく、中間円錐部１６ｃをコ字形の切り込みによって舌片状のガイド板１６４を打ち出すことにより形成された点にある。

詳しくは、ガイド板１６４は円盤部１６ｂと平行、言い換えれば軸心と略直交する平面をなすものであって、シールリップ１３の先端の外周側に位置し、先端部１６４ａが内径側を向いている。そして窓部１６３は、中間円錐部１６ｃから、ガイド板１６４を軸心と略直交する平面をなすように打ち出すことによって開設されたものである。

以上のように構成された第二の形態による密封装置１０も第一の形態と同様、シールリップ１３が機内空間Ａ側を向くように、言い換えれば油供給部材１６におけるガイド筒部１６ｄの先端が機内空間Ａ側を向くように、固定シール部１２がハウジング１の内周面１ａに圧入嵌着されると共に、シールリップ１３の内径部が、回転軸２の外周面に摺動可能に密接されることによって、機内空間Ａに存在する例えばミスト状の潤滑油が軸周から機外Ｂの大気側へ漏洩するのを防止すると共に、機外Ｂからの異物の侵入を防止するものである。

そして回転軸２の上側では、機内空間Ａから飛来する油滴の一部は、図６に参照符号Ｏ_５で示されるように、窓部１６３を通じて油供給部材１６の内側へ取り込まれ、シールリップ１３の摺動部Ｓの近傍へ落下するので、摺動部Ｓへの良好な潤滑油膜の形成が促される。

また、回転軸２の上側で油供給部材１６の円盤部１６ｂやガイド板１６４における機内空間Ａ側の表面に衝突して付着した油滴の一部は、参照符号Ｏ₆で示されるように、ガイド板１６４を伝ってその先端部１６４ａからシールリップ１３の摺動部Ｓの近傍へ落下する。

さらに、回転軸２の上側で中間円錐部１６ｃやガイド筒部１６ｄの外周面に付着した油滴は、矢印Ｆ₁で示されるように回転軸２の外周面へ流れ落ち、参照符号Ｏ₄で示されるように、遠心力によって機内空間Ａへ飛散するが、回転軸２の外周面へ流れ落ちたＯ₃の他の一部は、矢印Ｆ₂で示されるようにガイド筒部１６ｄの内周に取り込まれ、油滴に作用する回転方向の気流の遠心力によって、ガイド筒部１６ｄの大径側へ案内されてシールリップ１３の摺動部Ｓの近傍へ落下するので、これによっても、摺動部Ｓへの良好な潤滑油膜の形成が促される。

そしてこの場合も、油供給部材１６は機内空間Ａ側へ突出した中間円錐部１６ｃ及びガイド筒部１６ｄを有することによって、従来技術として示した図１０の油供給部材１０４のような、軸と直交する平面で油滴を捕集するものに比較して、より多くの潤滑油を捕集することができる。

次に図７は、本発明に係る密封装置の第三の形態を示すものである。

この第三の形態において、密封装置１０は、基本的には第一又は第二の形態と同様、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成形された略円筒状の固定シール部１２、シールリップ１３及びダストリップ１４と、シールリップ１３の先端近傍の外周面に嵌着されたガータスプリング１５と、シールリップ１３の機内空間Ａ側を覆うように延びる油供給部材１６とを備える。

そしてこの第三の形態において、上述した第一又は第二の形態と異なるところは、油供給部材１６が、補強環１１の外径筒部１１ａの内周面に圧入嵌着された取付筒部１６ａと、その圧入方向の端部から内径側へ延びる円盤部１６ｅと、その内径端部からシールリップ１３の正面側（機内空間Ａ側）へ向けて小径になるような円錐筒状をなすガイド筒部１６ｆとからなり、その内径端がシールリップ１３の先端面１３ａと軸方向に近接対向し、ハウジング１におけるシール装着部の立ち上がり面１ｂに、ガイド筒部１６ｆへ向けて油を噴射する油噴射口１ｃが回転軸２の上側に位置して開設された点にある。

油供給部材１６の円盤部１６ｅには、複数の窓部１６５が円周方向所定間隔で開設されている。そしてガイド筒部１６ｆの傾斜角度は、油噴射口１ｃから噴射された油をこの窓部１６５へ向けて刎ね返すように設定されている。

以上のように構成された第三の形態による密封装置１０も、シールリップ１３が機内空間Ａ側を向くように、固定シール部１２がハウジング１のシール装着部の内周面に圧入嵌着されると共に、シールリップ１３の内径部が、回転軸２の外周面に摺動可能に密接されることによって、機内空間Ａに存在する例えばミスト状の密封対象油が軸周から機外Ｂの大気側へ漏洩するのを防止し、かつダストリップ１４によって、機外Ｂの異物の侵入を防止するものである。

ハウジング１におけるシール装着部の立ち上がり面１ｂに開設された油噴射口１ｃからは、図８に示されるように回転軸２の外周面に対するシールリップ１３の摺動部Ｓを潤滑するための潤滑油Ｏが略水平に噴射される。そしてこの潤滑油Ｏは、油噴射口１ｃの正面に位置する油供給部材１６のガイド筒部１６ｆに衝突することによって、その一部Ｏ₁₁はガイド筒部１６ｆの外径側（上側）へ向けて斜めに刎ね返って、円盤部１６ｅに開設された窓部１６５の内面に付着し、そこから参照符号Ｏ_１2で示されるようにガイド筒部１６ｆの内面に沿って案内され、油滴Ｏ_１3となってシールリップ１３の摺動部Ｓの近傍へ落下するので、摺動部Ｓへの良好な潤滑油膜の形成が促される。

なお、この形態でも、油供給部材１６によるシールリップ１３の摺動部Ｓへの油滴Ｏ_１3の滴下は回転軸２の上側から行われるので、窓部１６５は、基本的に回転軸２（シールリップ１３）より上側となる位置にのみ開設されていればよいが、円周方向全域に所定間隔で開設しておけば、ハウジング１への密封装置１０の装着に際して、窓部１６５が回転軸２（シールリップ１３）より上側となるように円周方向の位置合わせを行う必要がない。

また、窓部１６５の開設位置は必ずしも円盤部１６ｅとなっている必要はなく、ガイド筒部１６ｆで刎ね返ったＯ₁₁を捕捉できて、回転軸２（シールリップ１３）より上側となる位置であれば、特に限定しない。

１ハウジング
１ｃ油噴射口
２回転軸
１０密封装置
１１補強環
１２固定シール部
１３シールリップ
１６油供給部材
１６ａ取付筒部
１６ｂ円盤部
１６ｃ中間円錐部
１６ｄ，１６ｆガイド筒部
１６１，１６２，１６３，１６５窓部
１６４ガイド板
Ａ機内空間
Ｂ機外
Ｓ摺動部

Claims

横向きの回転軸の外周で流体を密封する密封装置であって、ハウジングの内周に挿通された回転軸の外周面に機内空間側を向いた状態で摺動可能に密接されるシールリップと、前記シールリップの機内空間側を覆うように延びる油供給部材とを備え、この油供給部材にはシールリップの上側に位置して所要数の窓部が開設され、内径側に、機内空間側を向いた先端が前記回転軸の外周面に近接されると共に前記シールリップの外周側へ向けて大径になるガイド筒部が形成されたことを特徴とする密封装置。
窓部に、シールリップの摺動部近傍へ油滴の落下を案内するガイド板が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
油供給部材の機内空間側に、油供給部材のガイド筒部へ向けて油を噴射する油噴射口が設けられ、前記ガイド筒部が、油噴射口からの油を前記油供給部材の窓部側へ向けて刎ね返す傾斜を有することを特徴とする請求項１に記載の密封装置。