JP2011117550A - Sealing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密封装置に係り、更に詳しくは、回転軸にオイルシールが密接摺動する構造の密封装置に関するものである。本発明の密封装置は例えば、自動車関連の分野で用いられ、または一般汎用機械などで用いられる。 The present invention relates to a sealing device, and more particularly to a sealing device having a structure in which an oil seal slides in close contact with a rotating shaft. The sealing device of the present invention is used, for example, in the field related to automobiles or used in general general-purpose machines.
従来から図3に示すように、ハウジング51と前記ハウジング51の軸孔51aに挿通した回転軸52との間をシールすべくハウジング51の軸孔51a内周に固定され、シールリップ54が回転軸52の外周面に摺動自在に密接する構造の密封装置(オイルシール)53が広く知られている(特許文献1参照)。
Conventionally, as shown in FIG. 3, a
しかしながら、この従来の密封装置53は、貧潤滑条件や高周速条件、中空軸など軸の放熱性が良くない条件のもとで使用される場合、シールリップ54の耐熱性が不足してシールリップ54の摺動面54aにクラックなどが発生することによりシール性が低下し、漏れに至ることが懸念される。
However, when this
また、上記特許文献2(特開平5−196147号公報)に、シールリップが摺動自在に密接するスリンガーを有し、このスリンガーに螺旋溝が設けられ、この螺旋溝によるポンピング作用によって密封流体を押し戻すことによりシール性を向上させる技術が記載されている。しかしながらこの従来の密封装置は、本発明との目的の相違に応じて螺旋溝がシールリップの直下位置に設けられている点で本発明と構成上相違し、また本発明の筒状ガイドに相当する構成要素を有していない点でも本発明と構成上相違する。 Further, the above-mentioned Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 5-196147) has a slinger in which the seal lip is slidably in close contact, and the slinger is provided with a spiral groove. A technique for improving the sealing performance by pushing back is described. However, this conventional sealing device is different from the present invention in that the spiral groove is provided at a position directly below the seal lip according to the difference in purpose from the present invention, and corresponds to the cylindrical guide of the present invention. The present invention is also different from the present invention in that it does not have the constituent elements.
本発明は以上の点に鑑みて、回転軸にオイルシールが密接摺動する構造の密封装置において、オイルシールのシールリップの耐熱性および耐久性を向上させることができ、もって長期間に亙って良好なシール性能を発揮することができる密封装置を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention can improve the heat resistance and durability of the seal lip of the oil seal in a sealing device having a structure in which the oil seal slides in close contact with the rotating shaft. An object of the present invention is to provide a sealing device that can exhibit good sealing performance.
上記目的を達成するため、本発明の請求項1による密封装置は、ハウジングおよび回転軸間に配置されるオイルシールを有し、前記オイルシールは、密封流体側に向けて配置されるとともに前記回転軸の外周面に摺動自在に密接して密封流体をシールするシールリップを有し、前記回転軸は、その外周面における前記シールリップとの摺動部よりも大気側の部位に螺旋溝を有し、前記螺旋溝は回転時、前記シールリップへ向けての空気流を発生させて前記空気流により前記シールリップを冷却するとともに前記シールリップへ圧力を作用させ、前記螺旋溝の外周に、前記空気流の流路の径方向幅を狭めるための筒状ガイドが配置され、前記筒状ガイドは前記オイルシールによって保持されていることを特徴とする。 To achieve the above object, a sealing device according to claim 1 of the present invention has an oil seal disposed between a housing and a rotating shaft, and the oil seal is disposed toward a sealing fluid side and rotates. A seal lip that is slidably in close contact with the outer peripheral surface of the shaft and seals the sealing fluid; and the rotating shaft has a spiral groove in a portion closer to the atmosphere than the sliding portion with the seal lip on the outer peripheral surface. The spiral groove, when rotating, generates an air flow toward the seal lip, cools the seal lip by the air flow and applies pressure to the seal lip, on the outer periphery of the spiral groove, A cylindrical guide for narrowing the radial width of the air flow channel is disposed, and the cylindrical guide is held by the oil seal.
また、本発明の請求項2による密封装置は、上記した請求項1記載の密封装置において、前記筒状ガイドは、筒状部の軸方向一方の端部から径方向外方へ向けてフランジ部を一体成形したものであって、前記筒状部が前記流路の径方向幅を狭めるためのガイド部とされるとともに前記フランジ部が前記オイルシールによって保持されるための被保持部とされていることを特徴とする。 The sealing device according to a second aspect of the present invention is the sealing device according to the first aspect, wherein the cylindrical guide is a flange portion extending radially outward from one axial end of the cylindrical portion. The cylindrical portion is used as a guide portion for reducing the radial width of the flow path, and the flange portion is used as a held portion for being held by the oil seal. It is characterized by being.
また、本発明の請求項3による密封装置は、上記した請求項1または2記載の密封装置において、前記筒状ガイドは、その内周面が前記螺旋溝を形成するネジ山の頂部に摺動自在に接触することを特徴とする。 The sealing device according to a third aspect of the present invention is the sealing device according to the first or second aspect, wherein the cylindrical guide slides on the top of a screw thread whose inner peripheral surface forms the spiral groove. It is characterized by free contact.
また、本発明の請求項4による密封装置は、上記した請求項1または2記載の密封装置において、前記筒状ガイドは、その内周面が前記螺旋溝を形成するネジ山の頂部と微小な径方向間隙を介して対向することを特徴とする。 The sealing device according to a fourth aspect of the present invention is the sealing device according to the first or second aspect, wherein the cylindrical guide has a minute tip and a top of a screw thread whose inner peripheral surface forms the spiral groove. It is characterized by facing through a radial gap.
上記構成の密封装置においては、回転軸が回転すると、回転軸の外周面に設けられた螺旋溝が回転し、この螺旋溝の回転によってシールリップへ向けて空気流が発生する。空気流はシールリップの大気側側面に吹き付けられてシールリップを冷却し、シールリップに軸との摺動による熱が蓄えられるのを抑制する。また空気流によってシールリップの大気側側面に圧力が作用してシールリップを回転軸から持ち上げようとするため、シールリップの軸への緊迫力が低下し、摺動発熱が低下する。したがってシールリップが直接冷却されるとともにシールリップに発生する摺動発熱が低減されるため、シールリップの熱劣化や摺動摩耗が抑制され、その耐熱性や耐久性が向上する。尚、本発明において回転軸には、スリンガーやスリーブなど回転軸に固定されて共回りする部品が含まれる。空気としては一般にいわゆる外気が用いられる。 In the sealing device having the above configuration, when the rotation shaft rotates, the spiral groove provided on the outer peripheral surface of the rotation shaft rotates, and an air flow is generated toward the seal lip by the rotation of the spiral groove. The air flow is blown onto the atmosphere side surface of the seal lip to cool the seal lip and suppress heat stored in the seal lip from sliding with the shaft. In addition, pressure is applied to the atmosphere side surface of the seal lip by the air flow to try to lift the seal lip from the rotating shaft, so that the pressing force on the shaft of the seal lip is reduced and sliding heat generation is reduced. Accordingly, since the seal lip is directly cooled and sliding heat generated in the seal lip is reduced, thermal deterioration and sliding wear of the seal lip are suppressed, and heat resistance and durability are improved. In the present invention, the rotating shaft includes components such as a slinger and a sleeve that are fixed to the rotating shaft and rotate together. In general, so-called outside air is used as the air.
空気流は、螺旋溝によるポンピング作用によって発生するため、その流量を増やしたり流速を速めたりするには、その流路を可及的に狭くすることが望ましい。そこで本発明では、螺旋溝の外周に、空気流の流路の径方向幅を狭めるための筒状ガイドを配置する構成とし、これにより流路を狭めることにした。筒状ガイドはオイルシールによって保持される。 Since the air flow is generated by the pumping action by the spiral groove, it is desirable to make the flow path as narrow as possible in order to increase the flow rate or increase the flow velocity. Therefore, in the present invention, a cylindrical guide for narrowing the radial width of the airflow passage is arranged on the outer periphery of the spiral groove, thereby narrowing the passage. The cylindrical guide is held by an oil seal.
筒状ガイドの好適例としては、筒状部の軸方向一方の端部から径方向外方へ向けてフランジ部を一体成形した断面略L字形の環状部品とする。このうち筒状部は、流路の径方向幅を狭めるべく螺旋溝の外周に配置されるガイド部とされ、フランジ部は、オイルシールによって保持されるべくオイルシールに組み付けられる被保持部とされる。 As a preferable example of the cylindrical guide, an annular part having a substantially L-shaped cross section in which a flange portion is integrally formed from one end in the axial direction of the cylindrical portion outward in the radial direction. Of these, the cylindrical portion is a guide portion arranged on the outer periphery of the spiral groove to narrow the radial width of the flow path, and the flange portion is a held portion that is assembled to the oil seal to be held by the oil seal. The
また、流路を狭めるには、筒状ガイドの内周面を、螺旋溝を形成するネジ山の頂部に摺動自在に接触させるのが好適であるが、ガイドの材質上、摺動トルクの増大や摺接音の発生が懸念される場合には、筒状ガイドの内周面を、螺旋溝を形成するネジ山の頂部と微小な径方向間隙を介して対向させる。 In order to narrow the flow path, it is preferable that the inner peripheral surface of the cylindrical guide is slidably brought into contact with the top of the screw thread forming the spiral groove. When there is a concern about the increase or the occurrence of sliding contact noise, the inner peripheral surface of the cylindrical guide is opposed to the top of the screw thread forming the spiral groove through a minute radial gap.
尚、本発明において、螺旋溝はシールリップへ向けて空気流を発生させるものであるので、回転軸の外周面におけるシールリップとの摺動部よりも大気側の部位に設けられるが、この大気側の部位のみに設けられる。すなわち螺旋溝はシールリップとの摺動部には設けられないものであって、この点で本発明は、螺旋溝をシールリップとの摺動部に設けてそのポンピング作用によって密封流体を押し戻す上記特許文献2記載の従来技術とは相違する。本発明においてシールリップは、螺旋溝が設けられていない回転軸の円筒面に接触するので、いわゆる静止漏れ(回転軸の停止時に螺旋溝を伝って密封流体が漏れること)が有効に抑制されることになる。
In the present invention, since the spiral groove generates an air flow toward the seal lip, the spiral groove is provided on a portion closer to the atmosphere than the sliding portion with the seal lip on the outer peripheral surface of the rotating shaft. It is provided only on the side part. That is, the spiral groove is not provided in the sliding portion with the seal lip. In this respect, the present invention provides the spiral groove in the sliding portion with the seal lip and pushes back the sealing fluid by its pumping action. This is different from the prior art described in
本発明は、以下の効果を奏する。 The present invention has the following effects.
すなわち、上記構成を有する本発明の密封装置においては、回転軸の回転時に螺旋溝が回転することによりシールリップへ向けて空気流が発生し、この空気流がシールリップに吹き付けられるために、シールリップが冷却されるとともにシールリップに圧力が作用してシールリップの緊迫力が低減される。螺旋溝の外周には空気流の流路の径方向幅を狭めるための筒状ガイドが配置されているため、空気流は流量や流速が大きな状態でオイルシールに吹き付けられる。したがってシールリップの熱劣化や摺動摩耗を抑制することができ、その耐熱性や耐久性を向上させることができる。また、螺旋溝は回転軸の外周面の一部のみに設けられているため、シールリップによっていわゆる静止漏れを抑制することも可能とされている。したがってこれら相俟って本発明よれば、長期間に亙って良好なシール性能を発揮する密封装置を提供することができる。 That is, in the sealing device of the present invention having the above-described configuration, an air flow is generated toward the seal lip by rotating the spiral groove when the rotary shaft rotates, and this air flow is blown to the seal lip. As the lip cools, pressure acts on the seal lip to reduce the tension of the seal lip. Since the cylindrical guide for narrowing the radial width of the air flow channel is arranged on the outer periphery of the spiral groove, the air flow is blown to the oil seal in a state where the flow rate and flow velocity are large. Therefore, thermal deterioration and sliding wear of the seal lip can be suppressed, and its heat resistance and durability can be improved. Further, since the spiral groove is provided only on a part of the outer peripheral surface of the rotating shaft, so-called stationary leakage can be suppressed by the seal lip. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a sealing device that exhibits good sealing performance over a long period of time.
また、筒状ガイドが、筒状部の軸方向一方の端部から径方向外方へ向けてフランジ部を一体成形したものである場合には、筒状部およびフランジ部による断面略L字形の構造によって筒状部がガイド部を担当するとともにフランジ部が被保持部を担当する。したがって断面L字形の部品1つを追加することによって、オイルシールと螺旋溝との間で流路の径方向幅を狭める構造を容易に実現することができる。 Further, in the case where the cylindrical guide is formed by integrally forming the flange portion radially outward from one axial end portion of the cylindrical portion, the cylindrical guide and the flange portion have a substantially L-shaped cross section. Depending on the structure, the cylindrical portion takes charge of the guide portion and the flange portion takes charge of the held portion. Therefore, by adding one L-shaped part, it is possible to easily realize a structure that narrows the radial width of the flow path between the oil seal and the spiral groove.
また、筒状ガイドの内周面をネジ山の頂部に摺動自在に接触させることにより空気流の流量や流速を一層増大させることができ、筒状ガイドの材質上、摺動トルクの増大や摺接音の発生が懸念される場合でも、筒状ガイドの内周面をネジ山の頂部と微小な径方向間隙を介して対向させることにより、これら摺動トルクの増大や摺接音の発生を防止したうえで空気流の流量や流速を可及的に増大させることができる。 In addition, by making the inner peripheral surface of the cylindrical guide slidably contact the top of the screw thread, the flow rate and flow rate of the air flow can be further increased. Even if there is concern about the occurrence of sliding noise, increasing the sliding torque or generating sliding noise by making the inner peripheral surface of the cylindrical guide face the top of the thread via a small radial gap. It is possible to increase the air flow rate and flow velocity as much as possible.
本発明には、以下の実施形態が含まれる。
(1)リップの大気側面の軸に螺旋状のネジ溝を設置、外部の空気を供給しリップ温度を低下させるとともに、空気の供給によりリップ大気側の内圧を高くすることで、リップが持ち上げられ、緊迫力が低下し、摺動発熱が低下する。
(2)螺旋ネジによって冷たい空気を供給し、リップ近傍の温度を低下させる。空気の供給によりリップ大気側の内圧をリップ油側より高くし、高回転時のリップ緊迫力を下げて摺動発熱を低く抑える。
The present invention includes the following embodiments.
(1) A spiral screw groove is installed on the atmosphere side shaft of the lip, and external air is supplied to lower the lip temperature, and the lip is raised by raising the internal pressure on the lip atmosphere side by supplying air. , Tension force decreases and sliding heat generation decreases.
(2) Cool air is supplied by a spiral screw to lower the temperature near the lip. By supplying air, the internal pressure on the lip atmosphere side is made higher than that on the lip oil side, and the lip tension force during high rotation is lowered to keep sliding heat generation low.
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例に係る密封装置の要部断面を示しており、当該実施例に係る密封装置は、以下のように構成されている。 FIG. 1: has shown the principal part cross section of the sealing device which concerns on the Example of this invention, and the sealing device which concerns on the said Example is comprised as follows.
すなわち当該密封装置は、ハウジング11および回転軸21間に配置されるオイルシール1を有しており、このオイルシール1は、密封流体側Aに向けて配置されるとともに回転軸21の外周面21aに摺動自在に密接して密封流体をシールするシールリップ4を有している。回転軸21は中空軸とされている。回転軸21の外周面21aにおけるシールリップ4との摺動部よりも大気側Bの部位に螺旋溝22が設けられ、この螺旋溝22は軸回転時、シールリップ4へ向けて空気流を発生させ、この空気流によってシールリップ4を冷却するとともにシールリップ4へ圧力を作用させるものとされている。また、螺旋溝22の外周に、空気流の流路7の径方向幅を狭めるための筒状ガイド(スリンガー/固定フランジ)6が配置され、この筒状ガイド6はオイルシール1によって保持され、オイルシール1から径方向内方へ張り出している。
That is, the sealing device has an oil seal 1 disposed between the
以下、構成要素ごとに詳細を説明する。 Hereinafter, details will be described for each component.
先ず、オイルシール1は、金属環2にゴム状弾性体3を被着(加硫接着)したものであって、ハウジング11の軸孔11a内周面に所定の嵌合代をもって嵌合されている。このうち金属環2は、筒状部(外周筒部)2aの軸方向一方(図では左方すなわち大気側B)の端部から径方向内方へ向けてフランジ部(内向きフランジ部)2bを一体成形したものであって断面L字形に形成されている。ゴム状弾性体3は、金属環2の筒状部2aの外周面に被着されて金属環2およびハウジング11間をシールする外周ゴム部3aと、フランジ部2bの軸方向一方の端面に被着された外側端面ゴム部3bと、フランジ部2bの軸方向他方(図では右方すなわち密封流体側A)の端面に被着された内側端面ゴム部3cと、筒状部2aの内周面に被着された内周ゴム部3dとを一体に有し、内側端面ゴム部3cの内周端部から軸方向他方へ向けてシールリップ4が一体成形されている。シールリップ4はそのリップ端4aを回転軸21の外周面21aに摺動自在に密接させて密封流体をシールするものであって、リップ端4aの外周部には回転軸21に対する締め代調整用のガータスプリング5が嵌合されている。
First, the oil seal 1 is obtained by attaching (vulcanizing and bonding) a rubber-like
回転軸21は、所定の軸方向長さの円筒状外周面21aを有し、この外周面21aにおけるシールリップ4との摺動部よりも大気側Bの部位に螺旋溝22が設けられている。螺旋溝22は軸回転時、シールリップ4へ向けて空気流を発生させる向きに螺旋を切られており、この空気流によってシールリップ4を冷却するとともにシールリップ4へ高圧を作用させる。尚、螺旋溝22は回転軸21の外周面21aにおけるシールリップ4との摺動部よりも大気側Bの部位のみに設けられており、シールリップ4との摺動部はネジが設けられていない円筒面のままとされている。
The rotating
筒状ガイド6は、筒状部(内周筒部)6aの軸方向一方の端部から径方向外方へ向けてフランジ部(外向きフランジ部)6bを一体成形したものであって断面L字形に形成されている。このうち筒状部6aは、流路7の径方向幅を狭めるべく螺旋溝22の外周に同軸上に配置されるガイド部とされ、一方、フランジ部6bは、オイルシール1によって保持されるべくオイルシール1に組み付けられる被保持部とされ、具体的にはオイルシール1における金属環2のフランジ部2bと内側端面ゴム部3cとの間に挟まれた状態で保持されている。
The
また、この筒状ガイド6は、耐摩耗性に優れる所定の樹脂材料によって成形されており、その内周面6cは、螺旋溝22を形成するネジ山の頂部に摺動自在に接触している。
The
上記構成の密封装置は、密封流体側Aから大気側Bへ密封流体が漏れないようにシールするものであって、回転軸21が回転すると、回転軸21の外周面21aに設けられた螺旋溝22が回転し、螺旋溝22の回転によってシールリップ4へ向けて空気流が発生する。シールリップ4は回転軸21の外周面21aに摺動自在に密接した状態にあり、このシールリップ4の大気側側面に空気流が吹き付けられてシールリップ4を冷却(空冷)し、シールリップ4に回転軸21との摺動による熱が蓄えられるのを抑制する。また、空気流によってシールリップ4の大気側側面(斜面)に高圧が作用してシールリップ4を回転軸21から持ち上げようとするため、シールリップ4の回転軸21に対する緊迫力が低下し、摺動発熱そのものも低下する。螺旋溝22の外周には筒状ガイド6が配置されているため、流路7は狭く設定され、よって空気流は流量や流速が増大せしめられているので、空気流による冷却効果および緊迫力低減効果は頗る大きい。したがってこのようにシールリップ4が直接冷却されるとともにシールリップ4に発生する摺動発熱そのものが低減されるため、シールリップ4に熱劣化や摺動摩耗が発生するのが抑制され、耐熱性や耐久性が向上せしめられる。また、螺旋溝22が回転軸21の外周面21aにおけるシールリップ4との摺動部よりも大気側Bの部位のみに設けられ、シールリップ4は螺旋溝22が設けられていない回転軸21の円筒面に接触するので、いわゆる静止漏れが抑制される。したがって以上のことから、長期間に亙って良好なシール性能が発揮される。
The sealing device having the above-described configuration is for sealing so that the sealing fluid does not leak from the sealing fluid side A to the atmosphere side B. When the
尚、上記の実施例では、筒状ガイド6が、耐摩耗性に優れる所定の樹脂材料によって成形されてその内周面6cが、螺旋溝22を形成するネジ山の頂部に摺動自在に接触するように構成されているが、この筒状ガイド6が例えば金属材料によって成形されて摺動トルクの増大や摺接音の発生が懸念される場合には、図2に示すように、筒状ガイド6の内周面6cをネジ山の頂部と微小な径方向間隙dを介して対向させる(非接触とする)のが好適であり、これにより摺動トルクの増大や摺接音の発生を未然に防止することができ、そのうえで上記冷却効果および緊迫力低減効果を発揮することができる。
In the above embodiment, the
1 オイルシール
2 金属環
2a,6a 筒状部
2b,6b フランジ部
3 ゴム状弾性体
3a 外周ゴム部
3b,3c 端面ゴム部
3d 内周ゴム部
4 シールリップ
4a リップ端
5 ガータスプリング
6 筒状ガイド
6c 内周面
7 流路
11 ハウジング
11a 軸孔
21 回転軸
21a 外周面
22 螺旋溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記オイルシールは、密封流体側に向けて配置されるとともに前記回転軸の外周面に摺動自在に密接して密封流体をシールするシールリップを有し、
前記回転軸は、その外周面における前記シールリップとの摺動部よりも大気側の部位に螺旋溝を有し、前記螺旋溝は回転時、前記シールリップへ向けての空気流を発生させて前記空気流により前記シールリップを冷却するとともに前記シールリップへ圧力を作用させ、
前記螺旋溝の外周に、前記空気流の流路の径方向幅を狭めるための筒状ガイドが配置され、前記筒状ガイドは前記オイルシールによって保持されていることを特徴とする密封装置。 Having an oil seal disposed between the housing and the rotating shaft;
The oil seal has a seal lip that is arranged toward the sealing fluid side and seals the sealing fluid in close contact with the outer peripheral surface of the rotating shaft in a slidable manner,
The rotating shaft has a spiral groove in a portion closer to the atmosphere than a sliding portion with the seal lip on an outer peripheral surface thereof, and the spiral groove generates an air flow toward the seal lip when rotating. Cooling the seal lip with the air flow and applying pressure to the seal lip;
A sealing device, wherein a cylindrical guide for narrowing a radial width of the air flow channel is disposed on an outer periphery of the spiral groove, and the cylindrical guide is held by the oil seal.
前記筒状ガイドは、筒状部の軸方向一方の端部から径方向外方へ向けてフランジ部を一体成形したものであって、前記筒状部が前記流路の径方向幅を狭めるためのガイド部とされるとともに前記フランジ部が前記オイルシールによって保持されるための被保持部とされていることを特徴とする密封装置。 The sealing device according to claim 1.
The cylindrical guide is formed by integrally forming a flange portion radially outward from one axial end of the cylindrical portion, and the cylindrical portion narrows the radial width of the flow path. And a flanged portion to be held by the oil seal.
前記筒状ガイドは、その内周面が前記螺旋溝を形成するネジ山の頂部に摺動自在に接触することを特徴とする密封装置。 The sealing device according to claim 1 or 2,
The cylindrical guide has its inner peripheral surface slidably in contact with the top of a screw thread that forms the spiral groove.
前記筒状ガイドは、その内周面が前記螺旋溝を形成するネジ山の頂部と微小な径方向間隙を介して対向することを特徴とする密封装置。 The sealing device according to claim 1 or 2,
The cylindrical guide has a sealing device characterized in that an inner peripheral surface of the cylindrical guide is opposed to a top of a screw thread forming the spiral groove through a minute radial gap.
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