JP2012072822A - Sealing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車や産業機械における回転部分の密封手段として用いられ、特に、農業機械や土木・建設機械などの足回りのように、外部の泥水やダストなどに曝される過酷な条件での使用に適した密封装置に関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used as a sealing means for rotating parts in automobiles and industrial machines, and particularly in harsh conditions that are exposed to external muddy water and dust, such as undercarriages such as agricultural machinery and civil engineering / construction machinery. The present invention relates to a sealing device suitable for use.
従来、軸心が略水平な回転体の外周をシールリップによって密封する密封装置には、大気からの泥水等の侵入を防止するためのダストリップを有するものがある。図3は、この種の密封装置の典型的な従来技術を示すもので、ハウジング(不図示)の略水平な軸孔の内周面に密嵌固定される外径部101と、その内周から機内A側へ延びるシールリップ102と、このシールリップ102の大気B側に位置して前記外径部101の内周に設けられて大気B側へ延びるダストリップ103を備え、シールリップ102が、前記軸孔に挿通された略水平な回転体(不図示)の外周面に摺動可能に密接されることによって、機内のオイル等を密封すると共に、ダストリップ103が、前記回転体の外周面に摺動可能に密接されることによって、大気からの泥水やダストの侵入を防止するものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, some sealing devices that seal the outer periphery of a rotating body having a substantially horizontal axis with a sealing lip include a dust strip for preventing intrusion of muddy water or the like from the atmosphere. FIG. 3 shows a typical prior art of this type of sealing device, and includes an
この種の密封装置では、機内Aのオイル等に対する密封機能を高めるため、シールリップ102における内径縁102aの大気B側の斜面(円錐面)102bには、回転体の回転によってその周囲の流体を機内A側へ押し出すポンピング力を発生する螺旋突条又は螺旋溝102cが形成されている。また、泥水などに曝される過酷な条件で使用されるものの場合は、図示の例のようにダストリップ103を複数設けることによって、泥水やダストを極力侵入させないようにしている。
In this type of sealing device, in order to enhance the sealing function against oil or the like in the machine A, the surrounding fluid is applied to the inclined surface (conical surface) 102b on the atmosphere B side of the
ところが、シールリップ102に形成された螺旋凹凸(螺旋突条又は螺旋溝)102cによるポンピングは、シールリップ102とダストリップ103の間の空間Cに存在する空気を機内A側へ排出するように作用するため、回転力の上昇などによってポンピング力が大きくなる条件下では、前記空間Cが負圧になる。そしてこの場合、空間Cの負圧によって(空間Cと大気Bの圧力差によって)、回転体の外周面に対するダストリップ103の吸着現象が起こって摺動負荷の増大し、発熱や摩耗の増大を来たすおそれがあった。
However, the pumping by the spiral unevenness (spiral ridge or spiral groove) 102 c formed on the
そこで、シールリップ102に形成された螺旋凹凸102cの螺子ポンプ作用によって空間Cが負圧になるのを防止するためには、ダストリップ103の内周面に複数の突起103aを設け、あるいは下記の特許文献1に記載のように、ダストリップの内周面に切欠を設けることによって、ダストリップと回転体の外周面との間に隙間を形成することが知られている。しかしながらこの場合、大気B側からの泥水やダストが、ダストリップ103と回転体の外周面との間を通過して機内A側へ侵入してしまいやすくなる、といった懸念がある。
Therefore, in order to prevent the space C from becoming negative pressure due to the screw pump action of the
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、シールリップに形成した螺旋凹凸の螺子ポンプ作用による負圧により摺動負荷が増大するのを防止すると共に、大気側の泥水やダストが侵入するのを防止することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and its technical problem is to prevent an increase in sliding load due to the negative pressure due to the screw pump action of the spiral irregularities formed on the seal lip. At the same time, it is to prevent the infiltration of muddy water and dust on the atmosphere side.
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、軸心が略水平な回転体の外周を密封するものであって、外径部が前記回転体の外周のハウジングに密嵌固定され、機内側を向いた先端近傍の内径縁が前記回転体に摺動可能に密接されるシールリップを備える第一シールと、前記シールリップの外側に位置して前記第一シールの外径部に取り付けられ、回転体に摺動可能に密接される外部リップを備える第二シールからなり、前記シールリップの内周面に、前記回転体が一定方向へ回転することによって機内側へ向けて螺子ポンプ作用を生じる螺旋凹凸が形成され、前記シールリップの摺動部より軸方向外側かつ外径側で、前記第一シールと第二シールの間の空間を大気側と連通させる通気路が形成されたものである。 As a means for effectively solving the technical problem described above, the sealing device according to the invention of claim 1 seals the outer periphery of a rotating body whose axis is substantially horizontal, and the outer diameter portion is the rotation. A first seal having a seal lip that is tightly fitted and fixed to a housing on the outer periphery of the body and in which an inner diameter edge near the tip facing the inside of the machine is slidably brought into close contact with the rotating body; and is positioned outside the seal lip. A second seal having an outer lip attached to the outer diameter portion of the first seal and slidably in contact with the rotating body. The rotating body rotates in a certain direction on the inner peripheral surface of the seal lip. As a result, a spiral concavity and convexity that forms a screw pump action is formed toward the inside of the machine, and the space between the first seal and the second seal is opened to the atmosphere on the outer side in the axial direction and outside the sliding portion of the seal lip. Ventilation passage communicating with the side is formed The is intended.
上記構成において、第一シールは、シールリップが回転体に摺動可能に密接されることによって、機内の密封対象流体を密封するものであって、シールリップの内周面に形成された螺旋凹凸は、回転体が一定方向へ回転することによって機内側へ向けて螺子ポンプ作用を生じてシールリップの密封機能を高めるものであり、第二シールは、外部リップが回転体に摺動可能に密接されることによって、第一シールが大気の泥水やダストに直接曝されるのを防止するものである。また、通気路は、螺旋凹凸の螺子ポンプ作用によって第一シールと第二シールの間の空間が負圧になるのを防止するものである。そして、通気路はシールリップの摺動部より軸方向外側かつ外径側に位置して設けられているので、通気路を介して大気から侵入する泥水やダストは、シールリップの摺動部へは達しにくいものとなる。 In the above-described configuration, the first seal seals the fluid to be sealed in the machine by the seal lip being slidably in contact with the rotating body, and the spiral unevenness formed on the inner peripheral surface of the seal lip. The rotary body rotates in a certain direction to produce a screw pump action toward the inside of the machine to enhance the sealing function of the seal lip. The second seal is in close contact with the external lip so that it can slide on the rotary body. By doing so, the first seal is prevented from being directly exposed to atmospheric muddy water and dust. Further, the air passage prevents the space between the first seal and the second seal from becoming negative pressure due to the screw pump action of the spiral irregularities. Since the air passage is provided on the outer side in the axial direction and on the outer diameter side from the sliding portion of the seal lip, muddy water and dust entering from the atmosphere through the air passage to the sliding portion of the seal lip. Is difficult to reach.
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、通気路が軸心より下側に設けられたものである。このようにすれば、通気路から侵入した泥水やダストは、第一シールのシールリップの摺動部へ一層達しにくくなる。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the sealing device according to the first aspect, wherein the ventilation path is provided below the axis. If it does in this way, the muddy water and dust which penetrate | invaded from the ventilation path will become difficult to reach the sliding part of the seal lip of the first seal.
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、通気路が円周方向適当な間隔で多数設けられ、第一シール又は第二シールに、前記通気路と前記第一シールのシールリップとの間に位置すると共に、先端が相対的に大径となる環状のダスト受けが突設されたものである。このようにすれば、略水平な回転体の軸心より上側で大気の泥水やダストが通気路から侵入して落下しても、この泥水やダストはダスト受けで捕捉されてその円周方向へ流れ落ち、前記回転体の軸心より下側に位置する通気路から大気へ戻される。このため、通気路から侵入した泥水やダストは、第一シールのシールリップの摺動部へ一層達しにくくなる。 A sealing device according to a third aspect of the present invention is the sealing device according to the first aspect, wherein a number of air passages are provided at appropriate intervals in the circumferential direction, and the air passage and the first seal are provided on the first seal or the second seal. An annular dust receiver is provided so as to project between the seal lip of the seal and the tip having a relatively large diameter. In this way, even if muddy water or dust in the atmosphere enters the air passage and falls above the axis of the substantially horizontal rotating body, the muddy water or dust is captured by the dust receiver and moves in the circumferential direction. It flows down and returns to the atmosphere from the air passage located below the axis of the rotating body. For this reason, the muddy water and dust that have entered from the air passage are more difficult to reach the sliding portion of the seal lip of the first seal.
請求項1又は2の発明に係る密封装置によれば、第一シールのシールリップと第二シールの外部リップの間の空間が螺旋凹凸の螺子ポンプ作用によって負圧になって摺動負荷が増大するのを防止すると共に、大気からの泥水やダストがシールリップの摺動部へ侵入するのを防止するため、外部の泥水やダストなどに曝される過酷な条件でも優れたシール機能を確保することができる。 According to the sealing device of the first or second aspect of the invention, the space between the seal lip of the first seal and the external lip of the second seal becomes negative pressure by the screw pump action of the spiral irregularities, and the sliding load increases. In addition to preventing muddy water and dust from entering the sliding part of the seal lip, it ensures an excellent sealing function even under harsh conditions exposed to external muddy water and dust. be able to.
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は、本発明に係る密封装置の実施の形態を、その軸心Oを通る平面で切断して示す装着状態の断面図である。 Hereinafter, preferred embodiments of a sealing device according to the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 is a cross-sectional view of a mounting state in which an embodiment of a sealing device according to the present invention is cut along a plane passing through its axis O.
図1に示される密封装置は、外径部が非回転のハウジング3の軸孔31に拡径形成されたシール装着部32に密嵌固定され、機内側を向いた先端近傍の内径縁が前記軸孔31の内周に挿通された回転軸4に摺動可能に密接されるシールリップを備える第一シール1と、前記シールリップの外側に位置して前記第一シール1の外径部に取り付けられ、前記回転軸4に摺動可能に密接される外部リップを備える第二シール2からなる。なお、回転軸4は、請求項1に記載された回転体に相当するものである。
The sealing device shown in FIG. 1 is tightly fitted and fixed to a
このうち、第一シール1は、金属製の補強環11にゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で一体成形されたもので、略円筒状の外径基部12と、その機内A側となる端部から内径側へ延びる径方向部13と、この径方向部13の内径端から大気B側へ向けて漸次小径になる円錐筒状部14と、この円錐筒状部14の内径端から延びるシールリップ15及びその大気B側のダストリップ16とを備える。
Among these, the first seal 1 is integrally formed with a
詳しくは、第一シール1における補強環11は金属板の打ち抜きプレス成形等により製作されたものであって、外径筒部11aと、その機内A側となる端部から内径側へ延びる径方向部11bと、この径方向部11bの内径端から大気B側へ向けて漸次小径になる円錐筒状部11cとからなるものである。
Specifically, the reinforcing
第一シール1における外径基部12は、請求項1に記載された外径部に相当するものであって、補強環11の外径筒部11aの外周側に形成された部分が、ハウジング3のシール装着部32の内周面に圧入される固定シール部12aであって、シール装着部32への圧入状態では径方向に適当に圧縮されることによって、ハウジング3への固定力を得ると共に、ハウジング3との間の気密性を保持するものである。
The outer
第一シール1におけるシールリップ15は、円錐筒状部14の内径端から機内A側へ向けて延び、先端が小径となるような円錐筒状に形成されている。このシールリップ15における先端部近傍の内周には、回転軸4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内径縁15aが形成され、シールリップ15の内周面のうち、前記内径縁15aの大気B側となる円錐状内周面15bには、多数の螺旋突条15cが形成されている。なお、螺旋突条15cは請求項1に記載された螺旋凹凸に相当するものである。
The
螺旋突条15cは、それぞれ回転軸4の回転方向へ向かって内径縁15a側へ傾斜し、すなわち内径縁15aに対して所定の傾斜角度をなして延び、螺旋の一部をなすように延びている。このため、回転軸4が一定方向へ回転することによって、機内A側からシールリップ15の内径縁15aと回転軸4の外周面との摺動部Sを大気B側へ漏れ出そうとする密封対象の油脂類を、機内A側へ押し戻す螺子ポンプ作用を惹起するものである。
Each of the
シールリップ15には、その内径縁15aの外周側に位置して、ガータスプリング17が装着されている。このガータスプリング17は、金属製のコイルスプリングを環状に繋げたものであって、回転軸4の外周面に対するシールリップ15の緊迫力を補償するものである。
A
第一シール1におけるダストリップ16は、円錐筒状部14の内径端から大気B側へ向けて延び、先端が小径となるような円錐筒状に形成され、その先端の内径縁が、回転軸4の外周面に微小隙間をもって近接し、もしくは軽く接触されるようになっている。
The
また、第二シール2は、金属製の補強環21にゴム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もので、外部リップ22及びダスト受け23を備え、その内径は回転軸4の外径よりも大きい。
The
詳しくは、第二シール2における補強環21は金属板の打ち抜きプレス成形等により製作されたものであって、外径筒部21aと、その大気B側となる端部から内径側へ延びる径方向部21bとからなるものである。そしてこの補強環21の外径筒部21aが、第一シール1における外径基部12のうち、補強環11の外径筒部11aの内周側部分12bの内周面に圧入されることによって、第二シール2は、第一シール1の外径部に固定的に取り付けられている。
Specifically, the reinforcing
第一シール1における外径基部12のうち、補強環11の外径筒部11aの内周側部分12bには、軸方向に延びる複数の溝12cが形成されている。このため、外径基部12の内周側部分12bに圧入された第二シール2の補強環21の外径筒部21aとの間には、前記溝12cによって、第一シール1と第二シール2の間の空間Dを第一シール1のシールリップ15の摺動部Sより軸方向外側かつシールリップ15及びダストリップ16よりも外径側で、大気B側と連通させる通気路Eが形成されている。
Of the outer
図2は、図1における大気B側から見た図である。この図2に示されるように、通気路Eは、円周方向等間隔(例えば45°間隔)で形成されている。このうち参照符号Etで示される通気路は、トップ位置(軸心のほぼ真上の位置)で第一シール1と第二シール2の間の空間Dに開口しており、参照符号Ebで示される通気路は、ボトム位置(軸心のほぼ真下の位置)で空間Dに開口している。
FIG. 2 is a view seen from the atmosphere B side in FIG. As shown in FIG. 2, the air passages E are formed at equal intervals in the circumferential direction (for example, 45 ° intervals). Among these, the ventilation path indicated by reference sign Et opens in the space D between the first seal 1 and the
第二シール2における外部リップ22は、その根元部分が補強環21における径方向部21bの内径端近傍に加硫接着され、そこから大気B側へ向けて漸次大径となるような円錐筒状に形成されたものであって、その先端部が、例えば回転軸4に一体的に形成されるか又は回転軸4の外周面に密嵌固定されたフランジ41に摺動可能に密接されるようになっている。なお、フランジ41は、請求項1に記載された回転体に相当するものである。
The
第二シール2におけるダスト受け23は、通気路Eと第一シール1のシールリップ15及びダストリップ16との間に位置しており、その根元部分が補強環21における径方向部21bのうち第一シール1側を向いた面に加硫接着され、そこから第一シール1における円錐筒状部14の外周側へ向けて延び、漸次大径となるような円錐筒状に形成されている。そしてこのダスト受け23の先端は、補強環21の外径筒部21aの先端より第一シール1側へ突出している。
The
以上のように構成された密封装置において、第一シール1は、その外径基部12がハウジング3のシール装着部32の内周面に圧入されると共に、シールリップ15が回転軸4の外周面に摺動可能に密接されることによって、機内Aの密封対象の油脂類が大気B側へ流出しないようにこれを密封するものであり、シールリップ15の内周面に形成された螺旋突条15cは、回転軸4が一定方向へ回転することによって、機内A側へ向けて螺子ポンプ作用を生じてシールリップ15の密封機能を高めるものである。また、第一シール1におけるダストリップ16は、第一シール1と第二シール2の間の空間Dに侵入した泥水やダストがシールリップ15と回転軸4の摺動部Sへ介入するのを防止するものである。
In the sealing device configured as described above, the
第二シール2は、外部リップ22が回転軸4と一体に回転するフランジ41に摺動可能に密接されることによって、第一シール1側への大気Aの泥水やダストの流入を防止するものである。特に、外部リップ22とフランジ41の摺動部を内径側へ通過しようとする泥水やダストは、フランジ41の回転に伴う振り切り作用(遠心力)によって外径側へ振り切られるので、容易に通過することができない。
The
ここで、シールリップ15に形成された螺旋突条15cによるポンピングは、シールリップ15とダストリップ16の間の空間Cに存在する空気を機内A側へ排出するように作用するため、それを補うように、第一シール1と第二シール2の間の空間D内の空気がダストリップ16と回転軸4の間の微小隙間を介して空間Cへ流れる。また、外部リップ22とフランジ41の摺動部における振り切り作用は、第一シール1と第二シール2の間の空間D内の空気を大気Bへ排出するように作用する。しかしながら、空間Dは通気路Eによって大気B側と連通しているため、この空間Dが負圧になることはなく、このため、回転軸4の外周面に対するシールリップ15の摺動負荷や、フランジ41に対する外部リップ22の摺動負荷が負圧によって増大することはない。
Here, the pumping by the
また、通気路Eは第一シール1と第二シール2の間の空間Dを大気B側と連通させるものであるため、この通気路Eから空間Dへ、泥水やダストがある程度侵入することは避けられない。しかしながら、通気路Eは第一シール1のシールリップ15の摺動部Sより軸方向外側かつ外径側に位置して設けられているので、通気路Eを介して大気B側から侵入する泥水やダストは、シールリップ15の摺動部Sへは達しにくいものとなっている。
In addition, since the air passage E communicates the space D between the first seal 1 and the
詳しくは、例えば軸心Oよりも上側に位置する通気路E(例えばトップ位置の通気路Et)を通じて流れ込んだ泥水等は、図1に参照符号W1で示されるように、第二シール2における補強環21の外径筒部21aの先端から落下してその下側(内周側)に存在する円錐筒状のダスト受け23によって捕捉され、その外周面の小径側を円周方向へ伝い落ちて、図1に参照符号W2で示されるように、前記軸心Oより下側で、斜め下方を向いたダスト受け23の先端から第一シール1における外径基部12の内周側部分12b上へ落下し、そこに形成された通気路E(例えばボトム位置の通気路Eb)を通じて大気B側へ戻される。
Specifically, for example, muddy water or the like that has flowed in through the air passage E located above the axis O (for example, the air passage Et at the top position) is reinforced in the
また、軸心Oよりも上側に位置する通気路Etを通じて流れ込んだ泥水等の一部が、図1に参照符号W3で示されるように、もし第一シール1における円錐筒状部14の外周面へ流れ込んだとしても、この泥水等はダストリップ16によってシールリップ15の摺動部S側への侵入が阻まれ、その外周を円周方向へ伝い落ちて、前記軸心Oより下側で通気路E(例えばボトム位置の通気路Eb)を通じて大気B側へ戻される。
Further, if a part of the muddy water or the like that has flowed in through the ventilation path Et located above the axis O is indicated by reference numeral W3 in FIG. 1, the outer peripheral surface of the conical
また、軸心Oより下側に開口した通気路Eから侵入した泥水等は、それより上側に位置するシールリップ15の摺動部S側へ流れ込むことはなく、ボトム位置の通気路Ebなどから大気B側へ戻される。
Further, muddy water or the like that has entered from the air passage E opened below the shaft center O does not flow to the sliding portion S side of the
したがって、通気路Eから空間Dへ泥水やダストが侵入しても、これら泥水やダストは第一シール1のシールリップ15の摺動部Sへは達しにくく、このためシールリップ15の摩耗を有効に抑制して、機内油に対する優れたシール機能を維持することができる。
Therefore, even if muddy water and dust enter the space D from the air passage E, the muddy water and dust do not easily reach the sliding portion S of the
なお、図示の実施の形態では、第二シール2における外部リップ22を先端が大径となるような円錐筒状に形成して、フランジ41に密接させているが、先端が小径となるような円錐筒状に形成して、回転軸4の外周面に摺動可能に密接させる構造としても良い。
In the illustrated embodiment, the
1 第一シール
12 外径基部(外径部)
12c 溝
15 シールリップ
15c 螺旋突条(螺旋凹凸)
16 ダストリップ
2 第二シール
22 外部リップ
23 ダスト受け
3 ハウジング
4 回転軸(回転体)
41 フランジ(回転体)
A 機内
B 大気
C,D 空間
E 通気路
S 摺動部
1 First seal 12 Outer diameter base (outer diameter part)
16
41 Flange (Rotating body)
A Airplane B Air C, D Space E Ventilation path S Sliding part
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