JP2013050179A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】相手部材に摺動可能に密接するシールリップを備えるとともにシールリップの摺動面に複数の環状突起よりなる平行突起形状を備える密封装置において、リップ摺動時に発生する摩擦トルクを十分に低減させることを目的とする。
【解決手段】平行突起形状の構造において、複数の環状突起を互いに隣り合う環状突起間に平坦部が設けられるように間隔をあけて設ける。かつ複数の環状突起のうちの１つの環状突起をシールリップの最先端部に設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、密封装置に係り、更に詳しくは、相手部材に摺動可能に密接するシールリップを備えるとともに前記シールリップの摺動面に複数の環状突起よりなる平行突起形状を備える密封装置に関する。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、または汎用機械の分野などで用いられる。

例えば自動車関連の分野で用いられる密封装置においては、燃費向上や環境問題の観点から性能の向上が求められ続けている。その手法としては、リップ表面の形状加工が挙げられ、様々な形状が提案されている。

先行技術として、図５および図６に示す平行突起形状が挙げられる。すなわち図５に示す密封装置５１は、相手部材である金属環５２の軸方向端面５２ａに摺動可能に密接するシールリップ（サイドリップ）５３を備え、このシールリップ５３の摺動面に平行突起形状５４が設けられている。図６に拡大して示すように平行突起形状５４は、両側の斜面５５ａ，５５ｂの傾斜角度をα＞β（α：大気側斜面５５ａの傾斜角度、β：軸側斜面５５ｂの傾斜角度）に設定した断面三角形状の環状突起５５をリップ摺動面上に複数連続して設けることで浸入流体に対する返送作用を持たせ、シール性を向上させるものである（特許文献１参照）。

しかしながら上記先行技術では、上記したように断面三角形状の環状突起５５がリップ摺動面上に複数連続して設けられているために、互いに隣り合う環状突起５５間に形成される溝部５６はその断面積、延いては容積が小さなものとされている。したがってこのような溝部５６に貯留可能な潤滑剤はその量が限られることから、リップ摺動時に発生する摩擦トルクを十分に低減させることができない不都合がある。

また上記先行技術では、シールリップ５３の最先端部５３ａに環状突起５５が設けられておらず、シールリップ５３の最先端部５３ａには所定の幅寸法ｗ_０に亙って金属環５２の軸方向端面５２ａに面接触する環状の面接触領域５７が設けられている。したがってこのような幅広な面接触領域５７が設けられていることからしても、リップ摺動時に発生する摩擦トルクを十分に低減させることができない不都合がある。

特開平５−１９６１４６号公報

本発明は以上の点に鑑みて、相手部材に摺動可能に密接するシールリップを備えるとともに前記シールリップの摺動面に複数の環状突起よりなる平行突起形状を備える密封装置において、リップ摺動時に発生する摩擦トルクを十分に低減させることができる密封装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の密封装置は、相手部材に摺動可能に密接するシールリップを備えるとともに前記シールリップの摺動面に複数の環状突起よりなる平行突起形状を備える密封装置において、前記複数の環状突起を互いに隣り合う環状突起間に平坦部が設けられるように間隔をあけて設け、かつ前記複数の環状突起のうちの１つの環状突起を前記シールリップの最先端部に設けたことを特徴とする。

上記構成を備える本発明の密封装置においては、互いに隣り合う環状突起間に平坦部が設けられるように複数の環状突起が所定の間隔をあけて設けられているために、互いに隣り合う環状突起間に従来対比で比較的大きな断面積の溝部が形成され、よってこの溝部に比較的多量の潤滑剤を貯留することが可能とされている。潤滑剤は貯留量が多いほど潤滑効果が大きいものである。

また、本発明の密封装置においては、複数の環状突起のうちの１つの環状突起がシールリップの最先端部に設けられているために、シールリップの最先端部には上記従来技術における面接触領域に相当する構成が設けられておらず、よって摺動トルク低減の阻害要因が１つ解消されている。

したがって、これらのことから本発明によれば所期の目的どおり、リップ摺動時に発生する摩擦トルクを十分に低減させることができる。

本発明の実施例に係る密封装置の要部断面図 同密封装置に備えられる平行突起形状の拡大断面図 図３（Ａ）は比較例に係る平行突起形状の作動説明図、図３（Ｂ）は本発明の実施例に係る平行突起形状の作動説明図 本発明の他の実施例に係る密封装置に備えられる平行突起形状の断面図 従来例に係る密封装置の要部断面図 同密封装置に備えられる平行突起形状の拡大断面図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）本発明は、シール性を維持しながら摩擦の低減効果を得るための平行突起形状に関する改良発明である。図２に示すように本発明では、上記先行技術と異なり、突起は非常に細かくリップ先端から連続ではなく一定の間隔をあけて付与している。突起による接触面積の低減および突起間の溝による潤滑剤の保持力の向上から摩擦が低減する。リップの角度は上記先行技術と同様にα＞βとする。シール性は、突起を環状に複数設けることで維持している。
（２）尚、突起のピッチ間隔Ｐが大き過ぎると、摺動領域内で相手部材に接触する突起が１個だけとなりシール性が低下するので、留意する必要がある。トルク低減効果を得ながらシール性を維持するには、突起のピッチ間隔Ｐを例えば０．０４ｍｍ＜Ｐ＜０．４０ｍｍとするのが望ましい。本発明では突起を細かく付与しているため、接触状態に与える影響はほとんどなく、リップの摺動範囲が小さいシールや、しめ代変動により接触幅が小さくなるシールに対しても適用可能である。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係る密封装置１の要部断面を示している。図２は同密封装置１に備えられる平行突起形状１１の拡大断面を示している。図１ではシールリップ８の自由状態を示すために金属環２を一点鎖線よりなる仮想線で示している。図２ではシールリップ８の接触状態を示すために金属環２を実線で示している。当該実施例に係る密封装置１は自動車関連分野においてハブベアリング用シール（ハブシール）として用いられるものであって、以下のように構成されている。

すなわち図１に示すように、当該密封装置１は、相対回転する二部材のうちの一方であるベアリング内輪（図示せず）に取り付けられてベアリング内輪とともに回転する金属環（スリンガーとも称する）２と、二部材のうちの他方であるベアリング外輪（図示せず）に取り付けられて金属環２に摺動可能に密接するリップシール（シール部材とも称する）３とを有している。

金属環２は、請求項１で規定されるところの、シールリップ８が摺動可能に密接する相手部材を構成している。またこの金属環２は、筒状部２ａの軸方向一方の端部に径方向外方へ向けてフランジ部２ｂを一体成形したものであって断面略Ｌ字形に形成され、筒状部２ａをもってベアリング内輪の外周面に嵌着される。

一方、リップシール３は、金属製の取付環４と、この取付環４に被着されたゴム状弾性体５との組み合わせにより構成されている。取付環４は、筒状部４ａの軸方向他方の端部に径方向内方へ向けてフランジ部４ｂを一体成形したものであって断面略Ｌ字形に形成され、筒状部４ａをもってベアリング外輪の内周面に嵌着される。ゴム状弾性体５は、取付環４の筒状部４ａの内周面に被着（加硫接着）された内周ゴム部６と、取付環４のフランジ部４ｂの内側端面に被着された端面ゴム部７と、この端面ゴム部７に支持されて金属環２のフランジ部２ｂの軸方向端面（内側端面）２ｃに摺動可能に密接するシールリップ（第１シールリップ、サイドリップ）８と、同じく端面ゴム部７に支持されて金属環２の筒状部２ａの外周面に摺動可能に密接するシールリップ（第２シールリップ、ラジアルリップ）９と、グリースリップ（第３シールリップ）１０とを一体に有している。

また、当該実施例に係る密封装置１においては特に、金属環２のフランジ部２ｂの軸方向端面２ｃに摺動可能に密接するシールリップ８の摺動面８ａに、平行突起形状１１が設けられている。

図２に拡大して示すように、平行突起形状１１は、複数の環状突起１２によって構成されている。シールリップ８の摺動面８ａに設けられる突起としては、いわゆるポンピング作用をなすためのネジ突起が知られているが、本発明ではこのようなネジ状の突起ではなく、環状エンドレス状の突起１２が設けられている。環状突起１２の本数は特に制限されないが、３〜７本程度が好適である。複数の環状突起１２の断面形状は同形同大に成形されている。

環状突起１２はそれぞれ断面三角形状に成形されている。金属環２のフランジ部２ｂの軸方向端面２ｃに対する大気側斜面１２ａの傾斜角度αは軸側斜面１２ｂの傾斜角度βよりも大きく設定されている（α＞β）。互いに隣り合う環状突起１２同士の間には、傾斜角度をほとんど持たない環状の平坦部１３が設けられている。したがって互いに隣り合う環状突起１２同士は平坦部１３の幅寸法ｗ_１に相当する間隔をあけて設けられている。また、平坦部１３が設けられるのに伴って環状突起１２間の溝部１４は断面台形状に形成されている。

尚、互いに隣り合う環状突起１２同士が間隔をあけて設けられていると云うことは、これを換言すると、環状突起１２の幅寸法よりも環状突起１２のピッチ寸法のほうが大きく設定されていることになる。

また、複数の環状突起１２のうち、シールリップ８の最も先端側に配置される環状突起１２はシールリップ８の最先端部８ｂに設けられており、すなわち総じて平行突起形状１１はシールリップ８の最先端部８ｂに設けられている。したがってシールリップ８の最先端部８ｂには上記従来技術における面接触領域５７に相当する構成は設けられていない。

上記構成の密封装置１においては、互いに隣り合う環状突起１２間に平坦部１３が設けられるように複数の環状突起１２が所定の間隔をあけて設けられているために、互いに隣り合う環状突起１２間に従来対比で比較的大きな断面積の溝部１４が形成され、よってこの溝部１４に比較的多量の潤滑剤を貯留することが可能とされている。また、複数の環状突起１２のうちの１つの環状突起１２がシールリップ８の最先端部８ｂに設けられているために、シールリップ８の最先端部８ｂには上記従来技術における面接触領域５７に相当する構成が設けられておらず、よって摺動トルク低減の阻害要因が１つ解消されている。したがってこれらのことからリップ摺動時に発生する摩擦トルクを十分に低減させることができる。

また、比較例として図３（Ａ）に示すように比較的小さな断面積の溝部１４の場合には、この溝部１４に泥水等に含まれる泥や小石等の異物Ｅが噛み込むとシールリップ８が金属環２から離れてシール性が早期に喪失してしまうところ、図３（Ｂ）に示すように比較的大きな断面積の溝部１４によれば、この溝部１４内に異物Ｅを収めてしまうことが可能となり、よってシールリップ８が金属環２から離れずシール性を維持することができる。したがって本発明によれば、シールリップ８のシール性を維持しながら摩擦トルクを十分に低減させることができる。

つぎに、リップ摺動面８ａへの平行突起形状１１の付与による摩擦低減効果の比較試験を行なったので、その内容を説明する。
供試体としては、以下のものを使用した。
＜比較例１＞：平行突起形状１１なし
＜比較例２＞：平行突起形状１１あり、環状突起１２の幅寸法０．０４ｍｍ、環状突起１２のピッチ寸法０．０４ｍｍ、すなわち平坦部１３なし
＜実施例１＞：平行突起形状１１あり、環状突起１２の幅寸法０．０４ｍｍ、環状突起１２のピッチ寸法０．１０ｍｍ、平坦部１３の幅寸法０．０６ｍｍ
潤滑剤としては一般的なベアリング用グリースを使用した。リップシール３を固定した状態で、摺動の相手部材である金属環２を５００ｒｐｍで回転させたときの摩擦力を、比較例１の摩擦力を１００として相対的に比較した。

結果は表１に示すとおりであって、実施例１によれば比較例１および２のいずれよりも摩擦力が低減するのを確認することができた。

つぎに、シール性（本評価では、外部からの泥水の浸入に対するシール性）確認のため、軸中心まで泥水（水＋関東ロームＪＩＳ８種）を浸漬させた状態でリップ８，９間に一般的なベアリング用グリースを封入して、摺動の相手部材である金属環２を１０００ｒｐｍで回転させたときの漏れが発生するまでの時間を、比較例１の時間を１００として相対的に比較した。

結果は表２に示すとおりであって、実施例１によれば比較例１とほぼ同等で、比較例２よりも高いシール性を確認することができた。尚、比較例２でシール性が低下するのは、上記図３（Ａ）にて示したように異物Ｅが摺動部に噛み込んでシールリップ８が金属環２から離れてしまうためと考えられる。

図４に示すように、平行突起形状１１を構成する各環状突起１２の大気側斜面１２ａは密封装置の中心軸線Ｏと平行な円筒面状のものであっても良く、軸側斜面１２ｂは密封装置の中心軸線Ｏと直交する平面状のものであっても良い。

１ 密封装置
２ 金属環（相手部材）
２ａ，４ａ 筒状部
２ｂ，４ｂ フランジ部
２ｃ 軸方向端面
３ リップシール
４ 取付環
５ ゴム状弾性体
６ 内周ゴム部
７ 端面ゴム部
８ シールリップ（サイドリップ）
８ａ 摺動面
８ｂ 最先端部
９ シールリップ（ラジアルリップ）
１０ グリースリップ
１１ 平行突起形状
１２ 環状突起
１２ａ 大気側斜面
１２ｂ 軸側斜面
１３ 平坦部
１４ 溝部

Claims (1)

1. 相手部材に摺動可能に密接するシールリップを備えるとともに前記シールリップの摺動面に複数の環状突起よりなる平行突起形状を備える密封装置において、
   前記複数の環状突起を互いに隣り合う環状突起間に平坦部が設けられるように間隔をあけて設け、かつ前記複数の環状突起のうちの１つの環状突起を前記シールリップの最先端部に設けたことを特徴とする密封装置。

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