JP2014020523A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造でありながら、複数の分割体によって、シール性能の低下を来すことなく組み立てられる密封装置を提供する。
【解決手段】外径側部材４と該外径側部材に対して相対的に同軸回転する内径側部材５との間を密封する環状体１０からなる密封装置１において、前記環状体１０が周方向に複数に分割される分割体１１…からなり、前記各分割体は、前記外径側部材に固定されるシール部材１３を含み、該シール部材は前記内径側部材５に摺接する摺接部１５を有する弾性材製のリップ部１３０を備え、前記分割体１１，１１同士の隣接部に、少なくとも一方の分割体１１の前記摺接部が他方の分割体１１の前記摺接部に外径側より重なるように接合される接合部１８を備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、外径側固定部材と該固定部材に対して同軸回転する内径側回転部材との間を密封する環状体からなる密封装置に関し、例えば、風力発電装置（ナセル）における主軸を回転自在に支持する軸受部分をシールするために装着される大型の密封装置に関する。

前記のような風力発電装置用の密封装置の場合、大型（例えば、直径が１〜２ｍ）であるため、重量が大であり、しかも、高所に設けられるので、その組立や、メンテナンス等の取扱いが難しい。そこで、取扱い性の便宜を図る観点から、複数に分割され、この分割体を周方向に突合せ接合して環状体に組み立てるよう構成する試みもなされている。このように、複数の分割体を突合せ接合して環状体を構成する場合、接合部のシール性が問題となる。特許文献１，２には、このように大型の被シール部にも適用し得るものかどうか定かではないが、周方向に分割され、分割体同士の突合せ接合部には、何らかの接合手段が適用される密封装置が開示されている。

実開昭６０−７３６４号公報 特開２００１−５６０５６号公報

特許文献１に開示された密封装置の場合、前記突合せ接合部は接着剤により接着して一体とされる。そのため、密封装置を組み立てる際、接着剤を塗布するという作業が必要とされる。特に、前記のような風力発電装置のように高所での組立作業の場合には、このような接着剤を塗布して一体とする作業は、煩雑であり、非常に難しい作業となる。また、特許文献２に開示された密封装置の場合、分割体同士の突合せ面は、磁気吸着手段によって互いに吸着されるよう構成されている。この吸着磁気手段としては、一方の突合せ面に組み込まれた金属カップと、他方の突合せ面に埋め込まれた着磁されたスタッドとからなる例が記載されている。しかし、このような吸着磁気手段を両突合せ面に設けることは、製造上煩雑であり、また、コストも嵩む原因となる。

ところで、前記のような密封装置の場合、内径側回転部材に対して弾性的に摺接するテーパ形状、あるいは円筒形状の摺接部を有するリップ部を備えていることがシール機能を維持する上で望ましい。この摺接部は、内径側回転部材に対して弾性変形した状態で摺接するよう、径方向への弾性変形分を見越したいわゆる締め代を含むよう設計される。そのため、内径側回転部材に組み付けた際、摺接部は締め代に相当する分だけ拡径することになる。ところが、前記のように分割体で構成される場合、分割体同士を単に突き合せて接合するだけでは、前記摺接部の拡径に伴い、隣接する分割体の摺接部間で隙間を生じ、この隙間によってシール性が維持できなくなることも懸念される。

本発明は、上記に鑑みなされたもので、簡単な構造でありながら、複数の分割体によって、シール性能の低下を来すことなく組み立てられる密封装置を提供することを目的としている。

本発明に係る密封装置は、外径側部材と該外径側部材に対して相対的に同軸回転する内径側部材との間を密封する環状体からなる密封装置において、前記環状体が周方向に複数に分割される分割体からなり、前記各分割体は、前記外径側部材に固定されるシール部材を含み、該シール部材は前記内径側部材に摺接する摺接部を有する弾性材製のリップ部を備え、前記分割体同士の隣接部に、前記分割体同士の隣接部に、少なくとも一方の分割体の前記摺接部が他方の分割体の前記摺接部に外径側より重なるように接合される接合部を備えていることを特徴とする。

これによれば、前記環状体が複数の分割体からなるから、密封装置が大型の場合でも、外径側部材と内径側部材との間に、分割体毎に取付け、あるいは取外しができ、このような取付／取外作業が容易になし得る。また、保管性、搬送性にも優れる。そして、隣接する分割体同士が、前記接合部において、少なくとも一方の分割体の前記摺接部が他方の分割体の前記摺接部に外径側より互いに重なり合うように接合されて密封装置が構成されるから、隣接する摺接部間のシール機能が確保される。特に、摺接部は、内径側部材に取付けられる際、締め代分だけ拡径するが、前記重なりによって、拡径による隙間等が生じず、摺接部におけるシール機能が確保される。

本発明の密封装置において、他方の分割体における接合部の外径側の面が、一方の分割体に向け漸次径小化する傾斜面を含んでいるものであっても良い。
これによれば、他方の分割体の接合部に傾斜面を含んでいるから、内径側部材に取付ける際の、隣接する分割体における双方の接合部の拡径が、この傾斜部に沿って周方向に擦れ合うようになされ、両分割体の接合部は、馴染み性の良い重なり状態とされる。

本発明の密封装置において、前記接合部が、隣接する分割体同士の噛み合い構造からなるものとしても良い。
これによれば、噛み合い構造によって、接合部における分割体同士の接合が確実になされ、内径側部材に取付ける際に、隣接する分割体における双方の接合部が拡径しても、この部分のシール性が低下する懸念がない。

本発明の密封装置において、前記摺接部は前記内径側回転部材に弾性変形を伴い摺接するテーパ部を構成するテーパ構成部からなり、隣接関係の前記分割体における他方の分割体の前記摺接部は、一方の分割体側に突出する舌片部を有し、前記接合部は、一方の分割体における摺接部が前記舌片部に外径側から重なるように構成されているものとしても良い。
これによれば、テーパ部を構成するテーパ構成部からなる摺接部が内径側回転部材に弾性変形を伴い摺接するから、内径側部材とシール部材との間がシールされる。また、舌片部に対して一方の摺接部が外径側から重なるように構成されるから、安定した接合状態が得られる。そして、前記拡径変形により対応し易く、摺接部におけるシール機能がより確実に確保される。
この場合、前記舌片部は、その外径側の面が、一方の分割体に向け漸次径小化する傾斜面とされていても良い。これによれば、接合部における重なり部の馴染み性が良く、シール機能がより確実に確保される。

本発明の密封装置において、前記摺接部は、前記内径側部材に面接触状態で摺接する円筒構成部からなり、前記接合部は隣接する前記円筒構成部間の噛み合い構造からなり、前記円筒構成部は前記接合部を介して円筒部を構成するものとしても良い。
これによれば、摺接部が円筒構成部からなり、円筒構成部間の噛み合い構造によって円筒部を構成するから、前記拡径変形の際にも、円筒構成部間に隙間ができず、しかも、円筒部は内径側部材に対して面接触状態で摺接するから、シール機能の確保がより確実になされる。
この場合、前記円筒構成部によって構成される円筒部の外径側には、ガータースプリングが嵌装され、該ガ−タースプリングによって、前記円筒部が求心側に弾力付勢されるよう構成されているものとしても良い。
これによれば、ガータースプリングの嵌装によって、円筒部の回転部材に対する弾接力を均一化でき、内径側部材との間のシール性がより良好に維持される。また、噛み合い構造による接合部が、このガータースプリングの求心側への弾力付勢によって、より密着的とされ、接合部でのシール性も的確に維持される。

本発明の密封装置において、前記シール部材における前記リップ部を除く部分に、補強用芯金が一体とされているものとしても良い。
これによれば、シール部材が補強用芯金によって補強されるから、摺接部の内径側回転部材に対する摺接が安定化される。

本発明の密封装置は、複数の分割体によって構成されるから、風力発電装置の主軸の支持部のように大型のものが求められる場合でも、保管、搬送がし易く、また、高所での組立てにも適する。しかも、シール性能も良好に維持される。

（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る密封装置を示し、（ａ）は分解平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視図である。 同実施形態の密封装置を軸受装置に組み付けた状態を示す部分破断縦断面図である。 （ａ）は図１（ａ）におけるＣ−Ｃ線矢視断面図を示し、（ｂ）は同部分の変形例を、（ｃ）は同部分のさらに別の変形例をそれぞれ示す。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、同実施形態の密封装置における隣接する分割体同士の摺接部を重ねて内径側回転部材に装着する過程を示し、（ａ）は摺接部を重ねる前の状態であって、図１（ｂ）におけるＤ−Ｄ線矢視断面図に対応する図であり、（ｂ）は重ねた状態であって、図１（ｂ）におけるＤ−Ｄ線矢視断面図に対応する図であり、（ｃ）は重ねた状態で内径側回転部材に装着した状態であって、図２のＥ−Ｅ線矢視断面図に対応する図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、隣接する分割体同士における摺接部の接合部の種々の変形例を示し、摺接部を重ねた状態から、内径側回転部材に装着した場合の形状の変化を図１（ｂ）のＤ−Ｄ線矢視部及び図２のＥ−Ｅ線矢視部に対応する断面図で示している。 同実施形態の密封装置の変形例を示す図２と同様図である。 （ａ）（ｂ）は、図６に示す例の分割体同士の接合部の構造を示す要部の斜視図であり、（ａ）と（ｂ）とは斜視角度が異なっていることを示す。 図６に示す例の分割体同士の接合部の別の構造を示す要部の斜視図である。 同実施形態の密封装置の外径側固定部材に対する固定構造の変形例を示す部分破断縦断面図である。 同実施形態の密封装置における分割体同士の突合せ部に連結手段を適用した例を示す分解平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る密封装置を示す分解平面図である。 同実施形態の密封装置を軸受装置に組み付けた状態を示す部分破断縦断面図である。 （ａ）は図１１におけるＦ部の拡大図を示し、（ｂ）は同部分の変形例を、（ｃ）は同部分のさらに別の変形例をそれぞれ示す。

以下に本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１〜図４は本発明の第１の実施形態に係る密封装置を示している。本実施形態の密封装置１は、図２に示すような軸受装置２に組み付けられる。この軸受装置２は、例えば、風力発電装置の主軸３をその軸心Ｌ回りに回転自在に支持するもので、不図示の風力発電装置機体に固定された外輪４と、前記主軸３に外嵌一体とされた内輪５と、外輪４と内輪５との間に介在された複数の転動体（ボール）６とを備えている。この例では、外輪４が外径側部材とされ、また、内輪５及び主軸３が内径側部材とされ、内輪５及び主軸３が、外輪４に対して同軸（軸心Ｌ回りに）回転する。そして、本実施形態の密封装置１は、外輪４と内輪５との間、具体的には、前記転動体６が介在する外輪４と内輪５との間の軸受空間Ｓを密封するよう装着される。前記転動体６は、複数が不図示のリテーナに保持された状態で周方向に配列され、外輪４及び内輪５のそれぞれの軌道輪（単列又は複列）４ａ、５ａを転動するよう構成される。軸受空間Ｓには、転動体６の転動が円滑になし得るよう潤滑剤（例えば、グリース）が充填される。軸受空間Ｓの両端部（図２では、片側のみ図示）の外輪４と内輪５との間には、前記潤滑剤の軸受空間Ｓからの漏出と、塵埃や雨水等の軸受空間Ｓ内への侵入を防止するために、図示のような密封装置１が装着される。

本実施形態の密封装置１は、４個の弧状の分割体１１…からなり、これら４個の分割体１１…をその端面同士を突合せ接合することにより環状体１０をなすように構成される。各分割体１１は、弧状の補強用芯金１２にゴム材料等からなる弾性材製のシール部材１３が一体とされてなり、補強用芯金１２は一部１２ｃが露出するが、ほぼ全体がシール部材１３に埋入された状態で一体化されている。補強用芯金１２の周方向端部１２ａ，１２ｂは、シール部材１３で覆われている（図１（ｃ）及び図３（ａ）参照）。これにより、分割体１１…を突合せ接合して形成される環状体１０においては、補強用芯金１２，１２同士が直接突合わされず、シール部材１３，１３同士が弾性的に突合せ接合されることになる。シール部材１３は、所定形状のキャビティを備えた金型（不図示）内に前記芯金１２を配置し、未加硫のゴム材をキャビティ内に注入して、加硫することにより芯金１２と一体に成型される。この成型の際、芯金１２は金型に前記一部１２ｃが支持されるため、この被支持部がシール部材１３によって覆われず、露出部として残存する。

図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、前記の突合せ部におけるシール部材１３，１３の突合せ端部１３ａ、１３ｂ同士の接合構造の種々の例を示している。（ａ）は、突合せ端部１３ａ、１３ｂが平面同士の突合せによって接合される接合構造の例を示し、（ｂ）は、突合せ端部１３ａ、１３ｂが傾斜面同士の突合せによって接合される接合構造の例を示し、さらに（ｃ）は突合せ端部１３ａ、１３ｂが鉤型面同士の突合せによって接合される接合構造の例を示している。これらの接合構造は、求められるシール性や、前記軸受空間Ｓの内圧に対する耐性等を考慮して、例示以外の接合構造も含めて適宜選択的に採用される。各シール部材１３の外径部には、前記外輪４の内径面に形成された周溝４ｂに弾性的に没入して、分割体１１を外輪４に固定させる弧状の突部１４が形成されている。また、前記シール部材１３は、前記補強用芯金１２の内周縁部より内径側に延びるように形成されたリップ部１３０を備えている。即ち、前記補強用芯金１２は、前記リップ部１３０を除く部分に一体とされており、これによって、突部１４及びリップ部１３０の弾性変形が可能とされる。そして、このリップ部１３０の先側部には、前記内輪５の外径面に弾性的に摺接する弧状の摺接部１５が形成されている。

本実施形態において、前記シール部材１３の摺接部１５はテーパ構成部１５Ａからなり、該テーパ構成部１５Ａは、前記補強用芯金１２の内周部から内径側に斜めに延出されている。前記４個の分割体１１を突合せ接合して環状体１０を組み立てた時に、４個の前記テーパ構成部１５Ａは、図２に示す軸受装置２に組み付けた際に、前記軸心Ｌに沿って軸受空間Ｓとは反対側に漸次径小化するテーパ部１５０をなすように構成される。そして、該テーパ構成部１５Ａにより構成されるテーパ部１５０の先端内周縁部の直径は、前記内輪５の外径より小となるように形成される。これによって、テーパ部１５０の内輪５に対する締め代が確保される。前記各テーパ構成部１５Ａにおける先端側の周方向端部には、周方向（隣接する分割体１１側）に突出する舌片部１６が形成されている。該舌片部１６は、その外径側の面がその突出端側（隣接する分割体１１側）に向け漸次径小化する傾斜面１６ａを含んでいる。図例の舌片部１６においては、図４に示すように、外径側の面が、途中に段状部を含むが、全体として隣接する分割体１１側に向け漸次径小化する傾斜面１６ａとされている。

前記のように構成される４個の分割体１１…を突合せ接合し、環状体１０を形成して密封装置１を組立て、これを前記軸受装置２に組み付ける過程について説明する。図１（ａ）に示すように、４個の分割体１１を順次突き合せてゆく。この時、図４（ａ）（ｂ）に示すように、他方の分割体１１における前記摺接部１５（テーパ構成部１５Ａ）の一部としての前記舌片部１６に、隣接する一方の分割体１１の摺接部１５（テーパ構成部１５Ａ）の一部を外径側より位置付け、その内径側の面１７を重ね合わせる。この重ね合わせ部分を含んで、隣接する分割体１１，１１間に接合部１８が構成される（図１（ａ）及び図４（ｂ）参照）。このようにして、組立てられた密封装置１を図２に示すように外輪４と内輪５との間の環状空間に、前記芯金１２の露出部１２ｃが軸受空間Ｓ側に向くように、即ち、テーパ部１５０の先端部が軸受空間Ｓとは反対側に向くようにして圧入する。この圧入は、環状体１０における環状の外周部を構成する４個の突部１４…を縮径するように、また、環状体１０における内周側のテーパ部１５０を構成する４個のテーパ構成部１５Ａの先側部が拡径するような弾性変形を伴ってなされる。そして、前記突部１４…は、前記外輪４の周溝４ｂに復元弾力を伴って没入し、一方、テーパ構成部１５Ａ…は、その先側部が拡径した状態で内輪５の外径面に弾接する。

前記のように、前記突部１４…は、前記外輪４の周溝４ｂに復元弾力を伴った没入状態とされ、また、テーパ構成部１５Ａ…により構成されるテーパ部１５０は、その先側部が前記締め代の存在により拡径した状態で内輪５の外径面に弾接する。これによって、突部１４…及びテーパ構成部１５Ａ…の突っ張り合うような反力と周溝４ｂの突部１４…に対する拘束作用とによって、環状体１０は、外輪４に固定状態とされ、この状態で前記テーパ部１５０の先側部は、拡径した状態で内輪５の外径面に弾接する。前記接合部１８では、拡径によって、隣接するリップ部１５Ａ，１５Ａの先側部同士が互いに離反する方向にずれる。しかし、他方の分割体１１における舌片部１６に一方の分割体１１におけるリップ部１５Ａが外径側から重なっているから、この重なり部分に隙間が生じるようなことがない（図４（ｃ）参照）。しかも、舌片部１６の外径側の面が、一方の分割体１１に向け、漸次径小化する傾斜面１６ａとされているから、この双方のずれがスムースになされ、両者が馴染み良く重なった状態とされる。このような重なり状態によって、この接合部１８のシール性が確保される。

そして、前記シール部材１３の外径側に位置する突部１４…が、周溝４ｂに復元弾力を伴った没入状態とされるから、外輪４との間のシール性も確保される。また、シール部材１３の前記リップ部１３０の先側部を除く部分は、拡径することがないから、隣接する分割体１１、１１間の突合せ部がシール部材１３，１３同士の弾性的な接合状態となり、この突合せ部分のシール性も確保される。したがって、本実施形態の密封装置１の図２に示すような装着状態においては、前記主軸３及び内輪５が軸回転しても、前記テーパ構成部１５Ａ（テーパ部１５０）が内輪５の外径面に弾性的に摺接するから、本実施形態の密封装置１によって、前記軸受空間Ｓがシールされる。また、本実施形態の密封装置１は４個の分割体１１…によって構成されるから、保管性及び輸送性に優れ、図例のような大型の軸受装置２に対する組付けや、取外しが容易になされる。

図５（ａ）〜（ｄ）は、隣接する分割体同士における前記舌片部を介した前記接合部の種々の変形例を示している。各図において、白抜矢印の基部側の図（ａ−１）〜（ｄ−１）は、隣接する分割体１１，１１を突合せてリップ部１５Ａ，１５Ａを図４（ｂ）のように重ね合わせた状態を示す。また、白抜矢印の先側の図（ａ−２）〜（ｄ−２）は、この状態で図４（ｃ）のようにテーパ構成部１５Ａ，１５Ａを内輪５の外径面に弾接させた状態を示している。図５（ａ）では、前記舌片部１６の外径側の面が、段差形状部１６ｂを経て突出端側に傾斜する傾斜面１６ａを有し、一方の分割体１１のテーパ構成部１５Ａにおける当該舌片部１６と重なる内径側の面１７は、この舌片部１６の外径側の面１６ａ，１６ｂと整合する形状とされている。したがって、両面の重ね合わせにより構成される接合部１８は、（ａ−１）に示すような噛み合い形状とされる。このような接合状態のテーパ構成部１５Ａ，１５Ａを内輪５の外径面に弾接させると、その先側部が拡径し、これに伴い、（ａ−２）に示すように、重ね合わせ面が互いに開くようにずれる。しかし、舌片部１６の傾斜面１６ａの存在により、両合わせ面間に、内径側から外径側に通じる隙間が生じず、この部分でのシール性が維持される。

図５（ｂ）では、前記舌片部１６の外径側の面は、前記傾斜面１６ａのみからなり、他方の分割体１１における前記内径側の面１７は、当該傾斜面１６ａと整合する傾斜面とされている。この例では、（ｂ−１）に示すように、接合部１８は両面１６ａ，１７が面接触状態で重なり合って構成される。このような接合状態で、前記と同様にテーパ構成部１５Ａ，１５Ａを内輪５の外径面に弾接させると、その先側部が拡径し、これに伴い、（ｂ−２）に示すように、両傾斜面１６ａ，１７が互いに開くようにずれる。しかし、両傾斜面１６ａ，１７の面接触により、両合わせ面間に内径側から外径側に通じる隙間が生じず、この部分でのシール性が維持される。

図５（ｃ）では、舌片部１６の外径側の面は図５（ｂ）の例と同様に傾斜面１６ａのみからなるが、一方の分割体１１における前記内径側の面１７は、図４に示す例と同様に他の内径側の面と連続する面とされている。この例では、（ｃ−１）に示すように、接合部１８は、一方の分割体１１におけるテーパ構成部１５Ａが弾性変形して、前記内径側の面１７が舌片部１６の傾斜面１６ａに面接触状態で重なり合って構成される。このような接合状態で、前記と同様にテーパ構成部１５Ａ，１５Ａを内輪５の外径面に弾接させると、その先側部が拡径し、これに伴い、（ｃ−２）に示すように、前記内径側の面１７が傾斜面１６ａに沿って後退するようにずれる。しかし、前記面接触状態は保たれるから、両合わせ面間に内径側から外径側に通じる隙間が生じず、この部分でのシール性が維持される。

図５（ｄ）では、舌片部１６の外径側の面が図４に示す例と同様の傾斜面１６ａからなるが、一方の分割体１１における前記内径側の面１７は、この傾斜面１６ａと整合するような形状の面とされている。この例では、（ｄ−１）に示すように、傾斜面１６ａと前記内径側の面１７とが整合した接触状態で重なり合って接合部１８が構成される。このような接合状態で、前記と同様にテーパ構成部１５Ａ，１５Ａを内輪５の外径面に弾接させると、その先側部が拡径し、これに伴い、（ｄ−２）に示すように、前記内径側の面１７が傾斜面１６ａに沿って後退するようにずれる。しかし、前記接触状態の大半は保たれるから、両合わせ面間に内径側から外径側に通じる隙間が生じず、この部分でのシール性が維持される。

図６〜図８は、前記第１の実施形態における密封装置の変形例を示す。この例の密封装置１は、各分割体が前記例のような芯金１２を有さず、ゴム材のみによるブロック状のシール部材１３により構成されている。該シール部材１３は、前記と同様のリップ部１３０を有し、該リップ部１３０の先側部には、前記内輪５の外径面に弾性的に摺接する弧状の摺接部１５が形成されている。この摺接部１５はテーパ構成部（本例では、以下、第１のテーパ構成部と言う）１５Ａからなり、該第１のテーパ構成部１５Ａは、前記ブロック状のシール部材１３から内径側に斜めに延出されている。該第１のテーパ構成部１５Ａはその先側部が断面Ｖ字状に形成され、そのＶ字形状部の谷部に、ガータースプリング２５を嵌装し得る凹溝２４が形成されている。また、前記リップ部１３０には、前記第１のテーパ構成部１５Ａとは反対側に斜めに延出された第２のテーパ構成部１５Ａａを有している。

この例における分割体１１を複数個、周方向に突合せ接合して環状体１０を組み立てた時に、各分割体の第１のテーパ構成部１５Ａは、漸次径小化するテーパ部（本例では、以下第１のテーパ部と言う）１５０をなすように構成される。そして、本環状体１０は、図６に示すように、当該第１のテーパ部１５０の内径側が前記軸心Ｌに沿って軸受空間Ｓとは反対側に向くように、軸受装置２に組み付けられる。また、この組み付けの際、前記ブロック状のシール部材１３の外径部が、前記外輪４の内周部に圧入される。この第１のテーパ部１５０における、前記Ｖ字形状部の山部の頂点が連なる環状の稜線部１５０ａが最小径部とされ、この稜線部１５０ａの内径は、前記内輪５の外径より小となるように形成され、これによって、第１のテーパ部１５０の内輪５に対する締め代が確保される。そして、後記するように前記凹溝２４により形成される周溝にはガータースプリング２５が嵌装され、このガータースプリング２５の求心方向への弾力によって、前記稜線部１５０ａが内輪５に圧縮された状態で弾接される。また、前記第２のテーパ構成部１５Ａａは、前記軸受空間Ｓ側に漸次径小化する第２のテーパ部１５２をなすように構成される。第２のテーパ部１５２の先端部は、前記内輪５の周面に非接触ではあるが、軸受空間Ｓの内圧が高くなると、第２のテーパ部１５２は反軸受空間Ｓ側に弾性変形し、その先端部が内輪５の周面に近接乃至弾接し得るよう設計される。

図７（ａ）（ｂ）は、図６に示す例の分割体同士の接合部の構造の一例を要部の斜視図で示している。この例では、隣接する分割体１１，１１の一方の分割体１１の接合端部１３ａには、前記第１のテーパ構成部１５Ａの内径側部分と第２のテーパ構成部１５Ａａの全部が切除された形状の凹段部２６が形成されている。他方の分割体１１の接合端部１３ｂには、前記凹段部２６の形成部位に対応し、且つ該凹段部２６の形状に整合する形状の凸部２７が周方向に沿って突設されている。即ち、各分割体の１１の両端の接合端部１３ａ，１３ｂには、凹段部２６及び凸部２７がそれぞれ形成されており、これら凹段部２６及び凸部２７を含んで接合部１８が構成される。このように構成された複数の分割体１１において、隣接関係の一方の分割体１１の前記凸部２７を他方の分割体１１の凹段部２６に外径側より重ね合わせて、凹段部２６及び凸部２７を順次噛み合せるように突合せ接合して環状体１０が構成される。そして、この環状体１０においては、前記各分割体１１の凹溝２４が周方向に連なって周溝が形成され、この周溝に前記ガータースプリング２５が求心方向に弾力を有した状態で嵌装される。

図６は、前記凹段部２６及び凸部２７による接合部１８を介して形成された環状体１０によって構成された密封装置１を示しており、各接合部１８においては、凹段部２６が外径側から凸部２７に重なり合うように接合される。この環状体１０を、図６に示すように内輪５の外周部に嵌装する際に、前記第１のテーパ部１５０の前記稜線部１５０ａが前記締め代分だけ拡径する。しかし、凹段部２６と凸部２７との重なりによって、この拡径によっても、接合部１８に隙間が生じず、この部分でのシール性が維持される。しかも、第１のテーパ部１５０には、ガータースプリング２５によって求心方向への弾力が付与されるから、この重なり状態が安定的に維持される。また、第１のテーパ部１５０に軸受空間Ｓの内圧が付加されるとその先端部が拡径しようとするが、前記重なりとガータースプリング２５による求心方向への弾力とにより、第１のテーパ部１５０の内輪５の外径面に対する全周に亘る弾接によるシール機能が維持される。前記凹段部２６と凸部２７との重なりは、実質的に隣接する分割体１１，１１における第１のテーパ構成部１５Ａ，１５Ａ同士の重なりにより、第２のテーパ構成部１５Ａａ，１５Ａａ同士は重ね合わされない。第２のテーパ構成部１５Ａａは、前記軸受空間Ｓの内圧によって、その先端部が縮径して、内輪５の外径面に弾接するから、この部分では拡径に伴うずれを補うための重ね合わせは必要ないからである。

図８は、図６に示す例の分割体同士の接合部の構造の別例を要部の斜視図で示している。この例では、隣接する分割体１１，１１の一方の分割体１１における接合端部１３ａの端面は、外径側が当該接合端部１３ａより周方向に延びる傾斜面２８とされている。また、他方の分割体１１における接合端部１３ｂの端面は、内径側が当該接合端部１３ｂより周方向に延びる傾斜面２９とされ、両傾斜面２８，２９は、環状体１０が構成される際、互いに径方向に密接的に重なり合う形状とされている。これによって、接合部１８が構成される。この例の分割体１１も複数が周方向に突合せ接合され環状体１０を構成する。そして、前記凹溝２４による周溝には、前記と同様のガータースプリング２５が嵌装され、この状態で、図６に示すように、外輪４と内輪５との間に組み付けられる。この時、第１のテーパ部１５０の先側がその締め代分だけ拡径するが、前記接合部１８は、傾斜面２８，２９の重ね合わせによって構成されるから、傾斜面２８，２９同士が面接触状態で相互にずれても、両者間に隙間を生じることがない。また、ガータースプリング２５の求心方向への弾性力によって、前記稜線部１５０ａの内輪５の外径面に対する弾接状態、及び両傾斜面２８，２９の重ね合わせ状態が安定化され、良好なシール機能が維持される。
なお、図６に示す密封装置１は、複数の分割体１１によって構成されるとしたが、図１の例に示すように４個であっても良い。また、シール部材１３が芯金を有さない例を示しているが、図１及び図２に示す例のように芯金１２を有しているものであっても良い。この場合、前記テーパ構成部１５Ａ，１５Ａａは、芯金１２の内周部から内径側に互いに離反するよう斜めに延出される。

図９は、第１の実施形態の密封装置の外輪に対する固定構造の変形例を示している。図１及び図２に示す例では、シール部材１３の外径部に形成された突部１４が外輪４の内径面に形成された周溝４ｂに弾性的に没入することにより、密封装置１が外輪４に固定されるが、この例では、ボルト・ナット等の止具１９によって固定されている。即ち、環状体１０の外径部には、外輪４の内径面に嵌合される円筒部１０ａを有し、該円筒部１０ａは、シール部材１３と芯金１２とが積層された状態で形成され、この積層部分を径方向に貫くボルト孔１０ｂが形成されている。また、外輪４にも径方向に貫くボルト孔４ｃが形成されており、両ボルト孔４ｃ，１０ｂにボルト１９ａが外輪４の外径側から挿通され、前記円筒部１０ａの内径側からナット１９ｂをボルト１９ａに螺合させることによって、環状体１０（密封装置１）が外輪４に固定される。このような固定構造においては、前記例より密封装置１の固定状態が安定し、軸受空間Ｓの内圧が高くなる場合でも、それに対する耐性が向上する。
その他の構成は、図１及び図２に示す例と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１０は、第１の実施形態の密封装置における分割体同士の突合せ部に連結手段を適用した例を示す分解平面図である。図１及び図２に示す例では、各分割体１１は単に突き合わされるだけで、特別な連結手段を用いていないが、この例では、隣接する分割体１１，１１同士が、金属製の連結部片２０で連結されている。即ち、各分割体１１における隣接する分割体１１との突合せ部の近傍に、表裏に貫くボルト孔１０ｃが形成され、該ボルト孔１０ｃに対応する位置に透孔２０ａを有する連結部片２０が別途作製されている。そして、該連結部片２０を、隣接する分割体１１，１１に跨るように配置し、ボルト２１を図７の紙面表面側より前記透孔２０ａ及びボルト孔１０ｃに挿通させ、同裏面側よりナット（不図示）を締結させることによって、隣接する分割体１１，１１同士が周方向に連結された環状体１０（密封装置１）が構成される。このような連結部片２０を介して構成される密封装置１においては、隣接する分割体１１，１１間が強固に接合されるから、前記のように軸受空間Ｓ（図２、図６及び図９参照）の内圧が高くなる場合でも、接合状態の耐性が向上する。
その他の構成は、図１及び図２に示す例と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、ここでもその説明を省略する。

なお、前記第１の実施形態においては、テーパ構成部１５Ａの一部としての舌片部１６に、隣接するテーパ構成部１５Ａを重ね合わせるようにしているが、舌片部１６を設けずに、テーパ構成部１５Ａ，１５Ａ同士を重ね合わせるようにしても良い。この場合、一方の分割体１１におけるテーパ構成部１５Ａの他方の分割体１１側の側部の外径側の面を、他方の分割体１１に向け漸次径小化する傾斜面とし、この傾斜面に他方のテーパ構成部１５Ａを重ね合わせるようにしても良い。この場合の重ね合わせによる接合部の構造にも、図５に示すような種々の形状を適用することはもとより可能である。

図１１〜図１３は、本発明の第２の実施形態に係る密封装置を示す。この実施形態の密封装置１Ａも、前記第１の実施形態の密封装置１と同様に、芯金１２にゴム材料等からなる弾性材製のシール部材１３が一体とされてなる。この補強用芯金１２は、図１及び図２に示す例と同様に、一部が露出するが、ほぼ全体がシール部材１３に埋入された状態で一体化されている。また、補強用芯金１２の周方向端部は、第１の実施形態における図１（ｃ）及び図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す例と同様にシール部材１３で覆われており、分割体１１…を突合せ接合して形成される環状体１０においては、補強用芯金１２同士が直接突合わされず、シール部材１３同士が弾性的に突合せ接合されることになる。また、シール部材１３の突合せ端部の形状も、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような形状が採用される。

前記シール部材１３の外径部には、図１２に示すように外輪４の内径面に形成された周溝４ｂに弾性的に没入して、分割体１１を外輪４に固定させる弧状の突部１４が形成されている。本実施形態の密封装置１Ａにおいても、前記シール部材１３は、前記補強用芯金１２の内周縁部より内径側に延びるように形成されたリップ部１３０を備えている。即ち、前記補強用芯金１２は、前記リップ部１３０を除く部分に一体とされており、これによって、突部１４及びリップ部１３０の弾性変形が可能とされる。そして、このリップ部１３０の先側部には、摺接部１５が形成され、該摺接部１５は、前記内輪５の外径面に面接触状態で摺接する円筒構成部１５Ｂからなる。各円筒構成部１５Ｂの周方向端部には噛み合い形状部１５ａ，１５ｂが形成され、隣接する分割体１１，１１同士を後記するように突合せ接合すると、前記噛み合い形状部１５ａ，１５ｂの噛み合い構造による接合部１８が構成される。図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、前記噛み合い構造による接合部１８の種々の例を示している。（ａ）の例は、噛み合い形状部１５ａ，１５ｂが相じゃくり状の噛み合い構造であることを示し、（ｂ）の例は相じゃくり形状の当接面が傾斜した噛み合い構造であることを示し、さらに、（ｃ）の例は本実状の噛み合い構造であることを示している。これらの、噛み合い構造は、図例のものに限定されず、設計的事項として他の構造のものも適宜選択的に採用される。

そして、前記接合部１８を介して４個の分割体１１…が突合せ接合されて環状体１０が構成され、また、前記４個の円筒構成部１５Ｂが周方向に接合されて円筒部１５１が構成される。この円筒部１５１の内径は、内輪５の外径より若干小さく設定され、これによって、内輪５に対する嵌合時に締め代が確保される。円筒構成部１５Ｂの外径側の周面には、周方向に沿って凹溝２２が形成され、円筒構成部１５Ｂによる前記円筒部１５１においては、この凹溝２２が周方向に連なる周溝を構成する。この凹溝２２による周溝には、前記ガータースプリング２３が求心方向に弾性力を有した状態で嵌装される。

前記のように４個の分割体１１…を突合せ接合し、環状体１０を形成して構成される本実施形態の密封装置１Ａは、図１２に示すような軸受装置２に組み付けられる。即ち、図１２に示すように、隣接する分割体１１，１１間の前記噛み合い形状部１５ａ，１５ｂ同士を噛み合せながら、４個の分割体１１を、順次突き合せ接合してゆく。これによって、隣接する分割体１１，１１間に接合部１８が構成されて、環状体１０が形成される。そして、前記凹溝２２による周溝に前記ガータースプリング２３を前記のように求心方向に弾性力を有した状態で嵌装させ、戦記環状体１０を図１２に示すように、円筒部１５１の先側が軸受空間Ｓとは反対側に向くように、外輪４と内輪５との間の環状空間に圧入する。この圧入は、環状体１０における４個の突部１４…を縮径するように、また、環状体１０における前記円筒部１５１が前記ガータースプリング２３による求心側への弾力が付勢された状態で内輪５の外径面に弾性的に嵌合するようになされる。この圧入操作の際、前記突部１４…は、前記外輪４の周溝４ｂに復元弾力を伴って没入し、一方、円筒構成部１５Ｂによる円筒部１５１の内周面が、前記ガータースプリング２３の求心方向への弾性力を受けて内輪５の外径面に弾接する。

前記のように、前記軸受装置２に組み付けられた本実施形態の密封装置１Ａにおいては、前記突部１４…が前記周溝４ｂに復元弾力を伴って没入する。また、各分割体１１におけるシール部材１３の突合せ端部が弾性的に突き合せられる。そして、前記円筒構成部１５Ｂによる円筒部１５１の内周面が前記ガータースプリング２３によって求心側へ弾力付勢されて内輪５の外径面に弾接する。また、このガータースプリング２３の求心側への弾性力によって、前記締め代による拡径が抑制されるとともに、前記噛み合い形状部１５ａ，１５ｂによる噛み合いが隙間を生じることなく弾性的に強固になされる。したがって、本実施形態の密封装置１Ａによって、軸受空間Ｓが確実に密封され、軸受空間Ｓ内に充填される潤滑剤の外部への漏出や、外部から軸受空間Ｓ内への塵埃や雨水に侵入が防止される。そして、本実施形態の密封装置１Ａも、４個の分割体１１…によって構成されるから、保管性及び輸送性に優れ、図例のような大型の軸受装置２に対する組付けや、取外しが容易になされる。
この第２の実施形態においても、図９に示すような固定構造、あるいは、図１０に示すような連結構造を採用することは可能である。その他の構成は、前記例と同様であるから、共通部分に同一の符号を付し、その説明を省略する。

なお、例示した実施形態の密封装置１，１Ａは、４個（但し、図６〜８の例では複数とした）の分割体１１…によって構成されるが、３分割、５分割、６分割、あるいは８分割等の分割体によって構成されるものであっても良く、分割個数は特に限定されるものではなく、適用部位の大きさや、取扱い性等を勘案して適宜設定される。また、分割体１１の断面形状等も図例のものに限定されず、他の形状のものも採用可能である。さらに、外輪４と内輪５とにより構成される軸受装置２に適用する例について述べたが、内輪５を介さずシャフトを回転自在に直接支持する軸受装置であっても良い。この場合は、内径側回転部材はシャフトである。加えて、本発明に係る密封装置１，１Ａの図２、図９及び図１２に示すような軸受装置２に対する装着方向は、図例とは逆向きであっても良い。

１，１Ａ 密封装置
３ 主軸（内径側部材）
４ 外輪（外径側部材）
５ 内輪（内径側部材）
１０ 環状体
１１ 分割体
１２ 芯金
１３ シール部材
１３０ リップ部
１５ 摺接部
１５Ａ テーパ構成部
１５０ テーパ部
１５Ｂ 円筒構成部
１５１ 円筒部
１６ 舌片部
１６ａ 傾斜面
１８ 接合部
２３ ガータースプリング

Claims (8)

1. 外径側部材と該外径側部材に対して相対的に同軸回転する内径側部材との間を密封する環状体からなる密封装置において、
   前記環状体が周方向に複数に分割される分割体からなり、
   前記各分割体は、前記外径側部材に固定されるシール部材を含み、該シール部材は前記内径側部材に摺接する摺接部を有する弾性材製のリップ部を備え、
   前記分割体同士の隣接部に、少なくとも一方の分割体の前記摺接部が他方の分割体の前記摺接部に外径側より重なるように接合される接合部を備えていることを特徴とする密封装置。
2. 請求項１に記載の密封装置において、
   前記他方の分割体における接合部の外径側の面が、一方の分割体に向け漸次径小化する傾斜面を含んでいることを特徴とする密封装置。
3. 請求項１に記載の密封装置において、
   前記接合部が、隣接する分割体同士の噛み合い構造からなることを特徴とする密封装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の密封装置において、
   前記摺接部は前記内径側回転部材に弾性変形を伴い摺接するテーパ部を構成するテーパ構成部からなり、
   隣接関係の前記分割体における他方の分割体の前記摺接部は、一方の分割体側に突出する舌片部を有し、
   前記接合部は、一方の分割体における摺接部が前記舌片部に外径側から重なるように構成されていることを特徴とする密封装置。
5. 請求項４に記載の密封装置において、
   前記舌片部は、その外径側の面が、一方の分割体に向け漸次径小化する傾斜面とされていることを特徴とする密封装置。
6. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の密封装置において、
   前記摺接部は、前記内径側部材に面接触状態で摺接する円筒構成部からなり、
   前記接合部は隣接する前記円筒構成部間の噛み合い構造からなり、
   前記円筒構成部は前記接合部を介して円筒部を構成することを特徴とする密封装置。
7. 請求項６に記載の密封装置において、
   前記円筒構成部によって構成される円筒部の外径側には、ガータースプリングが嵌装され、該ガ−タースプリングによって、前記円筒部が求心側に弾力付勢されるよう構成されていることを特徴とする密封装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の密封装置において、
   前記シール部材における前記リップ部を除く部分に、補強用芯金が一体とされていることを特徴とする密封装置。

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