JP2014066283A - シール部材 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性体で形成されるシール部材であっても、耐久性の向上によって長寿命化を図ることのできるシール部材を提供する。
【解決手段】シール部材１０は、弾性体で形成されており、回転軸４０の外周側に配設される環状の基部１２と、基部１２の内周面から回転軸４０の外周面に延出して回転軸４０に摺接する環状のリップ部２０とを有し、基部１２の周方向の少なくとも一部には、基部１２の内部に周方向に延びている周孔１４を有しており、周孔１４は、潤滑剤を保持する潤滑剤保持部材３４を配設して潤滑剤収容部１６として構成されており、潤滑剤収容部１６に対応する周方向位置のリップ部２０には、潤滑剤収容部１６からリップ部２０が回転軸４０に摺接する摺接面４４に向かって潤滑剤を供給する第１潤滑剤供給孔２４、３２が形成されている。
【選択図】図２

Description

この発明はシール部材に関する。

従来、回転軸の外周面と、この回転軸を軸受を介して支持する軸受箱の間には、使用環境によって生じる塵、埃、水などの浸入を防止することが必要となる。かかる部位には、ゴム等からなるシール部材が装着される。シール部材は、軸の外周面に摺接して摩擦を生じるが、その摺接面に軸受内部に充填されたグリース等の潤滑剤が滲み出すため、シール部材と回転軸の外周面との摺接面による発熱、磨耗を抑制している。

ここで、潤滑剤の漏出による周辺の汚損に鑑み潤滑剤を極力少なくする等の対策が図られている。そうすると、シール部材の潤滑不足に伴い摺接面の発熱、異常磨耗等の支障が生じることから特許文献１のようなシール部材が知られている。かかる特許文献１には、一対の環状の芯金と、各芯金に取付られる一対のシール部材とからなり、各芯材の本体部分の外周縁に設けた嵌合つば相互を内外に嵌合一体化せしめ、各芯材の本体部分の内周縁にシール部材を一体に取付けてなる軸受のシール装置が記載されている。また、芯金の本体部分の対向間隙には固形潤滑組成物を充填した構造が記載されている。上記特許文献１に記載された技術を用いたシール部材は、固定潤滑組成物が徐々に滲み出して摺接面の潤滑をすることで発熱、異常磨耗等を抑制する。

実開平６−３２８３７号公報

しかしながら、径の大きな回転軸に使用するシール部材は、交換や点検などのメンテナンスの観点から鑑みると芯金を構成するものより全体がゴムなどの弾性体で形成されることが望ましい。また、径の大きな回転軸に使用するシール部材の交換は、弾性体で構成されるシール部材に固定潤滑組成物を充填することが困難となり、作業工数や材料費が多大となるためシール部材の交換をできる限り少なくすることが望まれている。すなわちシール部材の長寿命化が望まれている。かかるシール部材の長寿命化の要求は、たとえば風力発電の主軸用シール等において著しい。さらに風力発電の主軸用のシール部材等における長寿命（耐久性の向上）の要求は、従来の風力発電の需要の増加に加え、洋上タイプの風力発電が増加する可能性を鑑みるとより一層大きくなる傾向にある。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、弾性体で形成されるシール部材であっても、耐久性の向上によって長寿命化を図ることのできるシール部材を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のシール部材は次の手段をとる。
先ず、第１の発明に係るシール部材は、回転軸の外周面と該回転軸を軸受を介して支持する軸受箱の間を密封するシール部材であって、前記シール部材は、弾性体で形成されており、回転軸の外周側に配設される環状の基部と、該基部の内周面から前記回転軸の外周面に延出して前記回転軸に摺接する環状のリップ部とを有し、前記基部の周方向の少なくとも一部には、前記基部内部に周方向に延びている周孔を有しており、該周孔に潤滑剤を保持する潤滑剤保持部材を配設することで潤滑剤収容部として構成されており、該潤滑剤収容部に対応する周方向位置の前記リップ部には、前記潤滑剤収容部から前記リップ部と前記回転軸が摺接する摺接面に向かって前記潤滑剤を供給する第１潤滑剤供給孔が形成されていることを特徴とする。

この第１の発明によれば、基部の周方向の少なくとも一部には、基部内部に周方向に延びている周孔を有している。この周孔は、潤滑剤を保持する潤滑剤保持部材を配設することで潤滑剤収容部として構成されている。そして、潤滑剤収容部に対応する周方向位置のリップ部には、潤滑剤収容部からリップ部と回転軸が摺接する摺接面に向かって潤滑剤を供給する第１潤滑剤供給孔が形成されている。そのため、潤滑剤収容部に保持された潤滑剤は、第１潤滑剤供給孔を通じてリップ部が回転軸に摺接する摺接面に直接供給される。そのため、シール部材の寿命の原因となるリップ部の磨耗を低減させて耐久性を向上することができる。また、潤滑剤は、リップ部と回転軸が摺接する摺接面に直接供給されることで無駄な供給が抑制される。すなわち、リップ部と回転軸の摺接面の潤滑不足が抑制される。以上より、弾性体で形成されるシール部材であっても、耐久性の向上によって長寿命化を図ることのできるシール部材を提供することができる。

次に、第２の発明に係るシール部材は、第１の発明において、前記基部、前記リップ部は、前記弾性体を押出成形することで形成されており、前記潤滑剤保持部材は、押出成形で形成された周孔に前記潤滑剤保持部材を挿入することにより、前記潤滑剤収容部に収容されることで潤滑剤が保持されることを特徴とする。

この第２の発明によれば、シール部材の基部、リップ部および潤滑剤収容部を構成するための周孔を押出成形によって一度に形成することができ製造コストの抑制を図ることができる。

次に、第３の発明に係るシール部材は、第１の発明または第２の発明において、前記リップ部は、軸方向に少なくとも二つのリップ部を有しており、前記二つのリップ部の一方には、前記回転軸に対し径方向外方から内方に向かって付勢する付勢部材を収容する付勢部材収容部が設けられていることを特徴とする。

この第３の発明によれば、二つのリップ部の一方に付勢部材を収容する付勢部材収容部が設けられている。これにより、シール部材を回転軸と軸受箱の間に装着する際に付勢部材の脱落を抑制することができる。

次に、第４の発明に係るシール部材は、第３の発明において、前記付勢部材収容部は、前記回転軸と前記軸受箱の間に装着される配置位置関係でみて、軸方向において前記軸受に近いリップ部の内部に周方向に向かって連通する中空孔によって構成されていることを特徴とする。

この第４の発明によれば、付勢部材収容部は、リップ部の内部に周方向に向かって連通する中空孔によって構成されている。そのため、付勢部材をリップ部の内部に埋め込んだ構造とすることができるため、付勢部材の脱落を抑制することができる。また、付勢部材収容部は、回転軸と軸受箱の間に装着される配置位置関係でみて、軸方向において軸受に近いリップ部に構成されていても、シール部材を回転軸と軸受箱の間に装着する際、付勢部材の脱落が抑制されることから組み付け作業性が損なわれない。

次に、第５の発明に係るシール部材は、第１の発明から第４の発明のいずれかにおいて、前記基部は、前記回転軸と前記軸受箱の間に装着される配置位置関係でみて、前記軸受と対向する軸方向端面のうち前記潤滑剤収容部に対応する位置に、前記軸受内部の潤滑剤を前記潤滑剤収容部に供給する第２潤滑剤供給孔が形成されていることを特徴とする。

この第５の発明によれば、軸受内部の潤滑剤を潤滑剤収容部に供給する第２潤滑剤供給孔が形成されているため、軸受内部の潤滑剤を潤滑剤収容部を通じて直接リップ部と回転軸の摺接面に供給することができる。そのため、軸受内部の潤滑剤を無駄無く供給することでリップ部の磨耗を抑制することができる。

本発明は上記発明の手段をとることにより、弾性体で形成されるシール部材であっても、耐久性の向上によって長寿命化を図ることのできるシール部材の提供することができる。

本発明にかかるシール部材の一実施形態について説明する図面であり、回転軸と軸受箱の間に装着される状態を示した軸線方向断面図である。 本実施形態にかかるシール部材を拡大して示した軸線方向断面図である。 本実施形態にかかるシール部材を示した平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図３のＶ−Ｖ線断面図である。

以下に、本発明の実施形態に係るシール部材を図１から図５にしたがって説明する。
シール部材１０は、図１、２に図示されるように回転軸４０の外周面４２と回転軸４０を軸受４６を介して支持する軸受箱４８の間を密封するように嵌め込まれている。シール部材１０は、全体が弾性体によって形成されている。シール部材１０は、棒状の弾性体を回転軸周りに配設して両端を繋ぐことで環状に構成されている。シール部材１０は、環状の基部１２と環状のリップ部２０とが一体に形成されている。

環状の基部１２は、図２に図示されるように回転軸４０の外周側に配設される部位である。基部１２の内部には、図３に図示されるように周方向に延びている周孔１４が全周形成されている。周孔１４は、図２、４に図示されるように潤滑剤を保持する潤滑剤保持部材３４を配設して潤滑剤収容部１６として構成される。基部１２は、図２、４に図示されるように回転軸４０と軸受箱４８の間の装着する配置位置関係でみて、軸受４６と対向する軸方向端面のうち潤滑剤収容部１６に対応する位置に、軸受４６の内部の潤滑剤を潤滑剤収容部１６に供給する第２潤滑剤供給孔１８が形成されている。

環状のリップ部２０は、図２に図示されるように基部１２の内周面から回転軸４０の外周面４２に向かって延出して回転軸４０に摺接する。リップ部２０は、図２、４に図示されるように主リップ２２と補助リップ３０が軸方向に並んで配設され回転軸４０の外周面４２に対し径方向の弾性力を付与して摺接する。かかる主リップ２２と補助リップ３０と、回転軸４０の外周面４２が摺接する部位は摺接面４４である。主リップ２２は、回転軸４０と軸受箱４８の間に装着される配置位置関係でみて、軸方向において軸受４６（図１参照）に近い内側に配設される。補助リップ３０は、回転軸４０と軸受箱４８の間に装着される配置位置関係でみて、軸方向において軸受４６から遠い外側に補助リップ３０が配設される。

主リップ２２は、図２、４に図示されるように潤滑剤収容部１６に対応する周方向位置において、潤滑剤収容部１６から摺接面４４に向かって潤滑剤を供給する第１潤滑剤供給孔２４が形成されている。
主リップ２２には、図４、５に図示されるように回転軸４０に対し径方向外方から内方に向かって付勢する付勢部材３６を収容する付勢部材収容部２８が設けられている。
付勢部材収容部２８は、図４に図示されるように回転軸４０と軸受箱４８の間に装着される配置位置関係でみて、軸方向において軸受４６に近い主リップ２２の内部に周方向に向かって連通する中空孔２６によって構成されている。付勢部材３６は、金属製の棒状部材を環状に形成したリングバネであり、中空孔２６内に挿通される。
また、図５に図示されるようにシール部材１０の両端における付勢部材収容部２８は、中空孔の一部が切りかかれた切欠部２８ａが形成されている。
かかる切欠部２８ａにより、付勢部材３６の両端連結するために設けられるフック（図示省略）を相互に係合しやすくしている。切欠部２８ａは、付勢部材３６の径より長く形成されることで付勢部材３６の脱落が抑制されるため、付勢部材３６の径の１．５倍〜２倍の長さを有することが好ましい。
また、補助リップ３０は、潤滑剤収容部１６に対応する周方向位置において、潤滑剤収容部１６から摺接面４４に向かって潤滑剤を供給する第１潤滑剤供給孔３２が形成されている。

シール部材１０は、図２、４に図示されるように弾性体としてニトリルゴム等のゴムを主成分とするゴム組成物を押出成形及び加硫反応させることで基部１２、リップ部２０および周孔１４を形成する。
なお、押出成形に用いる押出成形機の金型（口金）は、基部１２の外周側と、リップ部２０が配設される内周側とにおいて曲率の差が設けられている。これにより、押出成形によって形成されたシール部材１０は、環状に近い形状となる。

潤滑剤収容部１６は、図２、４、５に図示されるように潤滑剤保持部材３４に予め潤滑剤を吸収させて周孔１４に挿入することで構成される。こうして、潤滑剤保持部材３４が周孔１４に収容されることで潤滑剤が保持される。潤滑剤保持部材３４は、フェルト、スポンジなどが適用される。その上で、主リップ２２の先端と潤滑剤収容部１６の間を貫通させることで第１潤滑剤供給孔２４を形成する。同様に、補助リップ３０の先端と潤滑剤収容部１６の間を貫通させることで第１潤滑剤供給孔３２を形成する。
基部１２は、回転軸４０と軸受箱４８の間の装着する配置位置関係でみて、軸受４６と対向する軸方向端面と、潤滑剤収容部１６の間を貫通させることで第２潤滑剤供給孔１８を形成する。なお、本実施形態においては、第１潤滑剤供給孔２４、第１潤滑剤供給孔３２及び第２潤滑剤供給孔１８は、共に周方向に３箇所に均等配置で形成する。
そして、シール部材１０は、主リップ２２に付勢部材３６を挿入した状態で回転軸４０と軸受箱４８の間に嵌め込んでいく。そして、最後に付勢部材３６の両端のフック（図示省略）を互いに係合させた状態で嵌め込む。こうして、シール部材１０は、回転軸４０と軸受箱４８の間を密封する。

このように、本実施形態のシール部材１０によれば、基部１２の周方向の少なくとも一部には、基部１２の内部に周方向に延びている周孔１４を有している。この周孔１４は、潤滑剤を保持する潤滑剤保持部材３４を配設して潤滑材収容部１６として構成されている。そして、潤滑剤収容部１６に対応する周方向位置のリップ部２０には、潤滑剤収容部１６からリップ部２０が回転軸４０に摺接する摺接面４４に向かって潤滑剤を供給する第１潤滑剤供給孔２４、３２が形成されている。そのため、潤滑剤収容部１６に保持された潤滑剤が第１潤滑剤供給孔２４、３２を通じてリップ部２０が回転軸４０に摺接する摺接面４４に直接供給される。そのため、シール部材１０の寿命の原因となるリップ部２０の磨耗を低減させて耐久性を向上することができる。また、潤滑剤は、リップ部２０が回転軸４０に摺接する摺接面４４に直接供給されることで無駄な供給が抑制される。すなわち、リップ部２０と回転軸４０の摺接面４４の潤滑不足が抑制される。以上より、全体が弾性体で形成されるシール部材１０であっても、耐久性の向上によって長寿命化を図ることができる。

また、シール部材１０の基部１２、リップ部２０および潤滑剤収容部１６を構成するための周孔１４を押出成形によって一度に形成することができ製造コストの抑制を図ることができる。

また、二つのリップ部２０の一方には、付勢部材３６を収容する付勢部材収容部２８が設けられている。これにより、シール部材１０を回転軸４０と軸受箱４８の間に装着する際に付勢部材３６の脱落を抑制することができる。この切欠部２８ａは、以下のように作用する。すなわち、付勢部材収容部２８への付勢部材３６の収容が完了した状態で、付勢部材３６よりも、少なくとも切欠部２８ａの先端が外周側に位置し、それにより切欠部２８ａの先端が付勢部材３６を抱え込むように外周側から内周側に回り込む。よって、付勢部材３６が付勢部材収容部２８に確実に保持され、付勢部材３６の脱落を防ぐことができる。

また、付勢部材収容部２８は、主リップ２２の内部に周方向に向かって連通する中空孔２６によって構成されている。そのため、付勢部材３６を主リップ２２の内部に埋め込んだ構造とすることができるため、付勢部材３６の脱落を抑制することができる。また、付勢部材収容部２８は、回転軸４０と軸受箱４８の間に装着される配置位置関係でみて、軸方向において軸受４６に近い主リップ２２に構成されているが、シール部材１０を回転軸４０と軸受箱４８の間に装着する際に付勢部材３６の脱落が抑制されることから組み付け作業性が損なわれない。

また、軸受４６の内部の潤滑剤を潤滑剤収容部１６に供給する第２潤滑剤供給孔１８が形成されている。この第２潤滑剤供給孔１８により、軸受４６の内部の潤滑剤を第２潤滑剤供給孔１８を経由して潤滑剤収容部１６に到達させることができる。潤滑剤収容部１６には、潤滑剤保持部材３４が収容されているために、この軸受４６の内部からの潤滑剤を潤滑剤保持部材３４に保持させることができる。加えて、軸受４６の内部の潤滑剤を潤滑剤収容部１６を通じて直接リップ部２０と回転軸４０の摺接面４４に供給することができる。そのため、軸受４６の内部の潤滑剤を無駄無く供給することでリップ部２０の磨耗を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明のシール部材は、本実施の形態に限定されず、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、本実施形態におけるシール部材は、押出成形によって形成されるものについて示した。しかしながら、シール部材は押出成形に限られず他の製造方法も適用できる。例えば、コンプレッション成形（直圧成形）も適用できる。

また、弾性体としてのゴム組成物には、必要に応じて、加硫剤，加硫促進剤，加硫促進助剤，老化防止剤，補強剤，可塑剤，カップリング剤等の周知の添加剤を適宜配合してもよい。また、補強性充填剤，加工助剤，摩耗改良剤，潤滑油，潤滑剤等を、必要に応じてさらに添加してもよい。弾性体は、ゴム組成物に限られず樹脂でもよい。

また、潤滑剤収容部及び周孔は、基部の全周に形成されるものでもよいし、基部の周方向の少なくとも一部に形成されるものであってもよい。

また、シール部材の寸法は、回転軸の径によって適宜決定される。そのため、金型（口金）の曲率は、種々のサイズを共用できる範囲で設定され得る。

また、本実施形態において第１潤滑剤供給孔及び第２潤滑剤供給孔は、共に周方向に３箇所、均等配置で形成する構成について示した。しかしながら、第１潤滑材供給孔及び第２潤滑材供給孔の数はこれに限られず、周方向に少なくとも１つ以上形成されていればよい。

付勢部材収容部の形状は、中空孔の形状以外に外周側が切りかかれた形状であってもよい（全周が切欠部２８ａのような形状）。

１０ シール部材
１２ 基部
１４ 周孔
１６ 潤滑剤収容部
１８ 第２潤滑剤供給孔
２０ リップ部
２２ 主リップ
２４ 第１潤滑剤供給孔
２６ 中空孔
２８ 付勢部材収容部
２８ａ 切欠部
３０ 補助リップ
３２ 第１潤滑剤供給孔
３４ 潤滑剤保持部材
３６ 付勢部材
４０ 回転軸
４２ 外周面
４４ 摺接面
４６ 軸受
４８ 軸受箱

Claims (5)

1. 回転軸の外周面と該回転軸を軸受を介して支持する軸受箱の間を密封するシール部材であって、
   前記シール部材は、弾性体で形成されており、
   回転軸の外周側に配設される環状の基部と、
   該基部の内周面から前記回転軸の外周面に延出して前記回転軸に摺接する環状のリップ部とを有し、
   前記基部の周方向の少なくとも一部には、前記基部内部に周方向に延びている周孔を有しており、
   該周孔に潤滑剤を保持する潤滑剤保持部材を配設することで潤滑剤収容部として構成されており、
   該潤滑剤収容部に対応する周方向位置の前記リップ部には、前記潤滑剤収容部から前記リップ部と前記回転軸が摺接する摺接面に向かって前記潤滑剤を供給する第１潤滑剤供給孔が形成されていることを特徴とするシール部材。
2. 請求項１に記載のシール部材であって、
   前記基部、前記リップ部は、前記弾性体を押出成形することで形成されており、
   前記潤滑剤保持部材は、押出成形で形成された周孔に前記潤滑剤保持部材を挿入することにより、前記潤滑剤収容部に収容されることで潤滑剤が保持されることを特徴とするシール部材。
3. 請求項１または請求項２に記載のシール部材であって、
   前記リップ部は、軸方向に少なくとも二つのリップ部を有しており、
   前記二つのリップ部の一方には、前記回転軸に対し径方向外方から内方に向かって付勢する付勢部材を収容する付勢部材収容部が設けられていることを特徴とするシール部材。
4. 請求項３に記載のシール部材であって、
   前記付勢部材収容部は、前記回転軸と前記軸受箱の間に装着される配置位置関係でみて、軸方向において前記軸受に近いリップ部の内部に周方向に向かって連通する中空孔によって構成されていることを特徴とするシール部材。
5. 請求項１から請求項４の何れかに記載のシール部材であって、
   前記基部は、前記回転軸と前記軸受箱の間に装着される配置位置関係でみて、前記軸受と対向する軸方向端面のうち前記潤滑剤収容部に対応する位置に、前記軸受内部の潤滑剤を前記潤滑剤収容部に供給する第２潤滑剤供給孔が形成されていることを特徴とするシール部材。
   

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