JP2014228019A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メインリップとともにダストリップを有する密封装置において、機外のダストがリップ間空間へ侵入しにくい構造を備え、もってダストがメインリップに達しにくく、ダストによってメインリップが損傷しにくい密封装置を提供する。
【解決手段】ダストリップは、そのリップ基端部およびリップ先端部間に形成したリップ内周面が、機内側から機外側へかけて漸次拡径するテーパー面状に形成されている。ダストリップのリップ内周面は、撥水性を有する。ダストリップを通過したダストが回転軸の回転に伴う遠心力の作用により飛散したときに、飛散したダストを収容する収容室がリップ間空間とともにダストリップとメインリップとの間に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、シール技術に係る密封装置に関する。

従来から図４に示すように、回転軸５３を挿通する機器ハウジング５１の軸孔５２内周に装着される密封装置であって、機内Ａの密封流体が機外Ｂへ漏洩するのを抑制するメインリップ６１と、メインリップ６１の機外Ｂ側に配置されるとともに機外Ｂのダストが機内Ａへ侵入するのを抑制するダストリップ６２とを有する密封装置が知られている。

しかしながらこの密封装置では、ダストリップ６２がそのリップ先端部６２ｂを機外Ｂ側へ向けて設けられ、すなわちダストリップ６２のリップ基端部６２ａよりもリップ先端部６２ｂのほうが機外Ｂ側に配置されて、リップ基端部６２ａおよびリップ先端部６２ｂ間に形成したリップ内周面６２ｃが機外Ｂ側から機内Ａ側へかけて漸次拡径するテーパー面状に形成されているために、以下の不都合がある。

すなわち、機外Ｂのダストが回転軸５３の周面に付着しダストリップ６２の内周側に達した状況で回転軸５３の回転数が増大して遠心力が増大すると、ダストは回転軸５３の周面上からリップ内周面６２ｃへ向けて飛散し、リップ内周面６２ｃの傾斜に沿って機内Ａ側へ移動する。したがって、この移動したダストがダストリップ６２およびメインリップ６１間の空間（リップ間空間）６３に順次蓄えられ、この蓄えられたダストがメインリップ６１のシール性に良くない影響を及ぼすことがある。ダストとしては例えば泥水が挙げられ、泥水は砂粒を含むため、砂粒がメインリップ６１に咬み込むとこれを損傷させることがある。リップ間空間６３は、空間であるため、ダストを多少蓄えることができるが、容積が小さいことから多量のダストを長期間に亙って蓄えることは期待することができない。

特開２００９−２９３７５２号公報（図６）

本発明は以上の点に鑑みて、メインリップとともにダストリップを有する密封装置において、機外のダストがリップ間空間へ侵入しにくい構造を備え、もってダストがメインリップに達しにくく、ダストによってメインリップが損傷するのを抑制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。またこれに加えて、機外のダストがリップ間空間に侵入してもこれを多量に蓄えることができる構造を備え、もってダストがメインリップに達しにくく、ダストによってメインリップが損傷するのを抑制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。

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、回転軸を挿通する機器ハウジングの軸孔内周に装着される密封装置であって、機内の密封流体が機外へ漏洩するのを抑制するメインリップと、前記メインリップの機外側に配置されるとともに機外のダストが機内へ侵入するのを抑制するダストリップとを有する密封装置において、前記ダストリップは、そのリップ基端部およびリップ先端部間に形成したリップ内周面が、機内側から機外側へかけて漸次拡径するテーパー面状に形成されていることを特徴とする。

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、前記ダストリップのリップ内周面は、撥水性を有することを特徴とする。

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、前記ダストリップを通過したダストが前記回転軸の回転に伴う遠心力の作用により飛散したときに、前記飛散したダストを収容する収容室がリップ間空間とともに前記ダストリップおよびメインリップ間に設けられていることを特徴とする。

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、２または３記載の密封装置において、前記ダストリップは、複数が並んで設けられていることを特徴とする。

更にまた、本発明の請求項５による密封装置は、上記した請求項１、２、３または４記載の密封装置において、前記ダストリップは、そのリップ基端部よりもリップ先端部のほうが機外側に配置され、それにもかかわらず前記リップ基端部およびリップ先端部間に形成したリップ内周面が機内側から機外側へかけて漸次拡径するテーパー面状に形成されていることを特徴とする。

上記構成を備える本発明の密封装置では、ダストリップにおけるリップ基端部およびリップ先端部間に形成したリップ内周面が従来とは反対に機内側から機外側へかけて漸次拡径するテーパー面状に形成されている（テーパーの向きが軸方向に反対向きとなっている）ために、ダストが回転軸の回転に伴う遠心力の作用により回転軸の周面上からリップ内周面へ向けて飛散すると、飛散したダストはリップ内周面の傾斜に沿って機外側へ移動する。したがってダストは機外側へ排出されるため、機内側のリップ間空間へ侵入しにくくなる。

また、ダストリップのリップ内周面に予め撥水性を付与しておくと、ダストを含む水分（水などの液体）がリップ内周面に付着しにくいため、リップ内周面の傾斜に沿っての移動が促進される。

ダストがダストリップを通過した場合、この通過したダストがメインリップに達しないよう、このダストをリップ間空間に蓄えることができれば良いが、上記したようにリップ間空間は容積が小さいことから多量のダストを長期間に亙って蓄えることができない。そこでこれに対策するには、通過したダストを収容する専用の収容室を設けることが考えられ、これによればダストは収容室に蓄えられるため、メインリップのほうへ移動しにくくなる。収容室は上記作用からしてダストリップとメインリップとの間に設けられる。収容室はリップ間空間の容積を拡大するものであって、リップ間空間とは別に設けられる。収容室はこれをリップ間空間と区別するため、この収容室内に蓄えられたダストがメインリップのほうへ移動するのを抑制する専用の壁部を備えたものであることが好ましい。

また、上記したように本発明においてダストリップは機外側へ向けて漸次拡径するテーパー面状のリップ内周面を備えるものとされるが、このような形状のダストリップが複数並んで設けられると、その設置数に応じて対ダストのシール効果を高めることが可能とされる。

また、上記したように本発明においてダストリップは機外側へ向けて漸次拡径するテーパー面状のリップ内周面を備えるものとされるので、そのリップ基端部よりもリップ先端部のほうが機内側に配置されるのが一般的であると考えられるところ、これとは反対に、リップ基端部よりもリップ先端部のほうが機外側に配置されたものであっても良い。この場合、ダストリップはそのリップ先端部を機外側へ向けて設けられるため、設置スペースが限られるなど何らかの理由によりリップ先端部を機内側へ向けて設けることができないときでも本発明を適用することが可能とされる。

尚、ダストリップとしては、そのリップ先端部と回転軸の周面との間に径方向間隙が設定される非接触タイプのダストリップと、リップ先端部と回転軸の周面との間にしめしろが設定される接触タイプのダストリップとが存在するが、本発明には両タイプのダストリップが双方共に含まれる。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明の密封装置においては以上説明したように、ダストが遠心力の作用により飛散したときに、ダストはリップ内周面の傾斜に沿って機外側へ移動し、機外側へ排出される。ダストリップのリップ内周面が撥水性を有する場合には、傾斜に沿っての移動が促進される。したがって機外のダストがリップ間空間へ侵入しにくいため、ダストはメインリップへ達しにくく、よってダストによりメインリップが損傷するのを抑制することができる。

また、収容室が設けられる場合には、ダストリップを通過したダストはこの収容室に蓄えられる。したがってダストがメインリップに達しにくく、よってダストによりメインリップが損傷するのを抑制することができる。

また、ダストリップが複数並んで設けられる場合には、対ダストのシール効果を高めることができ、リップ基端部よりもリップ先端部のほうが機外側に配置されているにもかかわらずリップ内周面が機内側から機外側へかけて漸次拡径するテーパー面状に形成されている場合には、ダストリップの取り付けの向きについてのバリエーションを増やすことができる。

本発明の第１実施例に係る密封装置の半裁断面図 本発明の第２実施例に係る密封装置の半裁断面図 本発明の第３実施例に係る密封装置の半裁断面図 従来例に係る密封装置の半裁断面図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。

（１）密封対象液と反対側に開いた塵除けリップ形状を有するオイルシール。
（２）塵除けリップの内周面、または内周面に加え連続する面全体、特に大気側に露出する面に、撥水性のある素材を用い、または撥水性のあるコーティングを施し、軸の回転により生じる水膜の形成を阻害する構造をもつオイルシール。
（３）リップ間にダストの滞留する空間を有するオイルシール。
（４）上記（１）の構成、上記（１）および（２）の組み合わせによる構成、上記（１）および（３）の組み合わせによる構成、上記（１）、（２）および（３）の組み合わせによる構成をもつオイルシール。

（５）外部側（機外側）へ開いた塵除けリップ形状を有する。
（６）塵除けリップ表面に水が付着しにくい状態となる表面（例えば撥水性が良好な表面処理、素材等で構成されるもの）を設定する。
（７）リップ間に砂粒等のダストが滞留する空間（ダスト滞留空間）を設ける。

（８）軸の回転とともに連れ回る水膜、それに含まれる砂粒等のダストに作用する遠心力により、ダストは外部側へ開いた形状の塵除けリップ内周面に飛散し、外部側へ移動し、これによりダストを排出する作用が生じる。この効果は、軸と塵除けリップ間に隙間が生じる状態でも有効であり、この場合、リップと軸の接触によるトルクロスやゴム摩耗粉の発生防止、摺動発熱の低減の効果がある。
（９）塵除けリップ表面に水が付着しにくい状態となる表面（例えば撥水性が良好な表面処理、素材等で構成されるもの）を設定することにより、軸周上に連続した水膜の形成を阻害し、空間が生じやすくなり、シールのポンプ能力の影響によるダストを含む液体の吸い込みを防ぐことが可能となる。
（１０）リップ間に侵入したダストが、軸の回転による遠心力で飛ばされたときに、ダスト滞留空間に滞留することにより、ダストが主シールリップへ到達しにくくなる。
（１１）上記（８）の構成、上記（８）および（９）の組み合わせによる構成、上記（８）および（１０）の組み合わせによる構成、上記（８）、（９）および（１０）の組み合わせによる構成により、主シールリップへ砂粒等のダストが侵入するのを低減し、寿命の延長、漏れの防止を実現する。

（１２）図２に示すように、ダストリップ部を多段とすることにより、侵入したダストを溜め込む部分を分断、容量を増大することで、ダストの影響を小さくする。
（１３）図３に示すように、主リップ部およびダストリップ部を組立タイプ化することにより、装着性を向上させる。
（１４）各形状においてダストリップ表面に撥水性を持たせ、水の付着性を小さくし、軸とダストリップ間に水が滞留しにくくし、またその表面に付着する泥水を抑制することで、水に含まれるダストの侵入を抑制する。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第１実施例・・・
図１は、本発明の第１実施例に係る密封装置１を示している。当該実施例に係る密封装置１は、回転軸５３を挿通する機器ハウジング５１の軸孔５２内周に装着される密封装置であって、機内Ａの密封流体が機外Ｂへ漏洩するのを抑制するメインリップ（主リップ）１７と、メインリップ１７の機外Ｂ側に配置されるとともに機外Ｂのダストが機内Ａへ侵入するのを抑制するダストリップ（塵除けリップ）２７とを有している。当該密封装置１は、回転用オイルシールとも称される。

また、当該密封装置１は、構成部品として、メインリップ１７を備えた第１リップシール部材１１と、ダストリップ２７を備えた第２リップシール部材２１とを有している。

第１リップシール部材１１は、金属環１２にゴム状弾性体１３を被着（加硫接着）したものであって、ゴム状弾性体１３によって、外周部（外周シール部）１４、端面部１５および内周部１６が一体成形され、内周部１６の更に内周側にメインリップ１７が一体成形されている。メインリップ１７は、そのリップ先端部１７ｂを機内Ａ側に向けて設けられ、すなわちリップ基端部１７ａよりもリップ先端部１７ｂのほうが機内Ａ側に配置されている。リップ先端部１７ｂの内周部には、機外Ｂ側から機内Ａ側へかけて漸次拡径するテーパー面状に成形された機内側斜面１７ｃおよび反対に機内Ａ側から機外Ｂ側へかけて漸次拡径するテーパー面状に成形された機外側斜面１７ｄが設けられ、両斜面１７ｃ，１７ｄ間に尖端状の摺動部（リップ端）１７ｅが設けられている。機外側斜面１７ｄには、密封流体に対するポンピング作用を発揮して密封流体を機内Ａ側へ押し戻すネジシール１８が設けられている。リップ先端部１７ｂの外周部には、ガータースプリング１９が嵌合されている。

第２リップシール部材２１は、これも金属環２２にゴム状弾性体２３を被着したものであって、ゴム状弾性体２３によって、外周部２４、端面部２５および内周部２６が一体成形され、内周部２６の更に内周側にダストリップ２７が一体成形されている。ダストリップ２７は、そのリップ先端部２７ｂを機内Ａ側に向けて設けられ、すなわちリップ基端部２７ａよりもリップ先端部２７ｂのほうが機内Ａ側に配置されている。ダストリップ２７は、リップ内周面２７ｃ、リップ先端面２７ｄおよびリップ外周面２７ｅを有している。このうちリップ内周面２７ｃは、機内Ａ側から機外Ｂ側へかけて漸次拡径するテーパー面状に成形されている。リップ先端面２７ｄは、機外Ｂ側から機内Ａ側へかけて漸次拡径するテーパー面状に成形されている。リップ外周面２７ｅは、機内Ａ側から機外Ｂ側へかけて漸次拡径するテーパー面状に成形されている。したがってダストリップ２７は全体として、リップ先端部２７ｂを機内Ａ側へ向けた断面舌片状のリップとして設けられている。

またこれらのリップ内周面２７ｃ、リップ先端面２７ｄおよびリップ外周面２７ｅには予め撥水性が付与されており、すなわち撥水性が良好な表面処理が施されたり、あるいは撥水性が良好な素材が使用されたりすることによってダストリップ２７の表面に撥水性が設定されている。

また、リップ先端部２７ｂと回転軸５３の周面との間には径方向間隙が設定されている。したがってダストリップ２７は非接触タイプのダストリップとされているが、これに代えてダストリップ２７は接触タイプのダストリップであっても良い。

上記メインリップ１７およびダストリップ２７間の空間は、リップ間空間３１とされ、このリップ間空間３１の外周側に位置して、ダストを収容するための収容室３２が設けられている。すなわちこの収容室３２は、機外Ｂのダストがダストリップ２７を通過したうえで回転軸５３の回転に伴う遠心力の作用により飛散したときに、この飛散したダストを収容するための専用のダスト収容空間として設けられており、このダスト収容機能を十分に発揮し得るよう、内周側を開口した溝状の環状空間として設けられている。収容室３２は、軸直角平面状の機内側側面３２ａ、円筒状の底面３２ｂおよび軸直角平面状の機外側側面３２ｃを有している。軸直角平面状の機内側側面３２ａは、収容室３２に収容されたダストがメインリップ１７のほうへ移動するのを抑制する壁部ないし堰部として作用するので、収容室３２はダストを貯留する性能に優れている。軸直角平面状の機内側側面３２ａおよび円筒状の底面３２ｂは、第１リップシール部材１１の内周面に設けられた段差部によって形成されている。軸直角平面状の機外側側面３２ｃは、第２リップシール部材２１の機内側端面によって形成されている。

尚、図１において、第１リップシール部材１１および第２リップシール部材２１間には若干の軸方向間隙が設定されているが、実際の組み立て・装着に際してはこのような間隙が設定されないこともある。

上記構成を備える密封装置１においては、ダストリップ２７のリップ内周面２７ｃが機内Ａ側から機外Ｂ側へかけて漸次拡径するテーパー面状に形成されているために、ダストが回転軸５３の回転に伴う遠心力の作用により回転軸５３の周面上からリップ内周面２７ｃへ向けて飛散すると、この飛散したダストはリップ内周面２７ｃの傾斜に沿って機外Ｂ側へ移動する。したがってダストは機外Ｂ側へ排出されるため、機内Ａ側のリップ間空間３１へ侵入しにくくなる。またダストリップ２７のリップ内周面２７ｃに撥水処理が施されているために、ダストを含む水分がリップ内周面２７ｃに付着しにくく、よってリップ内周面２７ｃの傾斜に沿っての移動が促進される。したがって以上により機外Ｂのダストがリップ間空間３１へ侵入しにくいために、ダストはメインリップ１７へ達しにくく、よってダストによりメインリップ１７が損傷するのを抑制することができる。

また、ダストリップ２７の機内Ｂ側であってリップ間空間３１の外周側に収容室３２が設けられているために、機外Ｂのダストがダストリップ２７を通過したうえで回転軸５３の回転に伴う遠心力の作用により飛散すると、この飛散したダストは収容室３２に蓄えられる。したがってダストはメインリップ１７に達しにくく、よってダストによりメインリップ１７が損傷するのを抑制することができる。

第２実施例・・・
上記第１実施例では、ダストリップ２７が単数設けられているが、ダストリップ２７は複数が並んで設けられる構造であっても良い。図２はこのような構造の密封装置１を示し、図示するとおり、第２リップシール部材２１が２つ並んで設けられ、これに伴ってダストリップ２７が２本並んで設けられている。その他の構成は第１実施例と同じであるため、同一の符号を付して説明を省略するが、ネジシールは設けられていない。また収容室３２は、第１リップシール部材１１の内周面に溝状の環状空間として設けられるのではなく、第１リップシール部材１１および第２リップシール部材２１間に設定される軸方向間隙、ならびに第２リップシール部材２１同士間に設定される軸方向間隙によって設定されている。

第３実施例・・・
また上記第１実施例では、第１リップシール部材１１および第２リップシール部材２１がそれぞれ個別にハウジング５１の軸孔５２内周面に嵌合されるが、両リップシール部材１１，２１は互いに組み付けられたうえで纏めてハウジング５１の軸孔５２内周面に嵌合される構造であっても良い。図３はこのような構造の密封装置１を示し、図示するとおり、第１リップシール部材１１に外周筒部２０が機外Ｂ側へ向けて延長成形され、この外周筒部２０の内周面に第２リップシール部材２１が嵌合されている。

尚、第２リップシール部材２１は、金属環２２が外周筒部２０に直付けされる構造であって、かつ金属環２２は、外周筒部２０の内周面に嵌合される筒状部２２ａの機内側端部から径方向内方へ向けてフランジ部２２ｂを一体成形した断面Ｌ字形の部品とされているため、フランジ部２２ｂはメインリップ１７のリップ基端部１７ａのすぐ近くに配置され、よってフランジ部２２ｂおよびリップ基端部１７ａ間にダストリップ２７を設置するための空間を確保することができない。そこで、ダストリップ２７は図示するように、そのリップ先端部２７ｂを機外Ｂ側に向けて設けられ、すなわちリップ基端部２７ａよりもリップ先端部２７ｂのほうが機外Ｂ側に配置されるとともに、リップ基端部２７ａおよびリップ先端部２７ｂ間に形成したリップ内周面２７ｃが機内Ａ側から機外Ｂ側へかけて漸次拡径するテーパー面状に形成されている。したがってこの構造によれば密封装置１全体をコンパクト化することができ、しかもそのうえで当該密封装置１に本発明に係る構造を付与することができる。収容室３２は、第２リップシール部材２１の金属環２２のフランジ部２２ｂの機内Ａ側に設定されている。

１ 密封装置
１１，２１ リップシール部材
１２，２２ 金属環
１３，２３ ゴム状弾性体
１４，２４ 外周部
１５，２５ 端面部
１６，２６ 内周部
１７ メインリップ
１７ａ，２７ａ リップ基端部
１７ｂ，２７ｂ リップ先端部
１７ｃ，１７ｄ 斜面
１７ｅ 摺動部
１７ｅ リップ外周面
１８ ネジシール
１９ ガータースプリング
２０ 外周筒部
２７ ダストリップ
２７ｃ リップ内周面
２７ｄ リップ先端面
２７ｅ リップ外周面
３１ リップ間空間
３２ 収容室
３２ａ，３２ｃ 側面
３２ｂ 底面
５１ ハウジング
５２ 軸孔
５３ 回転軸
Ａ 機内
Ｂ 機外

Claims (5)

1. 回転軸を挿通する機器ハウジングの軸孔内周に装着される密封装置であって、機内の密封流体が機外へ漏洩するのを抑制するメインリップと、前記メインリップの機外側に配置されるとともに機外のダストが機内へ侵入するのを抑制するダストリップとを有する密封装置において、
   前記ダストリップは、そのリップ基端部およびリップ先端部間に形成したリップ内周面が、機内側から機外側へかけて漸次拡径するテーパー面状に形成されていることを特徴とする密封装置。
2. 請求項１記載の密封装置において、
   前記ダストリップのリップ内周面は、撥水性を有することを特徴とする密封装置。
3. 請求項１または２記載の密封装置において、
   前記ダストリップを通過したダストが前記回転軸の回転に伴う遠心力の作用により飛散したときに、前記飛散したダストを収容する収容室がリップ間空間とともに前記ダストリップおよびメインリップ間に設けられていることを特徴とする密封装置。
4. 請求項１、２または３記載の密封装置において、
   前記ダストリップは、複数が並んで設けられていることを特徴とする密封装置。
5. 請求項１、２、３または４記載の密封装置において、
   前記ダストリップは、そのリップ基端部よりもリップ先端部のほうが機外側に配置され、それにもかかわらず前記リップ基端部およびリップ先端部間に形成したリップ内周面が機内側から機外側へかけて漸次拡径するテーパー面状に形成されていることを特徴とする密封装置。

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