JP2015232364A - 密封装置 - Google Patents

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【課題】シールリップ12とシールフランジ22の摺動部Sにおける摺動トルクの低減を図ると共に、回転停止時に、シールフランジ22のネジ溝23を通じての漏れを低減した密封装置を提供する。【解決手段】非回転のハウジング3側に装着されるシールリップ12と、ハウジング3に挿通された回転軸4に装着されてシールリップ12と摺動可能に密接されるシールフランジ22を備え、シールフランジ22におけるシールリップ12との対向面に、回転方向に対して求心方向へ延び、回転によってシールリップ12とシールフランジ22の摺動部Sに動圧を与えるネジ溝23が形成されている。【選択図】図1

Description

本発明は、自動車や一般機械、産業機械等において機内の密封対象流体が機外へ漏出するのを防止する密封装置であって、回転側のシールフランジに非回転のシールリップを摺接させる構造を備えるものに関する。本発明の密封装置は例えば、自動車関連分野において機内油をシールする回転用オイルシールとして用いられる。
従来から図6(A)(B)に示すように、ハウジング51とこのハウジング51に設けた軸孔52に挿通する回転軸61との間で機内側Aの密封流体(油)が機外側Bへ漏洩しないようシールする密封装置101であって、回転軸61の外周に装着されるスリンガー111と、ハウジング51の軸孔52内周に装着されるリップシール部材121との組み合わせよりなる密封装置101が知られている。
スリンガー111は、金属等の剛材製であって、回転軸61の外周面に固定されるスリーブ部112と、このスリーブ部112の一端に設けられたフランジ部113とを一体に有し、フランジ部113の機外側端面113aに、回転軸61の回転時に遠心力によるポンピング作用を発揮するネジ溝114が設けられている。
一方、リップシール部材121は、ハウジング51の軸孔52内周面に固定される取付環122と、この取付環122に被着されたゴム状弾性体123とを有し、このゴム状弾性体123によって、スリンガー111におけるフランジ部113の機外側端面113aに摺動可能に密接するシールリップ(端面リップ)124が設けられている。
ところで近年、環境問題から自動車業界では低燃費車の開発を加速しており、エンジン用オイルシールに対するニーズとしては回転時のトルク低減が挙げられ、このような状況下で上記図6の端面リップ構造の密封装置101によれば、一般的なラジアルリップ構造の密封装置と比較して、約60%程度の低トルク化を実現可能とされる。
実開平3−57563号公報 特開平2−113173号公報
しかしながら上記図6の密封装置101に対しては、以下の点について更なる機能向上が求められている。
すなわち上記密封装置101においては、回転軸61の回転時、回転軸61と共に回転するスリンガー111がフランジ部113による流体振り切り作用およびネジ溝114による流体ポンピング作用を発揮するため、密封流体の漏洩を抑制することが可能とされるが、回転軸61の回転が停止すると遠心力が消失するため、密封流体がネジ溝114を伝ってシールリップ124先端を通過し、機外側Bへ漏洩する虞がある(いわゆる静止漏れの発生の虞)。
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、その目的は、静止漏れが発生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にある。
本発明は上記目的を達成するために以下の手段を採用した。
本発明の密封装置は、非回転のハウジング側に装着されるシールリップと、前記ハウジングに挿通された回転軸に装着されて前記シールリップと摺動可能に密接されるシールフランジを備え、前記シールフランジにおける前記シールリップとの対向面に、回転方向に対して求心方向へ延び、回転によって前記シールリップとシールフランジの摺動部にこの摺動部を開く動圧を与えるネジ溝が形成されたものである(請求項1)。
これにより、回転方向に対して求心方向へ延びるネジ溝が、回転軸が回転する際に、流体を外径側へ送るネジポンプ作用を惹起するので優れた密封性を確保することができ、かつネジポンプ作用によって生じる動圧がシールリップとシールフランジの摺動部を内径側から開くように作用するため、摺動面圧が低減され、これによって摺動部の摺動トルクが低減される。そして回転軸の回転が停止した状態では、ネジポンプ作用による動圧が失われることによってシールフランジに対するシールリップの面圧が増大するので、停止時の漏洩を有効に抑制すること可能となる。
本発明は上記目的を達成するため更に以下の手段を採用してもよい。
すなわち上記構成の密封装置(請求項1)において、ネジ溝が、シールリップとシールフランジの摺動部の内径側の領域に形成されたものである(請求項2)。
これにより、回転軸が停止している際には、ネジ溝による漏れ経路が形成されないので、停止時の漏洩を有効に抑制することができる。
更に、上記密封装置(請求項1または2)において、ネジ溝の断面積が外径側ほど小さくなるものである(請求項3)。
これにより、ネジ溝の断面積が外径側ほど小さくなることによって、摺動部を開くように作用する顕著な動圧を発生するため、回転時の摺動面圧及びそれによる摺動トルクを一層有効に低減することができ、しかもネジ溝の外径端部がシールリップとシールフランジの摺動部に達するか、又はそれより外径側に達するような場合でも、その部分のネジ溝の断面積が小さいため、漏れ経路が小さくなり、停止時の漏洩を有効に抑制することが可能となる。
以上説明したように、本発明によれば、摺動面圧が低減され、これによって摺動部の摺動トルクが低減される。そして、停止時の漏洩を有効に抑制することができる。
本発明に係る密封装置の好ましい第一の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。 第一の実施の形態におけるネジ溝のパターンを示す図である。 本発明に係る密封装置の好ましい第二の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。 第二の実施の形態におけるネジ溝のパターンを示す図である。 第二の実施の形態におけるネジ溝の断面形状を示す図である。 従来例を示す図で、(A)は従来例に係る密封装置の要部断面図、(B)は同密封装置に備えられるネジ溝の説明図である。
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及び図2は、第一の実施の形態を示すものである。
図1における参照符号3は非回転のハウジング、参照符号4はこのハウジング3に挿通された回転軸である。このハウジング3と回転軸4の間に配置される密封装置は、ハウジング3に装着されるリップシール部材1と、回転軸4に装着されるスリンガー2とを備え、図1における右側の機内空間Aに存在する密封流体(油)が、ハウジング3の内周から図1における左側の機外空間Bへ漏洩するのを防止するものである。
リップシール部材1は、ハウジング3の内周面に圧入嵌着される取付環11と、この取付環11にゴム状弾性材料(ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料)で一体成形されたシールリップ12、ガスケット部13、ダストリップ14及び弾性層15からなる。
リップシール部材1における取付環11及びスリンガー2は、鋼板等の金属板のプレス加工によって製作されたものであって、このうち取付環11は、ハウジング3の内周面3aに圧入嵌合される外周嵌着部11aと、この外周嵌着部11aから機内空間Aと反対側へ向けて小径になる円錐筒状に形成されたガスケット支持部11bと、そこから内径側へ延びる径方向部11cと、その内径端部から機内空間A側へ漸次小径となるように延びる円錐筒部11dと、更にその端部から内径側へ延びるフランジ部11eからなる。またスリンガー2は、回転軸4の外周面に密嵌されるスリーブ21及びその一端から延びるシールフランジ22からなる。
リップシール部材1におけるシールリップ12は、取付環11におけるフランジ部11eの内径端に位置する弾性層15の内径部15aを根元にして先端が外径側を向くような円錐筒状をなして機内空間A側へ延びており、その先端部が、シールフランジ22におけるシールリップ12と対向する端面22aに摺動可能に密接されるものである。
スリンガー2のシールフランジ22の端面22aにおける径方向中腹部、詳しくはシールリップ12との摺動部Sの内径側の領域には複数のネジ溝23が形成されており、このネジ溝23は、図2に示すように軸回転方向(図2における反時計方向)に対して求心方向へ延びている。そして、各ネジ溝23の外径端23aは、前記摺動部Sの内径部に達している。
リップシール部材1におけるガスケット部13は、弾性層15の外径端に形成され、取付環11におけるガスケット支持部11bの外周に位置しており、ガスケット支持部11bとハウジング3の内周面3aとの間に所定のつぶし代をもって介在されることによって、ハウジング3との間の気密性を保持するものである。
リップシール部材1におけるダストリップ14は、弾性層15の内径端から機外空間B側へ円錐筒状をなして延び、その先端部が回転軸4の外周面に近接対向されている。また、ダストリップ14の内周面には、その先端部を回転軸4の外周面から僅かに浮上した状態に支持する複数のリブ14aが円周方向所定間隔で形成されており、ネジ溝23のネジポンプ作用によってシールリップ12の内周空間が負圧になるのを防止している。
以上のように構成された第一の実施の形態の密封装置は、図1に示すように、リップシール部材1が、その取付環11の外周嵌着部11aにおいてハウジング3の内周面3aに圧入嵌着されると共に、ガスケット部13において適当なつぶし代をもって密嵌され、リップシール部材1のシールリップ12が、回転軸4と一体回転するスリンガー2のシールフランジ22の端面22aと密接摺動することによって、機内空間A側に存在する密封流体(油)が機外空間B側へ漏洩するのを阻止するものである。
特に回転軸4の回転時には、スリンガー2のシールフランジ22は、これに接触する流体を遠心力によって外径方向へ振り切る作用を有することに加え、シールリップ12とシールフランジ22との摺動部Sの内径側ではネジ溝23が回転によって流体を外径側へ送り出すネジポンプ作用を惹起しているので、優れた密封機能を奏する。
そして、シールフランジ22にシールリップ12を軸方向に摺接させるこの種の端面リップ型密封装置は、回転軸の外周面にシールリップを摺接させるタイプのものに比較して摺動面圧が低いものとなっているが、それに加えて、ネジ溝23のネジポンプ作用により外径側へ送り出される流体がネジ溝23の外径端23aでシールリップ12とシールフランジ22の摺動部Sの内径部で堰き止められた状態となることにより顕著な動圧を発生して、摺動部Sを内径側から開く軸受圧力として作用するので、摺動部Sの摺動面圧が減少し、摺動トルクが小さくなって、一層の低燃費化に貢献することができる。
また、回転軸4の回転が停止した場合、スリンガー2のシールフランジ22による振り切り作用やネジ溝23のネジポンプ作用は失われるが、ネジ溝23はシールリップ12とシールフランジ22との摺動部Sの内径側に位置しており、すなわち摺動部Sの外径側まで延びるものではないため、摺動部Sにネジ溝23による漏れ経路は形成されず、しかもネジポンプ作用による動圧が失われることによってシールフランジ22に対するシールリップ12の面圧が増大するので、回転軸4の停止時にも機内空間Aに密封流体(油)が存在しているような条件であっても優れた密封性が維持される。
次に図3〜図5は、本発明に係る密封装置の第二の実施の形態を示すものである。
第二の実施の形態において、上述した第一の実施の形態と異なるところは、ネジ溝23の外径端23aが、シールリップ12とシールフランジ22との摺動部Sの外径側の領域まで延びており、かつネジ溝23の断面積(深さ及び幅)が、図4及び図5に示すように外径側ほど小さくなるように変化している点にある。その他の構成は、第一の実施の形態と同様である。
この第二の実施の形態も、回転軸4の回転時には、スリンガー2のシールフランジ22は、これに接触する流体を遠心力によって外径方向へ振り切る作用を有することに加え、シールリップ12とシールフランジ22との摺動部Sの内径側ではネジ溝23が回転によって流体を外径側へ送り出すネジポンプ作用を惹起することによって、優れた密封機能を奏するものである。しかも、ネジ溝23の断面積が外径側ほど小さくなるように変化しているため、ネジ溝23内の流体に、ネジポンプ作用により外径側へ送り出される過程で顕著な動圧を発生して、シールリップ12とシールフランジ22の摺動部Sを開く軸受圧力として作用するので、摺動部Sの摺動面圧が減少し、摺動トルクが小さくなって、一層の低燃費化に貢献することができる。
また、回転軸4の回転が停止した場合、スリンガー2のシールフランジ22による振り切り作用やネジ溝23のネジポンプ作用は失われ、しかもネジ溝23の外径端23aが、シールリップ12とシールフランジ22との摺動部Sの外径側の領域まで延びているが、ネジ溝23の断面積が外径側ほど小さくなるように変化しているため、摺動部Sにネジ溝23によって形成される漏れ経路の断面積は小さいものとなり、しかもネジポンプ作用による動圧が失われることによってシールフランジ22に対するシールリップ12の面圧が増大するので、回転軸4の停止時にも機内空間Aに密封流体(油)が存在しているような条件であっても、漏れを有効に低減することができる。
1 リップシール部材
12 シールリップ
2 スリンガー
22 シールフランジ
23 ネジ溝
3 ハウジング
4 回転軸
A 機内空間
B 機外空間
S 摺動部

Claims (3)

  1. 非回転のハウジング側に装着されるシールリップと、前記ハウジングに挿通された回転軸に装着されて前記シールリップと摺動可能に密接されるシールフランジを備え、前記シールフランジにおける前記シールリップとの対向面に、回転方向に対して求心方向へ延び、回転によって前記シールリップとシールフランジの摺動部にこの摺動部を開く動圧を与えるネジ溝が形成されたことを特徴とする密封装置。
  2. ネジ溝が、シールリップとシールフランジの摺動部の内径側の領域に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の密封装置。
  3. ネジ溝の断面積が外径側ほど小さくなることを特徴とする請求項1又は2に記載の密封装置。
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