JP2016148385A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静止側のオイルシールおよび回転側のダストカバーの組み合わせよりなる密封装置であって、オイルシールに備えられるサイドリップがダストカバーに接触する構造の密封装置において、摺動トルクを低減させる。【解決手段】ダストカバーは、回転軸に固定される内周取付部と、内周取付部の外周側に設けられたバネ部と、バネ部の外周側に設けられた外周作動部とを有する。外周作動部に対しその径方向内方からサイドリップが摺動可能に接触する。外周作動部は円周方向に複数の分割体に分割される。分割体は回転時、遠心力により径方向外方へ向け変位可能とされる。バネ部は、径方向に伸縮可能な蛇腹バネ、同じく径方向に伸縮可能なコイルバネまたはゴム状弾性体よりなる。【選択図】図３

Description

本発明は、シール技術に係る密封装置に関する。本発明の密封装置は例えば、自動車関連の分野または汎用機械の分野などにおいて回転用オイルシールとして用いられる。

従来から図５に示すように、サイドリップ６３を備える静止側のオイルシール６１とサイドリップ６３と組み合わされる回転側のダストカバー７１とを有する密封装置５１が知られており、すなわちこの密封装置５１は、ハウジング３１の軸孔３２内周に装着されるオイルシール６１に備えられるメインリップ６２が回転軸３３の外周面に摺動可能に接触することにより機内側Ａのオイル等の密封流体が機外側Ｂへ漏洩しないようにシールするとともに、同じくオイルシール６１に備えられるサイドリップ６３が回転軸３３の外周に装着されるダストカバー７１に摺動可能に接触することにより機外側Ｂのダストや泥水等の異物が機内側Ａへ侵入しないようにシールする。

ダストカバー７１は、金属等の剛材によって環状に成形され、回転軸３３に対する取付部となる内周筒部７２の機外側端部から径方向外方へ向けて径方向の立ち上がり部７３が一体成形されるとともに立ち上がり部７３の外周端部から機内側Ａへ向けて外周筒部７４が一体成形され、この外周筒部７４の内周面に対しサイドリップ６３が摺動可能に接触する。

上記密封装置５１は、機内側Ａの密封流体をシールするメインリップ６２のほかに、機外側Ｂの異物の侵入を抑制する専用のサイドリップ６３が備えられているため、機外側Ｂの異物が機内側Ａへ侵入するのを有効に防止することが可能とされる。

特開２００７−２２５０６４号公報（図３）

しかしなから上記密封装置５１によると、回転軸３３の回転停止時のみならず回転時にもサイドリップ６３がダストカバー７１に対し接触を続けるため、摺動トルクが増大し、機器の稼働効率が低下する可能性がある。

本発明は以上の点に鑑みて、静止側のオイルシールおよび回転側のダストカバーの組み合わせよりなる密封装置であって、オイルシールに備えられるサイドリップがダストカバーに接触する構造の密封装置において、摺動トルクを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、本発明の請求項１による密封装置は、サイドリップを備える静止側のオイルシールおよび前記サイドリップと組み合わされる回転側のダストカバーを有する密封装置であって、前記ダストカバーは、回転軸に固定される内周取付部と、前記内周取付部の外周側に設けられたバネ部と、前記バネ部の外周側に設けられた外周作動部とを有し、前記外周作動部に対しその径方向内方から前記サイドリップが摺動可能に接触するとともに、前記外周作動部は円周方向に複数の分割体に分割され、前記分割体は回転時、遠心力により径方向外方へ向け変位可能と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においては、ダストカバーが、回転軸に固定される内周取付部と、内周取付部の外周側に設けられたバネ部と、バネ部の外周側に設けられた外周作動部とを有し、このうちの外周作動部に対しその径方向内方からサイドリップが摺動可能に接触するとともに、外周作動部は円周方向に分割され、各分割体は回転時、遠心力により径方向外方へ向け変位可能とされているため、以下のように作動する。

すなわち回転軸の回転停止時、外周作動部は円周方向に互いに隣り合う分割体同士が接触して環状をなしており、この環状をなす外周作動部に対しその径方向内方からサイドリップが接触している。したがって外周作動部の全周に亙ってサイドリップが接触するために、ここに接触式のシール部が形成され、このシール部のシール作動によって外部異物の侵入を抑制する。このとき、外周作動部に対しサイドリップは接触していても摺動しないので、摺動トルクは発生しない。

また、回転軸が回転し、所定の回転数に到達すると、複数の分割体がそれぞれ遠心力で径方向外方へ変位し、これにより外周作動部がサイドリップから離れる。したがって回転しても摺動しない状態となるため、摺動トルクは発生しない。

また、この回転軸の回転時、複数の分割体はそれぞれバネ部を弾性変形させながら、すなわちバネ部を径方向に伸長させながら変位する。したがって回転数が所定値を下回って遠心力が小さくなると、伸長したバネ部が弾性復帰し、これに伴って分割体が初動位置（環状をなす状態）へ復帰する。

尚、この回転軸の回転時、複数の分割体がそれぞれ遠心力で外方へ変位してサイドリップから離れると両者の間に径方向スキマが生じるため、このスキマから機外の異物が侵入することが懸念される。しかしながら本発明において複数の分割体がサイドリップから離れるのは摺動トルクを発生させないためであり、よってスキマは極小で良いため、この極小のスキマから機外の異物が大量に侵入することはない。

したがって本発明によれば、摺動トルクを低減させることができ、しかも実質的にシール性を維持することもできる。

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、前記バネ部は、径方向に伸縮可能な蛇腹バネ、同じく径方向に伸縮可能なコイルバネまたはゴム状弾性体よりなることを特徴とする。

上記ダストカバーの構成において、回転軸の回転時に複数の分割体がそれぞれ遠心力で径方向外方へ変位するのは、各分割体がバネ部を介して内周取付部に接続されているからであり、よってバネ部は、各分割体が遠心力で径方向外方へ変位できるよう径方向のバネ性を備えるものとされる。ここで、この条件に合致するものとしては、径方向に伸縮可能な蛇腹バネ、同じく径方向に伸縮可能なコイルバネまたはゴム状弾性体を挙げることができ、これらよりなるバネ部によれば、分割体を遠心力で径方向外方へ変位させることができ、また分割体を初動位置へ復帰させることができる。

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、前記外周作動部は、前記バネ部の外周側に設けられた径方向の立ち上がり部と、前記立ち上がり部に一体成形された筒状部とを有し、前記立ち上がり部および前記筒状部を有する前記外周作動部が円周方向に複数の分割体に分割されており、前記筒状部の内周面に対し前記サイドリップが摺動可能に接触することを特徴とする。

上記ダストカバーの構成において、外周作動部は、バネ部の外周側に設けられた径方向の立ち上がり部と、立ち上がり部に一体成形された筒状部とを有するものとするのが好適であり、これによれば、立ち上がり部において当該外周作動部をバネ部の外周側に接続することができ、筒状部においてその内周面にサイドリップを摺動可能に接触させることができる。

本発明の請求項４による密封装置は、上記した請求項３記載の密封装置において、円周方向に互いに隣り合う分割体において前記筒状部の分割部分がその円周方向端部にて接触した状態で、前記立ち上がり部の分割部分同士の間に間隙を設定し、前記間隙をゴム状弾性体よりなる膜体で閉塞したことを特徴とする。

上記ダストカバーの構成において、回転軸の回転時、複数の分割体がそれぞれ遠心力で径方向外方へ変位すると、円周方向に互いに隣り合う分割体同士の間にスキマが形成されるので、このスキマを経由して機外の異物が侵入することが懸念される。そこでこれに対策するには、円周方向に互いに隣り合う分割体において筒状部の分割部分がその円周方向端部にて接触したときに、立ち上がり部の分割部分同士の間に間隙を設定し、この間隙をゴム状弾性体よりなる膜体で閉塞するのが好適であり、これによれば上記スキマが膜体によって一部閉塞されるため、この分、上記スキマを経由して機外の異物が侵入するのを抑制することができる。尚、シール性を一層高めるには、立ち上がり部の分割部分同士の間のみでなく筒状部の分割部分同士の間にも膜体を介装したほうが良いが、この筒状部は回転軸の回転静止時にサイドリップが接触するので、ゴム状弾性体よりなる膜体の存在は却ってサイドリップによるシール性を低下させてしまうことにもなり兼ねない。そこで、立ち上がり部の分割部分同士の間のみに膜体を介装するとしたものである。

本発明によれば、静止側のオイルシールおよび回転側のダストカバーの組み合わせよりなる密封装置であって、オイルシールに備えられるサイドリップがダストカバーに接触する構造の密封装置において、摺動トルクを低減させることができる密封装置を提供することができる。

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ダストカバーを機内側から視た状態の側面図 同密封装置の回転時の状態を示す要部断面図 同ダストカバーの回転時の状態を示す側面図 従来例に係る密封装置の要部断面図

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。当該実施例に係る密封装置１は、サイドリップ１５を備える静止側のオイルシール１１と、サイドリップ１５と組み合わされる回転側のダストカバー２１とを有している。

オイルシール１１は、ハウジング３１の軸孔３２内周に装着されて、ハウジング３１と軸孔３２に挿通した回転軸３３との間をシールするものであって、その構成要素として、ハウジング３１に対する外周取付部１２と、リップ端１３ａを機内側Ａへ向けたメインリップ１３と、メインリップ１３の機外側Ｂに配置されるとともにリップ端１４ａを機外側Ｂへ向けたサブリップ１４と、サブリップ１４の更に機外側Ｂに配置されるとともにリップ端１５ａを機外側Ｂへ向けたサイドリップ１５とを有している。

メインリップ１３は、そのリップ端１３ａが回転軸３３の外周面に摺動可能に接触することによりシール作用をなし、機内側Ａのオイル等の密封流体が機外側Ｂへ漏洩しないようにこれをシールする。メインリップ１３のリップ端１３ａ外周部には、締め代調整用のガータースプリング１６が嵌着されている。

サブリップ１４は、そのリップ端１４ａが回転軸３３の外周面に摺動可能に接触することによりシール作用をなし、機外側Ｂのダストや泥水等の異物が機内側Ａへ侵入しないようにこれをシールする。

サイドリップ１５は、そのリップ端１５ａがダストカバー２１に摺動可能に接触することによりシール作用をなし、機外側Ｂのダストや泥水等の異物が機内側Ａへ侵入しないようにこれをシールする。サイドリップ１５はその基端１５ｂからリップ端（先端）１５ａへかけて径寸法が徐々に拡大するようラッパ状に成形されており、そのリップ端（先端）１５ａ外周部においてダストカバー２１に接触する。サイドリップ１５およびサブリップ１４は双方共に機外側Ｂのダストや泥水等の異物が機内側Ａへ侵入しないようにこれをシールするので、機外側Ｂに配置されたサイドリップ１５が異物に対する一次シールをなし、機内側Ａに配置されたサブリップ１４が二次シールをなす。

また、オイルシール１１は、断面略Ｌ字形を呈する金属環１７にゴム状弾性体１８を被着（加硫接着）したものであって、このゴム状弾性体１８によって、ハウジング３１との間をシールする外周シール部１９、ならびに上記メインリップ１３、サブリップ１４およびサイドリップ１５が一体に成形されている。

一方、ダストカバー２１は、環状に成形され、回転軸３３の外周に装着されて回転軸３３と共に回転するものであって、その構成要素として、回転軸３３に固定される内周取付部２２と、内周取付部２２の外周側に設けられたバネ部２３と、バネ部２３の外周側に設けられた外周作動部２４とを有している。

内周取付部２２は、金属等の剛材によって環状に成形され、回転軸３３の外周面に嵌着される円筒部２５と、円筒部２５の機外側端部から径方向外方へ向けて設けられた径方向の立ち上がり部２６とを一体に有して断面略Ｌ字形に形成されている。

バネ部２３は、環状の、径方向に伸縮可能な蛇腹バネによって構成されている。

外周作動部２４は、金属等の剛材によって環状に成形され、バネ部２３の外周側に設けられた径方向の立ち上がり部２７と、立ち上がり部の外周端部から機内側Ａへ向けて設けられた筒状部２８とを一体に有して断面略Ｌ字形に成形されており、この筒状部２８の内周面に対しサイドリップ１５のリップ端１５ａが摺動可能に接触する。

また、図２に示すように、外周作動部２４は円周方向に複数（図では４つ）の分割体２４Ａに分割されており、各分割体２４Ａは、径方向に伸縮可能なバネ部２３を介して内周取付部２２に連結されているので、回転軸３３の回転時、遠心力が作用して所定値に到達すると図３および図４に示すように径方向外方へ向けて変位するものとされている。

また、図２に示すように、外周作動部２４において各分割体２４Ａは、円周方向に互いに隣り合う筒状部２８の分割部分２８Ａがその円周方向端部にて接触した状態において、円周方向に互いに隣り合う立ち上がり部２７の分割部分２７Ａ同士の間に円周方向の間隙ｃ_１が設定されるように筒状部２８の分割部分２８Ａの円周方向長さよりも立ち上がり部２７の分割部分２７Ａの円周方向長さのほうが短く形成されており、そのうえで、この間隙ｃ_１を閉塞するようにゴム状弾性体よりなる膜体２９が立ち上がり部２７の分割部分２７Ａの円周方向端部間に介装されている。間隙ｃ_１は軸方向一方からこれを視て略扇状を呈するように設定されている。したがってこの間隙ｃ_１を閉塞する膜体２９も軸方向一方からこれを視て略扇状を呈するように成形されており、このように略扇形を呈する膜体２９がその円周方向一方の端部で一方の分割部分２７Ａに接着等の手段によって接合されるとともに円周方向他方の端部で他方の分割部分２７Ａに接着等の手段によって接合されている。

内周取付部２２とバネ部２３は、全周に亙って接着等の手段によって接合されている。
バネ部２３と外周作動部２４の各分割体２４Ａはこれも接着等の手段によって接合されている。

上記構成を備える密封装置１においては、図１および図２に示したように回転軸３３の回転停止時、ダストカバー２１の外周作動部２４において、円周方向に互いに隣り合う分割体２４Ａ同士が接触して外周作動部２４は環状をなしており、この環状をなす外周作動部２４に対しその径方向内方からサイドリップ１５のリップ端１５ａが接触している。したがって外周作動部２４の全周に亙ってサイドリップ１５のリップ端１５ａが接触するため、ここに接触式のシール部が形成され、このシール部のシール作動によって外部異物の侵入を抑制することができる。尚このとき、外周作動部２４に対しサイドリップ１５のリップ端１５ａは接触していても摺動しないため、摺動トルクは発生しない。

また、図３および図４に示したように回転軸３３が回転し、所定の回転数に到達すると、複数の分割体２４Ａがそれぞれ遠心力で径方向外方へ変位し、外周作動部２４がその全体としてサイドリップ１５のリップ端１５ａから離れることになる。したがってダストカバー２１が回転してもダストカバー２１に対しサイドリップ１５のリップ端１５ａは摺動しない状態となるため、摺動トルクは発生しない。

また、この回転軸３３の回転時、複数の分割体２４Ａはそれぞれバネ部２３を径方向に伸長させながら変位する。したがって回転数が所定値を下回って遠心力が小さくなると、伸長したバネ部２３が弾性復帰し、これに伴って分割体２４Ａが初動位置（図１および図２に示した環状をなす状態）へ復帰する。

尚、この回転軸３３の回転時、複数の分割体２４Ａがそれぞれ遠心力で外方へ変位してサイドリップ１５のリップ端１５ａから離れると両者２４Ａ，１５ａの間に径方向のスキマｃ_２が生じるため、このスキマｃ_２から機外の異物が侵入することが懸念される。しかしながら本発明実施例において複数の分割体２４Ａがサイドリップ１５のリップ端１５ａから離れるのは摺動トルクを発生させないためであり、よってスキマｃ_２は極小に設定されるため、この極小のスキマｃ_２から機外の異物が大量に侵入することはない。

また回転軸３３の回転時、複数の分割体２４Ａがそれぞれ遠心力で径方向外方へ変位すると、円周方向に互いに隣り合う分割体２４Ａ同士の間に円周方向のスキマｃ_３が生じるため、このスキマｃ_３から機外の異物が侵入することが懸念される。しかしながら本発明実施例においては、立ち上がり部２７の分割部分２７Ａ同士の間にゴム状弾性体よりなる膜体２９が介装されているため、スキマｃ_３がその一部で閉塞されている。したがってこのようにスキマｃ_３を閉塞した分、スキマｃ_３から機外の異物が侵入するのを抑制することができる。

したがって以上説明したように本発明実施例によれば、サイドリップ１５に係る摺動トルクを低減させ、実質これを消滅させることができ、しかも機外の異物が侵入するのを抑制することができる。

上記実施例では、バネ部２３を径方向に伸縮可能な蛇腹バネとしたが、バネ部２３はこれに代えて、径方向に伸縮可能なコイルバネやゴム状弾性体（いずれも図示せず）であっても良い。コイルバネの場合は複数（全周４箇所以上）のコイルバネが円周方向に並んで配置される。ゴム状弾性体としては環状のゴム状弾性体が好ましく、これによれば環状の蛇腹バネと同様、内周取付部２２および外周作動部２４間のシール性を維持することができる。ゴム状弾性体は膜体２９と一体に成形することが可能である。また、環状のゴム状弾性体の肉厚内に上記ガータースプリング１６と同様な、環状の圧縮コイルバネ（図示せず）を埋め込むことも考えられる。

１ 密封装置
１１ オイルシール
１２ 外周取付部
１３ メインリップ
１３ａ，１４ａ，１５ａ リップ端
１４ サブリップ
１５ サイドリップ
１５ｂ 基端
１６ ガータースプリング
１７ 金属環
１８ ゴム状弾性体
１９ 外周シール部
２１ ダストカバー
２２ 内周取付部
２３ バネ部
２４ 外周作動部
２４Ａ 分割体
２５ 円筒部
２６，２７ 径方向立ち上がり部
２８ 筒状部
２９ 膜体
３１ ハウジング
３２ 軸孔
３３ 回転軸
ｃ_１ 間隙
ｃ_２，ｃ_３ スキマ
Ａ 機内側
Ｂ 機外側

Claims (4)

1. サイドリップを備える静止側のオイルシールおよび前記サイドリップと組み合わされる回転側のダストカバーを有する密封装置であって、
   前記ダストカバーは、回転軸に固定される内周取付部と、前記内周取付部の外周側に設けられたバネ部と、前記バネ部の外周側に設けられた外周作動部とを有し、
   前記外周作動部に対しその径方向内方から前記サイドリップが摺動可能に接触するとともに、前記外周作動部は円周方向に複数の分割体に分割され、前記分割体は回転時、遠心力により径方向外方へ向け変位可能と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、
   前記バネ部は、径方向に伸縮可能な蛇腹バネ、同じく径方向に伸縮可能なコイルバネまたはゴム状弾性体よりな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、
   前記外周作動部は、前記バネ部の外周側に設けられた径方向の立ち上がり部と、前記立ち上がり部に一体成形された筒状部とを有し、前記立ち上がり部および前記筒状部を有する前記外周作動部が円周方向に複数の分割体に分割されており、前記筒状部の内周面に対し前記サイドリップが摺動可能に接触することを特徴とする密封装置。
4. 請求項３記載の密封装置において、
   円周方向に互いに隣り合う分割体において前記筒状部の分割部分がその円周方向端部にて接触した状態で、前記立ち上がり部の分割部分同士の間に間隙を設定し、前記間隙をゴム状弾性体よりなる膜体で閉塞したことを特徴とする密封装置。

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