JP2017089788A - Sealing structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密封構造体に関する。 The present invention relates to a sealing structure.
一般に、シャフト等の回転体を挿入する孔部を有する取付部材と、この孔部に挿入された回転体との間を、シールする場合、シール溝にシールを装着した後に、回転体を挿入していた。しかし、大型の装置などは、組立作業中にシールを破損したり傷つける危険性がある。このように破損したり傷付いたシール、あるいは、所定使用後に摩耗したシールを、交換する際に、装置を分解する必要があった。大型の装置では、この分解作業に時間を要する。そこで、従来から、シール溝の側壁を省略して、前述の分解を行わないでシール交換を行うことが可能なものとして、オイルシールがある(例えば、特許文献1参照)。 In general, when sealing between a mounting member having a hole for inserting a rotating body such as a shaft and the rotating body inserted into the hole, the rotating body is inserted after a seal is attached to the seal groove. It was. However, large devices have a risk of damaging or damaging the seal during assembly operations. It was necessary to disassemble the device when replacing such a damaged or damaged seal or a seal worn after a predetermined use. In a large apparatus, this disassembly work takes time. Therefore, an oil seal is conventionally known as one that can replace the seal without performing the above-described disassembly by omitting the side wall of the seal groove (see, for example, Patent Document 1).
しかし、オイルシールは、ゴムと金属環とコイルスプリングから成りシール溝に圧入する構成であって、シール自体の横断面寸法(断面積)が大きく、これに伴って、シール溝も大きな寸法となって、装置が(部分的に)大きくなる欠点、及び、金型内に金属環を設置してゴムを成型する必要があり、その後コイルスプリングも取付けねばならず、製造が面倒でコストアップとなる欠点があった。 However, the oil seal is composed of rubber, a metal ring, and a coil spring and is press-fitted into the seal groove. The seal itself has a large cross-sectional dimension (cross-sectional area), and accordingly, the seal groove also has a large dimension. The disadvantage is that the device is (partially) large, and it is necessary to mold the rubber by installing a metal ring in the mold, and then the coil spring must be attached, which makes the production cumbersome and increases the cost. There were drawbacks.
解決しようとする課題は、シャフト等の回転体と取付部材との間をシールする場合、シール溝にシールを装着した後に、回転体を挿入するので、大型の装置などは、組立作業中にシールを破損したり傷つける危険性があり、また、シールを交換するために、装置を分解する必要がある点である。 The problem to be solved is that when sealing between a rotating body such as a shaft and a mounting member, the rotating body is inserted after the seal is mounted in the seal groove. There is a risk that the device may be damaged or damaged, and the device needs to be disassembled in order to replace the seal.
そこで、本発明に係る密封構造体は、取付部材の回転体挿入用孔部の開口端にシール溝を一体形成すると共に、該シール溝の開口端に低突条部を一体形成して、回転体を上記孔部に挿入した回転体組付状態にて、Xリングを上記シール溝に装着自在とすると共に、上記シール溝に上記Xリングが装着されたシール装着状態では上記Xリングが上記低突条部にて抜止めされる。
また、上記低突条部の高さ寸法を、上記シール溝の深さ寸法の5%以上26%以下に設定したものである。
また、上記低突条部の内周面側にアキシャル外方に拡径する誘導テーパ面を形成して上記Xリングの装着の際に該Xリングを誘導するように構成し、上記誘導テーパ面の傾斜角度を10°以上45°以下に設定したものである。
Therefore, the sealing structure according to the present invention is formed by integrally forming a seal groove at the opening end of the rotating member insertion hole of the mounting member and integrally forming a low protrusion at the opening end of the seal groove. With the rotating body assembled in a state where the body is inserted into the hole, the X ring can be freely mounted in the seal groove, and in the seal mounted state in which the X ring is mounted in the seal groove, the X ring is low. It is secured at the ridge.
Further, the height of the low protrusion is set to 5% or more and 26% or less of the depth of the seal groove.
In addition, an induction taper surface that expands axially outwardly is formed on the inner peripheral surface side of the low protrusion, and the X ring is guided when the X ring is mounted. The inclination angle is set to 10 ° to 45 °.
また、上記Xリングは、中央胴部と、四方向に該中央胴部から突設されたシール用突部を有する横断面形状であって、自由状態の上記Xリングの横断面において、上記Xリングの全体のラジアル方向寸法を(Z1 )とし、上記中央胴部のラジアル方向寸法を(Z0 )とすると、(Z1 −Z0 )/2で表される上記突部の高さ寸法(Z20)を、上記低突条部の高さ寸法よりも、小さく設定した。
また、上記回転体は、アキシャル両方向への荷重を受ける軸受手段にて、回転自在に枢支されている。
また、上記取付部材は減速機外筒であり、上記回転体は、複数のギアーを備えた減速機キャリアである。
The X-ring has a cross-sectional shape having a central body and a sealing protrusion projecting from the central body in four directions. When the overall radial dimension of the ring is (Z 1 ) and the radial dimension of the central body is (Z 0 ), the height dimension of the protrusion expressed by (Z 1 −Z 0 ) / 2. (Z 20 ) was set smaller than the height dimension of the low protrusion.
The rotating body is rotatably supported by bearing means that receives loads in both axial directions.
The attachment member is a reduction gear outer cylinder, and the rotating body is a reduction gear carrier provided with a plurality of gears.
本発明の密封構造体によれば、装置を組み立てた後(回転体をケーシング等の取付部材に挿入して組付けた後)からシール(Xリング)を装着することができ、装置を分解することなくXリングを交換することができるので、大幅に作業性をアップさせることができる。また、Xリングがゴム単体から成るので、オイルシールの場合と比較して安価であり、製造が容易であり、取付部材のシール溝が小さくて済み、取付部材(装置)のコンパクト化にも寄与する。 According to the sealing structure of the present invention, a seal (X-ring) can be attached after the device is assembled (after the rotating body is inserted and attached to a mounting member such as a casing), and the device is disassembled. Since the X ring can be replaced without any problems, the workability can be greatly improved. In addition, since the X-ring consists of a single rubber, it is less expensive than oil seals, is easy to manufacture, requires only a small seal groove on the mounting member, and contributes to a compact mounting member (device). To do.
以下、図示の実施の形態に基づいて本発明を詳説する。
図1・図2は、本発明の実施の一形態を示す。この密封構造体は、取付部材1の回転体挿入用孔部2の開口端にシール溝4を一体形成すると共に、シール溝4の開口端5に低突条部(引掛り段付部)6を一体形成して、シャフト等の回転体7を孔部2に挿入した回転体組付状態(図2の右半分)にて、ゴム製Xリング8をシール溝4に装着自在とすると共に、シール溝4にXリング8が装着されたシール装着状態(図1)ではXリング8が低突条部(引掛り段付部)6にて抜止めされる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiment.
1 and 2 show an embodiment of the present invention. In this sealing structure, a
Xリング8の全体のラジアル方向寸法Z1 を、シール溝4の深さ寸法H0 の 105%以上 125%以下に設定する。ラジアル方向寸法Z1 が深さ寸法H0 の 105%未満の場合、密封性が不足する。ラジアル方向寸法Z1 が深さ寸法H0 の 125%を超える場合、Xリング8をシール溝4への装着するのが困難となる。
The overall radial dimension Z 1 of the
低突条部6の高さ寸法Aを、シール溝4の深さ寸法H0 の5%以上26%以下に設定する。高さ寸法Aが、深さ寸法H0 の5%未満の場合、Xリング8が図1の左方向(アキシャル外方)へ抜出すため、耐圧性が不足する。高さ寸法Aが、深さ寸法H0 の26%を超える場合、回転体組付状態下で、Xリング8をシール溝4に装着することができない。
The height dimension A of the
低突条部6の内周面9側にアキシャル外方に拡径する誘導テーパ面10を形成してXリング8の装着の際にXリング8を誘導するように構成する。誘導テーパ面10の傾斜角度θを10°以上45°以下に設定する。より好ましくは、傾斜角度θを15°以上35°以下とする。傾斜角度θが上記範囲外の場合、Xリング8を装着する際にXリング8を容易に誘導することができない。
An
さらに詳しく追加説明すると、Xリング8は、図2の断面図に示すように、略矩形の中央胴部18と、四方向に該中央胴部18から突設された(小丸山型の)シール用突部20,20,20,20を有する横断面形状である。自由状態(図2の左側の図参照)におけるXリング8の横断面において、上記Xリング8の全体のラジアル方向寸法をZ1 とし、上記中央胴部18のラジアル方向寸法をZ0 とすると、(Z1 −Z0 )/2で表される上記突部20の高さ寸法Z20を、上記低突条部6の高さ寸法Aよりも、小さく設定した。
逆に言えば、低突条部6の高さ寸法Aは、(Z1 −Z0 )/2で表される突部20の高さ寸法Z20よりも、大きい。
これによって、Xリング8の低突条部6に引掛っている突部20が、使用時に離脱せず、Xリング8がシール溝4内に、安定して保持される。
More specifically, as shown in the cross-sectional view of FIG. 2, the
In other words, the height dimension A of the
Thereby, the
次に、図3〜図7に於て、Xリング8を装着する方法について説明する。まず、図4に示すように、Xリング8の一部(図3の(1)の円周位置)を、シール溝4に押込む。次に、図5に示すように、Xリング8の上記一部と対向する円周位置(図3の(2)の位置)の部分を、シール溝4に押込む。続いて、図6に示すように、図3の(3)(4)の部分を、シール溝4に押込む。最後に、図7に示すように、図3の(5)(6)(7)(8)の部分等(残りの部分)を、シール溝4に押込み、Xリング8のシール溝4への挿入を完了する。図4〜図7のように、順次、Xリング8を押込む作業は、作業者の手作業で行うか、作業工具(治具)を用いて行うか、あるいは、自動押込装置を使用して行う。
Next, a method for attaching the
次に、図8に於て、回転体7が減速機のキャリア12である場合を例示する。つまり、図8は、偏心揺動型歯車装置(減速機)の一部を示し、一方の相手側部材に固着される減速機外筒13と、この外筒13内に配置されると共に他方の相手部材に固着されるキャリア12とを、具備している。キャリア12の中央部には、(図示省略の)クランク軸が貫通している。また、キャリア12は、上記クランク軸の偏心部に取付けられた揺動歯車の揺動回転によって、外筒13に対して相対的に一軸心L0 廻りに回転する。
即ち、図1〜図8にて説明した取付部材1が、図8に於ては、減速機外筒13であり、回転体7は、複数のギアー14を備えた減速機キャリア12である。
Next, in FIG. 8, the case where the
That is, the
そして、図8の左側に示すように、Xリング8が、外筒13(取付部材1)の挿入用孔部2の開口端のシール溝4に、装着されている。このシール溝4及びXリング8の形状と寸法関係は、図1,図2等で説明した構成と同じである。
この図8に於て、回転体7はアキシャル方向(矢印X)への荷重を受ける軸受手段Gにて、回転自在に枢支されている。図例では、2個のアンギュラ玉軸受15,16をもって上記軸受手段Gを構成している。
As shown on the left side of FIG. 8, the
In FIG. 8, the
さらに、具体的には、一方のアンギュラ玉軸受15は、Xリング8の近傍に配設され、回転体7(キャリア12)の段付部21にその内輪15Aが当接して、矢印X1 方向の規制力を段付部21に与え、また、他方のアンギュラ玉軸受け16は、取付部材1(外筒13)の孔部2の反対側に配設され、回転体7(キャリア12)の段付部22にその内輪16Aが当接して、矢印X2 方向の規制力を段付部22に与え、両矢印X1 ,X2 方向―――軸心L0 に沿ったアキシャル方向X―――に回転体7(キャリア12)が移動することを制限する。
Further, specifically, one of the angular
このように、取付部材1(外筒13)と回転体7(キャリア12)とが、アキシャル方向Xへの荷重を受ける軸受15,16(軸受手段G)にて、回転自在に枢支した構造とすれば、高さ寸法Aが小さな値の本願発明の低突条部6であったとしても、Xリング8がシール溝4から、不意にはみ出すことがない。
なお、本発明の使用箇所(適用装置)としては、図8に示したような減速機(歯車装置)に限らず、回転シャフトを有する各種流体機器、電機モータ、変速機等も挙げることができる。あるいは、回転体7が低速にてアキシャル方向にも移動する装置に適用可能である。
また、前述の軸受手段Gとしてのアンギュラ玉軸受15,16を、アンギュラ自動調心ころ軸受、自動調心ころ軸受、スラスト玉軸受、円すいころ軸受、自動調心玉軸受、あるいは、鍔付き(段付き)滑り軸受等を用いることも、望ましい場合がある。
In this way, the mounting member 1 (outer cylinder 13) and the rotating body 7 (carrier 12) are pivotally supported by the
In addition, as a use location (applicable device) of this invention, not only a reduction gear (gear apparatus) as shown in FIG. 8 but various fluid equipment, an electric motor, a transmission, etc. which have a rotating shaft can be mentioned. . Alternatively, it can be applied to an apparatus in which the
In addition, the
材料としてFKM(フッ化ビニリデン系フッ素ゴム、JIS K 6253 デュロメータ タイプA 硬さ80)を用いて次のようなXリング8を製造し、回転体外径がφ50、シール溝4の深さ寸法H0 が 5.5mm、かつ、低突条部6の高さ寸法A(A寸法)が0mm、 0.6mm、 0.8mm、 1.0mm、 1.2mm、 1.4mm、 1.6mmのそれぞれの場合に、シール溝4への装着可否、及び、耐圧力を調べた。具体的には、Xリング8の各寸法は、図2に示す中央部のアキシャル方向寸法Y0 を 2.8mm、全体のアキシャル方向寸法Y1 を 4.4mm、中央部のラジアル方向寸法Z0 を 4.6mm、全体のラジアル方向寸法Z1 を6.45mmとした。このXリング8について、(i)回転体組付状態への装着可否、及び、(ii) 0.3MPaに加圧して3分保持し、漏れ(Xリングの脱離)の有無を調べた。なお、潤滑剤として回転体7にリチウム石けん基グリースを薄く塗布した。
The following
試験結果は、A寸法が0mmのものは、 0.3MPaの耐圧力を満たさなかった。また、A寸法が 1.6mmのものは、シール溝4へ装着することができなかった。A寸法が 0.6mm、 0.8mm、 1.0mm、 1.2mm、 1.4mmのものは、いずれも、シール溝4への装着が可能、かつ、 0.3MPaの耐圧力を満たした。この試験結果から、低突条部6の高さ寸法Aを、シール溝4の深さ寸法H0 の10.9%(A寸法が 0.6mmの場合)以上25.5%(A寸法が 1.4mmの場合)以下に設定したものは、シール溝4への装着が可能、かつ、 0.3MPaの耐圧力を満たし、適切であることが分かる。
As a result of the test, the dimension A of 0 mm did not satisfy the pressure resistance of 0.3 MPa. Further, when the dimension A was 1.6 mm, it could not be mounted in the
材料としてNBR(ニトリルゴム、JIS K 6253 デュロメータ タイプA 硬さ80)を用いて次のようなXリング8を製造し、回転体外径がφ63、シール溝4の深さ寸法H0 が 5.0mm、かつ、低突条部6の高さ寸法A(A寸法)が0mm、 0.2mm、0.25mm、 0.3mm、 0.4mm、 0.6mm、 0.8mm、 1.0mmのそれぞれの場合に、シール溝4への装着可否、及び、耐圧力を調べた。具体的には、Xリング8の各寸法は、図2に示す中央部のアキシャル方向寸法Y0 を 3.8mm、全体のアキシャル方向寸法Y1 を 6.2mm、中央部のラジアル方向寸法Z0 を 4.2mm、全体のラジアル方向寸法Z1 を5.75mmとした。このXリング8について、(i)回転体組付状態への装着可否、及び、(ii) 0.3MPaに加圧して3分保持し、漏れ(Xリングの脱離)の有無を調べた。なお、潤滑剤として回転体7にリチウム石けん基グリースを薄く塗布した。
The following
試験結果は、A寸法が0mm、 0.2mmのものは、 0.3MPaの耐圧力を満たさなかった。また、A寸法が 1.0mmのものは、シール溝4へ装着することができなかった。A寸法が0.25mm、 0.3mm、 0.4mm、 0.6mm、 0.8mmのものは、いずれも、シール溝4への装着が可能、かつ、 0.3MPaの耐圧力を満たした。この試験結果から、低突条部6の高さ寸法Aを、シール溝4の深さ寸法H0 の 5.0%(A寸法が0.25mmの場合)以上16.0%(A寸法が 0.8mmの場合)以下に設定したものは、シール溝4への装着が可能、かつ、 0.3MPaの耐圧力を満たし、適切であることが分かる。
The test results showed that the dimension A of 0 mm and 0.2 mm did not satisfy the pressure resistance of 0.3 MPa. In addition, when the dimension A was 1.0 mm, it could not be mounted in the
また、実施例1、及び、実施例2より、高さ寸法Aの深さ寸法H0 に対する割合が小さい場合には、横長状のXリング8が適し、高さ寸法Aの深さ寸法H0 に対する割合が大きい場合には、縦長状のXリング8が適していることが分かる。また、Xリング8を縦長状とするのがXリング8のシール溝4への装着性上好ましく、Xリング8を横長状とするのが耐圧性上好ましいことが分かる。実際には、Xリング8の縦横比を、装着性及び要求される耐圧性に応じた割合とする。
Further, in the case where the ratio of the height dimension A to the depth dimension H 0 is smaller than in the first and second embodiments, the horizontally
なお、本発明は、設計変更可能であって、例えば、Xリングの縦横比を1とするも良い。 In the present invention, the design can be changed. For example, the aspect ratio of the X ring may be 1.
以上のように、本発明は、取付部材1の回転体挿入用孔部2の開口端にシール溝4を一体形成すると共に、該シール溝4の開口端5に低突条部6を一体形成して、回転体7を上記孔部2に挿入した回転体組付状態にて、Xリング8を上記シール溝4に装着自在とすると共に、上記シール溝4に上記Xリング8が装着されたシール装着状態では上記Xリング8が上記低突条部6にて抜止めされるので、装置を組み立てた後(回転体7を挿入した後)からXリング8を装着することができ、装置を分解することなくXリング8を交換することができるので、大幅に作業性をアップさせることができる。特に、装置を組立てた後から装着できるので、今までオイルシールが使われていた箇所や交換作業が頻繁に行われる箇所などに好適である。また、Xリング8がゴム単体から成るので、オイルシールの場合と比較して、シールの横断面積が小さくて済み、これに伴って、取付部材1のコンパクト化も達成でき、さらに、製造が容易となって、安価である。
As described above, according to the present invention, the
また、上記低突条部6の高さ寸法Aを、上記シール溝4の深さ寸法H0 の5%以上26%以下に設定したので、シール溝4への装着が可能、かつ、適切な耐圧力を有する。
また、上記低突条部6の内周面9側にアキシャル外方に拡径する誘導テーパ面10を形成して上記Xリング8の装着の際に該Xリング8を誘導するように構成し、上記誘導テーパ面10の傾斜角度θを10°以上45°以下に設定したので、Xリング8を装着する際にXリング8をスムーズかつ容易に誘導してシール溝4へ装着することができる。
Further, since the height dimension A of the
Further, a
また、上記Xリング8は、中央胴部18と、四方向に該中央胴部18から突設されたシール用突部20,20,20,20を有する横断面形状であって、自由状態の上記Xリング8の横断面において、上記Xリング8の全体のラジアル方向寸法をZ1 とし、上記中央胴部18のラジアル方向寸法をZ0 とすると、(Z1 −Z0 )/2で表される上記突部20の高さ寸法Z20を、上記低突条部6の高さ寸法Aよりも、小さく設定したので、Xリング8のシール用突部20が過大に弾性変形することが防がれ、シール溝4からXリング8がはみ出すことを防止できる。
The X-ring 8 has a
また、上記回転体7は、アキシャル両方向への荷重を受ける軸受手段Gにて、回転自在に枢支されている構成であるので、回転体7がアキシャル方向に移動せず、Xリング8がシール溝4から食み出すことを、一層防止可能となる。
また、上記取付部材1は減速機外筒13であり、上記回転体7は、複数のギアー14を備えた減速機キャリア12であるので、減速機のコンパクト化に貢献できる。
Further, since the
Further, since the mounting
1 取付部材
2 (回転体挿入用)孔部
4 シール溝
5 開口端
6 低突条部(引掛り段付部)
7 回転体
8 Xリング
9 内周面
10 誘導テーパ面
12 キャリア
13 外筒
18 中央胴部
20 突部
A 高さ寸法
G 軸受手段
H0 深さ寸法
θ 傾斜角度
DESCRIPTION OF
7 Rotating body 8
10 Induction taper surface
12 Career
13 outer cylinder
18 Central torso
20 Projection A Height dimension G Bearing means H 0 Depth dimension θ Inclination angle
Claims (6)
上記誘導テーパ面(10)の傾斜角度(θ)を10°以上45°以下に設定した請求項1又は2記載の密封構造体。 An induction taper surface (10) that expands axially outward is formed on the inner peripheral surface (9) side of the low protrusion (6), and the X ring (8) is mounted when the X ring (8) is mounted. )
The sealing structure according to claim 1 or 2, wherein an inclination angle (θ) of the induction taper surface (10) is set to 10 ° or more and 45 ° or less.
自由状態の上記Xリング(8)の横断面において、上記Xリング(8)の全体のラジアル方向寸法を(Z1 )とし、上記中央胴部(18)のラジアル方向寸法を(Z0 )とすると、(Z1 −Z0 )/2で表される上記突部(20)の高さ寸法(Z20)を、上記低突条部(6)の高さ寸法(A)よりも、小さく設定した請求項1,2又は3記載の密封構造体。 The X-ring (8) has a central body (18) and a transverse cross section (20), (20), (20), (20) that protrudes from the central body (18) in four directions. The surface shape,
In the cross section of the X ring (8) in the free state, the overall radial dimension of the X ring (8) is (Z 1 ), and the radial dimension of the central body (18) is (Z 0 ). Then, the height dimension (Z 20 ) of the protrusion (20) represented by (Z 1 −Z 0 ) / 2 is smaller than the height dimension (A) of the low protrusion (6). The sealed structure according to claim 1, 2 or 3 set.
上記回転体(7)は、複数のギアー(14)を備えた減速機キャリア(12)である請求項5記載の密封構造体。 The mounting member (1) is a speed reducer outer cylinder (13),
The sealing structure according to claim 5, wherein the rotating body (7) is a speed reducer carrier (12) having a plurality of gears (14).
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