JP2017106528A

JP2017106528A - 密封装置

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Publication number: JP2017106528A
Application number: JP2015239913A
Authority: JP
Inventors: 石橋　信一; Shinichi Ishibashi; 信一石橋
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2017-06-15
Anticipated expiration: 2035-12-09
Also published as: JP6650742B2

Abstract

【課題】
シールフランジ５２に対するシールリップ４６の追従性を向上させ、シールリップ４６の摩耗や密封流体漏れを抑制することができる密封装置１０を提供する。
【解決手段】
密封装置１０は、ハウジング２０とハウジング２０に設けた軸孔２１に挿通する回転軸３０との間で機内側Ａの密封流体が機外側Ｂへ漏洩しないようシールするものであって、回転軸３０の外周に装着されるシールフランジ５２に対し、ハウジング２０の軸孔２１内周に装着されるシールリップ４６が摺動可能に接触し、シールリップ４６は、そのリップ長さ方向の途中に連結部４６ａが設けられているとともに、この連結部４６ａから斜め外方へ向けて延在するメインリップ４６ｂと、斜め内方へ向けて延在するサブリップ４６ｃとに分岐していることを特徴とする。
【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流体が機外へ漏洩するのを抑制す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５（Ａ）に示すように、ハウジング５２０とこのハウジング５２０に設けた軸孔５２１に挿通する回転軸５３０との間で機内側Ａの密封流体が機外側Ｂへ漏洩しないようシールする密封装置５１０であって、回転軸５３０の外周に装着されるスリンガー５５０と、このスリンガー５５０の機外側Ｂに位置してハウジング５２０の軸孔５２１内周に装着されるリップシール部材５４０との組み合わせよりなる密封装置５１０が知られている。

スリンガー５５０は、金属等の剛材製であって、回転軸５３０の外周面に嵌合されるスリーブ５５１と、このスリーブ５５１の一端に設けられたシールフランジ５５２とを一体に有し、シールフランジ５５２の機外側端面５５２ａには、回転軸５３０の回転時に遠心力による流体ポンピング作用を発揮するネジ溝５５３が設けられている。

一方、リップシール部材５４０は、ハウジング５２０の軸孔５２１内周面に嵌合される取付環５４１と、この取付環５４１に被着されたゴム状弾性体５４２とを有し、このゴム状弾性体５４２によって、スリンガー５５０におけるシールフランジ５５２の機外側端面５５２ａに摺動可能に接触するシールリップ５４６が設けられている。

上記構成の密封装置５１０は、シールリップ５４６がシールフランジ５５２の機外側端面５５２ａに摺動可能に接触することにより密封流体をシールし、またシールフランジ５５２の機外側端面５５２ａに設けたネジ溝５５３が回転軸５３０の回転時に遠心力による流体ポンピング作用を発揮して密封流体を機内側Ａへ押し戻すことから、優れたシール効果を発揮することができる。

実開平３−５７５６３号公報実開平２−１１３１７３号公報特開２０１４−１２９８３７号公報

しかしながら上記密封装置５１０に対しては、以下の点で更なる機能の向上が求められる。

すなわち、シールリップ５４６が摺動可能に接触するスリンガー５５０のシールフランジ５５２は、本来、回転軸５３０の中心軸線に対し直交する向きに配置されるべきものである。しかし、スリンガー５５０を回転軸５３０に金属嵌合したときにシールフランジ５５２が回転軸５３０の中心軸線に対して傾いてしまうことがあり、特に、シールフランジ５５２が機内側Ａへ傾斜するように嵌合される（いわゆる面ブレ）と、シールリップ５４６の締め代が円周上でバラつくことで、シールフランジ５５２に対するシールリップ５４６の追従性が低下し、その結果、シールリップ５４６の摩耗や密封流体漏れのおそれが生じる。

また、スリンガー５５０は、回転軸５３０の回転によって生じる遠心力によりシールフランジ５５２による振り切り作用およびネジ溝５５３による流体ポンピング作用を発揮するところ、回転軸５３０の回転が停止すると遠心力が消失するため、ネジ溝５５３を伝って密封流体がシールリップ５４６を通過し、機外側Ｂへ漏洩するいわゆる静止漏れの発生のおそれがある。

さらに、シールフランジ５５２による振り切り作用及びネジ溝５５３による流体ポンピング作用は、密封装置５１０内に侵入した密封流体を機内側Ａへ戻すものであるため、密封装置５１０におけるシールリップ５４６の内周側の空間が負圧となる。したがって、従来技術に係る密封装置５１０は、機外側Ｂからのダストを吸い込み易い環境にある。

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、その技術的課題は、シールフランジに対するシールリップの追従性を向上させ、シールリップの摩耗や密封流体漏れ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、本発明は、回転軸が停止したときに生じる静止漏れの発生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、本発明は、機外側からダストが侵入したとしても、このダストが機内側へ侵入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。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明の密封装置は、ハウジングと前記ハウジングに設けた軸孔に挿通する回転軸との間で機内側の密封流体が機外側へ漏洩しないようシールする密封装置であって、前記回転軸の外周に装着されるシールフランジに対し、前記ハウジングの軸孔内周に装着されるシールリップが摺動可能に接触する密封装置において、前記シールリップは、そのリップ長さ方向の途中に連結部が設けられているとともに、この連結部から斜め外方へ向けて延在するメインリップと、斜め内方へ向けて延在するサブリップとに分岐していることを特徴とする。

また、前記シールフランジの機外側端面には、前記回転軸が回転したときに流体ポンピング作用を発揮するネジ溝が設けられているネジ溝形成領域が形成されるとともに、前記ネジ溝が設けられていないネジ溝非形成領域が前記ネジ溝形成領域の内周側に設けられ、前記メインリップは、前記ネジ溝形成領域と摺動可能に密接するとともに、前記サブリップは、前記ネジ溝非形成領域と摺動可能に密接してもよい。

また、前記シールフランジの内周側には、前記シールリップの内周面との径方向間隔を狭めることで、外部からのダストの侵入を抑制する段差部が形成されていてもよい。

本発明の密封装置によれば、シールフランジに面ブレが発生する状況であっても、シールフランジに対するシールリップの追従性を向上させ、シールリップの摩耗や密封流体漏れを抑制することができる。

また、シールフランジの機外側端面にネジ溝成形領域とネジ溝非成形領域を設け、メインリップをネジ溝成形領域に密接させるとともに、サブリップをネジ溝非成形領域に密接させることにより、回転軸の回転が停止したときに静止漏れが発生するのを抑制することができる。

また、シールフランジの内周側に段差部を設けることにより、機外側から侵入してきたダストを堰き止め、シールリップと段差部との間ではいわゆるラビリンス効果が発揮されることで、ダストが機内側に侵入するのを抑制することができる。

本発明の第一実施形態に係る密封装置の要部断面図である。本発明の第一実施形態に係る密封装置のネジ溝の説明図である。本発明の第一実施形態に係る密封装置のスリンガーが回転軸に傾斜して嵌合された状態を示す断面図である。本発明の第二実施形態に係る密封装置の要部断面図である。（Ａ）は、従来技術に係る密封装置の要部断面図であり、（Ｂ）は、ネジ溝の説明図である。

以下において、本発明の第一実施形態に係る密封装置１０について図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る密封装置１０の要部断面図であり、図２は、本発明の第一実施形態に係る密封装置１０のネジ溝５３の説明図であり、図３は、本発明の第一実施形態に係る密封装置１０のスリンガー５０が回転軸３０に傾斜して嵌合された状態を示す断面図である。

本実施形態に係る密封装置１０は、ハウジング（シールハウジング）２０と、このハウジング２０に設けた軸孔２１に挿通される回転軸３０との間で機内側（油側）Ａの密封流体（油）が機外側（大気側）Ｂへ漏洩しないように密封する密封装置（エンジン用オイルシール）１０であって、回転軸３０の外周に装着されるスリンガー５０と、ハウジング２０の軸孔２１内周に装着されるリップシール部材４０との組み合わせにより構成されている。

スリンガー５０は、金属等の剛材製であって、回転軸３０の外周面に固定（嵌合）されるスリーブ５１と、このスリーブ５１の一端（機内側端部）に設けられた径方向外向きのシールフランジ（フランジ部）５２とを一体に有し、シールフランジ５２の機外側端面５２ａに図２に示すような、回転軸３０の回転時に遠心力による流体ポンピング作用を発揮することにより密封流体を外周側（機内側Ａ）へ向けて押し戻す作用を発揮する螺旋状のネジ溝５３が形成されている。なお、矢印ｅは回転軸３０の回転方向を示す。

また、シールフランジ５２の機外側端面５２ａには、ネジ溝５３が形成された環状のネジ溝形成領域５３ａが設けられ、その内周側には、ネジ溝５３が形成されていない環状のネジ溝非形成領域５３ｂが設けられている。このネジ溝非形成領域５３ｂはネジ溝５３を形成していないため、軸方向直角の平坦面として設けられている。

一方、リップシール部材４０は、ハウジング２０の軸孔２１内周面に固定（嵌合）される金属等の剛材よりなる取付環４１と、この取付環４１に被着（加硫接着）されたゴム状弾性体４２とを有し、このゴム状弾性体４２によって、ハウジング２０の軸孔２１内周面に接触することによりハウジング２０及び取付環４１の間をシールする外周シール部４３と、取付環４１の端面部に被着された端面被着部４４と、スリンガー５０におけるシールフランジ５２の機外側端面５２ａに摺動可能に接触するシールリップ４６と、リップシール部材４０の内周側端部に形成される油回収リップ４７と、が一体に設けられている。また、端面被着部４４の内周側に位置してダストリップ４５が取り付けられ、このダストリップ４５はファブリックよりなるものとされているが、上記ゴム状弾性体４２によって一体に設けられたものであっても良い。

シールリップ４６は、取付環４１の内径方向端部近傍から機内側Ａに向けて突出するように設けられ、その突出方向（リップ長さ方向）の途中には、連結部４６ａが設けられ、この連結部４６ａから斜め外方（外径方向であってかつ機内側Ａに向けての方向）に向けて延在するメインリップ４６ｂが設けられるとともに、斜め内方（内径方向であって機内側Ａ）に向けて延在するサブリップ４６ｃが設けられている。換言すれば、シールリップ４６は、１本のシールリップがリップ長さの途中で二股状に分岐する形状とされている。

細説すると、メインリップ４６ｂとサブリップ４６ｃは、共通の連結部４６ａから機内側Ａに向けて延在し、メインリップ４６ｂは、先端が大径となり、シールフランジ５２の機外側端面５２ａにおけるネジ溝形成領域５３ａと所定の締め代をもって摺動可能に接触するとともに、サブリップ４６ｃは、先端がメインリップ４６ｂの反対側に向けて小径となるように形成され、シールフランジ５２の機外側端面５２ａにおけるネジ溝非形成領域５３ｂと所定の締め代をもって摺動可能に接触する。

以上のように構成された密封装置１０は、回転軸３０の回転時にスリンガー５０のシールフランジ５２がこれに接触する密封流体を遠心力によって外径方向へ振り切る作用を発揮する。加えて、機内側Ａの空間に存在する密封流体の一部がシールリップ４６とシールフランジ５２との摺動箇所から内周側へ通過しようとしても、シールリップ４６とシールフランジ５２との間ではネジ溝５３が回転によって密封流体を外周側へ送り出す流体ポンピング作用を惹起する。したがって、本密封装置１０は、優れた密封機能を奏する。

また、回転軸３０の停止によってスリンガー５０が停止した状態では、上述の振り切り作用およびネジポンプ作用による動圧が失われることによってネジ溝５３を通じて、密封流体が機外側Ｂへ漏れようとする。しかし、本発明の密封装置１０は、サブリップ４６ｃがメインリップ４６ｂの内周側に位置し、かつ、サブリップ４６ｃは、シールフランジ５２の機外側端面５２ａにおけるネジ溝非形成領域５３ｂと摺動可能に密接するため、漏れ経路が形成されない。したがって、回転軸３０の停止時であっても、密封流体がシールリップ４６を通過してシールリップ４６の内周側の空間へ漏洩するのを有効に防止することができる。

また、回転軸３０に対しスリンガー５０を嵌合する過程で、回転軸３０の中心軸線Ｏに対してシールフランジ５２が図３における点線で示すように機内側Ａへ傾斜した状態で嵌合されると、メインリップ４６ｂの締め代が減少することが懸念される。しかし、本実施形態では、サブリップ４６ｃがシールフランジ５２によって軸方向に押圧（矢印Ｖ２）されることにより、シールリップ４６が全体として連結部４６ａを梃子の支点として弾性変形し、メインリップ４６ｂが機内側Ａへ変位（矢印Ｖ１）する。

したがって、スリンガー５０の面ブレに対するシールリップ４６の軸方向追随性が優れたものとなり、シールフランジ５２におけるネジ溝形成領域５３ａ及びネジ溝非形成領域５３ｂに対するメインリップ４６ｂの締め代及びサブリップ４６ｃの締め代が、円周方向一部で減少するのを抑制する。よって、シールリップ４６に局所的な摩耗が生じること、及び密封流体が漏洩することを抑制することができる。

また、本発明のシールリップ４６は、スリンガー５０におけるシールフランジ５２と接触するため、一般的なラジアルリップ構造の密封装置と比較して低トルク化を実現することができる。

次に、本発明の第二実施形態に係る密封装置１０について図面に基づき詳細に説明する。図４は、本発明の第二実施形態に係る密封装置１０の要部断面図である。

すなわち、本実施形態に係る密封装置１０は、上記第一実施形態の構成に加えて、シールフランジ５２の内周側であって、スリーブ５１とシールフランジ５２との間に断面ステップ状を呈する環状の段差部６０が一体として形成されている。

細説すると、段差部６０は、スリーブ５１の機内側Ａの端部から外径方向に向けて形成された端面６１と、この端面６１の外径方向の端部から、軸方向であって、機内側Ａに向けて形成されるとともに、シールフランジ５２の内径方向端部と接続される円筒面６２とが一体として形成されている。また、段差部６０（円筒面６２）の外径寸法（ｄ_１）は、リップシール部材４０における油回収リップ４７の内径寸法（ｄ_２）に対して同径又は大径に設定されている。すなわち、両径寸法は、ｄ_１≧ｄ_２の関係にある。

本実施形態に係る密封装置１０によれば、以下の作用効果を奏する。

すなわち、機外側Ｂのダストがダストリップ４５を通過し、油回収リップ４７の内周側を通過して侵入してきたときに、段差部６０における端面６１が堰となり、このダストをスリーブ５１の外周側であって段差部６０の機外側Ｂの空間に止めておくことができる。また、シールリップ４６と段差部６０との間に径方向微小隙間が形成されることでいわゆるラビリンス効果を奏し、ダストの侵入を防止することができる。したがって、機外側Ｂから侵入してきたダストがサブリップ４６ｃのほうへ侵入することを防止し、ひいては、密封装置１０の機内側Ａの空間にダストが侵入することを抑制することができる。

よって、本発明の密封装置１０は、ダストがサブリップ４６ｃとシールフランジ５２の機外側端面５２ａとの間に噛みこまれることによるサブリップ４６ｃの損傷を防止することができる。

１０密封装置
２０ハウジング
２１軸孔
３０回転軸
４０リップシール部材
４１取付環
４２ゴム状弾性体
４３外周シール部
４４端面被着部
４５ダストリップ
４６シールリップ
４６ａ連結部
４６ｂメインリップ
４６ｃサブリップ
４７油回収リップ
５０スリンガー
５１スリーブ
５２シールフランジ
５２ａ機外側端面
５３ネジ溝
５３ａネジ溝形成領域
５３ｂネジ溝非形成領域
６０段差部
６１端面
６２円筒面
Ａ機内側
Ｂ機外側

Claims

ハウジングと前記ハウジングに設けた軸孔に挿通する回転軸との間で機内側の密封流体が機外側へ漏洩しないようシールする密封装置であって、
前記回転軸の外周に装着されるシールフランジに対し、前記ハウジングの軸孔内周に装着されるシールリップが摺動可能に接触する密封装置において、
前記シールリップは、そのリップ長さ方向の途中に連結部が設けられているとともに、この連結部から斜め外方へ向けて延在するメインリップと、斜め内方へ向けて延在するサブリップとに分岐していることを特徴とする密封装置。
請求項１に記載の密封装置であって、
前記シールフランジの機外側端面には、前記回転軸が回転したときに流体ポンピング作用を発揮するネジ溝が設けられているネジ溝形成領域が形成されるとともに、前記ネジ溝が設けられていないネジ溝非形成領域が前記ネジ溝形成領域の内周側に設けられ、
前記メインリップは、前記ネジ溝形成領域と摺動可能に密接するとともに、前記サブリップは、前記ネジ溝非形成領域と摺動可能に密接することを特徴とする密封装置。
請求項１又は２に記載の密封装置であって、
前記シールフランジの内周側には、前記シールリップの内周面との径方向間隔を狭めることで、外部からのダストの侵入を抑制する段差部が形成されていることを特徴とする密封装置。