JP2018066399A

JP2018066399A - 密封装置

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Publication number: JP2018066399A
Application number: JP2016203853A
Authority: JP
Inventors: 信太郎菅原; Shintaro Sugawara; 寿喜渡部; Hisayoshi Watabe
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2016-10-17
Filing date: 2016-10-17
Publication date: 2018-04-26

Abstract

【課題】製造コストの軽減を図ることのできる密封装置を提供する。【解決手段】回転軸に対して設けられる回転環ユニット１００と、ハウジングに対して設けられる固定環ユニット２００と、を備える密封装置１０において、固定環ユニット２００は、補強環２１０と、回転環１３０の端面に対して摺動自在に設けられる固定環２３０と、一端側が補強環２１０に固定され、他端側が固定環２３０に固定されており、固定環２３０を回転環１３０に向けて押圧する環状弾性体２２０と、を備えると共に、環状弾性体２２０の前記他端側の端部の内部には、固定環２３０を支持する環状支持部材２４０が埋め込まれており、固定環２３０は環状弾性体２２０の前記他端側の端部に嵌合により固定されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置に関する。

回転軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置として、回転軸に対して設けられる回転環の端面と、ハウジングに対して設けられる固定環の端面とが摺動するように構成される密封装置が知られている。また、このような技術において、固定環を回転環に向けて押圧するための部材として、環状の弾性体を用いた技術が知られている。この技術においては、環状の弾性体と固定環とが接着剤により接着される。

しかしながら、接着剤によって、弾性体と固定環とを接着させる場合、手間がかかるため、製造コストを高める原因になる。

国際公開第２０１４／１７３４２４号国際公開第２０１４／１７３４９５号

本発明の目的は、製造コストの軽減を図ることのできる密封装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明の密封装置は、
回転軸と、該回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置であって、
前記回転軸に対して設けられる回転環ユニットと、
前記ハウジングに対して設けられる固定環ユニットと、
を備える密封装置において、
前記回転環ユニットは、前記回転軸に固定される環状部材と、
前記環状部材に対して固定される回転環と、
を備えており、
前記固定環ユニットは、
前記ハウジングの軸孔に固定される補強環と、
前記回転環の端面に対して摺動自在に設けられる固定環と、
一端側が前記補強環に固定され、他端側が前記固定環に固定されており、該固定環を前記回転環に向けて押圧する環状弾性体と、
を備えると共に、
前記環状弾性体の前記他端側の端部の内部には、前記固定環を支持する環状支持部材が埋め込まれており、前記固定環は前記環状弾性体の前記他端側の端部に嵌合により固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、固定環を環状弾性体に対して、嵌合により固定させることができる。従って、接着剤によって、これらを接着させる場合に比べて、製造コストを軽減させるこ
とができる。

前記環状支持部材は円筒部を有し、
前記環状弾性体は前記円筒部を覆う円筒状の円筒被覆部を有しており、
前記固定環は、前記円筒被覆部に嵌合により固定されているとよい。

これにより、固定環を環状弾性体に対して、簡単に嵌合させることができる。

また、前記環状支持部材は前記円筒部の一端側の端部から径方向に伸びる平板部を有し、
前記環状弾性体は前記平板部を覆う平板部被覆部を有しており、
前記固定環は、前記平板部被覆部に密着するように嵌合されているとよい。

これにより、固定環は環状弾性体に対して位置決めがなされ、安定的に支持される。

前記回転環における前記固定環に対する摺動面、及び前記固定環における前記回転環に対する摺動面のうちの少なくともいずれか一方には、前記回転環の回転に伴って、これらの摺動面同士を離間させる動圧を発生させる動圧発生用溝が設けられているとよい。

これにより、回転環と固定環との摺動抵抗を減らす、またはなくすことができる。

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。

以上説明したように、本発明によれば、製造コストの軽減を図ることができる。

図１は本発明の実施例１に係る密封装置の模式的断面図である。図２は本発明の実施例１に係る密封構造を示す模式的断面図である。図３は本発明の実施例１に係る回転環の側面図の一部である。図４は本発明の実施例２に係る密封装置の模式的断面図である。図５は本発明の実施例３に係る密封装置の模式的断面図である。図６は本発明の実施例４に係る密封装置の模式的断面図である。図７は本発明の実施例５に係る密封装置の模式的断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例１に係る密封装置について説明する。図１は本発明の実施例１に係る密封装置の模式的断面図である。なお、本実施例に係る密封装置は、一部の部材を除き略回転対称形状であり、図１においては、密封装置を、その中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。図２は本発明の実施例１に係る密封構造を示す模式的断面図である。なお、図２中の密封装置については、図１と同様に、密封装置を、その中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。図３は本発明の実施例１に係る回転環の側面図の一部である。なお、図３においては、側面図中のＣＣ断面図も図中丸の中に示している。

＜密封装置の全体構成＞
本実施例に係る密封装置１０の全体構成について説明する。本実施例に係る密封装置１０は、回転軸５００と、回転軸５００が挿通される軸孔を有するハウジング６００との間の環状隙間を封止するために用いられる。本実施例においては、図２において、図中左側が、密封対象流体（油など）が密封された密封領域側（Ｏ）であり、図中右側が密封領域側（Ｏ）とは反対側の大気側（Ａ）である。

本実施例に係る密封装置１０は、回転軸５００に対して設けられる回転環ユニット１００と、ハウジング６００に対して設けられる固定環ユニット２００とを備えている。回転環ユニット１００は、回転軸５００と共に回転するように構成されている。

そして、回転環ユニット１００は、金属製の環状部材１１０と、この環状部材１１０に対して固定される回転環１３０と、環状部材１１０に設けられ、回転環１３０を環状部材１１０に嵌合固定し易くするための弾性体製の被嵌合部材１２０とを備えている。環状部材１１０は、回転軸５００の外周面に固定される内周面側円筒部１１１と、内周面側円筒部１１１の端部（密封領域側（Ｏ）の端部）に設けられる外向きフランジ部１１２と、外向きフランジ部１１２の先端に設けられる外周面側円筒部１１３とを有している。なお、内周面側円筒部１１１と外周面側円筒部１１３は、外向きフランジ部１１２の各端部から同じ方向（大気側（Ａ）の方向）に向かって伸びるように構成されている。

被嵌合部材１２０は、ゴムなどの弾性体により構成される。そして、被嵌合部材１２０は、環状部材１１０の外周面側円筒部１１３の内周面に固定される円筒部１２１と、円筒部１２１の一端側（密封領域側（Ｏ））に設けられる内向きフランジ部１２２と、円筒部１２１の他端側（大気側（Ａ））に設けられる外向きフランジ部１２３とを備えている。そして、内向きフランジ部１２２は環状部材１１０における外向きフランジ部１１２に密着した状態で固定され、外向きフランジ部１２３は環状部材１１０における外周面側円筒部１１３の先端面に密着した状態で固定されている。

回転環１３０は、環状部材１１０に固定された被嵌合部材１２０における内向きフランジ部１２２に突き当たる位置まで挿入され、回転環１３０における外周面が被嵌合部材１２０における円筒部１２１の内周面に密着した状態で嵌合固定される。また、回転環１３０は、環状部材１１０における内周面側円筒部１１１の外周面との間に環状の隙間を空けた状態で、環状部材１１０に対して固定されている。なお、回転環１３０は、金属や樹脂（例えばＰＰＳ）などの剛性の高い材料により構成されている。

固定環ユニット２００は、ハウジング６００の軸孔に固定される補強環２１０と、回転環１３０の端面に対して摺動自在に設けられる固定環２３０と、固定環２３０を回転環１３０に向けて押圧する環状弾性体２２０とを備えている。この環状弾性体２２０は、一端側が補強環２１０に固定され、他端側が固定環２３０に固定されている。補強環２１０は、ハウジング６００の軸孔の内周面に嵌合により固定される円筒部２１１と、円筒部２１１の端部（大気側（Ａ）の端部）に設けられる内向きフランジ部２１２とを備えている。

環状弾性体２２０は、ゴムなどの弾性体により構成される。そして、環状弾性体２２０は、補強環２１０における内向きフランジ部２１２に固定される被固定部２２１と、被固定部２２１の内周面側から大気側（Ａ）に向かって縮径するテーパ部２２２とを備えている。また、環状弾性体２２０は、テーパ部２２２の径方向内側の先端から密封領域側（Ｏ）に向かって伸びる円筒部２２３も備えている。

そして、環状弾性体２２０における固定環２３０に固定される側の端部の内部には、固
定環２３０を支持する環状支持部材２４０が埋め込まれている。この環状支持部材２４０は、金属などの剛性の高い材料により構成されている。そして、環状支持部材２４０は、円筒部２４１と、この円筒部２４１の一端側の端部から径方向外側に伸びる平板部としての外向きフランジ部２４２とを有する断面Ｌ字状の部材により構成されている。また、環状弾性体２２０には、円筒部２２３の先端側に、環状支持部材２４０における円筒部２４１を覆う円筒状の円筒被覆部２２５と、外向きフランジ部２４２を覆う平板部被覆部２２４とを有している。

固定環２３０は、環状弾性体２２０における円筒被覆部２２５の外周面に嵌合により固定されている。また、固定環２３０は、平板部被覆部２２４に密着するように嵌合されている。なお、固定環２３０は、金属や樹脂（例えばＰＰＳ）などの剛性の高い材料により構成されている。

また、回転環１３０における固定環２３０に対する摺動面には、回転環１３０の回転に伴って、これらの摺動面同士を離間させる動圧を発生させる動圧発生用溝１３１が複数設けられている。つまり、回転環ユニット１００が回転すると、動圧発生用溝１３１による動圧によって、固定環２３０は、環状弾性体２２０による押圧力に抗して、回転環１３０から離れる方向に移動する。なお、回転環１３０における固定環２３０に対する摺動面は、回転環１３０における固定環２３０側（大気側（Ａ））の端面である。また、固定環２３０における回転環１３０に対する摺動面は、固定環２３０における回転環１３０側（密封領域側（Ｏ））の端面である。

ここで、動圧発生用溝１３１については、回転環１３０の回転によって、回転環１３０と固定環２３０との間の隙間に動圧を発生させる溝であれば、適宜、公知技術を採用することができる。本実施例では、図３中のＣＣ断面図に示すように、動圧発生用溝１３１は、その溝底が滑らかな湾曲面で構成されている。また、回転環１３０は、図３中時計回り方向に回転するように構成されており、動圧発生用溝１３１は、回転方向の上流側に溝底の深い部分が偏るように構成されている。以上のように構成される動圧発生用溝１３１によって、回転環１３０が回転すると、流体（本実施例の場合には、気体または油）が図３中の矢印Ｆ方向に流れる。これにより、回転環１３０の摺動面と固定環２３０の摺動面とを離間させる方向の力が生じる。なお、回転環１３０の摺動面と固定環２３０の摺動面とが離間していても、これらの隙間においては、動圧発生用溝１３１によって、流体の周方向の流れが生じているため、密封対象流体が大気側（Ａ）に漏れてしまうことはない。

なお、本実施例においては、回転環１３０に動圧発生用溝１３１を設ける場合を例にして説明した。しかしながら、固定環２３０における回転環１３０に対する摺動面に、回転環１３０の回転に伴って、これらの摺動面同士を離間させる動圧を発生させる動圧発生用溝を設けてもよい。また、動圧発生用溝は、回転環１３０と固定環２３０の摺動面の双方に設けてもよい。

＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
本実施例に係る密封装置１０によれば、固定環２３０を環状弾性体２２０に対して、嵌合により固定させることができる。従って、接着剤によって、これらを接着させる場合に比べて、製造コストを軽減させることができる。

また、本実施例に係る回転環１３０及び固定環２３０のうちの少なくともいずれか一方の摺動面には、回転環１３０の回転に伴って、これらの摺動面同士を離間させる動圧を発生させる動圧発生用溝１３１が設けられている。これにより、回転環１３０と固定環２３０との摺動抵抗を減らす、またはなくすことができる。

（実施例２）
図４には、本発明の実施例２が示されている。上記実施例１では、回転環が、環状部材に対して、この環状部材に設けられた被嵌合部材に嵌合されることにより固定される場合の構成を示した。これに対して、本実施例においては、回転環が、環状部材に対して接着により直接的に固定される場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図４は本発明の実施例２に係る密封装置の模式的断面図である。なお、本実施例に係る密封装置は、一部の部材を除き略回転対称形状であり、図４においては、密封装置を、その中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。本実施例に係る密封装置１０においては、回転環１３０の環状部材１１０ａに対する固定方法のみが、上記実施例１の場合とは異なっている。すなわち、本実施例に係る密封装置１０においては、環状部材１１０ａには、上記実施例１における被嵌合部材１２０が設けられていない。そして、回転環１３０は、環状部材１１０ａにおける外向きフランジ部１１２と外周面側円筒部１１３に対して、接着剤によって接着により固定されている。その他の構成については、実施例１と同様の構成であるので、その説明は省略する。以上のように構成される本実施例に係る密封装置１０においても、上記実施例１に係る密封装置１０と同様の効果を得ることができる。

（実施例３）
図５には、本発明の実施例３が示されている。上記実施例１では、回転環が、環状部材に対して、この環状部材に設けられた被嵌合部材に嵌合されることにより固定される場合の構成を示した。これに対して、本実施例においては、回転環が、環状部材に対して加締めにより直接的に固定される場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図５は本発明の実施例４に係る密封装置の模式的断面図である。なお、本実施例に係る密封装置は、一部の部材を除き略回転対称形状であり、図５においては、密封装置を、その中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。本実施例に係る密封装置１０においては、回転環１３０の環状部材１１０ｂに対する固定方法のみが、上記実施例１の場合とは異なっている。すなわち、本実施例に係る密封装置１０においては、環状部材１１０ｂには、上記実施例１における被嵌合部材１２０が設けられていない。そして、回転環１３０は、環状部材１１０ｂにおける外周面側円筒部１１３の先端が加締められることによって、環状部材１１０ｂに固定されている（加締め部１１４参照）。その他の構成については、実施例１と同様の構成であるので、その説明は省略する。以上のように構成される本実施例に係る密封装置１０においても、上記実施例１に係る密封装置１０と同様の効果を得ることができる。

（実施例４）
図６には、本発明の実施例４が示されている。本実施例においては、固定環の環状弾性体に対する嵌合構造が実施例１とは異なる場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

本実施例に係る固定環ユニット２００も、ハウジング６００の軸孔に固定される補強環２１０と、回転環１３０の端面に対して摺動自在に設けられる固定環２３０と、固定環２３０を回転環１３０に向けて押圧する環状弾性体２２０とを備えている。この環状弾性体２２０は、一端側が補強環２１０に固定され、他端側が固定環２３０に固定されている。補強環２１０は、ハウジング６００の軸孔の内周面に嵌合により固定される円筒部２１１
と、円筒部２１１の端部（大気側（Ａ）の端部）に設けられる内向きフランジ部２１２とを備えている。

また、本実施例に係る環状弾性体２２０も、ゴムなどの弾性体により構成される。そして、環状弾性体２２０は、補強環２１０における内向きフランジ部２１２に固定される被固定部２２１と、被固定部２２１の内周面側から大気側（Ａ）に向かって縮径するテーパ部２２２とを備えている。また、環状弾性体２２０は、テーパ部２２２の径方向内側の先端から密封領域側（Ｏ）に向かって伸びる円筒部２２３も備えている。

そして、環状弾性体２２０における固定環２３０に固定される側の端部の内部には、固定環２３０を支持する環状支持部材２４０ａが埋め込まれている。この環状支持部材２４０ａは、金属などの剛性の高い材料により構成されている。そして、環状支持部材２４０ａは、円筒部２４１ａと、この円筒部２４１ａの一端側の端部から径方向内側に伸びる平板部としての内向きフランジ部２４２ａとを有する断面Ｌ字状の部材により構成されている。また、環状弾性体２２０には、円筒部２２３の先端側に、環状支持部材２４０ａにおける円筒部２４１ａを覆う円筒状の円筒被覆部２２５ａと、内向きフランジ部２４２ａを覆う平板部被覆部２２４ａとを有している。

固定環２３０は、環状弾性体２２０における円筒被覆部２２５ａの内周面に嵌合により固定されている。また、固定環２３０は、平板部被覆部２２４ａに密着するように嵌合されている。なお、固定環２３０は、金属や樹脂（例えばＰＰＳ）などの剛性の高い材料により構成されている。回転環ユニット１００の構成については、上記実施例１の場合と同一である。また、回転環１３０及び固定環２３０のうちの少なくともいずれか一方に動圧発生用溝が設けられる点についても、上記実施例１の場合と同一である。

以上のように構成される本実施例に係る密封装置１０においても、上記実施例１に係る密封装置１０と同様の効果を得ることができる。なお、本実施例に示した固定環の環状弾性体に対する嵌合構造は、上記実施例２，３にも適用可能である。

（実施例５）
図７には、本発明の実施例５が示されている。本実施例においては、固定環の環状弾性体に対する嵌合構造が実施例１とは異なる場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

本実施例に係る固定環ユニット２００も、ハウジング６００の軸孔に固定される補強環２１０と、回転環１３０の端面に対して摺動自在に設けられる固定環２３０と、固定環２３０を回転環１３０に向けて押圧する環状弾性体２２０とを備えている。この環状弾性体２２０は、一端側が補強環２１０に固定され、他端側が固定環２３０に固定されている。補強環２１０は、ハウジング６００の軸孔の内周面に嵌合により固定される円筒部２１１と、円筒部２１１の端部（大気側（Ａ）の端部）に設けられる内向きフランジ部２１２とを備えている。

そして、環状弾性体２２０における固定環２３０に固定される側の端部の内部には、固
定環２３０を支持する環状支持部材２４０ｂが埋め込まれている。この環状支持部材２４０ｂは、金属などの剛性の高い材料により構成されている。そして、環状支持部材２４０ｂは、内側円筒部２４１ｂ１と、この内側円筒部２４１ｂ１よりも径方向外側に設けられる外側円筒部２４１ｂ２と、これら内側円筒部２４１ｂ１と外側円筒部２４１ｂ２の端部同士を繋ぐように設けられる平板部２４２ｂとから構成されている。また、環状弾性体２２０には、円筒部２２３の先端側に、環状支持部材２４０ｂにおける内側円筒部２４１ｂ１を覆う円筒状の内側円筒被覆部２２５ｂ１と、外側円筒部２４１ｂ２を覆う円筒状の外側円筒被覆部２２５ｂ２と、平板部２４２ｂを覆う平板部被覆部２２４ｂとを有している。

固定環２３０は、環状弾性体２２０における内側円筒被覆部２２５ｂ１の外周面と外側円筒被覆部２２５ｂ２の内周面との間に挟み込まれるように嵌合により固定されている。また、固定環２３０は、平板部被覆部２２４ｂに密着するように嵌合されている。なお、固定環２３０は、金属や樹脂（例えばＰＰＳ）などの剛性の高い材料により構成されている。回転環ユニット１００の構成については、上記実施例１の場合と同一である。また、回転環１３０及び固定環２３０のうちの少なくともいずれか一方に動圧発生用溝が設けられる点についても、上記実施例１の場合と同一である。

１０密封装置
１００回転環ユニット
１１０，１１０ａ，１１０ｂ環状部材
１１１内周面側円筒部
１１２外向きフランジ部
１１３外周面側円筒部
１１４加締め部
１２０被嵌合部材
１２１円筒部
１２２内向きフランジ部
１２３外向きフランジ部
１３０回転環
１３１動圧発生用溝
１４０，１４１，１５０突起
２００固定環ユニット
２１０補強環
２１１円筒部
２１２内向きフランジ部
２２０環状弾性体
２２１被固定部
２２２テーパ部
２２３円筒部
２２４，２２４ａ，２２４ｂ平板部被覆部
２２５，２２５ａ円筒被覆部
２２５ｂ１内側円筒被覆部
２２５ｂ２外側円筒被覆部
２３０固定環
２４０，２４０ａ，２４０ｂ環状支持部材
２４１，２４１ａ円筒部
２４１ｂ１内側円筒部
２４１ｂ２外側円筒部
２４２外向きフランジ部
２４２ａ内向きフランジ部
２４２ｂ平板部
５００回転軸
６００ハウジング

Claims

回転軸と、該回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置であって、
前記回転軸に対して設けられる回転環ユニットと、
前記ハウジングに対して設けられる固定環ユニットと、
を備える密封装置において、
前記回転環ユニットは、前記回転軸に固定される環状部材と、
前記環状部材に対して固定される回転環と、
を備えており、
前記固定環ユニットは、
前記ハウジングの軸孔に固定される補強環と、
前記回転環の端面に対して摺動自在に設けられる固定環と、
一端側が前記補強環に固定され、他端側が前記固定環に固定されており、該固定環を前記回転環に向けて押圧する環状弾性体と、
を備えると共に、
前記環状弾性体の前記他端側の端部の内部には、前記固定環を支持する環状支持部材が埋め込まれており、前記固定環は前記環状弾性体の前記他端側の端部に嵌合により固定されていることを特徴とする密封装置。
前記環状支持部材は円筒部を有し、
前記環状弾性体は前記円筒部を覆う円筒状の円筒被覆部を有しており、
前記固定環は、前記円筒被覆部に嵌合により固定されていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
前記環状支持部材は前記円筒部の一端側の端部から径方向に伸びる平板部を有し、
前記環状弾性体は前記平板部を覆う平板部被覆部を有しており、
前記固定環は、前記平板部被覆部に密着するように嵌合されていることを特徴とする請求項２に記載の密封装置。
前記回転環における前記固定環に対する摺動面、及び前記固定環における前記回転環に対する摺動面のうちの少なくともいずれか一方には、前記回転環の回転に伴って、これらの摺動面同士を離間させる動圧を発生させる動圧発生用溝が設けられていることを特徴とする請求項１，２または３に記載の密封装置。