JP2018200059A - 固定機構及びメカニカルシール - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸に対してスリーブを固定させるためのネジ部材が外れてしまうことを抑制させることができる固定機構及びメカニカルシールを提供する。【解決手段】第１環状部材１１０は、環状の胴体部１１０Ａと、胴体部１１０Ａからスリーブの配置側に向かって突出する環状凸部１１０Ｂと、胴体部１１０Ａに形成され、かつ第２ネジ部材１４０が取り付けられる第１環状部材側取付孔１１２と、環状凸部１１０Ｂに形成され、かつ第１ネジ部材１３０がネジ締結されるネジ孔１１３と、を備え、第２環状部材１２０は、環状凸部１１０Ｂに対して回動自在に装着されると共に、第１ネジ部材１３０が通過可能な貫通孔と、第２ネジ部材１４０が取り付けられる第２環状部材側取付孔１２１と、を備え、第２ネジ部材１４０により第１環状部材１１０と第２環状部材１２０が固定された状態では、貫通孔とネジ孔１１３は周方向の異なる位置に位置していることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、回転軸に固定させるスリーブの固定機構及びメカニカルシールに関する。

回転軸に固定されるスリーブは、セットスクリュなどのネジ部材によって固定されるのが一般的である。このネジ部材は、スリーブを回転軸に向けて径方向外側から押さえつけることができるように構成されている。また、通常、ネジ部材は外部に露出した状態となっている。そのため、回転軸の回転によって、ネジ部材には遠心力が作用するため、経時的にネジが緩んで外れてしまうことがある。従って、回転軸に対して、スリーブ部材が移動してしまうおそれがある。

なお、メカニカルシールにおいては、回転軸などへの取り付け作業を容易にするために、メカニカルシールを構成する各種部材がユニット化されて１部品として取り扱われることが多い。この場合、ユニット化されたメカニカルシールには、上記のように、回転軸に固定されるスリーブが備えられる。

特開２００５−４８８１８号公報 特開２０００−２６６１９０号公報

本発明の目的は、回転軸に対してスリーブを固定させるためのネジ部材が外れてしまうことを抑制させることができる固定機構及びメカニカルシール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、本発明の固定機構は、
回転軸に固定させるスリーブの固定機構において、
前記回転軸に取付けられる第１環状部材と、
第１環状部材にネジ締結され、かつ前記スリーブを前記回転軸に向けて径方向外側から押さえつける第１ネジ部材と、
第１環状部材に取付けられる第２環状部材と、
第１環状部材と第２環状部材とをネジ締結させる第２ネジ部材と、
を備え、
第１環状部材は、
前記回転軸の外周面に取付けられる環状の胴体部と、
前記胴体部から前記スリーブの配置側に向かって突出する環状凸部と、
前記胴体部に軸線方向に伸びるように形成され、かつ第２ネジ部材が取り付けられる第１環状部材側取付孔と、
前記環状凸部に径方向に伸びるように形成され、かつ第１ネジ部材がネジ締結されるネジ孔と、
を備え、
第２環状部材は、
前記環状凸部に対して、該環状凸部の外周面側で回動自在に装着されると共に、
径方向に伸びるように形成され、かつ第１ネジ部材が通過可能な貫通孔と、
軸線方向に伸びるように形成され、かつ第２ネジ部材が取り付けられる第２環状部材側取付孔と、
を備え、
第２ネジ部材により第１環状部材と第２環状部材が固定された状態では、前記貫通孔と前記ネジ孔は周方向の異なる位置に位置していることを特徴とする。

本発明によれば、第１ネジ部材が第１環状部材のネジ孔にネジ締結され、かつ第２ネジ部材によって、第１環状部材と第２環状部材とがネジ締結された状態においては、第１ネジ部材の径方向外側に、第２環状部材に設けられた貫通孔が配置されていない状態となる。つまり、第１ネジ部材は第２環状部材によって蓋がされた状態となる。従って、第１ネジ部材が外れてしまうことを抑制することができる。

第１環状部材側取付孔と前記ネジ孔は、第１環状部材に対して周方向に間隔を空けて複数備えられており、
前記貫通孔と第２環状部材側取付孔は、第２環状部材に対して周方向に間隔を空けて複数備えられており、
第１ネジ部材は前記貫通孔及びネジ孔と同数備えられ、
第２ネジ部材は第１環状部材側取付孔及び第２環状部材側取付孔と同数備えられているとよい。

前記胴体部の内周面側には、前記回転軸の外周面に形成されたオネジ部にネジ締結されるメネジ部が形成されているとよい。

これにより、第１環状部材を回転軸に対して、より確実に位置決め固定させることができる。

本発明のメカニカルシールは、
回転軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するメカニカルシールにおいて、
前記回転軸に固定されるスリーブと、
前記スリーブに対して設けられる回転環と、
前記回転環に対して摺動自在に設けられ、かつ前記ハウジングに対して設けられる固定環と、
前記回転環と固定環とを押し付ける押圧部材と、
を備えるメカニカルシールであって、
前記スリーブを前記回転軸に対して固定させる上記の固定機構を備えることを特徴とする。

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、回転軸に対してスリーブを固定させるためのネジ部材が外れてしまうことを抑制させることができる。

図１は本発明の実施例に係るメカニカルシールの模式的断面図である。 図２は本発明の実施例に係る固定機構の模式的断面図である。 図３は本発明の実施例に係る第１環状部材の正面図である。 図４は本発明の実施例に係る第２環状部材の正面図である。 図５は本発明の実施例に係る固定機構の組み立て説明図である。 図６は本発明の実施例に係る固定機構の組み立て説明図である。 図７は本発明の実施例に係る固定機構の組み立て説明図である。 図８は本発明の実施例に係る固定機構の組み立て説明図である。

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）
図１〜図８を参照して、本発明の実施例に係る固定機構及びメカニカルシールについて説明する。図１は本発明の実施例に係るメカニカルシールの模式的断面図である。なお、図１においては、回転軸の中心軸線を含む面でメカニカルシールを切断した断面を模式的に示している。図２は本発明の実施例に係る固定機構の模式的断面図である。なお、図２においては、固定機構が取り付けられる回転軸の中心軸線を含む面で固定機構を切断した断面を模式的に示しており、かつ奥行き線は省略している。図３は本発明の実施例に係る第１環状部材の正面図である。なお、図３中のＡＡ断面図が、図１及び図２中の第１環状部材の断面図に相当する。図４は本発明の実施例に係る第２環状部材の正面図である。なお、図４中のＢＢ断面図が、図１及び図２中の第２環状部材の断面図に相当する。図５〜図８は本発明の実施例に係る固定機構の組み立て説明図である。なお、図５〜図８において、固定機構は模式的断面図にて示している。なお、以下の説明において、「軸線方向」とは、回転軸の中心軸線が伸びる方向を意味する。

＜メカニカルシール＞
本実施例に係る固定機構の説明に先立って、本実施例に係る固定機構を採用し得るメカニカルシールの一例について、図１を参照して説明する。なお、本実施例に係る固定機構は、以下に説明するメカニカルシールに拘わらず、スリーブを備える各種メカニカルシールに適用可能である。

メカニカルシール１０は、回転軸２００とハウジング４００との間の環状隙間を封止するために用いられる。そして、メカニカルシール１０は、回転軸２００に固定されるスリーブ３００と、スリーブ３００に対して設けられる回転環５００と、回転環５００に対して摺動自在に設けられ、かつハウジング４００に対して設けられる固定環６００とを備えている。また、メカニカルシール１０は、回転環５００と固定環６００とを押し付ける押圧部材７００を備えている。本実施例に係るメカニカルシール１０においては、押圧部材７００は、固定環６００を回転環５００に向けて押圧するように構成されている。ただし、押圧部材によって、回転環を固定環に向けて押圧するように構成されるメカニカルシールもある。

そして、スリーブ３００を回転軸２００に対して固定させるために、本実施例に係る固定機構１００が設けられている。

＜固定機構＞
特に、図２〜図４を参照して、本実施例に係る固定機構１００について説明する。本実施例に係る固定機構１００は、回転軸２００に取付けられる第１環状部材１１０と、第１環状部材１１０にネジ締結され、かつスリーブ３００を回転軸２００に向けて径方向外側から押さえつける第１ネジ部材１３０とを備えている。なお、本実施例に係る第１ネジ部材１３０はセットスクリュである。また、固定機構１００は、第１環状部材１１０に取付けられる第２環状部材１２０と、第１環状部材１１０と第２環状部材１２０とをネジ締結
させる第２ネジ部材１４０とを備えている。なお、本実施例に係る第２ネジ部材１４０はボルトである。また、本実施例に係る第１環状部材１１０及び第２環状部材１２０は、いずれも金属材料により構成される。以下、特に、第１環状部材１１０と第２環状部材１２０について、より詳細に説明する。

第１環状部材１１０は、回転軸２００の外周面に取付けられる環状の胴体部１１０Ａと、胴体部１１０Ａからスリーブ３００の配置側に向かって突出する環状凸部１１０Ｂとを備えている。胴体部１１０Ａの内周面側には、回転軸２００の外周面に形成されたオネジ部２１０にネジ締結されるメネジ部１１１が形成されている。また、胴体部１１０Ａには、軸線方向に伸びるように形成され、かつ第２ネジ部材１４０が取り付けられる第１環状部材側取付孔１１２が備えられている。この第１環状部材側取付孔１１２は、環状凸部１１０Ｂよりも径方向外側に設けられている。この第１環状部材側取付孔１１２は、周方向に間隔を空けて複数設けられている。より具体的には、第１環状部材側取付孔１１２は、等間隔に４か所に設けられている。また、環状凸部１１０Ｂには、径方向に伸びるように形成され、かつ第１ネジ部材１３０がネジ締結されるネジ孔１１３が備えられている。このネジ孔１１３は、貫通孔の内周面にメネジが形成された構成である。また、ネジ孔１１３は、周方向に間隔を空けて複数設けられている。より具体的には、ネジ孔１１３は、等間隔に４か所に設けられている。本実施例においては、第１環状部材側取付孔１１２とネジ孔１１３は、周方向に対して同じ位置にそれぞれ設けられている。ただし、これら第１環状部材側取付孔１１２とネジ孔１１３は、周方向に対して異なる位置に設けてもよい。

第２環状部材１２０は、第１環状部材１１０における環状凸部１１０Ｂに対して、環状凸部１１０Ｂの外周面側で回動自在に装着される。そして、第２環状部材１２０には、径方向に伸びるように形成され、かつ第１ネジ部材１３０が通過可能な貫通孔１２２が備えられている。この貫通孔１２２は、周方向に間隔を空けて複数設けられている。より具体的には、貫通孔１２２は、等間隔に４か所に設けられている。また、第２環状部材１２０には、軸線方向に伸びるように形成され、かつ第２ネジ部材１４０が取り付けられる第２環状部材側取付孔１２１が備えられている。この第２環状部材側取付孔１２１は、周方向に間隔を空けて複数設けられている。より具体的には、第２環状部材側取付孔１２１は、等間隔に４か所に設けられている。これら貫通孔１２２と第２環状部材側取付孔１２１は、周方向に４５°ずれながら交互に配置されている。

そして、第２ネジ部材１４０により第１環状部材１１０と第２環状部材１２０が固定された状態では、貫通孔１２２とネジ孔１１３は周方向の異なる位置に位置するように構成されている。

本実施例においては、第１ネジ部材１３０は貫通孔１２２及びネジ孔１１３と同数備えられている。つまり、４か所のネジ孔１１３に、それぞれ第１ネジ部材１３０がネジ締結されるように構成されている。また、第２ネジ部材１４０は第１環状部材側取付孔１１２及び第２環状部材側取付孔１２１と同数備えられている。つまり、４か所の第１環状部材側取付孔１１２及び第２環状部材側取付孔１２１に、それぞれ第２ネジ部材１４０がネジ締結されるように構成されている。

＜固定機構の組み立て手順＞
特に、図５〜図８を参照して、本実施例に係る固定機構１００の組み立て手順について説明する。本実施例に係る固定機構１００は、第１ネジ部材１３０がネジ孔１１３にねじ込まれ、かつ第２ネジ部材１４０によって第１環状部材１１０と第２環状部材１２０とがネジ締結された状態で、ユニット化されて、１部品として取り扱うことができる（図２参照）。また、第１ネジ部材１３０がネジ孔１１３にねじ込まれた状態において、第１ネジ部材１３０の径方向外側の端面が、第１環状部材１１０における環状凸部１１０Ｂの外周
面から飛び出ないようすることができるように構成されている。

この固定機構１００を回転軸２００に固定させる場合には、まず、第２ネジ部材１４０が取り外される。そして、第２環状部材１２０における貫通孔１２２とネジ孔１１３とが周方向の同じ位置になるように、第２環状部材１２０が環状凸部１１０Ｂに対して回転される。その後、第１ネジ部材１３０がねじ込み方向とは逆方向に回転され、第１ネジ部材１３０の先端が環状凸部１１０Ｂの内周面から飛び出さない位置まで、径方向外側に移動される（図５中、矢印Ｓ１参照）。そして、胴体部１１０Ａがスリーブ３００の先端に突き当たる位置まで、胴体部１１０Ａの内周面に設けられたメネジ部１１１が回転軸２００のオネジ２１０部にねじ込まれる（図５中、矢印Ｓ２参照）。

その後、第１ネジ部材１３０が完全にねじ込まれる（図６中、矢印Ｓ３参照）。本実施例においては、スリーブ３００の外周面側に環状溝３１０が設けられている。第１ネジ部材１３０が完全にねじ込まれると、この環状溝３１０の溝底に、第１ネジ部材１３０の先端が突き当たるように構成されている。これにより、スリーブ３００は、第１ネジ部材１３０によって、回転軸２００に向けて径方向外側から押さえつけられる。なお、以下の説明において、「第１ネジ部材１３０が完全にねじ込まれる」とは、第１ネジ部材１３０の先端が環状溝３１０の溝底に突き当たるまで第１ネジ部材１３０がねじ込まれることを意味する。

第１ネジ部材１３０が完全にねじ込まれた後、第２環状部材側取付孔１２１と第１環状部材側取付孔１１２とが周方向の同じ位置になるように、第２環状部材１２０が環状凸部１１０Ｂに対して回転される（図７参照）。そして、第２ネジ部材１４０によって、第１環状部材１１０と第２環状部材１２０とがネジ締結により固定される（図８参照）。

＜本実施例に係る固定機構及びメカニカルシールの優れた点＞
本実施例に係る固定機構１００においては、第２ネジ部材１４０により第１環状部材１１０と第２環状部材１２０が固定された状態では、第２環状部材１２０に設けられた貫通孔１２２と第１環状部材１１０に設けられたネジ孔１１３は周方向の異なる位置に位置する。従って、第１ネジ部材１３０が第１環状部材１１０のネジ孔１１３にネジ締結され、かつ第２ネジ部材１４０によって、第１環状部材１１０と第２環状部材１２０とがネジ締結された状態においては、第１ネジ部材１３０の径方向外側に、第２環状部材１２０に設けられた貫通孔１２２が配置されていない状態となる。つまり、第１ネジ部材１３０は第２環状部材１２０によって蓋がされた状態となる。従って、第１ネジ部材１３０が外れてしまうことを抑制することができる。

第１ネジ部材１３０がネジ孔１１３に完全にねじ込まれた状態においては、第１ネジ部材１３０の径方向外側の端面は、第１環状部材１１０における環状凸部１１０Ｂの外周面から飛び出ないように構成されている。ここで、第１ネジ部材１３０がネジ孔１１３に完全にねじ込まれた状態において、第１ネジ部材１３０の径方向外側の端面と、第１環状部材１１０における環状凸部１１０Ｂの外周面とがほぼ同一面となるように構成するのが望ましい。これにより、第１ネジ部材１３０の径方向外側の端面と第２環状部材１２０の内周面との距離がゼロ（または、ほぼゼロ）となり、第１ネジ部材１３０の緩みを殆どなくすことができる。なお、第１ネジ部材１３０がネジ孔１１３に完全にねじ込まれた状態において、第１ネジ部材１３０の径方向外側の端面と、第１環状部材１１０における環状凸部１１０Ｂの外周面との径方向の距離が長い程、第１ネジ部材１３０の径方向外側の端面と第２環状部材１２０の内周面との距離は長くなる。この距離が長い程、第１ネジ部材１３０の緩みが大きくなるおそれがあるため、当該距離は短いほどよい。

また、本実施例においては、第１環状部材１１０における胴体部１１０Ａの内周面側に
は、回転軸２００の外周面に形成されたオネジ部２１０にネジ締結されるメネジ部１１１が形成されている。これにより、第１環状部材１１０を回転軸２００に対して、より確実に位置決め固定させることができる。ただし、第１環状部材１１０の回転軸２００への取付方法については、ネジ締結に限定されることはない。例えば、嵌合や圧入により第１環状部材を回転軸に取付けるようにしてもよい。

（その他）
本実施例においては、第１環状部材１１０に設けられる第１環状部材側取付孔１１２は単なる貫通孔（メネジが形成されていない孔）として、第２環状部材１２０に設けられる第２環状部材側取付孔１２１はメネジが形成されている。これにより、第２ネジ部材１４０が第１環状部材側取付孔１１２から挿通されて、第２環状部材側取付孔１２１にねじ込まれて、第１環状部材１１０と第２環状部材１２０とがネジ締結される。以上のような構成を採用することで、スリーブ３００の配置側とは反対側で、第２ネジ部材１４０の締結作業を行うことができるため、作業性に優れている。ただし、第２ネジ部材１４０の締結作業性に支障がなければ、スリーブ３００の配置側から第２ネジ部材１４０の締結作業を行うような構成を採用してもよい。つまり、第２環状部材に設けられる第２環状部材側取付孔を単なる貫通孔として、第１環状部材に設けられる第１環状部材側取付孔にメネジが形成される構成を採用してもよい。この場合には、第２ネジ部材１４０が第２環状部材側取付孔から挿通されて、第１環状部材側取付孔にねじ込まれて、第１環状部材と第２環状部材とがネジ締結される。

１０ メカニカルシール
１００ 固定機構
１１０ 第１環状部材
１１０Ａ 胴体部
１１０Ｂ 環状凸部
１１１ メネジ部
１１２ 第１環状部材側取付孔
１１３ ネジ孔
１２０ 第２環状部材
１２１ 第２環状部材側取付孔
１２２ 貫通孔
１３０ 第１ネジ部材
１４０ 第２ネジ部材
２００ 回転軸
２１０ オネジ部
３００ スリーブ
３１０ 環状溝
４００ ハウジング
５００ 回転環
６００ 固定環
７００ 押圧部材

Claims (4)

1. 回転軸に固定させるスリーブの固定機構において、
   前記回転軸に取付けられる第１環状部材と、
   第１環状部材にネジ締結され、かつ前記スリーブを前記回転軸に向けて径方向外側から押さえつける第１ネジ部材と、
   第１環状部材に取付けられる第２環状部材と、
   第１環状部材と第２環状部材とをネジ締結させる第２ネジ部材と、
   を備え、
   第１環状部材は、
   前記回転軸の外周面に取付けられる環状の胴体部と、
   前記胴体部から前記スリーブの配置側に向かって突出する環状凸部と、
   前記胴体部に軸線方向に伸びるように形成され、かつ第２ネジ部材が取り付けられる第１環状部材側取付孔と、
   前記環状凸部に径方向に伸びるように形成され、かつ第１ネジ部材がネジ締結されるネジ孔と、
   を備え、
   第２環状部材は、
   前記環状凸部に対して、該環状凸部の外周面側で回動自在に装着されると共に、
   径方向に伸びるように形成され、かつ第１ネジ部材が通過可能な貫通孔と、
   軸線方向に伸びるように形成され、かつ第２ネジ部材が取り付けられる第２環状部材側取付孔と、
   を備え、
   第２ネジ部材により第１環状部材と第２環状部材が固定された状態では、前記貫通孔と前記ネジ孔は周方向の異なる位置に位置していることを特徴とする固定機構。
2. 第１環状部材側取付孔と前記ネジ孔は、第１環状部材に対して周方向に間隔を空けて複数備えられており、
   前記貫通孔と第２環状部材側取付孔は、第２環状部材に対して周方向に間隔を空けて複数備えられており、
   第１ネジ部材は前記貫通孔及びネジ孔と同数備えられ、
   第２ネジ部材は第１環状部材側取付孔及び第２環状部材側取付孔と同数備えられていることを特徴とする請求項１に記載の固定機構。
3. 前記胴体部の内周面側には、前記回転軸の外周面に形成されたオネジ部にネジ締結されるメネジ部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の固定機構。
4. 回転軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するメカニカルシールにおいて、
   前記回転軸に固定されるスリーブと、
   前記スリーブに対して設けられる回転環と、
   前記回転環に対して摺動自在に設けられ、かつ前記ハウジングに対して設けられる固定環と、
   前記回転環と固定環とを押し付ける押圧部材と、
   を備えるメカニカルシールであって、
   前記スリーブを前記回転軸に対して固定させる請求項１，２または３に記載の固定機構を備えることを特徴とするメカニカルシール。

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