JP2020186768A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】密封対象側の圧力を低減しつつ、異物が進入し難い密封装置を提供することを課題とする。【解決手段】互いに同心的に相対回転自在に組み付けられるハウジング２と回転軸３との間の環状の隙間を密封する環状の弾性体部５を備える密封装置１であって、弾性体部５は、本体部１１と、本体部１１から延設され、回転軸３に摺動自在に接触するシールリップ部と、を有し、本体部１１の外周部１２には、密封対象側と非密封対象側とを連通し、密封対象側の圧力を低減する通気溝２１が形成されており、通気溝２１は、回転軸３の軸方向と非平行になっていることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、密封装置に関する。

各種装置の軸封部に用いられるオイルシール等の密封装置は、環状の補強環と、当該補強環を覆うゴム状の弾性体部と、当該ゴム状の弾性体部に装着されるばね部材とで主に構成されている。ゴム状の弾性体部は、シールリップ部を備えている。シールリップ部は、例えば、回転軸に接触するメインリップと、密封対象側への泥水や砂、ダスト等の異物の混入を防ぐダストリップとを主に有している。

例えば、特許文献１に係る発明では、弾性体部の外周部に、密封対象側と非密封対象側とを連通して密封対象側の圧力を低減する通気溝（通気部）を設けている。当該通気溝は、軸方向に対して平行であり、かつ、直線状を呈する。

特開２０１４−３７２２４号公報

密封装置においては、密封対象側と非密封対象側とを通気溝で連通させて密封対象側の圧力を低減しつつ、異物が進入しにくい密封装置が望まれている。
このような観点から、本発明は、密封対象側の圧力を低減しつつ、異物が進入し難い密封装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための本発明は、互いに同心的に相対回転自在に組み付けられるハウジングと回転軸との間の環状の隙間を密封する環状の弾性体部を備える密封装置であって、前記弾性体部は、本体部と、前記本体部から延設され、前記回転軸に摺動自在に接触するシールリップ部と、を有し、前記本体部の外周部には、密封対象側と非密封対象側とを連通し、前記密封対象側の圧力を低減する通気溝が形成されており、前記通気溝は、前記回転軸の軸方向と非平行になっていることを特徴とする。

本発明によれば、通気溝で通気させることにより、密封対象側の圧力を低減することができる。また、通気溝が回転軸の軸方向と非平行になっているため、密封対象側に異物が侵入し難くなっている。

また、前記通気溝はラビリンス形状になっていることが好ましい。あるいは、前記通気溝は螺旋形状になっていることが好ましい。

本発明によれば、密封対象側の圧力を低減しつつ、異物が進入し難い密封装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。 本発明の第１実施例に係る密封装置の斜視図である。 本発明の第２実施例に係る密封装置の側面図である。 本発明の第３実施例に係る密封装置の斜視図である。

本実施形態に係る密封装置１は、図１に示すように、互いに同心的に相対回転自在に組み付けられるハウジング２と回転軸３との間の環状の隙間を密封する密封装置１である。密封装置１は、補強環４と、弾性体部５と、ばね部材６とで主に構成されている。

弾性体部５は、本体部１１と、外周部１２と、メインリップ１３と、ダストリップ１４と、を有する。メインリップ１３及びダストリップ１４でシールリップ部を構成している。弾性体部５は、ゴム状弾性体である。本体部１１は補強環４を覆う部位である。外周部１２は、本体部１１から周方向に亘って外側に張り出す部位である。メインリップ１３（主リップ１３１、副リップ１３２）は、本体部１１から密封対象側Ａに延設され回転軸３に摺動自在に接触する。ダストリップ１４は、本体部１１から非密封対象側Ｂに延設され回転軸３に摺動自在に接触する。

外周部１２は、ハウジング２と接触している。外周部１２には、密封対象側Ａと非密封対象側Ｂとを連通し、密封対象側Ａの圧力を低減する通気溝２１が形成されている。通気溝２１はラビリンス形状になっている。

本実施形態に係る密封装置１によれば、通気溝２１で通気させることにより、密封対象側Ａの圧力を低減することができる。また、通気溝２１がラビリンス形状（図２参照）又は螺旋形状（図３参照）になっているため、密封対象側Ａに異物が侵入し難くなっている。以下に本実施形態について詳細に説明する。

［第１実施例］
図１に示すように、密封装置１は、互いに同心的に相対回転自在に組み付けられるハウジング２と、回転軸３との間の環状の隙間を密封する装置である。回転軸３は、ハウジング２に挿入される軸である。密封装置１は、例えば、産業機械のエンジンにおいて、クランクシャフトとフロントカバーとの間を密封するために用いられる。

密封装置１は、補強環４と、弾性体部５と、ばね部材６とで主に構成されている。補強環４は、例えば、ステンレス鋼、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼）などで形成されたものである。補強環４は、円筒状を呈する円筒部４ａと、円筒部４ａの非密封対象側Ｂの端部から内側へ屈曲するフランジ部４ｂとを有する。補強環４は、例えば、プレス加工や鍛造によって製造される。

弾性体部５は、本体部１１と、外周部１２と、メインリップ１３と、ダストリップ１４とで主に構成されている。弾性体部５は、例えば、各種ゴム材で形成されている。ゴム材としては、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等の合成ゴムがある。補強環４と本体部１１とでハウジング２の内周に嵌着される嵌め合い部が構成されている。

弾性体部５は、成形型を用いて架橋（加硫）成型によって成形される。この架橋成型の際、成形型の中に配置された補強環４が弾性体部５に架橋接着され、補強環４と弾性体部５とが一体的に形成される。

本体部１１は、補強環４の全体を周方向に覆う部位である。外周部１２は、本体部１１の外周から外側に張り出す部位であり断面台形を呈する。外周部１２は、密封側端面１２ａと、非密封側端面１２ｂと、側面１２ｃとを有する。側面１２ｃがハウジング２と接触する部位である。密封側端面１２ａ及び非密封側端面１２ｂは側面１２ｃから本体部１１に向かうに従って互いに離間する方向に傾斜している。密封側端面１２ａ及び非密封側端面１２ｂは回転軸３に対して垂直に形成してもよい。外周部１２には、図２に示すように通気溝２１が形成されている。通気溝２１の詳細な構成については後記する。

メインリップ１３は、回転軸３に接触し密封対象流体を封止する部位である。メインリップ１３は、本体部１１の内側に形成された根元部１３ａから密封対象Ａ側に向けて斜めに延設されている。メインリップ１３は、密封対象側Ａに設けられた主リップ１３１と、非密封対象側Ｂに設けられた副リップ１３２とを備えている。主リップ１３１及び副リップ１３２はいずれも断面三角形状を呈し、その先端が回転軸３に摺動自在に接触している。なお、メインリップ１３は、シングルリップでもよいし、３つ以上のリップで構成してもよい。

ダストリップ１４は、回転軸３に接触し非密封対象側Ｂからの泥水や砂、ダスト等の異物の浸入を防止する部位である。ダストリップ１４は、本体部１１の内側に形成された根元部１４ａから非密封対象側Ｂに向けて斜めに延設されている。ダストリップ１４の先端は、回転軸３に摺動自在に接触している。ダストリップ１４は複数設けてもよい。

ばね部材６は、メインリップ１３の外側に周方向に亘って配置されている。ばね部材６として、例えば、ガータースプリングを用いることができる。ばね部材６は、メインリップ１３の主リップ１３１及び副リップ１３２に緊迫力を付与している。なお、ばね部材６は、省略してもよい。

図２に示すように、通気溝２１は、外周部１２の密封側端面１２ａから非密封側端面１２ｂまで軸方向に亘って連続して形成されている。通気溝２１の一端は密封側端面１２ａに臨み、他端は非密封側端面１２ｂに臨んでいる。通気溝２１の断面形状は特に制限されないが、本実施例では断面矩形状を呈する。通気溝２１は、本実施例では１段のクランク形状を呈する。すなわち、通気溝２１は、密封側端面１２ａから非密封側端面１２ｂに至るまでの間の２箇所で屈曲し、回転軸３の軸方向に非平行な部位を１箇所有している。

外周部１２の側面１２ｃの軸方向の距離を「距離Ｌ１」（図１参照）とすると、通気溝２１は、その延長距離を少なくとも距離Ｌ１よりも長く形成してダスト等の異物が侵入し難くするとともに、密封対象側Ａと非密封対象側Ｂとを連通するように形成されている。つまり、通気溝２１は、回転軸３の軸方向に非平行な部位を有することにより、距離Ｌ１よりも長い通路長を備えている。なお、通気溝２１は、図２の形態に限定されることなく、回転軸の軸方向に非平行な部位を有する形態であれば、２段以上のクランク形状としてもよいし、曲線状、直線状、斜線状（回転軸３に対して斜め）又はこれらが組み合わされた形状としてもよい。すなわち、「ラビリンス形状」とは、通気溝２１がクランク形状であるか、あるいは、曲線状、直線状、斜線状（回転軸３に対して斜め）又はこれらが組み合わされて回転軸３の軸方向に非平行な部位を有する形状を言う。

以上説明した本実施例に係る密封装置１によれば、通気溝２１で通気させることにより、密封対象側Ａの圧力を低減することができる。また、通気溝２１が回転軸３の軸方向と非平行（ラビリンス形状）になっているため、異物の侵入経路が距離Ｌ１よりも長くかつ複雑になる。これにより、密封対象側Ａに異物が侵入し難くなっている。つまり、密封装置１によれば、密封対象側Ａの圧力の低減と異物の浸入防止の両立を図ることができる。

また、弾性体部５の製造工程では、通気溝２１も含めて成形型で一体成形が可能である。つまり、本実施例では、通気溝２１を後工程で外周部１２に形成する必要がないため、密封装置１の製造コストの低減を図ることができる。

［第２実施例 第３実施例］
図３は、本発明の第２実施例に係る密封装置の側面図である。図４は、本発明の第３実施例に係る密封装置の斜視図である。第２実施例及び第３実施例では、第１実施例と共通の部材等には同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。

図３に示すように、第２実施例では、通気溝２１Ａの形状が第１実施例と相違する。通気溝２１Ａは、外周部１２の密封側端面１２ａから螺旋状に外周部１２を複数回周回し、外周部１２の非密封側端面１２ｂに達するように連続して形成されている。通気溝２１Ａの一端は密封側端面１２ａに臨み、他端は非密封側端面１２ｂに臨んでいる。図３の例においては、通気溝２１Ａの全長が回転軸の軸方向と非平行になっている。

図４に示すように、第３実施例の通気溝２１Ｂは、外周部１２の密封側端面１２ａから斜めに外周部１２を周回し、外周部１２の非密封側端面１２ｂに達するように連続して形成されている。通気溝２１Ｂの一端は密封側端面１２ａに臨み、他端は非密封側端面１２ｂに臨んでいる。通気溝２１Ｂは、弾性体部５の周方向の１／５程度周回している。図４の例においても、通気溝２１Ｂの全長が回転軸の軸方向と非平行になっている。

以上説明した第２実施例及び第３実施例に係る密封装置１によれば、通気溝２１Ａ，２１Ｂで通気させることにより、密封対象側Ａの圧力を低減することができる。また、通気溝２１Ａ，２１Ｂが回転軸３の軸方向と非平行（螺旋形状）になっているため、異物の侵入経路が距離Ｌ１よりも長くかつ複雑になる。これにより、密封対象側Ａに異物が侵入し難くなっている。つまり、密封装置１によれば、密封対象側Ａの圧力の低減と異物の浸入防止の両立を図ることができる。

第２実施例及び第３実施例のように通気溝を螺旋状に設ける場合は、第２実施礼のように複数周に亘って形成してもよいし、第３実施例のように少なくとも距離Ｌ１よりも延長距離が長くなるように形成してもよい。

また、弾性体部５の製造工程では、通気溝２１Ａ，２１Ｂも含めて成形型で一体成形が可能である。つまり、本実施例では、通気溝２１Ａ，２１Ｂを後工程で外周部１２に形成する必要がないため、密封装置１の製造コストの低減を図ることができる。

以上本実施例について説明したが適宜変更が可能である。例えば、本実施例では密封装置１につき一つの通気溝を設けたが、複数個設けてもよい。また、本実施例では、外周部１２を本体部１１から外側に張り出すように設けたが、本体部１１の高さ方向全体に亘って外周部１２を設けてもよい。
また、前記実施例では、シールリップ部としてメインリップ１３とダストリップ１４とを備えているが、シールリップ部としてメインリップ１３のみ又はダストリップ１４のみを備えるようにしてもよい。

１ 密封装置
２ ハウジング
３ 回転軸
４ 補強環
５ 弾性体部
６ ばね部材
１１ 本体部
１２ 外周部
１３ メインリップ（シールリップ部）
１４ ダストリップ（シールリップ部）
２１ 通気溝
２１Ａ 通気溝
２１Ｂ 通気溝

Claims (3)

1. 互いに同心的に相対回転自在に組み付けられるハウジングと回転軸との間の環状の隙間を密封する環状の弾性体部を備える密封装置であって、
   前記弾性体部は、
   本体部と、
   前記本体部から延設され、前記回転軸に摺動自在に接触するシールリップ部と、を有し、
   前記本体部の外周部には、密封対象側と非密封対象側とを連通し、前記密封対象側の圧力を低減する通気溝が形成されており、
   前記通気溝は、前記回転軸の軸方向と非平行になっていることを特徴とする密封装置。
2. 前記通気溝はラビリンス形状になっていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 前記通気溝は螺旋形状になっていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。

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