JP2020197244A - 密封構造及び密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングの回転速度が速い環境下でも、安定した密封性を発揮させることのできる密封装置及び密封構造を提供する。【解決手段】回転するハウジング３０と、固定軸２０と、固定軸２０と軸孔３１との間の環状隙間を封止する密封装置１０と、を備える密封構造であって、固定軸２０における密封対象側とは反対側（Ｌ）の端面には環状溝２１が設けられており、密封装置１０はスリンガー１００と密封装置本体２００とを備えると共に、スリンガー１００は、外側環状部１１０と内向きフランジ部１２０と内側環状部１３０とを備え、密封装置本体２００は、補強環２１０と、内向きフランジ部１２０に摺動自在に構成される端面リップ部２２２を有する弾性体製のシール部２２０と、を備えており、内側環状部１３０は、環状溝２１内に進入するように配されることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、回転するハウジングと固定軸との間の環状隙間を封止する密封構造及び密封装置に関する。

従来、回転するハウジングと固定軸との間の環状隙間を封止する密封装置において、ハウジングと共に回転するように構成された密封装置が知られている。一般的に、このような密封装置においては、固定軸の外周面に摺動自在なシールリップが設けられている。図３を参照して、従来例に係る密封装置について説明する。図３は従来例に係る密封構造の模式的断面図である。

この密封装置５００は、ハウジング３０に固定される補強環５１０と、補強環５１０に一体的に設けられる弾性体製のシール部５２０とを備えている。そして、シール部５２０は、固定軸の外周面２０Ｘに摺動自在なシールリップ５２１を備えている。また、シールリップ５２１の外周面側には、シールリップ５２１を固定軸の外周面２０Ｘに押し付けるためのガータスプリング５３０が装着されている。なお、図３においては、固定軸が備えられる場合において、固定軸の外周面２０Ｘの位置を点線で示している。

この密封装置５００においては、ハウジング３０と共に密封装置５００が回転すると、シールリップ５２１に対して遠心力（図中、矢印Ｆ参照）が作用する。そのため、ハウジング３０の回転速度が速い使用環境においては、シールリップ５２１に対して作用する遠心力も大きくなる。例えば、電気自動車やハイブリッド自動車の駆動モータに取り付けられる密封装置においては、回転速度が速いため、シールリップに作用する遠心力は大きくなる。

遠心力によりシールリップ５２１が径方向外側に変形してしまうと、シールリップ５２１が固定軸の外周面２０Ｘから離れてしまうため、密封機能が低下してしまう。従って、何らかの対策が必要となる。一般的には、シールリップ５２１の剛性を高めたり、シールリップ５２１を径方向内側に押圧するガータスプリング５３０による押圧力を高めたりする対策が取られる。しかしながら、これらの方法では、特に、回転速度が遅い状態では、固定軸の外周面２０Ｘに対するシールリップ５２１の摺動抵抗が高くなってしまうため、必ずしも最善の策とは言えない。

特許第３１８０２８５号公報

本発明の目的は、ハウジングの回転速度が速い環境下でも、安定した密封性を発揮させることのできる密封装置及び密封構造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、本発明の密封構造は、
軸孔を有し、かつ回転するハウジングと、
前記軸孔に挿通される固定軸と、
前記固定軸と軸孔との間の環状隙間を封止する密封装置と、
を備える密封構造であって、
前記固定軸における密封対象側とは反対側の端面には、該固定軸の中心軸線と同心的に形成される環状凹部が設けられており、
前記密封装置は、
前記軸孔の内周面に固定されるスリンガーと、
前記固定軸の外周面に固定される密封装置本体と、
を備えると共に、
前記スリンガーは、
前記軸孔の内周面に固定される外側環状部と、
前記外側環状部における前記反対側の端部から径方向内側に伸びる内向きフランジ部と、
前記内向きフランジ部の径方向内側の端部から前記密封対象側に向かって伸びる内側環状部と、
を備え、
前記密封装置本体は、
前記固定軸に固定される（直接接触した状態で固定されるだけでなく、他の部材を介した状態で固定される場合も含む）補強環と、
前記補強環に一体的に設けられ、かつ、前記内向きフランジ部に摺動自在に構成される端面リップ部を有する弾性体製のシール部と、
を備えており、
前記内側環状部は、前記環状凹部内に進入するように配されることを特徴とする。

また、本発明の密封装置は、
軸孔を有し、かつ回転するハウジングと、前記軸孔に挿通される固定軸との間の環状隙間を封止する密封装置であって、
前記軸孔の内周面に固定されるスリンガーと、
前記固定軸の外周面に固定される密封装置本体と、
を備えると共に、
前記スリンガーは、
前記軸孔の内周面に固定される外側環状部と、
前記外側環状部における密封対象側とは反対側の端部から前記密封装置本体よりも径方向内側に伸びる内向きフランジ部と、
前記内向きフランジ部の径方向内側の端部から前記密封対象側に向かって伸びる内側環状部と、
を備え、
前記密封装置本体は、
前記固定軸に固定される（直接接触した状態で固定されるだけでなく、他の部材を介した状態で固定される場合も含む）補強環と、
前記補強環に一体的に設けられ、かつ、前記内向きフランジ部に摺動自在に構成される端面リップ部を有する弾性体製のシール部と、
を備えることを特徴とする。

これらの発明によれば、密封装置本体は、固定軸の外周面に固定されているため、密封装置本体のシール部における端面リップ部が、ハウジングの回転に伴って、遠心力を受けることはない。そして、スリンガーによって、密封対象側への異物の侵入を抑制することができ、かつ、スリンガーの内向きフランジ部に付いた異物は、スリンガーの回転により、遠心方向に飛ばされる。また、スリンガーにおける内側環状部によって、いわゆるラビリンス効果が発揮されるため、密封対象側への異物の侵入をより一層抑制することができ
る。

前記補強環は、前記固定軸の外周面に固定される環状部を備えており、前記内側環状部における前記密封対象側の先端は、前記環状部における前記反対側の先端よりも前記密封対象側に位置しているとよい。

これにより、ラビリンス効果を高めることができる。

前記環状凹部は、前記固定軸における前記反対側の端面に形成される環状溝であるとよい。

これにより、内側環状部と環状溝との間、及び内向きフランジ部と固定軸の端面との間に通路が形成され、この通路にラビリンス機能を持たせることができる。

前記環状凹部は、前記固定軸の外周面のうち、前記反対側の端面側に段差を形成する環状の切り欠き部であるとよい。

これにより、内側環状部と環状の切り欠き部との間、及び内側環状部と密封装置本体（補強環）との間に通路が形成され、この通路にラビリンス機能を持たせることができる。

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、ハウジングの回転速度が速い環境下でも、安定した密封性を発揮させることができる。

図１は本発明の実施例１に係る密封構造の模式的断面図である。 図２は本発明の実施例２に係る密封構造の模式的断面図である。 図３は従来例に係る密封構造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を参照して、本発明の実施例１に係る密封構造及び密封装置について説明する。図１は本発明の実施例１に係る密封構造の模式的断面図である。なお、本実施例に係る密封構造を構成する各部材においては、少なくとも密封装置が配置される付近は回転対称形状であり、図１においては、密封装置の中心軸線を含む面で各部材を切断した断面を示している。なお、図１中、左側が、密封対象流体（例えば、油などの各種液体の他、気体の場合もある）が密封された密封対象側（Ｈ）であり、右側が、密封対象側とは反対側（Ｌ）である。当該反対側（Ｌ）は、例えば、大気に曝された状態となる。

＜密封構造＞
本実施例に係る密封構造について説明する。なお、本実施例に係る密封構造は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車の駆動モータに好適に適用することができる。本実施例に係る密封構造は、回転するハウジング３０と、ハウジング３０に設けられた軸孔３１
に挿通される固定軸２０と、固定軸２０と軸孔３１との間の環状隙間を封止する密封装置１０とを備えている。

そして、固定軸２０における密封対象側とは反対側（Ｌ）の端面には、固定軸２０の中心軸線と同心的に形成される環状凹部が設けられている。本実施例に係る環状凹部は、固定軸２０における反対側（Ｌ）の端面に形成される環状溝２１により構成される。

＜密封装置＞
密封装置１０について、より詳しく説明する。本実施例に係る密封装置１０は、ハウジング３０の軸孔３１の内周面に固定される金属製のスリンガー１００と、固定軸２０の外周面２０Ｘに固定される密封装置本体２００とから構成される。

そして、スリンガー１００は、軸孔３１の内周面に固定される外側環状部１１０と、外側環状部１１０における密封対象側とは反対側（Ｌ）の端部から密封装置本体２００よりも径方向内側に伸びる内向きフランジ部１２０と、内向きフランジ部１２０の径方向内側の端部から密封対象側（Ｈ）に向かって伸びる内側環状部１３０とを備えている。

また、密封装置本体２００は、固定軸２０に固定される金属製の補強環２１０と、補強環２１０に一体的に設けられる弾性体製（例えば、ゴム製）のシール部２２０とを備えている。例えば、補強環２１０をインサート部品として、インサート成形によりシール部２２０を成形することにより、密封装置本体２００が得られる。補強環２１０は、固定軸２０の外周面２０Ｘに嵌合により固定される環状部としての略円筒部２１１と、略円筒部２１１の密封対象側（Ｈ）の端部から径方向外側に伸びる補強環本体部２１２とを備えている。シール部２２０は、この補強環本体部２１２に一体的に設けられている。

本実施例に係るシール部２２０は、固定軸２０の外周面２０Ｘに密着する内周シール部２２１と、スリンガー１００の内向きフランジ部１２０における密封対象側（Ｈ）の端面に摺動自在に接触する端面リップ部２２２と、端面リップ部２２２よりも径方向外側に設けられる補助リップ部２２３とを備えている。内周シール部２２１は、固定軸２０の外周面２０Ｘと密封装置本体２００との間の隙間をより確実に封止する役割を担っている。端面リップ部２２２は、密封装置本体２００とスリンガー１００との間の隙間を封止する役割を担っている。補助リップ部２２３は、スリンガー１００との間にラビリンス機能を発揮する通路を形成することによって、端面リップ部２２２から侵入してしまった異物が密封対象側（Ｈ）に侵入してしまうことを抑制する役割を担っている。

以上のように構成される本実施例に係る密封装置１０においては、スリンガー１００における内側環状部１３０が、固定軸２０における密封対象側とは反対側（Ｌ）の端面に設けられた環状凹部としての環状溝２１に進入するように配されている。また、この内側環状部１３０における密封対象側（Ｈ）の先端は、補強環２１０の略円筒部２１１における密封対象側とは反対側（Ｌ）の先端よりも密封対象側（Ｈ）に位置している。

＜本実施例に係る密封装置及び密封構造の優れた点＞
本実施例に係る密封装置１０及び密封構造によれば、密封装置本体２００は、固定軸２０の外周面２０Ｘに固定されているため、密封装置本体２００のシール部２２０における端面リップ部２２２が、ハウジング３０の回転に伴って、遠心力を受けることはない。従って、従来技術の場合のように、遠心力の影響で、端面リップ部２２２がスリンガー１００の内向きフランジ部１２０から離れてしまうということはない。

また、本実施例においては、スリンガー１００によって、密封対象側（Ｈ）への異物の侵入を抑制することができ、かつ、スリンガー１００の内向きフランジ部１２０に付いた
異物は、スリンガー１００の回転により、遠心方向に飛ばされる。特に、本実施例においては、内向きフランジ部１２０は、外側環状部１１０における密封対象側とは反対側（Ｌ）の端部から密封装置本体２００よりも径方向内側に伸びるように構成されているので、密封装置本体２００側への異物の侵入をより確実に抑制することができる。

更に、本実施例においては、スリンガー１００における内側環状部１３０によって、いわゆるラビリンス効果が発揮される。すなわち、内側環状部１３０と固定軸２０における環状溝２１との間、及び内向きフランジ部１２０と固定軸２０の端面との間に通路が形成され、この通路にラビリンス機能を持たせることができる。従って、密封対象側（Ｈ）への異物の侵入をより一層抑制することができる。

（実施例２）
図２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、固定軸に設けられる環状凹部が、固定軸の端面に形成される環状溝で構成される場合を示した。これに対し、本実施例においては、当該環状凹部が、固定軸の外周面のうち、密封対象側とは反対側の端面側に段差を形成する環状の切り欠き部で構成される場合を示す。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、その説明は適宜省略する。

図２は本発明の実施例２に係る密封構造の模式的断面図である。なお、本実施例に係る密封構造を構成する各部材においては、少なくとも密封装置が配置される付近は回転対称形状であり、図２においては、密封装置の中心軸線を含む面で各部材を切断した断面を示している。なお、図２中、左側が、密封対象流体（例えば、油などの各種液体の他、気体の場合もある）が密封された密封対象側（Ｈ）であり、右側が、密封対象側とは反対側（Ｌ）である。当該反対側（Ｌ）は、例えば、大気に曝された状態となる。

＜密封構造＞
本実施例に係る密封構造について説明する。なお、本実施例に係る密封構造は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車の駆動モータに好適に適用することができる。本実施例に係る密封構造は、回転するハウジング３０と、ハウジング３０に設けられた軸孔３１に挿通される固定軸２０と、固定軸２０と軸孔３１との間の環状隙間を封止する密封装置１０とを備えている。

そして、固定軸２０における密封対象側とは反対側（Ｌ）の端面には、固定軸２０の中心軸線と同心的に形成される環状凹部が設けられている。本実施例に係る環状凹部は、固定軸２０の外周面２０Ｘのうち、密封対象側とは反対側（Ｌ）の端面側に段差を形成する環状の切り欠き部２２により構成される。

＜密封装置＞
密封装置１０の構成については、上記実施例１に示した密封装置１０の構成と同様であるので、その説明は省略する。本実施例に係る密封装置１０においても、スリンガー１００における内側環状部１３０が、固定軸２０における密封対象側とは反対側（Ｌ）の端面に設けられた環状凹部としての環状の切り欠き部２２に進入するように配されている。また、この内側環状部１３０における密封対象側（Ｈ）の先端は、補強環２１０の略円筒部２１１における密封対象側とは反対側（Ｌ）の先端よりも密封対象側（Ｈ）に位置している。

＜本実施例に係る密封装置及び密封構造の優れた点＞
本実施例に係る密封装置１０及び密封構造においても、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。なお、本実施例においても、スリンガー１００における内側環状
部１３０によって、いわゆるラビリンス効果が発揮される。すなわち、内側環状部１３０と環状の切り欠き部２２との間、及び内側環状部１３０と密封装置本体２００（補強環２１０）との間に通路が形成され、この通路にラビリンス機能を持たせることができる。従って、密封対象側（Ｈ）への異物の侵入をより一層抑制することができる。

（その他）
上記実施例においては、密封装置本体２００におけるシール部２２０が、内周シール部２２１と、端面リップ部２２２と、補助リップ部２２３とを備える構成を採用する場合を示した。しかしながら、本発明における密封装置本体は、そのような構成に限定されることはない。例えば、補強環２１０の略円筒部２１１による密封機能で十分であれば、内周シール部２２１は不要である。また、使用環境等によっては、補助リップ部２２３は不要である。

また、上記実施例においては、補強環２１０における環状部としての略円筒部２１１が固定軸２０の外周面２０Ｘに直接接した状態で固定される場合を示した。しかしながら、本発明においては、そのような構成に限定されることはない。例えば、補強環における環状部の内周面に内周シール部が設けられることで、当該環状部が内周シール部を介して固定軸の外周面に固定される場合も本発明に含まれる。

１０ 密封装置
２０ 固定軸
２０Ｘ 外周面
２１ 環状溝
２２ 切り欠き部
３０ ハウジング
３１ 軸孔
１００ スリンガー
１１０ 外側環状部
１２０ 内向きフランジ部
１３０ 内側環状部
２００ 密封装置本体
２１０ 補強環
２１１ 略円筒部
２１２ 補強環本体部
２２０ シール部
２２１ 内周シール部
２２２ 端面リップ部
２２３ 補助リップ部

Claims (6)

1. 軸孔を有し、かつ回転するハウジングと、
   前記軸孔に挿通される固定軸と、
   前記固定軸と軸孔との間の環状隙間を封止する密封装置と、
   を備える密封構造であって、
   前記固定軸における密封対象側とは反対側の端面には、該固定軸の中心軸線と同心的に形成される環状凹部が設けられており、
   前記密封装置は、
   前記軸孔の内周面に固定されるスリンガーと、
   前記固定軸の外周面に固定される密封装置本体と、
   を備えると共に、
   前記スリンガーは、
   前記軸孔の内周面に固定される外側環状部と、
   前記外側環状部における前記反対側の端部から径方向内側に伸びる内向きフランジ部と、
   前記内向きフランジ部の径方向内側の端部から前記密封対象側に向かって伸びる内側環状部と、
   を備え、
   前記密封装置本体は、
   前記固定軸に固定される補強環と、
   前記補強環に一体的に設けられ、かつ、前記内向きフランジ部に摺動自在に構成される端面リップ部を有する弾性体製のシール部と、
   を備えており、
   前記内側環状部は、前記環状凹部内に進入するように配されることを特徴とする密封構造。
2. 前記補強環は、前記固定軸の外周面に固定される環状部を備えており、前記内側環状部における前記密封対象側の先端は、前記環状部における前記反対側の先端よりも前記密封対象側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の密封構造。
3. 前記環状凹部は、前記固定軸における前記反対側の端面に形成される環状溝であることを特徴とする請求項１または２に記載の密封構造。
4. 前記環状凹部は、前記固定軸の外周面のうち、前記反対側の端面側に段差を形成する環状の切り欠き部であることを特徴とする請求項１または２に記載の密封構造。
5. 軸孔を有し、かつ回転するハウジングと、前記軸孔に挿通される固定軸との間の環状隙間を封止する密封装置であって、
   前記軸孔の内周面に固定されるスリンガーと、
   前記固定軸の外周面に固定される密封装置本体と、
   を備えると共に、
   前記スリンガーは、
   前記軸孔の内周面に固定される外側環状部と、
   前記外側環状部における密封対象側とは反対側の端部から前記密封装置本体よりも径方向内側に伸びる内向きフランジ部と、
   前記内向きフランジ部の径方向内側の端部から前記密封対象側に向かって伸びる内側環状部と、
   を備え、
   前記密封装置本体は、
   前記固定軸に固定される補強環と、
   前記補強環に一体的に設けられ、かつ、前記内向きフランジ部に摺動自在に構成される端面リップ部を有する弾性体製のシール部と、
   を備えることを特徴とする密封装置。
6. 前記補強環は、前記固定軸の外周面に固定される環状部を備えており、前記内側環状部における前記密封対象側の先端は、前記環状部における前記反対側の先端よりも前記密封対象側に位置していることを特徴とする請求項５に記載の密封装置。

Images