JP2023028280A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸とハウジングとの間の導通を長時間、低コスト、省スペースで達成する密封装置を提供する。【解決手段】回転軸１００とハウジング２００との隙間を密封する密封装置１で、回転軸の外面に固定され、回転軸の軸心方向へ延びる固定面２２およびハウジングの内面２１０へ近づく方向へ延びる支持面２４を備える環状の鞘管部２０と、リング外周３２がハウジングの前記内面に接し、その主面が鞘管部の支持面に固定されている導通部３０と、ハウジングの内面に付いている弾性体からなる環状の取付部１２と、回転軸の外面または鞘管部の固定面に摺動可能に接する弾性体からなるリップ部１４と、取付部とリップ部とをつなぐ弾性体からなる連結部１６と、取付部の内面に密着し、連結部とも密着する補強環１８と、を含み、外部からの異物の侵入を抑制し、内部の潤滑材をシールするシール部１０と、を有し、回転軸とハウジングとを導通することができる。【選択図】図１

Description

本発明は密封装置に関する。

一般に、ＥＶ（Electric Vehicle）やＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）において、モータの回転軸とハウジングとの間には、機内に密封されている潤滑材の機外への漏洩を防止するために、オイルシールである密封装置が設けられている。
このようなＥＶおよびＨＥＶでは、モータに生じる誘起電流によって電磁ノイズが生じ、電子機器への悪影響が懸念される。

これに関連する従来法として、例えば特許文献１には、断面略Ｌ字状の補強環に、ゴム様弾性材性オイルリップおよびダストリップを接着されてなるオイルシールにおいて、前記ダストリップが導電性材料を混入された織布または不織布をもって製せられ、前記補強環の嵌合面の少なくとも一部が露出していることを特徴とするオイルシールが記載されている。そして、このようなオイルシールはハウジングとシャフトの導電性がダストリップおよび補強環を経由して確保されるので、通常のオイルシールを使用した場合において見られるノイズ発生の問題が回避されると記載されている。

また、特許文献２には、モータに接続された回転軸とハウジングとの間に配されて機内と機外とをシールする密封装置であって、前記回転軸に摺動可能に接するリップを有し、前記回転軸と前記ハウジングとの間に配されて前記機外からの異物の侵入を抑えつつ前記機内に潤滑材をシールする導電性の弾性体部と、前記弾性体部と一体に形成され、前記ハウジングの内周面に接する導通面を有する導電性の補強環と、前記回転軸側で前記弾性体部に接する第１の導通面及び前記ハウジング側で前記補強環に接する第２の導通面を有し、前記第１の導通面と前記第２の導通面との間の導電性が前記弾性体部よりも高い導電用金属環とを備える密封装置が記載されている。そして、このような密封装置によれば、モータに接続された回転軸とハウジングとの間の導通を低コスト且つ省スペースでスムーズに行うことができると記載されている。

実開昭６０－１６７２６３号公報 特開２０２０－６０２４０号公報

本発明は、回転軸とハウジングとの間の導通を長時間かつ低コストかつ省スペースで達成することができる密封装置を提供する。

本発明は以下の（１）～（６）である。
（１）回転軸の外面と、前記回転軸が挿入される軸孔を有するハウジングにおける前記軸孔を構成する内面と、の隙間に配置され、この隙間を密封する密封装置であって、
前記回転軸の前記外面に固定され、前記回転軸の軸心方向へ延びる固定面および前記固定面の端とつながり前記ハウジングの内面へ近づく方向へ延びる支持面を備える環状の鞘管部と、
リング状であり、リング外周が前記ハウジングの前記内面に接し、主面が前記鞘管部の前記支持面に固定されている導通部と、
前記ハウジングの前記内面に付いている弾性体からなる環状の取付部と、前記回転軸の前記外面および／または前記鞘管部の前記固定面に摺動可能に接する弾性体からなるリップ部と、前記取付部と前記リップ部とをつなぐ弾性体からなる連結部と、前記取付部の内面に密着し、前記連結部とも密着する補強環と、を含み、外部からの異物の侵入を抑制し、内部の潤滑材をシールするシール部と、
を有し、前記回転軸と前記ハウジングとを導通することができる密封装置。
（２）前記導通部におけるリング内周が前記回転軸の前記外面に接している、上記（１）に記載の密封装置。
（３）前記導通部が導電性不織布からなる、上記（１）または（２）に記載の密封装置。
（４）前記回転軸の前記外面と、前記ハウジングの前記内面と、の隙間において、前記回転軸の軸心方向の外部側から内部側へ向かって、前記導通部、前記鞘管部および前記シール部がこの順に配置されている、上記（１）～（３）のいずれかに記載の密封装置。
（５）前記導通部における前記リング外周に複数の切り込みを有する、上記（１）～（４）のいずれかに記載の密封装置。
（６）前記鞘管部における前記固定面と前記支持面とが、前記回転軸の前記軸心に平行方向の断面において略垂直をなしている、上記（１）～（５）のいずれかに記載の密封装置。

本発明によれば、回転軸とハウジングとの間の導通を長時間かつ低コストかつ省スペースで達成することができる密封装置を提供することができる。

本発明の密封装置の好適態様を示す概略断面図である。 本発明の密封装置の好適態様が有する導通部の概略平面図である。

本発明について説明する。
本発明は、回転軸の外面と、前記回転軸が挿入される軸孔を有するハウジングにおける前記軸孔を構成する内面と、の隙間に配置され、この隙間を密封する密封装置であって、前記回転軸の前記外面に固定され、前記回転軸の軸心方向へ延びる固定面および前記固定面の端とつながり前記ハウジングの内面へ近づく方向へ延びる支持面を備える環状の鞘管部と、リング状であり、リング外周が前記ハウジングの前記内面に接し、主面が前記鞘管部の前記支持面に固定されている導通部と、前記ハウジングの前記内面に付いている弾性体からなる環状の取付部と、前記回転軸の前記外面および／または前記鞘管部の前記固定面に摺動可能に接する弾性体からなるリップ部と、前記取付部と前記リップ部とをつなぐ弾性体からなる連結部と、前記取付部の内面に密着し、前記連結部とも密着する補強環と、を含み、外部からの異物の侵入を抑制し、内部の潤滑材をシールするシール部と、を有し、前記回転軸と前記ハウジングとを導通することができる密封装置である。
このような密封装置を、以下では「本発明の密封装置」ともいう。

本発明の密封装置について図を用いて説明する。
図に示す本発明の密封装置は好適態様（例示）であって、本発明の密封装置は図に示す態様に限定されない。

図１は、本発明の密封装置ならびに回転軸およびハウジングを回転軸の軸心ωに平行な方向で切って得られる断面の概略図（概略断面図）である。

図１において本発明の密封装置１は、回転軸１００の外面１１０と、回転軸１００が挿入される軸孔を有するハウジング２００における軸孔を構成する内面２１０と、の隙間２０５に配置されている。

回転軸１００として、例えばＥＶ（Electric Vehicle）やＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）における駆動モータのモータ軸が挙げられる。通常、回転軸１００は棒状（円柱状）であり、その断面は通常、円形である。

ハウジング２００は、通常、接地されている。

本発明の密封装置１は、シール部１０と、鞘管部２０と、導通部３０とを有する。

＜シール部＞
本発明の密封装置１が有するシール部１０について説明する。
シール部１０は取付部１２、リップ部１４、連結部１６、補強環１８を含む。

取付部１２は環状であり、回転軸１００の軸心ωに平行な方向へ延びていて、ハウジング２００の内面２１０に付いている。取付部１２は後述する補強環１８とハウジング２００の内面２１０との間に挟まり、ハウジング２００の内面２１０に密着するように固定されている。

リップ部１４（１４ａ、１４ｂ）は、後述する鞘管部２０の固定面２２に摺動可能に接している。
ただし、リップ部１４（１４ａ、１４ｂ）は、回転軸１００の外面１１０に摺動可能に接していてもよい。すなわち、リップ部１４は回転軸１００の外面１１０および／または鞘管部２０の固定面２２に摺動可能に接していればよい。
リップ部１４が鞘管部２０の固定面２２に摺動する場合、固定面２２をプランジ加工する必要が無い点で好ましい。

図１に示した好適態様では、シール部１０は２つのリップ部（第１のリップ部１４ａ、第２のリップ部１４ｂ）を有している。ただし、本発明の密封装置は少なくとも１つのリップ部を有するものであればよい。
また、図１に示した好適態様では、シール部１０における第１のリップ部１４ａはガータースプリング１９を有している。

連結部１６は取付部１２とリップ部１４とをつないでいる。
図１に示した好適態様のシール部１０の場合、連結部１６は取付部１２と、その回転軸１００の軸心ωに平行な方向における端部においてつながっている。そして、回転軸１００の軸心ωに垂直な方向に延びて、リップ部１４とつながっている。
また、連結部１６は、補強環１８における回転軸１００の軸心ωに垂直な方向に延びる部分に付いている。

上記のような取付部１２、リップ部１４、連結部１６はいずれも弾性体からなる。
弾性体の材質として、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）などの合成ゴムが挙げられる。

補強環１８は環状である。そして、図１に示すように、断面が略Ｌ字型であって回転軸１００の軸心ωと平行な方向に延びる部分と、軸心ωに垂直な方向へ延びる部分とからなるものであることが好ましい。
そして、回転軸１００の軸心ωと平行な方向に延びる部分は、取付部１２を介してハウジング２００の内面２１０に固定されることが好ましい。つまり、補強館１８における回転軸１００の軸心ωと平行な方向に延びる部分は、取付部１２の内面に密着している。
また、補強環１８における回転軸１００の軸心ωに垂直な方向に延びる部分は連結部１６に密着している。

補強環１８は金属からなることが好ましく、ステンレス鋼または冷間圧延鋼（ＳＰＣＣ）からなることがより好ましい。
補強環１８はプレス加工や鍛造によって形成することができる。

取付部１２、リップ部１４、連結部１６および補強環１８は一体に成形して得ることができる。例えば成形型内に補強環１８（必要に応じて、さらにガータースプリング１９）を配置し、未架橋のゴム材料を装入し、その後、成形型内の閉空間を加熱および加圧することでゴム材料を架橋して、取付部１２、リップ部１４、連結部１６および補強環１８が一体に成形されてなるシール部１０を得ることができる。

このようなシール部１０は、外部からの異物の侵入を抑制し、内部の潤滑材をシールする役割を果たす。

＜鞘管部＞
本発明の密封装置１が有する鞘管部２０について説明する。
鞘管部２０は、回転軸１００の外面１１０に固定され、回転軸１００の軸ωと平行な方向へ延びる固定面２２および固定面２２の端とつながりハウジング２００の内面２１０へ近づく方向へ延びる支持面２４を備える環状の部位である。

ここで、固定面２２と支持面２４とが、図１に示すような回転軸１００の軸心ωに平行方向の断面において略垂直をなしていることが好ましい。
図１に示す好適態様では、固定面２２と支持面２４とが回転軸１００の軸心ωに平行方向の断面において略垂直をなしている。したがって、図１に示す好適態様の鞘管部２０は、断面が略Ｌ字型である。
ここで「略垂直」とは完全な垂直でなくてもよいことを意味する。つまり、固定面２２と支持面２４とが９０度をなしていることが好ましいが、この角度が７５～１０５度（好ましくは８０～１００度、より好ましくは８５～９５度）であってよい。

鞘管部２０は導電性を備えることが好ましい。
後述する導通部におけるリング内周が、回転軸１００の外面１１０に接しない場合、鞘管部２０は必ず導電性を備える。
一方、後述する導通部におけるリング内周が、回転軸１００の外面１１０に接する場合、鞘管部２０は必ずしも導電性を備えなくてよい。

鞘管部２０は金属であることが好ましく、導電性を有する金属であることがより好ましい。このような金属として、ステンレス鋼、冷間圧延鋼（ＳＰＣＣ）、真鍮、アルミが挙げられる。
鞘管部２０は金属でなくてもよい。例えば、樹脂製であってもよい。

鞘管部２０はプレス加工や鍛造によって形成することができる。

＜導通部＞
本発明の密封装置１が有する導通部３０について説明する。
導通部３０は、リング状であり、リング外周３２がハウジング２００の内面２１０に接し、その主面３４が鞘管部２０の支持面２４に固定されている。
回転軸１００が回転すると導通部３０に遠心力が加わり、導通部３０におけるリング外周３２がハウジング２００の内面２１０に押し付けられる。その結果、導通部３０のリング外周３２が安定してハウジング２００の内面２１０に密着して、回転軸１００とハウジング２００との導通が確保される。

また、図１に示す好適例における導通部３０では、導通部３０におけるリング内周３６が回転軸１００の外面１１０に接している。
本発明の密封装置１では、導通部３０におけるリング内周３６が回転軸１００の外面１１０に接していることが好ましい。回転軸１００とハウジング２００とが導通されやすくなるからである。この場合、前述の鞘管部２０が導電性を備えない場合であっても、回転軸１００とハウジング２００とが導通される。

導通部３０の主面３４を鞘管部２０の支持面２４に固定する方法は特に限定されず、例えばこれらを接着剤を用いて固定することができる。ただし、接着剤を用いず金属製のボルトとナットを用いてこれらを固定すると、導通部３０と鞘管部２０との導通が確保されやすいので、結果として回転軸１００とハウジング２００とが導通されやすくなり好ましい。

導通部３０は導電性を備え、かつ、柔軟性を備えるものであることが好ましい。
導通部３０は布であることが好ましく、導電性織布であることがより好ましく、導電性不織布であることがさらに好ましい。
導電性不織布または導電性織布の材質としては、銅、銀、鉄、カーボンを挙げることができる。

図２は回転軸１００の外面１１０と、ハウジング２００の内面２１０との隙間２０５に配置する前の導通部３０の概略平面図である。図２に示すように、導通部３０はリング外周３２に複数の切り込み３８を有することが好ましい。
導通部３０がリング外周３２に複数の切り込み３８を有すると、回転軸１００が回転して導通部３０に遠心力が加わったときに、導通部３０が導電性不織布のような弾性が乏しいものであっても、導通部３０におけるリング外周３２をハウジング２００の内面２１０に、より安定して密着させることができるからである。その結果、回転軸１００とハウジング２００との導通が、より安定して確保される。

図１に示す好適例の場合、回転軸１００の外面１１０と、ハウジング２００の内面２１０と、の隙間２０５において、外部側から内部側へ向かって、導通部３０、鞘管部２０およびシール部１０がこの順に配置されている。
この場合、内部側のシール性を有しながら、軸とハウジングの導通を省スペースで保つことができるという効果を発揮する。

１ 本発明の密封装置
１０ シール部
１２ 取付部
１４ リップ部
１４ａ 第１のリップ部
１４ｂ 第２のリップ部
１６ 連結部
１８ 補強環
１９ ガータースプリング
２０ 鞘管部
２２ 固定面
２４ 支持面
３０ 導通部
３２ リング外周
３４ 主面
３６ リング内周
３８ 切り込み
１００ 回転軸
１１０ 回転軸の外面
２００ ハウジング
２１０ ハウジングの内面
ω 回転軸の軸心

Claims (6)

1. 回転軸の外面と、前記回転軸が挿入される軸孔を有するハウジングにおける前記軸孔を構成する内面と、の隙間に配置され、この隙間を密封する密封装置であって、
   前記回転軸の前記外面に固定され、前記回転軸の軸心方向へ延びる固定面および前記固定面の端とつながり前記ハウジングの内面へ近づく方向へ延びる支持面を備える環状の鞘管部と、
   リング状であり、リング外周が前記ハウジングの前記内面に接し、主面が前記鞘管部の前記支持面に固定されている導通部と、
   前記ハウジングの前記内面に付いている弾性体からなる環状の取付部と、前記回転軸の前記外面および／または前記鞘管部の前記固定面に摺動可能に接する弾性体からなるリップ部と、前記取付部と前記リップ部とをつなぐ弾性体からなる連結部と、前記取付部の内面に密着し、前記連結部とも密着する補強環と、を含み、外部からの異物の侵入を抑制し、内部の潤滑材をシールするシール部と、
   を有し、前記回転軸と前記ハウジングとを導通することができる密封装置。
2. 前記導通部におけるリング内周が前記回転軸の前記外面に接している、請求項１に記載の密封装置。
3. 前記導通部が導電性不織布からなる、請求項１または２に記載の密封装置。
4. 前記回転軸の前記外面と、前記ハウジングの前記内面と、の隙間において、前記回転軸の軸心方向の外部側から内部側へ向かって、前記導通部、前記鞘管部および前記シール部がこの順に配置されている、請求項１～３のいずれかに記載の密封装置。
5. 前記導通部における前記リング外周に複数の切り込みを有する、請求項１～４のいずれかに記載の密封装置。
6. 前記鞘管部における前記固定面と前記支持面とが、前記回転軸の前記軸心に平行方向の断面において略垂直をなしている、請求項１～５のいずれかに記載の密封装置。

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