JP3219517U - リップシール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体の圧力の過度な上昇、回転軸の過度な偏心等の発生に対しても密封性に優れるリップシール装置を提供する。
【解決手段】ハウジング３の軸孔Ｈに圧入される筒状部１３ａを有する円筒状のアウターケース１３と、アウターケースの筒状部と対向配置される筒状部１４ａを有する円筒状のインナーケース１４と、インナーケースに沿って配置され各筒状部１３ａ，１４ａに挟持される嵌着部１１ａ及び軸孔に挿通される回転軸２に摺接されるリップ部１１ｄを有するシール部材１１と、を備え、ハウジングと回転軸との間の空間を密封して大気側Ａと被密封流体側Ｌとに区画するリップシール装置１０であって、シール部材１１は、嵌着部１１ａよりも被密封流体側に絞部１１ｂを有している。
【選択図】図２

Description

本考案は、回転軸を密封するリップシール装置に関する。

従来、ウォーターポンプ等のハウジングの内部に密封された流体が大気側に漏れ出すことを防止するシール装置として、例えば、特許文献１に示されるように、ハウジングと回転軸との間の空間を密封するリップタイプのシール装置が知られている。このようなリップシール装置は、シール部材のリップ部を回転軸に摺接させる構造となっており、リップ部は流体の圧力により回転軸側に押し付けられ密封性能が高められるようになっている。シール部材はリップ部と、リップ部に連なり当該リップ部から大気側かつ外径側に湾曲して延びる延設部と、延設部に連なって軸方向に延びる嵌着部とにより形成されている。シール部材の嵌着部は、ハウジングの軸孔に圧入される筒状部を有する円筒状のアウターケース、及びアウターケースの筒状部と対向配置される筒状部を有する円筒状のインナーケースの間に圧入されて密封状態で保持されている。これらにより、ハウジングと回転軸との間の空間を密封することができる。

特許第５３７４５９１号公報（第７，８頁、第２図）

しかしながら、特許文献１に示されるようなリップシール装置にあっては、嵌着部が略同一の厚み寸法で軸方向側に延設されており、その取り付け強度が高められているものの、流体の圧力の過度な上昇、回転軸の過度な偏心等により延設部が内径方向に向かう力を受け、延設部や嵌着部に変形が生じ、嵌着部とアウターケースの内周面との間にくさび状の隙間が形成されると、該隙間に侵入した流体は嵌着部を変形させつつさらに侵入して、大気側にまで達してしまう虞があった。

本考案は、このような問題点に着目してなされたもので、流体の圧力の過度な上昇、回転軸の過度な偏心等の発生に対しても密封性に優れるリップシール装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本考案のリップシール装置は、
ハウジングの軸孔に圧入される筒状部を有する円筒状のアウターケースと、前記アウターケースの筒状部と対向配置される筒状部を有する円筒状のインナーケースと、前記インナーケースに沿って配置され各前記筒状部に挟持される嵌着部及び前記軸孔に挿通される回転軸に摺接されるリップ部を有するシール部材と、を備え、前記ハウジングと前記回転軸との間の空間を密封して大気側と被密封流体側とに区画するリップシール装置であって、
前記シール部材は、前記嵌着部よりも被密封流体側に絞部を有していることを特徴としている。
この特徴によれば、流体の圧力の過度な上昇、回転軸の過度な偏心等が発生した際にシール部材に作用する外力によって、絞部を起点にシール部材が変形するため、該外力は絞部よりも大気側に位置する嵌着部には影響しにくくなっている。これにより、嵌着部自体は変形しにくくアウターケースとインナーケースとにより挟持された状態が維持され、嵌着部とアウターケースの筒状部との間に隙間が生じにくく、嵌着部とアウターケースの筒状部との間に流体が侵入しにくくなっており、密封性に優れるリップシール装置を提供することができる。

好適には、前記インナーケースの筒状部は、軸方向に延びる断面視平板状であり、
前記絞部は、前記インナーケースの筒状部の外径側に配置されている。
これにより、絞部がインナーケースの筒状部の外径側に配置され、かつ嵌着部は軸方向に亘ってインナーケースの筒状部の外径側に配置されるため、嵌着部自体がより変形しにくくなっている。

好適には、前記絞部の外径側は、大気側に向かうほどに漸次拡径するテーパ面を有するとともに、前記インナーケースは前記筒状部の被密封流体側端部から内径方向に延びる内向きフランジを有している。
これにより、流体の圧力の過度な上昇、回転軸の過度な偏心等が発生した際に、テーパ面が受ける流体の圧力により、絞部の内径側はインナーケースに対して径方向ばかりでなく、大気側にも押し付けられことから、シール部材に作用する外力は絞部よりも大気側に位置する嵌着部には影響しにくくなっている。

好適には、前記絞部は、前記被密封流体側に開放されている。
これにより、絞部とアウターケースの筒状部との間の空間に流体が流出入されるため、流体の圧力変化に対する追従性が向上する。

本考案の実施例１におけるリップシール装置が適用されたウォーターポンプの模式断面図である。 本考案の実施例１におけるリップシール装置を示す側断面図である。 （ａ），（ｂ）は、リップシール装置の要部を拡大して変形前及び変形後を示す側断面図である。 本考案の実施例２におけるリップシール装置を示す側断面図である。

本考案に係るリップシール装置を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例１に係るリップシール装置につき、図１から図３を参照して説明する。

図１に示されるように、本実施例のリップシール装置１０は、リップタイプのシール装置であり、自動車のエンジンを冷却する被密封流体としてのＬＬＣ（Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）を圧送するウォーターポンプ１に使用されて、ハウジング３の内部のＬＬＣが外部に漏れ出すことを防止するものである。ウォーターポンプ１は、回転軸２の一方側の端部に取付けられたプーリー２０の回転により、回転軸２の他方側の端部に取付けられたインペラ２１が回転し、ＬＬＣを吐出口から圧送するものである。回転軸２の略中央部にはベアリング２２が取付けられている。また、回転軸２が挿通されたハウジング３の軸孔Ｈにはリップシール装置１０が取付けられており、回転軸２とハウジング３との間の空間を密封し、ハウジング３の内部を被密封流体側Ｌと大気側Ａとに区画している。尚、本考案に係るリップシール装置１０は、他の流体や用途に適用されてもよい。

次に、リップシール装置１０について説明する。図２を参照して、リップシール装置１０は、Ｈ−ＮＢＲ等のゴム材製のシール部材としての第１リップシール１１、及びＰＴＦＥ等の樹脂材製の第２リップシール１２が、アウターケース１３、インナーケース１４、バックアップリング１５、及びアダプタ１６によってユニット化されたものである。

図２，図３（ａ）を参照して、第１リップシール１１は、段付き円筒状に形成されており、大気側Ａの端部から軸方向に延びる嵌着部１１ａ、嵌着部１１ａから連続して延びる嵌着部１１ａよりも肉薄の絞部１１ｂ、絞部１１ｂから連続して軸方向に延びた後内径方向に延び、さらに被密封流体側Ｌに向けて斜め下方へ延びる延設部１１ｃ、延設部１１ｃの被密封流体側Ｌの端部から内径側に屈曲して延びて内周部が回転軸２に当接するリップ部１１ｄにより、断面視クランク状を成している。絞部１１ｂは、嵌着部１１ａと延設部１１ｃの間の軸方向に延在する部位であって、嵌着部１１ａよりも肉厚の薄い部位である。

図２を参照して、第２リップシール１２は、段付き円筒状に形成されており、径方向に延びる嵌着部１２ａ、嵌着部１２ａの内径側の端部から被密封流体側Ｌに向けて湾曲して延びる延設部１２ｂ、及び延設部１２ｂの被密封流体側Ｌの端部から軸方向に延びて内周面が回転軸２に当接されるリップ部１２ｃにより、断面視Ｌ字状を成している。

アウターケース１３は、ステンレス鋼により段付き円筒状に形成されており、軸方向に延びる断面視平板状の筒状部１３ａを有する断面視クランク状を成している。インナーケース１４は、ステンレス鋼により内向きフランジ付き円筒状に形成されており、軸方向に延びる断面視平板状の筒状部１４ａ、筒状部１４ａの被密封流体側Ｌの端部から略９０度湾曲する角部１４ｂ、及び径方向に延びる内向きフランジ１４ｃ，１４ｄを有する断面視下向きＵ字状を成している。同様に、バックアップリング１５は断面視下向きＬ字状の段付き環状に形成され、アダプタ１６は断面視横向きＵ字状の環状に形成されている。

次に、リップシール装置１０の組立てについて説明する。先ず、インナーケース１４の筒状部１４ａの内径側に第２リップシール１２及びバックアップリング１５が配置され、第２リップシール１２の嵌着部１２ａがインナーケース１４の各内向きフランジ１４ｃ，１４ｄとバックアップリング１５とによって挟圧されることで、第２リップシール１２、インナーケース１４及びバックアップリング１５が一体に組付けられる。

次いで、第１リップシール１１の内径側に、第２リップシール１２及びバックアップリング１５が組付けられたインナーケース１４が挿嵌される。

アウターケース１３の筒状部１３ａの内径側に、インナーケース１４が挿嵌された第１リップシール１１が圧入される。この圧入は、インナーケース１４の大気側Ａの内向きフランジ１４ｄがアウターケース１３の大気側Ａの内向きフランジに当接するまで行われる。これにより、第１リップシール１１は、延設部１１ｃがインナーケース１４の角部１４ｂ及び被密封流体側Ｌの内向きフランジ１４ｃに沿って配置された状態で、嵌着部１１ａが、アウターケース１３の筒状部１３ａと、該筒状部１３ａに対して略平行に対向配置されたインナーケース１４の筒状部１４ａとにより挟圧され、各筒状部１３ａ，１４ａに密接した状態で固定される。

詳しくは、図３（ａ）に示されるように、絞部１１ｂの外径側は、大気側Ａの端部に、大気側Ａに向かうほどに漸次拡径して嵌着部１１ａと連続するテーパ面Ｔと、テーパ面Ｔにおける最も縮径した部分から軸方向被密封流体側Ｌに直線状に延びるフラット面Ｆとを有しており、延設部１１ｃの外周面は、フラット面Ｆと連続する略同一平面を成している。これにより、アウターケース１３に嵌着部１１ａが挿嵌された状態で、絞部１１ｂ及び延設部１１ｃとアウターケース１３の筒状部１３ａとの間に被密封流体側Ｌに開放される空間Ｓが形成される。

また、第１リップシール１１の絞部１１ｂの一部は、インナーケース１４の角部１４ｂにおける略９０度に湾曲した曲面である外周面よりも大気側Ａに配置されており、換言すれば、インナーケース１４の筒状部１４ａの外径側に配置されている。また、絞部１１ｂよりも軸方向大気側Ａに位置する嵌着部１１ａについても同様である。このように、嵌着部１１ａ及び絞部１１ｂの一部は、各筒状部１３ａ，１４ａに沿って配置されている。

アウターケース１３の内径側にインナーケース１４及び第１リップシール１１の挿嵌が完了した後、アダプタ１６が圧入され、アダプタ１６が第１リップシール１１の延設部１１ｃに当接することで、リップシール装置１０の組立てが完了する。

これらのように、リップシール装置１０は、挿嵌・圧入により容易にユニット化することができる

次に、リップシール装置１０による軸封について説明する。先ず、軸孔Ｈにアウターケース１３を所望の位置まで圧入させる。尚、アウターケース１３の外周面には、図示しないラテックスが塗布されており、リップシール装置１０を軸孔Ｈに挿嵌した際の密封性能の向上がなされている。

次いで、リップシール装置１０がハウジング３の軸孔Ｈに圧入された状態で回転軸２が挿入されると、第１リップシール１１及び第２リップシール１２は、リップ部１１ｄ，１２ｃの内周部が回転軸２と接触状態となる。また、第１リップシール１１の延設部１１ｃ及びリップ部１１ｄは、ＬＬＣの圧力を受け、リップ部１１ｄが回転軸２に押し付けられるようになっており、密封性能が高められている。尚、回転軸２が偏心した際には、第１リップシール１１及び第２リップシール１２は弾性変形して回転軸２に追従可能となっている。

また、図３（ｂ）を参照して、第１リップシール１１の絞部１１ｂは、変形し易いように特にフラット面Ｆの部分が薄肉に形成されていることから、回転軸２が過度に偏心した際に、第１リップシール１１の延設部１１ｃやリップ部１１ｄが回転軸２に追従して移動することに伴って絞部１１ｂを基点に第１リップシール１１が変形し、二点鎖線で図示される変形前の状態から実線で図示されるように絞部１１ｂからリップ部１１ｄにかけて回転軸２側に移動することによって、延設部１１ｃやリップ部１１ｄが回転軸２に追従して移動することで発生する引張力は絞部１１ｂよりも大気側Ａに位置する嵌着部１１ａには影響しにくくなっている。

同様に、ＬＬＣの圧力が過度に上昇した際に、延設部１１ｃやリップ部１１ｄが回転軸２側に押し付けられて弾性変形することに伴って絞部１１ｂを基点に第１リップシール１１が変形し、絞部１１ｂからリップ部１１ｄにかけて回転軸２側に移動することによって、延設部１１ｃやリップ部１１ｄに作用する過度な圧力は絞部１１ｂよりも大気側Ａに位置する嵌着部１１ａには影響しにくくなっている。

また、第１リップシール１１の絞部１１ｂとアウターケース１３の筒状部１３ａとの間の空間内のＬＬＣの圧力が過度に上昇して、第１リップシール１１の絞部１１ｂ及び延設部１１ｃの外径側端部が回転軸２側へと押圧された際にも、絞部１１ｂを基点に第１リップシール１１が変形し、二点鎖線で図示される変形前の状態から実線で図示されるように絞部１１ｂからリップ部１１ｄにかけて回転軸２側に移動することによって、絞部１１ｂ及び延設部１１ｃの外径側端部に作用する過度な圧力は絞部１１ｂよりも大気側Ａに位置する嵌着部１１ａには影響しにくくなっている。

これらのことから、リップシール装置１０は、ＬＬＣの圧力の過度な上昇、回転軸２の過度な偏心等が発生しても、嵌着部１１ａ自体は変形しにくくアウターケース１３とインナーケース１４とにより挟持された状態が維持され、嵌着部１１ａとアウターケース１３の筒状部１３ａとの間に隙間が生じにくく、嵌着部１１ａとアウターケース１３の筒状部１３ａとの間にＬＬＣが侵入しにくくなっており、密封性に優れている。

また、第１リップシール１１の絞部１１ｂがインナーケース１４の筒状部１４ａの外径側に配置され、かつ嵌着部１１ａは軸方向に亘ってインナーケース１４の筒状部１４ａの外径側に配置されるため、嵌着部１１ａ自体がより変形しにくくなっている。

また、第１リップシール１１の絞部１１ｂは、ＬＬＣの圧力の過度な上昇、回転軸２の過度な偏心等が発生した際に、テーパ面Ｔが受けるＬＬＣの圧力により、絞部１１ｂの内径側はインナーケース１４に対して径方向ばかりでなく、大気側Ａにも押し付けられことから、第１リップシール１１に作用する外力は絞部１１ｂよりも大気側に位置する嵌着部１１ａには影響しにくくなっている。

また、第１リップシール１１の絞部１１ｂは、絞部１１ｂのテーパ面Ｔ部分が中実であり、嵌着部１１ａに近接するほどに肉厚となりその構造強度が高められているため、嵌着部１１ａに近接するほどにＬＬＣの圧力によって変形しにくくなっている。これにより、絞部１１ｂの変形が嵌着部１１ａには影響しにくくなっている。

また、第１リップシール１１の絞部１１ｂは、絞部１１ｂのフラット面Ｆ部分の一部がインナーケース１４の筒状部１４ａの外径側に平行に配置されるため、径方向における筒状部１４ａによる絞部１１ｂの支持が安定する。これにより、第１リップシール１１に作用する外力は絞部１１ｂよりも大気側に位置する嵌着部１１ａには影響しにくくなっている。

また、第１リップシール１１の絞部１１ｂは、被密封流体側Ｌに開放されていることから、絞部１１ｂとアウターケース１３の筒状部１３ａとの間の空間ＳにＬＬＣが流出入されるため、ＬＬＣの圧力変化に対する追従性が向上する。

次に、実施例２に係るリップシール装置につき、図４を参照して説明する。尚、前記実施例１に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図４を参照して、リップシール装置１１０は、前記実施例１と比較して、第１リップシール１１１の嵌着部１１１ａ及び絞部１１１ｂ、インナーケース１１４の筒状部１１４ａ、並びにバックアップリング１１５の筒状部が軸方向に延設されている。これにより、絞部１１１ｂがより弾性変形し易くなるとともに、嵌着部１１１ａがアウターケース１３の筒状部１３ａ及びインナーケース１１４の筒状部１１４ａに密接される面積が増すことから、より安定して密封することができる。

また、第１リップシール１１１の絞部１１１ｂは、その軸方向の長さが厚さよりも長くその大部分がインナーケース１１４の筒状部１１４ａの外径側に配置されていることから、前記実施例１よりも径方向における筒状部１１４ａによる絞部１１１ｂの支持が安定する。これにより、第１リップシール１１１に作用する外力は絞部１１１ｂよりも大気側に位置する嵌着部１１１ａには影響しにくくなっている。

また、第１リップシール１１１の絞部１１１ｂは、絞部１１１ｂのフラット面Ｆ１０が前記実施例１のフラット面Ｆよりも軸方向に長いことから、フラット面Ｆ１０部分の前記実施例１よりも径方向における筒状部１１４ａによる絞部１１１ｂの支持が安定する。これにより、第１リップシール１１１に作用する外力は絞部１１１ｂよりも大気側に位置する嵌着部１１１ａには影響しにくくなっている。

以上、本考案の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本考案に含まれる。

例えば、前記実施例では、リップシール装置１０の第１リップシール１１は、変形し易いように薄肉に形成されている態様として説明したが、これに限らず、弾性率の低い別素材や別加工が成されていてもよく、変形し易い構成であれば限定されるものではない。

また、第１リップシール１１の絞部１１ｂは、被密封流体側Ｌに開放されている態様として説明したが、これに限らず、延設部１１ｃの外径側端部がアウターケース１３の筒状部１３ａに当接する等して開放されていない態様であってもよく、限定されるものではない。

アウターケース１３の筒状部１３ａ及びインナーケース１４の筒状部１４ａは、軸方向に延びる断面視平板状である態様として説明したがこれに限らず、被密封流体側Ｌから大気側Ａに向かうほどに縮径するテーパ状に形成されていてもよく、その形状が適宜変更されてもよい。

２ 回転軸
３ ハウジング
１０ リップシール装置
１１ 第１リップシール（シール部材）
１１ａ 嵌着部
１１ｂ 絞部
１１ｄ リップ部
１３ アウターケース
１３ａ 筒状部
１４ インナーケース
１４ａ 筒状部
１１０ リップシール装置
１１１ 第１リップシール
１１１ａ 嵌着部
１１１ｂ 絞部
１１４ インナーケース
１１４ａ 筒状部
Ａ 大気側
Ｈ 軸孔
Ｌ 被密封流体側
Ｓ 空間
Ｔ テーパ面

Claims (4)

1. ハウジングの軸孔に圧入される筒状部を有する円筒状のアウターケースと、前記アウターケースの筒状部と対向配置される筒状部を有する円筒状のインナーケースと、前記インナーケースに沿って配置され各前記筒状部に挟持される嵌着部及び前記軸孔に挿通される回転軸に摺接するリップ部を有するシール部材と、を備え、前記ハウジングと前記回転軸との間の空間を密封して大気圧側と被密封流体側とに区画するリップシール装置であって、
   前記シール部材は、前記嵌着部よりも被密封流体側に絞部を有していることを特徴とするリップシール装置。
2. 前記インナーケースの筒状部は、軸方向に延びる断面視平板状であり、
   前記絞部は、前記インナーケースの筒状部の外径側に配置されている請求項１に記載のリップシール装置。
3. 前記絞部の外径側は、大気側に向かうほどに漸次拡径するテーパ面を有するとともに、前記インナーケースは前記筒状部の被密封流体側端部から内径方向に延びる内向きフランジを有している請求項１または２に記載のリップシール装置。
4. 前記絞部は、前記被密封流体側に開放されている請求項１ないし３のいずれかに記載のリップシール装置。

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