JP3708577B2

JP3708577B2 - 回転軸シール

Info

Publication number: JP3708577B2
Application number: JP07969895A
Authority: JP
Inventors: 設男岩田; 健一武田
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1995-03-10
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2020-10-19
Also published as: JPH08247297A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は回転軸シールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カーエアコン用コンプレッサにおいて、従来、図４に示すような回転軸シールが使用されている。即ち、ガス状、又はガスが油等に溶解した状態の冷媒が、図４の左側に存在し、この冷媒が、第１シールエレメント31と第２シールエレメント32にて密封される。第１シールエレメント31は水素化ニトリルゴム（以下ＨＮＢＲという）等から成り、折曲板材製第１金具33に焼付又は接着等にて一体化され、ハウジング34のシール嵌着孔部34ａに嵌着される外周密封層部35と、回転軸36の外周面に接触するシールリップ部37と、第１金具33の内鍔部33ａを冷媒収納室（図４の左側）から被覆する内鍔被覆層部38と、第２シールエレメント圧着層部39とを、有する。
【０００３】
ところで、図４、及び、その要部拡大図を示す図３の（イ）に於て、従来の第１金具33の内鍔部33ａと、（孔部34ａに対応する）孔嵌着部33ｂとが交わるコーナー部33ｃの曲率半径Ｒ₀ ───コーナー部33ｃの外面にて計測すると定義する───が１mm未満と小さく、さらに、第１金具33のコーナー部33ｃを被覆する（第１シールエレメント31の）コーナー部31ｃは角張った形状であって、コーナー部31ｃの肉厚寸法が他の部位よりも大であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のようなコーナー部33ｃ，31ｃを有する従来の回転軸シールでは、図３の（イ）に破線と矢印で示すように、ブリスターによる亀裂Ｙが発生し、（図４に示した）ハウジング孔部34ａに密着する外周密封層部35の密封性能が低下して、冷媒の漏洩を生ずることがある。
【０００５】
即ち、第１シールエレメント31のゴム材質が、ＨＮＢＲである場合に、ゴム中に拡散浸透した冷媒が、急激な温度上昇や圧力変動に伴って膨張し、ゴムに亀裂を生ずる現象を、ブリスターと言うが、このブリスターによる亀裂Ｙが、肉厚寸法の大きいコーナー部31ｃの内部にて発生し、図３の（イ）に示すように、起点Ｚから矢印と破線で示すように進行してゆく。言い換えると、第１金具33のコーナー部33ｃ近傍を発生起点Ｚとして、矢印のようにゴム表面───外周密封層部35の外周面───に至る。
【０００６】
従来の回転軸シールでは、第１金具33のコーナー部33ｃの曲率半径Ｒ₀ が小さいため、ゴムと金具33の接着が（フラット部に比べて）難しく、このコーナー部33ｃ近傍からブリスターによる亀裂が発生しやすく、かつ、第１シールエレメント31のコーナー部31ｃの肉厚寸法が大であるため、一旦発生した冷媒の膨張の逃げ場が無くて、図３の（イ）のように亀裂が進行していったと考えられる。
【０００７】
本発明は、耐ブリスター性に優れた回転軸シールを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転軸の外周面に接触するシールリップ部を有すると共に冷媒収納室側に配設されるゴム弾性体から成る第１シールエレメントと、上記回転軸の外周面に接触するシール面部を有すると共に低圧側に配設される第２シールエレメントと、上記第１・第２シールエレメントの形状を保持する折曲板材製金具とを、備えた冷媒密封用の回転軸シールに於て、上記金具のコーナー部を上記冷媒収納室側から被覆状に一体化した上記第１シールエレメントのコーナー部は直線勾配にて面取りされ、該直線勾配によって最小の肉厚寸法が形成され、上記直線勾配によって形成された該肉厚寸法が、他の部位の肉厚寸法よりも小に設定されている。
【０００９】
また、回転軸の外周面に接触するシールリップ部を有すると共に冷媒収納室側に配設されるゴム弾性体から成る第１シールエレメントと、上記回転軸の外周面に接触するシール面部を有すると共に低圧側に配設される第２シールエレメントと、上記第１・第２シールエレメントの形状を保持する折曲板材製金具とを、備えた冷媒密封用の回転軸シールに於て、上記金具のコーナー部を上記冷媒収納室側から被覆状に一体化した上記第１シールエレメントのコーナー部は切削又は研削により直線勾配にて面取りされ、該直線勾配によって最小の肉厚寸法が形成され、上記直線勾配によって形成された該肉厚寸法が、他の部位の肉厚寸法よりも小に設定されている。
【００１０】
また、回転軸の軸心を含む平面にて切断した断面で見て、金具のコーナー部が、シール嵌着孔部の内面と平行な孔嵌着部と、上記軸心と直交する方向の内鍔部との交わる位置に配設され、かつ、第１シールエレメントのコーナー部が、上記金具の孔嵌着部と上記シール嵌着孔部の内面との間に介装される外周密封層部と、上記金具の内鍔部を冷媒収納室側から被覆する内鍔被覆外壁部との交わる位置に配設されている。
【００１１】
また、第１シールエレメントのコーナー部の肉厚寸法が、0.2mm を越えかつ1.5mm 未満である。好ましくは、第１シールエレメントのコーナー部の肉厚寸法が、0.3mm 以上かつ1.0mm 以下である。
【００１２】
また、金具のコーナー部の曲率半径が、１mm以上かつ４mm以下である。好ましくは、金具のコーナー部の曲率半径が、1.2mm 以上かつ1.8mm 以下である。そして、この回転軸シールは、カーエアコンのコンプレッサー用として使用される。
【００１３】
【作用】
第１・第２シールエレメントのシールリップ部とシール面部によって、静止時及び回転時の密封が行なわれる。そして、第１シールエレメントのコーナー部の肉厚寸法が、他の部位の肉厚寸法よりも小さく設定されているので、第１シールエレメントのゴム中に一旦浸透した冷媒が、（温度上昇や圧力変動によって）膨張しようとすると速やかに拡散しつつ外部───冷媒室側───へ放出される。従って、ゴムの亀裂を生じない。特に、金具のコーナー部では、第１シールエレメントのコーナー部との接着力が小さく、冷媒の急激な膨張にて亀裂が発生しやすいが、この箇所の肉厚寸法を特に小さくしたことにより、亀裂の発生と進行を、有効に防止できる。
【００１４】
（請求項３によれば、）従来、ブリスターの発生しやすかった外周密封層部の亀裂及びその進行を防止できる。
【００１５】
（請求項４によれば、）第１シールエレメントのコーナー部の強度が維持でき、かつ、第１シールエレメントのゴム中に一旦浸透した冷媒が、迅速に外部───冷媒室側───へ拡散・放出される。（請求項５によれば、）第１シールエレメントのコーナー部の強度が十分であって、かつ、冷媒の外部への拡散・放出が迅速に行なわれて、亀裂を一層有効に防止される。
【００１６】
（請求項６又は７によれば、）金具のコーナー部の曲率半径が大きいため、第１シールエレメントのゴムとの接着力がコーナー部で低下することを比較的防止できる。他方、上記曲率半径が余り大きくなり過ぎるとシールとしての外形寸法が大きくなったり曲げ加工が難しくなったりするが、（請求項６又は７では）適正な範囲に設定されていて、問題がない。また、（請求項８によれば、）ブリスターが発生しやすい冷媒を使用しているカーエアコンのコンプレッサーには特に好ましい。
【００１７】
【実施例】
以下、図示の実施例に基き本発明を詳説する。
【００１８】
図１は本発明に係る回転軸シールの装着状態を示す断面図であり、図２は３の回転軸シールの装着前の状態（自由状態）の要部拡大断面図である。この回転軸シールは、例えばカーエアコンのコンプレッサーに使用されるものであって、ハウジング１のシール嵌着孔部２と、回転軸３との間に、装着され、回転する回転軸３の外周面４に摺接して、冷媒収納室Ｒ内のフロンガス等の冷媒Ｆを密封する。
【００１９】
この回転軸シールは、第１保持金具６と、該保持金具６に接着───焼付や融着等を含む───されて形状が保持されるゴム弾性体から成る第１シールエレメント７と、該保持金具６の低圧側Ａに固着される第２保持金具８と、該第２保持金具８と第１シールエレメント７との間に挾持される（四ふっ化エチレン樹脂等のふっ素系樹脂等の）合成樹脂から成る第２シールエレメント９と、を備えている。
【００２０】
即ち、第１シールエレメント７は、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）等から成り、回転軸３の外周面４に接触するシールリップ部10を有し、冷媒収納室Ｒ側に配設される。第２シールエレメント９は回転軸３の外周面４に接触するシール面部16を有し、回転軸３を挿入する前の状態（自由状態）では、図２のように断面くの字状、又は、（図示省略した）円環平板状であり、（図１に示した）装着状態では、第２シールエレメント９の内周縁が冷媒収納室Ｒ側へ向いた断面Ｌ字形となり、回転軸３に対して所定幅の円環帯状に接触する。
【００２１】
金具６，８は折曲板材製であって、第１保持金具６は図例では、シール嵌着孔部２の内面２ａと平行な孔嵌着部14と、該孔嵌着部14の（冷媒収納室Ｒ側の）端部に連設された（軸心と直交する方向の）内鍔部６ａと、該孔嵌着部14の他の端部に連設された小内鍔部６ｂと、から成り、その孔嵌着部14と内鍔部６ａとの交わる位置に相当するコーナー部24は、第１シールエレメント７のコーナー部25にて、冷媒収納室Ｒ側から被覆されている。
【００２２】
しかして、第１シールエレメント７の上記コーナー部25は直線勾配にて面取りされ、その肉厚寸法Ｔは、他の部位の肉厚寸法よりも小に設定される。
【００２３】
第１シールエレメント７についてさらに詳しく説明すると、金具６の孔嵌着部14と孔部２の内面２ａの間に介装される外周密封層部11と、金具６の内鍔部６ａを外と内から被覆する直交方向の内鍔被覆外壁部12・内壁部26と、シールリップ部10と、から成り、コーナー部25は、外周密封層部11と外壁部12を連結する部位であって、冷媒収納室Ｒ側から金具６のコーナー部24を被覆している。
【００２４】
シールリップ部10は、円筒部と先細じょうご状部とから成り、断面形状は略くの字形で、先端縁部が回転軸３の外周面４に略線接触状に接触するように尖鋭状内周突条部13が形成される。
【００２５】
また、外周密封層部11の外周面には、複数本の独立した外周突条15…が（山形に）形成される。好ましくは、第１シールエレメント７のシールリップ部10はモールド成形のままで仕上とする。そして、直線面取り状のコーナー部25の外面勾配部27もモールド成形のままで仕上げても良いが、場合によっては、切削又は研削によって仕上げる。
【００２６】
ところで、第２シールエレメント９の外周側半分は、第１シールエレメント７の内壁部26と、第２保持金具８の内鍔部８ａとの間に挾着保持される。また、第２シールエレメント９の内周側半分は、その製造時には平板素材に同心円の切込み溝Ｈ…を切込み形成し、シール面部16にこの切込み溝Ｈ…が配設される。若しくは、この切込み溝Ｈを螺旋溝とするも好ましい。なお、18は止め輪を示す。
【００２７】
次に、図３は従来例と本発明実施例とを共に示した説明図であるが、図３の（イ）のように従来の金具33のコーナー部33ｃの曲率半径Ｒ₀ ───外面にて計測するものとする───が１mm未満と小さく、かつ、それを被覆するゴム弾性体のコーナー部31ｃは角張って必然的に肉厚が増大して1.5mm 以上の肉厚となっていた。これを、本発明では、図３の（ロ）中の実線及び図３の（ハ）で示すように、金具６のコーナー部24の曲率半径Ｒ₁ を、１mm以上かつ４mm以下、特に好ましいのは1.2mm 以上かつ1.8mm 以下に、設定すると共に、それを被覆する第１シールエレメント７のコーナー部25の肉厚寸法Ｔを、0.2mm を越えかつ1.5mm 未満、特に好ましいのは0.3mm 以上かつ1.0mm 以下に、設定する。
【００２８】
金具６のコーナー部24の曲率半径Ｒ₁ が、上記下限値よりも小さいと第１シールエレメント７のゴムとの接着力がコーナー部24，25に於て著しく小さくなり、亀裂Ｙの起点Ｚ（図３の（イ）参照）となる虞があるためで、また、上記上限値よりも大きいと不必要にシール全体の寸法が大きくなり、かつ、製作も難しくなる。
【００２９】
また、第１シールエレメント７のコーナー部25の肉厚寸法Ｔが、上記下限値よりも小さいと、機械的強度が著しく低減して、破壊・破損の心配が生じ、逆に、上記上限値よりも大きいと、一旦ゴムの中部へ拡散・浸透した冷媒が、急激な温度上昇や圧力変動によって膨張したとき、迅速に外部（冷媒収納室Ｒ側）へ拡散・放出されにくくなり、亀裂を生ずる虞が高まる。
【００３０】
次の表１は、本発明の実施品１，２と、従来品１，２とを比較した試験結果である。
【００３１】
【表１】

【００３２】
なお、ブリスター試験条件は、冷媒としてフロン 134ａを使用し、室温で70時間浸漬後、150 ℃のオーブンに投入して急速に加熱して、ブリスターの発生の有無とその発生個数を調べた。各試料は５個づつとした。上記表１から明らかなように、第１シールエレメント７，31のコーナー部25，31ｃの肉厚寸法Ｔが、前述した範囲にあれば、ブリスター発生を防止する効果が大きいことが分かる。
【００３３】
なお、本発明は上述の実施例に限定されず、その設計変更は自由であって、例えば、コーナー部25の面取りを十分大きなアール状としたり、折れ線状にすることも可能である。また、第１シールエレメント７と第２シールエレメント９の形状や枚数の増加、及び金具６，８の形状や個数の増減は、自由である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は上述の構成により次のような著大な効果を奏する。
【００３５】
(1) 弾性ゴム体のコーナー部25の肉厚寸法Ｔが小さいため、一旦、ゴム内部に浸透した冷媒の膨張を、速やかに外部（冷媒収納室Ｒ側）へ拡散・放出して、弾性ゴム体のブリスターによる亀裂の進行を防止できる。
【００３６】
(2) 特に、シール嵌着孔部２の内面２ａに密着する外周密封層部11の亀裂とそれに伴う冷媒の漏洩を確実に防止できる。
【００３７】
(3) （従来品と比較しても、）製作が困難ではないにもかかわらず、ブリスター防止の効果が著しい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す装着状態の断面図である。
【図２】未装着状態の拡大断面図である。
【図３】本発明を従来例と共に示した説明図である。
【図４】従来例の断面図である。
【符号の説明】
３回転軸
４外周面
６金具
６ａ内鍔部
７第１シールエレメント
９第２シールエレメント
10 シールリップ部
11 外周密封層部
12 内鍔被覆外壁部
14 孔嵌着部
16 シール面部
24 コーナー部
25 コーナー部
Ｒ冷媒収納室
Ｒ₁ 曲率半径
Ｔ肉厚寸法
Ａ低圧側
Ｙ亀裂

Claims

回転軸の外周面に接触するシールリップ部を有すると共に冷媒収納室側に配設されるゴム弾性体から成る第１シールエレメントと、上記回転軸の外周面に接触するシール面部を有すると共に低圧側に配設される第２シールエレメントと、上記第１・第２シールエレメントの形状を保持する折曲板材製金具とを、備えた冷媒密封用の回転軸シールに於て、上記金具のコーナー部を上記冷媒収納室側から被覆状に一体化した上記第１シールエレメントのコーナー部は直線勾配にて面取りされ、該直線勾配によって最小の肉厚寸法Ｔが形成され、上記直線勾配によって形成された該肉厚寸法Ｔが、他の部位の肉厚寸法よりも小に設定されていることを特徴とする回転軸シール。
回転軸の外周面に接触するシールリップ部を有すると共に冷媒収納室側に配設されるゴム弾性体から成る第１シールエレメントと、上記回転軸の外周面に接触するシール面部を有すると共に低圧側に配設される第２シールエレメントと、上記第１・第２シールエレメントの形状を保持する折曲板材製金具とを、備えた冷媒密封用の回転軸シールに於て、上記金具のコーナー部を上記冷媒収納室側から被覆状に一体化した上記第１シールエレメントのコーナー部は切削又は研削により直線勾配にて面取りされ、該直線勾配によって最小の肉厚寸法Ｔが形成され、上記直線勾配によって形成された該肉厚寸法Ｔが、他の部位の肉厚寸法よりも小に設定されていることを特徴とする回転軸シール。
回転軸の軸心を含む平面にて切断した断面で見て、金具のコーナー部が、シール嵌着孔部の内面と平行な孔嵌着部と、上記軸心と直交する方向の内鍔部との交わる位置に配設され、かつ、第１シールエレメントのコーナー部が、上記金具の孔嵌着部と上記シール嵌着孔部の内面との間に介装される外周密封層部と、上記金具の内鍔部を冷媒収納室側から被覆する内鍔被覆外壁部との交わる位置に配設されている請求項１又は２記載の回転軸シール。
第１シールエレメントのコーナー部の肉厚寸法Ｔが、0.2mm を越えかつ1.5mm 未満である請求項１，２又は３記載の回転軸シール。
第１シールエレメントのコーナー部の肉厚寸法Ｔが、0.3mm 以上かつ1.0mm 以下である請求項１，２又は３記載の回転軸シール。
金具のコーナー部の曲率半径Ｒ₁ が、１mm以上かつ４mm以下である請求項１，２，３，４又は５記載の回転軸シール。
金具のコーナー部の曲率半径Ｒ₁ が、1.2mm 以上かつ1.8mm 以下である請求項１，２，３，４又は５記載の回転軸シール。
カーエアコンのコンプレッサー用として使用される請求項１〜７のいずれかに記載の回転軸シール。