JP3743122B2 - 密封装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種装置の軸封部に用いられる密封装置に関し、特に、2部材の間に挟持されるシール部材の回転防止を図る技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4は、従来技術によるゴムリップ102と樹脂リップ103を備えた密封装置101の断面構成を説明する図である。
【0003】
この密封装置101の概略構成を説明すると、外周面にOリング112を保持する溝部111を備えた環状部材110に、ゴムリップ102、樹脂リップ103、ダストリップ104が嵌め込まれ、それらリップが溝部111により形成される径方向部113と環状部材110の端部のカシメ部114により積層状に固定されている。
【0004】
ゴムリップ102とダストリップ104は、密封装置101の組み立てに先立って、加硫成形等により予め金属の補強環102a,104aと一体化されている。樹脂リップ103はPTFEを材料とした平ワッシャ形状のものであり、組み立て後に挿嵌される軸と略同一の外径寸法の円柱状治具を挿入して内径部を拡径すると共に密封側Mに向けて撓ませている。
【0005】
201は密封装置101を固定するハウジング部材、202はハウジング部材201に挿嵌される軸であり、この図においては仮想線により描かれている。
【0006】
密封装置101は、特に高圧となる密封側Mの密封流体の漏れを防止する為に、密封側Mにゴムリップ102を備え、ゴムリップ102に連接する大気側Oに樹脂リップ103を備えた構成を備えている。
【0007】
そして、ゴムリップ102はリップ先端部102bの摺動表面203(軸202の外周面)に対する緊迫力によりシール性を発揮する。
【0008】
また、樹脂リップ103は密封側Mの圧力によりゴムリップ102が変形した場合に、リップ上面103aがゴムリップ102の下面に当たりゴムリップ102の過度の変形を抑えるサポート部として機能すると共に、樹脂リップ103のリップ当接部103bによる摺動表面203との摺動接触によりシール性を発揮している。
【0009】
図5は、図4の密封装置101の機能を維持しながら構成を変更することにより、コスト低減を可能とした密封装置130の断面構成説明図である。即ち、上記における図4の密封装置101が、環状部材110,Oリング112,ゴムリップ102,樹脂リップ103,ダストリップ104の5部品で構成されているのに対し、密封装置130では、外側環状部材131,樹脂リップ132,内側環状部材133の3部品で構成され、部品点数が削減された簡易な構成となっている。
【0010】
外側環状部材131は、金属性の断面L字状の補強環131aを備え、補強環131aの軸方向部131bの外周にはゴム嵌合部131c、径方向部131dにはゴムリップ131eが一体的に成形されている。
【0011】
樹脂リップ132は、樹脂リップ103と同じようにPTFEを材料とした平ワッシャ形状のものであり、組み立て後に挿嵌される軸と略同一の外径寸法の円柱状治具を挿入して内径部を拡径すると共に密封側Mに向けて撓む。
【0012】
内側環状部材133は、補強環131aの軸方向部131bの内側に嵌合される軸方向部133aと、軸方向部133aの密封側Mの端部から内側に向いた径方向部133bを備えた断面L字状の金属性環状部材である。
【0013】
そして、密封装置130の組み立ては、外側環状部材131の内側に樹脂リップ132と内側環状部材133を挿入して、補強環131aの軸方向部131bの大気側Oの端部131fを内側に折り曲げてカシメ固定することにより行われている。
【0014】
また、この密封装置130では、樹脂リップ132のリップ当接部132aは、ゴムリップ131eのリップ先端部と比べると、柔軟性に乏しいことから摺動表面203との接触領域における密封流体の「にじみ」(わずかな漏出)が発生することに対して、図5に示されるように樹脂リップ132のリップ当接部132aにネジ溝132bを形成して、当接部132aと摺動表面203の境界面に存在する流体を、軸202の回転により移動させる流体ポンプ作用を働かせて密封流体の漏出を防止している。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図4及び図5の密封装置101,130に関して、密封装置130を一例として説明すると、内側環状部材133は、樹脂リップ132と内側に折り曲げられた端部131fの間に挟持されることで固定されている。
【0016】
端部131fによりカシメ固定を行うと、樹脂リップ132及び補強環131aの径方向部131dの大気側Oに形成されたゴム部131gには圧縮応力がかかり、無負荷の状態よりも若干薄くつぶれた状態で挟持されることになるが、樹脂リップ132に経年変化等により発生する圧縮クリープや、ゴム部131gの反発力の低下によりカシメ固定にゆるみが発生し、軸202の回転に伴って樹脂リップ132及び内側環状部材133が回転してしまうという問題が発生することがあった。
【0017】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、例えば外側環状部材のフランジ部とこの外側環状部材に嵌合する内側環状部材のような2部材間に挟持される独立したシール部材が、リップ部と摺動面の間に発生する回転トルクにより回転してしまうことを防止可能とする密封装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、円筒部と該円筒部の一方の端部から径方向に折り曲がるフランジ部とを有する金属環と、該金属環の円筒部からフランジ部と略平行に設けられた径方向部と、該径方向部に接続するリップ部とを有するゴム状弾性材による第1のシール部材と、前記金属環のフランジ部と第1のシール部材の径方向部との間に挟持される被挟持部と、該被挟持部から軸方向に折り曲がるリップ部とを有する樹脂材による第2のシール部材と、前記金属環の円筒部の前記フランジ部から第2のシール部材の被挟持部の厚みだけ離れた位置に設けられ、前記フランジ部との間で前記第2のシール部材の被挟持部の端面部を保持する係合突起と、を備えることを特徴とする。
【0023】
これによると、密封装置の組み立ての際に、第2のシール部材を金属環の円筒部に押し付けることで被挟持部が金属環のフランジ部と係合突起により保持・位置決めされるので、組み立て加工時(型成形時)の取扱性及び成形性を向上することが可能となり、また、金属環と第2のシール部材の相対回転を防止する。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態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かぎりは、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。
【0025】
(実施の形態1)
図1および図2には、本発明の第1の実施の形態に係る密封装置が示されている。図1は密封装置の概略構成を示す一部断面図であり、図2は密封装置をハウジング80に組み付け、軸70が挿嵌される使用状態を示す概略構成断面図である。
【0026】
図に示すように、密封装置1は、軸70と円筒状の開口部を有するハウジング80の間の環状の隙間をシールし、密封流体側Mの油などの流体が大気側Oに漏れないようにしているものである。
【0027】
密封装置1は、概略、金属環20と、金属環20に一体的に成形される第1のシール部材30と、金属環20と第1のシール部材30に挟持される第2のシール部材40とから構成されている。
【0028】
金属環20は、組み付けた時に軸70やハウジング80と同心的に配置される円筒部21と、円筒部21の一端部(組み付けた状態における大気側O)から内径方向(軸70に向かう方向)に折り曲がる内向きのフランジ部22と、を有している。
【0029】
第1のシール部材30は、金属環20の円筒部21の外部側と内部側とを覆うように一体的に成形され、この覆った部分からフランジ部22と略平行になるように成形される径方向部32と、この径方向部32に接続するリップ部33とを有しており、ゴム状弾性材によって形成されている。
【0030】
そして、リップ部33の軸70への摺動面には、ポンプねじ34が設けられている。
【0031】
第1のシール部材30を組み付けた際には、外周部31がハウジング80の内周に密封接触し、また、リップ部33の外周に縮径方向の緊迫力を与えるばね環5が取りつけられて、リップ部33の先端が軸70の外周面に摺接することによって、密封流体側Mの油などの流体をシールすることができる。
【0032】
また、ポンプねじ34は、例えば、ハの字形状とすることによって、密封装置1が軸70に対していずれの方向に回転しても流体を密封流体側Mへ流動させるようなポンプ効果を発揮させる構造となっている。
【0033】
第2のシール部材40は、金属環20のフランジ部22と第1のシール部材30の径方向部32との間に挟持される被挟持部41と、この被挟持部41から軸方向に折り曲がるリップ部42とを有しており、樹脂材(PTFEなど)によって形成されている。
【0034】
第2のシール部材40は軸70が挿入されていない状態ではワッシャ形状であり、軸70の挿入によって内側の縁が軸70の外周面に沿って拡径しながら撓んで、軸70の外周面に摺接可能に配置される(リップ部42)ようになっている。
【0035】
なお、図1では、内側の縁が拡径してリップ部42を形成した場合の図を示している。
【0036】
そして、リップ部42の先端部で第1のシール部材30のリップ部33の根本を支えており、リップ部33に高い圧力が負荷された場合にもリップ部33の過度の変形を防止し、リップ部33による密封性を維持させている。
【0037】
また、リップ部42の軸70への摺動面にも、ポンプねじ43が設けられている。
【0038】
このポンプねじ43は、密封装置1が軸70に対して回転することによって流体を密封流体側Mへ流動させるようなポンプ効果を発揮させる構造となっている。
【0039】
なお、ポンプねじ43は、密封装置1が軸70に対して、通常、一方の方向にのみ回転し、あまり他方の方向には回転しないような箇所に適用する場合には、一方の方向の回転に対して効率良くポンプ効果を発揮する螺旋状のねじとするのが好適であり、両方向に回転するような箇所に適用する場合には、いずれの回転に対しても適度にポンプ効果を発揮する多数の同心状のねじとするのが好適である。
【0040】
さらに、被挟持部41からリップ部42に向けて折り曲がる位置を、図に示したように、金属環20のフランジ部22の端面によって形成される内径よりも外径側で折り曲がり始めるようにすることによって、すなわち、第1のシール部材30によって第2のシール部材40を挟持する位置を金属環20のフランジ部22による挟持位置よりも外径側に止める構成とすることによって、リップ部42の偏心追随性を高めることができる。
【0041】
6は、金属環20のフランジ部22における第2のシール部材40の被挟持部41への当接面に設けられ、第2のシール部材40の回り止めとして機能する係合突起であり、この係合突起6を設けることによって、第2のシール部材40の軸70との共回りを防ぐことができる。
【0042】
係合突起6は、フランジ部22に複数個配置された先細りのスパイク状のものであり、例えば、金属環20のプレス成形加工時にフランジ部22の一部を半抜き加工することにより形成することができる。
【0043】
また、係合突起6の第2のシール部材40へのくい込みは、密封装置1の製造工程において、第1のシール部材30を型成形(ゴム型による加硫成形)する際に、第2のシール部材40をフランジ部22に当接するように金属環20に嵌め込んだ状態で型の中に載置し、型閉めを行いゴム状弾性材の加圧圧縮により、樹脂材からなる第2のシール部材40がフランジ部22に押し付けられることにより行われる。
【0044】
以上のように構成される密封装置1よって、密封流体側Mの密封流体は、ハウジング80側は第1のシール部材30の外周部31によってシールされ、軸70側は第1のシール部材30のリップ部33によってシールされる。
【0045】
そして、リップ部33から漏れた流体は、リップ部33に設けられたポンプねじ34によって密封流体側Mへ戻される。
【0046】
このポンプねじ34でも戻されずに漏れてしまった場合には、第2のシール部材40に設けられたポンプねじ43によって適正に密封流体側Mへ戻される。
【0047】
リップ部42の先端部で第1のシール部材30のリップ部33の根本を支えているのでリップ部33がめくれてしまうことなどが防止され安定した密封性能を維持できる。
【0048】
また、係合突起6を設けることによって、第2のシール部材40の軸70との共回りを防ぐことができる。
【0049】
(実施の形態2)
図3は、第2の実施の形態を説明する図である。この実施の形態では、係合突起6Aが金属環20の円筒部21のフランジ部22から第2のシール部材の被挟持部の厚みだけ離れた位置に設けられている。
【0050】
このような構成においては、第2のシール部材40を金属環20に嵌め込む際に、その被挟持部41の外周端面部がフランジ部22と係合突起6Aにより挟持・固定されるように、多少の押圧力を加えて押し込むことで、第2のシール部材40の被挟持部41をフランジ部22に当接させた状態とすることができる。
【0051】
従って、第1のシール部材30の型成形に先立って第2のシール部材40の位置決めを行うことができ、型成形の際の第2のシール部材40の位置ズレや傾斜を抑え、安定した型成形工程を行うことができる。
【0052】
【発明の効果】
本発明によると、係合突起により、金属環のフランジ部と第1のシール部材に挟まれて保持される樹脂材からなる第2のシール部材の軸との共回りを防ぐことができる。
【0054】
係合突起を金属環の円筒部に設けた場合には、第2のシール部材を型成形に先立って位置決めを行うことができ、型成形の際の第2のシール部材の位置ズレや傾斜を抑え、安定した型成形工程を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の第1の実施の形態に係る密封装置の断面図である。
【図2】図2は本発明の第1の実施の形態に係る密封装置を組み付けた状態を示す断面図である。
【図3】図3は本発明の第2の実施の形態に係る密封装置の断面図である。
【図4】図4は従来技術に係る密封装置の断面図である。
【図5】図5は従来技術に係る密封装置の断面図である。
【符号の説明】
1 密封装置
5 ばね環
6,6A 係合突起
20 金属環
21 円筒部
22 フランジ部
30 第1のシール部材
32 径方向部
33 リップ部
34 ポンプねじ
40 第2のシール部材
41 被挟持部
42 リップ部
43 ポンプねじ
70 軸
80 ハウジング
M 密封流体側
O 大気側
Claims (1)
- 円筒部と該円筒部の一方の端部から径方向に折り曲がるフランジ部とを有する金属環と、
該金属環の円筒部からフランジ部と略平行に設けられた径方向部と、該径方向部に接続するリップ部とを有するゴム状弾性材による第1のシール部材と、
前記金属環のフランジ部と第1のシール部材の径方向部との間に挟持される被挟持部と、該被挟持部から軸方向に折り曲がるリップ部とを有する樹脂材による第2のシール部材と、
前記金属環の円筒部の前記フランジ部から第2のシール部材の被挟持部の厚みだけ離れた位置に設けられ、前記フランジ部との間で前記第2のシール部材の被挟持部の端面部を保持する係合突起と、
を備えることを特徴とする密封装置。
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JP15045997A JP3743122B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | 密封装置 |
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1997
- 1997-05-23 JP JP15045997A patent/JP3743122B2/ja not_active Expired - Fee Related
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