JP4032730B2 - Sealing device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば各種内燃機関のトランスミッションや、産業ロボット等に用いられ、ハウジング等を貫通する軸部材の外周面と同ハウジングの内周面との間隙に設けられ、その間隙を介して同ハウジング内の密封液体が外部へ流出するのを防止する密封装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
各種内燃機関のトランスミッションやパワーステアリング装置等においては、ハウジングを貫通する軸部材が、同ハウジングに対して相対回転するように設けられる部位が存在する。このような部位には一般に、軸部材の外周面と同ハウジングの内周面との間隙を介して同ハウジング内の作動油が外部へ流出するのを防止すべく、オイルシール(密封装置)が設けられる。
【0003】
図4には、従来知られているこの種の密封装置の一例を示す断面構成図である。
【0004】
同図に示すように、密封装置101は、ハウジング102と軸部材(回転軸)103との間隙において、ハウジング102の内周面102a、或いは回転軸103の外周面103aに沿って周設されるよう環形状を有する。密封装置101は、密封対象液体(作動油)の満たされたハウジング102の密封液体側空間(内部空間)S1において回転軸103の外周面に摺接するメインリップ111と、ハウジング102の外部空間S2側において同じく回転軸103の外周面に摺接するダストリップ116とを備える。メインリップ104は、内部空間S1から外部空間S2への作動油の漏洩を防止する機能を主に有する。ダストリップ116は、外部空間S2から内部空間S1へのダスト等の侵入を防止する機能を主に有する。環状の金属製スプリング115は、メインリップ111を回転軸103の外周面に向かって付勢する。密封装置101本体に埋め込まれた金属製の補強環114は、密封装置101の形状を安定に保持する機能を有する。また、メインリップ111の表面に刻設されたポンプ溝135は、回転軸103bが回転することにより、内部空間S1から外部空間S2へ漏出した作動油を内部空間S1側に押し戻す機能(ポンプ作用)を有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような密封装置101では、例えば図5に示すような態様で軸部材(或いはハウジング)の回転動作が正逆に高速で切り替わるようなシステムに採用された場合、漏出した作動油に対して十分なポンプ作用を発揮することができず、また軸部材やハウジングがそのように過渡的な動作をすることにより、密封装置101自体の形状を安定に保持することができなくなる懸念があった。
【0006】
また、ハウジング内部の機械要素(例えばギヤ)から生成される摩耗紛等の量が多い環境下で使用する場合には、多量の摩耗紛がメインリップと回転軸との摺接部位に噛み込み、その密封性能を低下させてしまう懸念もあった。
【0007】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ハウジング等を貫通する軸部材の外周面と同ハウジングの内周面との間隙に設けられ、その間隙を介して同ハウジング内の密封液体が外部へ流出するのを長期に亘って確実に防止することのできる密封装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、同軸的に設けられ相対回転するハウジング及び軸のうち一方の部材に固定され、該ハウジング及び軸の間の環状隙間において、所定の密封対象液体が収容された内部空間側を、外部空間側から前記軸の軸方向に沿って密封する密封装置であって、前記ハウジング及び軸が、相対的に正逆の回転方向を変更しつつ、回転数が正逆にそれぞれ最大で3000rpmまで達する回転動作を繰り返すような使用環境下で使用される密封装置において、前記ハウジング及び軸のうちの他方の部材に摺動接触するメインリップを備えた第1のシール部材と、順回転及び逆回転の両回転方向に対し密封対象液体を前記内部空間側に押し戻すためのネジ部と、前記第1のシール部材に嵌着され、前記メインリップの内部空間側で前記他方の部材に対して環状の平らなシール面で摺動接触するサブリップを備えた第2のシール部材と、を有し、前記ネジ部は、前記メインリップの先端から前記軸の軸線方向に沿って異方向に傾斜して形成された複数のネジ突起を有しており、異方向に傾斜した前記複数のネジ突起の前記軸の軸線に対するそれぞれの角度が、20〜40°であり、前記複数のネジ突起間の間隔が、0.5〜0.9mmであり、前記複数のネジ突起の頂角が、110〜130°であることを特徴とする。
【0009】
同構成によれば、前記ハウジング及び前記軸が相対的に正逆いずれの方向に回転する場合であれ、メインリップの摺動面に漏出した密封対象液体が効率的に内部空間に押し戻されることとなる。
【0010】
さらに、前記サブリップが前記メインリップへの異物の噛み込みを効率的に防止するため、前記ハウジング及び軸の相対回転の回転方向が過渡的に変更されるような使用環境下であっても、十分な密封機能が確保されるようになる。
【0012】
同構成によれば、ネジ部の構造として突起形状を採用することにより、摺動接触面積が低減されるばかりでなく、当該ネジ部が前記メインリップの先端から前記軸の軸線方向に沿って斜方向に形成されたネジ形状を有することにより、前記ハウジング及び軸の相対回転の回転方向が、順回転及び逆回転の両回転方向に変更される際、当該構造の特定部位への応力集中が少なくなり、前記ネジ突起の変形も小さくなる。密封性能と耐久性能の向上が両立して図られ、高い密封性能が長期に亘って保証されるようになる。
【0013】
【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。
【0014】
図1は本発明の実施の形態にかかる密封装置1の概略構成断面図である。
【0015】
図中1は密封装置全体を示すもので、ハウジング2に固定され、回転軸3との間の環状隙間を密封するものである。
【0016】
密封装置1は、メインリップ11を備えた第1シール部材10と、第1シール部材10よりも内部空間S1に配置された第2シール部材20とから構成されている。
【0017】
第1シール部材10は、いわゆるばね付外周ゴム形のオイルシールであり、密封液体側空間S1に開く断面略コの字形の環状部材である。第1シール部材は、ハウジング2内周に嵌着される外筒部12と、内周側で回転軸3に摺動接触するメインリップ11とを備え、ゴム状弾性体13と、ゴム状弾性体13に埋設される金属環14とから構成されている。
【0018】
金属環14は円筒部14aと、円筒部14aの大気側端部から内向きに伸びる内向きフランジ部14bと、から構成される断面L字形状で、円筒部14aが外筒部12のゴム状弾性体中に埋設され、内向きフランジ部14b内端にメインリップ11の基端部11aが設けられている。
【0019】
メインリップ11のリップ先端部11bの外周には、ばね部材15が装着されて緊迫力が高められている。
【0020】
また、このメインリップ11の基端部11aには外部空間S2に伸びるダストリップ16が設けられ、外部空間S2からダストが侵入するのを防止している。さらにメインリップ11の外部空間S2の摺動面11cには密封性向上のため、複数のネジ突起31,32が並列して設けられている。これらネジ突起31,32は、ハウジング2に対して回転軸3が順回転及び逆回転の両回転方向に対し密封対象液体(作動油)を密封対象液体側空間(内部空間)S1側に押し戻すためのネジ部を構成する。
【0021】
第2シール部材20は金属環21と、金属環21の内径に一体的に設けられ回転軸3に摺動自在に密封接触するゴム状弾性体製のサブリップ22とを備えている。
【0022】
メインリップ11とサブリップ22との間には環状密封領域7が形成されている。この環状密封領域7には所望に応じグリースが満たされ、各リップの摺動性の向上と密封性向上を図る場合がある。
【0023】
金属環21は第1シール部材の外筒部12内周に嵌着される円筒部21aを形成しており、円筒部21aの内部空間S1側端縁から径方向内方に向かって伸びるフランジ部21bを有している。サブリップ22は、密封液体中のスラッジの噛み込みを防止し、メインリップ11の密封性を維持させるため、密封液体側空間S1に傾斜しており、密封液体の環状密封領域への侵入を抑制する。本実施の形態ではメインリップにネジ部を有しており、該ネジ部にスラッシュ等が噛み込むと、ネジ部が損傷すること等に起因して、密封流体を押し戻す効果が少なくなる。特に突起状のネジの場合、軸に対する接触面積は小さくなるもののスラッジに対する影響も大きいためサブリップが必要である。ちなみに溝形状のネジの場合にも、溝内にスラッジがたまってネジ効果が少なくなることが考えられる。なお、円筒部21a(外周面)と外筒部12(内周面)との嵌着部位αにおいては、円筒部21aの一部が凸形状を、外筒部12の一部が凹形状を形成することで、両部材21a,12が互いに嵌合するようになっている。このため、サブリップ22に対し、同サブリップ22がメインリップから離間する方向βに外力が加わったような場合であれ、こうした嵌合構造の働きにより、サブリップ22がメインリップから抜け落ちることはない。
【0024】
図2は、メインリップ11の摺動面11cに設けられたネジ突起31,32を拡大して示す平面図である。
【0025】
同図2に示すように、摺動面11c上に形成される複数のネジ突起31,32は、所定間隔幅(L1,L2)をもって並列している。ここで、ネジ突起31は回転軸3の軸線γに対し(軸線方向に対し)所定角度θ1をもって、またネジ突起32は回転軸3の軸線γに対し所定角度θ2をもって、各々が異方向(本実施の形態では、軸線γに対し各々が略対称をなす方向)に傾斜している。
【0026】
図3に、図2に示されるネジ突起31のIII−III断面を示す。
【0027】
同図3に示すように、ネジ突起31(ネジ突起32も同様)は、略二等辺三角形の断面形状を有する。
【0028】
なお、ハウジング2に対し、回転軸3が過渡的に正逆の回転方向を変更しつつ、回転動作を繰り返す場合において、角度θ1,θ2を共に20〜40°(より好適には30°程度)、間隔幅L1,L2を共に0.5〜0.9mm、ネジ突起31の頂角θ3を110°〜130°(より好適には120°程度)に設定することで、最も高い形状の安定性と、密封性とを確保できることが、発明者によって確認されている。
【0029】
このように、本実施の形態にかかる密封装置1によれば、ハウジング2及び回転軸3が相対的に正逆いずれの方向に回転する場合であれ、メインリップ11の摺動面11cに漏出した作動油(密封対象液体)が効率的に内部空間に押し戻される(ポンピングされる)こととなる。
【0030】
また、摺動面11c上のネジ部として突起形状(図3参照)を採用することにより(メインリップ11全体としての)摺動接触面積が低減され、耐久性が向上する。また、当該ネジ部が、メインリップ11の先端11bから回転軸3の軸線方向に沿って斜方向に形成されたネジ形状を有するため、ハウジング2及び回転軸3の相対回転の回転方向が変更される際、当該構造の特定部位への応力集中が少なくなり、ネジ突起31,32の変形も小さくなる。よって、密封性能と耐久性能の向上が両立して図られ、様々な外乱に対するロバスト性が向上することにより、高い密封性能が長期に亘って保証されるようになる。
【0031】
また、サブリップ22に対し、これがメインリップ11から離間する方向(β)に外力(例えば金属環21に対する外筒部12の反力)が加わったような場合であれ、嵌合構造αの働きにより、第2シール部材20が第1シール部材10から抜け落ちることがなくなる。よって、ハウジング2及び回転軸3の相対回転の回転方向が過渡的に変更されるような使用環境下であっても、十分な密封機能が確保されるようになる。
【0032】
なお、本実施の形態にかかる密封装置1は、固定されたハウジング2内において、回転軸3が回転動作を行う機構に採用されるものであるが、固定された軸部材に対して、ハウジングが回転動作を行うような機構に対しても、密封装置1と略同様の構造を適用して本実施の形態と同等若しくはこれに準ずる効果を奏することができる。
【0033】
また、本実施の形態にかかる密封装置1は、ハウジング2の内周面に固定され、回転軸3の外周面に摺動接触するものであったが、回転軸3の外周面に固定され、ハウジング2の内周面に摺動接触するような構成を採用しても、本実施の形態と同等若しくはこれに準ずる効果を奏することができる。
【0034】
なお、ネジ部の構造としては、突起形状からなるネジ突起31,32に代え、ネジ溝を採用することもできる。ただし、過渡的な相対回転動作に対しより高い密封性能や耐久性能を確保するためには、回転軸3の外周面に対する接触面積を効果的に低減することができるといった点で、上記実施の形態によるように突起形状(ネジ突起31,32)を採用するのがより好ましい。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ハウジング及び軸が相対的に正逆いずれの方向に回転する場合であれ、メインリップの摺動面に漏出した密封対象液体が効率的に内部空間に押し戻されることとなる。よって、そのような相対回転の回転方向が過渡的に変更を繰り返すような使用環境下であれ、高い密封性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態にかかる密封装置の概略断面構成図。
【図2】同実施の形態にかかるメインリップのネジ突起を拡大して示す平面図。
【図3】図2のIII−III断面図。
【図4】従来の密封装置の概略構成図。
【図5】正逆回転が可能な軸部材の運動パターンの一例を示すタイムチャート。
【符号の説明】
1 密封装置
2 ハウジング
3 回転軸
7 環状密封領域
10 第1シール部材
11 メインリップ
12 外筒部
14 金属環
14a 円筒部
14b 内向きフランジ部
16 ダストリップ
20 第2シール部材
21 金属環
21a 円筒部
21b フランジ部
22 サブリップ
31,32 ネジ突起[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is used in, for example, transmissions of various internal combustion engines, industrial robots, and the like, and is provided in a gap between an outer peripheral surface of a shaft member penetrating the housing and the inner peripheral surface of the housing, and the housing is interposed through the gap. The present invention relates to a sealing device that prevents a sealing liquid inside from flowing out.
[0002]
[Prior art]
In various internal combustion engine transmissions, power steering devices, and the like, there is a portion where a shaft member penetrating the housing is provided to rotate relative to the housing. In general, an oil seal (sealing device) is provided at such a portion in order to prevent the hydraulic oil in the housing from flowing out through a gap between the outer peripheral surface of the shaft member and the inner peripheral surface of the housing. Provided.
[0003]
FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram illustrating an example of a conventionally known sealing device of this type.
[0004]
As shown in the figure, the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the
[0006]
Also, when used in an environment where there is a large amount of wear powder generated from mechanical elements (for example, gears) inside the housing, a large amount of wear powder bites into the sliding contact portion between the main lip and the rotating shaft, There was also a concern that the sealing performance would be reduced.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and the object of the present invention is to be provided in the gap between the outer peripheral surface of the shaft member penetrating the housing or the like and the inner peripheral surface of the housing. It is an object of the present invention to provide a sealing device that can reliably prevent the sealing liquid in the housing from flowing out to the outside through a gap over a long period of time.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is fixed to one member of a housing and a shaft that are coaxially provided and rotate relative to each other, and a predetermined liquid to be sealed is accommodated in an annular gap between the housing and the shaft. has been an inner space side, a sealing device for sealing along an external space side in the axial direction of the shaft, the housing and shaft, while changing the rotational direction of the relative forward and reverse, speed positive On the other hand, in a sealing device that is used under a usage environment in which each rotating operation up to 3000 rpm is repeated, a first sealing member having a main lip that is in sliding contact with the other member of the housing and the shaft And a screw part for pushing the liquid to be sealed back to the inner space side in both the forward and reverse rotation directions, the first seal member, and the inside of the main lip And a second sealing member provided with a sub lip of said between side against the other member in sliding contact with the flat sealing surface of the annular, wherein the threaded portion of the shaft from the tip of the main lip A plurality of screw protrusions formed to be inclined in different directions along the axial direction, and each angle of the plurality of screw protrusions inclined in the different direction with respect to the axis of the shaft is 20 to 40 degrees; And the interval between the plurality of screw protrusions is 0.5 to 0.9 mm, and the apex angle of the plurality of screw protrusions is 110 to 130 °.
[0009]
According to this configuration, even when the housing and the shaft rotate relatively in either forward or reverse directions, the liquid to be sealed leaked to the sliding surface of the main lip is efficiently pushed back into the internal space. Become.
[0010]
Furthermore, since the sub lip effectively prevents foreign matter from getting into the main lip, it is sufficient even in a usage environment where the rotational direction of the relative rotation of the housing and the shaft is changed transiently. Secure sealing function.
[0012]
According to this configuration, by adopting the protrusion shape as the structure of the screw portion, not only the sliding contact area is reduced, but also the screw portion is inclined along the axial direction of the shaft from the tip of the main lip. By having the screw shape formed in the direction, when the rotation direction of the relative rotation of the housing and the shaft is changed to both the forward rotation direction and the reverse rotation direction, the stress concentration on a specific part of the structure is small. Thus, the deformation of the screw protrusion is also reduced. The sealing performance and the durability performance are improved at the same time, and a high sealing performance is ensured over a long period of time.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. Absent.
[0014]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a
[0015]
In the figure,
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
A
[0020]
Further, a
[0021]
The
[0022]
An annular sealing region 7 is formed between the
[0023]
The
[0024]
FIG. 2 is an enlarged plan view showing the
[0025]
As shown in FIG. 2, the plurality of
[0026]
FIG. 3 shows a III-III cross section of the
[0027]
As shown in FIG. 3, the screw protrusion 31 (the same applies to the screw protrusion 32) has a substantially isosceles triangular cross-sectional shape.
[0028]
In addition, when the rotating shaft 3 changes the forward and reverse rotational directions transiently with respect to the
[0029]
As described above, according to the
[0030]
Further, by adopting a protruding shape (see FIG. 3) as the threaded portion on the sliding
[0031]
Further, even when an external force (for example, a reaction force of the
[0032]
Note that the
[0033]
Further, the
[0034]
In addition, as a structure of a screw part, it can replace with the
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the liquid to be sealed leaked to the sliding surface of the main lip is efficiently put into the internal space, even when the housing and the shaft rotate in either the forward or reverse direction. It will be pushed back. Therefore, high sealing performance can be ensured even in a use environment where the rotational direction of such relative rotation is repeatedly changed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional configuration diagram of a sealing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged plan view showing a screw protrusion of the main lip according to the embodiment;
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a conventional sealing device.
FIG. 5 is a time chart showing an example of a movement pattern of a shaft member capable of forward and reverse rotation .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
該ハウジング及び軸の間の環状隙間において、所定の密封対象液体が収容された内部空間側を、外部空間側から前記軸の軸方向に沿って密封する密封装置であって、
前記ハウジング及び軸が、相対的に正逆の回転方向を変更しつつ、回転数が正逆にそれぞれ最大で3000rpmまで達する回転動作を繰り返すような使用環境下で使用される密封装置において、
前記ハウジング及び軸のうちの他方の部材に摺動接触するメインリップを備えた第1のシール部材と、
順回転及び逆回転の両回転方向に対し密封対象液体を前記内部空間側に押し戻すためのネジ部と、
前記第1のシール部材に嵌着され、前記メインリップの内部空間側で前記他方の部材に対して環状の平らなシール面で摺動接触するサブリップを備えた第2のシール部材と、
を有し、
前記ネジ部は、前記メインリップの先端から前記軸の軸線方向に沿って異方向に傾斜して形成された複数のネジ突起を有しており、
異方向に傾斜した前記複数のネジ突起の前記軸の軸線に対するそれぞれの角度が、20〜40°であり、
前記複数のネジ突起間の間隔が、0.5〜0.9mmであり、
前記複数のネジ突起の頂角が、110〜130°であることを特徴とする密封装置。It is fixed to one member of a housing and a shaft that are coaxially provided and relatively rotate,
A sealing device that seals the inner space side in which a predetermined liquid to be sealed is accommodated in the annular gap between the housing and the shaft from the outer space side along the axial direction of the shaft,
The housing and the shaft is relatively while changing the forward and reverse rotation direction, the sealing device used in a used environment such as repeated rotation operation speed reaches the maximum in the forward and reverse respectively to 3000 rpm,
A first seal member having a main lip that is in sliding contact with the other member of the housing and shaft;
A screw part for pushing the liquid to be sealed back to the inner space side in both forward and reverse rotation directions;
Is fitted to the first sealing member, and a second sealing member provided with a sub lip for sliding contact with a flat sealing surface of the annular against the other member in the inner space side of the main lip,
Have
The screw portion has a plurality of screw protrusions formed to be inclined in different directions along the axial direction of the shaft from the tip of the main lip,
Respective angles of the plurality of screw projections inclined in different directions with respect to the axis of the shaft are 20 to 40 °,
An interval between the plurality of screw protrusions is 0.5 to 0.9 mm;
The apex angle of the plurality of screw protrusions is 110 to 130 °.
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