JP4100855B2 - 密封構造及び回転電機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機等の内部に液体が侵入するのを防止する密封構造及びこの密封構造を備えた回転電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、従来の密封構造の代表例の構造を示す断面図である。これらの図において、符号１０１で示した部材は、開口部を有する本体構成部材であり、符号１０２で示した部材は本体構成部材１０１の開口部を閉塞する閉塞部材である。本体構成部材１０１と閉塞部材１０２との間には、両者の間に形成される隙間から本体構成部材の内部に水が浸入するのを阻止するためのオーリング１０３が配置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図５（Ａ）及び（Ｂ）に示した従来の密封構造では、いずれも本体構成部材１０１と閉塞部材１０２とに接触するオーリング１０３の接触面ＣＳが２箇所又は３箇所である。従来の構造で、圧力によりオーリング１０３が移動したり、又はその他の理由で、本体構成部材１０１と閉塞部材１０２とオーリング１０３との間に形成される接触面ＣＳのうち１箇所しか接触面がない側の接触面のシールが破れると、本体構成部材１０１内に液体が侵入してしまう問題があり、シールの信頼性が必ずしも高くないという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、従来よりもシール性能が高い密封構造を提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、従来よりもシール性能が高い密封構造を備えた回転電機を提供することにある。
【０００６】
本発明の更に他の目的は、組み立てが容易で、しかも組み立て時にオーリングが損傷を受けることがない密封構造を備えた回転電機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、開口部を有する本体構成部材と開口部を閉塞する閉塞部材との間にオーリングが配置され、閉塞部材と本体構成部材との間から本体構成部材の内部に液体が浸入するのを防止する密封構造を改良の対象とする。閉塞部材と本体構成部材とは、両者が組み合わされた状態で開口部に沿って延びて互いに対向する閉塞部材側対向面部と本体構成部材側対向面部とを有している。そして閉塞部材側対向面部及び本体構成部材側対向面部の一方には、オーリングが嵌合されるオーリング嵌合部を形成する。このオーリング嵌合部の形状は、嵌合されたオーリングとの間にオーリングの周方向に連続して延びる第１及び第２の面対偶を形成する第１及び第２の接触面を有するように定める。また閉塞部材側対向面部及び本体構成部材側対向面部の他方には、閉塞部材と本体構成部材とを組み合わせた状態で、オーリング嵌合部に嵌合されたオーリングと接触してオーリングを圧縮する圧縮部を形成する。そしてこの圧縮部の形状は、オーリングの周方向に連続して延びる第３及び第４の面対偶をオーリングとの間に形成する第３及び第４の接触面を有するように定める。このようにすると、オーリング嵌合部とオーリングとの間に第１及び第２の面対偶が形成され、また圧縮部とオーリングとの間に第３及び第４の面対偶が形成されることになって、オーリング嵌合部とオーリングとの間又は圧縮部とオーリングとの間にそれぞれ２箇所のシール部を形成することができる。したがって本発明によれば、従来よりもシール性能を高めることができて、本体構成部分の内部に液体が浸入するのを従来よりも確実に防止することができる。
【０００８】
なお閉塞部材としては、本体構成部材と組み合わせたときに、開口部の内部に嵌合される筒状の壁部を一体に有し、筒状の壁部が閉塞部材側対向面部を構成するものを用いることできる。この場合には、筒状の壁部の外周部に外側に向かって開口する環状の溝部を形成する。このようにすると環状の溝部の内壁面に第１及び第２の接触面が含まれる。そして本体構成部材が開口部を囲む筒状の周壁部を有するときには、筒状の周壁部の開口部側に位置する環状の端部の内壁部には該端部の端面に向かうに従って広がる環状のテーパ面を形成する。このようにすると、環状のテーパ面及び該環状のテーパ面に連続し且つ拡径することのない筒状面とが前記第３及び第４の接触面を構成する。このようなテーパ面を形成した場合に、テーパ面からオーリングに加わる力でオーリングを環状の溝の内部に押し込めることができて、いわゆる“かじり”と呼ばれるようなオーリングの挟み込み現象がなくなる。したがって組み立ての際に、オーリングが損傷を受けることがなく、密閉構造の信頼性が更に高くなる。なおテーパ面は筒状面との間の角度θが、２０５°〜２２５°の範囲の角度になるようにするのが好ましい。このような角度範囲にすれば、前述第３及び第４の面対偶における接触圧に極端な差ができなくなって、密閉構造のシール性能を高めることができる。
【０００９】
またこの場合において、閉塞部材が本体構成部材と組み合わされたときに、テーパ面と前記筒状面との間の境界線が、環状の溝部の中心よりも前記筒状の壁部の先端側に位置する（閉塞部材の挿入方向側に位置する）ようにすると、オーリングを環状の溝の内部に確実に押し込むことが可能になって、いわゆる“かじり”と呼ばれるようなオーリングの挟み込み現象の発生を確実に阻止できる。
【００１０】
本発明の密封構造をモータ等の回転電機に適用することができる。その場合、回転電機は、両端に一対の開口部を有し内部にステータとロータとが配置される筒体と、一対の開口部を閉塞する一対のブラケットと、一対のブラケットと筒体との間に配置されて一対のブラケットと筒体の両端部との間から筒体の内部に液体が浸入するのを防止する一対のオーリングとを備えている。一対のブラケットと筒体とは、両者が組み合わされた状態で一対の開口部に沿って延びて互いに対向する一対のブラケット側対向面部と一対の筒体側対向面部とをそれぞれ有している。対向するブラケット側対向面部及び筒体側対向面部の一方には、オーリングが嵌合されるオーリング嵌合部を形成する。オーリング嵌合部の形状は、嵌合されたオーリングとの間にオーリングの周方向に連続して延びる第１及び第２の面対偶を形成する第１及び第２の接触面を有するように定めればよい。また対向するブラケット側対向面部及び筒体側対向面部の他方には、ブラケットと筒体とが組み合わされた状態でオーリング嵌合部に嵌合されたオーリングと接触してオーリングを圧縮する圧縮部を形成する。圧縮部の形状は、オーリングとの間にオーリングの周方向に連続して延びる第３及び第４の面対偶を形成する第３及び第４の接触面を有するように定める。このようにすると、両側のブラケットと筒体との間から液体が浸入するのを確実に防止することができる。
【００１１】
一対のブラケットは、筒体と組み合わされたときに、一対の開口部の内部に嵌合される筒状の壁部をそれぞれ一体に有する場合には、筒状の壁部がブラケット側対向面部を構成する。そしてこの筒状の壁部の外周部に外側に向かって開口する環状の溝部を形成すると、この環状の溝部の内壁面に第１及び第２の接触面が含まれる。そして筒体は一対の開口部を囲む筒状の周壁部を有し、筒状の周壁部の開口部側に位置する一対の環状の端部にはこの端部の端面に向かうに従って広がる環状のテーパ面をそれぞれ形成する。この環状のテーパ面と環状のテーパ面に連続し且つ拡径することのない筒状面とが第３及び第４の接触面を構成する。このテーパ面と筒状面との間の角度θも、２０５°〜２２５°の範囲の角度であるのが望ましい。またブラケットが筒体と組み合わされたときに、テーパ面と筒状面との間の境界線が、環状の溝部の中心よりも筒状の壁部の先端側に位置するようにする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明をモータ等の回転電機に適用した実施の形態の半部を一部破断状態にして示した図である。また図２は図１のＡ部の拡大図である。図１及び図２において符号１は回転電機を示している。この回転電機１は、筒体３とこの筒体３の両端に嵌合されて固定された一対のブラケット５，５とからなるケース７を備えている。筒体３は、軸線方向の両端（図の上下方向）に開口部４，４を備えている。この例では、筒体３が本体構成部材を構成し、一対のブラケット５，５が閉塞部材を構成している。筒体３の内部には、ステータ９とロータ１１とが配置されている。ステータ９は、鉄心９ａに複数の巻線９ｂが巻装されて構成されており、ロータ９は回転軸１３に固定されている。回転軸１３は、一対のブラケット５，５に固定された図示しない軸受に回転自在に支持されている。
【００１３】
ブラケット５，５には、筒体３と組み合わされたときに、開口部４，４の内部に嵌合される筒状の壁部１７を一体に有している。この筒状の壁部１７は、回転軸１３が中心に位置するよう配置されており、筒状の壁部１７の外周部には、径方向外側に向かって開口し、回転軸１３の周囲を囲むように延びる環状の溝部１９が形成されている。この例では、環状の溝部１９が、オーリング嵌合部を構成している。そして環状の溝部１９の環状の底面とこの底面の両側に位置して径方向に延びる一対の環状の壁面の一方が、嵌合されたオーリング１５との間にオーリング１５の周方向に連続して延びる第１及び第２の面対偶を形成する第１及び第２の接触面を構成する。
【００１４】
筒体３は、軸線方向両端に開口部４，４を囲む筒状の周壁部２１，２１を備えており、この筒状の周壁部２１の開口部４側に位置する環状の端部２３の内周部には環状のテーパ面２５が形成されている。この環状のテーパ面２５は、環状の端部２３の端面２７に向かう従って広がる形状を有している。環状の端部２３の内周部には、環状のテーパ面２５に連続し且つ拡径することがない（径寸法が一定の）筒状面２９が形成されている。テーパ面２５と筒状面２９との間には、境界線を形成するように環状の角部３１が形成されている。この例では、テーパ面２５と筒状面２９との間の角度θが約２１０°になるようにテーパ面２５が形成されている。またテーパ面２５と筒状面２９との間に形成される環状の角部３１（境界線）は、ブラケット５の筒状の壁部１７の外周部に設けた環状の溝部１９の底部の中心Ｃよりも筒状の壁部１７の先端側（筒体３の軸線方向内側）に位置するように形成されている。この例では、環状のテーパ面２５と筒状面２９とにより、オーリング１５を圧縮する圧縮部が構成されている。そして環状のテーパ面２５と筒状面２９とが、オーリング１５の周方向に連続して延びる第３及び第４の面対偶をオーリング１５との間に形成する第３及び第４の接触面を構成している。なお前述の角度θは、２０５°〜２２５°の範囲になるように定めるの好ましい。
【００１５】
なおこの実施の形態においては、ブラケット５に設けた筒状の壁部１７の外周面側の部分が、ブラケット側対向面部即ち閉塞部材側対向面部を構成しており、筒状の壁部１７の外周面側の部分と対向する筒体３の両端部の内周面側の部分が、筒体側対向面部すなわち本体構成部材側対向面部を構成している。
【００１６】
この実施の形態のように、前述の角度θと環状の角部３１の位置関係を採用すると、テーパ面２５からオーリング１５に加わる圧縮力が、筒状面２９からオーリング１５に加わる圧縮力よりも大きくなり、オーリング１５は、環状の溝部１９の内部に押し込まれる状態になる。言いかえると、オーリング１５には、テーパ面２５とブラケット５の環状フランジ面６との間に形成される環状の隙間に向かって積極的にオーリング１５の一部を入り込ませるような力が加わることはない。その結果、オーリング１５は環状の溝部１９の内部に確実に押し込まれ、いわゆる“かじり”と呼ばれるようなオーリングの挟み込み現象が発生することがなくなる。
【００１７】
この実施の形態によれば、オーリング嵌合部を構成する環状の溝部１９の内面とオーリング１５との間に２つのシール部を構成する第１及び第２の面対偶が形成され、また圧縮部を構成する環状のテーパ面２５及び筒状面２９とオーリング１５との間に２つのシール部を構成する第３及び第４の面対偶が形成されることになる。その結果、溝部（オーリング嵌合部）１９とオーリング１５との間又は圧縮部（テーパ面２５及び筒状面２９）とオーリング１５との間には、いずれもそれぞれ２箇所のシール部を形成することができる。したがって本発明によれば、従来よりもシール性能を高めることができる。
【００１８】
上記実施の形態では、閉塞部材を構成するブラケット５側にオーリング嵌合部を構成する溝部１９を形成し、筒体３の端部にテーパ面２５と筒状面２９とを形成したが、筒体３の端部にオーリング嵌合部を構成する溝を形成し、ブラケット側の筒状の壁部の外周面にテーパ面と筒状面とを形成するようにしてもよいのは勿論である。
【００１９】
図３（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の密封構造の変形例の構成を示す拡大断面図である。図３（Ａ）の密封構造では、ブラケット２０５の筒状の壁部２１７には、オーリング１５を嵌合する溝は形成せずに、筒状の壁部２１７の外周面上にオーリング１５を嵌合している。この例では、筒状の壁部２１７とフランジ面２０６とによりオーリング嵌合部が構成されている。また筒体２０３の端部には、圧縮部を構成するための２つの環状のテーパ面２２５及び２２６を形成している。このように構成すると、オーリング１５が筒状の壁部２１７の外周面とフランジ面２０６と接触して第１及び第２の面対偶（シール部）が構成され、またオーリング１５がテーパ面２２５及び２２６と接触して第３及び第４の面対偶（シール部）が構成されることになる。
【００２０】
また図３（Ｂ）の例では、ブラケット３０５のフランジ面３０６に横断面形状がＶ字状になる環状の溝部を形成するように２つのテーパ面３２５及び３２６を形成している。また筒体３０３の端面にオーリング嵌合部を構成する環状の溝部３１９を形成してある。このような構成を採用すると、オーリング１５が環状の溝部３１９の内面と接触して第１及び第２の面対偶（シール部）が構成され、またオーリング１５がテーパ面３２５及び３２６と接触して第３及び第４の面対偶（シール部）が構成されることになる。
【００２１】
また図３（Ｃ）の例では、ブラケット４０５のフランジ面４０６上に横断面形状がＶ字状になる環状の凸部を形成するように２つのテーパ面４２５及び４２６を形成している。また筒体４０３の端面にオーリング嵌合部を構成する環状の溝部４１９を形成してある。このような構成を採用すると、オーリング１５が環状の溝部４１９の内面と接触して第１及び第２の面対偶（シール部）が構成され、またオーリング１５がテーパ面４２５及び４２６と接触して第３及び第４の面対偶（シール部）が構成されることになる。
【００２２】
上記各実施の形態によれば、オーリングを４箇所の面対偶で圧縮する密封構造を得ることができるので、防水の信頼性が大幅に向上する。また組み立ての際に、オーリングを“かじる”現象が発生することがないてので、組み立て工程における不良発生を少なくすることができる。
【００２３】
なお、上述した各実施例では回転電機においてブラケットと筒体との間の密閉構造に関して説明したが、本発明は回転電機に例えば光学式エンコーダ、磁気式エンコーダ等の回転検出器を付属させた回転検出器付き回転電機において、回転検出器が収納されたエンコーダカバーとブラケットとの間の密閉構造にも適用できる。また、ベアリング押さえ抑えとブラケットとの間の密閉構造にも適用できる。
【００２４】
図４は、本発明の密閉構造の変形例を示す拡大断面図である。この変形例では、図２の構造と異なって、溝部（オーリング嵌合部）１９´を囲む壁の壁面の一部が厚みｔ分だけ環状フランジ面６から突出している。これは溝部（オーリング嵌合部）１９´を後から形成する場合の機械加工を容易にするためである。なおこの形状では、環状フランジ面６に近接した位置に環状の角部３１が形成されることになる。この環状の角部３１も、僅かではあるが環状の角部３１と同様にシール面を増やす機能を発揮している。すなわちこの環状の角部３１は、僅かではあるが補足の面対偶を構成している。本発明は、このような補足の面対偶が第１及び第２の面対偶に追加される場合も当然にして含むものである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、４箇所のシール部を形成できるので、従来よりもシール性能を高めることができて、本体構成部分の内部に液体が浸入するのを確実に防止することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明をモータ等の回転電機に適用した実施の形態の半部を一部破断状態にして示した図である。
【図２】 図１のＡ部の拡大図である。
【図３】 （Ａ）乃至（Ｃ）は、それぞれ本発明の密封構造の変形例を示す拡大断面図である。
【図４】 本発明の密封構造の他の変形例を示す拡大断面図である。
【図５】 （Ａ）及び（Ｂ）は、従来の密封構造の代表例の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 回転電機
３ 筒体（本体構成部材）
４ 開口部
５ ブラケット（閉塞部材）
１３ 回転軸
１５ オーリング
１７ 筒状の壁部
１９ 環状の溝部（オーリング嵌合部）
２１ 環状の周壁部
２３ 筒状の端部
２５ テーパ面
２７ 筒状の端面
２９ 筒状面
３１ 角部（境界線）

Claims (2)

1. 開口部（４）を有する本体構成部材（３）と前記開口部を閉塞する閉塞部材（５）との間にオーリング（１５）を配置して前記閉塞部材（５）と前記本体構成部材との間から前記本体構成部材の内部に液体が浸入するのを防止するために、
   前記閉塞部材（５）と前記本体構成部材（３）とが、両者が組み合わされた状態で前記開口部（４）に沿って延びて互いに対向する閉塞部材側対向面部（１７）と本体構成部材側対向面部（２５，２９）とを有し、
   前記閉塞部材側対向面部及び前記本体構成部材側対向面部の一方には、前記オーリングが嵌合されるオーリング嵌合部（１９）が形成され、
   前記オーリング嵌合部（１９）の形状が、嵌合された前記オーリングとの間に前記オーリングの周方向に連続して延びる第１及び第２の面対偶を形成する第１及び第２の接触面を有するように定められ、
   前記閉塞部材側対向面部及び前記本体構成部材側対向面部の他方には、前記閉塞部材と前記本体構成部材とが組み合わされた状態で、前記オーリング嵌合部に嵌合された前記オーリングと接触して前記オーリングを圧縮する圧縮部（２５，２９）が形成され、
   前記閉塞部材（５）は、前記本体構成部材（３）と組み合わされたときに、前記開口部（４）の内部に嵌合される筒状の壁部（１７）を一体に有し、前記筒状の壁部が前記閉塞部材側対向面部を構成しており、
   前記筒状の壁部（１７）の外周部に外側に向かって開口する前記オーリング嵌合部（１９）が形成され、前記オーリング嵌合部（１９）の内壁面が前記第１及び第２の接触面を含み、
   前記本体構成部材（３）が前記開口部（４）を囲む筒状の周壁部を有し、前記筒状の周壁部の前記開口部側に位置する環状の端部の内壁部には該端部の端面に向かうに従って広がる環状のテーパ面（２５）と該環状のテーパ面に連続し且つ拡径することのない筒状面（２９）とが形成され、
   前記閉塞部材（５）が前記本体構成部材（３）と組み合わされたときに、前記テーパ面（２５）と前記筒状面（２９）との間の境界線（３１）が、前記オーリング嵌合部（１９）の底部の中心よりも前記本体構成部材（３）の前記開口部（４）から内側に向かう方向に位置している密封構造であって、
   前記テーパ面（２５）は前記筒状面との間の角度θが、２０５°〜２２５°の範囲の角度であり、
   前記圧縮部の形状は、前記オーリングの周方向に連続して延びる第３及び第４の面対偶を前記オーリングとの間に形成する第３及び第４の接触面（２５，２９）を有するように定められており、
   前記環状のテーパ面（２５）及び該環状のテーパ面に連続し且つ拡径することのない筒状面（２９）とが前記第３及び第４の接触面を構成していることを特徴とする密封構造。
2. 両端に一対の開口部を有し内部にステータとロータとが配置される筒体と、
   前記一対の開口部を閉塞する一対のブラケットと、
   前記一対のブラケットと前記筒体との間に配置されて前記一対のブラケットと前記筒体の両端部との間から前記筒体の内部に液体が浸入するのを防止する一対のオーリングとを備え、
   前記一対のブラケットと前記筒体とは、両者が組み合わされた状態で前記一対の開口部に沿って延びて互いに対向する一対のブラケット側対向面部と一対の筒体側対向面部とをそれぞれ有しており、
   対向する前記ブラケット側対向面部及び前記筒体側対向面部の一方には、前記オーリングが嵌合されるオーリング嵌合部が形成されており、
   前記オーリング嵌合部の形状は、嵌合された前記オーリングと前記オーリングの周方向に連続して延びる第１及び第２の面対偶を形成する第１及び第２の接触面とを有するように定められており、
   対向する前記ブラケット側対向面部及び前記筒体側対向面部の他方には、前記ブラケットと前記筒体とが組み合わされた状態で、前記オーリング嵌合部に嵌合された前記オーリングと接触して前記オーリングを圧縮する圧縮部が形成されており、
   前記一対のブラケットは、前記筒体と組み合わされたときに、前記一対の開口部の内部に嵌合される筒状の壁部をそれぞれ一体に有し、前記筒状の壁部が前記ブラケット側対向面部を構成しており、
   前記筒状の壁部の外周部に外側に向かって開口する前記オーリング嵌合部が形成され、前記オーリング嵌合部の内壁面が前記第１及び第２の接触面を含み、
   前記筒体は前記一対の開口部を囲む筒状の周壁部を有し、前記筒状の周壁部の前記開口部側に位置する一対の環状の端部の内壁部には前記端部の端面に向かうに従って広がる環状のテーパ面と該環状のテーパ面に連続し且つ拡径することのない筒状面とが形成され、
   前記ブラケットが前記筒体と組み合わされたときに、前記テーパ面と前記筒状面との間の境界線が、前記オーリング嵌合部の底部の中心よりも前記筒体の軸線方向内側となる前記筒状の壁部の先端側に位置する回転電機であって、
   前記テーパ面は前記筒状面との間の角度θが、２０５°〜２２５°の範囲の角度であり
   前記圧縮部の形状は、前記オーリングの周方向に連続して延びる第３及び第４の面対偶を形成する第３及び第４の接触面を有するように定められており、
   前記環状のテーパ面及び該環状のテーパ面に連続し且つ拡径することのない筒状面とが前記第３及び第４の接触面を構成していることを特徴とする回転電機。

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