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

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【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、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
    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
    前記オーリング嵌合部(19)の形状、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
    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
    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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