JP4380111B2

JP4380111B2 - Sealing device

Info

Publication number: JP4380111B2
Application number: JP2002146529A
Authority: JP
Inventors: 剛神前; 健太島尾; 神田　　剛
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2022-05-21
Also published as: JP2003336746A

Description

【０００１】
【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オイルシール等の密封装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の密封装置としては、例えば図５に示すようなものが知られている。図５は従来の密封装置１００を示す概略図である。
【０００３】
この密封装置１００は、互いに同心的に相対回転自在に組み付けられるハウジングと、そのハウジング内に挿入される回転軸との間の環状の隙間を密封するもので、ハウジングの内周に嵌着される環状のシール本体１０３と、このシール本体１０３から密封対象側Ｍに延びて回転軸に摺動自在に密封接触するメインリップ１０２と、シール本体１０３から反密封対象側Ｏに延びて回転軸に摺動自在に密封接触するダストリップ１０１とを備えている。
【０００４】
そして、メインリップ１０２とダストリップ１０１との間には環状空間１０４が設けられており、メインリップ１０２及びダストリップ１０１のリップ先端が回転軸と密封接触することにより、環状空間１０４は環状空室を形成する。
【０００５】
このような構成において、回転軸が回転した場合、環状空室内の流体は、メインリップ１０２の密封作用により、密封対象側Ｍに流体吸込み作用を受ける。
【０００６】
ところが、ダストリップ１０１が回転軸と密封接触しているので環状空室内へは流体が流入しないから、環状空室内の圧力は負圧となってしまう。
【０００７】
このような場合、ダストリップ１０１とメインリップ１０２はゴム材製であるため、負圧の環状空室内に引寄せられるように変形する。この変形によりダストリップ１０１とメインリップ１０２とは回転軸の周面に押圧されて摩擦が増大し、この摩擦する部分が発熱及び異常摩耗等を引き起すことになる。
【０００８】
従って、密封性能に問題が生じてしまう。
【０００９】
そこで、図６〜図８に示すような、環状空室内の負圧の防止を目的とした密封装置が提案されている。
【００１０】
図６に示す密封装置２００は、回転軸に密封接触するダストリップ２０１に孔２０２を設けたものである。
【００１１】
図７に示す密封装置３００は、ダストリップ３０１を回転軸３０３に対して非接触に設けることで負圧を防止するとともに、ダストリップ３０１の環状空室側の周面にねじ突起３０２を設けることで環状空室内に侵入したダストを反密封対象側Ｏへ排出するものである。
【００１２】
図８に示す密封装置４００は、ダストリップ４０１を回転軸に密封接触して設け、ダストリップ４０１において回転軸との接触部よりも密封対象側Ｍの周面にリブ４０２を設け、負圧が発生した場合には、負圧によりダストリップが変形することにより、リブ４０２が環状空室の周面に当接するとともに、回転軸との接触部が回転軸と離れることで隣り合うリブとの間が連通路４０３となり負圧を防止するものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じる可能性がある。
【００１４】
密封装置２００のようにダストリップ２０１に孔２０２を設けたものは、常に孔２０２が開口していることにより、孔２０２から環状空室内にダストが侵入して、ダストリップ及びメインリップのシール面、特にメインリップのシール面に付着して早期に摺動面を摩耗させることが懸念される。そして、侵入したダスト等により孔が塞がれてしまう虞があった。
【００１５】
また、密封装置３００においては、ダストリップ３０１は回転軸に対して非接触なので、全周から環状空室内にダストが侵入しやすい状態であり、ねじ突起３０２によりダストを排出するものの、メインリップのシール面にダストが付着して、やはり早期にメインリップを摩耗させることが懸念される。
【００１６】
ここで、密封装置３００において、耐ダスト性の向上のため、ダストリップにしめ代を付けることも考えられるが、ねじ突起のポンプ作用により環状空室が負圧となってしまい、その結果メインリップが不安定な接触状態（不安定な接触応力分布）となり、漏れ発生の原因となってしまう。
【００１７】
また、密封装置４００では、負圧が生じることによりダストリップ４０１が変形してからリブ間の連通路が形成されるため、連通路が形成されるまでに発生する負圧により、メインリップ及びダストリップは軸の周面に押圧されて摩耗してしまうことが懸念される。
【００１８】
本発明は上記の従来技術の課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、リップ間の負圧の発生を防止するとともに、ダストの侵入を防止することが可能な、密封性能を向上させた信頼性の高い密封装置を提供することにある。
【００１９】
【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、
互いに同心的に相対回転自在に組み付けられる２部材間の環状の隙間を密封する密封装置であって、前記２部材のうちの一方の部材に摺動自在に密封接触するメインリップと、前記メインリップに対して環状空間を介して設けられ、反密封対象側からのダストの侵入を防止するダストリップと、を備えた密封装置において、前記ダストリップは、前記一方の部材に摺動自在に密封接触する接触部と、前記ダストリップの密封対象側傾斜面に対して周方向に段差状となり、かつ両側壁面の間隔が密封対象側から反密封対象側に向かうにつれて徐々に拡がる形状となるように切り欠いて形成され、前記一方の部材の回転方向にしたがって傾斜して設けられた側壁面がダストを反密封対象側に搬送するポンプ効果を発揮するねじ状部として機能するとともに、前記環状空間と反密封対象側とを連通させる切り欠き部と、をリップ先端に等配状に複数備えることを特徴とする。
【００２０】
従って、メインリップとダストリップとの間に負圧が発生することはなくなり、かつ、ダストの侵入を防止し、ダストが侵入してもねじ状部のポンプ効果によりかき出すことができるので、ダストによる影響を抑制させることができる。
【００２１】
【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、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る密封装置１を示す概略図であり、同図（ａ）は密封装置１の概略断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の要部（切り欠き部８）の拡大図である。
【００２３】
本実施の形態に係る密封装置１は、互いに同心的に相対回転自在に組み付けられる２部材としてのハウジング２と、そのハウジング２内に挿入される、２部材のうちの一方の部材としての回転軸３との間の環状の隙間を密封するものである。
【００２４】
密封装置１は、概略、ハウジング２の内周に嵌着される環状のシール本体４と、このシール本体４から密封対象側Ｍに延びてリップ先端が回転軸３に摺動自在に密封接触するゴム状弾性材製のメインリップ５と、シール本体４から反密封対象側Ｏに延びてリップ先端が回転軸３に摺動自在に密封接触するゴム状弾性材製のダストリップ６と、を備えている。
【００２５】
シール本体４は、断面Ｌ字形状の金属環４ａと、この金属環４ａに一体的に形成されるゴム状弾性体４ｂと、から構成されている。
【００２６】
金属環４ａは、円筒部４ｃと、円筒部４ｃの反密封対象側Ｏ端部から半径方向内方に延びる内向きフランジ部４ｄと、を備えた円筒状部材である。
【００２７】
ここで、金属環４ａの円筒部４ｃと、円筒部４ｃの外周に一体的に形成されたゴム状弾性体４ｂとによりハウジング２の内周に嵌着される嵌め合い部が構成されている。
【００２８】
メインリップ５は、金属環４ａの内向きフランジ部４ｄの内径端部から軸方向密封対象側Ｍに延びて、リップ先端が回転軸３に摺動自在に密封接触している。
【００２９】
メインリップ５のリップ先端の内周形状は、径方向内側に向かって突出する断面山形状で、摺動面となる頂部５ａから軸方向反密封対象側Ｏに向けて徐々に小径となるように傾斜する周面としての反密封対象側傾斜面５ｂと、頂部５ａから軸方向密封対象側Ｍに向けて徐々に小径となるように傾斜する密封対象側傾斜面５ｃと、を有している。
【００３０】
図１に示す密封装置１では図示していないが、例えば後述する図２に示す密封装置１１のように、メインリップ５の反密封対象側傾斜面５ｂには、平行ねじ突起が円周方向に沿って所定間隔で複数形成されていても好適である。
【００３１】
平行ねじ突起は反密封対象側傾斜面５ｂと回転軸３の軸心を通る平面との交線（反密封対象側傾斜面５ｂを構成する円錐の母線に対応する）に対して同一方向に所定角度傾斜して設けられる。これにより、密封対象流体を密封対象側Ｍに搬送するポンプ機能を発揮するものである。
【００３２】
また、メインリップ５のリップ先端の外周側にはガータースプリング等のばね部材７が装着され、リップ先端のシール部に緊迫力を付与している。
【００３３】
そして、ダストリップ６は、金属環４ａの内向きフランジ部４ｄの内径端部から軸方向反密封対象側Ｏに向けて徐々に小径となるように傾斜して延びて、リップ先端の接触部が回転軸３に摺動自在に密封接触している。
【００３４】
また、ダストリップ６とメインリップ５との間には環状空間が設けられており、ダストリップ６とメインリップ５とが回転軸３と密封接触することにより、環状空間は環状空室９を形成する。
【００３５】
以下に、本実施の形態の特徴的な構成である、ダストリップ６について説明する。
【００３６】
ダストリップ６のリップ先端には、図１の密封装置１の断面において鎖線Ａで示すように略軸方向に切り欠かれ、ダストリップ６の密封対象側Ｍと反密封対象側Ｏとを連通する貫通部としての切り欠き部８が等配状に設けられている。
【００３７】
そして、この切り欠き部８の形状は、環状空室９内に侵入したダストを押し戻すポンプ効果を発揮するねじ状となっている。
【００３８】
密封装置１では、図に示すように、切り欠き部８は、密封対象側Ｍから反密封対象側Ｏに向けて、ダストリップ６の密封対象側傾斜面６ａと回転軸３の軸心を通る平面との交線（密封対象側傾斜面６ａを構成する円錐の母線に対応する）に対して拡開した形状となっており（図１（ｂ）において、８ａ＜８ｂ）、密封対象側傾斜面６ａに対して周方向に段差が形成されるねじ状部としての側壁面８ｃ，８ｄを有している。
【００３９】
これにより、回転軸３の回転方向に応じて、切り欠き部８を構成している側壁面８ｃ，８ｄのいずれかがダストを積極的に反密封対象側Ｏにかき出すことができる。図１（ａ）において、回転軸３が密封装置１に対して相対的にＢ方向に回転した場合には、切り欠き部８の側壁面８ｃがダストをかき出し（図において点線で示す）、回転軸３がＣ方向に回転した場合には、側壁面８ｄがダストをかき出すこととなる（図において実線で示す）。
【００４０】
すなわち、軸の回転方向を問題とせず、軸がどちらに回転してもポンプ効果を発揮することが可能である。
【００４１】
上記構成の密封装置１にあっては、ダストリップ６が回転軸３に常に接触しているので、従来のダストリップを非接触としていたものに比べて、ダストの侵入を防ぐことができ、耐ダスト性の向上が可能となる。
【００４２】
さらに、ダストリップ６において、常に環状空室９と反密封対象側Ｏとを連通させる切り欠き部８を設けたことにより、環状空室９に負圧が発生することはない。従って、負圧によりメインリップ及びダストリップが変形して軸に押圧され摩耗してしまうようなことはなくなる。
【００４３】
ここで、切り欠き部８においては、ポンプ効果を発揮するねじ状としているので、仮に切り欠き部８からダストが環状空室９に侵入してしまった場合でも、ダストを積極的にかき出すことができる。従って、環状空室９内に侵入したダストがダストリップ及びメインリップのシール面に付着して摺動面を摩耗させることを防止することが可能となる。
【００４４】
なお、切り欠き部８の大きさや、そのテーパの角度（８ａと８ｂの長さ；反密封対象側傾斜面６ａと回転軸３の軸心を通る平面との交線（反密封対象側傾斜面６ａを構成する円錐の母線に対応する）に対して側壁面８ｃ，８ｄがなす角度）や、切り欠き部８の数は、装置の仕様に応じて適宜採用することが可能である。
【００４５】
（参考例１）
図２は参考例１に係る密封装置１１を示す概略図である。密封装置１１は、実施の形態１で示した密封装置１に対してダストリップ６に設けられた切り欠き部の形状が異なるものである。
【００４６】
本参考例は、回転軸３の回転方向が一方向（図に示すＤ方向）の場合を示すものであり、ダストリップ６には、回転軸３の回転方向に従った貫通部としての切り欠き部１８が設けられている。
【００４７】
切り欠き部１８は、反密封対象側傾斜面６ａと回転軸３の軸心を通る平面との交線（反密封対象側傾斜面６ａを構成する円錐の母線に対応する）に対して傾斜して設けられることにより、ねじ状部を構成している。
【００４８】
切り欠き部１８の大きさや、その角度（反密封対象側傾斜面６ａと回転軸３の軸心を通る平面との交線（反密封対象側傾斜面６ａを構成する円錐の母線に対応する）に対する角度）や、切り欠き部１８の数は、装置の仕様に応じて適宜採用することが可能である。また、切り欠き部１８は、反密封対象側Ｏと環状空室９とを連通する領域を有し、環状空室９に対して有底状となる溝である。
【００４９】
また、メインリップ５の反密封対象側傾斜面５ｂには、回転軸３の回転方向に従い密封対象側Ｍにポンプ機能を発揮する平行ねじ突起５ｄが円周方向に沿って所定間隔で複数形成されている。
【００５０】
平行ねじ突起は反密封対象側傾斜面５ｂと回転軸の軸心を通る平面との交線（反密封対象側傾斜面５ｂを構成する円錐の母線に対応する）に対して同一方向に所定角度傾斜して設けられている。これにより、密封対象流体を密封対象側Ｍに搬送するポンプ機能を発揮するものである。
【００５１】
本参考例においても、実施の形態１で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
（参考例２）
図３は、参考例２に係る密封装置２１を示す概略図である。
【００５３】
上述した実施の形態１では、ダストリップの先端の一部分の周壁を切り欠いて切り欠き部を設けたが、本参考例においては、ダストリップ２２の回転軸３との摺動自在に密封接触する接触部２３に切り欠き部２４を設けたことを特徴とする。
【００５４】
図３に示すように、ダストリップ２２のリップ先端の接触部２３に設けられた貫通部としての切り欠き部２４は、実施の形態１で説明した図１に示す密封装置１の切り欠き部８のように、密封対象側Ｍから反密封対象側Ｏに向けて、回転軸３の軸方向に対して拡開した形状となっており、接触部２３に対して周方向に段差を形成するねじ状部としての側壁面２４ａ，２４ｂを有している。
【００５５】
これにより、回転軸３の回転方向に応じて、切り欠き部２４を構成している側壁面２４ａ，２４ｂのいずれかがダストを積極的に反密封対象側Ｏにかき出すことができる。図３において、回転軸３が密封装置２１に対して相対的にＥ方向に回転した場合には、切り欠き部２４の側壁面２４ａがダストをかき出し（図において実線で示す）、回転軸３がＦ方向に回転した場合には、側壁面２４ｂがダストをかき出すこととなる（図において点線で示す）。
【００５６】
すなわち、軸の回転方向を問題とせず、軸がどちらに回転してもポンプ効果を発揮することが可能である。
【００５７】
さらに、切り欠き部２４においては、拡開して設けられた側壁面２４ａ，２４ｂ間に形成された周方向面２４ｃを、軸方向に対して傾斜させて設けている。すなわち、切り欠き部２４の周方向面２４ｃにおいて、反密封対象側Ｏの端部は密封対象側Ｍの端部２４ｄよりも外径側に設けられている。そして、回転軸３の外周面に対する端部２４ｄの位置の設定により、密封対象側Ｍと反密封対象側Ｏとを貫通する領域（貫通部）の大きさを設定することができる。
【００５８】
このように構成される密封装置２１にあっては、ダストリップ２２が回転軸に常に接触しているので、従来のダストリップを非接触としていたものに比べて、ダストの侵入を防ぐことができ、耐ダスト性の向上が可能となる。
【００５９】
さらに、ダストリップ２２において、常に環状空室と反密封対象側Ｏとを連通させる切り欠き部２４を設けたことにより、環状空室に負圧が発生することはない。従って、負圧によりメインリップ及びダストリップが変形して軸に押圧され摩耗してしまうようなことはなくなる。
【００６０】
さらに、切り欠き部２４は、ダストリップ２２において回転軸３との接触部２３に設けたので、ダストリップ２２の接触部２３において、密封対象側Ｍすなわち環状空室に侵入しようとするダストに対してポンプ効果を発揮することができるので、早期にダストが侵入するのを防止することができる。
【００６１】
また、切り欠き部２４を構成する周方向面２４ｃにおいて、テーパを設けた（軸方向に対して傾斜させた）ので、ダストが環状空室に侵入するのを防止することができ、さらに、回転軸３の外周面に対する端部２４ｄの位置の設定により、負圧が発生しない限度となるように貫通部を設定することにより、特に、回転軸の停止状態において効果的である。
【００６２】
（参考例３）
図４は、参考例３に係る密封装置３１を示す概略図である。
【００６３】
上述した実施の形態では、ダストリップに切り欠き部を設けていたが、本参考例に係る密封装置３１においては、ダストリップ３２のリップ先端部分に突起が位置するように、ねじ状部としてのねじ突起３３を設けたことを特徴としている。
【００６４】
ねじ突起３３は、密封対象側Ｍから反密封対象側Ｏに向けて、ダストリップ３２の密封対象側傾斜面３５と回転軸の軸心を通る平面との交線（密封対象側傾斜面３５を構成する円錐の母線に対応する）に対して同一方向に所定角度傾斜した形状となっている。
【００６５】
そして、ダストリップ３２においては、ねじ突起３３が回転軸に常に接触した状態となっており、接触部を構成している。
【００６６】
ねじ突起３３が回転軸と接触することにより、隣り合うねじ突起と回転軸とで貫通部としての貫通口３４が形成されることとなる。
【００６７】
このように本参考例においては、ダストリップ３２においては、ねじ突起３３が回転軸に接触しているので、従来のダストリップを非接触としていたものに比べて、ダストの侵入を防ぐことができ、耐ダスト性の向上が可能となる。
【００６８】
さらに、ダストリップ３２に設けられたねじ突起３３が回転軸に接触することにより、ねじ突起間に貫通口３４が形成されるので、環状空室に負圧が発生することはない。従って、負圧によりメインリップ及びダストリップが変形して軸に押圧され摩耗してしまうようなことはなくなる。
【００６９】
また、仮に貫通口３４からダストが環状空室へ侵入してしまっても、ねじ突起３３がポンプ効果を発揮することにより、環状空室に侵入したダストをかき出すので、環状空室内に侵入したダストがダストリップ及びメインリップのシール面に付着して摺動面を摩耗させることを防止することが可能となる。
【００７０】
なお、ねじ突起３３においては、平行ねじ突起としてもよいが、突出高さ及び幅のうちの少なくとも突出高さがダストリップのリップ先端から密封対象側Ｍに向けて徐々に高くなる船底ねじ突起とすることにより、経時的にゴム状弾性材の摩耗が進行した場合においても、ねじ突起の残存部を接触させてねじポンプ効果を維持させることができるので、経時的なゴム状弾性材の摩耗による密封性能の低下をも抑える効果が得られる。この場合、図に示すように、メインリップにも船底ねじ突起を設けると好適である。
【００７１】
ここで、船底ねじ突起の数、すなわち貫通口を形成する船底ねじ突起間の間隔、及び、船底ねじ突起の長さ方向や突起の突出高さ方向は、材質や使用状況等に応じて適宜設定されればよい。
【００７２】
なお、一般的に、船底ねじ突起とは、ねじ突起をなだらかに湾曲しながら高さが高くなる船底形状をした突起を表すが、直線状に高さが高くなるような、いわゆるテーパ形状のテーパねじ突起としてもよい。
【００７３】
また、ねじ突起３３として、リップ先端には、その高さおよび幅が同等なねじを有し、前記ねじから連続的に形成された船底形状のねじを有する突起とすれば、初期摩耗を高さおよび幅が同等なねじが作用し、摩耗が進んだ際には船底形状のねじによりシール効果を得ることができる。
【００７４】
また、本実施の形態ではシール本体４がハウジング３に固定されメインリップ５が回転軸３に密封接触するいわゆるインナーシールについて説明したが、シール本体が回転軸に固定されメインリップがハウジング内周に密封接触するいわゆるアウターシールについても適用することもできる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ダストリップは、一方の部材に摺動自在に接触する接触部を備えるので、メインリップとダストリップとの間に負圧が発生することを防止でき、かつ、ポンプ効果を発揮するねじ状部を有した貫通部を備えるので、ダストの侵入を防止し、ダストが侵入してもかき出すことによりダストによる影響を抑制させ、密封性能を向上させた信頼性の高い密封装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態１に係る密封装置を示す概略図であり、同図（ａ）は密封装置の概略断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の要部の拡大図である。
【図２】参考例１に係る密封装置を示す概略図である。
【図３】参考例２に係る密封装置を示す概略図である。
【図４】参考例３に係る密封装置を示す概略図である。
【図５】従来技術に係る密封装置を示す概略図である。
【図６】従来技術に係る密封装置を示す概略図である。
【図７】従来技術に係る密封装置を示す概略図である。
【図８】従来技術に係る密封装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１密封装置
２ハウジング
３回転軸
４シール本体
４ａ金属環
４ｂゴム状弾性体
４ｃ円筒部
４ｄ内向きフランジ部
５メインリップ
５ａ頂部
５ｂ反密封対象側傾斜面
５ｃ密封対象側傾斜面
６ダストリップ
６ａ密封対象側傾斜面
７ばね部材
８切り欠き部
８ａ，８ｂ側壁面８ｃ，８ｄ間の長さ
８ｃ，８ｄ側壁面
９環状空室
１８切り欠き部
２２ダストリップ
２３接触部
２４切り欠き部
２４ａ，２４ｂ側壁面
２４ｃ周方向面
２４ｄ密封対象側Ｍの端部
３２ダストリップ
３３ねじ突起
３４貫通口
３５密封対象側傾斜面
Ｍ密封対象側
Ｏ反密封対象側[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sealing device such as an oil seal used for a shaft seal portion of various devices.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, such a sealing device as shown in FIG. 5 is known. FIG. 5 is a schematic view showing a conventional sealing device 100.
[0003]
The sealing device 100 seals an annular gap between a housing assembled concentrically and relatively rotatably, and a rotating shaft inserted into the housing, and is fitted to the inner periphery of the housing. An annular seal body 103, a main lip 102 extending from the seal body 103 to the sealing target side M and slidably sealingly contacting the rotating shaft, and extending from the seal body 103 to the anti-sealing target side O and sliding on the rotating shaft. And a dust lip 101 which is in movably sealing contact.
[0004]
An annular space 104 is provided between the main lip 102 and the dust lip 101. When the lip ends of the main lip 102 and the dust lip 101 are in sealing contact with the rotating shaft, the annular space 104 becomes an annular vacant space. Form.
[0005]
In such a configuration, when the rotating shaft rotates, the fluid in the annular vacant space is subjected to a fluid suction action on the sealing target side M by the sealing action of the main lip 102.
[0006]
However, since the dust lip 101 is in sealing contact with the rotating shaft, the fluid does not flow into the annular vacant chamber, so the pressure in the annular vacant chamber becomes negative.
[0007]
In such a case, since the dust lip 101 and the main lip 102 are made of rubber, they are deformed so as to be drawn into the negative pressure annular space. Due to this deformation, the dust lip 101 and the main lip 102 are pressed against the peripheral surface of the rotating shaft to increase the friction, and this frictional part causes heat generation and abnormal wear.
[0008]
Therefore, a problem occurs in the sealing performance.
[0009]
Therefore, a sealing device has been proposed for the purpose of preventing negative pressure in the annular vacant chamber as shown in FIGS.
[0010]
A sealing device 200 shown in FIG. 6 is provided with a hole 202 in a dust lip 201 that is in sealing contact with a rotating shaft.
[0011]
In the sealing device 300 shown in FIG. 7, negative dust is prevented by providing the dust lip 301 in a non-contact manner with respect to the rotating shaft 303, and a screw projection 302 is provided on the circumferential surface of the dust lip 301 on the annular vacant side. The dust that has entered the annular vacant chamber is discharged to the anti-sealing target side O.
[0012]
The sealing device 400 shown in FIG. 8 is provided with a dust lip 401 in sealing contact with a rotating shaft, and a rib 402 is provided on the peripheral surface of the sealing target side M with respect to the rotating shaft in contact with the rotating shaft. When this occurs, the dust lip is deformed by the negative pressure, so that the rib 402 comes into contact with the peripheral surface of the annular vacancy and the contact portion with the rotation shaft is separated from the rotation shaft so that the ribs are adjacent to each other. Becomes the communication path 403 to prevent negative pressure.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the prior art as described above, the following problems may occur.
[0014]
In the case where the hole 202 is provided in the dust lip 201 as in the sealing device 200, the dust 202 enters the annular space from the hole 202 because the hole 202 is always open, and the sealing surface of the dust lip and the main lip. In particular, there is a concern that the sliding surface may be worn early by adhering to the seal surface of the main lip. And there existed a possibility that a hole might be block | closed with the dust etc. which penetrate | invaded.
[0015]
Further, in the sealing device 300, since the dust lip 301 is not in contact with the rotating shaft, dust is likely to enter the annular vacant chamber from the entire circumference, and the dust is discharged by the screw protrusion 302, but the main lip There is a concern that dust adheres to the sealing surface and the main lip is worn out at an early stage.
[0016]
Here, in the sealing device 300, it is conceivable to give a dust margin to the dust lip in order to improve dust resistance. However, the annular vacancy becomes negative pressure due to the pumping action of the screw protrusion, and as a result, the main lip Becomes an unstable contact state (unstable contact stress distribution) and causes leakage.
[0017]
Further, in the sealing device 400, since the communication path between the ribs is formed after the dust strip 401 is deformed due to the negative pressure being generated, the main lip and the dust are formed by the negative pressure generated until the communication path is formed. There is a concern that the strip is worn by being pressed against the peripheral surface of the shaft.
[0018]
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. The object of the present invention is to provide a hermetic seal that can prevent the generation of negative pressure between the lips and prevent the intrusion of dust. An object is to provide a highly reliable sealing device with improved performance.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A sealing device for sealing an annular gap between two members concentrically and relatively rotatably assembled with each other, wherein the main lip is slidably sealingly contacted with one of the two members, and the main lip And a dust lip provided to prevent dust from entering from an anti-sealing target side, wherein the dust lip is slidably sealed to the one member. a contact portion that, the circumferentially relative to the sealed side inclined surface of the dust lip Ri Do and stepped, and that Do gradually expanding shape as spacing on either side walls extending from the sealed side to the opposite side to the sealed side In this way, the side wall surface that is formed by being cut out and inclined according to the rotation direction of the one member functions as a screw-like portion that exhibits a pumping effect for conveying dust to the anti-sealing target side. Both characterized by comprising plurality of equidistantly shape and notch communicating with said annular space and the opposite side to the sealed side, the lip tip.
[0020]
Therefore, no negative pressure is generated between the main lip and the dust lip, and dust can be prevented from entering, and even if dust enters, it can be scraped out by the pump effect of the screw-like part. The influence can be suppressed.
[0021]
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, and relative arrangements of the components described in this embodiment should be appropriately changed according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. It is not intended to limit the scope to the following embodiments.
[0022]
(Embodiment 1)
1A and 1B are schematic views showing a sealing device 1 according to Embodiment 1 of the present invention, in which FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of the sealing device 1, and FIG. 1B is an essential part of FIG. It is an enlarged view of a part (notch part 8).
[0023]
The sealing device 1 according to the present embodiment includes a housing 2 as two members that are assembled concentrically with each other so as to be relatively rotatable, and a rotating shaft as one of the two members inserted into the housing 2. 3 to seal the annular gap.
[0024]
The sealing device 1 generally includes an annular seal body 4 fitted to the inner periphery of the housing 2, and extends from the seal body 4 to the sealing target side M so that the tip of the lip is in sliding contact with the rotary shaft 3 slidably. A main lip 5 made of a rubber-like elastic material, and a dust lip 6 made of a rubber-like elastic material that extends from the seal body 4 to the anti-sealing target side O and has a lip tip slidably sealingly contacting the rotating shaft 3. ing.
[0025]
The seal body 4 includes a metal ring 4a having an L-shaped cross section and a rubber-like elastic body 4b formed integrally with the metal ring 4a.
[0026]
The metal ring 4a is a cylindrical member provided with a cylindrical portion 4c and an inward flange portion 4d extending inward in the radial direction from the end O of the cylindrical portion 4c on the anti-sealing target side.
[0027]
Here, the fitting part fitted to the inner periphery of the housing 2 is constituted by the cylindrical part 4c of the metal ring 4a and the rubber-like elastic body 4b integrally formed on the outer periphery of the cylindrical part 4c.
[0028]
The main lip 5 extends from the inner diameter end of the inward flange portion 4d of the metal ring 4a to the axially sealed object side M, and the tip of the lip is in slidable sealing contact with the rotary shaft 3.
[0029]
The inner peripheral shape of the lip tip of the main lip 5 is a cross-sectional mountain shape protruding radially inward so that the diameter gradually decreases from the top 5a serving as a sliding surface toward the axially anti-sealing target side O. It has an anti-sealing target side inclined surface 5b as an inclined peripheral surface, and a sealing target side inclined surface 5c inclined so as to gradually become a small diameter from the top portion 5a toward the axial sealing target side M.
[0030]
Although not shown in the sealing device 1 shown in FIG. 1, parallel screw protrusions are provided in the circumferential direction on the anti-sealing target side inclined surface 5 b of the main lip 5, for example, as in a sealing device 11 shown in FIG. 2 described later. It is also preferable to form a plurality at predetermined intervals along.
[0031]
The parallel screw protrusions are predetermined in the same direction with respect to the intersection line (corresponding to the conical generatrix constituting the anti-sealing target side inclined surface 5b) of the anti-sealing target side inclined surface 5b and the plane passing through the axis of the rotary shaft 3. Provided with an angle inclination. Thereby, the pump function which conveys the sealing object fluid to the sealing object side M is exhibited.
[0032]
Further, a spring member 7 such as a garter spring is mounted on the outer peripheral side of the lip tip of the main lip 5 to apply a tightening force to the seal portion at the lip tip.
[0033]
The dust lip 6 extends while inclining from the inner diameter end portion of the inward flange portion 4d of the metal ring 4a toward the axially anti-sealing target side O so that the diameter gradually decreases, and the contact portion at the tip of the lip is formed. The rotary shaft 3 is in slidable sealing contact.
[0034]
Further, an annular space is provided between the dust lip 6 and the main lip 5, and the annular space forms an annular vacant space 9 when the dust lip 6 and the main lip 5 are in sealing contact with the rotary shaft 3. To do.
[0035]
Below, the dust lip 6 which is a characteristic structure of this Embodiment is demonstrated.
[0036]
The lip end of the dust lip 6 is cut out in a substantially axial direction as indicated by a chain line A in the cross section of the sealing device 1 in FIG. 1 so that the sealing target side M and the anti-sealing target side O of the dust lip 6 communicate with each other. Notch portions 8 as penetrating portions are provided in a uniform manner.
[0037]
And the shape of this notch part 8 becomes a screw shape which exhibits the pump effect which pushes back the dust which penetrate | invaded in the annular space 9.
[0038]
In the sealing device 1, as shown in the drawing, the notch 8 passes through the sealing target side inclined surface 6 a of the dust lip 6 and the axis of the rotary shaft 3 from the sealing target side M toward the anti-sealing target side O. It has a shape expanded with respect to the intersecting line with the plane (corresponding to the conical generatrix constituting the sealing object side inclined surface 6a) (8a <8b in FIG. 1B), and the sealing object side inclination Side walls 8c and 8d are formed as screw-like portions in which a step is formed in the circumferential direction with respect to the surface 6a.
[0039]
Thereby, according to the rotation direction of the rotating shaft 3, either of the side wall surfaces 8c and 8d which comprise the notch part 8 can actively scrape dust to the anti-sealing object side O. In FIG. 1A, when the rotating shaft 3 rotates in the B direction relative to the sealing device 1, the side wall surface 8c of the notch 8 scrapes dust (indicated by a dotted line in the figure) and rotates. When the shaft 3 rotates in the C direction, the side wall surface 8d scrapes out dust (indicated by a solid line in the figure).
[0040]
That is, the direction of rotation of the shaft is not a problem, and the pump effect can be exhibited regardless of which direction the shaft rotates.
[0041]
In the sealing device 1 having the above-described configuration, since the dust lip 6 is always in contact with the rotating shaft 3, it is possible to prevent dust from entering compared to a conventional dust lip that is not contacted. The dust property can be improved.
[0042]
Further, in the dust lip 6, the notch portion 8 that always communicates the annular vacant chamber 9 and the anti-sealing target side O is provided, so that no negative pressure is generated in the annular vacant chamber 9. Accordingly, the main lip and the dust lip are not deformed by the negative pressure and are not pressed against the shaft and worn.
[0043]
Here, since the notch 8 has a screw shape that exhibits a pumping effect, even if dust has entered the annular vacant space 9 from the notch 8, the dust can be actively scraped off. it can. Therefore, it is possible to prevent dust that has entered the annular vacant space 9 from adhering to the sealing surfaces of the dust lip and the main lip and wearing the sliding surfaces.
[0044]
The size of the notch 8 and the taper angle (the length of 8a and 8b; the line of intersection between the anti-sealing target side inclined surface 6a and the plane passing through the axis of the rotary shaft 3 (anti-sealing target side inclined surface) The angle formed by the side wall surfaces 8c, 8d) and the number of the notch portions 8 can be appropriately employed according to the specifications of the apparatus.
[0045]
( Reference Example 1 )
FIG. 2 is a schematic view showing a sealing device 11 according to Reference Example 1 . The sealing device 11 is different from the sealing device 1 shown in Embodiment 1 in the shape of the notch provided in the dust lip 6.
[0046]
This reference example shows a case where the rotation direction of the rotating shaft 3 is one direction (D direction shown in the figure), and the dust lip 6 has a notch as a penetrating portion according to the rotating direction of the rotating shaft 3. A portion 18 is provided.
[0047]
The notch 18 is inclined with respect to a line of intersection between the anti-sealing target side inclined surface 6a and a plane passing through the axis of the rotary shaft 3 (corresponding to a conical generatrix constituting the anti-sealing target side inclined surface 6a). The screw-shaped part is comprised by providing.
[0048]
The size and angle of the notch 18 (intersection line between the anti-sealing target side inclined surface 6a and the plane passing through the axis of the rotary shaft 3 (corresponding to the conical generatrix constituting the anti-sealing target side inclined surface 6a) Angle) and the number of the notches 18 can be appropriately employed according to the specifications of the apparatus. Further, the cutout portion 18 has a region that communicates the opposite side to the sealed side O and the annular air chamber 9, Ru groove der to be bottomed against the annular Check 9.
[0049]
In addition, a plurality of parallel screw protrusions 5d that exert a pump function on the sealing target side M according to the rotation direction of the rotary shaft 3 are formed on the anti-sealing target side inclined surface 5b of the main lip 5 at predetermined intervals along the circumferential direction. ing.
[0050]
The parallel screw protrusions are at a predetermined angle in the same direction with respect to a line of intersection between the anti-sealing target side inclined surface 5b and a plane passing through the axis of the rotation axis (corresponding to the conical generatrix constituting the anti-sealing target side inclined surface 5b). Inclined. Thereby, the pump function which conveys the sealing object fluid to the sealing object side M is exhibited.
[0051]
Also in this reference example , the same effects as those described in the first embodiment can be obtained.
[0052]
(Reference Example 2 )
FIG. 3 is a schematic view showing a sealing device 21 according to Reference Example 2. As shown in FIG.
[0053]
In the first embodiment described above, is provided with the out portion outright by notching the peripheral wall of a portion of the distal end of the dust lip, in the present embodiment, slidable sealing contact with the rotary shaft 3 of the dust lip 22 The contact portion 23 is provided with a notch 24.
[0054]
As shown in FIG. 3, the notch 24 as a penetrating portion provided in the contact portion 23 at the lip end of the dust lip 22 is the notch 8 of the sealing device 1 shown in FIG. 1 described in the first embodiment. As shown, the screw has a shape that expands in the axial direction of the rotary shaft 3 from the sealing target side M toward the anti-sealing target side O, and forms a step in the circumferential direction with respect to the contact portion 23. It has side wall surfaces 24a and 24b as a shape part.
[0055]
Thereby, according to the rotation direction of the rotating shaft 3, either of the side wall surfaces 24a and 24b which comprise the notch part 24 can actively scrape dust to the anti-sealing object side O. In FIG. 3, when the rotary shaft 3 rotates in the E direction relative to the sealing device 21, the side wall surface 24 a of the notch 24 scrapes dust (shown by a solid line in the drawing), and the rotary shaft 3 When rotated in the F direction, the side wall surface 24b scrapes out dust (indicated by a dotted line in the figure).
[0056]
That is, the direction of rotation of the shaft is not a problem, and the pump effect can be exhibited regardless of which direction the shaft rotates.
[0057]
Further, in the cutout portion 24, a circumferential surface 24c formed between the side wall surfaces 24a and 24b provided to be expanded is provided so as to be inclined with respect to the axial direction. That is, in the circumferential surface 24 c of the notch 24, the end on the anti-sealing target side O is provided on the outer diameter side than the end 24 d on the sealing target side M. And the magnitude | size of the area | region (penetrating part) which penetrates the sealing object side M and the anti-sealing object side O can be set by the setting of the position of the edge part 24d with respect to the outer peripheral surface of the rotating shaft 3. FIG.
[0058]
In the sealing device 21 configured as described above, since the dust lip 22 is always in contact with the rotating shaft, it is possible to prevent the intrusion of dust compared to the conventional dust lip which is not in contact. It is possible to improve the dust resistance.
[0059]
Further, in the dust lip 22, by providing the notch portion 24 that always communicates the annular vacancy with the anti-sealing target side O, no negative pressure is generated in the annular vacancy. Accordingly, the main lip and the dust lip are not deformed by the negative pressure and are not pressed against the shaft and worn.
[0060]
Further, since the notch 24 is provided in the contact portion 23 with the rotating shaft 3 in the dust lip 22, the contact portion 23 of the dust lip 22 prevents the dust to enter the sealing object side M, that is, the annular vacant space. Since the pumping effect can be exhibited, it is possible to prevent dust from entering at an early stage.
[0061]
Further, since the circumferential surface 24c constituting the cutout portion 24 is tapered (inclined with respect to the axial direction), it is possible to prevent dust from entering the annular vacant space, and to rotate. By setting the position of the end 24d with respect to the outer peripheral surface of the shaft 3 and setting the penetrating portion so as not to generate negative pressure, it is particularly effective in a stopped state of the rotating shaft.
[0062]
(Reference Example 3 )
FIG. 4 is a schematic view showing a sealing device 31 according to Reference Example 3 .
[0063]
In the embodiment described above, the notch portion is provided in the dust lip. However, in the sealing device 31 according to the present reference example , the screw-shaped portion is used so that the protrusion is located at the lip tip portion of the dust lip 32. A feature is that a screw projection 33 is provided.
[0064]
The screw projection 33 extends from the sealing target side M toward the anti-sealing target side O, and intersects the sealing target side inclined surface 35 of the dust lip 32 and a plane passing through the axis of the rotation shaft (the sealing target side inclined surface 35 is (Corresponding to the generatrix of the conical structure) and a shape inclined at a predetermined angle in the same direction.
[0065]
In the dust lip 32, the screw protrusion 33 is always in contact with the rotating shaft, and constitutes a contact portion.
[0066]
When the screw protrusion 33 comes into contact with the rotating shaft, the adjacent screw protrusion and the rotating shaft form a through-hole 34 as a penetrating portion.
[0067]
Thus, in this reference example , in the dust lip 32, since the screw protrusion 33 is in contact with the rotating shaft, it is possible to prevent the intrusion of dust compared to the case where the conventional dust lip is not in contact. It is possible to improve the dust resistance.
[0068]
Furthermore, since the screw projections 33 provided on the dust lip 32 come into contact with the rotation shaft, the through-holes 34 are formed between the screw projections, so that no negative pressure is generated in the annular cavity. Accordingly, the main lip and the dust lip are not deformed by the negative pressure and are not pressed against the shaft and worn.
[0069]
Even if dust enters the annular vacant space from the through-hole 34, the screw protrusion 33 exerts a pumping effect to scrape out dust that has entered the annular vacant space. It is possible to prevent the sliding surfaces from being worn out by adhering to the sealing surfaces of the dust lip and the main lip.
[0070]
The screw protrusion 33 may be a parallel screw protrusion, but at least the protrusion height and width of the protrusion height and width gradually increase from the lip end of the dust lip toward the sealing target side M. As a result, even when the rubber-like elastic material wears over time, the screw pump effect can be maintained by contacting the remaining portion of the screw protrusions. The effect which suppresses the fall of sealing performance is acquired. In this case, as shown in the figure, it is preferable to provide a ship bottom screw projection on the main lip.
[0071]
Here, the number of bottom screw projections, that is, the distance between the bottom screw projections forming the through-holes, and the length direction of the bottom screw projections and the protruding height direction of the projections are appropriately set according to the material, usage conditions, etc. It only has to be done.
[0072]
In general, a ship bottom screw protrusion represents a ship bottom-shaped protrusion that increases in height while gently curving the screw protrusion, but a so-called tapered taper that increases linearly in height. It is good also as a screw protrusion.
[0073]
Further, if the screw protrusion 33 has a screw having the same height and width at the tip of the lip, and a protrusion having a bottom-shaped screw formed continuously from the screw, the initial wear is increased. When a screw having the same width acts and wear progresses, a sealing effect can be obtained by a screw having a bottom shape.
[0074]
In the present embodiment, a so-called inner seal in which the seal body 4 is fixed to the housing 3 and the main lip 5 is hermetically in contact with the rotating shaft 3 has been described. However, the seal body is fixed to the rotating shaft and the main lip is located on the inner periphery of the housing. The present invention can also be applied to a so-called outer seal that makes a sealing contact.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the dust lip is provided with the contact portion that is slidably in contact with one member, so that negative pressure can be prevented from being generated between the main lip and the dust lip. In addition, since it has a through-hole with a screw-like part that demonstrates the pumping effect, it prevents dust from entering, suppresses the influence of dust by scraping even if dust intrudes, and has improved sealing performance It becomes possible to provide a highly efficient sealing device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a sealing device according to Embodiment 1 of the present invention, in which FIG. 1 (a) is a schematic sectional view of the sealing device, and FIG. 1 (b) is a diagram of FIG. It is an enlarged view of the principal part.
2 is a schematic view showing a sealing device according to Reference Example 1. FIG.
3 is a schematic view showing a sealing device according to Reference Example 2. FIG.
4 is a schematic view showing a sealing device according to Reference Example 3. FIG.
FIG. 5 is a schematic view showing a sealing device according to the prior art.
FIG. 6 is a schematic view showing a sealing device according to the prior art.
FIG. 7 is a schematic view showing a sealing device according to the prior art.
FIG. 8 is a schematic view showing a sealing device according to the prior art.
[Explanation of symbols]
1, 11, 21, 31 Sealing device 2 Housing 3 Rotating shaft 4 Seal body 4a Metal ring 4b Rubber elastic body 4c Cylindrical portion 4d Inward flange portion 5 Main lip 5a Top portion 5b Anti-sealing target side inclined surface 5c Sealing target side inclination Surface 6 Dustrip 6a Inclined surface 7 to be sealed 7 Spring member 8 Notches 8a and 8b Lengths 8c and 8d between side walls 8c and 8d Side wall 9 Annular cavity 18 Notch 22 Dustrip 23 Contact 24 Cut Notch 24a, 24b Side wall surface 24c Circumferential surface 24d End 32 of sealing object side M Dustrip 33 Screw projection 34 Through-hole 35 Sealing object side inclined surface M Sealing object side O Anti-sealing object side

Claims

A sealing device that seals an annular gap between two members that are concentrically mounted so as to be relatively rotatable,
A main lip that slidably seals against one of the two members;
A duster provided with an annular space with respect to the main lip, and a dust lip that prevents intrusion of dust from the anti-sealing target side,
The Dustrip is
A contact portion that slidably and sealingly contacts the one member;
The Da Ri Do against the sealed side inclined surface of the strip and the circumferential direction stepwise, and the interval of the both sidewall surfaces is cut away gradually expanding shape as such so that as from the sealed side towards the opposite side to the sealed side The side wall surface that is formed and inclined according to the rotation direction of the one member functions as a screw-like portion that exerts a pumping effect to convey dust to the anti-sealing target side, and the annular space and the anti-sealing target A notch communicating with the side,
A sealing device comprising a plurality of lip tips arranged at equal intervals.