JP4396790B2 - オイルシール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密封装置の一種であるオイルシールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図９に示すオイルシール５１が知られており、以下のように構成されている。
【０００３】
すなわち先ず、当該オイルシール５１を機器のハウジング５２の軸孔５３内周に装着するために金属製の取付環５４が設けられており、この取付環５４にゴム状弾性材製のシール部材５５が加硫接着されている。このシール部材５５は、取付環５４の円筒部５４ａに被着されるとともに装着時に取付環５４とハウジング５２との間をシールする外周シール部５６と、装着時に軸５７の周面に摺動自在に密接するシールリップ５８とを備えており、この外周シール部５６とシールリップ５８とが、取付環５４のフランジ部５４ｂの内側に設けられた連結部５９を介して一体に成形されている。
【０００４】
また、取付環５４のフランジ部５４ｂとシール部材５５の連結部５９との間に樹脂製の第二シール部材６０が非接着で挟み込まれており、この第二シール部材６０にも、軸５７の周面に摺動自在に密接するシールリップ６１が設けられている。この樹脂製のシールリップ６１は、上記したゴム製のシールリップ５８の内周側に同じ方向へ向けて配置されており、またこの樹脂製シールリップ６１の内周面に、密封流体６２に対してポンピング作用をなすねじ溝６３が設けられている。このねじ溝６３は、樹脂製シールリップ６１の先端部６１ａから基端部６１ｂに至るまで連続した一本の溝として形成されており、よって樹脂製シールリップ６１を軸５７に外挿すると、このねじ溝６３を介して樹脂製シールリップ６１およびゴム製シールリップ５８の間の空間６４と大気側の空間６５とが連通せしめられる。
【０００５】
上記構成を備えたオイルシール５１は、ハウジング５２の軸孔５３内周に気密的に嵌着され、軸５７の回転停止時には、ゴム製シールリップ５８が軸５７の周面に密接することによって密封流体６２をシールする。また軸５７の回転時にもゴム製シールリップ５８が軸５７の周面に摺動自在に密接することによって密封流体６２をシールするが、密封流体６２の一部がゴム製シールリップ５８と軸５７との摺動部を通過して両シールリップ５８，６１間の空間６４に浸入し、更にねじ溝６３に浸入するようなことがあると、ねじ溝６３が軸５７との相対回転に伴ってポンピング作用を奏し、このポンピング作用によって密封流体６２を空間６４側へ押し戻す。
【０００６】
したがって、上記構成のオイルシール５１によれば、ねじ溝６３の奏するポンピング作用によって優れたシール効果を発揮することが可能であるが、このオイルシール５１には、なお、以下のような不都合がある。
【０００７】
すなわち、上記したように樹脂製シールリップ６１の内周面に設けられたねじ溝６３が両シールリップ５８，６１間の空間６４と大気側の空間６５とを連通させるように一本の連続した溝として形成されているために、このねじ溝６３を設けた樹脂製シールリップ６１の密封流体６２側にゴム製シールリップ５８を併設しないと、軸５７の停止時に密封流体６２がねじ溝６３を伝って大気側へ漏洩してしまうことになる。したがって上記オイルシール５１においては、ねじ溝６３を設けたシールリップ６１の密封流体６２側に必ず第二のシールリップ５８を設け、この第二のシールリップ５８によって密封流体６２がねじ溝６３を伝って漏洩するのを防止しなければならない。
【０００８】
しかしながら、この第二のシールリップ５８は上記したようにゴム製のシール部材５５にその一部として設けられており、このシール部材５５はシールリップ５８の他に連結部５９および外周シール部５６を一体に備えて比較的大型の部品として成形されている。
【０００９】
したがって、上記オイルシール５１においては、シールリップ５８、連結部５９および外周シール部５６を一体に備えた大型のシール部材５５が必須部品とされることから、オイルシール５１全体の製品重量が比較的重いと云う不都合があり、また、この大型のシール部材５５を成形するために多くのゴム材料が必要なことから、材料コストが比較的高いと云う不都合がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑み、ねじ溝を設けたシールリップの密封流体側に第二のシールリップを設けなくても密封流体がねじ溝を伝って漏洩することがなく、もってオイルシールの構成部品から第二のシールリップないしこれを含む部品を省略することが可能であるとともに、密封流体側の圧力の上昇に応じてシールリップの他方の部材に対する押付け力を大きくすることができ、もって優れたシール性能を発揮することが可能なオイルシールを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるオイルシールは、ハウジング（２）の軸孔（３）内周に装着される取付環（４）に固定されるシール部材（１２）を有し、前記シール部材（１２）は、樹脂を材料として平板状に成形され、その内周寄りの部分をシールリップ（１４）とされ、軸挿入時に軸接触面となる前記シールリップ（１４）の外側端面（１４ａ）に密封流体（１１）に対してポンピング作用をなすねじ溝（１５）が設けられ、前記ねじ溝（１５）は、前記シールリップ（１４）の内周端部（１４ｂ）から外周端部（１４ｃ）に至る連続した一本のスパイラル状の溝として形成され、このねじ溝（１５）のスパイラルの途中に、溝を形成しておらずねじが途中で途切られた形状であって前記シールリップ（１４）の外側端面（１４ａ）に対して面一状をなす堰（１６）が設けられ、前記堰（１６）よりも内径側のねじ溝（１５）は、密封流体側内面（１５ａ）、底面（１５ｂ）および大気側内面（１５ｃ）を備える断面四角形に形成され、前記密封流体側内面（１５ａ）は前記シールリップ（１４）の外側端面（１４ａ）に対して直角に形成され、前記大気側内面（１５ｃ）は前記シールリップ（１４）の外側端面（１４ａ）に対して交叉鈍角を備える逆テーパー状に形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
上記構成を備えた本発明の請求項１によるオイルシールのように、シールリップにねじ溝を設けると、このねじ溝の奏するポンピング作用によって密封流体を押し戻すことが可能となり、ねじ溝に少なくとも一箇所以上の堰を設けると、この堰の奏する堰止め作用によって相対回転の停止時に密封流体がねじ溝を伝って漏洩するのを防止することが可能となる。すなわち、ねじ溝を伝って油等の密封流体が洩れようとするのを、ねじ溝の一部に設けた堰によって堰き止めることによりシールするものである。
【００１４】
またこれに加えて、このオイルシールにおいては、ねじ溝の内面が逆テーパー状に形成されているために、この逆テーパー状の内面にねじ溝内の内圧が作用して、シールリップを他方の部材に押し付ける分力が発生し、この分力によってシールリップが他方の部材に強く押し付けらける。また、シールリップが他方の部材に強く押し付けられると、堰も他方の部材に強く押し付けられ、これらの押付け力は密封流体側の圧力の上昇に応じて大きくなる。したがって、このようにねじ溝の内面を逆テーパー状に形成することによって当該オイルシールのシール性能を一層向上させることか可能となり、例えば、高圧下でのエアーシール性が不足するときに、これを補うことが可能となる。
【００１５】
尚、このエアーシール性についての技術的内容は以下のようなものである。
【００１６】
すなわち、シールリップにねじ溝を設けた一般のオイルシールにおいて、シールリップが他方の部材に接触した状態で密封流体側の圧力が上昇すると、図１０のグラフ図に示すようにエアー洩れ量の増加が認められることがあり、このときのシールリップの他方の部材との接触状態を確認すると、エアーがねじ溝に沿ってではなくスラスト方向に直に漏れる場合があり、これに対して、このスラスト方向のエアー漏れを防止するには、シールリップの他方の部材に対する密接力を増大させる必要がある。したがって、上記本発明の請求項１によるオイルシールのように、ねじ溝の内面を逆テーパー状に形成することによってシールリップの他方の部材に対する密接力を大きくすると、このスラスト方向のエアー漏れを有効に防止することが可能となる。逆テーパー状にするのは、密封流体に近くかつエアー漏れ経路に抗する配置となることから、堰より密封流体側に位置するねじ溝の大気側内面とするのが好適である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００１８】
図１は、当該実施例に係るオイルシール１の装着前の状態を示す半裁断面図である。図２は、ねじ溝１５を設けたシールリップ１４の正面図であって図１におけるＡ方向矢視図であり、このシールリップ１４を図２のＢ−Ｂ線で裁断した状態が図１に描かれており、Ｃ−Ｃ線で裁断した状態が図３に描かれている。図４は図２の一部拡大図である。また、図５はは当該オイルシール１の装着状態を示す半裁断面図であり、その要部を拡大したところが図６および図７に描かれている。また、図８は図６におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【００１９】
当該実施例に係るオイルシール１は先ず、当該オイルシール１を機器のハウジング２（図５参照）の軸孔３内周に装着するための金属製の取付環４を備えており、この取付環４にゴム状弾性材製のシール部材（第一シール部材とも称する）５が加硫接着されている。このシール部材５は、取付環４の円筒部４ａの外周面および軸方向端面に被着されるとともに装着時に取付環４とハウジング２との間をシールする外周シール部６と、装着時に軸７（図５参照）の周面に摺動自在に密接するシールリップ８とを備えており、この外周シール部６とシールリップ８とが、取付環４のフランジ部４ｂの外側端面に被着された連結部９を介して一体に成形されている。但し、このシールリップ８は、上記従来技術におけるゴム製のシールリップ５８とは違って、装着時に大気側の空間１０（図５参照）から密封流体１１（図５参照）側へダスト等の異物が侵入しないようにするダストシールであって、取付環４のフランジ部４ｂの内周側に配置されており、後記する樹脂製のシールリップ１４とは装着時に軸方向反対側を向くことになる。
【００２０】
取付環４の円筒部４ａの内周側であってフランジ部４ｂの内側に、樹脂製の第二シール部材１２が設けられている。この第二シール部材１２は、四弗化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等の所定の樹脂を成形材料として平板状であってかつ蛇の目状に成形されており、その外周寄りの基端部１２ａを取付環４の円筒部４ａの内周側に所定の締め代をもって嵌着することにより取付環４に対して固定されている。基端部１２ａと取付環４のフランジ部４ｂとの間には、第一シール部材５に一体成形されるとともにフランジ部４ｂの内側端面に被着された内側シール部１３が設けられており、この内側シール部１３によって第二シール部材１２と取付環４との間がシールされる。尚、第二シール部材１２の取付環４に対する固定手段は、嵌着の他、接着等であっても良く、その固定手段は特に限定されず、図示しない専用の固定部材を用いるものであっても良い。
【００２１】
第二シール部材１２の内周寄りの部分はシールリップ１４とされており、このシールリップ１４の自由状態における外側端面１４ａに、密封流体１１に対してポンピング作用をなすねじ溝（ネジ溝部とも称する）１５が設けられている。図２に示すように、このねじ溝１５は、シールリップ１４の内周端部１４ｂから外周端部１４ｃに至る連続した一本のスパイラル状の溝として形成されており、このねじ溝１５のスパイラルの途中に、溝を形成しておらず、よってねじが途中で途切られた形状ないし構造の堰（シールダム部とも称する）１６が所要数設けられている。図では、ねじ溝１５一周分の間に、この堰１６が四箇所等配状に設けられており、各堰１６はシールリップ１４の外側端面１４ａに対して面一状に形成されている。また、ねじ溝１５は、堰１６よりも外径側（装着時における大気側）は断面三角形に形成されているが、堰１６よりも内径側（装着時における密封流体側）は、図７に拡大して示すように、密封流体側内面１５ａ、底面１５ｂおよび大気側内面１５ｃを備えた断面四角形に形成されており、密封流体側内面１５ａは外側端面１４ａに対して直角に形成されているが、大気側内面１５ｃは外側端面１４ａに対して所定の角度（鈍角）θ（９０°＜θ＜１８０°）を備えた逆テーパー状に形成されている。したがって、この部分において、ねじ溝１５は一種の蟻溝である。
【００２２】
図５および図６の装着状態図に示すように、当該オイルシール１がハウジング２の軸孔３内周に嵌着されると、外側端面１４ａにねじ溝１５を設けたシールリップ１４は軸７に外挿されて軸７によってラッパ状に広げられる。シールリップ１４の内周端部１４ｂは機内側すなわち密封流体１１側を向き、よって外側端面１４ａが内周面となって軸７の周面に密接する。ねじ溝１５はシールリップ１４の内周端部１４ｂから外周端部１４ｃまで設けられているので、その途中に堰１６が設けられていなければ、このねじ溝１５を介して密封流体１１を封入した機内側空間と大気側空間１０とが連通せしめられるが、堰１６が設けられているために、この連通はその途中で途切られた状態にある。したがって、軸７の回転停止時、ねじ溝１５のポンピングが作用していない状態で密封流体１１の一部がねじ溝１５を伝って大気側に流れても、この流れは堰１６によってねじ溝１５の途中で堰き止められる。したがって、軸７の回転停止時、密封流体１１が大気側へ漏洩するのを防止することができ、しかも、ねじ溝１５を設けた唯一のシールリップ１４によって密封流体１１をシールすることができる。
【００２３】
また、機器の作動に伴って軸７が回転すると、ねじ溝１５にポンピングが作用し、ねじ溝１５に浸入した密封流体１１を機内側へ押し戻す矢印ｘ方向の力が作用する（図６参照）。したがって、ねじ溝１５の奏するこのポンピング作用によって密封流体１１を機内側へ押し戻し、これにより密封流体１１が大気側へ漏洩するのを防止することができる。また、この軸７の回転時には、軸７の偏心とシールリップ１４の偏心による挙動の位相差によって堰１６と軸７との間に動的な隙間が発生するために、ねじ溝１５の奏するポンピング作用はその性能が、堰１６を設けていない従来のものと殆ど変わるところがない。したがって、軸７の回転時についても、ねじ溝１５を設けた唯一のシールリップ１４によって密封流体１１をシールすることができる。
【００２４】
以上のように、当該オイルシール１によれば、軸７の停止時および回転時を問わず、ねじ溝１５を設けた唯一のシールリップ１４によって密封流体１１を充分にシールことが可能である。したがって、ねじ溝１５を設けたシールリップ１４の密封流体１１側に第二のシールリップを設けなくても密封流体１１がねじ溝１５を伝って漏洩することがなく、もってオイルシール１の構成部品から第二のシールリップないしこれを含む部品を省略することが可能である。したがって、この第二のシールリップないしこれを含む部品を省略し得た分、当該オイルシール１の重量を軽量化することができ、材料コストの点でも有利な製品を提供することができる。
【００２５】
またこれに加えて、当該実施例に係るオイルシール１においては、堰１６よりも内径側（装着時における密封流体１１側）に位置するねじ溝１５の大気側内面１５ｃが逆テーパー状に形成されているために、図７に示したように、この逆テーパー状の内面１５ｃにねじ溝１５内の内圧ｐが作用することによりシールリップ１４を軸７に押し付ける分力が発生し、この分力によってシールリップ１４が軸７の周面に強く押し付けらける。また、シールリップ１３が軸７の周面に強く押し付けられると、堰１６も軸７の周面に強く押し付けられ、これらの押付け力は密封流体１１側の圧力の上昇に応じて大きくなる。したがって、このようにねじ溝１５の内面１５ｃを逆テーパー状に形成することによって当該オイルシールのシール性能を一層向上させることか可能となり、上記したような高圧下でのエアーシール性を向上させることができる。尚、図８に示したように、ねじ溝１５内に位置する堰１６の端面１６ａ（特に密封流体側端面）を逆テーパー状に形成しても、やはり堰１６を軸７の周面に強く押し付けることができる効果がある（この堰１６の端面１６ａもねじ溝１５の内面の一部である）。
【００２６】
また、当該実施例におけるオイルシール１の形状ないし構造も単なる例示であって、本発明の技術的範囲には、ねじ溝１５を備えた様々な種類のリップシールが含まれる。シールリップ１４は装着前からラッパ状に広げられたものであっても良く、その材質は樹脂以外のゴム等であっても良い。また、堰１６よりも外径側のねじ溝１５の断面形状を図では三角形としたが、半円形、矩形または台形等としても良い。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００２８】
すなわち先ず、上記構成を備えた本発明の請求項１によるオイルシールにおいては、ねじ溝に少なくとも一箇所以上の堰が設けられているために、この堰の奏する堰止め作用によって相対回転の停止時に密封流体がねじ溝を伝って漏洩するのを防止することが可能であり、ねじ溝を設けたシールリップの密封流体側に第二のシールリップを設けなくても、密封流体がねじ溝を伝って漏洩するのを防止することが可能である。したがって、オイルシールの構成部品から第二のシールリップないしこれを含む部品を省略することができ、これにより製品重量の軽量化および材料コストの低減化等を実現することができる。
【００２９】
また、ねじ溝の内面が逆テーパー状に形成されているために、密封流体側の圧力の上昇に応じて、シールリップの他方の部材に対する押付け力および堰の他方の部材に対する押付け力を大きくすることができ、これにより高圧下におけるエアーシール性等についてのシール性能を一層向上させることができる。
【００３０】
またこれに加えて、密封流体に近くかつエアー漏れ経路に抗する配置となる堰よりも密封流体側のねじ溝の大気側内面が逆テーパー状に形成されているために、エアー漏れを一層有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るオイルシールの装着前の状態を示す半裁断面図
【図２】同オイルシールにおけるシールリップの正面図
【図３】図２のＣ−Ｃ線で裁断したオイルシールの半裁断面図
【図４】図２の一部拡大図
【図５】同オイルシールの装着状態を示す半裁断面図
【図６】図５の要部拡大図
【図７】図５の要部拡大図
【図８】図６におけるＤ−Ｄ線断面図
【図９】従来例に係るオイルシールの断面図
【図１０】密封流体圧力とエアー漏れ量の関係を示すグラフ図
【符号の説明】
１ オイルシール
２ ハウジング（一方の部材）
３ 軸孔
４ 取付環
４ａ 円筒部
４ｂ フランジ部
５ シール部材
６ 外周シール部
７ 軸（他方の部材）
８ シールリップ（ダストリップ）
９ 連結部
１０ 大気側空間
１１ 密封流体
１２ 第二シール部材
１２ａ 基端部
１３ 内側シール部
１４ シールリップ
１４ａ 外側端面
１４ｂ 内周端部
１４ｃ 外周端部
１５ ねじ溝
１５ａ 密封流体側内面
１５ｂ 底面
１５ｃ 大気側内面
１６ 堰
１６ａ 端面

Claims (1)

1. ハウジング（２）の軸孔（３）内周に装着される取付環（４）に固定されるシール部材（１２）を有し、
   前記シール部材（１２）は、樹脂を材料として平板状に成形され、その内周寄りの部分をシールリップ（１４）とされ、軸挿入時に軸接触面となる前記シールリップ（１４）の外側端面（１４ａ）に密封流体（１１）に対してポンピング作用をなすねじ溝（１５）が設けられ、
   前記ねじ溝（１５）は、前記シールリップ（１４）の内周端部（１４ｂ）から外周端部（１４ｃ）に至る連続した一本のスパイラル状の溝として形成され、このねじ溝（１５）のスパイラルの途中に、溝を形成しておらずねじが途中で途切られた形状であって前記シールリップ（１４）の外側端面（１４ａ）に対して面一状をなす堰（１６）が設けられ、
   前記堰（１６）よりも内径側のねじ溝（１５）は、密封流体側内面（１５ａ）、底面（１５ｂ）および大気側内面（１５ｃ）を備える断面四角形に形成され、前記密封流体側内面（１５ａ）は前記シールリップ（１４）の外側端面（１４ａ）に対して直角に形成され、前記大気側内面（１５ｃ）は前記シールリップ（１４）の外側端面（１４ａ）に対して交叉鈍角を備える逆テーパー状に形成されていることを特徴とするオイルシール。

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