JP4545468B2

JP4545468B2 - 密封装置

Info

Publication number: JP4545468B2
Application number: JP2004092600A
Authority: JP
Inventors: 修司藤田
Original assignee: Koyo Sealing Techno Co Ltd
Current assignee: Koyo Sealing Techno Co Ltd
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: JP2005273885A

Description

本発明は、二つの金属環を組み合わせた、いわゆるパックシールと呼ばれる密封装置に関する。

この種の密封装置には、外輪部材に取り付けられる第１金属環と内輪部材に取り付けられる第２金属環とを有し、第１金属環に第２金属環に接触する複数のリップを被着したものがある（例えば特許文献１参照。）。この密封装置は、第１金属環の径方向内向きの環状板部の内周に被着された三つのリップを有する。最も外径側に第２金属環の径方向外向きの環状板部の内側面に接触するアキシアルリップを、また、その内径側に二つのラジアルリップを設けており、第１金属環の円筒部の外端側と第２金属環の環状板部の外周とをラビリンスすきまを介して対向させた構成である。このため、仮にラビリンスすきまに大量の水分がかかった場合、この水分がラビリンスすきまを通過してアキシアルリップの位置まで比較的簡単に届くことになる等、密封性が不十分である。しかも、二つのラジアルリップはその形状上、一般的には第２金属環に所定の接触締め代をもって圧接させているので、そこの摩擦抵抗が大となる。この他、特許文献１の密封装置は図１における二つの金属環の板厚と各リップの厚みとの相対的な関係より、両金属環の板厚が薄くかつ第１金属環の外径が小さな小形サイズであると推察できるが、その場合、両金属環をプレス成形で製作したまま旋削加工による表面仕上げ処理なしで使用できる。しかし、例えば第１金属環の外径が２１０ｍｍを超えるような大形サイズの場合、両金属環の板厚を厚くする必要があり、プレス成形で製作しただけで表面仕上げ処理なしではリップ摺動面の平面度が不足するので、表面仕上げ処理が必要になる等、コストアップにつながる他、大形サイズゆえリップによる摩擦抵抗が大となる。
特開昭６２−２８３２６１号

本発明は、二つの金属環を組み合わせた密封装置において、密封性を維持したままフリクションロスを軽減することを解決すべき課題としている。

本発明は、回転する外輪部材に固定される第１金属環と、非回転の内輪部材に固定される第２金属環とを組み合わせた密封装置であって、上記第１金属環は、外輪部材の内周に嵌合される円筒部の内端側に径方向内向きの環状板部を設けた構成であり、上記第２金属環は、内輪部材の外周に嵌合される円筒部の外端側に径方向外向きの環状板部を設け、かつ、該環状板部の外周に第１金属環の円筒部外端側の内周面に接触締め代ゼロまたは微小すきまを介して対向するラジアルリップを被着し、該ラジアルリップの内周面と第２金属環の該環状板部の外周との間に軸方向内方へ向けて凹む凹部が設けられ、該ラジアルリップの付け根側の外端には、軸方向外向きに張り出す輪状凸部が設けられ、該輪状凸部は径方向内向きになだらかな斜面を有しており、また、該環状板部の内側面に第１金属環の環状板部に接触するアキシアルリップを被着した構成であることを特徴としている。

なお、内輪部材とはシャフトや転がり軸受の内輪等のことであり、また、外輪部材とはケースまたはハウジングや転がり軸受の外輪等のことである。

このように外輪部材に取り付ける第１金属環を回転とするタイプの密封装置において、第１金属環に設けているラジアルリップを第１金属環に接触締め代ゼロ（以下ではゼロタッチという）または非接触に対向させることによって、密封装置のフリクションロスを軽減させるようにしている。しかも、このラジアルリップを二つの金属環の対向間における外端側に配置してアキシアルリップを外部から隠蔽する蓋のように利用しているから、仮に大量の水分が密封装置にかかってもラジアルリップが水分浸入を防止する。万一、水分がラジアルリップを通過するとしても僅かな量で済むし、この浸入した水分はアキシアルリップでせき止められるので、十分な密封性が確保される。このように本発明の密封装置は、十分な密封性を確保したうえで、フリクションロスを軽減できる。

また、ラジアルリップを第１金属環の円筒部にゼロタッチまたは微小すきまを介した対向配置にしており、あくまでもラジアルリップは水分をアキシアルリップに近づけないようにする蓋のようなものとしているから、第１金属環の外径を大きくし両金属環の板厚を厚くした大形サイズとする場合でも、第１金属環の円筒部の内周面に表面仕上げ処理を施さなくてもよくなる等、製作コストを低減するうえで有利となる。

本発明の密封装置は、十分な密封性を確保したうえで、フリクションロスを軽減できる。

以下、本発明を図面に示す最良の実施形態に基づいて説明する。図１は、密封装置の上半分を示す断面図、図２は、図１に示す密封装置の分解図である。

図に示す密封装置１は、非回転の内輪部材４とその外周に転がり軸受６を介して回転可能に支持される外輪部材５との間に装着されて、両部材４，５間の対向環状空間を軸方向に仕切るものである。この密封装置１は、第１金属環２と、第２金属環３とを組み合わせた構成であり、いわゆるパックシールと呼ばれるものである。

第１金属環２は、外輪部材５の内周面に嵌合される円筒部２１の内端側に径方向内向きの環状板部２２を一体に設けた構成である。

第２金属環３は、非回転の内輪部材４の外周に嵌合される円筒部３１の外端側に径方向外向きの環状板部３２を一体に設け、かつ、環状板部３２にラジアルリップ３３とアキシアルリップ３４とを被着した構成である。ラジアルリップ３３は、環状板部３２の外周に被着され、第１金属環２の円筒部２１外端側の内周面との間で後で詳しく説明する密封部を作る。アキシアルリップ３４は、環状板部３２の内側面に被着され、第１金属環２の環状板部２２の内側面に接触して接触密封部を作る。

ラジアルリップ３３の付け根側の外端には、軸方向外向きに張り出す輪状凸部３５が設けられている。この輪状凸部３５は、例えば図１に示すように内輪部材４の外端側に径方向外向きに立ち上がる大径部４ａを設けている場合に、この大径部４ａの側面に圧接される。なお、輪状凸部３５は径方向内向きになだらかな斜面を有しており、この斜面によって輪状凸部３５が大径部４ａとの圧接によって潰されやすくなっている。さらに、第２金属環３の円筒部３１の内端には、ラジアルリップ３３やアキシアルリップ３４と同一のゴム材からなるノーズガスケット３６が設けられている。このノーズガスケット３６は、例えば図１に示すように内輪部材４の内端側に転がり軸受６を配置している場合に、転がり軸受６の内輪６ａの端面に圧接される。これら輪状凸部３５とノーズガスケット３６とによって第２金属環３と内輪部材４との嵌合部分から水分が染み込むことを防止するようにしている。

第１、第２金属環２，３は、例えばＪＩＳ規格ＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼板とされる。ラジアルリップ３３、アキシアルリップ３４、輪状凸部３５ならびにノーズガスケット３６は、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ふっ素ゴム（ＦＫＭ）等から必要に応じて選択されるが、これらの材料は、あくまでも一例であって、その他の適宜の材料とすることができる。

なお、第１金属環２は、外輪部材５に僅かな締め代を持つ状態で嵌合された微圧入嵌合とされている。そして、この第１金属環２の円筒部２１の外端側外周面に、径方向外向きに張り出す突条部２３を設け、この突条部２３を、外輪部材５の内周面に設けられる周溝５ａに嵌入することにより、第１金属環２の抜け出しを防止するようにしている。また、第１金属環２と外輪部材５との嵌合部分からの水分の染みこみを防止するために、外輪部材５の内周面に環状のシール溝５ｂを設け、このシール溝５ｂにＯリング７を嵌入し、このＯリング７を第１金属環２の円筒部２１の外周面に圧接させるようにしている。

ここで、ラジアルリップ３３と第１金属環２との間に形成する密封部について詳しく説明する。ラジアルリップ３３は、第１金属環２の円筒部２１外端側の内周面に接触締め代ゼロ（ゼロタッチ）または微小すきまを介して対向される。なお、若干の製造公差を考慮すると、ラジアルリップ３３が第１金属環２の円筒部２１に軽く接触する場合もありうるので、このようなライトタッチ状態になったものでもよい。

しかも、ラジアルリップ３３は、図示するように、第２金属環３の環状板部３２の内側面側から外側面側へ向けて斜めになったテーパ形状になっており、このラジアルリップ３３の内周面と第２金属環３の環状板部３２の外周との間に軸方向内方へ向けて凹む凹部３７を設けることによって柔軟とされている。そのため、このラジアルリップ３３が第１金属環２の円筒部２１内周面に接触したときでもその接触圧が小さくて済み、この接触部分の摩擦抵抗を軽減するうえで役立つようになっている。また、ラジアルリップ３３に外部から水分などがかかったときに、凹部３７が前記水分を跳ね飛ばすのに役立つ。

以上説明した密封装置１では、外輪部材５側に取り付ける第１金属環２を回転するタイプにおいて、内輪部材４側にラジアルリップ３３を第１金属環２にゼロタッチまたは非接触に対向させているので、フリクションロスを軽減するうえで効果的である。しかも、このラジアルリップ３３を二つの金属環２，３の対向間における外端側に配置してアキシアルリップ３４を外部から隠蔽する蓋のように利用しているから、仮に大量の水分が密封装置１にかかってもラジアルリップ３３が水分浸入を防止する。万一、水分がラジアルリップ３３を通過するとしても僅かな量で済むし、この浸入した水分はアキシアルリップ３４でせき止められるので、十分な密封性が確保される。したがって、この密封装置１は、十分な密封性を確保したうえで、フリクションロスを軽減できる。

さらに、ラジアルリップ３３を第１金属環２の円筒部２１にゼロタッチまたは微小すきまを介した対向配置にしており、あくまでもラジアルリップ３３は水分をアキシアルリップ３４に近づけないようにする蓋のようなものとしているから、第１金属環２の円筒部２１の内周面は表面仕上げ処理を施さなくてもよくなる等、製作コストを低減するうえで有利となる。

ところで、第１金属環２の外径を例えば２１０ｍｍ以上の大形サイズとする場合、第１、第２金属環２，３の板厚を１．６ｍｍ以上に設定して、強度アップを図る必要がある。特に、第１金属環２の外径を２５０ｍｍ〜５００ｍｍとする場合には第１、第２金属環２，３の板厚を２．３ｍｍ以上とかなり厚くする必要がある。このような場合、第１、第２金属環２，３をプレス成形で製作したままだと、平面度が低下しやすい。しかし、上述した密封装置１であれば、接触タイプのアキシアルリップ３４の接触相手である第１金属環２の環状板部２２の外側面２２ａのみを旋削加工等の表面仕上げ処理することで平面度を向上させればよく、第１金属環２の円筒部２１の内周面については表面仕上げ処理を施さなくてもよい。このため、表面仕上げ処理を施す箇所を少なくできるので、製作コストを低減できるようになる。

以下、本発明の参考例を説明する。例えば図３に示すように、ラジアルリップ３３を径方向外向きで外方へ向けて斜めのテーパ形状にし、凹部３７を無くすことができる。この形状のラジアルリップ３３も、図１に示すものと同様に第１金属環２の円筒部２１の内周面にゼロタッチまたは非接触状態としている。また、図示しないが、第２金属環３のアキシアルリップ３４の外径側または内外にさらにアキシアルリップを追加形成してもよい。

本発明の最良の形態に係る密封装置の上半分を示す断面図図１に示す密封装置の分解図本発明の参考例に係る密封装置で、図１に対応する図

符号の説明

１…密封装置
２…第１金属環
３…第２金属環
４…内輪部材
５…外輪部材
２１…第１金属環の円筒部
２２…第１金属環の環状板部
３１…第２金属環の円筒部
３２…第２金属環の環状板部
３３…ラジアルリップ
３４…アキシアルリップ

Claims

回転する外輪部材に固定される第１金属環と、非回転の内輪部材に固定される第２金属環とを組み合わせた密封装置であって、
上記第１金属環は、外輪部材の内周に嵌合される円筒部の内端側に径方向内向きの環状板部を設けた構成であり、
上記第２金属環は、内輪部材の外周に嵌合される円筒部の外端側に径方向外向きの環状板部を設け、かつ、該環状板部の外周に第１金属環の円筒部外端側の内周面に接触締め代ゼロまたは微小すきまを介して対向するラジアルリップを被着し、該ラジアルリップの内周面と第２金属環の該環状板部の外周との間に軸方向内方へ向けて凹む凹部が設けられ、該ラジアルリップの付け根側の外端には、軸方向外向きに張り出す輪状凸部が設けられ、該輪状凸部は径方向内向きになだらかな斜面を有しており、また、該環状板部の内側面に第１金属環の環状板部に接触するアキシアルリップを被着した構成であることを特徴とする密封装置。