JP4775556B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や一般機械、産業機械等における軸受部等へダスト、泥水等が侵入するのを防止する密封装置において、静止側のシールリップを回転側のシールフランジに密接させてシールを行うものに関するものである。

回転軸の外周を密封する密封装置の一種として、静止側のシールリップを回転側のシールフランジに密接させてシールを行うものがある。図５は、この種の密封装置における典型的な従来技術による密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図で、この密封装置１００は、不図示の軸孔ハウジングの内周に装着されるゴム状弾性体からなる静止側シールリップ１０１と、前記軸孔ハウジングに挿通された不図示の回転軸の外周面に装着される金属製の回転側スリンガ１０２と、シールリップ１０１の機外側に設けられた不織布からなるダストリップ１０３とを備える。

詳しくは、シールリップ１０１は、先端が外周側を向くようなテーパ状をなすものであって、金属製の取付環１０４に一体的に成形されており、この取付環１０４を介して軸孔ハウジングの内周面に固定される。一方、スリンガ１０２は、回転軸の外周に嵌合される円筒部１０２ａと、その一端から円盤状に展開しシールリップ１０１の先端が密接されるシールフランジ１０２ｂとを有する。また、ダストリップ１０３は、シールリップ１０１の基部１０１ａの背面に取り付けられ、その内周端部が、スリンガ１０２の円筒部１０２ａに密接されている。また、シールフランジ１０２ｂにおけるシールリップ１０１との摺動面には、回転方向に対して求心方向へ延びる螺旋溝（不図示）が形成されている。

すなわちこの密封装置１００は、シールフランジ１０２ｂとシールリップ１０１の密接摺動部において、回転軸と一体的に回転するシールフランジ１０２ｂによる振り切り作用と、螺旋溝の螺子ポンプ効果により、シールリップ１０１の内周側へオイルが通過するのを阻止し、ダストリップ１０３によって、機外からの異物の侵入を阻止するものである（例えば特許文献１参照）。
特開２０００−１９９５６８

しかしながら、上述の構成を有する従来の密封装置１００によれば、シールリップ１０１が一体化された取付環１０４と、スリンガ１０２の取付位置に、軸方向への誤差がある場合は、シールフランジ１０２ｂに対するシールリップ１０１の締め代が減少して、密封性が低下するおそれがある。また、スリンガ１０２が取り付けられた回転軸に軸方向のガタがある場合も、回転軸のガタ付きに伴うスリンガ１０２の軸方向挙動に対してシールリップ１０１の追随性が悪いと、漏れを発生するおそれがある。

また、シールリップ１０１の材質には、動作の応答性（追随性）、及びヘタリの抑制などを考慮して、一般的にはＶＭＱ（シリコーンゴム）又はＦＶＭＱ（フロロシリコーンゴム）が使用されているが、温度条件の厳しい環境では適用が困難である。ＶＭＱ及びＦＶＭＱよりも耐熱性の良い材料としては、ＦＫＭ（フッ素ゴム）があるが、追随性に劣るため、密封性が不安定になるおそれがあった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、静止側のシールリップを回転側のシールフランジに密接させてシールを行う密封装置において、シールフランジに対するシールリップの追随性を向上させ、かつ高温条件での密封性を向上させることにある。

請求項１の発明に係る密封装置は、静止側に配置される静止側密封要素と、回転側に配置されるシールフランジとを備え、前記静止側密封要素が、スラストベアリングと、このスラストベアリングを軸方向へ付勢して前記シールフランジに押し付けるばねと、前記スラストベアリングに設けられて前記シールフランジに摺動可能に密接されたシールリップとを備えるものである。

すなわち、この構成において、静止側密封要素におけるばねは、スラストベアリングを介してシールリップをシールフランジ側へ付勢して、回転側のシールフランジに対するシールリップの軸方向追随性を補償するものであり、静止側密封要素におけるスラストベアリングは、回転側のシールフランジとの当接によって、このシールフランジに対する前記シールリップの締め代を一定に保つものである。

請求項１の発明に係る密封装置によれば、回転側のシールフランジに対するシールリップの軸方向追随性がばねによって補償され、しかもシールリップの締め代が一定に保たれるので、回転側の軸方向のガタ付きや、取付誤差や、ヘタリによる締め代低下を吸収して安定した密封性を得ることができる。

図１は、本発明に係る密封装置の実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図、図２及び図３は、上記実施の形態におけるばね１７の変更例を示す部分断面図である。なお、これら図１、図２及び図３において、右側が密封対象のオイルの存在する機内空間、左側が機外の大気側である。

この形態による密封装置は、図１に示されるように、静止側である不図示の軸孔ハウジング側に配置される静止側密封要素１と、前記軸孔ハウジングに挿通された回転側である不図示の回転軸に配置されるスリンガ２とを備え、静止側密封要素１は、取付環１１と、この取付環１１に一体的に設けられた弾性層１５と、取付環１１に収容されたスラストベアリング１６と、取付環１１とスラストベアリング１６の間に介装されてスラストベアリング１６を軸方向へ付勢するばね１７と、スラストベアリング１６に設けられたオイルシール１２と、このオイルシール１２の大気側に取り付けられたダストリップ１４とからなる。

静止側密封要素１における取付環１１は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであって、軸孔ハウジングの内周面に圧入嵌合される外周圧入部１１ａと、この外周圧入部１１ａから機外側へ延びて段差状に絞られた絞り部１１ｂと、その機外側の端部から内周側へ延びる中間部１１ｃと、その内周から機内側へ向けて漸次小径になるように形成された円錐筒部１１ｄと、その小径端部から内周側へ延びる内周鍔部１１ｅからなる。

静止側密封要素１における弾性層１５は、取付環１１における大気側の面にゴム状弾性材料で一体的に成形されたものであって、この取付環１１の絞り部１１ｂの外周に廻り込んだ部分は、軸孔ハウジングの内周面との間をシールするガスケット部１５ａとなっている。

静止側密封要素１におけるスラストベアリング１６は、環状のリテーナ１６１と、その機内側の端部に円周方向等間隔で配置され転動自在に保持された多数の球体１６２とからなり、このスラストベアリング１６を軸方向へ付勢するばね１７は、円周方向等間隔で複数（３個以上）配置され、前記リテーナ１６１の機外側を向いた端部に凹設された保持穴１６１ａにそれぞれ保持されると共に、この保持穴１６１ａから突出した一端が、取付環１１における中間部１１ｃに当接している。なお、取付環１１とリテーナ１６１は、必要に応じて、凹凸係合部等の係合手段（不図示）が設けられ、相対回転が防止されている。

図１では、ばね１７は、コイルスプリングを円周方向等間隔で複数配置したマルチスプリング型としているが、例えばこれを図２に示されるように、複数の皿ばねを軸方向へベローズ状に重ね、スラストベアリング１６におけるリテーナ１６１の機外側を向いた端部に円周方向へ連続して形成された保持溝１６１ｃに保持したものや、図３に示されるように、リテーナ１６１の保持溝１６１ｃに、これと略同径のコイルスプリングを保持したシングルスプリング型としたものなども採用可能である。

静止側密封要素１におけるオイルシール１２は、スラストベアリング１６におけるリテーナ１６１の内周フランジ１６１ｂに、ゴム状弾性材料で一体的に成形されたものであって、詳しくは、前記内周フランジ１６１ｂに一体的に加硫接着された基部１２４と、その内周部から機内側へ延び、先端が外周側を向くような円錐筒状をなすシールリップ１２２と、その内周側に位置して前記基部１２４に円周方向へ連続して形成されシールリップ１２２側を向いた樋状部１２３と、シールリップ１２２と反対側を向き、前記基部１２４の外周部から先端が外周側を向くような円錐筒状をなすように延びる第二シールリップ１２５とからなる。

静止側密封要素１におけるダストリップ１４は、合成樹脂繊維の不織布等からなるものであって、その外周部が、取付環１１に一体的に設けられた弾性層１５の内周部の背面に接合されている。

スリンガ２は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス加工したものであって、回転軸の外周面に密嵌されるスリーブ２１と、その機内側の端部から円盤状に展開するシールフランジ２２とを有する。オイルシール１２におけるシールリップ１２２は、このスリンガ２におけるシールフランジ２２の内側面２２ａに先端部の全周が適当な面圧で密接し、第二シールリップ１２５は、取付環１１における中間部１１ｃに先端部の全周が適当な面圧で密接し、ダストリップ１４は、スリンガ２におけるスリーブ２１の外周面に、内周部１４ａの全周が密接される。また、シールフランジ２２におけるシールリップ１２２との摺動面には、回転方向に対して求心方向へ延びる螺旋溝（不図示）が形成されている。

以上のように構成された密封装置は、不図示の回転軸と一体回転するスリンガ２のシールフランジ２２と非回転であるオイルシール１２のシールリップ１２２との密接摺動部Ｓにおいて、シールフランジ２２による振り切り作用（遠心力）と、このシールフランジ２２に形成された螺旋溝の螺子ポンプ効果によって、機内空間からシールリップ１２２の内周空間Ａへ密封対象のオイルが通過するのを阻止するものである。また、シールフランジ２２とシールリップ１２２の密接摺動部Ｓにおける上半部からその内周側へ、僅かな量のオイルが侵入した場合、この漏液は、シールフランジ２２側では遠心力やポンピング作用によって外周側へ押し戻されるが、シールリップ１２２の上部では、その円錐面状の表面を伝って下方へ流れ、樋状部１２３で受け止められる。更にこの漏液は、樋状部１２３による円周溝１２３ａに沿ってその下半部へ流れ、シールリップ１２２の下半部の表面を伝って下方すなわち外周側へ流れ落ちるので、結局、前記密接摺動部Ｓから遠心力及びポンピング作用によって外周側へ押し戻される。

ここで、静止側密封要素１におけるスラストベアリング１６は、ばね１７で軸方向に付勢されることによって、その先端の球体１６２が、回転するスリンガ２のシールフランジ２２と転がり接触しているので、回転側の軸方向のガタ付きが大きくても、このスラストベアリング１６の内周フランジ１６１ｂに設けられたオイルシール１２を、前記ガタ付きによるシールフランジ２２の軸方向変位に良好に追随させて、シールフランジ２２に対するシールリップ１２２の締め代を一定に保つ機能を有する。また同様に、静止側密封要素１における取付環１１と、スリンガ２（シールフランジ２２）の取付位置の軸方向誤差も吸収され、シールフランジ２２に対するシールリップ１２２の締め代が一定に保たれる。

したがって、シールリップ１２２の材料として、追随性は劣るが耐熱性の良いＦＫＭ（フッ素ゴム）を採用しても、シールフランジ２２の軸方向変位に対するシールリップ１２２の良好な密接状態を確保すると共に耐熱性を向上させて、安定した密封性を奏することができる。

なお、スラストベアリング１６は、オイルシール１２による密封部の機内側に位置しているので、機内空間側のオイルによって良好に潤滑される。

オイルシール１２における第二シールリップ１２５は、上述のような回転側の軸方向のガタ付きや取付誤差によるスラストベアリング１６の軸方向変位に応じて変形し、このスラストベアリング１６のリテーナ１６１と、取付環１１との間を密封する。また、取付環１１と一体の弾性層１５の内周に設けられたダストリップ１４は、その内周部１４ａがスリンガ２におけるスリーブ２１の外周面と摺動可能に密接されることによって、シールフランジ２２とシールリップ１２２の密接摺動部Ｓへのダスト等の介入を有効に防止することができる。そしてこのダストリップ１４は、不織布からなるものであるため、空気の流通を許容し、シールフランジ２２の振り切り作用や、螺旋溝の螺子ポンプ効果によって、シールリップ１２２の内周空間Ａが負圧になるのを防止することができる。

なお、上述の実施の形態では、静止側密封要素１におけるダストリップ１４を、合成樹脂繊維の不織布等からなるものとしたが、これをゴム状弾性材料からなるものとしても良い。図４は、上述の実施の形態におけるダストリップの変更例を示す部分断面図で、すなわち、先端が大気側を向いたダストリップ１４が、静止側密封要素１におけるゴム状弾性材料からなる弾性層１５に、連続して形成されている。ダストリップ１４の内周部には、複数のリブ１４ｂが円周方向等間隔で形成されており、このリブ１４ｂによって、ダストリップ１４の先端内周縁とスリンガ２のスリーブ２１の外周面との間に微小隙間が形成され、スリンガ２のシールフランジ２２の振り切り作用や、このシールフランジ２２に形成した螺旋溝の螺子ポンプ効果によって、シールリップ１２２の内周空間Ａが負圧になるのを防止するようになっている。

本発明に係る密封装置の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。 上記実施の形態におけるばねの変更例を示す部分断面図である。 上記実施の形態におけるばねの変更例を示す部分断面図である。 上記実施の形態におけるダストリップの変更例を示す部分断面図である。 従来技術による密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

符号の説明

１ 静止側密封要素
１１ 取付環
１２ オイルシール
１２２ シールリップ
１２５ 第二シールリップ
１４ ダストリップ
１５ 弾性層
１６ スラストベアリング
１６１ リテーナ
１６２ 球体
１７ ばね
２ スリンガ
２１ スリーブ
２２ シールフランジ
Ｓ 密接摺動部

Claims (1)

1. 静止側に配置される静止側密封要素（１）と、回転側に配置されるシールフランジ（２２）とを備え、前記静止側密封要素（１）が、スラストベアリング（１６）と、このスラストベアリング（１６）を軸方向へ付勢して前記シールフランジ（２２）に押し付けるばね（１７）と、前記スラストベアリング（１６）に設けられて前記シールフランジ（２２）に摺動可能に密接されたシールリップ（１２２）とを備えることを特徴とする密封装置。
   

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