JP4849235B2 - Sealing device - Google Patents
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Description
本発明は、自動車や一般機械、産業機械等において、軸孔ハウジングとこれに回転又は軸方向往復動可能に挿通された軸との間を密封する密封装置に関するものである。 The present invention relates to a sealing device that seals between a shaft hole housing and a shaft inserted into the shaft hole housing so as to be rotatable or reciprocally movable in an axial direction in automobiles, general machines, industrial machines, and the like.
機器の軸孔ハウジングとこれに挿通された回転軸との間でオイル等を密封するために使用される密封装置としては、例えば特許文献1のようなオイルシールが良く知られている。
図5は、特許文献1と同種の、従来の密封装置(オイルシール)100を、軸心Oを通る平面で切断して示す半断面図である。すなわち、この密封装置100は、金属板の打ち抜きプレス成形等により製作された補強環105にゴム状弾性材料で一体成形されたもので、略円筒状のガスケット部101と、その機外空間B側となる端部から内周側へ延びるリップホルダ部102と、このリップホルダ部102の内周端からガスケット部101及びリップホルダ部102と共に断面略コ字形をなすように、機内空間A側へ向けて延びるシールリップ103と、前記リップホルダ部102の内周端からシールリップ103と反対側(機外空間B側)へ向けて延びるダストリップ104と、ガスケット部101及びリップホルダ部102に跨って埋設された補強用の補強環105と、シールリップ103に嵌着されたエキステンションスプリング106とを有する。
FIG. 5 is a half cross-sectional view showing a conventional sealing device (oil seal) 100 of the same type as that of Patent Document 1, cut along a plane passing through the axis O. That is, the
ガスケット部101は、軸孔ハウジング110の内周面に圧入され、補強環105との間で適当に圧縮されることによって、所要の密封力を発揮すると共に、軸孔ハウジング110との軸方向固定力が与えられる。また、シールリップ103は、その内周のシールエッジ103aが、軸孔ハウジング110に挿通された回転軸120の外周面に、適当な緊迫力をもって摺動可能に密接され、ダストリップ104は、その内周縁が、前記回転軸120の外周面に、微小隙間をもって近接されるか、僅かな締め代をもって摺動可能に密接される。
The
ところが、この種の密封装置100は、軸孔ハウジング110への固定力を、ゴム状弾性材料からなるガスケット部101の圧縮反力に由来する圧接力にのみ依存しているため、特に、例えば軸孔ハウジング110の内径と回転軸120の外径との径寸法差Δφが大きく、すなわち機内空間Aの内圧に対する受圧面積が大きい場合は、機内空間Aの僅かな圧力上昇でも機外空間B側への軸方向荷重が大きくなるので、軸孔ハウジング110から密封装置100が離脱してしまうおそれがある。
However, since this type of
また、例えば軸孔ハウジング110がアルミ材のような熱膨張係数の大きい材料からなるものである場合は、温度上昇時に、密封装置100の内部の補強環105と軸孔ハウジング110との熱膨張量の差によって、両者105,110間でのガスケット部101の径方向圧縮量が減少又は喪失するので、この場合も、軸孔ハウジング110から密封装置100が離脱してしまうおそれがある。
For example, when the
そして、このような温度上昇時の密封装置100の離脱を防止するには、補強環105と軸孔ハウジング110との熱膨張差によるガスケット部101の径方向圧縮量の減少を見込んで、予めガスケット部101の径方向圧縮代を大きく設定しておくことが有効であるが、この場合は、当該密封装置100を軸孔ハウジング110の内周に組み付ける際の圧入抵抗が大きくなって、組み付け作業性が著しく悪化するばかりでなく、軸孔ハウジング110やガスケット部101が損傷を受けるおそれがある。
In order to prevent such a separation of the
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、機内空間の圧力による軸方向荷重の増大や、軸孔ハウジングの熱膨張によるガスケット部の径方向圧縮量の減少によって、軸孔ハウジングから密封装置が離脱するのを防止することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the technical problem is that an increase in the axial load due to the pressure in the in-machine space and the gasket portion due to the thermal expansion of the shaft hole housing. It is to prevent the sealing device from being detached from the shaft hole housing by reducing the amount of radial compression.
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項1の発明に係る密封装置は、軸孔ハウジングの内周面に密嵌されるゴム状弾性材料からなるガスケット部が形成された外周基部と、その内周側から機内空間側へ延びて、前記軸孔ハウジングに挿通された軸の外周面に摺動可能に密接されるゴム状弾性材料からなるシールリップと、前記ガスケット部の間に形成された溝部に嵌め込んで取り付けられ、自由状態では前記軸孔ハウジングの想定し得る熱膨張時の内周面よりも大径で略線形のばね特性を有するラジアルスプリングとを備え、前記ラジアルスプリングが、円周方向一箇所で切断された環状体からなるものである。
As a means for effectively solving the above technical problem, the sealing device according to the invention of claim 1 is formed with a gasket portion made of a rubber-like elastic material that is tightly fitted to the inner peripheral surface of the shaft hole housing. An outer peripheral base, a seal lip made of a rubber-like elastic material that extends from the inner peripheral side to the inner space side and is slidably in contact with the outer peripheral surface of the shaft inserted into the shaft hole housing; and the gasket portion attached is fitted into a groove formed between, in the free state and a radial spring having spring characteristics of substantially linear with a diameter larger than the inner peripheral surface at the time conceivable thermal expansion of the shaft hole housing, the A radial spring consists of an annular body cut at one place in the circumferential direction .
上記構成において、ラジアルスプリングは、軸孔ハウジングの熱膨張によって、その内周面に密接されたガスケット部の径方向圧縮量が減少しても、ラジアルスプリングが拡径して軸孔ハウジングの内周面に追随して圧接し、しかも略線形のばね特性を有するため、軸孔ハウジングの内周面との圧接力の減少は、ゴム状弾性材料からなるガスケット部に比較して小さい。このため、軸孔ハウジングに対する密封装置の軸方向固定力が補償される。また、このラジアルスプリングは、縮径変形させても径方向荷重が非線形的に急激に増大することがないので、軸孔ハウジングの内周に組み付ける際の圧入抵抗の増大が抑えられる。 In the above configuration, the radial spring expands to the inner periphery of the shaft hole housing even if the radial compression amount of the gasket portion in close contact with the inner peripheral surface decreases due to the thermal expansion of the shaft hole housing. Since it has a substantially linear spring characteristic following the surface and has a substantially linear spring characteristic, the decrease in the pressure contact force with the inner peripheral surface of the shaft hole housing is small compared to a gasket portion made of a rubber-like elastic material. For this reason, the axial fixing force of the sealing device with respect to the shaft hole housing is compensated. In addition, even if the radial spring is deformed to a reduced diameter, the radial load does not increase non-linearly and abruptly, so that an increase in press-fit resistance when assembled to the inner periphery of the shaft hole housing can be suppressed.
請求項2の発明に係る密封装置は、請求項1に記載の構成において、ラジアルスプリングが、軸孔ハウジングの内周面に形成された溝又は凹部に係止されるものである。
A sealing device according to a second aspect of the present invention is the sealing device according to the first aspect, wherein the radial spring is engaged with a groove or a recess formed in the inner peripheral surface of the shaft hole housing.
請求項1の発明に係る密封装置によれば、軸孔ハウジングとの軸方向固定力がラジアルスプリングの径方向追随性によって補償され、しかも前記ラジアルスプリングの優れた径方向追随性が確保されるので、軸孔ハウジングの熱膨張によるガスケット部の径方向圧縮量の減少や、機内の圧力による軸孔ハウジングからの離脱が有効に防止され、しかも軸孔ハウジングへの組み付け作業性の悪化を来さないといった効果が実現される。
According to the sealing device of the first aspect of the present invention, the axial fixing force with the shaft hole housing is compensated by the radial followability of the radial spring, and the excellent radial followability of the radial spring is ensured. , The amount of compression in the radial direction of the gasket part due to the thermal expansion of the shaft hole housing and the separation from the shaft hole housing due to the pressure inside the machine are effectively prevented, and the workability of assembling to the shaft hole housing is not deteriorated. The effect is realized.
請求項2の発明に係る密封装置によれば、軸孔ハウジングからの離脱防止が、軸孔ハウジングの内周面に形成された溝又は凹部とラジアルスプリングとの係止によって行われ、軸孔ハウジングの内周面に対するラジアルスプリング及びガスケット部の圧接力には依存されないので、軸孔ハウジングへの組み付け作業性の悪化を来すことなく、確実に離脱防止を実現することができる。
According to the sealing device of the second aspect of the present invention, the separation from the shaft hole housing is prevented by locking the groove or recess formed on the inner peripheral surface of the shaft hole housing with the radial spring, and the shaft hole housing Since it does not depend on the pressure contact force of the radial spring and the gasket portion with respect to the inner peripheral surface of the shaft, it is possible to surely prevent the separation without deteriorating the workability of assembling to the shaft hole housing.
以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図1は、第一の形態による密封装置1を、一部断面を表す未装着状態の側面図、図2は、第一の形態において用いられるラジアルスプリング17を軸心と平行な方向から見た図、図3は、第一の形態による密封装置1を、軸心Oを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。
Hereinafter, preferred embodiments of a sealing device according to the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 is a side view of the sealing device 1 according to the first embodiment in an unmounted state showing a partial cross section, and FIG. 2 is a view of the
図1及び図3に示される密封装置1は、金属板の打ち抜きプレス成形等により製作された補強環15にゴム状弾性材料で一体成形された構造を有する。詳しくは、外周面に軸方向に並んで環状に延びる一対のガスケット部11a,11aが突出形成された外周基部11と、その機外空間B側となる端部から内周側へ延びるリップホルダ部12と、このリップホルダ部12の内周端から外周基部11及びリップホルダ部12と共に断面略コ字形をなすように、機内空間A側へ向けて延びるシールリップ13と、リップホルダ部12の内周端からシールリップ13と反対側(機外空間B側)へ向けて延びるダストリップ14と、外周基部11及びリップホルダ部12に跨って埋設された補強環15と、シールリップ13に嵌着されたエキステンションスプリング16と、ガスケット部11a,11a間の相対的な溝部11bに嵌め込んで取り付けられたラジアルスプリング17とを備える。
The sealing device 1 shown in FIGS. 1 and 3 has a structure integrally formed with a rubber-like elastic material on a reinforcing
補強環15は、外周基部11に埋設された円筒部15aと、リップホルダ部12に埋設されたフランジ部15bからなる断面略L字形の屈曲形状を呈する。外周基部11は、図3に示される軸孔ハウジング2の内周面2aに圧入・密嵌される部分であって、補強環15の円筒部15aと軸孔ハウジング2との間でガスケット部11a,11aが径方向に適当に圧縮され、その反力によって、軸孔ハウジング2の内周面2aに適当な面圧で密接されるものである。
The reinforcing
シールリップ13の先端部近傍の内周には、略V字形断面をなすシールエッジ13aが形成されており、このシールエッジ13aは、軸孔ハウジング2の内周に回転可能に挿通された回転軸3の外周面3aに、適当な締め代をもって摺動可能に密接されるようになっている。なお、回転軸3は、請求項1に記載された軸に相当する。
A
また、シールリップ13と反対側を向いたダストリップ14は、その内周縁が、回転軸3の外周面3aに微小な隙間をもって近接されるか、あるいは僅かな締め代をもって摺動可能に密接されるようになっている。
Also, the
エキステンションスプリング16は、金属製のコイルスプリングを環状に繋げたものであって、シールリップ13におけるシールエッジ13aの外周側に形成された環状溝に嵌着され、回転軸3の外周面3aに対するシールリップ13(シールエッジ13a)の緊迫力を補償するものである。
The
ラジアルスプリング17は、円周方向一箇所で切断17aされた金属製又は硬質合成樹脂製の環状体からなるものであって、このため拡径・縮径方向へ弾性変形可能であり、自由状態では、軸孔ハウジング2の想定し得る熱膨張時の内周面2aよりも大径である。また好ましくは、ゴム状弾性材料からなるガスケット部11a,11aが損傷を受けることのないように、ラジアルスプリング17の断面上の角部は、面取り又はアール状に形成される。
The
以上のように構成された第一の形態による密封装置1は、図3に示されるように、シールリップ13が機内空間A側を向くようにして、外周基部11のガスケット部11a,11aを軸孔ハウジング2の内周面2aに密嵌すると共に、ラジアルスプリング17を前記内周面2aに圧入し、シールリップ13の内周のシールエッジ13aを、回転軸3の外周面3aに摺動可能に密接させる。このため、機内空間Aに存在する密封対象油が軸周から機外空間Bへ漏洩するのを防止し、かつダストシール14によって、機外空間Bからの異物の侵入を防止することができる。
As shown in FIG. 3, the sealing device 1 according to the first embodiment configured as described above has the
そして図3に示される装着状態では、外周基部11の外周に配置されガスケット部11a,11a間の相対的な溝部11bに嵌合されたラジアルスプリング17が、自由状態より適宜縮径されているので、十分な拡径力で軸孔ハウジング2の内周面2aに圧接しており、ガスケット部11a,11aの圧接力による密封装置1の軸方向固定力を補っている。このため、機内空間Aの圧力による軸孔ハウジング2からの密封装置1の離脱が有効に防止される。
In the mounted state shown in FIG. 3, the
ここで、機器の駆動に伴う機内温度の上昇によって、軸孔ハウジング2が熱膨張すると、その内周面2aの径が増大する。このとき、密封装置1内の補強環15も熱膨張により拡径するが、特に、軸孔ハウジング2がアルミ材のような熱膨張係数の大きい材料からなるものである場合は、補強環15と軸孔ハウジング2との熱膨張量の差が大きくなるので、両者15,2間でのガスケット部11a,11aの径方向圧縮量が減少することになる。そして、このガスケット部11a,11aを形成しているゴム状弾性材料は、非線形のばね特性を有するため、径方向圧縮量の減少に伴って、軸孔ハウジング2の内周面2aに対する圧接力が急激に減少してしまう。
Here, when the
しかしながら、ガスケット部11a,11a間に設けられたラジアルスプリング17は、自由状態では、軸孔ハウジング2の想定し得る熱膨張時の内周面2aよりも大径であるため、熱膨張による軸孔ハウジング2の内周面2aの拡径に追随変位して圧接状態を維持する。しかもこのラジアルスプリング17は、略線形のばね特性を有するので、軸孔ハウジング2の内周面2aに対する圧接力の減少は、ゴム状弾性材料からなるガスケット部11a,11aに比較して緩やかである。このため、軸孔ハウジング2に対する密封装置1の軸方向固定力がラジアルスプリング17によって補償され、密封装置1の離脱が有効に防止される。
However, the
なお、ガスケット部11a,11aも、熱膨張による軸孔ハウジング2の内周面2aの拡径に追随して密接状態を維持するため、所要のシール性が保たれる。
In addition, since the
また、当該密封装置1を軸孔ハウジング2の内周面2aに圧入して組み付ける際には、ラジアルスプリング17が縮径変形されるが、これによるラジアルスプリング17の拡径力の増大は線形的であるため、ラジアルスプリング17の圧入抵抗が急激に増大して密封装置1の組み付けが困難になるようなことはない。しかも先に述べたように、ラジアルスプリング17が、ガスケット部11a,11aによる密封装置1の軸方向固定力を補うため、ガスケット部11aの圧縮代をそれほど大きく設定する必要がなく、したがって当該密封装置1を軸孔ハウジング2の内周面2aに圧入して組み付ける際に、圧入抵抗によってガスケット部11aがむしり取られたり、損傷を受けるのを有効に防止することができる。
Further, when the sealing device 1 is press-fitted into the inner
次に図4は、本発明の第二の形態による密封装置1を、軸心Oを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。 Next, FIG. 4 is a half sectional view of a mounting state in which the sealing device 1 according to the second embodiment of the present invention is cut along a plane passing through the axis O.
この形態において、密封装置1自体は、基本的に上述の第一の形態と同様のものであり、異なるところは、軸孔ハウジング2の内周面2aに円周方向へ連続した溝2bが形成されていて、密封装置1の外周基部11の外周に配置されガスケット部11a,11a間の溝部11bに嵌合されたラジアルスプリング17の外周部が、前記溝2bに係止されるようにしたことにある。なお、このラジアルスプリング17も、自由状態では、軸孔ハウジング2の想定し得る熱膨張時の内周面2aよりも大径である。
In this embodiment, the sealing device 1 itself is basically the same as the first embodiment described above, except that a
したがって、この構成によれば、密封装置1の外周基部11のガスケット部11a,11a間及び軸孔ハウジング2の溝2bの双方に係合したラジアルスプリング17によって、軸孔ハウジング2からの密封装置1の離脱が確実に防止される。しかも、この離脱防止が、軸孔ハウジング2の内周面2aに対するラジアルスプリング17及びガスケット部11a,11aの圧接力に依存するものではないので、軸孔ハウジング2への密封装置1の圧入による組み付け作業性の悪化を来さない。
Therefore, according to this configuration, the sealing device 1 from the
1 密封装置
11 外周基部
11a ガスケット部
11b 溝部
12 リップホルダ部
13 シールリップ
14 ダストリップ
15 補強環
16 エキステンションスプリング
17 ラジアルスプリング
2 軸孔ハウジング
2a 内周面
2b 溝
3 回転軸
3a 外周面
A 機内空間
B 機外空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
15 Reinforcement ring
16 Extension spring
17 Radial spring
2
Claims (2)
The sealing device according to claim 1, wherein the radial spring (17) is locked to a groove (2b) or a recess formed in the inner peripheral surface (2a) of the shaft hole housing (2) .
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