JP4875597B2 - リップタイプシール - Google Patents

Description

本発明は、密封装置の一種であるリップタイプシールに関するものである。本発明のリップタイプシールは例えば、自動車等車両用の水ポンプシールとして用いられ、またはその他一般の汎用水ポンプシールとして用いられる。

従来から図３に示すように、ハウジング７１の軸孔７２内周に装着されて、前記軸孔７２に挿通した軸７３の周面に摺動自在に密接するリップタイプシール７４が知られており、このリップタイプシール７４は、密封流体側Ａに配置されるゴム状弾性体製の第一シールリップ７５と、大気側Ｂに配置される樹脂製の第二シールリップ７６とを有している（特許文献１参照）。

上記従来のリップタイプシール７４は、複数のシールリップ７５，７６を有してそれぞれがシール作用を奏することから、優れたシール効果を発揮することが可能とされているが、以下の点で不都合を生じている。

すなわち、近年の環境問題におけるリサイクル上の要請から、リップタイプシールの各構成部品は材質上の仕分けをしたうえで処分することが求められるところ、上記従来のリップタイプシール７４では、ゴム状弾性体製の第一シールリップ７５が金属製の補強環７７に加硫接着され、両者７５，７７が一体の加硫成形品として成形されている。したがって両者７５，７７を処分時に容易に分離・分別することができず、よって上記リサイクル上の要請に応えることができない。

そこで、本願出願人は先に図４に示すように、密封流体側Ａに配置される第一シールリップ８３を設けたゴム状弾性体製の第一リップシール部材８２と、大気側Ｂに配置される第二シールリップ８５を設けた樹脂製の第二リップシール部材８４と、両リップシール部材８２，８４を軸方向両側から挟み込む二つの金属製の保持環８６，８７とを有し、これらの四部品を非接着で組み立てる構造のリップタイプシール８１を提案しており（特許文献２参照）、この先行技術によれば、各部品が非接着であることから各部品を容易に分離・分別することができ、よって上記リサイクル上の要請に応えることが可能とされている。しかしながらこの先行技術にはなお、以下の点で改良の余地がある。

（１）構成部品相互の組み付け保持性
すなわち、上記リップタイプシール８１において、二つの保持環８６，８７はそれぞれ両リップシール部材８２，８４を軸方向両側から挟み込むための環状の平面部８６ａ，８７ａを有してこの平面部８６ａ，８７ａに筒状部８６ｂ，８７ｂを一体成形したものとされ、筒状部８６ｂ，８７ｂは、密封流体側Ａの保持環８６では第一リップシール部材８２の円筒部８２ａの内周側に嵌合され、大気側Ｂの保持環８７では第一リップシール部材８２の円筒部８２ａに設けた差し込み穴８２ｂに圧入固定されている。したがって各部品はこれらの嵌合や圧入に伴う嵌合しろや圧入しろの設定により組み立て状態に保持されるが、各部品が軸方向に力を受けた場合、各部品間には部品相互の軸方向の分離を防止するための係合構造が特に設けられているわけではない。したがってハウジング７１の軸孔７２内周に装着された状態のリップタイプシール８１を取り外そうとして密封流体側Ａの保持環８６を軸方向（矢印Ｃ方向）に引っ張ると、この保持環８６のみが引き抜かれて他の部品は装着されたままの状態で残ってしまうことがあり（或いは保持環８６と第一リップシール部材８２のみが引き抜かれ、第二リップシール部材８４と大気側Ｂの保持環８７が残ることもある）、これは部品同士の組み付け保持力が摩擦力のみに依存しているからに他ならない。

（２）装着作業性
また、上記リップタイプシール８１において、二つの保持環８６，８７は互いの軸方向間隔を規定する構造を特に有していない。また両者の間に挟まれるゴム状弾性体製の第一リップシール部材８２は軸方向に圧縮された状態で使用されないと十分なシール作用を発揮せず、すなわち樹脂製の第二リップシール部材８４や大気側Ｂの保持環８７との間から密封流体の漏れが発生する懸念がある。したがって上記リップタイプシール８１を装着する際には、ハウジング７１の軸孔７２内周に設けた段差部８８に当該リップタイプシール８１を突き当てて軸方向の圧縮荷重を加えながらスナップリング８９を用いて装着しており、これにより当該リップタイプシール８１はその全体が段差部８８とスナップリング８９との間で軸方向に圧縮された状態で装着される。しかしながらこのように軸方向の圧縮荷重を加えながらスナップリング８９を用いて装着する作業は、きわめて煩雑であると云う不都合がある。

また、第一リップシール部材８２の円筒部８２ａに、大気側Ｂに開口する環状の差し込み穴８２ｂが設けられているために、円筒部８２ａにおける差し込み穴８２ｂよりも外周側の部位は、その大気側端部８２ｃが円筒状のままで終端した形状とされている。したがって第一リップシール部材８２をハウジング７１の軸孔７２内周に挿入するときに、大気側端部８２ｃが軸孔７２内周面と擦ることから、この大気側端部８２ｃにめくれが生じることがある。

特開平１０−３１８３７７号公報 ＷＯ２００４／０７６８９４Ａ１公報

更にまた、上記図３に示したゴム状弾性体製のシールリップ７５を金属製の補強環７７に加硫接着した接着タイプのリップシールにおいては、耐発泡性の問題も指摘される。すなわち、近年におけるエンジンの高速・高温化に伴い、エンジンを冷却する水ポンプの冷却水も高温高圧化の傾向となっており、シール部雰囲気も過酷化している。このような使用条件のもと上記接着タイプのリップシールでは、ゴム状弾性体製のシールリップ７５と金属製の補強環７７とが接着されているため、高負荷条件で使用された場合、シールリップ７５に発泡現象が発生することがあり、これが密封性能を低下させる要因となっている。

本発明は以上の点に鑑みて、リップタイプシールの構成部品を材質ごとに容易に分離・分別することができ、もってリサイクル上の要請に応えることが可能であるとともに、構成部品相互の組み付け保持性が良好で、装着作業性も良好なリップタイプシールを提供することを目的とする。また併せて、耐発泡性が良好で密封性能を安定化させることができるリップタイプシールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるリップタイプシールは、ハウジングの軸孔内周に嵌合される円筒部と密封流体側に配置され軸に圧接される第一シールリップとを設けたゴム状弾性体製の第一リップシール部材と、大気側に配置され軸に圧接される第二シールリップを設けた樹脂製の第二リップシール部材と、前記第二リップシール部材の密封流体側に配置される金属製のスペーサーリングと、前記スペーサーリングおよび第二リップシール部材を保持する金属製の保持環とを有し、前記保持環の外周面を前記第一リップシール部材の内周面に接し嵌め合わせて、前記各部品を非接着で組み立ててなるリップタイプシールであって、前記保持環は、筒状部と、前記筒状部の密封流体側端部に設けられた第一内向きフランジ部と、前記筒状部の大気側端部に連続して設けられた折り返し部と、前記折り返し部に連続して設けられた第二内向きフランジ部とを一体に有し、前記第一内向きフランジ部と第二内向きフランジ部との間に前記スペーサーリングおよび第二リップシール部材をカシメ固定してなり、前記第一リップシール部材は、前記保持環の筒状部の外周側に配置される前記円筒部と、前記円筒部の密封流体側端部に設けられた径方向部と、前記径方向部の内周端部に設けられた前記第一シールリップと、前記円筒部の大気側端部に設けられた内向き鍔部とを一体に有するとともに、前記保持環を嵌め込むための嵌め込み凹部が設けられ、前記嵌め込み凹部の底面は、前記保持環の第一内向きフランジ部、筒状部および折り返し部の各外周面と接するように形成され、前記スペーサーリングおよび第二リップシール部材をカシメ固定した前記保持環は、前記嵌め込み凹部に非接着で嵌合されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２によるリップタイプシールは、上記した請求項１記載のリップタイプシールにおいて、スペーサーリングは、その内周端部に、第一シールリップを大気側から支持するバックアップ部を一体に有することを特徴とするものである。

上記構成を備えた本発明のリップタイプシールは、ハウジングの軸孔内周に装着されて密封流体をシールするものであって、ハウジングの軸孔内周に嵌合される円筒部と密封流体側に配置され軸に圧接される第一シールリップとを設けたゴム状弾性体製の第一リップシール部材と、大気側に配置され軸に圧接される第二シールリップを設けた樹脂製の第二リップシール部材と、第二リップシール部材の密封流体側に配置される金属製のスペーサーリングと、スペーサーリングおよび第二リップシール部材を保持する金属製の保持環との四部品を有し、このうちスペーサーリングおよび第二リップシール部材を保持環でカシメ固定するとともに保持環を第一リップシール部材の内周側に嵌合するものとされている。したがって各部品が非接着で組み立てられることから、分解時には各部品を容易に分離・分別することが可能とされている。

また、スペーサーリングおよび第二リップシール部材は保持環でカシメ固定されるので、この三部品は非接着であっても互いに強固に組み付けられ、軸方向に相対変位することがない。保持環は第一リップシール部材の円筒部の内周側であって径方向部と内向き鍔部との間（嵌め込み凹部）に嵌合されるので、この二部品は非接着であっても互いに強固に組み付けられ、軸方向に相対変位することがない。したがって四部品のすべてが互いに連関して強固に組み付けられることから、部品同士の組み付け保持力を増大することが可能とされている。

また、当該リップタイプシールを装着する際には、各部品相互が既に固定・一体化されており、即使用可能な状態に組み付けが完了しているので、従来の非接着リップシールの装着工程において必要とされたような、軸方向の組み付け長さ精度を維持するための調整工程等を省略することが可能とされている。

また、第一リップシール部材の円筒部の大気側端部に内向き鍔部が一体成形されてこの内向き鍔部が保持環と係合しているので、ハウジングの軸孔内周に挿入するときに円筒部の大気側端部にめくれが生じることがない。

また、当該リップタイプシールは、装着された状態において、保持環の筒状部がハウジングの軸孔内周に嵌合することによってハウジングに固定される。保持環の筒状部とハウジングの軸孔内周面の間には第一リップシール部材の円筒部が介在するが、この円筒部はゴム状弾性体であるので径方向に圧縮されて保持環の筒状部とハウジングの軸孔内周面との間のシール作用をなす。このような状況のもと当該リップタイプシールでは、筒状部の大気側端部に折り返し部が連続して設けられているために、折り返し部が設けられていない場合と比較して、筒状部の軸方向長さが実質延長されている。したがってハウジングに対する嵌合面が広く設定されている。

また、ゴム状弾性体と金属を接着する構成でないため、高負荷条件で使用されてもシールリップ（ゴム状弾性体）に発泡現象が発生することがない。

更にまた、スペーサーリングの内周端部に第一シールリップを大気側から支持するバックアップ部を一体に設ける場合には、このバックアップ部による支持作用によってゴム状弾性体製の第一シールリップの作動を安定化することが可能とされている。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明においては上記したようにリップタイプシールが、ゴム状弾性体製の第一リップシール部材、樹脂製の第二リップシール部材、金属製のスペーサーリングおよび保持環を有し、スペーサーリングおよび第二リップシール部材を保持環でカシメ固定するとともに保持環を第一リップシール部材の内周側に嵌合するために、シール分解時には各部品を容易に分離・分別することが可能とされている。したがって、リップタイプシールの構成部品を材質上の仕分けをしたうえで処分すると云うリサイクル上の要請に応えることができる。

また、スペーサーリングおよび第二リップシール部材は保持環でカシメ固定されるので、この三部品は非接着でありながら強固に組み付けられる。保持環は第一リップシール部材の円筒部の内周側であって径方向部と内向き鍔部との間（嵌め込み凹部）に嵌合されるので、この二部品は非接着でありながら強固に組み付けられる。したがって四部品のすべてが強固に組み付けられることから、部品同士の組み付け保持力を増大することが可能とされている。したがって、上記先行技術のようにハウジングからリップタイプシールを取り外すに際して一部の部品のみが引き抜かれると云った不都合が生じるのを防止することができる。

また、リップタイプシールを装着する際に、各部品がすでに完全に組み立てられているので、従来の非接着リップシールの装着工程において必要とされたような、軸方向の組み付け長さ精度を維持するための調整工程等を省略することができる。

また、第一リップシール部材の円筒部の大気側端部に内向き鍔部が一体成形されてこの内向き鍔部が保持環と係合しているので、ハウジングの軸孔内周に挿入するときに円筒部の大気側端部にめくれが生じるのを防止することができる。

また、保持環の筒状部の大気側端部に折り返し部が連続して設けられているので、折り返し部が設けられていない場合と比較して、筒状部の軸方向長さが実質延長されている。したがってハウジングに対する嵌合面が拡大されることから、ハウジングに対して強固に固定されることになる。

また、ゴム状弾性体と金属を接着する構成でないため、高負荷条件で使用されてもシールリップ（ゴム状弾性体）に発泡現象が発生することがない。したがってリップタイプシールの耐発泡性を向上し、密封性能を安定化することができる。

更にまた、スペーサーリングの内周端部に第一シールリップを大気側から支持するバックアップ部が一体に設けられる場合には、このバックアップ部による支持作用によってゴム状弾性体製の第一シールリップの作動を安定化することができる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係るリップタイプシール１の断面を示しており、当該リップシール１は以下のように構成されている。尚、当該リップシール１は自動車用水ポンプシールとして冷却水をシールするのに用いられるものである。図の右側が冷却水すなわち密封流体側Ａ、図の左側が大気側Ｂである。

すなわちこのリップタイプシール１は、ハウジング（ポンプハウジング）７１の軸孔（ボア）７２内周に装着されて、前記軸孔７２に挿通した軸７３の周面に摺動自在に密接するものであって、ハウジング７１の軸孔７２内周に嵌合される円筒部１２および密封流体側Ａに配置され軸７３に圧接される第一シールリップ１４を設けたゴム状弾性体製の第一リップシール部材１１と、大気側Ｂに配置され軸７３に圧接される第二シールリップ２３を設けた樹脂製の第二リップシール部材２１と、第二リップシール部材２１の密封流体側Ａに配置される金属製のスペーサーリング３１と、スペーサーリング３１および第二リップシール部材２１を保持する金属製の保持環４１との四部品よりなり、保持環４１の外周面が第一リップシール部材１１の内周面に接し、嵌め合わされた状態で、各部品１１，２１，３１，４１が非接着で組み立てられている。

このうち先ず、保持環４１は、金属板のプレス品よりなり、筒状部４２と、この筒状部４２の密封流体側端部に設けられた第一内向きフランジ部４３と、筒状部４２の大気側端部に連続して設けられた折り返し部４４と、折り返し部４４に連続して設けられた第二内向きフランジ部４５とを一体に有し、第一および第二内向きフランジ部４３，４５の間にスペーサーリング３１および第二リップシール部材２１がカシメ固定されている。折り返し部４４は断面Ｕ字形の二重筒構造になり、その内周筒の密封流体側端部に径方向内方へ向けて第二内向きフランジ部４５が一体成形されているので、折り返し部４４は全体として第二内向きフランジ部４５よりも大気側Ｂに突出している。

第二リップシール部材２１は、所定の樹脂材料（ＰＴＦＥ等）よりなり、環状の平面部２２の内周端部にシールリップ（第二シールリップ）２３が密封流体側Ａへ傾斜するように一体成形されている。第二シールリップ２３は、第一シールリップ１４の大気側Ｂに配置されるので、二次シールをなす。

スペーサーリング３１は、保持環４１と同じく金属板のプレス品よりなり、環状の平面状に成形されている。このスペーサーリング３１は、保持環４１の第一内向きフランジ部４３と第二リップシール部材２１の間に配置されるので、第一内向きフランジ部４３を屈曲することにより行なうカシメ工程において、第一内向きフランジ部４３が第二リップシール部材２１に直接接触して傷付けるのを防止する。また、スペーサーリング３１の内径寸法は第一内向きフランジ部４３の内径寸法よりも小さく設定されているので、カシメ後、第二リップシール部材２１を強固に保持する。

第一リップシール部材１１は、所定のゴム状弾性体よりなり、保持環４１の筒状部４２の外周側に配置された円筒部１２と、円筒部１２の密封流体側端部から径方向内方へ向けて一体成形された径方向部１３と、径方向部１３の内周端部に一体成形された第一シールリップ１４と、円筒部１２の大気側端部に一体成形された内向き鍔部１６とを一体に有している。第一シールリップ１４は密封流体側Ａへ長く延びるように形成され、その先端内周面にポンピング作用をなすネジシール１５が設けられている。円筒部１２の内周側であって径方向部１３と内向き鍔部１６の間には、環状の嵌め込み凹部１７が径方向内方へ向けて開口するよう形成され、ここに、スペーサーリング３１および第二リップシール部材２１をカシメ固定した状態の保持環４１が嵌め込み固定（嵌合）されている。この嵌め込み凹部１７の底面（円筒部１２の内周面）は、保持環４１の第一内向きフランジ部４３、筒状部４２および折り返し部４４の各外周面と接するように形成されている。

上記構成のリップタイプシール１においては、ハウジング７１の軸孔７２内周に嵌合される円筒部１２および密封流体側Ａに配置され軸７３に圧接される第一シールリップ１４を設けたゴム状弾性体製の第一リップシール部材１１と、大気側Ｂに配置され軸７３に圧接される第二シールリップ２３を設けた樹脂製の第二リップシール部材２１と、第二リップシール部材２１の密封流体側Ａに配置される金属製のスペーサーリング３１と、スペーサーリング３１および第二リップシール部材２１を保持する同じく金属製の保持環４１とよりなる四部品が、スペーサーリング３１および第二リップシール部材２１を保持環４１でカシメ固定するとともに保持環４１を第一リップシール部材１１の内周側に嵌合することにより非接着で組み立てられている。したがって各部品が非接着で組み立てられていることから、分解時には各部品を容易に分離・分別することが可能とされている。したがって、部品を材質上の仕分けをしたうえで処分すると云うリサイクル上の要請に応えることができる。

また、スペーサーリング３１および第二リップシール部材２１は保持環４１でカシメ固定されているので、この三部品２１，３１，４１は非接着であっても互いに強固に組み付けられている。保持環４１は第一リップシール部材１１の円筒部１２の内周側であって径方向部１３と内向き鍔部１６の間すなわち嵌め込み凹部１７に嵌合されているので、この二部品１１，４１は非接着であっても互いに強固に組み付けられている。したがって四部品のすべてが互いに強固に組み付けられていることから、部品同士の組み付け保持力を増大することが可能とされている。したがって、上記先行技術のようにハウジングからリップタイプシールを取り外すに際して一部の部品のみが引き抜かれると云った不都合が生じるのを未然に防止することができる。

また、当該リップタイプシール１をハウジング７１の軸孔７２内周に装着する際には、各部品がすでに完全に組み立てられているので、上記先行技術のようにハウジング挿入時に第一リップシール部材１１の嵌め合い部（円筒部１２の大気側端部）のめくれの虞がなく、また、組み付け精度を維持するためのスナップリングを使用する必要もない。したがって、リップタイプシールの装着作業を容易化し、装着作業性を向上することができる。

また、当該リップタイプシール１は、ハウジング７１の軸孔７２内周に装着された状態において、保持環４１の筒状部４２がハウジング７１の軸孔７２内周に嵌合することによってハウジング７１に固定されるところ、筒状部４２の大気側端部に断面Ｕ字形の折り返し部４４が連続して設けられているために、折り返し部４４が設けられていない場合と比較して、筒状部４２の軸方向長さが実質的に延長されている。したがってハウジング７１に対する広い嵌合面が設定されていることから、ハウジング７１に強固に固定される構造とされている。

また、ゴム状弾性体と金属を接着する構成でないため、高負荷条件で使用されても第一シールリップ１４（ゴム状弾性体）に発泡現象が発生することがない。したがってリップシールの耐発泡性を向上し、密封性能を安定化することができる。

尚、上記実施例では、スペーサーリング３１は単純な環状平板の部品とされているが、図２に示すようにこのスペーサーリング３１の内周端部に、第一シールリップ１４を大気側Ｂから支持するバックアップ部３２を一体成形しても良く、この場合には、バックアップ部３２による支持作用（バックアップ作用）によってゴム状弾性体製の第一シールリップ１４の作動を安定化することができる。バックアップ部３２は第一シールリップ１４を広面積で保持し得るように密封流体側Ａへ向けて円弧状に大きく屈曲せしめられている。

また、このようにバックアップ部３２で第一シールリップ１４をバックアップすると、高圧が作用しても第一シールリップ１４は大きく弾性変形しないことから、第一シールリップ１４が第二シールリップ２３を押さえ込んで第二シールリップ２３の摩耗が進行し、延いては第一シールリップ１４の姿勢制御が困難となり、密封性能の低下の要因となると云った不都合が発生するのを未然に防止することができる。

また上記実施例では、リップタイプシール１は、第一リップシール部材１１の円筒部１２をもってハウジング７１の軸孔７２内周に直接嵌合されるが、カートリッジ（図示せず）を介してハウジング７１の軸孔７２内周に装着されるようにしても良い。

本発明の実施例に係るリップタイプシールの要部断面図 本発明の他の実施例に係るリップタイプシールの要部断面図 従来例に係るリップシールの半裁断面図 他の従来例に係るリップシールの半裁断面図

符号の説明

１ リップタイプシール
１１ 第一リップシール部材
１２ 円筒部
１３ 径方向部
１４ 第一シールリップ
１５ ネジシール
１６ 内向き鍔部
１７ 嵌め込み凹部
２１ 第二リップシール部材
２２ 平面部
２３ 第二シールリップ
３１ スペーサーリング
３２ バックアップ部
４１ 保持環
４２ 筒状部
４３ 第一内向きフランジ部
４４ 折り返し部
４５ 第二内向きフランジ部
７１ ハウジング
７２ 軸孔
７３ 軸

Claims (2)

1. ハウジング（７１）の軸孔（７２）内周に嵌合される円筒部（１２）と密封流体側（Ａ）に配置され軸（７３）に圧接される第一シールリップ（１４）とを設けたゴム状弾性体製の第一リップシール部材（１１）と、大気側（Ｂ）に配置され軸（７３）に圧接される第二シールリップ（２３）を設けた樹脂製の第二リップシール部材（２１）と、前記第二リップシール部材（２１）の密封流体側（Ａ）に配置される金属製のスペーサーリング（３１）と、前記スペーサーリング（３１）および第二リップシール部材（２１）を保持する金属製の保持環（４１）とを有し、前記保持環（４１）の外周面を前記第一リップシール部材（１１）の内周面に接し嵌め合わせて、前記各部品を非接着で組み立ててなるリップタイプシール（１）であって、
   前記保持環（４１）は、筒状部（４２）と、前記筒状部（４２）の密封流体側端部に設けられた第一内向きフランジ部（４３）と、前記筒状部（４２）の大気側端部に連続して設けられた折り返し部（４４）と、前記折り返し部（４４）に連続して設けられた第二内向きフランジ部（４５）とを一体に有し、前記第一内向きフランジ部（４３）と第二内向きフランジ部（４５）との間に前記スペーサーリング（３１）および第二リップシール部材（２１）をカシメ固定してなり、
   前記第一リップシール部材（１１）は、前記保持環（４１）の筒状部（４２）の外周側に配置される前記円筒部（１２）と、前記円筒部（１２）の密封流体側端部に設けられた径方向部（１３）と、前記径方向部（１３）の内周端部に設けられた前記第一シールリップ（１４）と、前記円筒部（１２）の大気側端部に設けられた内向き鍔部（１６）とを一体に有するとともに、前記保持環（４１）を嵌め込むための嵌め込み凹部（１７）が設けられ、
   前記嵌め込み凹部（１７）の底面は、前記保持環（４１）の第一内向きフランジ部（４３）、筒状部（４２）および折り返し部（４４）の各外周面と接するように形成され、
   前記スペーサーリング（３１）および第二リップシール部材（２１）をカシメ固定した前記保持環（４１）は、前記嵌め込み凹部（１７）に非接着で嵌合されていることを特徴とするリップタイプシール。
2. 請求項１記載のリップタイプシールにおいて、
   スペーサーリング（３１）は、その内周端部に、第一シールリップ（１４）を大気側（Ｂ）から支持するバックアップ部（３２）を一体に有することを特徴とするリップタイプシール。

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