JP5037322B2

JP5037322B2 - 密封装置

Info

Publication number: JP5037322B2
Application number: JP2007312015A
Authority: JP
Inventors: 昌伸木村; 久之赤木
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2027-12-03
Also published as: JP2009133465A

Description

本発明は、密封装置に係り、更に詳しくは、リップシール部材およびこれを保持するバックアップリングを有するリップシールタイプの密封装置に関するものである。本発明の密封装置は例えば、カーエアコン用コンプレッサの軸シールとして用いられ、あるいはその他の回転用軸シールとして用いられる。

従来から図５に示すように、板金のプレス品よりなる金属環５１を有し、この金属環５１の内周側に軸方向一方からエラストマ製リップシール部材５２、合成樹脂製リップシール部材５３およびバックアップリング５４を挿入して抜け止め保持する構造の密封装置が知られている（特許文献１参照）。

しかしながらこの従来技術においては、当該密封装置を組み立てるに際して、金属環５１の軸方向一端部（カシメ片）５１ａを径方向内方へ折り曲げるカシメ工程を実施しなければならず、よって専用の加工器具を必要とする等、多くの手間がかかるものとなっている。

特開２００２−３６４７５９号公報

本発明は以上の点に鑑みて、リップシールタイプの密封装置を組み立てるに際してカシメ工程を実施しなくても金属環の内周側にリップシール部材やバックアップリングを組み込むことができ、しかもカシメ加工の場合と同等の部品保持力を発揮することが可能な密封装置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による密封装置は、金属環の内周側に軸方向一方からリップシール部材およびバックアップリングを挿入して抜け止め保持する密封装置において、前記金属環の軸方向端部に径方向内方へ向けて円周上一部の凸部を設けるとともに前記凸部に対応して前記バックアップリングに円周上一部の凹部を設け、前記凸部および凹部を円周上位置合わせして前記金属環の内周側へ前記バックアップリングを挿入し、挿入後前記金属環およびバックアップリングを相対回転させて前記凸部に前記バックアップリングを係合することより前記バックアップリングを抜け止めする構造を有し、前記バックアップリングには、前記凸部に係合して回り止めをなす円周上一部の回り止め用凹部が設けられ、前記金属環に設けた前記凸部は、前記バックアップリングとの係合による前記バックアップリングの軸方向抜け止め機能と、前記回り止め用凹部との係合による前記バックアップリングの円周方向回り止め機能とを兼ね備え、前記金属環の内周側に挿入された前記リップシール部材およびバックアップリングはエラストマ製シールリップを軸方向に圧縮し、その反力により前記バックアップリングが前記凸部に押し付けられ前記凸部および回り止め用凹部の係合が外れにくくされた状態で回り止めをなす構造を有することを特徴とするものである。

上記構成を有する本発明の密封装置においては、金属環の軸方向端部に径方向内方へ向けて円周上一部の凸部が設けられるとともにこの凸部に対応してバックアップリングに円周上一部の凹部が設けられており、バックアップリングは、凸部と凹部を円周上位置合わせしたとき（円周上の位置が合致したとき）は凸部を通過できるが、位置合わせしていないとき（円周上の位置が合致していないとき）は凸部を通過できない構造とされている。したがって密封装置を組み立てるに際して、凸部と凹部を円周上位置合わせして金属環の内周側へバックアップリングを挿入し、次いで金属環およびバックアップリングを相対回転させて凸部にバックアップリングを係合することよりバックアップリングを抜け止めすることが可能とされている。

またこの抜け止め構造は、バックアップリングを金属環の凸部に係合させるものであって、凸部は上記従来技術におけるカシメ片と同様、金属環にその一部として一体成形されている。したがって上記従来と同様、金属環が直接バックアップリングを抜け止めする構造であることから、従来と同等の部品保持力を確保することができる。凸部は円周上一部に設けられているので、この点で全周に亙るカシメ片とは相違するが、凸部による保持力の大きさは凸部の大きさや数を変更することにより適宜調整することができるので、実用に際して特に不都合を生じる懸念はない。

また、密封装置がエラストマ製シールリップを有する場合は、その弾性を利用して部品相互のガタツキを抑えることが考えられ、すなわち金属環の内周側に挿入したリップシール部材およびバックアップリングによってエラストマ製シールリップを軸方向に圧縮し、その反力によってバックアップリングを凸部に押し付ける。この構造によればエラストマ製シールリップの弾性を利用してバックアップリングが凸部に強く押し付けられるので、部品相互のガタツキを有効に抑えることができる。

更にこの場合、凸部が円周上一部に設けられていることを利用して部品相互の回り止めをなすことが考えられ、すなわちバックアップリングに円周上一部の回り止め用凹部を設け、これを凸部に係合する。この構造によればバックアップリングに設けた回り止め用凹部が金属環の凸部に対して円周方向に係合するので、バックアップリングを金属環に対して有効に回り止めすることができる。バックアップリングはエラストマ製シールリップの弾性・反力により凸部に強く押し付けられるので、この回り止めの係合が外れることはない。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明の密封装置においては上記したように、金属環の軸方向端部に径方向内方へ向けて円周上一部の凸部を設けるとともにこの凸部に対応してバックアップリングに円周上一部の凹部を設け、凸部および凹部を円周上位置合わせして金属環の内周側へバックアップリングを挿入し、挿入後金属環およびバックアップリングを相対回転させて凸部にバックアップリングを係合することよりバックアップリングを抜け止めする構造としたために、上記従来のように密封装置を組み立てるに際してカシメ工程を実施する必要がなく、よってこの分、密封装置の製造を容易化することができる。また凸部は金属環に一体成形されて、金属環が直接バックアップリングを抜け止めする構造であることから、カシメ加工の場合と同等の部品保持力を確保することができる。したがって本発明所期の目的どおり、密封装置を組み立てるに際してカシメ工程を実施しなくても金属環の内周側にリップシール部材やバックアップリングを組み込むことができ、しかもカシメ加工の場合と同等の部品保持力を発揮することが可能な密封装置を提供することができる。

また、エラストマ製シールリップの弾性・反力を利用してバックアップリングを凸部に押し付けることにより、部品同士のガタツキを抑えることができ、バックアップリングに設けた回り止め用凹部を凸部に係合することにより、部品同士を回り止めすることができる。したがってこれらにより部品同士の組み立てを強化することができる。

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）金属バックアップリングの外周に凹部を設ける。また、この凹部と同位置の金属製補強環に凸部を設ける。この凹部と凸部は同位置の場合、軸方向一方からエラストマ製リップ側へ移動が可能、位置ずれの場合には移動が不可能な寸法に設定する。
（２）金属バックアップリング外周の凹部と金属製補強環外周の凸部の位置を合わせた後、金属製バックアップリングを軸方向一方より押し込み、金属製バックアップリングの外周凹部が金属製補強環の外周凸部に達した時点で金属製バックアップリングを回転し、凹部と凸部の位置をずらし各部品を結合する。
（３）金属製バックアップリングの回転は、金属バックアップリングに設けた回転用穴、または金属バックアップリングの大気側溝等に凸部を差し込んだ押し込み冶具を回転することにより実施する。
（４）以上により、カシメ工程を削減することが可能となり、安価な製品を供給できる。
（５）金属バックアップリングを押し込み、金属製バックアップリングの回転により各部品の結合を行なう。しかし、振動により金属製バックアップリングが回転し、金属製バックアップリング外周の凹部と金属製補強環の凸部が同位置となり、結合した部品が外れる可能性がある。この対策に、金属製バックアップリングの大気側面の外周凹部と異なる位置に、金属製補強環の凸部が入り込む溝を設ける。金属製バックアップリングを回転し各部品を結合時、金属製補強環の凸部を金属製バックアップリングの大気側に設けた溝に入れ込み振動による回転を防止する。

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密封装置１の断面を示している。また図２（Ａ）は金属環３のＣ方向矢視図、図２（Ｂ）はバックアップリング９のＣ方向矢視図をそれぞれ示している。当該実施例に係る密封装置１は、カーエアコン用コンプレッサの軸シールとして用いられるものであって、以下のように構成されている。

すなわち当該密封装置１は、エラストマ製シールリップ６を加硫接着した金属環（補強環とも称する）３の内周側に軸方向一方（図では左方、装着状態における大気側）から合成樹脂製リップシール部材８およびバックアップリング９を挿入して抜け止め保持する構造の密封装置であって、図２（Ａ）に示すように金属環３における挿入側の軸方向端部に径方向内方へ向けて円周上一部の凸部４が設けられ、図２（Ｂ）に示すように凸部４に対応してバックアップリング９の外周部に円周上一部の凹部１０が設けられ、凸部４および凹部１０を円周上位置合わせして金属環３の内周側へバックアップリング９を挿入し、挿入後、金属環３およびバックアップリング９を相対回転させて凸部４にバックアップリング９を係合することよりバックアップリング９を抜け止めする構造とされている。

各部ないし各部品は以下のように構成されている。

すなわち先ず、金属環３は、板金のプレス加工品であって、筒状部３ａの軸方向一方の端部に上記凸部４が一体成形され、軸方向他方（図では右方、装着状態における密封流体側）の端部に径方向内方へ向けて内向きフランジ部３ｂが一体成形されている。凸部４は複数が円周上等間隔で設けられ、当該実施例では３等配を想定しているが、その数は複数であれば特に限定されるものではない。フランジ部３ｂは環状である。

金属環３にエラストマ５が加硫接着され、このエラストマ５によってシールリップ６および外周シール部７が一体成形されている。シールリップ６はその基端部６ａを金属環３のフランジ部３ｂの軸方向一方の端面および他方の端面に被着するとともにそのリップ端６ｂを軸方向他方へ向けて延ばしており、このリップ端６ｂにおいて装着時、軸の周面に摺動自在に密接する。一方、外周シール部７は装着時、当該密封装置１を嵌合するシールハウジングの軸孔内周面に密接するもので、金属環３の筒状部３ａの外周面に被着されている。エラストマ５は金属環３に加硫接着されているので、両者３，５により一体のエラストマ製リップシール部材２が構成されている。

合成樹脂製リップシール部材８は、エラストマ製シールリップ６の基端部６ａとバックアップリング９の間に挟み込まれる外周基端部８ａを有しており、この基端部８ａの内周側に、エラストマ製シールリップ６と同じく軸方向他方へ向けて延びるリップ端８ｂが一体成形されている。

バックアップリング９は、金属製であって板金のプレス加工品であり、筒状部９ａの軸方向一方の端部に径方向外方へ向けて屈曲部９ｂが設けられてこの屈曲部９ｂの外周部に上記凹部１０が形成され、軸方向他方の端部に径方向内方へ向けて内向きフランジ部９ｃが一体成形されている。凹部１０は凸部４に対応して複数（凸部４と同数）が円周上等間隔で設けられ、当該実施例では３等配を想定しているが、その数は複数であれば特に限定されるものではない。フランジ部９ｃは環状であり、合成樹脂製リップシール部材８を保持するバックアップ部として機能する。

バックアップリング９は、金属環３の筒状部３ａの内周に挿入可能な外径寸法に設定されており、金属環３の筒状部３ａに凸部４が設けられていなければバックアップリング９は金属環３の筒状部３ａの内周に軸方向一方から挿入することが可能であるが、金属環３の筒状部３ａに凸部４が設けられているために挿入時に干渉し、よってバックアップリング９は金属環３の筒状部３ａの内周に軸方向一方から挿入することが不可とされている。但しバックアップリング９には凸部４に対応して凹部１０が形成されているので、この凸部４と凹部１０の円周上位置を合致させると、この場合に限ってバックアップリング９は金属環３の筒状部３ａの内周に軸方向一方から挿入することが可能とされている。したがって各部の径寸法は、金属環筒状部３ａの内径寸法をｄ_１、凸部４を設けた部位における金属環筒状部３ａの内径寸法をｄ_２、バックアップリング９の外径寸法をｄ_３、凹部１０を設けた部位におけるバックアップリング９の外径寸法をｄ_４として、ｄ_１＞ｄ_３＞ｄ_２＞ｄ_４の関係に設定されている。

また、各部の軸方向の寸法につき、エラストマ製シールリップ６の基端部６ａおよび凸部４間の軸方向幅ｗ_１は、合成樹脂製リップシール部材８の基端部８ａの厚みｗ_２およびバックアップリング９の筒状部９ａの軸方向幅ｗ_３の和よりも少々小さく設定されており（ｗ_１＜ｗ_２＋ｗ_３）、よって図１に示すように、金属環３の内周側に合成樹脂製リップシール部材８およびバックアップリング９が組み付けられると、これらはエラストマ製シールリップ６の基端部６ａを軸方向に圧縮し、その反力によりバックアップリング９が凸部４に押し付けられる。

また図２（Ｂ）に示すように、バックアップリング９のフランジ部９ｃには、当該密封装置１の組み立て作業時に組み立て冶具を差し込むための穴部１１が所要数設けられている。

つぎに、上記密封装置１の組み立て手順を説明する。組み立てるのは上記したように、金属環３にエラストマ５を加硫接着したエラストマ製リップシール部材２、合成樹脂製リップシール部材８、およびバックアップリング９の３部品である。

すなわち先ず、エラストマ製リップシール部材２における金属環３の内周側に軸方向一方から合成樹脂製リップシール部材８を挿入し、次いで、同じく金属環３の内周側に軸方向一方からバックアップリング９を挿入する。このとき上記したように金属環３に凸部４が設けられていなければバックアップリング９を金属環３の内周に挿入することができるが、金属環３に凸部４が設けられているために、バックアップリング９を金属環３の内周に挿入することができない。しかしながらバックアップリング９には凸部４に対応して凹部１０が形成されているので、この凸部４と凹部１０の円周上位置を合致させると、この場合に限ってバックアップリング９を金属環３の内周に挿入することができる。したがって凸部４と凹部１０の円周上位置を合致させ、この状態でバックアップリング９を挿入する。

また、上記したように各部の軸方向の寸法につき、エラストマ製シールリップ６および凸部４間の軸方向幅ｗ_１は合成樹脂製リップシール部材８の基端部８ａの厚みｗ_２およびバックアップリング９の筒状部９ａの軸方向幅ｗ_３の和よりも小さく設定されているので、押し付け荷重を加えて、合成樹脂製リップシール部材８およびバックアップリング９を強く押し込む。これによりエラストマ製シールリップ６の基端部６ａは軸方向に圧縮され、反力が生じる。

次いで、バックアップリング９が金属環３の凸部４を通過した段階で、バックアップリング９を金属環３に対して円周方向一方に適宜角度回転させる。すると凸部４と凹部１０の円周上位置がずれることから、回転後はバックアップリング９を引き抜こうとしても引き抜けなくなる。

次いで、上記押し付け荷重を解除する。するとエラストマ製シールリップ６の基端部６ａの反力によりバックアップリング９が凸部４に押し付けられ、各部品がガタツキなく組み立てられる。

したがって上記構成の密封装置１によれば、上記従来技術のように密封装置１を組み立てるに際してカシメ工程を実施する必要がないことから、この分、密封装置の製造を容易化することができる。また凸部４は金属環３に一体成形されて金属環３が直接バックアップリング９を抜け止めする構造であることから、カシメ加工の場合と同等の部品保持力を確保することができる。

尚、上記実施例では、図２（Ａ）および（Ｂ）に示したように、凸部４および凹部１０はこれを軸方向一方から見て円弧形ないし半円形の形状に形成されているが、その形状は特に限定されるものではない。図３の他の例では、凸部４および凹部１０は、２本の平行な直線状縁辺を１８０度対称位置に配置した二面幅状のものとして形成されている。

また、上記実施例では、エラストマ製シールリップ６を金属環３に加硫接着する構造としたが、上記従来技術と同様、エラストマ製シールリップ６を金属環３と別体で成形したうえ、合成樹脂製リップシール部材８およびバックアップリング９とともに金属環３の内周に挿入するものとしても良い。この場合、エラストマ製シールリップ６はその基端部６ａが軸方向全幅に亙って金属環３のフランジ部３ｂと合成樹脂製リップシール部材８の基端部８ａとの間に挟み込まれることになる。

また、図４に示すように、金属環３の凸部４に対応してバックアップリング９の軸方向一方の端部に回り止め用凹部１２を設け、この回り止め用凹部１２を凸部４に係合するようにしても良く、これによりバックアップリング９を金属環３に対して回り止めすることができる。バックアップリング９はエラストマ製シールリップ６の弾性・反力により凸部４に強く押し付けられるので、この回り止めの係合が外れることはない。回り止め用凹部１２は、凹部１０と円周上の位置を違えて凸部４および凹部１０と同数形成され、かつ放射状に延びる溝状に形成されている。

本発明の実施例に係る密封装置の半裁断面図（Ａ）は金属環のＣ方向矢視図、（Ｂ）はバックアップリングのＣ方向矢視図本発明の他の実施例に係る金属環およびバックアップリングの分解斜視図本発明の他の実施例に係る金属環およびバックアップリングの分解斜視図従来例に係る密封装置の半裁断面図

符号の説明

１密封装置
２エラストマ製リップシール部材
３金属環
３ａ，９ａ筒状部
３ｂ，９ｃフランジ部
４凸部
５エラストマ
６エラストマ製シールリップ
６ａ，８ａ基端部
６ｂ，８ｂリップ端
７外周シール部
８合成樹脂製リップシール部材
９バックアップリング
９ｂ屈曲部
１０凹部
１１冶具差し込み用穴部
１２回り止め用凹部

Claims

金属環の内周側に軸方向一方からリップシール部材およびバックアップリングを挿入して抜け止め保持する密封装置において、
前記金属環の軸方向端部に径方向内方へ向けて円周上一部の凸部を設けるとともに前記凸部に対応して前記バックアップリングに円周上一部の凹部を設け、前記凸部および凹部を円周上位置合わせして前記金属環の内周側へ前記バックアップリングを挿入し、挿入後前記金属環およびバックアップリングを相対回転させて前記凸部に前記バックアップリングを係合することより前記バックアップリングを抜け止めする構造を有し、
前記バックアップリングには、前記凸部に係合して回り止めをなす円周上一部の回り止め用凹部が設けられ、
前記金属環に設けた前記凸部は、前記バックアップリングとの係合による前記バックアップリングの軸方向抜け止め機能と、前記回り止め用凹部との係合による前記バックアップリングの円周方向回り止め機能とを兼ね備え、
前記金属環の内周側に挿入された前記リップシール部材およびバックアップリングはエラストマ製シールリップを軸方向に圧縮し、その反力により前記バックアップリングが前記凸部に押し付けられ前記凸部および回り止め用凹部の係合が外れにくくされた状態で回り止めをなす構造を有することを特徴とする密封装置。