JP5145099B2 - シール付き装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に、オイル漏れ対策を施したポンプ(シール付き装置の一種)が開示されている。そのポンプは、主オイルシールと予備オイルシールを備えている。主オイルシールは、その内周が常にシャフトに接触しており、オイルを封止している。予備オイルシールは、主オイルシールを挟んでオイルとは反対側に配置されている。予備オイルシールは、シャフトの軸線に沿って移動可能である。初期位置では、予備オイルシールはその内周がシャフトに接触していない。そのポンプは、予備オイルシールを移動させると、その予備オイルシールの内周がシャフトに接触するように構成されている。そのポンプは、主オイルシールが破損したときに、予備オイルシールを移動させてオイルの密封を維持することができる。特許文献1のポンプは、予備オイルシールを備えていることにより、主オイルシールが破損したときに、オイル漏れを早急に阻止することができる。
本発明は、上記の問題に対策するものであり、予備オイルシールの利用時に異物が挟み込まれないシール付き装置を実現することにある。
予備オイルシールは、主オイルシールを挟んで潤滑剤とは反対側に配置されている。予備オイルシールは第1部材と第2部材のいずれにも固定されておらず、円孔の中心線(第1部材の軸線)に沿って予備位置とシール位置の間で移動可能である。予備位置では、予備オイルシールは、第1部材の円孔の内周面と第2部材の外周面のいずれか一方に形成されている溝に対向している。すなわち、溝が形成されている部材(第1部材あるいは第2部材)に接触しない。シール位置では、予備オイルシールは、円孔の内周面と第2部材の外周面のいずれか一方に形成されている溝に対向しない。そして、溝が形成されている部材(第1部材あるいは第2部材)に接触する。当初、すなわち、主オイルシールのシール性能が維持されている間は、予備オイルシールを予備位置に位置させることによって、予備オイルシールが劣化してしまうことを防止することができる。主オイルシールが破損(主オイルシールが劣化)した場合、予備オイルシールをシール位置に移動させることによって、潤滑剤がシール付き装置の外部に漏れることを防止することができる。
本発明のシール付き装置では、主オイルシールと予備オイルシールとダストシールの全てが同一の部材(第1部材あるいは第2部材)に取り付けられてもよい。主オイルシールと予備オイルシールとダストシールのうちの1つが第1部材と第2部材の一方に取り付けられ、残りが他方に取り付けられてもよい。予備オイルシールが、第1部材と第2部材のうちの溝が形成されていない部材に取り付けられていればよい。以下の説明では、第1部材と第2部材のうちの溝が形成されている部材を「溝有り部材」と称し、溝が形成されていない部材を「溝なし部材」と称することがある。なお、ここでいう「溝」とは、予備オイルシールが予備位置に位置決めされているときに対向する「溝」のことを意味する。
なお、「オイルシール」、「ダストシール」は、第1部材と第2部材の両方に接することによって、シール両側の空間を分離する。また、一般的に、ダストシールの寿命は、オイルシールの寿命よりも格段に長い。オイルシールは、潤滑剤がシール付き装置の外部へ漏れることを防止するものであり、第1部材あるいは第2部材に強く押し付けられる。そのため、オイルシールは、磨耗等の劣化が生じやすい。それに対してダストシールは、装置内に異物を侵入させないことを目的とするものであり、第1部材あるいは第2部材に強く押し付ける必要がない。そのため、ダストシールは、オイルシールよりも劣化が生じにくい。すなわち、主オイルシールがオイル封入を維持できないほどに劣化するまでの間、ダストシールは外部からの異物の侵入を防止することができる。
上記したように、予備オイルシールは予備位置からシール位置に移動する。予備オイルシールを溝なし部材に直接取り付けるよりも、予備オイルシールを支持部材等に固定し、その支持部材を溝なし部材に取り付けた方が、予備オイルシールを移動させやすい。また、予備オイルシールを所定の位置(予備位置あるいはシール位置)に固定しやすい。その支持部材にダストシールを固定すれば、予備オイルシールとともにダストシールも移動する。予備オイルシールとダストシールを別々に溝なし部材に固定するよりも、支持部材等を介して溝なし部材に取り付けた方がシール付き装置の構造を簡単にすることができる。
前者の場合、予備オイルシールの移動量を最少にすることができる。後者の場合、溝の加工精度を高度に制御する必要がない。
主オイルシールが劣化したときに、主オイルシールから生じた磨耗粉等が、予備オイルシールに付着することを防止することができる。予備オイルシールと溝有り部材の間に異物が挟みこまれることをより効果的に防止することができる。なお、別のダストシールは、主オイルシールと一体に成形されていてもよいし、主オイルシールと別体でもよい。別のダストシールも、第1部材と第2部材のいずれか一方に取り付けられており、他方に接触していればよい。
(第1特徴)シール付き装置は、歯車装置である。その歯車装置は、周方向に一巡する溝が形成されているキャリア(第2部材)と、キャリアを回転可能に支持しているとともに内側に潤滑剤封入空間が形成されており、内周に内歯歯車が形成されているケース(第1部材)と、キャリアに偏心回転可能に支持されているとともに内歯歯車と噛み合っている外歯歯車を備えている。
(第2特徴)内歯歯車の軸線に沿って配置されているとともにキャリアに回転可能に支持されており、偏心体が固定されているクランクシャフトを備えている。
(第3特徴)主オイルシールと第1ダストシールが一体となって第1シール体を形成しており、予備オイルシールと第2ダストシールが一体となって第2シール体を形成している。第1シール体と第2シール体は、同一の仕様(同一の形状)である。
(第1実施例)
図1は、本実施例の歯車装置1の要部断面図を示している。図2は、図1の破線Aに囲まれた範囲の拡大図を示している。なお、図面の明瞭化のため、一部の部品のハッチングを省略している。
まず、歯車装置1の概略について説明する。歯車装置1は、偏心揺動型の減速装置であり、その基本構造はよく知られている。そのため、歯車装置1の基本構造については簡単に説明する。
歯車装置1は、キャリア(第2部材)2とケース(第1部材)6を備えている。一対のアンギュラ玉軸受4によって、キャリア2がケース6に回転可能に支持されている。キャリア2とケース6は相対回転し、両者の間で潤滑剤が封止されている。後述するが、キャリア2に、周方向を一巡する溝が形成されている。キャリア2は、ケース6に形成された貫通孔(円孔)31を通過しており、キャリア2の一方の端部(図1の左側の端部)がケース6の外側に露出している。
キャリア2は、外歯歯車10とクランクシャフト12を備えている。外歯歯車10は、キャリア2に対して偏心回転可能に支持されている。外歯歯車10は、ケース6の内周に形成されている内歯歯車と噛み合っている。クランクシャフト12には、モータ歯車14を介してモータ16のトルクが伝達される。クランクシャフト12には偏心体21が固定されている。偏心体21は外歯歯車10に係合している。クランクシャフト12が回転すると、偏心体21が、クランクシャフト12の軸線周りを偏心回転する。その結果、外歯歯車10が、内歯歯車と噛み合いながら内歯歯車の軸線周りを偏心回転する。外歯歯車10が偏心回転すると、外歯歯車10の歯数と内歯歯車の歯数の差に応じて、外歯歯車10が内歯歯車(ケース6)に対して回転する。キャリア2は、外歯歯車10の回転に伴って、ケース6に対して回転する。歯車装置1では、モータ16とケース6が基部18に固定されており、キャリア2が被回転部材20に固定されている。そのため、歯車装置1は、被回転部材20を基部18に対して回転させることができる。
第2シール体26は、嵌合部23を介して支持部材28に取り付けられている。支持部材28がボルト30によってケース6に取り付けられているので、予備オイルシール24は、支持部材28を介してケース6に取り付けられているといえる。図2では、予備オイルシール24は、キャリア2の周方向に一巡して形成されている溝38に対向する位置(予備位置)に位置決めされている。予備位置では、予備オイルシール24の内周面はキャリア2に接触しない。予備オイルシール24は、キャリア2の軸線に沿って移動する。予備オイルシール24の移動については後述する。
支持部材28からスペーサボルト40を取り外し、ボルト30を締め込むと、支持部材28をキャリア2の軸線に沿って移動させることができる。すなわち、予備オイルシール24が、その内周面がキャリア2に接触する位置(シール位置)に移動する。予備オイルシールがシール位置に位置決めされている図を図4に示す。予備オイルシール24とともに第2ダストシール22もキャリア2の軸線方向に移動する。予備オイルシール24がシール位置に移動したときに、第2ダストシール22は、溝38を挟んで潤滑剤封入空間8とは反対側に位置する。第2ダストシール22は、予備位置とシール位置のいずれの位置であっても、その内周面が常にキャリア2に接触する。
予備オイルシール24がシール位置に移動したときに、予備オイルシール24とキャリア2の間に異物が挟み込まれると、予備オイルシール24とキャリア2の密封性能が低下してしまう。あるいは、予備オイルシール24の寿命が短くなってしまう。しかしながら、第2ダストシール22が予備オイルシール24を挟んで主オイルシール34とは反対側に取り付けられているので、外部から異物が浸入して予備オイルシール24の内周に付着することを防止することができる。あるいは、主オイルシール34と予備オイルシール24の間に、異物が侵入することを防止することができる。予備オイルシール24がシール位置に移動したときに、予備オイルシール24とキャリア2の間に異物が挟み込まれることを防止することができる。その結果、予備オイルシール24とキャリア2の密封性能が維持される。歯車装置1の密封性能を長期間に亘って維持することができる。
第1ダストシール32は、主オイルシール34を挟んで潤滑剤封入空間8とは反対側で、主オイルシール34と一体に成形されている。すなわち、第1ダストシール32は、主オイルシール34と予備オイルシール24の間に配置されている。第1ダストシール32によって、主オイルシール34が磨耗しても、その磨耗粉が、第1ダストシール32と予備オイルシール24の間に移動することを防止する。主オイルシール34から発生した磨耗粉が予備オイルシール24とキャリア2の間に挟み込まれることを防止する。すなわち、歯車装置1は、予備オイルシール24と主オイルシール34の間と、予備オイルシール34と歯車装置1の外部(予備オイルシール34を挟んで主オイルシール34とは反対側)の間の双方にダストシール32、22を備えている。予備オイルシール24と歯車装置1の外部の間にダストシール22を配置しただけでは、主オイルシール34の磨耗粉にまで対策することができない。第1ダストシール32を設けることにより、予備オイルシール24とキャリア2の密封性能が低下することを、より確実に防止することができる。
また、予備オイルシール24と第2ダストシール22が一体となって第2シール体26を形成しているので、歯車装置1の部品数を少なくすることができる。また、予備オイルシール24と第2ダストシール22を別々に支持部材28(あるいはケース6)に取り付けるよりも、歯車装置1の製造工程を簡単化することができる。
予備オイルシール24が予備位置に位置決めされているときに、歯車装置1の径方向に沿って見て支持部材28の一部がケース6の外周面とオーバーラップしている。支持部材28とケース6がオーバーラップしているので、予備オイルシール24をシール位置に移動させるときに、支持部材28がスムーズに移動することができる。支持部材28の一部とケース6の外周面との間には、僅かな隙間だけが存在している。そのため、支持部材28がスムーズ移動できるとともに、歯車装置1の外側から隙間27に大きな異物が侵入することを防止することができる。
また、予備オイルシール24が予備位置に位置しているときに、第2シール体26の径方向の外周面(嵌合部23の外周面)が、支持部材28とケース6の双方に接触している。その結果、隙間27と予備オイルシール24が隔てられている。したがって、支持部材28の一部とケース6の外周面とのオーバーラップ部分の隙間から隙間27へ侵入した微細な異物が、予備オイルシール24へ到達することを防止できる。予備オイルシール24の内周面に異物が付着することを確実に防止することができる。なお、第2シール体26の嵌合部23は、その外周面が予備オイルシール24等と同じ弾性材料から形成されている。
また、支持部材28の内周端とキャリア2の外周面との間には、僅かな隙間だけが存在している。そのため、支持部材28がスムーズに移動できるとともに、歯車装置1の外部から第2ダストシール22に大きな異物が到達することを防止することができる。
図5から図7を参照し、本実施例の歯車装置101を説明する。本実施例の歯車装置101は、破線A(図1を参照)で囲まれた範囲のみが第1実施例の歯車装置1と異なる。そのため、図5から図7では、歯車装置1の破線Aに対応する範囲だけを図示している。また、歯車装置1と共通の部品については、同じ符号又は下二桁が同じ符号を付すことにより、説明を省略することがある。
図5に示すように、予備オイルシール24が予備位置(予備オイルシール24の内周面が溝138に対向する位置)に位置決めされているときには、第2ダストシール22は溝138を挟んで潤滑剤封入空間8とは反対側に位置決めされている。このことは、歯車装置1と同じである。しかしながら、図7に示すように、予備オイルシール24がシール位置に移動したときに、第2ダストシール22が、溝138よりも潤滑剤封入空間8側に位置している。すなわち、第2ダストシール22は、溝138を挟んで潤滑剤封入空間8とは反対側でキャリア2に接触する位置から、溝138を超えて、溝138よりも潤滑剤封入空間8側でキャリア2に接触する位置まで移動する。すなわち、歯車装置101では、第2シール体26の移動距離が歯車装置1よりも長い。歯車装置101では、歯車装置1のスペーサボルト40よりも長いスペーサボルト140(図6を参照)を使用しているので、第2シール体26の移動距離が歯車装置1よりも長い。
しかしながら、歯車装置101では、予備オイルシール24がシール位置に移動したときに、第2ダストシール22を溝138よりも潤滑剤封入空間8側に位置させるだけでよい。そのため、溝138の加工精度及び、予備位置とシール位置の位置決め精度を高度に制御しなくてもよい。スペーサボルト140を歯車装置1のスペーサボルト40よりも長くするだけで、予備オイルシール24がシール位置に移動したときに、第2ダストシール22をキャリア2に確実に接触させることができる。
図8から図10を参照し、歯車装置201を説明する。歯車装置201は、図1の破線Aで囲まれた範囲のみが第1実施例の歯車装置1と異なる。そのため、図8から図10では、歯車装置1の破線Aに対応する範囲だけを図示している。また、歯車装置1と共通の部品については、同じ符号又は下二桁が同じ符号を付すことにより、説明を省略することがある。
歯車装置201では、第3ダストシール242が、第2シール体26を挟んで潤滑剤封入空間8とは反対側で支持部材28に取り付けられており、キャリア2に接触している。すなわち、第3ダストシール242は、予備オイルシール24と一体に成形されていない。歯車装置201と歯車装置1を比較すると、溝238の幅(キャリア2の軸線方向の長さ)が、溝38の幅よりも大きい。そのため、予備オイルシール24が予備位置に位置決めされているときに(図8を参照)、第2ダストシール22が溝238に対向している。すなわち、第2ダストシール22がキャリア2に接触していない。しかしながら第3ダストシール242がキャリア2に接触しているので、予備オイルシール24の内周面に異物が付着したり、予備オイルシール24と主オイルシール34の間に異物が侵入することを防止することができる。なお、予備オイルシール24がシール位置に移動しても、第3ダストシール242はキャリアに接触している(図10を参照)。
歯車装置201で使用しているボルト30、スペーサボルト40は、歯車装置1で使用しているものと同一である。そのため、予備オイルシール24の移動距離も同一である。歯車装置201では、歯車装置101のように、予備オイルシール24の移動距離を長くすることができない(図5、7を参照)。そのため、溝238の幅が大きくなってしまうと、第2ダストシール22がキャリア2と接触しなくなってしまう。予備オイルシール24とキャリア2の間に異物が挟みこまれてしまう。歯車装置201では第3ダストシール242が配置されているので、溝238の幅が大きくなっても、異物の侵入を防止することができる。すなわち、溝238の加工精度が低くても、予備オイルシール24とキャリア2の間に異物が挟み込まれることを確実に防止することができる。なお、歯車装置1と同様に、予備オイルシール24が予備位置に位置決めされているときに、第2ダストシール22の内周面がキャリア2に接触してもよい。予備オイルシール24がシール位置に移動した後に、第2ダストシール22の内周面がキャリア2に接触してもよい。歯車装置201の特徴は、第2ダストシール22とキャリア2が接触不能になっても、第3ダストシール242が異物の侵入を防止することである。
図11から図13を参照し、歯車装置301を説明する。歯車装置301は、図1の破線Aで囲まれた範囲のみが第1実施例の歯車装置1と異なる。そのため、図11から13では、歯車装置1の破線Aに対応する範囲だけを図示している。また、歯車装置1と共通の部品については、同じ符号又は下二桁が同じ符号を付すことにより、説明を省略することがある。
歯車装置301では、第3ダストシール342が、第2シール体26を挟んで潤滑剤封入空間8とは反対側で支持部材328に取り付けられている。予備オイルシール24が予備位置に位置決めされているとき(図11を参照)に、第3ダストシール342は、キャリア2に接触している。すなわち、歯車装置201と同じ特徴を備えている。歯車装置301と歯車装置201を比較すると、ボルト330及びスペーサボルト340が、ボルト30及びスペーサボルト40よりも長い(図8、9も参照)。そのため、歯車装置301では、第2シール体26及び第3ダストシール342の移動距離が歯車装置201よりも長い。歯車装置301では、予備オイルシール24が予備位置に位置決めされているときに、第3ダストシール342がキャリア2に接触しており、第2ダストシール22はキャリア2に接触しない。予備オイルシール24がシール位置に移動すると、第2ダストシール22がキャリア2に接触し、第3ダストシール342はキャリア2に接触しない(図13を参照)。予備オイルシール24が予備位置からシール位置に移動する前後で、異なるダストシールがキャリア2に接触する。歯車装置301は、予備ダストシール(ダストシール22)を備えているということもできる。予備オイルシール24がシール位置に移動した後に、劣化していないダストシールをキャリア2に接触させることができる。
また、上記実施例では、溝がキャリアに形成されている。溝は、ケースの貫通孔(円孔)の内周面に形成することもできる。但し、予備オイルシールは、キャリアとケースのうち溝が形成されていない方に取り付ける。
また、予備オイルシールを2つ以上配置する場合、1つの予備オイルシールをシール位置に移動させたときに、他の予備オイルシールは夫々予備位置に位置決めされていてもよい。具体的にいうと、1つの予備オイルシールをキャリアに接触させたときに、他の予備オイルシールがキャリアに接触しないようにしてもよい。1つの予備オイルシールが劣化したときに、他の予備オイルシールを利用してオイル漏れを防止することができる。シール付き装置の寿命をさらに長くすることができる。
2:キャリア(第1部材)
6:ケース(第2部材)
22:第2ダストシール
31:貫通孔(円孔)
32:第1ダストシール
24:予備オイルシール
34:主オイルシール
242:第3ダストシール
Claims (6)
- 相対回転する2つの部材の間で潤滑剤が封止されているシール付き装置であり、
円孔が形成されている第1部材と、
円孔を通っており円孔の中心線周りを第1部材に対して相対回転する第2部材と、
円孔の内周面と第2部材の間に嵌挿されており、潤滑剤を封止している主オイルシールと、
主オイルシールを挟んで潤滑剤とは反対側に配置されており、円孔の中心線に沿って移動可能な予備オイルシールと、
予備オイルシールを挟んで潤滑剤とは反対側に配置されているダストシールと、
を備えており、
主オイルシールを挟んで潤滑剤とは反対側で、円孔の内周面と第2部材の外周面のいずれか一方に、周方向に沿って一巡する溝が形成されており、
前記予備オイルシールは、前記溝に対向する位置であって前記溝が形成されている部材に接触しない予備位置から、前記溝に対向しない位置であって前記溝が形成されている部材に接触するシール位置へ移動可能であることを特徴とするシール付き装置。 - ダストシールは、予備オイルシールに連結されており、予備オイルシールとともに移動することを特徴とする請求項1に記載のシール付き装置。
- 予備オイルシールとダストシールが一体に成形されていることを特徴とする請求項2に記載のシール付き装置。
- 予備オイルシールがシール位置に移動したときに、ダストシールが前記溝を挟んで潤滑剤とは反対側に位置することを特徴とする請求項2又は3に記載のシール付き装置。
- 予備オイルシールがシール位置に移動したときに、ダストシールが前記溝よりも潤滑剤側に位置することを特徴とする請求項2又は3に記載のシール付き装置。
- 主オイルシールと予備オイルシールの間に別のダストシールが配置されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のシール付き装置。
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