JP5311044B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、密封装置に係り、更に詳しくは、耐泥水・ダスト性が要求される等、厳しい外部環境のもとで使用されるのに適した密封装置に関する。本発明の密封装置は例えば、農機または建機の足廻り部分に用いられる。

従来から、この種の密封装置として図２に示すものが知られており、以下のように構成されている（特許文献１参照）。

すなわち、この密封装置５１は、相対回転する二部材であるハウジング４１と軸４２との間の環状隙間４３を密封するものであって、ハウジング４１に取り付けられる第一シール部材５２と、軸４２に取り付けられる第二シール部材５６とを有している。ハウジング４１に取り付けられる第一シール部材５２は、ハウジング４１に固定される金属環５３と、第二シール部材５６の金属環５７に摺動自在に密接する複数のシールリップ５４と、金属環５３に組み付けられた保護環５５とを一体に有している。一方、軸４２に取り付けられる第二シール部材５６は、軸４２に固定される金属環５７と、第一シール部材５２の保護環５５に摺動自在に密接する複数のシールリップ５８とを一体に有し、一部のシールリップ５８は保護環５５の端面に摺動自在に密接するサイドリップ（端面リップ）とされている。

上記構成の密封装置５１は、その使用時における外部環境が過酷であることから、機器内部のオイルやグリースを密封する能力に加えて、機器外部からの泥水やダスト等を密封する能力が重要視されている。また、トラクター等の農機や建機では外部からの衝撃等で機器に発生する偏心やスラスト（軸方向変位）が大きい場合があり、例えば大きなスラストが発生すると、第二シール部材５６のサイドリップの締め代が極端に減少してしまうと云う問題がある。

特開２００７−３２１７８４号公報（図３）

本発明は以上の点に鑑みて、密封性能、特に外部の泥水やダスト等の異物に対する密封性能を一層向上させるとともに、装着機器の偏心やスラスト等にも対応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、本発明の密封装置は、相対回転する二部材間の環状隙間を密封する密封装置であって、前記二部材のうちの一方の部材に取り付けられる第一シール部材と、他方の部材に取り付けられる第二シール部材とを有し、前記第一シール部材は、前記一方の部材に固定される第一金属環と、前記第一金属環に被着された第一ゴム状弾性体と、前記第一金属環に組み付けられた第一保護環と、前記第一保護環の機外側で同じく前記第一金属環に組み付けられた第二保護環とを有し、前記第一ゴム状弾性体は、前記第二シール部材に摺動自在に密接して機内のオイルまたはグリースをシールするシールリップを備え、前記第二シール部材は、前記他方の部材に固定される第二金属環と、前記第二金属環に被着された第二ゴム状弾性体とを有し、前記第二ゴム状弾性体は、前記第一保護環の端面に摺動自在に密接して機外の異物をシールするサイドリップを備え、前記第一保護環はその内周部に機内側へ向けて第一筒状部を備え、前記第二保護環はその内周部に同じく機内側へ向けて第二筒状部を備え、前記第二筒状部は前記第一筒状部の内周側に離間配置され、前記第一筒状部の内周面および前記第二筒状部の外周面に同時に摺動自在に密接する断面Ｖ字形のシールリップが前記第二ゴム状弾性体に一体成形されていることを特徴とする。

上記構成を有する本発明の密封装置においては、一方の部材に取り付けられる第一シール部材に設けられたシールリップが第二シール部材に摺動自在に密接して機内のオイルまたはグリースをシールするとともに、他方の部材に取り付けられる第二シール部材に設けられたサイドリップが第一シール部材における第一保護環の端面に摺動自在に密接して機外の異物をシールし、これらにより機内および機外双方に対する基本的なシール作用が発揮される。

またこれに加えて、第一シール部材における第一保護環の内周部に機内側へ向けて第一筒状部が設けられるとともに第二保護環の内周部に同じく機内側へ向けて第二筒状部が設けられ、一方、第二シール部材におけるゴム状弾性体に断面Ｖ字形のシールリップ（以下、Ｖ字形状リップとも称する）が一体成形されて、このＶ字形状リップが第一筒状部の内周面および第二筒状部の外周面に同時に摺動自在に密接するよう構成されているために、以下の作用が発揮される。尚、本発明は上記したように、Ｖ字形状のリップおよび第二保護環を新たに追加することでＶ字形状リップを２つの保護環で挟み込むものである。

（１）Ｖ字形状リップはその形状によりリップ端を２つ有し、この２つのリップ端がそれぞれ相手部材に密接する。したがって接触箇所（シール箇所）が２箇所増加するため、外部異物に対するシール性能を向上させることができる。
（２）Ｖ字形状リップはその形状により小スペースでも２つのリップ端を配置することができる。
（３）機器が偏心したとき、一方のリップ端の締め代が減少しても、他方のリップ端によって十分な締め代を確保することができる。またスラストに対しては基本的に接触状態が変化しない。
（４）Ｖ字形状リップはその外周側のリップ端が、回転中遠心力により第一保護環の内周面に押し付けられる。したがって面圧を高めることができるため、シール性能の向上が期待できる。
（５）また、内周側のリップ端については、少し開いた状態となり、浸入した泥水等を機外へ吐き出す効果も期待できる。

したがって、以上説明したように本発明によれば、Ｖ字形状リップを有することにより、密封性能、特に外部の泥水やダスト等の異物に対する密封性能を一層向上させることができる。また、機器の偏心やスラスト等にも対応することができるものである。

本発明の実施例に係る密封装置の要部断面図 従来例に係る密封装置の要部断面図

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を示しており、当該実施例に係る密封装置１は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、相対回転する二部材であるハウジングと軸との間の環状隙間を密封するものであって、ハウジングに取り付けられる第一シール部材１１と、軸に取り付けられる第二シール部材２１とを有している。

第一シール部材１１は、ハウジングの軸孔内周に嵌合される第一金属環１２と、この第一金属環１２に被着（加硫接着）された第一ゴム状弾性体１３と、第一金属環１２に組み付けられた第一保護環１７と、第一保護環１７の機外側（図では上側）で同じく第一金属環１２に組み付けられた第二保護環１８とを有し、第一ゴム状弾性体１３には、第二シール部材２１に摺動自在に密接して機内（図では下側）のオイルまたはグリースをシールするシールリップ１５ａが設けられている。

一方、第二シール部材２１は、軸の外周に嵌合される第二金属環２２と、この第二金属環２２に被着された第二ゴム状弾性体２３とを有し、第二ゴム状弾性体２３には、第一保護環１７の端面に摺動自在に密接して機外の異物をシールするサイドリップ２５ａ，２５ｂが設けられている。

また、第一保護環１７はその内周部に機内側へ向けて第一筒状部１７ｃを備え、第二保護環１８はその内周部に同じく機内側へ向けて第二筒状部１８ｂを備え、第二筒状部１８ｂは第一筒状部１７ｃの内周側に離間配置されている。

そして、第一筒状部１７ｃの内周面および第二筒状部１８ｂの外周面に同時に摺動自在に密接する断面Ｖ字形のシールリップ（Ｖ字形状リップ）２５ｃが第二ゴム状弾性体２３に一体成形されている。

上記各構成要素は、以下のように構成されている。

すなわち先ず、第一シール部材１１において、第一金属環１２は、ハウジングの軸孔内周に嵌合される段差１２ｂ付きの円筒部１２ａを有し、この円筒部１２ａの軸方向一方（図では下方、すなわち機内側）の端部に径方向内方へ向けて内向きのフランジ部１２ｃが一体成形され、軸方向他方（図では上方、すなわち機外側）の端部に径方向外方へ向けて外向きのフランジ部１２ｄが一体成形され、更に外向きフランジ部１２ｄの先端にカシメ部１２ｅが一体に設けられている。

上記第一金属環１２に第一ゴム状弾性体１３が被着されており、この第一ゴム状弾性体１３によって外周シール部１４および内周リップ部１５が一体成形されている。外周シール部１４は、第一金属環１２の円筒部１２ａの外周面に被着され、第一金属環１２およびハウジング間をシールする作用をなす。内周リップ部１５は、複数のシールリップを有し、すなわち以下のようなシールリップを有している。

（Ａ）ガータスプリング１６付きのメインリップ１５ａ
このメインリップ１５ａは、機内のオイルやグリース等をシールすべく複数のリップ中、最も機内側に配置され、かつ機内側へ向けて設けられている。このメインリップ１５ａは、第二シール部材２１における第二金属環２２の円筒部２２ａの外周面に摺動自在に密接している。またこのメインリップ１５ａが、請求項１に記載したシールリップに相当する。

（Ｂ）第一サブリップ１５ｂ
メインリップ１５ａの隣（機外側）に、第一サブリップ１５ｂが設けられている。この第一サブリップ１５ｂは、機外側へ向けて設けられ、第二シール部材２１における第二金属環２２の円筒部２２ａの外周面に摺動自在に密接し、主に機外の泥水やダスト等の異物をシールする。

（Ｃ）第二サブリップ１５ｃ
第一サブリップ１５ｂの隣（機外側）に、第二サブリップ１５ｃが設けられている。この第二サブリップ１５ｃは第一サブリップ１５ｂと同じく、機外側へ向けて設けられ、第二シール部材２１における第二金属環２２の円筒部２２ａの外周面に摺動自在に密接し、主に機外の泥水やダスト等の異物をシールする。

（Ｄ）第一サイドリップ１５ｄ
第二サブリップ１５ｃの隣（機外側（外周側））に、第一サイドリップ１５ｄが設けられている。この第一サイドリップ１５ｄは、機外側（外周側）へ向けて設けられ、第二シール部材２１における第二金属環２２のフランジ部２２ｂの機内側端面に摺動自在に密接し、主に機外の泥水やダスト等の異物をシールする。

また、上記各リップのほか、第一サイドリップ１５ｄの機外側（外周側）に、第二金属環２２のフランジ部２２ｂの機内側端面との間に微小な軸方向間隙を形成してラビリンスシール作用を発揮するための環状の小突起１５ｅが設けられている。

第一保護環１７は、第一金属環１２の円筒部１２ａの内周面に嵌合された外周筒部１７ａを有し、この外周筒部１７ａの軸方向他方の端部に径方向内方へ向けて平板状の径方向部１７ｂが一体成形され、径方向部１７ｂの内周端部に軸方向一方へ向けて上記第一筒状部（内周筒部）１７ｃが一体成形されている。

第二保護環１８は、第一金属環１２のカシメ部１２ｅによってカシメ固定された平板状の径方向部１８ａを有し、この径方向部１８ａの内周端部に軸方向一方へ向けて上記第二筒状部１８ｂが一体成形されている。

第一保護環１７の径方向部１７ｂと第二保護環１８の径方向部１８ａは互いに端面で接触している。また第一保護環１７の径方向部１７ｂよりも第二保護環１８の径方向部１８ａのほうが径方向内方へ向けて長く形成され、よって第二筒状部１８ｂは第一筒状部１７ｃの内周側に離間配置されている。

一方、第二シール部材２１において、第二金属環２２は、軸の外周に嵌合される円筒部２２ａを有し、この円筒部２２ａの軸方向他方の端部に径方向外方へ向けて外向きのフランジ部２２ｂが一体成形されている。フランジ部２２ｂは第一シール部材１１における内周リップ部１５と第一保護環１７の間に配置されている。

上記第二金属環２２に第二ゴム状弾性体２３が被着されており、この第二ゴム状弾性体２３によって内周シール部２４および端面リップ部２５が一体成形されている。内周シール部２４は、第二金属環２２の円筒部２２ａの内周面に被着され、第二金属環２２および軸間をシールする作用をなす。端面リップ部２５は、複数のシールリップを有し、すなわち以下のようなシールリップを有している。

（Ｅ）第二サイドリップ２５ａ
この第二サイドリップ２５ａは、第二金属環２２におけるフランジ部２２ｂの機外側端面に被着され、機外側（内周側）へ向けて設けられ、第一保護環１７における径方向部１７ｂの機内側端面に摺動自在に密接し、機外の泥水やダスト等の異物をシールする。

（Ｆ）第三サイドリップ２５ｂ
第二サイドリップ２５ａの隣（機外側（内周側））に、第三サイドリップ２５ｂが設けられている。この第三サイドリップ２５ｂは第二サイドリップ２５ａと同じく、機外側（内周側）へ向けて設けられ、第一保護環１７における径方向部１７ｂの機内側端面に摺動自在に密接し、機外の泥水やダスト等の異物をシールする。

尚、この第二および第三サイドリップ２５ａ，２５ｂが、請求項１に記載したサイドリップに相当する。但し、サイドリップの設置数は限定されず、１つまたは３つ以上であっても良い。

（Ｇ）Ｖ字形状リップ２５ｃ
第三サイドリップ２５ｂの隣（機外側（内周側））に、Ｖ字形状リップ２５ｃが設けられている。このＶ字形状リップ２５ｃは、その名のとおり断面Ｖ字形を呈して２つのリップ端、すなわち外周側リップ端２５ｄおよび内周側リップ端２５ｅを有し、Ｖ字は機外側へ向けて開き、上記第一および第二筒状部１７ｃ，１８ｂ間の間隙部に機内側から挿入されている。外周側リップ端２５ｄは第一筒状部１７ｃの内周面に摺動自在に密接し、内周側リップ端２５ｅは第二筒状部１８ｂの外周面に摺動自在に密接し、双方とも機外の泥水やダスト等の異物をシールする。Ｖ字形状リップ２５ｃの機外側には、このリップ２５ｃならびに第一および第二保護環１７，１８によって囲まれた環状の密閉空間２６が形成され、この空間２６は、内周側リップ端２５ｅを通過（浸入）する異物があったときに異物溜まりとして作用する。

また、上記各リップのほか、第三サイドリップ２５ｂとＶ字形状リップ２５ｃの間に、第一保護環１７の第一筒状部１７ｃの先端面との間に微小な軸方向間隙を形成してラビリンスシール作用を発揮するための環状の小突起２５ｆが設けられている。

上記構成の密封装置１は例えば、農機または建機の足廻り部分（走行部分）に用いられるものであって、第一シール部材１１に設けられたメインリップ１５ａが第二シール部材２１に摺動自在に密接することにより機内のオイルまたはグリースをシールするとともに、第一または第二シール部材１１，２１に設けられた第一サブリップ１５ｂから第三サイドリップ２５ｂに至るリップがそれぞれ第一または第二シール部材１１，２１に摺動自在に密接することにより機外の異物をシールし、これらにより機内および機外双方に対する基本的なシール作用が発揮される。

またこれに加えて、第一シール部材１１における第一保護環１７の内周部に機内側へ向けて第一筒状部１７ｃが設けられるとともに第二保護環１８の内周部に同じく機内側へ向けて第二筒状部１８ｂが設けられ、第二シール部材２１における第二ゴム状弾性体２３にＶ字形状リップ２５ｃが一体成形されて、このＶ字形状リップ２５ｃが第一筒状部１７ｃの内周面および第二筒状部１８ｂの外周面に同時に摺動自在に密接するために、以下の作用が発揮される。

（１）Ｖ字形状リップ２５ｃはその形状によりリップ端２５ｄ，２５ｅを２つ有し、この２つのリップ端２５ｄ，２５ｅがそれぞれ相手部材に密接する。したがってこれにより接触箇所（シール箇所）が２箇所増加するため、外部異物に対するシール性能を向上させることができる。
（２）Ｖ字形状リップ２５ｃはその形状により小スペースでも２つのリップ端２５ｄ，２５ｅを配置することができる。
（３）機器が偏心したとき、一方のリップ端２５ｄの締め代が減少しても、他方のリップ端２５ｅによって十分な締め代を確保することができる。またスラストに対しては接触状態が変化しない。
（４）Ｖ字形状リップ２５ｃはその外周側リップ端２５ｄが、回転中遠心力により第一筒状部１７ｃの内周面に押し付けられる。したがって面圧を高めることができるため、シール性能を向上させることができる。
（５）また、内周側リップ端２５ｅについては、少し開いた状態となり、浸入した泥水等を機外へ吐き出すことができる。内周側リップ端２５ｅは第二筒状部１８ｂの外周面から離れる（浮き上がる）ことになるが、接触を続けたままで締め代が減じるのみの場合もある。

したがって上記構成の密封装置１によれば、Ｖ字形状リップ２５ｃを有することにより、密封性能、特に外部の泥水やダスト等の異物に対する密封性能を一層向上させることができ、併せて、機器の偏心やスラスト等にも対応することができる。

１ 密封装置
１１ 第一シール部材
１２ 第一金属環
１２ａ，２２ａ 円筒部
１２ｂ 段差
１２ｃ，１２ｄ，２２ｂ フランジ部
１２ｅ カシメ部
１３ 第一ゴム状弾性体
１４ 外周シール部
１５ 内周リップ部
１５ａ メインリップ（シールリップ）
１５ｂ，１５ｃ サブリップ
１５ｄ，２５ａ，２５ｂ サイドリップ
１５ｅ，２５ｆ 小突起
１６ ガータスプリング
１７ 第一保護環
１７ａ 外周筒部
１７ｂ，１８ａ 径方向部
１７ｃ 第一筒状部（内周筒部）
１８ 第二保護環
１８ｂ 第二筒状部
２１ 第二シール部材
２２ 第二金属環
２３ 第二ゴム状弾性体
２４ 内周シール部
２５ 端面リップ部
２５ｃ Ｖ字形状リップ
２５ｄ，２５ｅ リップ端
２６ 密閉空間

Claims (1)

1. 相対回転する二部材間の環状隙間を密封する密封装置であって、
   前記二部材のうちの一方の部材に取り付けられる第一シール部材と、他方の部材に取り付けられる第二シール部材とを有し、
   前記第一シール部材は、前記一方の部材に固定される第一金属環と、前記第一金属環に被着された第一ゴム状弾性体と、前記第一金属環に組み付けられた第一保護環と、前記第一保護環の機外側で同じく前記第一金属環に組み付けられた第二保護環とを有し、前記第一ゴム状弾性体は、前記第二シール部材に摺動自在に密接して機内のオイルまたはグリースをシールするシールリップを備え、
   前記第二シール部材は、前記他方の部材に固定される第二金属環と、前記第二金属環に被着された第二ゴム状弾性体とを有し、前記第二ゴム状弾性体は、前記第一保護環の端面に摺動自在に密接して機外の異物をシールするサイドリップを備え、
   前記第一保護環はその内周部に機内側へ向けて第一筒状部を備え、前記第二保護環はその内周部に同じく機内側へ向けて第二筒状部を備え、前記第二筒状部は前記第一筒状部の内周側に離間配置され、
   前記第一筒状部の内周面および前記第二筒状部の外周面に同時に摺動自在に密接する断面Ｖ字形のシールリップが前記第二ゴム状弾性体に一体成形されていることを特徴とする密封装置。

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