JP5582608B2

JP5582608B2 - 軸封装置

Info

Publication number: JP5582608B2
Application number: JP2010190042A
Authority: JP
Inventors: 年弘岡本
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2030-08-26
Also published as: JP2012047265A

Description

本発明は、ハウジングと回転軸との間をシールする軸封装置に関し、特に、自動車の空調装置に用いられるコンプレッサ、あるいは、汎用コンプレッサ等のハウジングと回転軸との間をシールするリップシールタイプの軸封装置に関する。

従来のリップシールタイプの軸封装置としては、図４に示すものが知られている（以下、「従来技術」という。例えば、特許文献１参照。）
この従来技術の軸封装置は、ハウジング６０の軸貫通孔６１と嵌合可能な嵌着部５２を有するゴム材製の第１シールリップ５１と、前記嵌着部５２の内周に第１シールリップ５１と並列に配列された樹脂材製の第２シールリップ５３を備えるとともに、前記嵌着部５２に補強環５４を埋設して嵌着部５２を補強し、Ｌ型リング５５を第２シールリップ５３に当接して固定してなるシールアッセンブリ５０を、回転軸６２に嵌着されるシールスリーブ６３に密接に嵌合して構成されている。シールスリーブ６３の両端部は外方に曲げられており、第１ストッパー６４は第１シールリップ５１を包むようにＵ字状をしており、第２ストッパー６５はシールアッセンブリ５０がシールスリーブ６３に嵌合された後に曲げ加工される。
シールスリーブ６３の内周面には、被密封流体Ｌが外部Ａへ漏洩しないように
シート状にコーティングしたゴム製または樹脂製の薄い円筒状のシールリング６６が設けられている。

図４に示す従来技術の軸封装置では、シールスリーブ６３が設けられるため、シールアッセンブリ５０の配置される回転軸６２の外周面を仕上げ加工する必要がないというメリットがあるが、シールスリーブ６３の内周面と回転軸６２の外周面の間をシールするため薄い円筒状のシールリング６６が設けられる構造となっているため、シールスリーブ６３の配置される位置が回転軸６２の端部から長くなると、回転軸６２にシールスリーブ６３を嵌合する際、シールリング６６が摩耗し、シールの役割を果たせなくなるという問題がある。
また、従来技術の軸封装置を自動車の空調装置に用いられるコンプレッサに装着した場合、冷媒封入のためコンプレッサ内が真空引きされる際、軸封装置が、コンプレッサのクランク室側に引き寄せられ、シールアッセンブリ５０の嵌着部５２がシハウジング６０の軸貫通孔６１の所定位置からずれてしまうため、リップシール機能が発揮できなくなるという問題もあった。

特開２００６−１８３８５２号公報

本発明は、上記した従来技術の問題を解決するためになされたものであって、リップシールタイプの軸封装置において、薄い円筒状のシールリングを設けることなく、シールスリーブの内周面と回転軸の外周面の間のシール性を確保するとともに、冷媒封入のためコンプレッサ内が真空引きされる際にも、軸封装置が所定位置からずれることなく、本来のシール機能を発揮できる軸封装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために本発明の軸封装置は、第１に、ハウジングと回転軸との間をシールする軸封装置において、前記回転軸の外周面に嵌着されるシールスリーブと、内周側のリップ部が前記シールスリーブの外周面に摺接し外周部が前記ハウジングの回転軸貫通穴周壁に当接するリップシールアッセンブリとを備え、前記シールスリーブの被密封流体側には半径方向外方に膨出されたＯリング収容部が形成されることを特徴としている。

第１の特徴により、従来のように、薄い円筒状のシールリングを設けることなく、シールスリーブの内周面と回転軸の外周面の間のシールをＯリング収容部に保持されるＯリングにより確実に行うことができる。また、半径方向外方に膨出されたＯリング収容部を設けることにより、シールリング外周面とリップシールアッセンブリのリップ部材との摺動部の近傍に潤滑油を貯留することができる。

また、本発明の軸封装置は、第２に、第１の特徴において、リップシールアッセンブリは、被密封流体側に配設される円筒状のスペーサを介して被密封流体側への移動が防止されることを特徴としている。

第２の特徴により、冷媒封入のためコンプレッサ内が真空引きされる際にも、軸封装置が所定位置からずれることなく、本来のシール機能を発揮することができる。

また、本発明の軸封装置は、第３に、第１または２の特徴において、円筒状のスペーサには、前記シールスリーブと前記リップシールアッセンブリのリップ部とが摺接する位置付近に、潤滑油を導入する導入孔が形成されることを特徴としている。

第３の特徴により、シールスリーブとリップシールアッセンブリのリップ部との摺接位置に潤滑油を供給することができる。

本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）シールスリーブの被密封流体側には半径方向外方に膨出されたＯリング収容部が形成されることにより、従来のように、薄い円筒状のシールリングを設けることなく、シールスリーブの内周面と回転軸の外周面の間のシールをＯリング収容部に保持されるＯリングにより確実に行うことができる。また、半径方向外方に膨出されたＯリング収容部を設けることにより、シールリング外周面とリップシールアッセンブリのリップ部との摺動部の近傍に潤滑油を貯留することができる。

（２）リップシールアッセンブリは、被密封流体側に配設される円筒状のスペーサを介して被密封流体側への移動が防止されることにより、冷媒封入のためコンプレッサ内が真空引きされる際にも、軸封装置が所定位置からずれることなく、本来のシール機能を発揮することができる。
（３）円筒状のスペーサには、前記シールスリーブと前記リップシールアッセンブリのリップ部とが摺接する位置付近に、潤滑油を導入する導入孔が形成されることにより、シールスリーブとリップシールアッセンブリのリップ部との摺接位置に潤滑油を供給することができる。

本発明の実施形態に係る軸封装置が装着された状態を示す正面図であって、図の上側が軸封装置の断面を示している。本発明の実施形態に係る軸封装置のリップシールアッセンブリの断面図である。本発明の実施形態に係る軸封装置において、シールスリーブとリップシールアッセンブリとの組み付けを説明する説明図であって、（ａ）は、組み付ける前の状態を、（ｂ）は、組み付け後の状態を示している。従来技術を示す正面断面図である。

本発明に係る軸封装置を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加えうるものである。

図１は、本発明の実施形態に係る軸封装置が装着された状態を示す正面図であって、上側が軸封装置の断面を示しており、また、図２は、本発明の実施形態に係る軸封装置のリップシールアッセンブリの断面図である。

図１において、コンプレッサなどのハウジング１には回転軸２を挿通するための回転軸貫通穴３が設けられ、該回転軸貫通穴３に回転軸２が挿通され、図示しないベアリングなどにより回転軸２が回転軸貫通穴３周壁と所要の間隙をもって支持される。
回転軸２と回転軸貫通穴３周壁との間には、軸封装置１０が配設され、被密封流体側Ｌと大気側Ａとを密封する。
図１において、右側がコンプレッサのクランク室などのある被密封流体側Ｌであり、左側が大気側Ａである。

軸封装置１０は、回転軸２の外周面に嵌着されるシールスリーブ１１と、後述するリップ部がシールスリーブ１１の外周面に摺接し外周部がハウジング１の回転軸貫通穴３周壁に当接するリップシールアッセンブリ１２及び該リップシールアッセンブリ１２の軸方向の移動を防止するスペーサ３０とを備えている。

シールスリーブ１１は、ステンレス鋼、あるいは、樹脂等から作製されるもので、円筒状をなしている。このシールスリーブ１１において、後述するリップ部が摺接する側、すなわち、シールスリーブ１１の右側の部分には回転軸２外周面から半径方向外方に膨出されたＯリング収容部１３が形成されている。Ｏリング収容部１３は、垂直段部１４、径大部１５及び折曲げ部１６からなる。シールスリーブ１１を回転軸２に嵌着する際、Ｏリング１７をＯリング収容部１３に装着する。このため、従来技術のように、薄い円筒状のシールリングを設けることなく、シールスリーブ１１の内周面と回転軸２の外周面の間のシールをＯリング１７により確実に行うことができる。
シールスリーブ１１のＯリング収容部１３と反対側の端部２５は、リップシールアッセンブリ１２と組み付けられるまではストレート形状であるが、リップシールアッセンブリ１２との組み付けが終了した後は、図１に示すように、カシメにより外方に曲げられる。

図２に示すように、リップシールアッセンブリ１２は、ゴム材製の第１シールリップ１８、第１シールリップ１８と並列に配列された樹脂材製の第２シールリップ１９、第１シールリップ１８の補強環２０、第１シールリップ１８と第２シールリップ１９との間に配設されるバックアップリング２１及び第２シールリップ１９の背後に配設されるをバックアップリング２２を備えている。

第１シールリップ１８の外周側の嵌着部２３は、円筒状に形成されており、この嵌着部２３は、ハウジング１の回転軸貫通穴３周壁と嵌合するものであって、嵌着面２４にはシール凸部を設けて回転軸貫通穴３周壁と密接させて被密封流体をシールする。また、嵌着部２３の内周側は、筒状をなして被密封流体側Ｌへ突出し、その先端は、環状リップ部１８Ａを形成する。この環状リップ部１８Ａは、シールスリーブ１１の外周面に嵌合するものであって、断面が尖った角状をなす部分が弾性変形して密接し、被密封流体をシールする。
また、第１シールリップ１８はゴム状弾製材であるために、嵌着部２３に補強環２０を埋設して補強している。補強環２０はＵ形をしており、右側の曲げられたリング部２０Ａは、環状リップ部１８Ａの基部を支持している。また、左端の保持部２０Ｂは、バックアップリング２２が装着された後に半径方向内側にカシメられる。

嵌着部２３の内周面に密接して第１シールリップ１８と並列に樹脂材製の第２シールリップ１９が設けられる。第２シールリップ１９は断面がＬ形状をなしており、内周側に筒状リップ部１９Ａが形成される。この筒状リップ部１９Ａはシールスリーブ１１の外周面と強く密接して被密封流体をシールする。この第２シールリップ１９における外周側の付け根は、第１シールリップ１８の環状リップ部１８Ａの内側に沿って設けられたバックアップリング２１とバックアップリング２２とにより挟持される。同時に、バックアップリング２２の外周側は補強環２０の左端の保持部２０Ｂにより抱着されるようにして支持される。

金属製の断面がＬ形のリングをしたバックアップリング２２は、外周側の円筒部が補強環２０の保持部２０Ｂにより支持され、内周側が第２シールリップ１９を第１シールリップ１８側に押圧し、第２シールリップ１９をバックアップリング２１との間に挟持する。このバックアップリング２２は、ステンレス鋼、アルミニウム、樹脂等の材質で作製される。

図３は、シールスリーブ１１とリップシールアッセンブリ１２との組み付けを説明する説明図であって、（ａ）は、組み付ける前の状態を、（ｂ）は、組み付け後の状態を示している。
図３（ａ）において、シールスリーブ１１のＯリング収容部１３側と反対側の端部２５に外周面がテーパ形状をした治具２６が接続され、治具２６の小径部を先頭にして、徐々に、リップシールアッセンブリ１２の内側に挿入される。図３（ｂ）に示すように、リップシールアッセンブリ１２内にシールスリーブ１１が所定位置まで挿入されると、治具２６はシールスリーブ１１から外され、シールスリーブ１１の端部２５は半径方向外方にカシメられる。このカシメられた端部２５は、軸封装置１０を回転軸２に圧入する際の押し込み部としても機能する。

図１に示すように、リップシールアッセンブリ１２とシールスリーブ１１とは、環状リップ部１８Ａと筒状リップ部１９Ａがシールスリーブ１１の外周面に密接に嵌合して組み立てられている。このために、リップシールアッセンブリ１２とシールスリーブ１１とは密接に嵌合した摩擦力によって結合される。たとえ、リップシールアッセンブリ１２とシールスリーブ１１とが、外力より強い力を受けて互いに離脱しようとしても、一方においては、第１シールリップ１８の環状リップ部１８Ａがシールスリーブ１１のＯリング収容部１３に当接し、他方においては、バックアップリング２２がシールスリーブ１１の外方にカシメられた端部２５に当接し、両者の離脱が防止される。このため、軸封装置１０はリップシールアッセンブリ１２とシールスリーブ１１とが組み立てられた状態で保管することが可能になる。また、軸封装置１０を装置に組み付けるときに、一方の部品が不足するような問題も解決できる。特に、シールスリーブ１１を樹脂材製にすると、環状リップ部１８Ａ及び筒状リップ部１９Ａとの摺動が良好となるから、被密封流体をシールする点で優れる。

また、シールスリーブ１１の外周面は、シールスリーブ１１が金属材料を圧延して製作されている場合は滑らかに形成されており、また、樹脂を成形して製作されている場合も滑らかに形成されているから、外周面の加工が不要である。さらに、シールスリーブ１１の外周面にフッ素樹脂等をコーテングすることにより、コーテング皮膜が形成され摩擦係数を小さくすることが可能になる。

図１において、軸封装置１０が配設されるハウジング１の回転軸貫通穴３の一方側には、保持リング４が嵌入され、また、他方側には、コンプレッサのクランク室とを仕切る仕切壁５などが形成されている。さらに、ハウジング１には、環状リップ部１８Ａ等に潤滑油を供給する潤滑油供給孔６が形成されている。

第１シールリップ１８の嵌着部２３のコンプレッサ側の面と仕切壁５との間にはスペーサ３０が配設されている。仕切壁５が設けられない場合もあるが、その場合には、回転軸２を支持するベアリング（図示せず）などの端部にスペーサ３０の一端が係止されるように設定される。
スペーサ３０は、例えば金属材料から形成され、円筒形をなし、その直径は第１シールリップ１８の嵌着部２３の外径より少し小径である。スペーサ３０の第１シールリップ１８の嵌着部２３に当接する側には、半径方向外方に曲げ加工されたフランジ３１が形成され、該フランジ３１が第１シールリップ１８の嵌着部２３と当接する。スペーサ３０の仕切壁５と当接する側は、本例においては、半径方向内側に曲げ加工された面取部３２が形成され仕切壁５と当接しているが、面取部３２を形成することなく、スレートであってもよい。

スペーサ３０には、シールスリーブ１１とリップシールアッセンブリ１２の環状リップ部１８Ａとが摺接する位置付近に、潤滑油を導入するための潤滑油導入孔３３が形成されている。この潤滑油導入孔３３は、円形に限らず、長円形、あるいは、矩形でもよく、要は潤滑油をシールスリーブ１１とリップシールアッセンブリ１２の環状リップ部１８Ａとが摺接する位置に効率よく供給できる形状であればよい。
潤滑油導入孔３３を介して供給された潤滑油は、環状リップ部１８Ａ付近を潤滑するが、シールスリーブ１１にＯリング収容部１３が設けられているため、潤滑油の一部はＯリング収容部１３と環状リップ部１８Ａとの間に貯留され、シールスリーブ１１外周面とリップシールアッセンブリ１２の環状リップ部１８Ａとの摺動部の潤滑を一層良好なものとする。

１ハウジング
２回転軸
３回転軸貫通穴
４保持リング
５仕切壁
６ハウジングの潤滑油供給孔
１０軸封装置
１１シールスリーブ
１２リップシールアッセンブリ
１３Ｏリング収容部
１４垂直段部
１５径大部
１６折曲げ部
１７Ｏリング
１８第１シールリップ
１９第２シールリップ
２０補強環
２１バックアップリング
２２バックアップリング
２３嵌着部
２４嵌着面
２５シールスリーブ端部
２６治具
３０スペーサ
３１フランジ
３２面取部
３３潤滑油導入孔

Claims

ハウジングと回転軸との間をシールする軸封装置において、前記回転軸の外周面に嵌着されるシールスリーブと、内周側のリップ部が前記シールスリーブの外周面に摺接し外周部が前記ハウジングの回転軸貫通穴周壁に当接するリップシールアッセンブリとを備え、前記シールスリーブの被密封流体側には半径方向外方に膨出されたＯリング収容部が形成され、前記リップシールアッセンブリは、前記シールスリーブの前記Ｏリング収容部と前記Ｏリング収容部と反対側の外方にカシメられる端部との間に配置されて前記シールスリーブとの離脱が防止されると共に、被密封流体側に配設される円筒状のスペーサを介して前記被密封流体側への移動が防止されることを特徴とする軸封装置。
前記円筒状のスペーサには、前記シールスリーブと前記リップシールアッセンブリのリップ部材とが摺接する位置付近に、潤滑油を導入する導入孔が形成されることを特徴とする請求項１記載の軸封装置。