JP5637172B2

JP5637172B2 - 密封装置

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Publication number: JP5637172B2
Application number: JP2012102102A
Authority: JP
Inventors: 亀村　誠; 誠亀村; 松井　宏樹; 宏樹松井; 秀治百武; 智昭西村
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2032-04-27
Also published as: US20140319775A1; EP2843269A4; EP2843269A1; KR20150003146A; CN105587864A; US9644743B2; US9593776B2; CN104254720B; WO2013161120A1; KR101955406B1; JP2013228074A; EP2843269B1; CN104254720A; CN105587864B; US20160161002A1

Description

本発明は、シール技術に係る密封装置に関する。本発明の密封装置は例えば、自動車関連の分野で用いられ、または汎用機械の分野などで用いられる。

従来から図７に示すように、シールリップ５１のポンプ量増大を目的として、シールリップ５１の大気側斜面５２に密封流体に対するポンプ作用を発揮するネジ５３を設けた密封装置が知られている。

しかしながら、このようなネジ５３付きの密封装置において、大気側Ｙの外部ダストがネジ５３間に侵入すると、侵入したダストは回転軸５５の回転に連れ回って円周方向へ移動し、移動したダストはネジ５３に接触し、接触したダストはネジ５３に沿ってリップ端５４のほうへ向けて移動する。したがってその結果として、ダストがリップ端５４および軸５５間に噛み込み、リップ端５４および軸５５間に隙間が発生し、この隙間から密封流体（オイルなど）が漏れると云う不具合が懸念される。

特許第３２７８３４９号公報

本発明は以上の点に鑑みて、大気側の外部ダストがリップ端のほうへ侵入するのを抑制することができ、もってダストの噛み込みによる密封流体の漏れを抑制することができる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、機内側の密封流体が大気側へ漏洩するのを抑制する密封装置であって、シールリップのリップ端にて軸に接触するとともに前記シールリップの大気側斜面に前記密封流体に対するポンプ作用を発揮するネジを円周上複数設けた密封装置において、大気側の外部ダストが前記リップ端のほうへ侵入するのを抑制すべく前記ネジ間にダスト侵入防止用の立体形状を設け、前記立体形状は、前記リップ端と平行な方向に延びる突起または溝よりなり、前記突起または溝は、その長手方向両端部がそれぞれ前記ネジに連続しており、前記突起は、その頂点が大気側に寄った略三角断面形状であり、前記溝は、その底点がリップ端側に寄った略三角断面形状であることを特徴とする。

また、本発明の請求項２による密封装置は、機内側の密封流体が大気側へ漏洩するのを抑制する密封装置であって、シールリップのリップ端にて軸に接触するとともに前記シールリップの大気側斜面に前記密封流体に対するポンプ作用を発揮するネジを円周上複数設けた密封装置において、大気側の外部ダストが前記リップ端のほうへ侵入するのを抑制すべく前記ネジ間にダスト侵入防止用の立体形状を設け、前記立体形状は、前記リップ端と平行な方向に延びる突起または溝よりなり、前記突起または溝は、その長手方向両端部がそれぞれ前記ネジに連続しており、前記突起は、略三角または四角断面形状であり、前記突起の大気側の面は前記軸と直角ないし前記大気側斜面と直角の角度範囲に設定され、前記溝は、略三角または四角断面形状であり、前記溝のリップ端側の面は前記軸と直角ないし前記大気側斜面と直角の角度範囲に設定されていることを特徴とする。

更にまた、本発明の請求項３による密封装置は、上記した請求項１または２記載の密封装置において、前記ネジはそれぞれ、前記リップ端近傍に設けられた断面均一の平行ネジと、前記平行ネジから連続して設けられた舟底形ネジとよりなり、前記立体形状は、前記平行ネジおよび舟底形ネジの接続部または前記平行ネジに連続するよう設けられた第１立体形状の突起と、前記舟底形ネジに連続するように設けられた第２立体形状の突起とよりなり、前記平行ネジの高さをｈ_３、前記舟底形ネジの最大高さをｈ_４、前記第１立体形状の突起の高さをｈ_５、前記第２立体形状の突起の高さをｈ_６として、
ｈ_５＜ｈ_３≦ｈ_６＜ｈ_４
の関係を充足することを特徴とする。

上記構成を備える本発明の密封装置においては、大気側の外部ダストがリップ端のほうへ侵入するのを抑制すべく互いに隣り合うネジ間にダスト侵入防止用の立体形状が設けられているために、この立体形状が、大気側のダストがリップ端のほうへ侵入するのを抑制する機能を発揮する。立体形状は、リップ端と平行な方向に延びる突起または溝よりなり、突起はダストを堰き止め、溝はダストを収容するため、いずれの場合もダストがリップ端のほうへ侵入するのを抑制することが可能とされる。突起または溝は、その長手方向両端部がそれぞれネジに連続しているため、これらとネジとの間をダストが通過することはない。

立体形状が突起の場合、突起の断面形状は特に限定されないが、例えば略三角断面形状とする。この場合、三角は正三角形や二等辺三角形でも良いが、頂点が大気側に寄った不等辺三角形にすると、大気側の面の仰角が大きく設定されるため、この大気側の面をダストが乗り越えにくい。

また、突起の断面形状を略三角または四角断面形状とするとともにその大気側の面を軸と直角ないし大気側斜面と直角の角度範囲内に設定しても良く、この場合も大気側の面の仰角が大きく設定されるため、大気側の面をダストが乗り越えにくい。

立体形状が溝の場合、溝の断面形状は特に限定されないが、例えば略三角断面形状とする。三角は正三角形や二等辺三角形でも良いが、底点がリップ端側に寄った不等辺三角形にすると、リップ端側の面の伏角が大きく設定されるため、このリップ端側の面をダストが乗り越えにくい。

また、溝の断面形状を略三角または四角断面形状とするとともにそのリップ端側の面を軸と直角ないし大気側斜面と直角の角度範囲内に設定しても良く、この場合もリップ端側の面の伏角が大きく設定されるため、リップ端側の面をダストが乗り越えにくい。

ネジは、スパイラル状の突起であるが、これを例えば、リップ端近傍に設けられた断面均一の平行ネジと、この平行ネジから連続して設けられた舟底形ネジとよりなるものとする。また立体形状を、平行ネジと舟底形ネジとの接続部または平行ネジに連続するよう設けられた第１立体形状の突起と、舟底形ネジに連続するように設けられた第２立体形状の突起とよりなるものとする。この場合、平行ネジの高さをｈ_３、舟底形ネジの最大高さをｈ_４、第１立体形状の突起の高さをｈ_５、第２立体形状の突起の高さをｈ_６として、
ｈ_５＜ｈ_３≦ｈ_６＜ｈ_４・・・・（ａ）式
の関係を充足すると、対応する位置関係にあるネジのほうが突起より高いため、ネジによるポンプ作用を十分に持続させることが可能とされる。舟底形ネジは、その高さおよび幅が長手方向の中央部で最も大きく、両端へ向けて徐々に縮小される形状である。

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、大気側のダストがリップ端のほうへ侵入するのを抑制すべくネジ間にダスト侵入防止用の立体形状が設けられているため、この立体形状が、大気側のダストがリップ端のほうへ侵入するのを抑制する機能を発揮する。立体形状が突起の場合はダストを堰き止めるとともに溝の場合はダストを収容するため、いずれの場合もダストがリップ端のほうへ侵入するのを抑制する。突起または溝は、その長手方向端部がネジに連続しているため、これらとネジとの間をダストが通過することはない。したがって以上のことから本発明所期の目的どおり、大気側のダストがリップ端のほうへ侵入するのを抑制し、もってダストの噛み込みによる密封流体の漏れを抑制する密封装置を提供することができる。

また、立体形状の突起を頂点が大気側に寄った略三角断面形状とすることにより、突起の大気側の面をダストが乗り越えにくくすることができ、立体形状の溝を底点がリップ端側に寄った略三角断面形状とすることにより、溝のリップ端側の面をダストが乗り越えにくくすることができる。

また、立体形状の突起を略三角または四角断面形状とするとともに突起の大気側の面を軸と直角ないし大気側斜面と直角の角度範囲に設定することにより、突起の大気側の面をダストが乗り越えにくくすることができ、立体形状の溝を略三角または四角断面形状とするとともに溝のリップ端側の面を軸と直角ないし大気側斜面と直角の角度範囲に設定することにより、溝のリップ端側の面をダストが乗り越えにくくすることができる。

また、平行ネジ、舟底形ネジ、第１立体形状の突起および第２立体形状の突起の各高さを上記（ａ）式に則って設定することにより、ネジによるポンプ作用の発揮と突起によるダスト侵入の抑制とを両立させることができる。

本発明の第１実施例に係る密封装置の要部断面図（Ａ）は同密封装置におけるネジおよび立体形状の説明図、（Ｂ）は立体形状の説明図本発明の第２実施例に係る密封装置を示す図で、（Ａ）は同密封装置におけるネジおよび立体形状の説明図、（Ｂ）は立体形状の説明図本発明の第３実施例に係る密封装置を示す図で、（Ａ）は同密封装置におけるネジおよび立体形状の説明図、（Ｂ）は立体形状の説明図本発明の第４実施例に係る密封装置の要部断面図（Ａ）は同密封装置におけるネジおよび立体形状の説明図、（Ｂ）は立体形状の説明図従来例に係る密封装置の要部断面図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）構成
（１−１）主リップの回転軸との封止面の近傍から大気側斜面に、周状に複数のネジを形成する。
（１−２）ネジ形状は、封止面近傍が断面均一の平行ネジから大気側へ向かって舟底形ネジに変わる。
（１−３）平行ネジ位置、ネジ形状が変わる位置、あるいは舟底形ネジ位置と交差するように、封止面と平行な環状の堰を設ける。
（１−４）堰は、頂点が大気側に寄った略三角断面形状で、高さは前記ネジより低い。
（１−５）堰は、突起であるが、溝でも良い。溝でもダスト回収効果が期待できる。

（２）効果
（２−１）大気側から侵入したダスト等を堰によって堰き止めて、封止面側に近付けさせない。
（２−２）堰の頂点が大気側に寄った略三角断面形状であるため、ダスト等が堰を乗り越えにくい。
（２−３）堰の高さがネジより低いため、ポンプ量は維持しつつダストが主リップ先端に近付きにくくなる。
（２−４）舟底形ネジ部に堰を設ける場合、軸との隙間が大きくなるが、堰の高さを舟底形ネジ高さ以下で高くすることで堰の効果を維持する。また、油側から大気側に複数の堰を設定することによりダストを封止面側に近付けさせない効果が高まる。

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および図２は、本発明の第１実施例に係る密封装置を示している。当該実施例に係る密封装置は、機器（図示せず）の軸孔内周面に装着されるとともにシールリップ１１を軸（図示せず）の周面に摺動可能に密接させることにより機内側Ｘの密封流体（図示せず）が大気側Ｙへ漏洩するのを抑制する。軸は矢印Ｚ方向に回転する。当該密封装置はその機能または用途からして回転用オイルシールと称されることもある。

シールリップ１１は、そのリップ端１２にて軸の周面に摺動可能に密接するものであって、リップ端１２の機内側Ｘに機内側斜面１３が設けられるとともにリップ端１２の大気側Ｙに大気側斜面１４が設けられている。また後者の大気側斜面１４に、軸の回転時に密封流体に対するポンプ作用を発揮して密封流体を機内側Ｘへ押し戻すためのネジ１５が円周上複数設けられている。

ネジ１５は、スパイラル状に設けられた突起であって、リップ端１２に達するように設けられた断面均一の平行ネジ１６と、平行ネジ１６から連続して設けられた舟底形ネジ１７との組み合わせにより形成されている。ネジ１５はそのリップ端側の基端部から大気側Ｙの先端部へかけて軸回転方向Ｚの後方へ向けて傾斜するように形成されている。平行ネジ１６は例えば略三角断面形状の突起であって、その断面形状が全長に亙って均一な形状に形成されている。舟底形ネジ１７は例えば略三角断面形状の突起であって、その高さおよび幅が長手方向の中央部で最も大きく、両端部へ向けて徐々に縮小される形状に形成されている。図１では作図の都合上、ネジ１５が３つのみ描かれているが、ネジ１５は全周に亙って多数が設けられている。

また、当該実施例に係る密封装置では、大気側Ｙの外部ダスト（図示せず）がリップ端１２のほうへ侵入しないよう以下の構成が設けられている。ダストは例えば、泥水に含まれる砂粒などである。

すなわち、上記シールリップ１１の大気側斜面１４上において、大気側Ｙの外部ダストが互いに隣り合うネジ１５間の間隙部を介してリップ端１２のほうへ侵入しないよう、互いに隣り合うネジ１５間にダスト侵入防止用の立体形状２１が設けられている。

立体形状２１は、リップ端１２と平行な方向すなわち円周方向に延びる直線状の突起２２よりなり、突起２２は、その長手方向両端部２２ａ，２２ｂがそれぞれネジ１５における平行ネジ１６および舟底形ネジ１７の接続部に連続している。

突起２２の断面形状は特に限定されないが、当該実施例では図２に示すように略三角断面形状とされている。三角はその頂点２２ｃが大気側Ｙに寄った不等辺三角形とされ、大気側の面２２ｄの仰角θ_１がリップ端側の面２２ｅの仰角θ_２より大きく設定されている（θ_１＞θ_２）。また突起２２の高さｈ_１は、突起２２が連結された平行ネジ１６の高さｈ_２より少々小さく設定されている（ｈ_１＜ｈ_２）。突起２２は、その奏する機能からして、堰と称することもできる。

上記構成の密封装置においては、大気側Ｙの外部ダストがリップ端１２のほうへ侵入するのを抑制すべく互いに隣り合うネジ１５間にダスト侵入防止用の立体形状２１が設けられているため、この立体形状２１が、大気側Ｙのダストがリップ端１２のほうへ侵入するのを抑制する機能を発揮する。立体形状２１はリップ端１２と平行な方向に延びる突起２２よりなり、突起２２はダストを堰き止めるため、ダストがリップ端１２のほうへ侵入するのが抑制される。突起２２は長手方向両端部２２ａ，２２ｂがそれぞれネジ１５に連続しているため、突起２２とネジ１５との間をダストが通過することはない。突起２２は略三角断面形状とされるとともに大気側の面２２ｄの仰角θ_１が大きく設定されているため、ダストはこの大気側の面２２ｄを乗り越えにくい。したがって以上のことから大気側Ｙのダストがリップ端１２のほうへ侵入するのを抑制することができ、もってダストの噛み込みによる密封流体の漏れを抑制することができる。

また、突起２２の高さｈ_１が、対応する位置に設けられた平行ネジ１６の高さｈ_２より小さく設定されているため、突起２２はネジ１５によるポンプ作用を阻害しない。したがってダスト侵入防止用の突起２２が設けられてもネジ１５によるポンプ作用が十分に発揮される。

上記第１実施例に係る密封装置は、その構成が以下のようなものであっても良い。

（イ）
上記第１実施例では、突起２２を略三角断面形状としたが、これに代えて突起２２を略四角断面形状とする。四角には長方形、正方形または台形などが含まれる。第２実施例として示す図３では、突起２２が長方形の断面形状とされている。尚、三角、四角を問わず、その大気側の面２２ｄは軸と直角（θ_１＜９０°）ないし大気側斜面１４と直角（θ_１＝９０°）の角度範囲内に設定するのが、ダストを堰き止めやすいため、好適である。θ_１は９０°より大きくても良い（θ_１＞９０°）。

（ロ）
上記第１実施例では、立体形状２１を突起２２としたが、これに代えて立体形状２１を溝とする。第３実施例として示す図４では、立体形状２１が、リップ端１２と平行な方向すなわち円周方向に延びる直線状の溝２３とされ、溝２３はその長手方向両端部（図示せず）がそれぞれネジ１５における平行ネジ１６および舟底形ネジ１７の接続部に連続している。溝２３の断面形状は特に限定されないが、当該実施例では略三角断面形状とされている。三角はその底点２３ｃがリップ端側に寄った不等辺三角形とされ、リップ端側の面２３ｅの伏角θ_３が大気側の面２３ｄの伏角θ_４より大きく設定されている（θ_３＞θ_４）。溝２３は略四角断面形状であっても良い。尚、三角、四角を問わず、そのリップ端側の面２３ｅは軸と直角（θ_３＜９０°）ないし大気側斜面１４と直角（θ_３＝９０°）の角度範囲内に設定するのが、ダストを堰き止めやすいため、好適である。θ_３は９０°より大きくても良い（θ_３＞９０°）。

（ハ）
上記第１実施例では、立体形状２１の突起２２をネジ１５間に１箇所ずつ設けたが、これに代えて立体形状２１の突起または溝をネジ１５間に複数個所に亙って設ける。

第４実施例として示す図５および図６において、立体形状２１は、ネジ１５における平行ネジ１６および舟底形ネジ１７の接続部に連続するように設けられた第１立体形状の突起２４と、舟底形ネジ１７に連続するように設けられた第２立体形状の突起２５との組み合わせによって形成されている。第１立体形状の突起２４は第２立体形状の突起２５のリップ端側に配置され、第２立体形状の突起２５は第１立体形状の突起２４の大気側Ｙに配置され、両突起２４，２５は軸方向の間隔を開けて配置されている。第１立体形状の突起２４はその長手方向両端部２４ａ，２４ｂがそれぞれ平行ネジ１６および舟底形ネジ１７の接続部に連続している。第２立体形状の突起２５はその長手方向両端部２５ａ，２５ｂがそれぞれ舟底形ネジ１７に連続している。突起２４，２５はいずれも略三角断面形状とされ、三角はその頂点２４ｃ，２５ｃが大気側Ｙに寄った不等辺三角形とされ、大気側の面２４ｄ，２５ａの仰角θ_１がリップ端側の面２４ｅ，２５ｅの仰角θ_２より大きく設定されている（θ_１＞θ_２）。

また、平行ネジ１６の高さをｈ_３、舟底形ネジ１７の最大高さをｈ_４、第１立体形状の突起２４の高さをｈ_５、第２立体形状の突起２５の高さをｈ_６として、
ｈ_５＜ｈ_３≦ｈ_６＜ｈ_４
の関係を充足するように設定されている。

そして、この第４実施例では、立体形状２１の突起２４，２５がネジ１５間に複数個所に亙って設けられているため、ダスト侵入に対する抑制効果が高いとともに、第１立体形状の突起２４の高さｈ_５が、対応する位置に設けられた平行ネジ１６の高さｈ_３より小さく設定され、第２立体形状の突起２５の高さｈ_６が、対応する位置に設けられた舟底形ネジ１７の最大高さｈ_４より小さく設定されているため、突起２４，２５はいずれもネジ１５によるポンプ作用を阻害しない。したがってダスト侵入防止用の突起２４，２５が複数個所に亙って設けられてもネジ１５によるポンプ作用が十分に発揮される。

１１シールリップ
１２リップ端
１３機内側斜面
１４大気側斜面
１５ネジ
１６平行ネジ
１７舟底形ネジ
２１立体形状
２２，２４，２５突起
２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ長手方向端部
２２ｃ，２４ｃ，２５ｃ頂点
２２ｄ，２３ｄ，２４ｄ，２５ｄ大気側の面
２２ｅ，２３ｅ，２４ｅ，２５ｅリップ端側の面
２３溝
２３ｃ底点
Ｘ機内側
Ｙ大気側

Claims

機内側の密封流体が大気側へ漏洩するのを抑制する密封装置であって、
シールリップのリップ端にて軸に接触するとともに前記シールリップの大気側斜面に前記密封流体に対するポンプ作用を発揮するネジを円周上複数設けた密封装置において、
大気側の外部ダストが前記リップ端のほうへ侵入するのを抑制すべく前記ネジ間にダスト侵入防止用の立体形状を設け、
前記立体形状は、前記リップ端と平行な方向に延びる突起または溝よりなり、
前記突起または溝は、その長手方向両端部がそれぞれ前記ネジに連続しており、
前記突起は、その頂点が大気側に寄った略三角断面形状であり、
前記溝は、その底点がリップ端側に寄った略三角断面形状であることを特徴とする密封装置。
機内側の密封流体が大気側へ漏洩するのを抑制する密封装置であって、
シールリップのリップ端にて軸に接触するとともに前記シールリップの大気側斜面に前記密封流体に対するポンプ作用を発揮するネジを円周上複数設けた密封装置において、
大気側の外部ダストが前記リップ端のほうへ侵入するのを抑制すべく前記ネジ間にダスト侵入防止用の立体形状を設け、
前記立体形状は、前記リップ端と平行な方向に延びる突起または溝よりなり、
前記突起または溝は、その長手方向両端部がそれぞれ前記ネジに連続しており、
前記突起は、略三角または四角断面形状であり、前記突起の大気側の面は前記軸と直角ないし前記大気側斜面と直角の角度範囲に設定され、
前記溝は、略三角または四角断面形状であり、前記溝のリップ端側の面は前記軸と直角ないし前記大気側斜面と直角の角度範囲に設定されていることを特徴とする密封装置。
請求項１または２記載の密封装置において、
前記ネジはそれぞれ、前記リップ端近傍に設けられた断面均一の平行ネジと、前記平行ネジから連続して設けられた舟底形ネジとよりなり、
前記立体形状は、前記平行ネジおよび舟底形ネジの接続部または前記平行ネジに連続するよう設けられた第１立体形状の突起と、前記舟底形ネジに連続するように設けられた第２立体形状の突起とよりなり、
前記平行ネジの高さをｈ_３、前記舟底形ネジの最大高さをｈ_４、前記第１立体形状の突起の高さをｈ_５、前記第２立体形状の突起の高さをｈ_６として、
ｈ_５＜ｈ_３≦ｈ_６＜ｈ_４
の関係を充足することを特徴とする密封装置。