JP5985360B2

JP5985360B2 - 密封装置

Info

Publication number: JP5985360B2
Application number: JP2012244080A
Authority: JP
Inventors: 岳洋中川
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2012-11-06
Publication date: 2016-09-06
Anticipated expiration: 2032-11-06
Also published as: JP2014092244A

Description

本発明は、機器の回転体の外周をシールリップによって密封する密封装置であって、特に、シールリップにねじ突条を形成したものに関する。

図５は、シールリップにねじポンプ作用による密封性を得るためのねじ突条を形成した従来の技術による密封装置の一例を、シールリップの内周面の部分展開図と共に示す部分断面図、図６は、装着状態におけるシールリップの密接領域の部分展開図と共に示す部分断面図である。

図５に示す密封装置１００は、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で成形されたシールリップ１１０を備えており、このシールリップ１１０の内周面に、最も小径のリップエッジ部１１１を境にして、密封空間（機内）Ａ側へ向けて大径になる密封空間側円錐面１１２と、反密封空間（大気）Ｂ側へ向けて大径になる反密封空間側円錐面１１３が形成され、反密封空間側円錐面１１３には、円周方向に対して所定の傾斜角度をなして延びる複数のねじ突条１１４が形成されている。各ねじ突条１１４は、高さ及び幅が長さ方向中間部で最大になるように漸次変化する舟底形をなし、先端がリップエッジ部１１１と連続又は近接している。また、シールリップ１１０の外周部には、緊迫力を補償するためのガータスプリング１２０が装着されている。

この密封装置１００は、図６に示す装着状態では、回転軸２００の外周面に対するリップエッジ部１１１の密接領域（リップライン）Ｓが円周方向へ連続して形成され、すなわちシールリップ１１０におけるリップエッジ部１１１の全周が、回転軸２００の外周面と摺動可能に密接されることによって、密封空間Ａの密封対象油が軸周から反密封空間Ｂ側へ漏洩するのを阻止するものである。特に、ねじ突条１１４，１１４，・・・が回転軸２００の回転に伴ってねじポンプ作用を惹起し、すなわち軸周を反密封空間Ｂ側へ漏れ出そうとする密封対象油を密封空間Ａ側へ押し戻す作用を奏するため、優れた密封性能を発揮する（例えば下記の先行技術文献参照）。

特開平１０−１９１３６号公報特開平７−５５０１４号公報

ところが、図６に示すように、シールリップ１１０におけるリップエッジ部１１１の摩耗が小さい初期状態において、密封空間Ａから回転軸２００の外周面とリップエッジ部１１１の密接領域Ｓを通過して反密封空間Ｂ側へ漏れ出そうとする密封対象油を密封空間Ａ側へ押し戻す作用を奏するのは、回転軸２００の外周面に接触しているねじ突条１１４の先端近傍１１４ａだけであり、ねじ突条１１４の先端近傍１１４ａ以外の部分１１４ｂは回転軸２００の外周面と非接触で、この部分１１４ｂには密封対象油も存在しない。しかしこの部分１１４ｂは、反密封空間Ｂ側からの固形粒子などのダストｄに対しては、リップエッジ部１１１の密接領域Ｓ側へ送り込む作用を有する。

このため、反密封空間Ｂ側から送られたダストｄが、ねじ突条１１４の先端近傍１１４ａに堰き止められてリップエッジ部１１１の密接領域Ｓの反密封空間Ｂ側に堆積し、その一部が密接領域Ｓに咬み込まれて密封性を低下させるおそれがあった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、シールリップにおける反密封空間側円錐面にねじ突条を形成したねじ突条によって反密封空間側から送られたダストがリップエッジ部の反密封空間側に堆積してリップエッジ部の密接領域に咬み込まれるのを防止することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る密封装置は、密封空間側を向いて延びるシールリップを備え、このシールリップの内周面に、回転体の外周面と摺動可能に密接されるリップエッジ部と、このリップエッジ部から反密封空間側へ向けて大径になる反密封空間側円錐面が形成され、前記反密封空間側円錐面に、前記回転体が一定方向へ回転することによって前記リップエッジ部側へ向けてねじポンプ作用を生じる複数のねじ突条が形成され、各ねじ突条に、このねじ突条を前記リップエッジ部側のねじ部と反密封空間側のねじ部に分割する切欠を形成し、円周方向に隣接するねじ突条の切欠の軸方向位置が互いに異なることを特徴とするものである。

請求項２の発明に係る密封装置は、請求項１に記載の構成において、円周方向へ隣接するねじ突条のうち、相対的に回転体の回転方向側に位置するねじ突条に形成された切欠が、相対的に回転体の回転方向と反対側に位置するねじ突条に形成された切欠よりも反密封空間側に位置することを特徴とするものである。

本発明に係る密封装置によれば、ねじ突条のねじポンプ作用により反密封空間側からリップエッジ部側へ向けて送られるダストの一部が、ねじ突条に形成された切欠を通じて排出されるので、ダストがリップエッジ部の反密封空間側に堆積するのを抑制することができ、しかも、リップエッジ部の摩耗に伴ってねじ突条がリップエッジ部側から摩耗していっても、前記切欠が異なる軸方向位置で形成されていることによって、ねじ突条によるねじシール効果と前記切欠によるダスト排出効果が維持され、その結果、堆積したダストがリップエッジ部の密接領域に咬み込まれることによる密封性の低下が防止される。

本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を、シールリップの内周面の部分展開図と共に示す部分断面図である。本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態において、ねじ突条に形成された切欠の軸方向位置関係を示す説明図である。本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を示す装着状態の部分断面図である。本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態において、ねじ突条に形成された切欠による作用を示す説明図である。従来の技術による密封装置の一例を、シールリップの内周面の部分展開図と共に示す部分断面図である。図５の密封装置を、装着状態におけるシールリップの密接領域の部分展開図と共に示す部分断面図である。

以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図１〜図４を参照しながら説明する。

すなわちこの実施の形態による密封装置は、図１及び図３に示すように、金属製の補強環１に、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなるシールリップ２及びダストリップ３が一体的に成形されたものである。また、シールリップ２の先端近傍の外周面にはガータスプリング４が装着されている。

シールリップ２は、補強環１の内径端部から、図３に示す装着状態において密封空間Ａ側となる方向へ延び、その先端近傍の内周に、回転軸２００の外周面２００ａと摺動可能に密接される断面山形のリップエッジ部２１と、このリップエッジ部２１を境にして、密封空間Ａ側へ向けて大径になる密封空間側円錐面２２と、反密封空間Ｂ側へ向けて大径になる反密封空間側円錐面２３が形成されている。なお、回転軸２００は、請求項１に記載された回転体に相当する。

シールリップ２における反密封空間側円錐面２３には、先端がリップエッジ部２１に達する複数のねじ突条２４，２４，・・・が円周方向所定ピッチで形成されている。このねじ突条２４，２４，・・・は、図２に示すように、回転軸の回転方向（Ｒ方向）へ向けて所定の傾斜角度αをなして延びており、このため回転軸２００の回転によってその外周面２００ａがＲ方向へ移動して行くのに伴い、この回転軸２００の外周面２００ａに引きずられて共回りする流体を、リップエッジ部２１側へ送り出すねじポンプ作用を生じるものである。

詳しくは、各ねじ突条２４は、先端部分すなわちリップエッジ部２１の近傍部分はその延長方向と直交する断面が山形をなすものであり、反密封空間側円錐面２３からの隆起高さ及び幅が小さく、リップエッジ部２１からやや離れた位置から反密封空間側の端部へかけての部分は、反密封空間側へ向けて緩やかな弧を描きながら漸次高くなるように変化する舟底形をなしている。そしてねじ突条２４における舟底形をなす部分の嶺部は、初期装着状態では、回転軸２００の外周面２００ａに対して非接触であり、両者間の隙間はリップエッジ部２１と反対側（反密封空間Ｂ側）ほど大きくなっている。

各ねじ突条２４には、このねじ突条２４をリップエッジ部２１側のねじ部２４ａと反密封空間Ｂ側のねじ部２４ｂに分割する切欠２５が形成されている。この切欠２５の底面は、反密封空間側円錐面２３と同一面をなしている。

また図２に示すように、切欠２５はリップエッジ部２１の延長方向（円周方向）へ延びており、円周方向に隣接するねじ突条２４，２４に形成された切欠２５，２５の軸方向位置は互いに異なっており、かつ円周方向に隣接する切欠２５，２５が、符号δで示すように軸方向に一部オーバーラップしている。詳しくは、円周方向へ隣接するねじ突条２４，２４のうち、相対的に回転軸の回転方向（Ｒ方向）側に位置するねじ突条２４に形成された切欠２５は、相対的にＲ方向と反対側に位置するねじ突条２４に形成された切欠２５よりも反密封空間Ｂ側に位置している。したがって図１にも示すように、切欠２４，２４，・・・は、回転軸の回転方向（Ｒ方向）へ向けて漸次リップエッジ部２１から遠ざかるように形成されている。

ガータスプリング４は、金属製のコイルスプリングを環状に繋げたものであって、シールリップ２における先端近傍の外周面に形成された環状溝２６に嵌着されている。

以上のように構成された密封装置は、シールリップ２が密封空間Ａ側を向くように不図示のハウジングの内周面に圧入装着されると共に、シールリップ２におけるリップエッジ部２１が、図３に示す回転軸２００の外周面２００ａに摺動可能に密接されることによって、密封空間Ａの密封対象油が軸周から反密封空間Ｂ側へ漏洩するのを防止するものである。

そして、密封空間Ａに存在する密封対象油の一部はシールリップ２におけるリップエッジ２１と回転軸２００の外周面２００ａとの密接領域Ｓに介入するが、この密封対象油が前記密接領域Ｓを通過して反密封空間Ｂ側へ漏れようとしても、この油はシールリップ２における反密封空間側円錐面２３に形成されたねじ突条２４，２４，・・・に形成されたねじポンプ作用によって前記密接領域Ｓ側へ押し戻される。これは、回転軸２００の回転によってその外周面２００ａが図２のＲ方向へ移動すると、密接領域Ｓ付近に存在する密封対象油も、回転軸２００の外周面２００ａに引きずられてＲ方向へ共回りするため、この回転軸２００の外周面２００ａと密接している各ねじ突条２４の先端部及びその近傍ではＲ方向へ共回りしている密封対象油をリップエッジ部２１側へ送り出すねじポンプ作用を惹起する。このため、密封対象油の漏洩が有効に防止されると共に、前記密接領域Ｓに密封対象油による潤滑油膜が形成され、良好な潤滑性が確保される。

一方、リップエッジ２１の密接領域Ｓから反密封空間Ｂ側へやや離れた位置では、回転軸２００の外周に密封対象油は存在せず、ねじ突条２４の嶺部は回転軸２００の外周面２００ａに対して非接触であり、両者間の隙間は反密封空間Ｂ側ほど大きくなっているため、ねじポンプ機能は弱くなっているが、ねじ突条２４の嶺部と回転軸２００の外周面２００ａとの間のクリアランスよりも粒径の大きなダストは、ねじ突条２４によって捕捉され、図２に符号ｄ_１で示すように、リップエッジ部２１側へ送り出される。

しかしながら、ねじ突条２４によってリップエッジ部２１側へ送られるダストのうちの一部ｄ_２は、ねじ突条２４に形成された切欠２５を通って円周方向へ流れ、遠心力によって反密封空間側円錐面２３の大径側（反密封空間Ｂ側）へ排出される。そして、円周方向に隣接する切欠２５，２５が、軸方向に一部オーバーラップするように配置されているので、このような円周方向へのダストｄ_２の流れが円滑に生じる。切欠２５を通り抜けたダストのうちの一部ｄ_３は、円周方向隣のねじ突条２４におけるリップエッジ部２１側のねじ部２４ａに捕捉されてリップエッジ部２１側へ送られることになるが、その量は前記切欠２５による排出作用によって減少する。

このため、ダストがリップエッジ部２１の密接領域Ｓの反密封空間Ｂ側に堆積するのを抑制し、ひいては、堆積したダストが前記密接領域Ｓに咬み込まれることによる密封性の低下を防止することができる。

また、リップエッジ部２１が摩耗して行くことによって、回転軸２００の外周面２００ａとの密接領域Ｓは、図４に示すように広がって行くため、これに伴ってねじ突条２４も徐々に摩耗して行く。そして、例えば図４における最も左側のねじ突条２４_１のように、切欠２５よりリップエッジ部２１側のねじ部２４ａが完全に摩耗したような場合は、この部分ではねじポンプ作用が失われることになるが、その右隣のねじ突条２４_２，２４_３，・・・はリップエッジ部２１側のねじ部２４ａが存在するため、全体として、前記ねじポンプ作用は損なわれない。

そして、例えば図４における最も左側のねじ突条２４_１の先端部に堆積していたダストは、ねじ突条２４_１の先端部の摩耗に伴って、徐々に切欠２５から円周方向隣のねじ突条２４_２の先端部へ移動するが、そのうちの一部は符号ｄ_４で示すように、複数の切欠２５を通って円周方向へ流れ、先に説明したように、反密封空間側円錐面２３の大径側（反密封空間Ｂ側）へ排出される。

そしてこれらの作用によって、堆積したダストが密接領域Ｓに咬み込まれることによる密封性の低下が有効に防止される。

２シールリップ
２１リップエッジ部
２３反密封空間側円錐面
２４ねじ突条
２４ａリップエッジ部２１側のねじ部
２４ｂ反密封空間Ｂ側のねじ部
２５切欠
２００回転軸（回転体）
Ａ密封空間
Ｂ反密封空間
Ｓ密接領域

Claims

密封空間側を向いて延びるシールリップを備え、このシールリップの内周面に、回転体の外周面と摺動可能に密接されるリップエッジ部と、このリップエッジ部から反密封空間側へ向けて大径になる反密封空間側円錐面が形成され、前記反密封空間側円錐面に、前記回転体が一定方向へ回転することによって前記リップエッジ部側へ向けてねじポンプ作用を生じる複数のねじ突条が形成され、各ねじ突条に、このねじ突条を前記リップエッジ部側のねじ部と反密封空間側のねじ部に分割する切欠を形成し、円周方向に隣接するねじ突条の切欠の軸方向位置が互いに異なることを特徴とする密封装置。
円周方向へ隣接するねじ突条のうち、相対的に回転体の回転方向側に位置するねじ突条に形成された切欠が、相対的に回転体の回転方向と反対側に位置するねじ突条に形成された切欠よりも反密封空間側に位置することを特徴とする請求項１に記載の密封装置。