JP6177582B2

JP6177582B2 - 密封装置

Info

Publication number: JP6177582B2
Application number: JP2013101975A
Authority: JP
Inventors: 亀村　誠; 誠亀村; 秀治百武
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2017-08-09
Anticipated expiration: 2033-05-14
Also published as: WO2014184972A1; EP2998620B1; CN105229348A; CN105229348B; EP2998620A4; KR20160008547A; US9822882B2; US20160116067A1; EP2998620A1; JP2014222092A

Description

本発明は、自動車や一般機械、産業機械等における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示すものである。この密封装置１００は、金属製の補強環１２０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）で一体に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、最も小径であるリップエッジ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、反密封空間側（密封空間Ａと反対側）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多数のねじ突条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１１１まで延びている。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１３０が装着されている。

この密封装置１００は、シールリップ１１０におけるリップエッジ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外部空間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Ｒ方向への回転軸２００の回転に伴ってねじポンプ作用を惹起し、すなわち軸周を外部空間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）。

特許第３２７８３４９号公報

ところが、この種の密封装置１００によれば、ねじ突条１１４は密封空間Ａから回転軸２００の外周面とリップエッジ１１１の摺動部を通過して外部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反面、外部空間Ｂ側からシール内周空間Ｃへ入り込んだダストが回転軸２００の回転に伴うＲ方向への空気の連れ回りによる遠心力によってねじ突条１１４にぶつかり、その裾部に沿ってリップエッジ１１１側へ移動する作用を奏する。このため、外部空間Ｂ側から入り込んだダストがリップエッジ１１１の摺動部に咬み込まれ、それによる隙間が発生して漏れを誘発する懸念がある。

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密封装置において、外部から浸入したダストがリップエッジの摺動部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と、このリップエッジから外部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、各ねじ突条の裾部に、切欠又は凹部からなる所要数のダスト捕捉部が形成された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、ねじ突条がリップエッジから延びて高さ及び幅が略均一の第一ねじ突条と、この第一ねじ突条におけるリップエッジと反対側の端部から延びて、幅及び反密封空間側円錐面からの隆起高さが長さ方向中間部で最も大きくなるように漸次変化する舟底形の第二ねじ突条からなり、ダスト捕捉部が、前記第二ねじ突条の裾部に沿って所定間隔で形成された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、回転軸の回転に伴う空気の連れ回りによりねじ突条にぶつかってリップエッジ側へ移動するダストが、ねじ突条の裾部に形成されたダスト捕捉部に捕捉されるので、ダストがリップエッジの摺動部に咬み込まれることによる密封性の低下を有効に防止することができる。

また、ねじ突条が、リップエッジ側の第一ねじ突条と、それよりリップエッジ側の舟底形の第二ねじ突条からなるものである場合、ダストが、第二ねじ突条の裾部に沿って所定間隔で形成したダスト捕捉部に捕捉されることによって、第一ねじ突条側へのダストの浸入及び堆積が防止され、密封性の低下を有効に防止することができる。

本発明に係る密封装置の第一の実施の形態を示す片側断面図である。図１におけるシールリップの内周面の部分展開図である。本発明に係る密封装置の第二の実施の形態を示す片側断面図である。図３におけるシールリップの内周面の部分展開図である。従来の技術による密封装置の一例を示す片側断面図である。

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、図面を参照しながら説明する。まず図１及び図２は、第一の実施の形態を示すものである。

すなわち第一の実施の形態による密封装置は、図１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、ダストリップ３及び外周シール部４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５が装着されている。

補強環１は鋼板などを打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであって、外径筒部１１と、装着状態における前記外径筒部１１の反密封空間側の端部から内径側へ延びる内向き鍔部１２からなる。

シールリップ２は、補強環１の内向き鍔部１２の内径端部から、装着状態における密封空間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２１と、このリップエッジ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、密封空間Ａと反対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２１に達する多数のねじ突条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２１側へ送り出すねじポンプ作用を生じるものである。

各ねじ突条２４は、その延長方向と直交する断面が山形をなすものであって、リップエッジ２１から延びて高さ及び幅が略均一の第一ねじ突条２４１と、この第一ねじ突条２４１におけるリップエッジ２１と反対側の端部から延びて、幅及び反密封空間側円錐面２３からの隆起高さが長さ方向中間部で最も大きくなるように漸次変化する舟底形の第二ねじ突条２４２からなる。また、第二ねじ突条２４２は、舟底のキール（竜骨）状に湾曲したその嶺部２４２ａが、少なくとも摩耗の生じていない初期状態では、回転軸２００の外周面２００ａと非接触となる隆起高さに形成されている。

舟底形の第二ねじ突条２４２の幅方向両側の裾部（舷部）２４２ｂ，２４２ｂには、その長さ方向所定間隔でそれぞれ複数のダスト捕捉用切欠２４３が形成されている。これらのダスト捕捉用切欠２４３は請求項１に記載のダスト捕捉部に相当するものであって、略Ｖ字形に形成されている。

ダストリップ３は、補強環１の内向き鍔部１２の内周側の位置から、シールリップ２と反対側（装着状態において外部空間Ｂ側となる方向）へ円錐筒状に延びており、その内側のシール内周空間Ｃがシールリップ２のねじ突条２４によるねじポンプ機能によって負圧にならないように、その先端部３ａは回転軸２００の外周面２００ａに対して僅かな隙間Ｇを介して非接触となっている。

外周シール部４は、シールリップ２及びダストリップ３と連続したゴム状弾性材料が、補強環１の外径筒部１１の外周側へ廻り込んで形成されたもので、不図示のハウジングの内周面に、径方向に適当に圧縮された状態で密嵌固定されるものである。

ガータスプリング５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２５に嵌着されている。

以上の構成を備える密封装置は、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、回転軸２００の外周面２００ａ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外部空間Ｂ側へ漏洩するのを防止するものである。

ここで、回転軸２００の回転によってその外周面２００ａがＲ方向へ移動すると、この回転軸２００の外周に存在する流体も回転軸２００の外周面２００ａとの接触によってＲ方向へ移動（連れ回り）するため、シールリップ２におけるリップエッジ２１の摺動部より外部空間Ｂ側では、反密封空間側円錐面２３に形成されたねじ突条２４，２４，・・・が、Ｒ方向へ連れ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惹起する。特に、各ねじ突条２４における第一ねじ突条２４１のリップエッジ２１側の端部及びその近傍は回転軸２００の外周面２００ａと密接しているため、顕著なねじポンプ作用を奏する。このため、密封空間Ａの密封対象油がリップエッジ２１の摺動部を通過して外部空間Ｂ側（シール内周空間Ｃ）へ漏れようとしても、この油は前記ねじポンプ作用によって密封空間Ａ側へ押し戻されるので、密封対象油の漏洩が有効に防止されると共に、前記摺動部に密封対象油による液体潤滑膜が形成され、良好な潤滑性が確保される。

一方、ダストリップ３の先端部３ａは回転軸２００の外周面２００ａに対して僅かな隙間Ｇを介して非接触となっているため、外部空間Ｂがダストの多い環境では、外部ダストの一部が前記隙間Ｇを通じてダストリップ３とシールリップ２の間のシール内周空間Ｃへ浸入する。しかし、シール内周空間Ｃでは、回転軸２００の回転に伴うＲ方向への空気の連れ回りが生じているため、図２に破線矢印で示すように、ダストｄは、シール内周空間Ｃの外周部を空気と一緒にＲ方向へ流れる過程で、遠心力によって第二ねじ突条２４２とぶつかって、その裾部２４２ｂに沿ってリップエッジ２１側へ移動し、その移動過程でダスト捕捉用切欠２４３に捕捉される。このため、第一ねじ突条２４１側へのダストｄの浸入及び堆積が防止され、さらにこのダストｄがリップエッジ２１の摺動部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。

次に図３及び図４は、本発明に係る密封装置の第二の実施の形態を示すものである。

この実施の形態において、上述した第一の実施の形態と異なる部分は、請求項１に記載のダスト捕捉部として、舟底形の第二ねじ突条２４２の幅方向両側の裾部（舷部）２４２ｂ，２４２ｂに、その長さ方向所定間隔でそれぞれ複数のダスト捕捉用凹部２４４が形成されたことにある。このダスト捕捉用凹部２４４は、前記裾部（舷部）２４２ｂを切り欠くと共に、さらに反密封空間側円錐面２３をえぐるように形成されている。

この構成でも、第一の実施の形態と同様、シールリップ２におけるリップエッジ２１の摺動部より外部空間Ｂ側では、ねじ突条２４，２４，・・・のねじポンプ作用によって、密封対象油の漏洩が有効に防止されると共に、良好な潤滑性が確保される。

そして、外部ダストの一部がダストリップ３の先端部３ａと回転軸２００の外周面２００ａの間の隙間Ｇを通じてシール内周空間Ｃへ浸入しても、このシール内周空間Ｃでは、回転軸２００の回転に伴うＲ方向への空気の連れ回りが生じているため、図４に破線矢印で示すように、ダストｄは、遠心力によってシール内周空間Ｃの外周部を空気と一緒にＲ方向へ流れる過程で、舟底形の第二ねじ突条２４２とぶつかって、その裾部２４２ｂに沿ってリップエッジ２１側へ移動し、その移動過程でダスト捕捉用凹部２４４に捕捉される。このため、第一ねじ突条２４１側へのダストｄの浸入及び堆積が防止され、さらにこのダストｄがリップエッジ２１の摺動部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。

なお、上述した各実施の形態では、ダストリップ３の先端部３ａが回転軸２００の外周面２００ａに対して非接触であるものとして説明したが、外部空間Ｂがダストの多い環境では、ダストリップ３が回転軸２００の外周面２００ａに締め代をもって密接されている場合であっても、ダストの多い環境では、偏芯や摺動回転による巻き込みによって、シール内周空間Ｃへダストの浸入が生じるため、このような場合でも、本発明は優れた効果を奏することができる。

２シールリップ
２１リップエッジ
２３反密封空間側円錐面
２４ねじ突条
２４１第一ねじ突条
２４２第二ねじ突条
２４３ダスト捕捉用切欠（ダスト捕捉部）
２４４ダスト捕捉用凹部（ダスト捕捉部）
３ダストリップ
２００回転軸
Ａ密封空間
Ｂ外部空間
Ｃシール内周空間

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と、このリップエッジから外部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、各ねじ突条の裾部に、切欠又は凹部からなる所要数のダスト捕捉部が形成されたことを特徴とする密封装置。
ねじ突条がリップエッジから延びて高さ及び幅が略均一の第一ねじ突条と、この第一ねじ突条におけるリップエッジと反対側の端部から延びて、幅及び反密封空間側円錐面からの隆起高さが長さ方向中間部で最も大きくなるように漸次変化する舟底形の第二ねじ突条からなり、ダスト捕捉部が、前記第二ねじ突条の裾部に沿って所定間隔で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。