JP6343202B2

JP6343202B2 - 密封装置

Info

Publication number: JP6343202B2
Application number: JP2014164025A
Authority: JP
Inventors: 祐輔紙谷
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2014-08-12
Filing date: 2014-08-12
Publication date: 2018-06-13
Anticipated expiration: 2034-08-12
Also published as: JP2016040472A

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４は、この種の密封装置の典型的な従来例を示すものである。すなわち図４に示す密封装置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、最も小径のリップ先端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Ｂ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、多数の第一ねじ突条１１４及び第二ねじ突条１１５が形成されている。そしてこの第一ねじ突条１１４及び第二ねじ突条１１５は、複数条を一組として円周方向交互に逆向きとなるように設けられている。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。

すなわち上記構成の密封装置は、不図示のハウジングの内周面に密嵌固定され、シールリップ１１０の内径のリップ先端１１１が回転軸２００の外周面に摺動可能に密接されることによって軸封機能を奏し、密封空間Ａの油が軸周から反密封空間Ｂへ漏洩するのを阻止するものである。そして回転軸２００の正逆いずれの方向への回転に対しても、第一ねじ突条１１４及び第二ねじ突条１１５のうちいずれかが、回転軸２００の回転に対する順方向となるねじポンプ作用を奏するため、密封空間Ａからシールリップ１１０のリップ先端１１１と回転軸２００との摺動部を反密封空間Ｂへ漏出しようとする油は、前記順方向ねじポンプ作用によって摺動部側へ押し戻され、良好な密封機能を発揮することができる。

特開平１−３１２２７４号公報

しかしながら上記従来の密封装置によれば、第一ねじ突条１１４及び第二ねじ突条１１５のうち一方のねじ突条が、漏れようとする油を、密封空間Ａ側へ押し戻す順方向ねじポンプ作用を奏するが、これとは逆向きに傾斜した他方のねじ突条は、リップ先端１１１と回転軸２００の摺動部に介在する油膜を、逆方向ねじポンプ作用によって僅かながら掻き出す作用を有するため、漏れを誘発することが懸念される。

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、その目的は、シールリップにねじ突条が円周方向交互に逆向きとなるように設けられた密封装置において、漏れを有効に防止することにある。

本発明は、上述した目的を達成するため、以下の手段を採用した。
すなわち本発明の密封装置は、密封空間側を向いた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先端と、このリップ先端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、円周方向に対して一定方向へ傾斜して延びる第一ねじ突条と、この第一ねじ突条と逆方向へ傾斜して延びる第二ねじ突条が形成され、これら第一ねじ突条及び第二ねじ突条の両側面にそれぞれ所要数の補助突条が形成され、この補助突条は、前記リップ先端と反対側への前記第一ねじ突条又は第二ねじ突条の延長方向に対して鋭角をなして延びることを特徴とするものである（請求項１）。

上記構成において、回転体が正逆いずれかの方向へ回転することによって、第一ねじ突条及び第二ねじ突条のうち一方は、密封空間からシールリップと回転体の摺動部を反密封空間へ漏出しようとする流体を、密封空間側へ押し戻す順方向ねじポンプ作用を奏する。また、前記第一ねじ突条及び第二ねじ突条のうち他方は、リップ先端と回転体の摺動部に介在する油を、逆方向ねじポンプ作用によって、僅かながら掻き出す作用を奏するが、これにより掻き出された流体は順方向ねじポンプ作用を奏する一方のねじ突条の両側面に形成された補助突条によって捕捉されやすく、捕捉された流体は順方向ねじポンプ作用を奏するねじ突条へ案内されるため、このねじ突条の順方向ねじポンプ作用によって密封空間側へ戻される。

また、本発明は上記目的を達成するため更に以下の手段を採用してもよい。
すなわち上記構成の密封装置（請求項１）において、第一ねじ突条及び第二ねじ突条は、幅及び反密封空間側円錐面からの隆起高さがリップ先端と反対側へ向けて大きくなるように漸次変化する舟底形をなすものであって、補助突条は、前記第一ねじ突条又は第二ねじ突条の嶺部からその両側の裾部へ向けて延びることを特徴とするものである（請求項２）。

第一ねじ突条及び第二ねじ突条を舟底形に形成することによって、回転体の外周面に対する第一ねじ突条及び第二ねじ突条の嶺部の接触領域が長くなるので、順方向ねじポンプ作用を高まり、またこのため、前記嶺部から延びる補助突条による流体の捕捉作用も高めることができる。

本発明に係る密封装置によれば、第一ねじ突条及び第二ねじ突条のうち、回転体の回転時に逆方向ねじポンプ作用を惹起するねじ突条によって漏洩流体が発生しても、この漏洩流体は順方向ねじポンプ作用を惹起するねじ突条に形成された補助突条により捕捉され、順方向ねじポンプ作用によってリップ先端へ戻されるので、正逆いずれの方向への回転に対しても優れたシール性を奏することができる。

本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。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。図１における回転軸の外周面に対するシールリップの密接領域を示す部分展開図である。従来の技術による密封装置の一例を、その軸心を通る平面で切断して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。図１に示す密封装置は、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、装着状態において前記外径筒部１１の反密封空間Ｂ側となる端部から内径側へ延びる内向き鍔部１２からなり、すなわち断面略Ｌ字形をなす。

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リップ先端２１と、このリップ先端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。したがって、両円錐面２２，２３の間に位置するリップ先端２１は、断面形状が略Ｖ字形をなしている。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ものである。

シールリップ２における反密封空間側円錐面２３には、円周方向（リップ先端２１の延長方向）に対して所定の傾斜角度をなして延びる第一ねじ突条２４と、この第一ねじ突条２４と逆方向へ傾斜して延びる第二ねじ突条２５が形成されている。

第一ねじ突条２４及び第二ねじ突条２５は、それぞれ舟底形の隆起形状をなすものであって、その一端がリップ先端２１に達している。詳しくは、第一ねじ突条２４及び第二ねじ突条２５は、それぞれの延長方向と直交する断面が山形をなし、図２に示すように、幅方向中央に嶺部２４ａ，２５ａを有し、幅及び嶺部２４ａ，２５ａの高さ（反密封空間側円錐面２３からの隆起高さ）が長手方向中間部で最大となるように徐々に変化しており、すなわちリップ先端２１側から長手方向中間部にかけては、隆起高さ及び幅がリップ先端２１と反対側へ向けて大きくなっている。そしてこれら第一ねじ突条２４及び第二ねじ突条２５は、それぞれ複数条を一組として円周方向交互に設けられている。

各第一ねじ突条２４には、嶺部２４ａからその両側の裾部２４ｂ，２４ｂへ向けて両側斜面２４ｃ，２４ｃ上を延びる複数の補助突条２６が形成され、第二ねじ突条２５にも同様に、嶺部２５ａからその両側の裾部２５ｂ，２５ｂへ向けて両側斜面２５ｃ，２５ｃ上を延びる複数の補助突条２７が形成されている。これらの補助突条２６，２７は、リップ先端２１と反対側への第一ねじ突条２４又は第二ねじ突条２５の延長方向に対して鋭角をなして延びている。

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（装着状態において反密封空間Ｂ側となる方向）へ円錐筒状に延び、その先端部の内径は、回転軸２００の外周面２００ａより僅かに大径であり、すなわち回転軸２００の外周面２００ａとの間に僅かな隙間δが形成されるようになっている。この隙間δは、回転軸２００の外周にシールリップ２とダストリップ３により画成される環状空間Ｃが、第一ねじ突条２４又は第二ねじ突条２５の順方向ねじポンプ作用によって負圧になるのを防止するものである。

固定シール部４は、シールリップ２及びダストリップ３と連続し、補強環１の外径筒部１１の外周側に形成されたもので、不図示のハウジングの内周面に、径方向へ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におけるリップ先端２１の外周側に位置して嵌着されている。

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、固定シール部４が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におけるリップ先端２１が、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。

ここで、回転軸２００の正回転によってその外周面２００ａが例えば図２のＲ方向へ移動している場合を想定すると、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（共回り）するため、シールリップ２におけるリップ先端２１より反密封空間Ｂ側では、反密封空間側円錐面２３に形成された第一ねじ突条２４及び第二ねじ突条２５のうち、第一ねじ突条２４がＲ方向に対する順方向ねじポンプ作用、すなわちＲ方向へ共回りする流体を、破線矢印Ｆ１で示すように密封空間Ａ側へ送り出すねじポンプ作用を惹起する。このため、密封空間Ａに存在する密封対象油の一部がリップ先端２１の摺動部を通過して反密封空間Ｂ側へ漏れようとしても、この漏油は第一ねじ突条２４の順方向ねじポンプ作用によって密封空間Ａ側へ押し戻される。

しかも第一ねじ突条２４及び第二ねじ突条２５は舟底形をなすものであって、その嶺部２４ａ，２５ａの高さがリップ先端２１側の端部から長手方向中間部へ向けて漸次増大しているため、回転軸２００の外周面２００ａに対する嶺部２４ａ，２５ａの接触長さが比較的長いものとなり、その結果、順方向ねじポンプ作用による漏油の押し戻し効果を高めることができる。

これに対し、第二ねじ突条２５は、回転軸２００の回転Ｒ方向に対する逆方向ねじポンプ作用、すなわちＲ方向へ共回りする流体を、矢印Ｆ２で示すように反密封空間Ｂ側へ掻き出すねじポンプ作用を惹起する。しかしながら、このようにしてリップ先端２１の摺動部から反密封空間Ｂ側へ掻き出された油は、順方向ねじポンプ作用を惹起する第一ねじ突条２４側の補助突条２６に捕捉され、第一ねじ突条２４の順方向ねじポンプ作用によって密封空間Ａ側へ押し戻される。

これについてさらに詳しく説明すると、図３は、回転軸２００の外周面２００ａに対するシールリップの密接領域を示すもので、すなわちこの図３に破線矢印Ｆ２で示すように、Ｒ方向への回転軸２００の回転時に第二ねじ突条２５の逆方向ねじポンプ作用によって、リップ先端２１の摺動部２１Ｓから掻き出された油は、回転軸２００の外周面２００ａに引きずられて共回りし、順方向ねじポンプ作用を惹起する第一ねじ突条２４側の補助突条２６に、破線矢印Ｆ３で示すように捕捉され、さらにこの補助突条２６によって第一ねじ突条２４の嶺部２４ａへ誘導されて、その順方向ねじポンプ作用によって、破線矢印Ｆ１で示すようにリップ先端２１の摺動部２１Ｓへ戻される。

また、回転軸２００の回転によってその外周面２００ａがたとえば図２のＲ方向と反対側へ移動している場合は、上述とは逆に、第二ねじ突条２５が順方向ねじポンプ作用、すなわち共回りする流体を密封空間Ａ側へ送り出すねじポンプ作用を惹起し、第一ねじ突条２４が逆方向ねじポンプ作用、すなわち共回りする流体を反密封空間Ｂ側へ掻き出すねじポンプ作用を惹起する。

そしてこの場合も、第一ねじ突条２４による逆方向ねじポンプ作用によって、リップ先端２１の摺動部２１Ｓから油が反密封空間Ｂ側へ掻き出されても、この漏油は第二ねじ突条２５側の補助突条２７に捕捉され、さらにこの補助突条２７によって第二ねじ突条２５の嶺部２５ａへ誘導されて、その順方向ねじポンプ作用によってリップ先端２１の摺動部２１Ｓへ戻される。

したがって、回転軸２００の回転方向に拘らず、反密封空間Ｂ側への密封対象油の漏洩が有効に防止される。

１補強環
２シールリップ
２１リップ先端
２３反密封空間側円錐面
２４第一ねじ突条
２４ａ，２５ａ嶺部
２４ｂ，２５ｂ裾部
２５第二ねじ突条
２６，２７補助突条

Claims

密封空間側を向いた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先端と、このリップ先端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、円周方向に対して一定方向へ傾斜して延びる第一ねじ突条と、この第一ねじ突条と逆方向へ傾斜して延びる第二ねじ突条が形成され、これら第一ねじ突条及び第二ねじ突条の両側面にそれぞれ所要数の補助突条が形成され、この補助突条は、前記リップ先端と反対側への前記第一ねじ突条又は第二ねじ突条の延長方向に対して鋭角をなして延びることを特徴とする密封装置。
第一ねじ突条及び第二ねじ突条は、幅及び反密封空間側円錐面からの隆起高さがリップ先端と反対側へ向けて大きくなるように漸次変化する舟底形をなすものであって、補助突条は、前記第一ねじ突条又は第二ねじ突条の嶺部からその両側の裾部へ向けて延びることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。