JP6378548B2

JP6378548B2 - 密封装置

Info

Publication number: JP6378548B2
Application number: JP2014119276A
Authority: JP
Inventors: 裕太宮川
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2018-08-22
Anticipated expiration: 2034-06-10
Also published as: JP2015232364A

Description

本発明は、自動車や一般機械、産業機械等において機内の密封対象流体が機外へ漏出するのを防止する密封装置であって、回転側のシールフランジに非回転のシールリップを摺接させる構造を備えるものに関する。本発明の密封装置は例えば、自動車関連分野において機内油をシールする回転用オイルシールとして用いられる。

従来から図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、ハウジング５１とこのハウジング５１に設けた軸孔５２に挿通する回転軸６１との間で機内側Ａの密封流体（油）が機外側Ｂへ漏洩しないようシールする密封装置１０１であって、回転軸６１の外周に装着されるスリンガー１１１と、ハウジング５１の軸孔５２内周に装着されるリップシール部材１２１との組み合わせよりなる密封装置１０１が知られている。

スリンガー１１１は、金属等の剛材製であって、回転軸６１の外周面に固定されるスリーブ部１１２と、このスリーブ部１１２の一端に設けられたフランジ部１１３とを一体に有し、フランジ部１１３の機外側端面１１３ａに、回転軸６１の回転時に遠心力によるポンピング作用を発揮するネジ溝１１４が設けられている。

一方、リップシール部材１２１は、ハウジング５１の軸孔５２内周面に固定される取付環１２２と、この取付環１２２に被着されたゴム状弾性体１２３とを有し、このゴム状弾性体１２３によって、スリンガー１１１におけるフランジ部１１３の機外側端面１１３ａに摺動可能に密接するシールリップ（端面リップ）１２４が設けられている。

ところで近年、環境問題から自動車業界では低燃費車の開発を加速しており、エンジン用オイルシールに対するニーズとしては回転時のトルク低減が挙げられ、このような状況下で上記図６の端面リップ構造の密封装置１０１によれば、一般的なラジアルリップ構造の密封装置と比較して、約６０％程度の低トルク化を実現可能とされる。

実開平３−５７５６３号公報特開平２−１１３１７３号公報

しかしながら上記図６の密封装置１０１に対しては、以下の点について更なる機能向上が求められている。

すなわち上記密封装置１０１においては、回転軸６１の回転時、回転軸６１と共に回転するスリンガー１１１がフランジ部１１３による流体振り切り作用およびネジ溝１１４による流体ポンピング作用を発揮するため、密封流体の漏洩を抑制することが可能とされるが、回転軸６１の回転が停止すると遠心力が消失するため、密封流体がネジ溝１１４を伝ってシールリップ１２４先端を通過し、機外側Ｂへ漏洩する虞がある（いわゆる静止漏れの発生の虞）。

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、静止漏れが発生するのを抑制することができる密封装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために以下の手段を採用した。
本発明の密封装置は、非回転のハウジング側に装着されるシールリップと、前記ハウジングに挿通された回転軸に装着されて前記シールリップと摺動可能に密接されるシールフランジを備え、前記シールフランジにおける前記シールリップとの対向面に、回転方向に対して求心方向へ延び、回転によって前記シールリップとシールフランジの摺動部にこの摺動部を開く動圧を与えるネジ溝が形成されており、ネジ溝の断面積が外径側ほど小さくなる。

これにより、回転方向に対して求心方向へ延びるネジ溝が、回転軸が回転する際に、流体を外径側へ送るネジポンプ作用を惹起するので優れた密封性を確保することができ、かつネジポンプ作用によって生じる動圧がシールリップとシールフランジの摺動部を内径側から開くように作用するため、摺動面圧が低減され、これによって摺動部の摺動トルクが低減される。そして回転軸の回転が停止した状態では、ネジポンプ作用による動圧が失われることによってシールフランジに対するシールリップの面圧が増大するので、停止時の漏洩を有効に抑制すること可能となる。

ネジ溝の断面積が外径側ほど小さくなることによって、摺動部を開くように作用する顕著な動圧を発生するため、回転時の摺動面圧及びそれによる摺動トルクを一層有効に低減することができ、しかもネジ溝の外径端部がシールリップとシールフランジの摺動部に達するか、又はそれより外径側に達するような場合でも、その部分のネジ溝の断面積が小さいため、漏れ経路が小さくなり、停止時の漏洩を有効に抑制することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、摺動面圧が低減され、これによって摺動部の摺動トルクが低減される。そして、停止時の漏洩を有効に抑制することができる。

密封装置の好ましい第一の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。第一の実施の形態におけるネジ溝のパターンを示す図である。本発明に係る密封装置の好ましい第二の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。第二の実施の形態におけるネジ溝のパターンを示す図である。第二の実施の形態におけるネジ溝の断面形状を示す図である。従来例を示す図で、（Ａ）は従来例に係る密封装置の要部断面図、（Ｂ）は同密封装置に備えられるネジ溝の説明図である。

以下、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。

図１における参照符号３は非回転のハウジング、参照符号４はこのハウジング３に挿通された回転軸である。このハウジング３と回転軸４の間に配置される密封装置は、ハウジング３に装着されるリップシール部材１と、回転軸４に装着されるスリンガー２とを備え、図１における右側の機内空間Ａに存在する密封流体（油）が、ハウジング３の内周から図１における左側の機外空間Ｂへ漏洩するのを防止するものである。

リップシール部材１は、ハウジング３の内周面に圧入嵌着される取付環１１と、この取付環１１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）で一体成形されたシールリップ１２、ガスケット部１３、ダストリップ１４及び弾性層１５からなる。

リップシール部材１における取付環１１及びスリンガー２は、鋼板等の金属板のプレス加工によって製作されたものであって、このうち取付環１１は、ハウジング３の内周面３ａに圧入嵌合される外周嵌着部１１ａと、この外周嵌着部１１ａから機内空間Ａと反対側へ向けて小径になる円錐筒状に形成されたガスケット支持部１１ｂと、そこから内径側へ延びる径方向部１１ｃと、その内径端部から機内空間Ａ側へ漸次小径となるように延びる円錐筒部１１ｄと、更にその端部から内径側へ延びるフランジ部１１ｅからなる。またスリンガー２は、回転軸４の外周面に密嵌されるスリーブ２１及びその一端から延びるシールフランジ２２からなる。

リップシール部材１におけるシールリップ１２は、取付環１１におけるフランジ部１１ｅの内径端に位置する弾性層１５の内径部１５ａを根元にして先端が外径側を向くような円錐筒状をなして機内空間Ａ側へ延びており、その先端部が、シールフランジ２２におけるシールリップ１２と対向する端面２２ａに摺動可能に密接されるものである。

スリンガー２のシールフランジ２２の端面２２ａにおける径方向中腹部、詳しくはシールリップ１２との摺動部Ｓの内径側の領域には複数のネジ溝２３が形成されており、このネジ溝２３は、図２に示すように軸回転方向（図２における反時計方向）に対して求心方向へ延びている。そして、各ネジ溝２３の外径端２３ａは、前記摺動部Ｓの内径部に達している。

リップシール部材１におけるガスケット部１３は、弾性層１５の外径端に形成され、取付環１１におけるガスケット支持部１１ｂの外周に位置しており、ガスケット支持部１１ｂとハウジング３の内周面３ａとの間に所定のつぶし代をもって介在されることによって、ハウジング３との間の気密性を保持するものである。

リップシール部材１におけるダストリップ１４は、弾性層１５の内径端から機外空間Ｂ側へ円錐筒状をなして延び、その先端部が回転軸４の外周面に近接対向されている。また、ダストリップ１４の内周面には、その先端部を回転軸４の外周面から僅かに浮上した状態に支持する複数のリブ１４ａが円周方向所定間隔で形成されており、ネジ溝２３のネジポンプ作用によってシールリップ１２の内周空間が負圧になるのを防止している。

以上のように構成された第一の実施の形態の密封装置は、図１に示すように、リップシール部材１が、その取付環１１の外周嵌着部１１ａにおいてハウジング３の内周面３ａに圧入嵌着されると共に、ガスケット部１３において適当なつぶし代をもって密嵌され、リップシール部材１のシールリップ１２が、回転軸４と一体回転するスリンガー２のシールフランジ２２の端面２２ａと密接摺動することによって、機内空間Ａ側に存在する密封流体（油）が機外空間Ｂ側へ漏洩するのを阻止するものである。

特に回転軸４の回転時には、スリンガー２のシールフランジ２２は、これに接触する流体を遠心力によって外径方向へ振り切る作用を有することに加え、シールリップ１２とシールフランジ２２との摺動部Ｓの内径側ではネジ溝２３が回転によって流体を外径側へ送り出すネジポンプ作用を惹起しているので、優れた密封機能を奏する。

そして、シールフランジ２２にシールリップ１２を軸方向に摺接させるこの種の端面リップ型密封装置は、回転軸の外周面にシールリップを摺接させるタイプのものに比較して摺動面圧が低いものとなっているが、それに加えて、ネジ溝２３のネジポンプ作用により外径側へ送り出される流体がネジ溝２３の外径端２３ａでシールリップ１２とシールフランジ２２の摺動部Ｓの内径部で堰き止められた状態となることにより顕著な動圧を発生して、摺動部Ｓを内径側から開く軸受圧力として作用するので、摺動部Ｓの摺動面圧が減少し、摺動トルクが小さくなって、一層の低燃費化に貢献することができる。

また、回転軸４の回転が停止した場合、スリンガー２のシールフランジ２２による振り切り作用やネジ溝２３のネジポンプ作用は失われるが、ネジ溝２３はシールリップ１２とシールフランジ２２との摺動部Ｓの内径側に位置しており、すなわち摺動部Ｓの外径側まで延びるものではないため、摺動部Ｓにネジ溝２３による漏れ経路は形成されず、しかもネジポンプ作用による動圧が失われることによってシールフランジ２２に対するシールリップ１２の面圧が増大するので、回転軸４の停止時にも機内空間Ａに密封流体（油）が存在しているような条件であっても優れた密封性が維持される。

次に図３〜図５は、密封装置の第二の実施の形態を示すものである。

第二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ところは、ネジ溝２３の外径端２３ａが、シールリップ１２とシールフランジ２２との摺動部Ｓの外径側の領域まで延びており、かつネジ溝２３の断面積（深さ及び幅）が、図４及び図５に示すように外径側ほど小さくなるように変化している点にある。その他の構成は、第一の実施の形態と同様である。

この第二の実施の形態も、回転軸４の回転時には、スリンガー２のシールフランジ２２は、これに接触する流体を遠心力によって外径方向へ振り切る作用を有することに加え、シールリップ１２とシールフランジ２２との摺動部Ｓの内径側ではネジ溝２３が回転によって流体を外径側へ送り出すネジポンプ作用を惹起することによって、優れた密封機能を奏するものである。しかも、ネジ溝２３の断面積が外径側ほど小さくなるように変化しているため、ネジ溝２３内の流体に、ネジポンプ作用により外径側へ送り出される過程で顕著な動圧を発生して、シールリップ１２とシールフランジ２２の摺動部Ｓを開く軸受圧力として作用するので、摺動部Ｓの摺動面圧が減少し、摺動トルクが小さくなって、一層の低燃費化に貢献することができる。

また、回転軸４の回転が停止した場合、スリンガー２のシールフランジ２２による振り切り作用やネジ溝２３のネジポンプ作用は失われ、しかもネジ溝２３の外径端２３ａが、シールリップ１２とシールフランジ２２との摺動部Ｓの外径側の領域まで延びているが、ネジ溝２３の断面積が外径側ほど小さくなるように変化しているため、摺動部Ｓにネジ溝２３によって形成される漏れ経路の断面積は小さいものとなり、しかもネジポンプ作用による動圧が失われることによってシールフランジ２２に対するシールリップ１２の面圧が増大するので、回転軸４の停止時にも機内空間Ａに密封流体（油）が存在しているような条件であっても、漏れを有効に低減することができる。

１リップシール部材
１２シールリップ
２スリンガー
２２シールフランジ
２３ネジ溝
３ハウジング
４回転軸
Ａ機内空間
Ｂ機外空間
Ｓ摺動部

Claims

非回転のハウジング側に装着されるシールリップと、前記ハウジングに挿通された回転軸に装着されて前記シールリップと摺動可能に密接されるシールフランジを備え、前記シールフランジにおける前記シールリップとの対向面に、回転方向に対して求心方向へ延び、回転によって前記シールリップとシールフランジの摺動部にこの摺動部を開く動圧を与えるネジ溝が形成されており、前記ネジ溝の断面積が外径側ほど小さくなる、ことを特徴とする密封装置。