JP6628207B2 - 密封装置 - Google Patents

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Description

本発明は、密封装置に関し、特に、減速機等において互いに相対回動する二部材の間を密封するための密封装置に関する。
従来から、ロボットのアームやエレベータ等には減速機を介してモータからの駆動力が伝達され、所望のトルクが発生又は作用するようになっている。減速機は、主として回転軸や歯車をハウジング内に備えており、また、ハウジング内には、回転軸や歯車の潤滑剤として、グリース等の潤滑油が充填されている。潤滑油は密封装置によってハウジングから外部へ漏れ出ることの防止が図られている。
図3は、減速機に用いられている従来の密封装置の概略構成を示すための断面図である。減速機に用いられている従来の密封装置100は、補強環101と、補強環101に一体的に形成されている弾性体から成る弾性体部102とを備え、弾性体部102は、減速機の軸112が摺動可能に軸112に接触するシールリップ103を備えている。弾性体部102には、ガータスプリング104が嵌着されており、ガータスプリング104はシールリップ103に軸112に対する緊迫力を与えている。また、密封装置100は、補強環101の内周側に嵌着された環状の取付環106に形成された補助リップとしての異物除去リップ105を有しており、異物除去リップ105は、シールリップ103よりも内部側において、軸112が摺動可能に軸112に接触している。
密封装置100は、減速機のハウジング110の貫通孔111と貫通孔111に挿通された軸112との間に取り付けられて、貫通孔111の密封を図り、ハウジング110内に充填されている潤滑油の外部への漏洩の防止を図っている。
減速機内においては、ギヤ等の部品の接触により金属の摩耗粉が発生するが、この摩耗粉を含む異物が潤滑油と共にシールリップ103と軸112との間に噛み込まれると、シールリップ103や軸112が摩耗してシールリップ103のシール性能が低下してしまう。このため、異物除去リップ105は、潤滑油中の異物がシールリップ103方向に侵入することを抑制しており、シールリップ103のシール性能の低下を抑制している(例えば、特許文献1参照)。
特開2000−110946号公報
しかしながら、モータの制御の高速化や複雑化により、減速機においてもギヤ等の部品の運動が高速化し又は複雑化し、摩耗粉が多く発生して潤滑油中の異物が多くなり、従来の密封装置100においては、異物が異物除去リップ105を超えて、シールリップ103と軸112との間に侵入してしまう場合があった。このため、従来の密封装置100においては、シールリップ103や軸112の摩耗の進行が早く、シールリップ103のシール性能の低下が早くなり、寿命が短くなってしまう場合があった。
このため、従来の減速機に用いられる密封装置においては、異物がシールリップと軸との間に侵入しないようにする異物の遮断能力を向上させ、異物が多く発生する場合においても、異物がシールリップと軸との間に侵入してしまうことを抑制することができる構成が求められていた。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、異物の遮断能力を向上させることができる密封装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る密封装置は、軸線について互いに相対回動可能な外周側部材と該外周側部材に少なくとも部分的に包囲された内周側部材との間を密封する密封装置であって、前記外周側部材及び前記内周側部材の一方に取り付けられるオイルシールと、ラビリンスシール形成部とを備え、前記オイルシールは、前記軸線を中心とする環状の補強環と、該補強環に取り付けられている弾性体から形成されている前記軸線を中心とする環状の弾性体部と、前記補強環に嵌着されている前記軸線を中心とする環状の取付環と、該取付環に取り付けられている前記軸線を中心とする環状の補助リップとを備え、前記弾性体部は、前記外周側部材及び前記内周側部材の他方に当接する環状のシールリップを備え、前記補助リップは、前記シールリップよりも内部側において前記外周側部材及び前記内周側部材の他方に当接し、前記ラビリンスシール形成部は、前記外周側部材及び前記内周側部材の一方に対して相対回動不能に設けられた前記軸線を中心とする環状の突起である環状突起と、前記外周側部材及び前記内周側部材の他方に対して相対回動不能に設けられた前記環状突起を前記内部側から収容して覆う環状の収容部材とを備え、前記収容部材は、前記補助リップよりも前記内部側において前記環状突起をラビリンスシールを形成する間隙を有して覆うことを特徴とする。
本発明の一態様に係る密封装置において、前記環状突起は、前記オイルシールの前記取付環に取り付けられており、前記収容部材は、前記外周側部材及び前記内周側部材の他方に取り付けられている。
本発明の一態様に係る密封装置において、前記環状突起は、前記外周側部材及び前記内周側部材の一方に取り付けられており、前記収容部材は、前記外周側部材及び前記内周側部材の他方に取り付けられている。
本発明の一態様に係る密封装置において、前記環状突起は、前記外周側部材及び前記内周側部材の一方に一体に形成されている。
本発明の一態様に係る密封装置において、前記収容部材は、前記軸線方向において前記内部側に凹む前記軸線を中心とする環状の溝を有しており、前記収容部材は前記溝内に前記環状突起を収容する。
本発明に係る密封装置によれば、異物の遮断能力を向上させることができる。
本発明の第1の実施の形態に係る密封装置の概略構成を示すための軸線に沿う断面における密封装置の断面図である。 本発明の第2の実施の形態に係る密封装置の概略構成を示すための軸線に沿う断面における密封装置の断面図である。 減速機に用いられている従来の密封装置の概略構成を示すための断面図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る密封装置の概略構成を示すための軸線に沿う断面における密封装置の断面図である。本発明の第1の実施の形態に係る密封装置1は、減速機50の外周側部材としてのハウジング51において、内周側部材としての軸52が挿通された貫通孔53に取り付けられて、貫通孔53の密封を図り、潤滑油がハウジング51の内部から貫通孔53を介して漏れ出ることを抑制するとともに、雨水や泥水やダスト等がハウジング51の外部から貫通孔53を介してハウジング51の内部へ侵入することを抑制する。
密封装置1は、図1に示すように、ハウジング51の貫通孔53に取り付けられたオイルシール10と、ラビリンスシール形成部30とを備えている。以下、説明の便宜上、軸線x方向において矢印a(図1参照)方向を外側とし、軸線x方向において矢印b(図1参照)方向を内側(内部側)とする。また、軸線xに垂直な方向(以下、「径方向」ともいう。)において、軸線xから離れる方向(図1の矢印c方向)を外周側とし、軸線xに近づく方向(図1の矢印d方向)を内周側とする。
オイルシール10は、図1に示すように、軸線xを中心とする環状の金属製の補強環11と、軸線xを中心とする環状の弾性体から成る弾性体部12と、補強環11に嵌着されている軸線xを中心とする環状の取付環13と、取付環13に取り付けられている軸線xを中心とする環状の補助リップとしての異物除去リップ14とを備えている。弾性体部12は、補強環11に一体的に取り付けられている。補強環11の金属材としては、例えば、ステンレス鋼やSPCC(冷間圧延鋼)がある。弾性体部12の弾性体としは、例えば、各種ゴム材がある。各種ゴム材としては、例えば、ニトリルゴム(NBR)、水素添加ニトリルゴム(H−NBR)、アクリルゴム(ACM)、フッ素ゴム(FKM)等の合成ゴムである。
補強環11は、軸線xに沿う断面(以下、単に「断面」ともいう。)が略L字状の形状を呈しており、円盤部11aと、円筒部11bとから形成されている。円盤部11aは、例えば軸線xに垂直な方向に広がる中空円盤状の部分であり、円筒部11bは、例えば円盤部11aの外周側の端部から軸線x方向において内側に延びる円筒状の部分である。
弾性体部12は、補強環11に取り付けられており、本実施の形態においては補強環11は埋設されており、弾性体部12は補強環11全体を覆うように補強環11と一体的に形成されている。弾性体部12は、リップ腰部15と、シールリップ16と、ダストリップ17とを備えている。図1に示すように、リップ腰部15は、補強環11の円盤部11aにおける内周側の端部の近傍に位置する部分であり、シールリップ16は、リップ腰部15から内側に向かって延びる部分であり、補強環11の円筒部11bに対向して配置されている。ダストリップ17は、リップ腰部15から軸線xに向かって延びている。
シールリップ16は、内側の端部に、断面形状が内周側に向かって凸の楔形状の環状のリップ先端部16aを有している。リップ先端部16aは、軸52の外周面52aに軸52が摺動可能に接触するように形成されており、軸52との間を密封するようになっている。また、シールリップ16の外周側には、シールリップ16を径方向において内周側に付勢するガータスプリング18が嵌着されている。ガータスプリング18は、シールリップ16に軸52に対する緊迫力を与えている。
ダストリップ17は、リップ腰部15から延びる部位であり、外側且つ内周側に向かって延出しており、ダストリップ17により、外側からリップ先端部16a方向へのダスト等の侵入の防止が図られている。
また、弾性体部12は、ライニング部19と、ガスケット部20とを備えている。ライニング部19は、補強環11の円筒部11bを内周側から覆い、ガスケット部20は、補強環11の円筒部11bを外周側から覆っている。
取付環13は、図1に示すように、断面略L字状の形状を呈しており、円盤部13aと、円筒部13bとから形成されている。円盤部13aは、例えば軸線xに垂直な方向に広がる中空円盤状の部分であり、円筒部13bは、例えば円盤部13aの外周側の端部から軸線x方向において外側に延びる円筒状の部分である。取付環13は、補強環11に嵌着されている。より具体的には、取付環13は、補強環11の円筒部11bとシールリップ16との間において圧入されており、取付環13の円筒部13bが補強環11の円筒部11bとの間において弾性体部12のライニング部19を外周側に圧縮して取り付けられている。
異物除去リップ14は、取付環13の円盤部13aの内周側の端部から軸線xに向かって延びるリップであり、シールリップ16と同じ弾性体から形成されており、軸52の外周面52aに軸52が摺動可能に接触するように形成されている。異物除去リップ14は、具体的には、取付環13の円盤部13aの内周側の端部から内周側及び内側に向かって斜めに延びる円錐筒状の部材である。
ラビリンスシール形成部30は、ハウジング51に対して相対回動不能に設けられた、軸線xを中心とする環状の突起である環状突起31と、軸52に対して相対回動不能に設けられた、環状突起31を内部側から収容して覆う環状の収容部材としてのフランジ32とを備えている。
環状突起31は、図1に示すように、軸線xに平行に、又は軸線xに対して傾斜して外側から内側に向かって延びる、円筒状、又は円錐筒状の環状の突起である。環状突起31は、本実施の形態においては、異物除去リップ14と同一材料から一体に形成されており、異物除去リップ14よりも外周側において取付環13の円盤部13aの内側面から内部側に向かって延びている。
フランジ32は、異物除去リップ14よりも内部側において環状突起31を空間を隔てて覆っている。具体的には、フランジ32は、軸52に嵌合されて回動不能に固定されており、軸52から外周に向かって突出する環状の部材であり、軸線x方向において内部側に凹む軸線xを中心とする環状の溝33を有している。環状突起31は、内部側の部分が溝33内に収容されており、フランジ32との間に、また、軸52の外周面52aとの間に環状の間隙g1を形成している。フランジ32は、いずれの材料から形成されていてもよい。また、フランジ32は、軸52と同一材料から一体に形成されていてもよい。
フランジ32は、より具体的には、軸52に嵌合される部分である外周方向に広がる中空円板状の部分である基部32aと、基部32aの外周側の端部から軸線x方向において外側に向かってに延びる円筒状の部分である円筒部32bとから形成されている。フランジ32の円筒部32bの内周面は、外側の部分において、間隔を空けて環状突起31の外周面の内側の部分に対向しており、円筒部32bと環状突起31との間に環状の間隙が形成されている。また、環状突起31は、フランジ32の基部32aには当接しておらず、基部32aとの間に環状の間隙を形成している。また、環状突起31の内周面は、軸52の外周面52aと間隔を空けて対向しており、軸52の外周面52aとの間に環状の間隙を形成している。これらの間隙が上記間隙g1を形成しており、間隙g1はラビリンスシールを形成している。
このように、環状突起31が内側からフランジ32の溝33内に収容されて、間隙g1が形成されており、環状突起31とフランジ32とは、つまりラビリンスシール形成部30は、ラビリンスシール(間隙g1)を形成している。
上述の補強環11は、例えばプレス加工や鍛造によって製造され、弾性体部12は成形型を用いて架橋(加硫)成型によって成形される。この架橋成型の際に、補強環11は成形型の中に配置されており、弾性体部12が架橋接着により補強環11に接着され、弾性体部12が補強環11と一体的に成形される。また、同様に、取付環13は、例えばプレス加工や鍛造によって製造され、異物除去リップ14及び環状突起31は成形型を用いて架橋(加硫)成型によって成形され、異物除去リップ14及び環状突起31が架橋接着により取付環13に接着され、異物除去リップ14及び環状突起31が取付環13と一体的に成形される。
使用状態において、密封装置1におけるオイルシール10は、ハウジング51の貫通孔53の周面53aと、軸52の外周面52aとの間に形成される空間の密封を図っている。具体的には、オイルシール10は、ハウジング51の貫通孔53に圧入されて取り付けられ、弾性体部12のガスケット部20が圧縮されて貫通孔53の周面53aに当接している。これにより、オイルシール10とハウジング51の貫通孔53の周面53aとの間の密閉が図られている。また、シールリップ16のリップ先端部16aは、軸52の外周面52aに当接して、オイルシール10と軸52との間の密閉が図られている。このように、オイルシール10は、ハウジング51内の潤滑油が外部に漏れ出ることの防止を図っている。
また、異物除去リップ14は、軸52の外周面52aに当接して、潤滑油中に存在する、減速機50の図示しないギヤ等の駆動によって生じる金属の摩耗粉等の異物がシールリップ16のリップ先端部16aに近づかないように、異物のシールリップ16側への侵入の防止を図っている。
また、ラビリンスシール形成部30において、環状突起31とフランジ32とが環状の微細な間隙g1を形成しており、ラビリンスシールを形成している。このため、潤滑油中の異物が、内部側から異物除去リップ14方向に間隙g1を通過して進むことが妨げられており、内部側から異物除去リップ14に達する異物の量が低減されている。このように、ラビリンスシール形成部30は、シールリップ16方向に向かって異物除去リップ14を超える異物を低減することができ、異物がシールリップ16のリップ先端部16aと軸52との間に侵入しないようにする異物の遮断能力を向上させることができる。これにより、減速機50が厳しい使用条件で使用されて摩耗粉が多く発生して潤滑油中の異物が多くなる場合においても、異物がリップ先端部16aと軸52との間に侵入してしまうことを抑制することができる。このため、密封装置1は、シールリップ16のシール性能の低下を抑制することができ、寿命を長くすることができる。また、減速機50の寿命も長くすることができる。
このように、本発明の第1の実施の形態に係る密封装置1によれば、異物の遮断能力を向上させることができる。
次いで、本発明の第2の実施の形態に係る密封装置2について説明する。図2は、本発明の第2の実施の形態に係る密封装置2の概略構成を示すための軸線に沿う断面における密封装置2の断面図である。以下、上記本発明の第1の実施の形態に係る密封装置1に対して同一又は類似する構成については同一の番号を付してその説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第2の実施の形態に係る密封装置2は、上述の密封装置1と同様に、ハウジング51の貫通孔53に取り付けられたオイルシール10を備えている。但し、密封装置2においては、図2に示すように、オイルシール10の取付環13には、環状突起31は形成されていない。また、密封装置2は、図2に示すように、ラビリンスシール形成部40を備えている。
ラビリンスシール形成部40は、ハウジング51に対して相対回動不能に設けられた、軸線xを中心とする環状の突起である環状突起41と、上記密封装置1のラビリンスシール形成部30と同様に、軸52に対して相対回動不能に設けられた、環状突起41を内部側から収容して覆う環状のフランジ32とを備えている。
環状突起41は、図2に示すように、ハウジング51の貫通孔53の周面53aから内周側に突出する環状の部材であり、具体的には、貫通孔53の周面53aから内周方向に広がる中空円盤状の部分である円盤部41aと、円盤部41aの内周側の端部から軸線x方向において内側に向かって延びる円筒状の部分である円筒部41bとから形成されている。環状突起41は、本実施の形態においては、ハウジング51と同一材料から一体に形成されている。
環状突起41は、円筒部41bの内部側の部分が上記環状突起31と同様に、フランジ32の溝33内に収容されており、フランジ32との間に、また、軸52の外周面52aとの間に環状の間隙g2を形成している。具体的には、フランジ32の円筒部32bの内周面は、外側の部分において、間隔を空けて環状突起41の円筒部41bの外周面の内側の部分に対向しており、フランジ32の円筒部32bと環状突起41の円筒部41bとの間に環状の間隙が形成されている。また、環状突起41の円筒部41bの内周面は、軸52の外周面52aと間隔を空けて対向しており、軸52の外周面52aとの間に環状の間隙を形成している。また、環状突起41の円筒部41bは、フランジ32の基部32aには当接しておらず、基部32aとの間に環状の間隙を形成している。また、フランジ32の円筒部32bは、環状突起41の円盤部41aには当接しておらず、円盤部41aとの間に環状の間隙を形成している。これらの間隙が上記微細な間隙g2を形成しており、間隙g2はラビリンスシールを形成している。
このように、環状突起41が外側からフランジ32の溝33内に収容されて、微細な間隙g2が形成されており、環状突起41とフランジ32とは、つまりラビリンスシール形成部40は、ラビリンスシールを形成している。これにより、本発明の第2の実施の形態に係る密封装置2においては、上述の本発明の第1の実施の形態に係る密封装置1と同様に、潤滑油中の異物が、内部側から異物除去リップ14方向に間隙g2を通過して進むことが妨げられており、内部側から異物除去リップ14に達する異物の量が低減されている。このため、密封装置2は、異物がシールリップ16のリップ先端部16aと軸52との間に侵入しないようにする異物の遮断能力を向上させることができ、シールリップ16のシール性能の低下を抑制することができ、寿命を長くすることができる。また、減速機50の寿命も長くすることができる。
また、密封装置2においては、環状突起41が、オイルシール10よりも内部側においてハウジング51の貫通孔53に形成されている。このため、オイルシール10を環状突起41の円盤部41aに当接させることにより、オイルシール10のハウジング51の貫通孔53における位置決めを容易にすることができる。
上述のように、本発明の第2の実施の形態に係る密封装置2によれば、異物の遮断能力を向上させることができる。
以上、本発明の好適な実施の形態及び変形例について説明したが、本発明は上記の実施の形態に係る密封装置に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。本実施の形態においては、回動する内周側部材としての軸52にラビリンス形成部30,40のフランジ32が相対回動不能に設けられ、回動しない外周側部材としてのハウジング51にオイルシール10が取り付けられるとともにラビリンス形成部30,40の環状突起31,41が相対回動不能に設けられるとしたが、本発明はこれに限られるものではない。本発明においては、オイルシールは互いに相対回動可能な外周側部材及び内周側部材の一方に取り付けられ、環状突起は外周側部材及び内周側部材の一方に相対回動不能に設けられ、また、フランジ(収容部材)は外周側部材及び内周側部材の他方に相対回動不能に設けられていればよく、例えば、上記実施の形態においてハウジング51が回動し、軸52が回動しなくてもよい。
1,2,100 密封装置
10 オイルシール
11,101 補強環
11a 円盤部
11b 円筒部
12,102 弾性体部
13,106 取付環
13a 円盤部
13b 円筒部
14,105 異物除去リップ
15 リップ腰部
16,103 シールリップ
16a リップ先端部
17 ダストリップ
18,104 ガータスプリング
19 ライニング部
20 ガスケット部
30,40 ラビリンスシール形成部
31,41 環状突起
32 フランジ
32a 基部
32b 円筒部
33 溝
41a 円盤部
41b 円筒部
50 減速機
51,110 ハウジング
52,112 軸
52a 外周面
53,111 貫通孔
53a 周面
g1,g2 間隙
x 軸線

Claims (5)

  1. 軸線について互いに相対回動可能な外周側部材と該外周側部材に少なくとも部分的に包囲された内周側部材との間を密封する密封装置であって、
    前記外周側部材に取り付けられるオイルシールと、
    ラビリンスシール形成部とを備え、
    前記オイルシールは、前記軸線を中心とする環状の補強環と、該補強環に取り付けられている弾性体から形成されている前記軸線を中心とする環状の弾性体部と、前記補強環に嵌着されている前記軸線を中心とする環状の取付環と、該取付環に取り付けられている前記軸線を中心とする環状の補助リップとを備え、
    前記弾性体部は、前記内周側部材に当接する環状のシールリップを備え、
    前記補助リップは、前記シールリップよりも内部側において前記内周側部材に当接し、
    前記ラビリンスシール形成部は、前記軸線を中心とする環状の突起である環状突起と、前記内周側部材に対して相対回動不能に設けられた前記環状突起を前記内部側から収容して覆う環状の収容部材とを備え、
    前記環状突起は、前記オイルシールの前記取付環に取り付けられており、
    前記収容部材は、前記補助リップよりも前記内部側において前記環状突起をラビリンスシールを形成する間隙を有して覆うことを特徴とする密封装置。
  2. 前記環状突起及び前記補助リップは、弾性体から一体に形成されていることを特徴とする請求項1記載の密封装置。
  3. 軸線について互いに相対回動可能な外周側部材と該外周側部材に少なくとも部分的に包囲された内周側部材との間を密封する密封装置であって、
    前記外周側部材に取り付けられるオイルシールと、
    ラビリンスシール形成部とを備え、
    前記オイルシールは、前記軸線を中心とする環状の補強環と、該補強環に取り付けられている弾性体から形成されている前記軸線を中心とする環状の弾性体部と、前記補強環に嵌着されている前記軸線を中心とする環状の取付環と、該取付環に取り付けられている前記軸線を中心とする環状の補助リップとを備え、
    前記弾性体部は、前記内周側部材に当接する環状のシールリップを備え、
    前記補助リップは、前記シールリップよりも内部側において前記内周側部材に当接し、
    前記ラビリンスシール形成部は、前記軸線を中心とする環状の突起である環状突起と、前記内周側部材に対して相対回動不能に設けられた前記環状突起を前記内部側から収容して覆う環状の収容部材とを備え、
    前記環状突起は、前記外周側部材に一体に取り付けられており、
    前記収容部材は、前記内周側部材に取り付けられており、前記補助リップよりも前記内部側において前記環状突起をラビリンスシールを形成する間隙を有して覆うことを特徴とする密封装置。
  4. 前記オイルシールは、前記外周側部材に形成された貫通孔に取り付けられるものであり、
    前記環状突起は、前記外周側部材の前記貫通孔から内周側に突出する環状の部材である円盤部と、該円盤部の内周側の端部から前記内部側に向かって延びる円筒状の部分である円筒部とを有しており、
    前記円筒部が前記収容部との間にラビリンスシールを形成することを特徴とする請求項3記載の密封装置。
  5. 前記収容部材は、前記軸線方向において前記内部側に凹む前記軸線を中心とする環状の溝を有しており、前記収容部材は前記溝内に前記環状突起を収容することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の密封装置。
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