JP6895357B2 - Sealing device - Google Patents
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本発明は、ハウジングの軸孔周面と、当該軸孔に挿入された可動軸との隙間を密封する密封装置に関する。 The present invention relates to a sealing device that seals a gap between a peripheral surface of a shaft hole of a housing and a movable shaft inserted into the shaft hole.
ハウジングの軸孔に可動軸が組み付けられた機器において、ハウジングの軸孔周面と、当該軸孔に挿入された可動軸との隙間を密封する密封装置の一つとして、リップシールが知られている。このリップシールは、ハウジングに固定されて、リップ先端部が可動軸に当接して摺動することにより、ハウジングの軸孔周面と可動軸との隙間を密封するものである。 In a device in which a movable shaft is assembled in a shaft hole of a housing, a lip seal is known as one of a sealing devices for sealing a gap between the peripheral surface of the shaft hole of the housing and the movable shaft inserted in the shaft hole. There is. This lip seal is fixed to the housing, and the tip of the lip abuts on the movable shaft and slides to seal the gap between the peripheral surface of the shaft hole of the housing and the movable shaft.
リップシールの密封性を確保するためには、リップ先端部が可動軸の表面に対して、一定の圧力を加える必要がある。そのため、通常、リップシールは、ゴム等の弾性部材で構成され、リップシール内に可動軸を挿入した際に生じるリップシールの撓み反力等によって、密封性が確保される。 In order to ensure the sealability of the lip seal, it is necessary for the tip of the lip to apply a constant pressure to the surface of the movable shaft. Therefore, usually, the lip seal is made of an elastic material such as rubber, by the reaction force and the like deflection of the lip seal occurring when inserting the movable shaft in the Li Tsu Pushiru, sealing is ensured.
ところで、ハウジングの軸孔に挿入した可動軸の偏心(軸振れ)に対して、密封性を確保するために、リップシールに可動軸を挿入(圧入)する際の圧入代を大きくする必要がある。しかしながら、圧入代を大きくすると、リップシールの撓み量が大きくなるため、リップシールに過大な荷重が加わることになる。その結果、リップ先端部が摩耗して、リップシールの耐久性が低下するという問題が生じる。特に、リップシールの材料として、耐薬品性の強い樹脂(例えば、フッ素系樹脂)を用いた場合、一般に、樹脂は、ゴムよりも弾性が劣るため、圧入代を大きくすると、リップシールの耐久性の低下がより顕著になる。 By the way, it is necessary to increase the press-fitting allowance when inserting (press-fitting) the movable shaft into the lip seal in order to ensure the sealing performance against the eccentricity (shaft runout) of the movable shaft inserted into the shaft hole of the housing. .. However, if the press-fitting allowance is increased, the amount of bending of the lip seal is increased, so that an excessive load is applied to the lip seal. As a result, there arises a problem that the tip of the lip is worn and the durability of the lip seal is lowered. In particular, when a resin having strong chemical resistance (for example, a fluorine-based resin) is used as the material of the lip seal, the resin is generally inferior in elasticity to rubber. Therefore, when the press-fitting allowance is increased, the durability of the lip seal is increased. The decrease becomes more remarkable.
そこで、可動軸の偏心に対する追従性を高めるために、リップシールと、リップシールのハウジング側の取付部との間に、ベローズを設けた密封装置が、例えば、特許文献1に開示されている。 Therefore, in order to improve the followability of the movable shaft to the eccentricity, for example, Patent Document 1 discloses a sealing device in which a bellows is provided between the lip seal and the attachment portion of the lip seal on the housing side.
特許文献1に開示された密封装置は、図8に示すように、リップ先端部が可動軸140の外周に接触するリップシール110と、ハウジング150の内周面に嵌合された取付部160との間に、ベローズ120が設けられている。これにより、ベローズ120が、可動軸140の偏心に追従して、柔軟に伸縮するため、密封性を維持することができる。
As shown in FIG. 8, the sealing device disclosed in Patent Document 1 includes a
しかしながら、特許文献1に開示された密封装置では、リップ先端部に、可動軸表面に対する一定の圧力を与えるためには、ベローズを、可動軸の軸心方向に対して垂直な方向に圧縮した状態で、密封装置をハウジングに装着する必要がある。 However, in the sealing device disclosed in Patent Document 1, in order to apply a constant pressure to the surface of the movable shaft to the tip of the lip, the bellows is compressed in a direction perpendicular to the axial direction of the movable shaft. Therefore, it is necessary to attach the sealing device to the housing.
そのため、可動軸が偏心したとき、偏心した側のベローズは、圧縮度が増すため、リップ先端部には、設定以上の圧力が加わる。その結果、当該部位において、リップ先端部の摩擦が増えて、リップシールの耐久性が低下するという問題が生じる。 Therefore, when the movable shaft is eccentric, the bellows on the eccentric side increases the degree of compression, so that a pressure higher than the set pressure is applied to the tip of the lip. As a result, there arises a problem that the friction at the tip of the lip increases at the site and the durability of the lip seal decreases.
一方、偏心した側と反対側のベローズは、圧縮度が減るため、リップ先端部には、設定以下の圧力が加わる。その結果、当該部位において、リップシールの密封性が低下し、機器内の流体が外部に洩れ出るという問題が生じる。 On the other hand, since the bellows on the opposite side to the eccentric side has a reduced degree of compression, a pressure below the set pressure is applied to the tip of the lip. As a result, the sealing property of the lip seal is lowered at the site, and there arises a problem that the fluid in the device leaks to the outside.
また、ベローズの山部及び谷部は、可動軸の軸心方向に垂直な方向に沿って形成されているため、ハウジングの軸孔周面と、軸孔に挿入された可動軸との隙間を、ベローズを収容できる程度に大きくする必要がある。そのため、ハウジングの軸孔の径が大きくなり、ハウジングの大きさの拡大を招く。 Further, since the peaks and valleys of the bellows are formed along the direction perpendicular to the axial direction of the movable shaft, there is a gap between the peripheral surface of the shaft hole of the housing and the movable shaft inserted into the shaft hole. , Need to be large enough to accommodate the bellows. Therefore, the diameter of the shaft hole of the housing becomes large, which leads to an increase in the size of the housing.
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、その主な目的は、ハウジングの軸孔周面と、該軸孔に挿入された可動軸との隙間を密封する密封装置において、可動軸の偏心に対する追従性が高く、かつ、リップシール部の耐久性や密封性の低下を抑制した密封装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and a main object thereof is an eccentricity of a movable shaft in a sealing device for sealing a gap between a peripheral surface of a shaft hole of a housing and a movable shaft inserted into the shaft hole. It is an object of the present invention to provide a sealing device having high followability to a lip seal portion and suppressing deterioration of durability and sealing property of the lip seal portion.
本発明に係る密封装置は、ハウジングの軸孔周面と、該軸孔に挿入された可動軸との隙間を密封する密封装置であって、可動軸の表面に当接する先端部を有するリップシール部と、リップシール部の両端部に設けられ、それぞれ、可動軸の軸心方向に沿って、少なくとも1つ以上の環状の山部及び/又は谷部を有するベローズとを備え、ベローズの山部及び/又は谷部は、軸孔に可動軸が挿入された状態で、可動軸の表面から離間していることを特徴とする。 The sealing device according to the present invention is a sealing device that seals the gap between the peripheral surface of the shaft hole of the housing and the movable shaft inserted into the shaft hole, and is a lip seal having a tip portion that abuts on the surface of the movable shaft. A bellows portion and a bellows provided at both ends of the lip seal portion, each having at least one or more annular peaks and / or valleys along the axial direction of the movable shaft. The and / or valley portion is characterized in that the movable shaft is separated from the surface of the movable shaft in a state where the movable shaft is inserted into the shaft hole.
本発明によれば、ハウジングの軸孔周面と、該軸孔に挿入された可動軸との隙間を密封する密封装置において、可動軸の偏心に対する追従性が高く、かつ、リップシール部の耐久性や密封性の低下を抑制した密封装置を提供することができる。 According to the present invention, in a sealing device that seals the gap between the peripheral surface of the shaft hole of the housing and the movable shaft inserted into the shaft hole, the movable shaft has high followability to the eccentricity and the lip seal portion is durable. It is possible to provide a sealing device that suppresses deterioration of property and sealing property.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments. In addition, changes can be made as appropriate without departing from the range in which the effects of the present invention are exhibited.
図1は、本発明の一実施形態における密封装置の構成を模式的に示した断面図である。なお、本実施形態における密封装置は、ハウジングの軸孔に可動軸が組み付けられた機器において、ハウジングの軸孔周面と、当該軸孔に挿入された可動軸との隙間を密封するものである。また、本実施形態において、可動軸は、回転軸あるいは進退軸のどちらにも適用しうる。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a sealing device according to an embodiment of the present invention. The sealing device in the present embodiment seals the gap between the peripheral surface of the shaft hole of the housing and the movable shaft inserted into the shaft hole in the device in which the movable shaft is assembled to the shaft hole of the housing. .. Further, in the present embodiment, the movable shaft can be applied to either a rotating shaft or an advancing / retreating shaft.
図1に示すように、本実施形態における密封装置10は、可動軸20の表面20aに当接する先端部11aを有するリップシール部11と、リップシール部11の両端部に設けられ、それぞれ、可動軸20の軸心J方向に沿って、少なくとも1つ以上の環状の山部12a及び/又は谷部12bを有するベローズ12とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
なお、本実施形態では、リップシール部11の両端部に設けられたベローズ12として、それぞれ、山部12aを2つ、谷部12bを1つ有するものを例示するが、これに限定されるものではない。また、ベローズ12は、リップシール部11の両端部にそれぞれ設けられていればよく、それぞれのベローズ12に形成された山部12a及び/又は谷部12bの数は、必ずしも同じでなくてもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態におけるリップシール部11及びベローズ12の材料は、特に限定されないが、樹脂部材(例えば、フッ素系樹脂)により一体的に形成されていることが好ましい。
The material of the
図1に示すように、ベローズ12の山部12a及び谷部12bは、ハウジング(不図示)の軸孔に可動軸20が挿入された状態で、可動軸20の表面20aから離間している。すなわち、可動軸20の表面20aには、リップ先端部11aのみが当接している。
As shown in FIG. 1, the
図2は、図1に示した密封装置10を、機器のハウジング内に取り付けた状態を模式的に示した断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the
図2に示すように、リップシール部11の両端部に設けられたベローズ12は、ベローズ12の端部13が、可動軸20の軸心J方向と垂直なハウジング30、31の内壁面30a、31aに当接して、ハウジング30、31に取り付けられている。このとき、リップシール部11の両端部に設けられたベローズ12は、ハウジング30、31に取り付けられた状態で、可動軸20の軸心J方向に圧縮されている。例えば、ハウジング30、31内に、密封装置10を配置した後、ハウジング30、31を、互いにボルト40で締め付けることによって、リップシール部11の両端部に設けられたベローズ12を、可動軸20の軸心J方向に圧縮することができる。
As shown in FIG. 2, in the
これにより、ベローズ12の端部13は、ハウジング30、31の内壁面30a、31aに押圧されるため、ハウジング30、31と、密封装置10との密封性が確保される。また、同時に、リップシール部11が可動軸20との摺動により供回りするのを防止することができる。
As a result, the
図3は、可動軸20の軸心Jが、距離Lだけ軸心J’に偏心したときの状態を示した断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which the axis J of the
図3に示すように、可動軸20が偏心した側(図の上側)に位置するベローズ(以下、「偏心側のベローズ」という)12は、リップ先端部11aが、偏心した可動軸20によって押し上げられる。これにより、偏心側のベローズ12は、ハウジング30、31の内壁に押圧されているベローズ12の端部13を支点として、可動軸20が偏心した方向(図の上側)に撓む。これに伴い、可動軸20が偏心した側と反対側(図の下側)に位置するベローズ(以下、「反対側のベローズ」という)12も、ベローズ12の端部13を支点として、偏心側のベローズ12と同じ方向(図の上側)に撓む。その結果、可動軸20が偏心した側と反対側(図の下側)に位置するリップ先端部11aも、反対側のベローズ12の撓みに伴い、可動軸20が偏心した方向(図の上側)に移動する。これにより、可動軸20が偏心しても、リップ先端部11aを、可動軸20の偏心に追従して移動させることができる。
As shown in FIG. 3, the
以下、図4を参照しながら、可動軸20が偏心した際に、ベローズ12が上述したように撓む理由を説明する。ここで、図4(a)は、可動軸20が偏心していない状態を示した概念図を示し、図4(b)は、可動軸20が偏心した状態を示した概念図を示す。なお、説明を簡単にするために、図4(a)、(b)では、ベローズ12の山部12a及び谷部12bを省略している。また、環状に形成された山部12aの内周部を直線で描いている。
Hereinafter, with reference to FIG. 4, the reason why the
図4(a)に示すように、可動軸20が偏心していない状態では、リップ先端部11aは、可動軸20の表面に当接した状態で、可動軸20軸心Jに対して、径方向(図の上下方向)に等距離の位置にある。
As shown in FIG. 4A, when the
一方、図4(b)に示すように、可動軸20が距離Lだけ偏心すると、偏心側に位置するリップ先端部11aは、可動軸20の偏心によって、偏心側(図の上側)に押し上げられる。これにより、偏心側のベローズ12は、ハウジング30、31の内壁に押圧されているベローズ12の端部13を支点として、可動軸20が偏心した方向(図の上側)に撓む。なお、ここでは、説明の便宜上、ベローズ12の撓みを、実際の撓みよりも誇張して描いている。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the
ところで、本実施形態におけるベローズ12は、環状の山部12a及び谷部12bが、可動軸20の軸心J方向に沿って形成されている。そのため、ベローズ12は、軸心J方向では、収縮性を有するが、山部12a及び谷部12bの周方向は、ほとんど収縮しない。つまり、環状の山部12a及び谷部12bの内径は、ほとんど変化しない。そのため、偏心側のベローズ12が、可動軸20が偏心した方向(図の上側)に撓むと、反対側のベローズ12は、ハウジング30、31の内壁に押圧されているベローズ12の端部13を支点として、山部12a及び谷部12bの内径を維持したまま、偏心側のベローズ12と同じ方向(図の上側)に、同じ量だけ撓むことになる。これにより、可動軸20が偏心した側と反対側(図の下側)に位置するリップ先端部11aも、反対側のベローズ12の撓みによって、可動軸20が偏心した方向(図の上側)に移動する。
By the way, in the
このように、本実施形態における密封装置10によれば、可動軸20が偏心しても、偏心側のベローズ12と、反対側のベローズ12とは、可動軸20が偏心した同じ方向に撓むことによって、リップ先端部11aを、可動軸20の偏心に追従して移動させることができる。特に、リップシール部11の材料として、ゴムよりも弾性の低い樹脂(例えば、フッ素系樹脂)を用いた場合でも、可動軸20の偏心に対する追従性を、ベローズ12の撓みによって確保することができる。そのため、リップシール部11の圧入代を小さくすることができるため、リップシール部11の耐久性の低下を抑制することができる。
As described above, according to the sealing
また、偏心側のベローズ12と、反対側のベローズ12とは、偏心した方向に同じ量だけ撓むため、偏心した側のリップ先端部11aに加わる圧力と、偏心した側と反対側のリップ先端部11aに加わる圧力とは、ほとんど差が生じない。そのため、山部及び谷部が、可動軸20の軸心J方向に垂直な方向に沿って形成された従来のベローズのように、リップ先端部に加わる圧力が必要以上に大きくなって、リップシール部の耐久性が低下したり、逆に、リップ先端部に加わる圧力が必要以下に小さくなって、リップシール部の密封性が低下するのを効果的に抑制することができる。
Further, since the
さらに、ベローズ12の山部12a及び谷部12bは、可動軸20の軸心J方向に沿って形成されているため、ベローズ12の山部12a及び谷部12bが、可動軸20の軸心J方向に垂直な方向に沿って形成された従来のベローズに較べて、ハウジング30、31の軸孔周面と、軸孔に挿入された可動軸20との隙間を、大きくする必要がない。そのため、ハウジングの拡大を抑制することができる。
Further, since the
図5は、本発明の他の実施形態における密封装置10の構成を模式的に示した断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the sealing
図5に示すように、本実施形態における密封装置10は、リップシール部11の両端部に設けられたベローズ12が、可動軸20の軸心J方向に沿って、1つの環状の山部のみを有している。
As shown in FIG. 5, in the
本実施形態におけるベローズ12においても、環状の山部12aが、可動軸20の軸心J方向に沿って形成されているため、軸心J方向では、収縮性を有する一方、山部12aの周方向はほとんど収縮しない。そのため、可動軸20が偏心した場合でも、図4(a)、(b)で示したようなベローズ12の撓みが生じるため、リップ先端部11aを、可動軸20の偏心に追従して移動させることができる。
Also in the
図6(a)は、図5に示した密封装置10を、機器のハウジング内に取り付けた状態を模式的に示した断面図で、図6(b)は、可動軸20の軸心Jが、距離Lだけ軸心J’に偏心したときの状態を示した断面図である。なお、図6(a)に示すように、密封装置10をハウジング30、31に取り付ける方法は、図2に示したのと同じあるため、説明は省略する。
6 (a) is a cross-sectional view schematically showing a state in which the
図6(b)に示すように、本実施形態の密封装置10においても、可動軸20が偏心した場合、偏心側のベローズ12と、反対側のベローズ12とは、偏心した同じ方向に撓むことによって、リップ先端部11aを、可動軸20の偏心に追従して移動させることができる。
As shown in FIG. 6B, also in the
なお、本実施形態において、リップシール部11の両端部に設けられたベローズ12の形状は、可動軸20の軸心J方向に沿って、少なくとも1つ以上の環状の山部及び/又は谷部を有するものであれば、特に限定されない。
In the present embodiment, the shape of the
図7(a)〜(c)は、本実施形態の変形例における密封装置の構成を模式的に示した断面図である。 7 (a) to 7 (c) are cross-sectional views schematically showing the configuration of the sealing device in the modified example of the present embodiment.
図7(a)に例示した密封装置は、図1に示した密封装置に対して、ハウジング30、31の内壁面と当接しているベローズ12の端部13の面積が小さくなっている。
In the sealing device illustrated in FIG. 7A, the area of the
上述したように、リップシール部11の両端部に設けられたベローズ12は、ハウジング30、31に取り付けられた状態で、可動軸の軸心方向に圧縮されている。これにより、ベローズ12の端部13は、ハウジング30、31の内壁面に押圧されるため、ハウジング30、31と、密封装置との密封性が確保される。この密封性は、ハウジング30、31の内壁面に押圧されたベローズ12の端部13における面圧によって規制されるが、この面圧は、ベローズ12の材料や形状等によって変わる。そのため、ハウジング30、31の内壁面と当接しているベローズ12の端部13の面積を、ベローズ12の材料や形状等に応じて適宜設定することにより、ハウジング30、31と、密封装置との密封性を、必要な範囲に調整することができる。
As described above, the
図7(b)に例示した密封装置は、図1に示した密封装置に対して、リップシール部11の両端部に設けられたベローズ12を、それぞれ、一つの山部及び谷部で構成したものである。
In the sealing device illustrated in FIG. 7B, the
また、図7(c)に例示した密封装置は、図1に示した密封装置に対して、ハウジング30、31の内壁面と当接しているベローズ12の端部13の一部に、凹部14を設けたものである。これにより、ベローズ12の端部13が、ハウジング30、31の内壁面に当接した状態で、ハウジング30、31の内壁面との間に空間が形成される。その結果、万一、ハウジング30、31と密封装置との密封性が低下して、機器内の流体が外部に洩れ出たときでも、その流体を、凹部14に形成した空間に、一時的に溜めることができる。これにより、機器内の流体が外部に漏れ出す時間を遅らすことができる。
Further, the sealing device illustrated in FIG. 7C has a
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態では、可動軸20が偏心した場合、ハウジング30、31の内壁に押圧されているベローズ12の端部13を支点として、ベローズ12を、可動軸20の偏心した方向に撓ますことによって、リップ先端部11aを、可動軸20の偏心に追従して移動させたが、ベローズ12の端部13を、ハウジング30、31の内壁面に対して、可動軸20の軸心J方向と垂直な方向に摺動可能に取り付けておいてもよい。これにより、ベローズ12の撓みに加えて、ベローズ12の端部13の摺動によって、リップ先端部11aの可動軸20の偏心に対する追従性をより向上させることができる。
Although the present invention has been described above in terms of preferred embodiments, such a description is not a limitation, and of course, various modifications can be made. For example, in the above embodiment, when the
10 密封装置
11 リップシール部
11a リップ先端部
12 ベローズ
12a 山部
12b 谷部
13 ベローズの端部
14 凹部
20 可動軸
20a 可動軸の表面
30、31 ハウジング
30a、31a ハウジングの内壁面
10 Sealing device
11 Lip seal part
11a Lip tip
12 bellows
12a Yamabe
12b Tanibe
13 Bellows end 14 Recess
20 movable shaft
20a Surface of movable shaft
30, 31 housing
30a, 31a Inner wall surface of housing
Claims (3)
前記可動軸の表面に当接する先端部を有するリップシール部と、
前記リップシール部の両端部に設けられ、それぞれ、前記可動軸の軸心方向に沿って、少なくとも1つ以上の環状の山部及び/又は谷部を有するベローズと
を備え、
前記ベローズの前記山部及び/又は谷部は、前記軸孔に前記可動軸が挿入された状態で、前記可動軸の表面から離間しており、
前記リップシール部の両端部に設けられた前記ベローズは、該ベローズの端部が、前記可動軸の軸心方向と垂直な前記ハウジングの内壁面に当接して、該ハウジングに取り付けられた状態で、前記可動軸の軸心方向に圧縮されている、密封装置。 A sealing device that seals the gap between the peripheral surface of the shaft hole of the housing and the movable shaft inserted into the shaft hole.
A lip seal portion having a tip portion that abuts on the surface of the movable shaft,
A bellows provided at both ends of the lip seal portion, each having at least one or more annular peaks and / or valleys along the axial direction of the movable shaft.
The peaks and / or valleys of the bellows are separated from the surface of the movable shaft with the movable shaft inserted into the shaft hole .
The bellows provided at both ends of the lip seal portion are attached to the housing with the ends of the bellows in contact with the inner wall surface of the housing perpendicular to the axial direction of the movable shaft. , A sealing device that is compressed in the axial direction of the movable shaft.
The sealing device according to claim 1, wherein the lip sealing portion and the bellows are integrally formed of a resin member.
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