JP7214716B2 - メカニカルシール - Google Patents

Description

本発明は、回転軸を密封するメカニカルシールに関する。

従来、自動車用ウォータポンプやモータの減速機等のハウジングの内部に密封された被密封流体が大気側に漏れ出すことを防止するために、例えば、ハウジングと回転軸との間の空間を密封するメカニカルシールが知られている。

例えば、特許文献１に示される自動車用ウォータポンプの回転軸に設けられるメカニカルシールは、回転軸に固定されるメイティングリングに対して、ハウジングに固定されるシールリングを付勢手段によって付勢し、メイティングリングとシールリングの摺動面を互いに摺接させることにより、ハウジングと回転軸との間の空間を密封するものである。尚、回転軸は、金属製であり、ハウジングの内部に挿通された状態で、回転軸の外周に外嵌されるボールベアリングを介してハウジングの内周に対して回転自在に支持されている。

また、特許文献１の自動車用ウォータポンプは、回転軸に伝達される回転力を断接する電磁クラッチを構成する電磁コイルのプラス端子から引き出されたハーネスがバッテリの正極に接続されるとともに、マイナス端子から引き出されたハーネスがハウジングに接地されている。

特開２０１０－２４２６２３号公報（第４頁、第２図）

ところで、高効率化されたモータにおいては、ボールベアリング部分の摩擦、メカニカルシール部分の摩擦、被密封流体との接触等により回転軸に帯電が生じやすくなる傾向がある。特許文献１においては、回転軸とボールベアリングとの間が非接触状態となりやすく、ハウジングに対して回転軸が電気的に浮いた状態となるため、回転軸に電荷が蓄積されていき、ボールベアリングを電気が通るための最小電気抵抗の閾値を回転軸に蓄積された電荷が越えたときに、電気エネルギの瞬間的バーストである放電が発生し、ボールベアリングに損傷を与えてしまう虞があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、回転軸における電荷の蓄積を防止することができるメカニカルシールを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のメカニカルシールは、
被取付機器のハウジングの内周に保持され少なくとも固定密封環を有する固定密封要素と、
前記ハウジングに回転自在に支持される回転軸の外周に保持され少なくとも回転密封環を有する回転密封要素と、を備えるメカニカルシールにおいて、
前記固定密封要素と前記回転軸または該回転軸に固定された回転軸部材との間には、通電要素が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、固定密封要素と回転軸または回転軸部材との間に設けられる通電要素により、回転軸に帯電した電荷をハウジングに逃がすことができるため、回転軸における電荷の蓄積を防止することができる。

好適には、前記通電要素は、前記固定密封要素に固定され、前記回転軸に対して通電可能である。
これによれば、回転軸と共に回転しない固定密封要素に通電要素が設けられているため、通電要素の構造安定性が高く、回転軸に対する通電状態が維持されやすい。

前記通電要素は、前記固定密封要素に固定され、前記回転軸部材に対して通電可能である。
これによれば、回転軸部材の素材や表面形状を通電要素に適するように選定・設計できるため通電状態が維持されやすい。

好適には、前記回転軸部材は、前記回転密封環を保持する保持部を有することを特徴としている。
これによれば、通電要素をメカニカルシールに組み込みユニット化することができ、かつ通電要素が設けられる固定密封要素と回転軸部材との間の距離が一定に保持されるため、確実に通電することができる。

好適には、前記固定密封要素は、前記ハウジングの内周に取り付けられ前記固定密封環を保持し、導電性を有する環状のホルダである。
これによれば、ハウジングの内周にホルダを取り付けるだけで通電要素の位置決めができ、かつ通電要素およびホルダを通して回転軸に帯電した電荷をハウジングに逃がすことができる。

好適には、前記固定密封環は、導電性を有する。
これによれば、固定密封環に電荷が帯電し難くなるため、通電要素および固定密封要素を通して回転軸に帯電した電荷をハウジングに逃がしやすい。

好適には、前記通電要素は、周方向において複数配置されている。
これによれば、回転軸の傾きに対していずれかの通電要素を通して回転軸に帯電した電荷をハウジングに逃がすことができ、かつ低トルクのメカニカルシールが得られる。

好適には、前記通電要素は、自由端部をしならせた状態で前記回転軸または前記回転軸部材の軸方向に沿って接触する。
これによれば、回転軸が両方向に回転するものに対しても、通電要素の自由端部の接触状態を維持しやすい。

好適には、前記通電要素は、導電体が導電性を有する付勢手段により前記回転軸側に付勢されているものである。
これによれば、外乱等による振動に対して、通電要素の接触状態を維持しやすい。

好適には、前記通電要素は、周方向にそれらの板面が沿って並設された薄板から構成されている。
これによれば、薄板と回転軸または回転軸部材との接触領域を広く確保することができる。

好適には、前記通電要素は、磁石と磁性流体とから構成されている。
これによれば、接触抵抗を小さくすることができる。

好適には、前記通電要素は、自由端部が非接触の放電針である。
これによれば、通電要素の自由端部が常に非接触状態であるため、通電要素の物理的な接触による摩耗が生じない。

本発明の実施例１におけるメカニカルシールが適用されるモータおよび減速機を示す図である。 実施例１におけるメカニカルシールの構造を示す拡大断面図である。 実施例１のメカニカルシールにおける通電要素の設置位置を示す図である。 本発明の実施例２におけるメカニカルシールの構造を示す拡大断面図である。 実施例２のメカニカルシールにおける通電要素の設置位置を示す図である。 本発明の実施例３におけるメカニカルシールの構造を示す拡大断面図である。 実施例３のメカニカルシールにおける通電要素の設置位置を示す図である。 本発明の実施例４におけるメカニカルシールの構造を示す拡大断面図である。 実施例４のメカニカルシールにおける通電要素の設置位置を示す図である。 本発明の実施例５におけるメカニカルシールの構造を示す拡大断面図である。 実施例５のメカニカルシールにおける通電要素の設置位置を示す図である。

本発明に係るメカニカルシールを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例１に係るメカニカルシールとして、電気自動車の走行駆動用の被取付機器としてのモータＭの回転軸とハウジングとの間を密封するものにつき、図１から図３を参照して説明する。尚、メカニカルシールを挟んでモータのハウジング内を大気側、減速機のハウジング内を被密封流体としてのオイル側として説明する。

図１に示されるように、モータＭは、ステンレス鋼等の導電性を有する素材から成る回転軸２と、回転軸２に固定されるロータ３０と、ロータ３０の外周に径方向に離間して配置される環状のステータ４０と、回転軸２を軸支するとともにロータ３０およびステータ４０を内部に収容するハウジング５０と、を備えている。ハウジング５０の内周面には、固定手段６０によりステータ４０が固定され、ステータ４０の内径側には一対のボールベアリング７０を介してロータ３０が軸支されている。尚、ロータ３０は、コイルを巻いて構成される電磁石であり、ステータ４０は永久磁石であり、図示しない電源からロータ３０を構成するコイルに通電することにより磁力が発生し、ロータ３０と、ロータ３０に固定された回転軸２とが一体に回転するようになっている。また、モータＭのハウジング５０は、電気自動車の車体に接地されている。

また、モータＭの回転軸２の一端部は、隣接して設けられる減速機Ｒ（被取付機器）のハウジング８０内まで延びており、ギアユニットＧが取り付けられている。ギアユニットＧは、回転軸２における回転速度を減じて連結駆動される車軸９０に出力することにより、減速比に比例したトルクが得られるようになっている。尚、減速機Ｒのハウジング８０内には、ギアユニットＧの潤滑のための図示しないオイル（被密封流体）が貯留されている。

モータＭのハウジング５０と減速機Ｒのハウジング８０は、鉄等の導電性を有する素材から成り、回転軸２が挿通された状態でハウジング５０の開口部５０ａとハウジング８０の開口部８０ａとを対向させて突き合わせ一体に溶接固定されることにより、内部が密閉状態とされている。尚、モータＭのハウジング５０と接続される減速機Ｒのハウジング８０が電気自動車の車体に接地されていてもよい。

本実施例のメカニカルシール１は、回転軸２の外周に取り付けられ、オイルが密封される減速機Ｒのハウジング８０内の空間Ｓ２とモータＭのハウジング５０内の空間Ｓ１とを密閉状態に区画するものであり、空間Ｓ１内に収容されるオイルに対して脆弱な電子機器、例えばロータ３０やステータ４０等を保護している。尚、回転軸２は、減速機Ｒのハウジング８０の内側においてメカニカルシール１と隣接して設けられるボールベアリング７１とステータ４０に配置される一対のボールベアリング７０，７０により軸支され、モータＭのハウジング５０と減速機Ｒのハウジング８０に対する回転軸２の傾きが抑えられている。

図２に示されるように、メカニカルシール１は、固定密封要素１０を構成する固定密封環としてのシールリング１１の摺接面１１ａと、回転密封要素２０を構成する回転密封環としてのメイティングリング２１の摺接面２１ａとを突き合わせた状態で相対回転させることにより摺接面１１ａ，２１ａ間にシール部が形成され、減速機Ｒのハウジング８０内の空間Ｓ２から、大気側に位置するモータＭのハウジング５０内の空間Ｓ１へ向かって漏れようとするオイルを密封している。

本実施例のシールリング１１は、導電性を有するカーボンにより形成され、メイティングリング２１は、ＳｉＣにより形成されている。尚、シールリング１１およびメイティングリング２１を形成する摺動材料はメカニカルシール用摺動材料として使用されているものであれば適用可能である。さらに尚、ＳｉＣとしては、ボロン、アルミニウム、カーボン等を焼結助剤とした焼結体をはじめ、成分、組成の異なる２種類以上の相からなる材料、例えば、黒鉛粒子の分散したＳｉＣ、ＳｉＣとＳｉからなる反応焼結ＳｉＣ、ＳｉＣ－ＴｉＣ、ＳｉＣ－ＴｉＮ等があり、カーボンとしては、炭素質と黒鉛質の混合したカーボンをはじめ、樹脂成形カーボン、焼結カーボン等が利用できる。また、上記摺動材料以外では、金属材料、樹脂材料、表面改質材料（コーティング材料）、複合材料等も適用可能である。

図２に示されるように、回転密封要素２０は、回転軸２の外周に液密に取り付けられる回転軸部材としてのスリーブ部２２ａを有するホルダとしての円環状の回転密封環ホルダ２２と、回転密封環ホルダ２２の断面視角部が直交するＵ字状の保持部２２ｂに固定される断面略Ｌ字状のカップガスケット２３を介して回転軸２と一体的に回転可能な状態で設けられた円環状のメイティングリング２１と、とから構成され、カップガスケット２３が回転密封環ホルダ２２の保持部２２ｂとメイティングリング２１との間で挟圧されることにより、回転密封環ホルダ２２の保持部２２ｂとメイティングリング２１との間におけるオイルの漏れが防止されている。尚、カップガスケット２３は、弾性体からなるものであれば、素材はゴムに限らず樹脂等であってもよい。また、本実施例において、回転密封環ホルダ２２は、スリーブ部２２ａと保持部２２ｂが一体形成されているが、回転密封環ホルダ２２は、スリーブ部２２ａと保持部２２ｂの機能を兼ねている必要はなく、別体に構成されていてもよい。

メイティングリング２１は、外周側に切り欠き状の挿入部２１ｂが形成され、この挿入部２１ｂに回転密封環ホルダ２２の保持部２２ｂの外径部を構成し大気側へ軸方向に延びるドライブプレート２２ｃが挿入されることにより、回転軸２と一体的に回転可能となっている。

図２に示されるように、固定密封要素１０は、円環状のシールリング１１と、モータＭのハウジング５０および減速機Ｒのハウジング８０の内周に液密に取り付けられるホルダとしての円環状の固定密封環ホルダ１２と、から主に構成され、シールリング１１は、固定密封環ホルダ１２内に保持される円環状の押しバネである付勢手段１３によって円環状のリテーナ１４を介してメイティングリング２１に対して軸方向に付勢されている。尚、後述する第１円筒部１２ｂの内周から内径方向に突出する規制凸部１２ｄがシールリング１１の外周側に形成される切り欠き状の挿入部１１ｂに挿入されることにより、固定密封環ホルダ１２に対するシールリング１１の回転が防止されている。

固定密封環ホルダ１２は、導電性を有する金属板のプレス加工により、径方向に延びる環状の基部１２ａと、基部１２ａの外径部からオイル側へ軸方向に延びる第１円筒部１２ｂと、基部１２ａの内径部からオイル側へ軸方向に延びる段付きの第２円筒部１２ｃと、を有する断面視角部が直交するＵ字状の円環状に形成されている。

また、第１円筒部１２ｂは、モータＭのハウジング５０の開口部５０ａおよび減速機Ｒのハウジング８０の開口部８０ａに形成される凹部にそれぞれ挿嵌された状態で軸方向に挟まれるため、固定密封環ホルダ１２はモータＭのハウジング５０および減速機Ｒのハウジング８０に対して確実に接触している。

また、第２円筒部１２ｃは、基部１２ａに直交して連なり軸方向に延びる基部側円筒部１２ｅと、基部側円筒部１２ｅに直交して連なり内径方向に延びる側板部１２ｆと、側板部１２ｆに直交して連なり軸方向に延びる端板側円筒部１２ｇと、端板側円筒部１２ｇに傾斜して連なり外径方向に延びる端板部１２ｈとから形成されている。

また、第２円筒部１２ｃには、側板部１２ｆ、端板側円筒部１２ｇ、端板部１２ｈによって内径側に凹む環状凹溝１２ｋが形成されており、この環状凹溝１２ｋに外嵌されるＯリング１５を介してシールリング１１が取り付けられることにより、シールリング１１と固定密封環ホルダ１２との間におけるオイルの漏れが防止されている。尚、Ｏリング１５は、弾性体からなるものであれば、素材はゴムに限らず樹脂等であってもよい。

さらに、第２円筒部１２ｃの内周側（すなわち回転軸２側）には、大気側に露出する環状段部１２ｍが形成されており、この環状段部１２ｍは、回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａと軸方向に重畳する位置関係になっている。

また、固定密封環ホルダ１２の大気側には、基部１２ａの内径部に導電性を有する通電要素としてのブラシ部材１６の固定端部１６ａが固定され、ブラシ部材１６は、自由端部１６ｂを回転軸２の軸方向に沿ってしならせた状態で接触させている。尚、ブラシ部材１６は、低剛性の金属ワイヤから構成されている。また、図３に示されるように、ブラシ部材１６は、周方向（すなわち幅方向）に寸法が小さく構成され、回転軸２の周方向に４等配されている。

これによれば、固定密封要素１０を構成する固定密封環ホルダ１２と回転軸２との間にブラシ部材１６が設けられることにより、回転軸２に帯電した電荷をブラシ部材１６、固定密封環ホルダ１２、モータＭのハウジング５０の順に接地経路を通して逃がすことができるため、回転軸２における電荷の蓄積を防止することができる。また、ブラシ部材１６は、回転軸２と共に回転しない固定密封環ホルダ１２に固定されることにより、ブラシ部材１６が遠心力の影響等を受け難く、構造安定性を高めることができるため、回転軸２に対する通電状態が維持されやすい。

また、モータＭのハウジング５０および減速機Ｒのハウジング８０の内周に固定密封環ホルダ１２を取り付けるだけで回転軸２に対するブラシ部材１６の位置決めができるとともに、接地経路を確立できる。さらに、固定密封環ホルダ１２が通電性を有することにより、回転軸２に帯電する電荷がブラシ部材１６を通った後、固定密封環ホルダ１２を通してモータＭのハウジング５０に安定して逃がすことができる。

さらに、固定密封環ホルダ１２に保持されるシールリング１１は、導電性を有するため、シールリング１１に電荷が帯電し難くなり、回転軸２に帯電した電荷を接地経路を通して逃がしやすく、かつ回転軸２に電荷が蓄積し難くなる。

また、ブラシ部材１６は、回転軸２の周方向に複数点在して設けられているため、回転軸２の傾きに対していずれかのブラシ部材１６と繋がる接地経路を通して回転軸２に帯電した電荷を逃がすことができ、かつ回転軸２との接触面積を少なくすることにより、低トルクのメカニカルシールが得られる。さらに、ブラシ部材１６は、低剛性の金属ワイヤから構成され、周方向（すなわち幅方向）に寸法が小さく構成されるため、回転軸２に対する押し付け力が小さくすることができ、低トルクのメカニカルシールが得られる。

また、ブラシ部材１６は、自由端部１６ｂをしならせた状態で回転軸２の軸方向に沿って接触するため、回転軸２の両方向の回転（すなわち順回転・逆回転）に対しても、ブラシ部材１６の自由端部１６ｂの接触状態を維持しやすい。さらに、回転軸２の軸方向の動きや傾きに対しても追従しやすくなるため、回転軸２に対する通電状態が維持されやすい。

また、ブラシ部材１６は、メカニカルシール１の固定密封要素１０を構成する固定密封環ホルダ１２に固定されることにより通電機能を付与することができるため、従来の電気自動車のモータおよび減速機のように、例えば別途アース室を設けて車軸９０にカーボンブラシ等の通電要素を接触させる必要がなく、省スペース、低コストとすることができる。

また、ボールベアリング（特にオイル側のボールベアリング７１）に隣接するメカニカルシール１にブラシ部材１６が設けられることにより、ブラシ部材１６の近くにボールベアリング７１が存在するため、ボールベアリング７１における電気エネルギの瞬間的バーストの発生を抑制しやすい。さらに、ボールベアリング７１が近くに配置されているため、回転軸２に対するブラシ部材１６の位置決め精度がよい。

尚、ブラシ部材１６の固定端部１６ａは、固定密封環ホルダ１２の基部１２ａに固定されるものに限らず、例えば固定密封環ホルダ１２の内周側に形成される環状段部１２ｍ（基部側円筒部１２ｅ）に固定されていてもよく、この場合、自由端部１６ｂは、回転軸２または回転軸部材としての回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａに接触させてもよい。

また、固定密封環ホルダ１２の基部１２ａの内径部および第２円筒部１２ｃの環状段部１２ｍは、ハウジング５０，８０の回転軸２が挿通される貫通孔よりも内径側に位置する、すなわち貫通孔の内周よりも回転軸２の近傍に位置する。そのため、これらの部分にブラシ部材１６を配置することにより、ブラシ部材１６を径方向に小さく構成することができる。

次に、実施例２に係るメカニカルシールにつき、図４および図５を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

実施例２におけるメカニカルシール１０１について説明する。図４に示されるように、本実施例において、固定密封環ホルダ１２の環状段部１２ｍの基部側円筒部１２ｅには、導電体，通電要素としての導電性を有するカーボンブラシ１１６が通電要素としての導電性を有する押しバネである付勢手段１１７により内径方向に付勢された状態で設けられることにより、回転軸部材としての回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａにカーボンブラシ１１６が押し付けられている。

これによれば、固定密封要素１０を構成する固定密封環ホルダ１２と回転軸部材としての回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａとの間にカーボンブラシ１１６および付勢手段１１７が設けられることにより、回転軸２に帯電した電荷を回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａ、カーボンブラシ１１６、付勢手段１１７、固定密封環ホルダ１２、モータＭのハウジング５０の順に接地経路を通して逃がすことができるため、回転軸２における電荷の蓄積を防止することができる。

また、カーボンブラシ１１６が付勢手段１１７により内径方向に付勢されているため、回転軸２の軸方向の動きや傾きだけでなく、外乱等による振動に対しても、回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａに対するカーボンブラシ１１６の接触状態を維持しやすい。そのため、図５に示されるように、カーボンブラシ１１６および付勢手段１１７をスリーブ部２２ａ（回転軸２）の周方向に一つ設ければよい。尚、カーボンブラシ１１６および付勢手段１１７は、スリーブ部２２ａの周方向に複数点在させて設置してもよい。

また、通電要素としてのカーボンブラシ１１６は、回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａと接触して通電することにより、スリーブ部２２ａの素材や表面形状を通電要素に適するように選定・設計できるため通電状態が維持されやすい。さらに、カーボンブラシ１１６および付勢手段１１７をメカニカルシール１０１に組み込みユニット化することができ、かつカーボンブラシ１１６および付勢手段１１７が設けられる固定密封環ホルダ１２とスリーブ部２２ａとの間の距離が一定に保持されるため、確実に通電することができる。

次に、実施例３に係るメカニカルシールにつき、図６および図７を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

実施例３におけるメカニカルシール２０１について説明する。図６に示されるように、本実施例において、固定密封環ホルダ１２の環状段部１２ｍの基部側円筒部１２ｅには、導電性を有する断面視角部が直交するＵ字状の保持部材２１７により保持され、周方向にそれらの板面が沿って並設された導電性を有する薄板から構成されるリーフ部材２１６（通電要素）が設けられている。また、図７に示されるように、リーフ部材２１６は、周方向（幅方向）に寸法が小さく構成され、回転密封環ホルダ２２（回転軸２）の周方向に４等配されている。

これによれば、固定密封要素１０を構成する固定密封環ホルダ１２と回転軸部材としての回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａとの間にリーフ部材２１６が設けられることにより、回転軸２に帯電した電荷を回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａ、リーフ部材２１６、固定密封環ホルダ１２、モータＭのハウジング５０の順に接地経路を通して逃がすことができるため、回転軸２における電荷の蓄積を防止することができる。

また、通電要素としてリーフ部材２１６を使用することにより、リーフ部材２１６を構成する薄板の先端を回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａの軸方向に沿って接触させ、接触領域を広く確保することができる。

また、リーフ部材２１６を構成する薄板は、周方向にたわみやすいため、回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａに対して軸方向に沿って接触した状態を維持しやすい。

次に、実施例４に係るメカニカルシールにつき、図８および図９を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

実施例４におけるメカニカルシール３０１について説明する。図８および図９に示されるように、本実施例において、固定密封環ホルダ１２の環状段部１２ｍの基部側円筒部１２ｅには、空気導入用の貫通孔３１７ａ（図９参照）が設けられる通電要素としての円環状の磁石３１７が固定され、回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａとの間に周方向に亘って通電要素としての磁性流体３１６から構成される流体膜が保持されている。

これによれば、固定密封要素１０を構成する固定密封環ホルダ１２と回転軸部材としての回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａとの間に磁性流体３１６および磁石３１７が設けられることにより、回転軸２に帯電した電荷を回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａ、磁性流体３１６、磁石３１７、固定密封環ホルダ１２、モータＭのハウジング５０の順に接地経路を通して逃がすことができるため、回転軸２における電荷の蓄積を防止することができる。

また、磁性流体３１６から構成される流体膜と回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａとの間における摩擦抵抗を小さくすることができるため、低トルクのメカニカルシールが得られる。

次に、実施例５に係るメカニカルシールにつき、図１０および図１１を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

実施例５におけるメカニカルシール４０１について説明する。図１０および図１１に示されるように、本実施例において、固定密封環ホルダ１２の大気側には、基部１２ａの内径部に通電要素としての導電性を有する放電針４１６の固定端部４１６ａが固定され、針状の自由端部４１６ｂが回転軸２に対して非接触の状態で保持されている。尚、放電針４１６は、低剛性の金属ワイヤから構成されている。

これによれば、固定密封要素１０を構成する固定密封環ホルダ１２と回転軸２との間に放電針４１６が設けられることにより、回転軸２に帯電した電荷を放電針４１６、固定密封環ホルダ１２、モータＭのハウジング５０の順に接地経路を通して逃がすことができるため、回転軸２における電荷の蓄積を防止することができる。

また、回転軸２に帯電する電荷とはと逆の電荷のイオンが放電針４１６の自由端部４１６ｂに引き寄せられることにより電気的に中和することができるため、回転軸２に電荷が蓄積し難く、電気エネルギの瞬間的バーストを防止することができる。また、放電針４１６の自由端部４１６ｂが回転軸２に対して常に非接触状態であるため、放電針４１６の摩耗を抑えることができる。

尚、放電針４１６の固定端部４１６ａは、固定密封環ホルダ１２の基部１２ａに固定されるものに限らず、例えば固定密封環ホルダ１２の内周側に形成される環状段部１２ｍの基部側円筒部１２ｅや環状凹溝１２ｋを構成する側板部１２ｆに固定されていてもよい。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではない。

例えば、前記実施例では、通電要素が設けられるメカニカルシールとして、シールリング１１とメイティングリング２１の摺接面１１ａ，２１ａ間に形成されるシール部が、外周側の減速機Ｒのハウジング８０内の空間Ｓ２から、内周側のモータＭのハウジング５０内の空間Ｓ１へ向かって漏れようとするオイルを密封する、いわゆるインサイド型、かつ付勢手段１３によりシールリング１１がメイティングリング２１側へ軸方向に付勢される、いわゆる静止型のメカニカルシールとして説明したが、通電要素は、アウトサイド型もしくは回転型のメカニカルシールに設けられてもよい。

また、前記実施例では、メカニカルシールに対する通電要素の設置例として、モータＭと減速機Ｒの間でハウジング５０，８０と回転軸２との間を密封するメカニカルシールへの設置を例に説明したが、これに限らず、通電要素は、例えばウォータポンプ等の回転軸に設けられるメカニカルシールに設置されてよい。

また、前記実施例では、通電要素は、メカニカルシールを構成する固定密封要素１０（固定密封環ホルダ１２）に固定されるものとして説明したが、これに限らず、通電要素は、固定密封要素１０と回転軸２または回転軸部材としての回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａとの間に設けられるものであれば、回転軸２または回転密封環ホルダ２２（スリーブ部２２ａ）に固定されてもよく、例えば回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａに固定された通電部材が第２円筒部１２ｃの端板部１２ｈ等に接触していてもよい。さらに、通電要素は、自由端部側が相手に対して接触・非接触のどちらであってもよい。

また、通電要素は、固定密封要素１０と回転軸２または回転軸要素としての回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａとの間に一部が設けられるものであれば、一端が直接ハウジングと接触していてもよい。この場合、固定密封要素は、導電性を有していなくてもよい。

また、前記実施例１～３および実施例５における通電要素は、周方向に少なくとも１箇所設けられていればよい。

また、前記実施例１～３における通電要素は、回転軸２または回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａの少なくともいずれかに接触するものであればよい。

また、通電要素は、導電性を有する素材から構成されるものであれば、素材は自由に選択されてよいが、回転軸２または回転密封環ホルダ２２のスリーブ部２２ａとの摩擦に対する耐摩耗性の高い素材から構成されることが好ましい。

また、回転軸２または回転密封環ホルダ２２（スリーブ部２２ａ）、モータＭのハウジング５０、減速機Ｒのハウジング８０、固定密封環ホルダ１２等は、導電性を有する素材から構成されるものであれば、素材は自由に選択されてよい。尚、回転密封環ホルダ２２は、少なくとも通電要素と接触するスリーブ部２２ａが導電性を有する素材から構成されていればよい。

１～４０１ メカニカルシール
２ 回転軸
１０ 固定密封要素
１１ シールリング（固定密封環）
１１ａ 摺接面
１２ 固定密封環ホルダ（ホルダ）
１２ａ 基部
１２ｂ 第１円筒部
１２ｃ 第２円筒部
１２ｄ 規制凸部
１２ｅ 基部側円筒部
１２ｆ 側板部
１２ｇ 端板側円筒部
１２ｈ 端板部
１２ｋ 環状凹溝
１２ｍ 環状段部
１６ ブラシ部材（通電要素）
１６ａ 固定端部
１６ｂ 自由端部
２０ 回転密封要素
２１ メイティングリング（回転密封環）
２１ａ 摺接面
２２ 回転密封環ホルダ
２２ａ スリーブ部（回転軸部材）
２２ｂ 保持部
５０，８０ ハウジング
７０，７１ ボールベアリング
１１６ カーボンブラシ（導電体，通電要素）
１１７ 付勢手段（通電要素）
２１６ リーフ部材（通電要素）
３１６ 磁性流体（通電要素）
３１７ 磁石（通電要素）
４１６ 放電針（通電要素）
４１６ａ 固定端部
４１６ｂ 自由端部
Ｇ ギアユニット
Ｍ モータ（被取付機器）
Ｒ 減速機（被取付機器）
Ｓ１，Ｓ２ 空間

Claims (10)

1. 被取付機器のハウジングの内周に保持され少なくとも固定密封環を有する固定密封要素と、
   前記ハウジングに回転自在に支持される回転軸の外周に保持され少なくとも回転密封環を有する回転密封要素と、を備えるメカニカルシールにおいて、
   前記固定密封要素には通電要素が固定されており、
   前記通電要素は、前記回転軸または前記回転軸部材に対して通電可能であることを特徴とするメカニカルシール。
2. 前記回転軸部材は、前記回転密封環を保持する保持部を有する請求項１に記載のメカニカルシール。
3. 前記固定密封要素は、前記ハウジングの内周に取り付けられ前記固定密封環を保持し、導電性を有する環状のホルダである請求項１または２に記載のメカニカルシール。
4. 前記固定密封環は、導電性を有する請求項１ないし３のいずれかに記載のメカニカルシール。
5. 前記通電要素は、周方向において複数配置されている請求項１ないし４のいずれかに記載のメカニカルシール。
6. 前記通電要素は、自由端部をしならせた状態で前記回転軸または前記回転軸部材の軸方向に沿って接触する請求項１ないし５のいずれかに記載のメカニカルシール。
7. 前記通電要素は、導電体が導電性を有する付勢手段により前記回転軸側に付勢されているものである請求項１ないし５のいずれかに記載のメカニカルシール。
8. 前記通電要素は、周方向にそれらの板面が沿って並設された薄板から構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載のメカニカルシール。
9. 前記通電要素は、磁石と磁性流体とから構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載のメカニカルシール。
10. 前記通電要素は、自由端部が非接触の放電針である請求項１ないし５のいずれかに記載のメカニカルシール。

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