JPH01112082A - リップシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、回転軸に摺接されるリップを備えたリップシ
ール装置に関する。

「従来の技術」 従来、リップシール装置として、回転自在に軸支した回
転軸の周囲を囲繞するケースと、外周部が上記ケースに
取付けられ、かつ内周部が密封流体側に湾曲されて上記
回転軸の外周面に摺接されたリップとを備えたものは周
知である。また従来、同様なリップシール装置において
、リップの回転軸とのシール面に螺旋溝を形成したもの
も知られている（特開昭５７−１２６６３５号公報）。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、上記リップの回転軸とのシール面にその
ような螺旋溝を形成したリップシール装置においては、
後の実験結果で示すように、回転中におけるシール性は
螺旋溝を形成しない通常のリップシール装置よりも良好
な結果が得られるが、回転軸の回転停止時におけるシー
ル性は上記通常のリップシール装置よりも遥かに悪い結
果となっていた。

「問題点を解決するための手段」 本発明はそのような事情に鑑み、上記リップシール装置
において、上記リップの回転軸とのシール面に、回転軸
の円周方向に連続した環状溝を設けるようにしたもので
ある。

「作用」 上記構成によれば、上記リップの環状溝部分の肉厚が他
の部分よりも薄くなるので、密封流体側の圧力を受けて
その部分が押圧変形され易くなり、その結果、シール面
のうち環状溝の両側部分が特に強く回転軸の外周面に圧
着されるようになる。そして上記環状溝は円周方筒に連
続させであるので、その接触部分も円周方向に連続する
ようになり、しかも１木の環状溝に対して２本の環状の
接触部分が得られるので２重のシール作用が得られるよ
うになる。したがって本発明においては、上記２重のシ
ール作用により従来装置に比較して、回転時においても
停止時においても優れたシール効果を得るこ尼が可能と
なる。

「実施例」 以下図示実施例について本発明を説明すると、第１図に
おいて、ハウジング１に形成した段付孔ｌａ内に回転軸
２を貫通させて回転自在に軸支し、その段付孔１ａの内
周面と回転軸２の外周面との間を本発明に係るリップシ
ール装置３でシールしている。このリップシール装置３
は４つの部材から、すなわち金属製のケース４と、ゴム
若しくは合成樹脂製のシール部材５と、ゴム若しくは合
成樹脂製のリップ６と、さらに金属製のスペーサ７とか
ら構成している。

上記ケース４は上記回転軸２を囲繞するようにリング状
に形成してあり、またその軸方向の断面形状は、内周側
に位置して軸方向に延びる内周側軸方向部４ａと、その
内周側軸方向部４ａの右端部から半径方向外方に延びる
第１半径方向部４ｂと、この第１半径方向部４ｂの半径
方向外方端部から上記内周側軸方向部４ａと平行にその
外周側に延びる外周側軸方向部４Ｃと、さらに外周側軸
方向部４ｃの左端部から半径方向内方に延びる第２半径
方向部４ｄとからなり、断面形状全体としては、内周側
左端部分を切欠いた概略方形のリング状に形成している
。

なお、上記リップ６およびスペーサ７が組付けられる前
のケース４は、上記第２半径方向部４ｄが外周側軸方向
部４ｃと同一軸方向に延びており、上記リップ６および
スペーサ７を組付けてからその部分を半径方向内方に折
曲げることにより、上述した内周側左端部分を切欠いた
方形リング状に形成するようにしている。

また上記シール部材５は、上記ケース４に加硫若しくは
接着により一体に取付けてあり、上記第２半径方向部４
ｄの外周側部分を除いて外周側軸方向部４Ｃの外周側か
ら第１半径方向部４ｂの外側部分および内周側軸方向部
４ａの内周側部分を連続して覆い、さらに上記内周側軸
方向部４ａと第１半径方向部４ｂおよび外周側軸方向部
４Ｃとで囲まれたケース内周部８内に充満されている。

そしてさらに、外周側軸方向部４Ｃの内周側部分の残り
の部分とそれに連続する上記第２半径方向部４ｄの内周
側部分を連続して覆っている。

上記ケース内周部８内に充満されたシール部材５の左端
面は支持面５ａとしてあり、この支持面５ａと上記スペ
ーサ７とにより上記リップ６の半径方向外周部を半径方
向に向けた状態で両側から挟持し、また上記スペーサ７
はその左側端面を半径方向内方に折曲げた第２半径方向
部４ｄで支持している。

ところで、上記リップ６を支持する支持面５ａの一部に
は、ケース４の内周側軸方向部４ａよりも半径方向外方
位置においてリップ６側へ突出する円周方向に連続した
突出部５ｂを形成するとともに、その突出部５ｂに連続
させてその半径方向外方位置に環状溝５０を形成してい
る。

したがって、上記支持面５ａとスペーサ７とでリップ６
の半径方向外周部を挟持した際に、上記突出部５ｂは支
持面５ａのその他の部分よりも相対的に大きく、しかも
一部が上記環状溝５０内に膨出しながら円滑に弾性変形
するので、シール部材５が老化してその弾性が低下した
際であっても、上記突出部５ｂとリップ６との接触状態
が良好に維持されるようになり、したがりて密封流体が
スペーサ７とリップ６の左端面との間隙およびリップ６
の右端面とシール部材５の支持面５ａとの間隙を介して
漏洩しようとするのを長期間良好に防止することができ
る。

またこれと同時に、上記突出部５ｂよりも半径方向内方
位置において、上記リップ６をスペーサ７とケース４の
内周側軸方向部４ａの左端面とで挟持するようにしてい
るので、シール部材５が老化してもその挟持状態を一定
に維持することができ、したがってシール部材５の老化
によりクツ８プロの挟持力が低下してそのリップ６が回
転軸２の回転に伴なって回転してしまうという事、態の
発生を未然に防止することができる。

さらにこのように、リップ６をスペーサ７とケース４の
内周側軸方向部４ａの左端面とで挟持するようにした場
合には、リップ６の強固な挟持位置を回転軸２に最も近
接した位置、より具体的にはスペーサ７の最内万端位置
とすることができるので、例えばスペーサ７の中間部か
ら外方位置でリップ６を挟持した場合のように、リップ
６の湾曲部分が変形し易くなって回転軸２とのシール面
が軸方向に変位し、それによってシール面の面粗れが生
じ、或いはリップ６の耐久性が低下するといった問題を
も防止することができる。

なお本実施例においては、上記内周側軸方向部４ａの左
端面にシール部材５を設けているが、その部分のシール
部材５の肉厚が０．１〜０．５ｍｍと薄いのでシール部
材５が老化しても実質的に挟持力が低下することはなく
、しかもその薄いシール部材５により金属製の内周側軸
方向部４ａの左端面がリップ６を損傷させることを防止
することができる。

また上記シール部材５には、上記外周側軸方向部４Ｃの
外周側部分を覆う部分に、円周方向に連続する環状凸部
５ｄを所定の間隔で複数設けてあり、その環状凸部５ｄ
をハウジング１の段付孔１ａの内周面に圧入することに
より、その部分の液密を保つことができるようにしてい
る。

然して、上記リップ６の内周部は密封流体側すなわち左
方に突出するように湾曲させてあり、その突出部の内周
面側を回転軸２の外周面に自己の弾性により弾接させて
、リップ６の左側に存在する密封流体が右側の大気側に
漏洩するのを防止している。

上記リップ６の回転軸２とのシール面には円周方向に連
続した環状溝９を形成してあり、そのシール面の環状溝
９よりも密封流体側を第１シール面１０ａ、反対側を第
２シール面ｔａｂとし、かつ上記第１シール面１０ａの
表面を第２シール面１０ｂの表面よりも滑らかに形成し
ている。

また上記環状溝９の断面は、第２図に拡大して示すよう
に、半円形状を密封流体側に若干押潰した形状に形成し
てあり、特に環状溝９と第１シール面１０ａとの接点部
分９ａをほぼ直角に形成してその角部をできるだけシャ
ープに形成する一方、環状溝９と第２シール面１０ｂと
の接点部分９ｂはなだらかな曲面で連続させている。

上述した構成によれば、上記リップ６のシール面に環状
溝９を形成しであるので、その部分でリップ６の肉厚が
薄くなって密封流体側の圧力を受けた際にその部分が変
形され易くなる。その結果、上記環状溝９の両接点部分
９ａ、９ｂが相対的に強く回転軸２の外周面に圧着され
るようになり、各接点部分９ａ、９ｂが円周方向に連続
した線状ないしは帯状に接触するようになる。したがっ
て、１本の環状溝９に対して２本の環状の接触部分が得
られるので、各接触部分によって２重のシール作用か得
られるようになる。

そしてこの状態で上記回転軸２が回転されると、上記第
１シール面１０ａは回転軸２の外周面から僅かに浮きぎ
みになる傾向があるので、上記接点部分９ａにおける円
周方向の連続した接触がとぎれ易くなる傾向が生じる。

特に上記接点部分９ａを滑らかな曲面に形成した場合に
は、第１シール面１０ａが浮きぎみになる傾向によって
その接点部分９ａにおける回転軸２との接触部分が軸方
向に変動し易くなり、それによって一部の接触部分と他
部の接触部分とに軸方向の位置ずれが生じて円周方向の
連続した接触がとぎれ易くなる。

しかしながら、上記接点部分９ａをできるだけシャープ
に形成すると、そのシャープな角部が回転軸２の外周面
に接触するので、その接触部分の位置ずれが生じにくく
なり、したがって上記接点部分９ａにおける円周方向の
連続した接触が良好に維持されて密封流体の洩れが抑制
されるようになる。

これに対し、他方の接点部分９ｂは上記接点部分９ａの
外側に位置しており、密封流体側の接点部分９ａよりも
良好に円周方向の連続した接触を維持することができる
。そしてこの傍点部分９ｂをシャープエツジに形成する
と、密封流体の洩れ防止という観点からは好ましいが、
密封流体による潤滑が期待できないため第２シール面１
０ｂの耐久性に問題を生じさせる虞があるので、上記接
点部分９ｂをなだらかな曲面に形成することにより、密
封流体を潤滑用として第２シール面ｔａｂに導入できる
ようにしている。

さらに本実施例では、上記第１シール面１０ａを第２シ
ール面１０ｂよりも滑らかに形成しているので、リップ
シール装置３がハウジング１に組付けられて最初に回転
軸２が回転される前までは、滑らかな第１シール面１０
ａの方が粗い第２シール面１０ｂよりも回転軸２の外周
面に確実に密着するので、その滑らかな第１シール面１
０ａが良好なシール作用を果すようになる。

これに対し、回転軸２の回転が開始されると第１シール
面１０ａよりも粗い第２シール面ｔａｂはその回転軸２
との初期摩耗によって速やかに回転軸２の表面になじむ
ようになる。そして第２シール面１０ｂが回転軸２の表
面になじんだ後は、回転軸２の回転停止時には、上記第
１シール面１０ａよりも第２シール面１０ｂの方が回転
軸２の外周面に確実に密着するようになる。つまり、滑
らかな第１シール面１０ａは回転軸２が回転されてもそ
れによって初期摩耗を受けることが少なく、最初の状態
を維持する傾向が強くてなかなか回転軸２の表面になじ
まないことから、やがて第２シール面１０ｂの方が第１
シール面１０ａよりも優れたシール作用を行なうように
なる。

要するに、第２シール面１０ｂを回転軸２になじみ易く
するためにその表面を粗くしても、第２シール面ｆｏｂ
の表面が粗いうちは滑らかな第１シール而１０ａが良好
なシール作用を果すようになる。

次に、第３図は本発明の他の実施例を示したもので、本
実施例のリップシール装置１３は、２枚の第１リツプ１
６Ａと第２リツプ１６Ｂとを設けたものである。

上記各リップ１６Ａ、１６Ｂの内周部分は密封流体側に
湾曲させて回転、軸１２の外周面にそれぞれ摺接させて
あり、密封流体側となる第１リツプ１６Ａに、上記実施
例と実質的に同一構成を有する環状溝１９を形成し、そ
の環状溝１９より左方側に第１シール面２０ａを、右方
側に第２シール面２０ｂを形成している。

上記第１リツプ１６Ａと第２リツプ１６Ｂとの各外周部
分を支持する円筒状のケース１４は大径部１４ａと小径
部１４ｂおよび両者間の段部１４ｃとを備えており、小
径部１４ｂの左端部を半径方向外方に折曲げてケース１
４の外周面に環状溝２５を形成している。そしてこの環
状溝ｚ５内にシール部材２６を嵌合し、このシール部材
２６によってハウジング１１とケース１４との間をシー
ルさせている。

また、上記大径部１４ａの右端部を半径方向内側に折曲
げてカシメ部１４ｄを形成し、このカシメ部１４ｄと上
記段部１４ｃとの間に、段部１４ｃ側から順に、プレー
ト２７、上記第１リツプ１６Ａ、金属ワッシャ等の剛性
板２８を埋設したシール部材２９、上記第２リツプ１６
Ｂ、およびプレート３０を一体に挟持連結している。

上記プレート２７は金属から製造してその外径を上記大
径部１４ａの内径よりも所定量だけ小径に形成してあり
、上記第１リツプ１６Ａの外周部に密封流体側に向けて
突出形成した突出部１６Ａａをこのプレート２７の外周
面に係合させることにより、該第１リツプ１６Ａが抜は
出てしまうのを防止している。また上記第１リツプ１６
Ａの外周部に上記突出部１６Ａａの反対側に環状溝１６
Ａｂを形成し、この環状溝１６Ａｂによって形成される
空間を、ゴム製のシール部材２９をケース１４内に組付
けた際の弾性変形に対する逃げ部としている。

また、上記シール部材２９の内周面は第２リツプ１６Ｂ
の密封流体側湾曲面に沿う湾曲面２９ａとして形成して
あり、この湾曲面２９ａによって第２リッブ１６Ｂの内
周部が必要以上に軸方向左方に変位するのを防止し、そ
れによって第２リツプ１６Ｂの先端部が第１リツプ＋６
Ａに必要以上に重合しないようにしている。

さらに右端部に位置する上記プレート３０は、金属によ
って単純なワッシャ形状に製造しであるが、その内周面
と上記回転軸１２の外周面との間隙ｔ°は、何等かの原
因により第２リツプ１６Ｂの内周部が右側に反転してし
まうことを防止できるような小さな間隙に設定している
。

以上の構成を有する本実施例においても、上記第１リツ
プ１６Ａに設けた環状溝１９によって前述の実施例と同
等な作用効果が得られることは明らかである。

次に、本発明の効果を第４図に示す試験結果に基づいて
説明する。

この試験結果は、第阜図に示したリップシール装置３を
斜板式コンプレッサに組込んで洩れ量を測定した結果を
示したものである。この試験では、上記斜板式コンプレ
ッサの吸入側圧力を１．５〜２．５　Ｋｇ／　ｃ　ｍ’
、吐出側圧力を１３〜１８にｇ／ｃｒｎ２とし、４５０
０ｒｐｍで２４時間連続して回転させた後、２４時間連
続して停止させ、これを４回繰返した際の回転中の合計
洩れ量と停止中の合計洩れ量とをそれぞれ測定した。

また、比較用の従来品Ａとしては上記リップ６のシール
面から環状溝を省略したものを、また従来品Ｂとしては
上記リップ６のシール面から環状溝を省略するとともに
そのシール面に螺旋溝を設けたものを用いた。この螺旋
溝の螺旋方向は、回転軸２の回転によってシール面に洩
れた密封流体が戻される方向に形成していることは勿論
である。

第４図の試験結果に示されるように、本発明品は従来品
Ａ、Ｈに比較して回転軸２の回転時においても、また停
止時においても洩れ量が少くなっており、良好なシール
性能が得られている。

なお、上記各実施例において、リップ６．１６Ａの各厚
さｔを１ｍｍとした場合、各リップの先端部から環状溝
９．１９までの距離２を０．３〜１　、１ｍｍのｉ囲で
変化させてシール性能を測定したところ、その距離２を
大きくした方が概してシール性に良い傾向があることが
認められた。また環状溝９．１９の幅りについても０．
２〜１．２ｒｎｍの範囲で変化させたところ、やはりそ
の幅りを大きくした方がシール性に良い傾向があること
が認められた。

「発明の効果」 以上のように、本発明によれば、回転時においても停止
時においても洩れ量を減少させることができるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図の要部の拡大図、第３図は本発明の他の実施例を示す
断面図、第４図は第１図のりツブリール装置と従来品と
について洩れ量を測定した試験結果を示す図である。 １．１１・・・ハウジング　　　　２．１２・・・回転
軸３、ｌ　３−・・リップシール装置　４．１４・・・
ケース５．２９・・・シール部材　　　６、＋６Ａ・・
・リップ９．１９−・・環状溝　　　　　９ａ、９　ｂ
−・・接続部分１０ａ、２０ａ・・・第１シール面 １０ｂ、２０ｂ・・・第２シール面 Ｎ１図 第　　３１ＸＪ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転自在に軸支した回転軸の周囲を囲繞するケースと、
   外周部が上記ケースに取付けられ、かつ内周部が密封流
   体側に湾曲されて上記回転軸の外周面に摺接されたリッ
   プとを備えたリップシール装置において、 上記リップの回転軸とのシール面に、回転軸の円周方向
   に連続した環状溝を設けたことを特徴とするリップシー
   ル装置。