JPH0723655Y2

JPH0723655Y2 - 密封装置

Info

Publication number: JPH0723655Y2
Application number: JP1990040911U
Authority: JP
Inventors: 寛男田上
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 1990-04-17
Filing date: 1990-04-17
Publication date: 1995-05-31
Anticipated expiration: 2005-04-17
Also published as: JPH03130964U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）この考案は、乗用車をはじめ産業用，家庭用を問わずあ
らゆる範囲の機械，器具に用いられる密封装置に関す
る。

（従来の技術）第11図は従来のこの種の密封装置としてのオイルシール
100を示している。オイルシール100はハウジング101内
に嵌合した金属環102と、金属環102の内周側へと一体的
に固着した環状のシールリップ103とから構成されてい
る。シールリップ103の外周側には、内向きの緊迫力を
有する緊迫力付与環としてのコイル状のガーターばね10
4が巻き付けられている。このように構成したオイルシ
ール100は、ガーターばね104の緊迫力によりシールリッ
プ103が回転軸105へと所定の幅で密封接触し、密封流体
Ａと大気Ｂとの間を流体密に維持するのである。

ところで、上記シールリップ103は主として合成ゴムな
どの高分子（ゴム状弾性体）より成形されていて耐摩耗
性に劣るため、何らかの形で回転軸105との密封接触面
を潤滑して保護する必要がある。一般的には潤滑油等の
密封流体Ａ自体を上記密封接触面に導入して油膜を形成
する流体潤滑を行なっているが、密封流体Ａが水など潤
滑性に乏しい流体である場合には、グリースを補助的に
使用して潤滑している。ここで、潤滑特性は、潤滑剤の
粘性×すべり速度（回転速度）／荷重（緊迫力）、の関
係から導出される。

（考案が解決しようとする課題）しかしながら、上記オイルシール100においては、ガー
ターばね104の緊迫力は全周に亘って均一であるため、
回転軸105に対するシールリップ103の内周方向の密封接
触幅が略同一でしかも直線状である。

このため、回転軸105が低速度で回転する場合や、回転
軸105が所定の角度範囲内で円周方向に揺動する（揺動
時の両死点において低速度）ような使用条件において
は、密封接触面への密封流体Ａの導入が不充分となって
良好な流体潤滑が期待できず、長期間使用しているとシ
ールリップ103の摩耗・焼付きによる寿命の低下、及び
密封性の低下を招いていた。

このような条件下においては、通常は第12図に示すよう
なオイルシール200が使用される。このオイルシール200
は金属環201に固定したシールリップ202の先端（回転軸
への密封接触面）が円周方向に沿って波状に形成してあ
るため、第13図のようにＤ領域にある密封流体が回転に
より密封接触面へ矢印Ｅ又はＦのように導入されること
となり、前述の問題は解消できる。また、この波状のシ
ールリップ202は、成形用の金型にウエーブを加工して
おけば成形できるため、特に成形上の問題はない。

しかし、例えば船舶用のフィン・スタビライザー等に用
いるオイルシールは、その寸法が大きく、かつ使用個数
が少ないため、ウエーブ加工付きの金型を新造していた
のでは経済的負担が大きすぎるという別の問題があっ
た。

この考案は上記課題を解決するためのもので、あらゆる
条件下でシールリップと回転軸との密封接触面における
流体潤滑を良好に行えることは勿論、成形時における経
済的負担が嵩むことのない密封装置を提供することを目
的としている。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するためこの考案は、環状のゴム状弾性
体製シールリップと、このシールリップを回転軸に対し
て円周方向に沿って所定の幅で密封接触すべく、該シー
ルリップの外周に巻き付けた緊迫力を付与するコイル状
のガーターばねとを有する密封装置において、前記コイ
ル状のガーターばねのコイル同士のピッチを変えて、緊
迫力を円周方向に沿って不均一に設定したものである。

また、回転軸に密封接触する環状のゴム状弾性体製シー
ルリップと、このシールリップを着脱自在に保持する保
持環とを有する密封装置において、保持環であって軸方
向の位相を、円周方向に沿って変位させたものである。

更に、回転軸に密封接触する環状のゴム状弾性体製シー
ルリップと、このシールリップを着脱自在に保持すべ
く、シールリップの大気側に密着する環状の第一保持面
と、シールリップの密封流体側に密着する環状の第二保
持面とを備えた保持環とを有する密封装置において、前
記第一，第二保持面を円周方向に沿って均等に蛇行させ
たものである。

（作用）上記構成に基づくこの考案は、緊迫力を付与するコイル
状のガーターばねのコイル同士のピッチを変えて緊迫力
の強弱部を形成し、この緊迫力の強弱部に対応して回転
軸に対するシールリップの密封接触面に円周方向に沿っ
て幅広部と幅狭部が形成される。幅狭部の近傍に存在す
る密封流体は回転軸の回転に伴って密封接触面の幅広部
にひき込まれる。

また、保持環により着脱自在に保持されたシールリップ
であって回転軸の軸方向に対する密封接触面の位相は、
円周方向に沿って変位している。このため、大気側に変
位している密封接触面の近傍に存在する密封流体は、回
転軸の回転に伴って密封流体側に変位している密封接触
面にひき込まれる。

更にまた、保持環により着脱自在に保持されたシールリ
ップと回転軸との密封接触面は、円周方向に沿って蛇行
することとなる。このため、大気側にズレている密封接
触面の近傍い存在する密封流体は、回転軸の回転に伴っ
て密封流体側にズレている密封接触面にひき込まれる。

（実施例）次に、この考案を第１図〜第10図に示す実施例に基づい
て説明する。

◎第一実施例（第１図〜第５図）第１図，第２図は密封装置としての外周金属形のオイル
シール１を示しており、このオイルシール１は、ハウジ
ング２の内周に嵌合した円筒状の嵌合い部3aの一端に内
向きフランジ3bを設けた断面略Ｌ字状の金属環３と、フ
ランジ3bの内周側に焼付け固定したゴム状弾性体製の環
状のシールリップ４とを備えている。このシールリップ
４は潤滑油等の密封流体Ｇ側に向けて伸びており、その
外周には内向き（回転軸５側へ）の緊迫力を有する緊迫
力付与環としてのコイル状のガーターばね６が巻き付け
られている。

第３図はシールリップ４の外周に巻き付ける以前のガー
ターばね６の部分拡大図である。領域Ｈは隣接するコイ
ル（素線）同士のピッチを短く（密着状態）設定してあ
り、領域Ｊはピッチを長く（非接触）設定してある。こ
のため、ばね特性は第４図に示すように領域Ｈは残留応
力が大きく、初張力（緊迫力）も大きい。これに対して
領域Ｊは残留応力が減少するため初張力（緊迫力）が低
下し、巻数が少ないためばね定数は増大している。この
ように領域ＨとＪを円周方向に沿って交互に形成したの
が本考案のガーターばね６であり、これを伸ばしてシー
ルリップ４へと巻き付けたのが第２図である。

こうしてガーターばね６をシールリップ４に巻き付けた
状態においては、領域Ｈにおけるシールリップ４に対す
る緊迫力（初張力）に比べて領域Ｊのそれのほうが大き
い。このため、第５図のように回転軸５に対するシール
リップ４の密封接触面には、ガーターばね６の領域Ｈに
相当する箇所の幅狭部Ｌと、領域Ｊに相当する箇所の幅
広部Ｍとが形成される。

次に、上記オイルシール１の作用を説明する。

シールリップ４は回転軸５に密封接触して密封流体Ｇ側
と大気Ｎ側とを流体密に維持している。ここで、回転軸
５が回転すると、シールリップ４の密封接触面であって
幅狭部Ｌの近傍に存在する密封流体Ｇは、回転に伴って
矢印ＱまたはＲのように密封接触面の幅広部Ｍ側へと導
入されて油膜を形成し、流体潤滑を良好に維持する。従
って、例えば回転軸５が低速度で回転する場合や、円周
方向に所定角度範囲内で揺動するような条件下において
も、回転軸５の回転方向に関りなくシールリップ４の摩
耗や焼付きの発生を防止でき、オイルシール１の長寿命
化，密封性の安定維持を図れる。

また、ガーターばね６のピッチを変えることにより緊迫
力を円周方向に不均一としているから、オイルシール１
の成形用の金型を新造する必要もなく、成形過程におけ
る経済定負担もほどんどない。さらに、緊迫力を円周方
向に不均一にする際、コイル状のガーターばね６のコイ
ル同士のピッチを変えるだけで良いため、他に構成部品
を追加したり、特別な構成とする必要がなく、簡単な構
成で行うことができる。

なお、上記実施例においては外周金属形のオイルシール
について説明しているが、外周ゴム形のオイルシールに
適用してもよいし、また、ちりよけ付オイルシールに適
用してもよい。

◎第二実施例（第６図，第７図）第６図において、20は密封装置としてのオイルシールを
示している。このオイルシール20は回転軸５に密封接触
する環状のゴム状弾性体製のシールリップ21と、このシ
ールリップ21を着脱自在に保持する保持環（金属等から
なる）22とから構成されている。この保持環22はハウジ
ング２内に嵌合されて、シールリップ21の大気Ｎ側の面
に密着した第一保持器23と、シールリップ21の密封流体
Ｇ側の面に密着した第二保持器24とにより分割構成され
ている。この第一保持器23と第二保持器24とは図示しな
いねじ等により一体的に締付け固定されている。

そして、保持環22であって軸方向の位相は、円周方向に
沿って変位している。即ち、この実施例では、シールリ
ップ21の大気側に密着した第一密着面25と、シールリッ
プ21の密封流体Ｇ側に密着した第二密着面26とを軸中心
に対して直角でなく傾けることにより、第７図のように
Ｒだけの軸方向位相を与え、リップ先端の接触部は角度
θだけ軸中心に対して斜めになる。ここで、第一，第二
密着面25,26の変位量は、第７図のようにシールリップ2
1を回転軸５に密封接触させた際において、軸方向の接
触幅Ｑに対するシールリップ21の変位量Ｒが、Ｒ＞1/2Q
となるように設定されている。なお、27はシールリップ
21の背面に装着したガーターばねである。

次に、上記オイルシール20の作用を説明する。

保持環22へ装着する前のシールリップ21の軸方向の位相
は、円周方向に沿って変位はない。そして、シールリッ
プ21を第一保持器23と第二保持器24とで挟持すると、シ
ールリップ21は第一，第二密着面25,26に沿って弾性変
形し、軸方向の位相が円周方向に沿って変位する。

回転軸５の回転中においては、シールリップ21であって
大気Ｎ側に変位している密封接触面の近傍、即ち、第７
図において下方に存在している密封流体Ｇが、矢印Ｔの
ように密封流体Ｇ側へ変位している密封接触面へとひき
込まれて油膜を形成し、流体潤滑を良好に維持する。従
って、例えば回転軸５が低速度で回転する場合や、円周
方向に所定角度範囲内で揺動するような条件下において
も、回転軸５の回転方向に関りなくシールリップ21の摩
耗や焼付きの発生を防止でき、オイルシール20の長寿命
化，密封性の安定維持を図れる。

また、シールリップ21は保持環22に対して着脱自在であ
るとともに、特殊な加工を施す必要がないから、特別に
金型を新造する必要もなく、成形時における経済的負担
が増すこともない。

◎第三実施例（第８図〜第10図）第８図において、30は密封装置としてのオイルシールを
示している。このオイルシール30は回転軸５に密封接触
する環状のゴム状弾性体製のシールリップ31と、このシ
ールリップ31を着脱自在に保持する保持環（金属等から
なる）32とから構成されている。この保持環32はハウジ
ング２内に嵌合されて、シールリップ31の大気Ｎ側の面
に密着した第一保持器33と、シールリップ31の密封流体
Ｇ側の面に密着した第二保持器34とにより分割構成され
ている。この第一保持器33と第二保持器34とは図示しな
いねじ等により一体的に締付け固定されている。

前記第一保持器33の第一保持面35と、第二保持器34の第
二保持面36とは、第９図に示すように円周方向に沿って
均等に蛇行形成（軸方向に山と谷とを設けた）されてい
る。この実施例は第一，第二保持面35と36相互に山と谷
を六等配置した場合を表わしている。なお、37はシール
リップ31の背面に装着したガーターばねである。

次に、上記オイルシール30の作用を説明する。

保持環32へ装着する前のシールリップ31は、円周方向に
沿って直線状のものである。そして、シールリップ31を
第一保持器33と第二保持器34とで挟持すると、シールリ
ップ31は第一，第二保持面35,36に沿って弾性変形し、
円周方向に蛇行することとなる。

回転軸５の回転中においては、シールリップ31であって
大気Ｎ側に突出している密封接触面の近傍に存在してい
る密封流体Ｇが、矢印Ｕ（又はＶ）のように密封接触面
へとひき込まれて油膜を形成し、流体潤滑を良好に維持
する。従って、例えば回転軸５が低速度で回転する場合
や、円周方向に所定角度範囲内で揺動するような条件下
においても、回転軸５の回転方向に関りなくシールリッ
プ31の摩耗や焼付きの発生を防止でき、オイルシール30
の長寿命化，密封性の安定維持を図れる。

また、シールリップ31は保持環32に対して着脱自在であ
るとともに、円周方向形状が直線状の通常のものをその
まま使用しているのであるから、特別に金型を新造する
必要もなく、成形時における経済的負担が増すこともな
い。

（考案の効果）この考案は以上のように構成したものであるから、緊迫
力を付与するコイル状のガーターばねのコイル同士のピ
ッチを変えて緊迫力の強弱部を形成し、この緊迫力の強
弱部に対応して回転軸に対するシールリップの密封接触
面に円周方向に沿って幅広部と幅狭部とが形成され、幅
狭部の近傍に存在する密封流体は回転軸の回転に伴って
密封接触面の幅広部側にひき込まれ、良好に流体潤滑さ
れる。また、シールリップであって大気側に変位してい
る密封接触面の近傍に存在する密封流体が、密封流体側
へと変位している密封接触面へと引き込まれて油膜を形
成し、流体潤滑を良好に維持する。更に、蛇行している
密封接触面であって大気側へ突出している部位に存在す
る密封流体が、回転に伴って密封接触面へとひき込まれ
て油膜を形成し、流体潤滑を良好に維持する。

従って、例えば回転軸が低速度で回転する場合や、円周
方向に所定角度範囲内で揺動するような使用条件下にお
いても、シールリップの摩耗や焼付きの発生を防止で
き、密封装置の長寿命化，密封性の安定維持を図れる。

そして、緊迫力を円周方向に不均一にする際、コイル状
のガーターばねのコイル同士のピッチを変えるだけで良
いため、他に構成部品を追加したり、特別な構成とする
必要がなく、簡単な構成で行うことができる。

また、コイル状のガーターばねの緊迫力に変化をつける
ことによりシールリップを弾性変形させて密封接触面に
幅広部と幅狭部を形成したり、また、軸方向の位相を円
周方向に変位させた保持環によりシールリップを弾性変
形させて密封接触面の軸方向の位相を円周方向に沿って
変位させたり、更にまた、保持環の第一，第二保持面に
よりシールリップを弾性変形させて密封接触面を蛇行さ
せたりしており、いずれもシールリップに何等特別な成
形加工を施していない。従って、従来のように成形用の
金型を新造する必要はなく、密封装置の成形過程におけ
る経済的負担も小さくてすむという各種の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はこの考案の第一実施例を示し、第１
図，第２図はオイルシールに適用した例を示す正面半断
面図及び側面断面図、第３図はガーターばねを示す部分
拡大図、第４図はガーターばねのばね特性を示すグラ
フ、第５図はシールリップの密封接触面の幅を示す説明
図、第６図は第二実施例のオイルシールを示す正面断面
図、第７図は同実施例の密封接触面を示す部分正面断面
図、第８図は第三実施例のオイルシールを示す正面半断
面図、第９図は第８図のＸ−Ｘ線断面におけるオイルシ
ールの展開図、第10図は同実施例の密封接触面を示す説
明図、第11図は第一の従来例を示す正面半断面図、第12
図は第二の従来例を示す正面半断面図、第13図は第12図
のシールリップの密封接触面を示す説明図である。符号の説明 1,20,30……オイルシール（密封装置） 4,21,31……シールリップ５……回転軸６……ガーターばね（緊迫力付与環） 22,32……保持環 35……第一保持面、36……第二保持面

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】環状のゴム状弾性体製シールリップと、こ
のシールリップを回転軸に対して円周方向に沿って所定
の幅で密封接触すべく、該シールリップの外周に巻き付
けた緊迫力を付与するコイル状のガーターばねとを有す
る密封装置において、前記コイル状のガーターばねのコイル同士のピッチを変
えて、緊迫力を円周方向に沿って不均一に設定したこと
を特徴とする密封装置。
【請求項２】回転軸に密封接触する環状のゴム状弾性体
製シールリップと、このシールリップを着脱自在に保持
する保持環とを有する密封装置において、保持環であって軸方向の位相を、円周方向に沿って変位
させたことを特徴とする密封装置。
【請求項３】回転軸に密封接触する環状のゴム状弾性体
製シールリップと、このシールリップを着脱自在に保持
すべく、シールリップの大気側に密着する環状の第一保
持面と、シールリップの密封流体側に密着する環状の第
二保持面とを備えた保持環とを有する密封装置におい
て、前記第一，第二保持面を円周方向に沿って均等に蛇行さ
せたことを特徴とする密封装置。