JPH09273632A

JPH09273632A - 回転軸シール

Info

Publication number: JPH09273632A
Application number: JP8106297A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Takeda; 健一武田; Hiromi Obata; 博美小畑
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1996-04-02
Filing date: 1996-04-02
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】回転中のポンピング作用を十分に働かせて、
流体洩れを防ぐ。【解決手段】自由状態では円環平板状で、装着状態で
は内径側が回転軸３の外周面４に面接触するように弯曲
して面接触シール部17を形成するシールエレメント９を
備えている。このシールエレメント９の螺旋溝25の深さ
寸法が、密封流体Ｍ側から低圧側へしだい減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転軸シールに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、カーエアコン用コンプレッサに
於て、密封流体として、冷媒（ガス状、及び油等に溶解
した液状）及び冷凍機油が用いられ、これらの密封のた
めに、図５に示すような回転軸シールが使用されてい
る。

【０００３】この回転軸シールは、（図５で明らかなよ
うに、）第一保持金具ａと、第一シールエレメントｂ
と、第二保持金具ｃと、第二保持金具ｃと第一シールエ
レメントｂとの間に挾持された第二シールエレメントｅ
と、を備え、同図のように、固定部材ｆの孔部と、回転
軸ｇの間の円筒状空間に、装着される。

【０００４】この第二シールエレメントｅは、図６の
（イ）に示すように自由状態では円環平板状であって、
一面に螺旋溝ｊが形成され、装着状態では図５に示すよ
うに内径側が回転軸ｇの外周面に面接触するように（横
断面Ｌ字状に）弯曲して面接触シール部ｉを形成する。
つまり、螺旋溝ｊは図６の（イ）のように孔内周縁ｎか
ら外径側へ螺旋を描くように形成されて、図５に示す装
着状態での弯曲部ｐに相当する（半方向中間）位置まで
存在する。

【０００５】そして、図６の（ロ）は、同図（イ）の横
断面であって径方向Ｒは縮尺はそのままとして、厚さ方
向Ｔを特に数倍に拡大して描いた図であるが、この図に
於て、螺旋溝ｊの深さ寸法Ｈは全体にわたって一定であ
ることが判る。

【０００６】従来のこのような螺旋溝ｉでは、図６の
（ハ）に示す如く、装着状態で溝断面が、密封流体ｋ側
から弯曲部ｐ寄りにゆくにしたがって（同図の左から右
へゆくにしたがって）、シールエレメントｅに働く曲げ
外力によって、しだいに拡開し、溝断面積は増大する。
逆に言えば、弯曲部ｐ側から密封流体ｋ側───螺旋溝
ｊの外径側から内径側───へゆくにしたがって、溝断
面積が徐々に減少している。

【０００７】回転軸ｇの回転に伴って、螺旋溝ｊ内の微
量の流体はその粘性で連れ廻されて、図５及び図６の
（ハ）に於ける右から左方へ、送り返される。即ち、ポ
ンピング作用にて密封流体ｋ側に戻されようとする。こ
の時、従来の図５と図６に示したシールエレメントｅで
は、同図の右から左方へしだいに溝断面積が減少し（溝
が徐々に閉じ）ているため、流体が戻り難い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って、上述のような
従来のシールエレメントｅを有する回転軸シールでは、
軸ｇの回転時に、十分なポンピング作用が得られず、僅
かな（大気側ｍへの）流体洩れを生ずる虞があった。ま
た、密封流体ｋ側から弯曲部ｐ側へしだいに溝断面積が
増大し、流体が流れ易くなるので、軸ｇの静止時に、大
気側ｍへの流体洩れが生ずる虞もあった。

【０００９】さらに、弯曲部ｐにも十分に大きい深さ寸
法Ｈの溝が存在するため、その部位の剛性が不足して、
高圧作用時に、第二保持金具ｃの孔を介して折れ曲がっ
て、弯曲部ｐが大気側ｍへはみ出してしまう虞もあっ
た。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る回転軸シー
ルは、自由状態では円環平板状で、装着状態では内径側
が回転軸の外周面に面接触するように弯曲して面接触シ
ール部を形成するシールエレメントを備え、該シールエ
レメントの上記面接触シール部に形成される螺旋溝は、
密封流体側から弯曲部寄りにゆくにしたがって、上記装
着状態で溝断面積が減少するように構成されている。ま
た、螺旋溝の深さ寸法を、密封流体側から弯曲部寄りに
しだいに減少させて、装着状態での溝断面積を減少する
ように構成した。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態を詳説する。図１に示した回転軸シールは、例え
ばコンプレッサのケース等のハウジング１の孔部２と、
回転軸３との間の、円環状の空間部に装着され、回転す
る回転軸３の外周面４に摺接して、例えば冷媒（ガス
状、及び油等に溶解した液状）及び冷凍機油等の密封さ
れるべき流体Ｍを、シールする。

【００１２】そして、この回転軸シールは、ハウジング
１の孔部２の内周面２ａに形成した凹周溝に係止した止
め輪５によって、抜け止めされる。さらに、この回転軸
シールの具体的構成は、密封流体Ｍ側の一端縁に内鍔部
10を有する円環状の第一保持金具６と、第一保持金具６
に一体に固着された第一シールエレメント７と、第一保
持金具６に内嵌される倒立Ｌ字型断面の円環状第二保持
金具８と、第一保持金具６の（低圧側Ｌの）端縁のカシ
メにより第二保持金具８と第一シールエレメント７との
間に挾着された第二のシールエレメント９とを、備えて
いる。

【００１３】第一シールエレメント７は、回転軸３の外
周面４に接触するシールリップ部11と、孔部２の内周面
２ａに圧接されると共に第一保持金具６の外周面を被覆
する外周当接片部12と、外周当接片部12とシールリップ
部11とを連結するＶ字型断面の連結片部13と、から成
る。この連結片部13は、第一保持金具６の内鍔部10を
（Ｖ字状に）被覆している。

【００１４】シールリップ部11は、断面形状が略くの字
形で、その先端が回転軸３の外周面４に密に接触して、
流体Ｍを密封（シール）する。そして、第二のシールエ
レメント９は、四ふっ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等の
ふっ素系樹脂から成り、自由状態では図２のように円環
平板状であって、装着状態では図１及び図３に示すよう
に、内径側が回転軸３の外周面４に面接触するように弯
曲して面接触シール部17を形成する。つまり、弯曲部21
にて（断面に於て）90°弯曲させて、回転軸３の外周面
４の長手方向に所定の幅をもって、面接触シール部17が
接触する。

【００１５】図２はシールエレメント９の自由状態を示
し、同図（イ）は平面図で、同図（ロ）は厚さ方向Ｔを
径方向Ｒに対して大きな倍率に拡大して描いた断面図で
ある。この図２の（イ）（ロ）から明らかなように、円
環平板状のシールエレメント９にその孔部14から径方向
中間まで螺旋溝25が切込み形成されるが、この螺旋溝25
の深さ寸法Ｈは、孔部14近く（内径側）から外径側へ、
しだいに減少するように、形成される。

【００１６】言い換えれば、図１と図３に示すように、
装着状態で面接触シール部17となる部位に上記螺旋溝25
が形成されているが、この螺旋溝25の深さ寸法Ｈは、密
封流体Ｍ側から弯曲部21寄りにゆくにしたがって、しだ
いに減少させて、装着状態での溝断面積は（弯曲部21寄
りにゆくにしたがって）減少するようにした。逆に言え
ば、弯曲部21近くから、（内径側の）密封流体Ｍ側へし
だいに溝断面積が増大している。

【００１７】図３の（イ）に於て、面接触シール部17に
はその弯曲部21よりも小寸法Ｗだけ手前の範囲には、螺
旋溝25が終了し、螺旋溝25の無い部分───平坦面部18
と呼ぶ───が形成され、軸３の静止時に、螺旋溝25を
通って密封流体Ｍが低圧側Ｌへ洩れるのを防止してい
る。

【００１８】なお、図３の（ロ）に示すように、螺旋溝
25を、弯曲部21に達するように形成しても良い。本発明
では、この弯曲部21の近傍では、溝深さ寸法Ｈは十分に
小さいから、静止時の洩れの問題は生じない。

【００１９】なお、上述の実施の形態では、螺旋溝25の
深さ寸法Ｈを、密封流体Ｍ側から弯曲部21寄りにしだい
に減少させて、装着状態下の溝断面積を減少させたが、
これに限らず、例えば、溝断面の形状や、切込幅（開口
幅）寸法等を、しだいに変化させても、好ましい（図示
省略）。

【００２０】また、図２の（イ）に於て、螺旋溝25は等
ピッチである場合を例示したが、所望により不等ピッチ
としても良い。また、図１〜図３でも明らかなように、
螺旋溝25は、斜めに切込み形成されており、弯曲させて
装着すると開き気味となる。

【００２１】図３を従来例の図６の（ハ）と比較すれ
ば、弯曲部21の近傍の螺旋溝は深さ寸法Ｈが小さい（浅
い）ので、その弯曲部21の強度・剛性が本発明のものは
大きくなり、密封流体Ｍ側が高圧時、シールエレメント
９のこの弯曲部21がさらに折れ曲がったり、低圧側Ｌへ
はみ出す現象を有効に防止出来ることが、判る。

【００２２】本発明は上述の実施の形態以外にも種々変
形自由であって、例えば、図４の（イ）又は（ロ）のよ
うな断面を有する構造の回転軸シールとすることも好ま
しい。即ち、図４の（イ）に示す他の実施の形態では、
図１のゴム製のシールエレメント７を省略して、ＰＴＦ
Ｅ製の（単体の）シールエレメント９のみで密封する構
成とした。この場合のシールエレメント９に形成された
螺旋溝25も、その深さ寸法が密封流体Ｍ側（内周側）か
ら弯曲部21寄り（外周側）へ、しだいに減少している。

【００２３】また、図４の（ロ）に示す別の実施の形態
では、（同様に図１のゴム製のシールエレメント７を省
略して、）２枚のＰＴＦＥ製シールエレメント９，９を
用いている。この場合、各シールエレメント９，９に
（図１と同様に）深さ寸法がしだいに低圧側Ｌへ減少す
る螺旋溝25を形成する。

【００２４】なお、図４の（ロ）に於て、２枚のシール
エレメント９，９の内の一方（特に低圧側Ｌのもの）の
螺旋溝25を省略して、静止時の密封性能を向上するも好
ましいことである。そして、用途としては、コンプレッ
サ以外の流体機器に用いるも好ましい。

【００２５】

【発明の効果】本発明は上述の構成にて次のような著大
な効果を奏する。

【００２６】低圧側Ｌから密封流体Ｍ側へ、回転す
る軸３のポンピング作用により、螺旋溝25に沿って流体
が戻ろうとする際に、（溝部断面積が密封流体Ｍ側へし
だいに増加しているので）流体が還流する抵抗が小さ
く、円滑に戻る。これによって、回転中の流体洩れを一
層確実に防止出来る。軸３の静止時の流体洩れを確実かつ安定して、密封
する優れたシール性能を発揮する。高圧時に、エレメント９がその弯曲部21に於て折れ
曲がったり、低圧（大気）側Ｌへはみ出すことを、防止
出来る。総合的にシール性能に優れ、かつ、耐久性を備えて
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す断面図である。

【図２】シールエレメントの説明図である。

【図３】要部拡大断面図である。

【図４】本発明の実施の他の形態を示す断面図である。

【図５】従来例を示す断面図である。

【図６】従来例の要部の説明図である。

【符号の説明】

３回転軸４外周面９シールエレメント 17 面接触シール部 21 弯曲部 25 螺旋溝Ｍ密封流体Ｈ深さ寸法

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自由状態では円環平板状で、装着状態で
は内径側が回転軸の外周面に面接触するように弯曲して
面接触シール部を形成するシールエレメントを備え、該
シールエレメントの上記面接触シール部に形成される螺
旋溝は、密封流体側から弯曲部寄りにゆくにしたがっ
て、上記装着状態で溝断面積が減少するように構成され
ていることを特徴とする回転軸シール。
【請求項２】螺旋溝の深さ寸法を、密封流体側から弯
曲部寄りにしだいに減少させて、装着状態での溝断面積
を減少するように構成した請求項１記載の回転軸シー
ル。