JPH0972426A

JPH0972426A - 密封装置

Info

Publication number: JPH0972426A
Application number: JP7254489A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Sato; 芳則佐藤
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の凹凸のネジ部に替わり、シール自体の
寿命までネジポンプ機能を失わないネジ部をシールリッ
プに設けることにより、密封装置のシール性の安定化及
び品質の向上を図ることにある。【解決手段】シールリップ４を備える密封装置１にお
いて、成形材料に配合した充填剤１８が成形時に前記シ
ールリップの摺動面８にらせん状に偏在し、らせん状充
填剤高密度領域８ａを形成するように配向制御したこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールリップを備
えた密封装置に関し、特にシールリップの摺動面がネジ
ポンプ機能を有するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のシールリップの摺動面が
ネジポンプ機能を有する密封装置は、シールリップの加
硫成形時に、金型に形成した凹凸のネジパターンを転写
することによって成形され、摺動面にネジ形状の凹凸を
有するネジ部が形成されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の凹凸の
ネジ部を有する密封装置では、使用初期の段階ではネジ
部はその効果を示すが、シールリップの摩耗に伴い摺動
面のネジ部の凹凸形状も一緒に摩耗するため、使用途中
からネジポンプ機能が失われ、シール性の低下につなが
っていた。

【０００４】本発明は上記した従来技術の問題点を解決
するためになされたもので、その目的とするところは、
従来の凹凸のネジ部に替わり、シールリップ自体の寿命
までネジポンプ機能を失わないネジ部をシールリップに
設けることにより、密封装置のシール性の安定化及び品
質の向上を図ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】シールリップを備え、該
シールリップの摺動面がネジポンプ機能を有する密封装
置において、該シールリップの成形材料に配合した充填
剤が成形時に前記シールリップの摺動面にらせん状に偏
在するように配向制御したことを特徴とする。通常、密
封装置においては、シールリップと相手部材との摺動面
に介在する流体圧力によって、摺動面近傍は変形する。
本発明にあっては、らせん状に配向、形成された充填剤
領域の構造材的な効果により、充填剤領域では他の部分
より剛性が高く変形しにくいため、充填剤配向部分が相
対的に突出してらせん状の突起が形成される。このらせ
ん状突起がネジポンプ機能を果たすのである。

【０００６】前記摺動面上にらせん状に偏在する前記充
填剤が、前記シールリップの摺動面から内部に亙って連
続して分布し、前記シールリップが摩耗した場合におい
ても、摺動面上にらせん状に前記充填剤が露出するよう
に、配向制御することが望ましい。

【０００７】らせん状に充填剤が偏在する領域を摺動面
表層から内部にまで亙って設けることにより、シールリ
ップが摩耗してもらせん状の剛性の異なる領域が、常に
摺動面上に現われ、使用初期から寿命までシールリップ
のネジポンプ機能を持続させることが可能である。

【０００８】前記成形材料が、液状マトリックス及び磁
性体充填剤からなることを特徴とする。

【０００９】ここで、マトリックスとは、成形材料から
充填剤を除いた母材を示す。

【００１０】前記密封装置のシールリップの摺動面に対
応する部分をらせん状に磁化加工した成形型で成形する
ことにより、前記磁性体充填剤の配向制御を行うことを
特徴とする。

【００１１】液状マトリックス中に分散した磁性体充填
剤が成形型に加工されたらせん状磁石部に引き寄せられ
るため、極めて短時間で充填剤をらせん状に配向させる
ことが可能である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。

【００１３】図１は本発明の一実施形態に係る密封装置
たるオイルシールを示している。

【００１４】図１において、１は本発明を実施したオイ
ルシールであり、軸との間で摺動する内周シールのオイ
ルシールである。オイルシール１の主として、ゴム状弾
性体からなり、加硫成形されたものである。

【００１５】オイルシール１は形状から区分すると、ハ
ウジング穴に圧入固定される外周の筒状嵌合部２、筒状
嵌合部２の大気側端部から内側に伸びるプレート部３、
プレート部３の内側は２つに分かれ、１つは密封流体側
に斜めに折れ曲がって形成されているメインリップ４、
及び大気側へ斜めに伸びるダストリップ５に分かれ、さ
らにオイルシール１の内部にインサートされている金属
製の補強環６、メインリップ４に装着されるばね７から
構成されている。

【００１６】メインリップ４は、圧力を持ち回転軸を伝
って漏れようとする密封流体をシールする働きを持つ基
本となるリップである。それに対してダストリップ５は
大気側から砂粒、ほこり、泥水などがメインリップ４の
摺動面に侵入して、摩耗を促進させ密封流体漏れを生じ
させるのを防ぐ補助的な働きをする。

【００１７】補助環６は、金属板をプレス加工したもの
であって、断面は概略Ｌ字形をしており、外周の筒状部
分６ａと、筒状部分６の大気側端部から内側に伸びるフ
ランジ部６ｂとから構成されている。そして、この補強
環６はオイルシール１の筒状嵌合部２とプレート部３内
部に加硫成形時にインサートされたものである。補強環
６の機能は、オイルシール１を補強して剛性を高めるこ
とである。

【００１８】ばね７はメインリップ４の先端部を回転軸
に締め付け、回転時の振れなどに対してリップの接触追
従性を良くし、回転軸の振れなどによる密封流体の漏れ
を防いでいる。

【００１９】本実施形態では、シールリップは、メイン
リップ４とダストリップ５とから構成されているが、メ
インリップ４が回転軸とある程度の幅を持った摺動面８
にて接触しており、この摺動面８がネジポンプ機能を有
する。

【００２０】本実施形態では、図２に示すような金型で
成型する。図２では、中子型１０のみ正面を示し、他の
金型については断面を示している。

【００２１】金型は、オイルシールの摺動面８に対応す
る摺動面対応部９をらせん状に磁化加工した中子型１
０、第１下型１２、第２下型１３からなる下型と、第１
上型１４、第２上型１５とからなる上型とによって構成
されており、上型と下型の間にキャビティ１６を形成し
ている。中子型１０の摺動面対応部９にらせん状に磁石
部９ａが設けられている。

【００２２】図３に、中子型１０の摺動面対応部９をら
せん状に磁化加工する工程を示す。但し、摺動面対応部
を含む中子型１０については、通常型製作に用いる鉄材
では、磁石を埋め込んだ場合に磁石以外の部分も磁化し
てしまうので、ステンレス材等の磁化しない材料で型を
製作する必要がある。

【００２３】まず、図３（ａ）に示すように、中子型１
０の摺動面対応部９に、フライス盤によって、らせん状
に凹部９ｂを刻む。

【００２４】次に、図３（ｂ）に示すように、このらせ
ん状の凹部９ｂに、凹部と同形状の永久磁石１１をシマ
リバメで打ち込むことによって磁石部９ａを形成する。
永久磁石にフェライト磁石等の焼結品を使用するとシマ
リバメの際に割れる可能性があるため、金属性永久磁石
を使用することが望ましい。なお、ここで、打ち込む磁
石の厚みを摺動面対応部に刻む凹部の深さ以下にすれ
ば、型転写により形状ネジも付与することができる。

【００２５】最後に、図３（ｃ）に示すように、摺動面
対応部９に研削仕上げを施す。

【００２６】図４に、成型時に磁性体充填剤がらせん状
に配向制御される過程を示す。成型材料には、液状マト
リックス１７、磁性体充填剤１８を用いる。図４（ａ）
に示すように、成形材料注入直後には、磁性体充填剤粒
子１８は液体マトリックス１７中に散在している。その
後は、図４（ｂ）に示すように、液状マトリックス１７
中の比較的自由運動可能な磁性体充填剤粒子１８が中子
型１０のらせん状磁石部９ａに引き寄せられて、摺動面
８周辺へ移動する。その結果、図４（ｃ）に示すよう
に、磁性体充填剤粒子１８は摺動面８上にらせん状に配
向制御されて、ネジポンプ機能を果たすネジ部が形成さ
れる。らせん状の充填剤高密度領域８ａは、摺動面８を
越えて前後のテーパ面に拡がっても実用上不都合がな
い。

【００２７】マトリックスについては、成形時に液状化
可能なマトリックス、もしくは液状マトリックスが使用
可能である。例としては、熱可塑性エラストマー（ＴＰ
Ｅ）、液状ゴムなどが挙げられる。ＴＰＥ材では射出成
形時にノズル部の加熱により溶融させることで液状化さ
せる。

【００２８】また、磁性体充填剤については、鉄粉、ニ
ッケルなどが用いられる。

【００２９】これらマトリックスと磁性体充填剤は成形
前に混合しておく（プレミックス）。液状化させて型内
へ成形材料を導入するため、成形方式については射出成
形が平易である。

【００３０】形成されるらせん状充填剤高密度領域８ａ
のらせんの向きは、ネジポンプ機能を果たすためには、
回転軸の回転方向と関連が必要であることは言うまでも
ない。

【００３１】本発明にあっては、シールリップ４と相手
部材との摺動面８間に介在する流体の圧力が作用して
も、充填剤高密度領域８ａは他の部分より剛性が高いの
で変形しにくく、充填剤高密度領域８ａが相対的に突出
してらせん状の突起が形成され、ネジポンプとして機能
する。

【００３２】充填剤高密度領域８ａは摺動面８の表層か
ら内部にまで亙って形成されているので、シールリップ
４が摩耗してもらせん状の剛性の異なる領域が常に摺動
面８上に現われ、使用初期からシール寿命までシールリ
ップ４のネジポンプ機能が持続する。

【００３３】以上説明したように、従来の凹凸状ネジ部
を有するオイルシールでは、シールリップの摩耗進行に
伴い、ネジ部が摩滅し、ネジポンプ機能が消失して、シ
ール性能の低下が起きるのに対して、本発明によるオイ
ルシールではシールリップの摩耗進行に際して、常にら
せん状の剛性の異なる部分が摺動面上に現われるため
に、ネジポンプ機能は失われることなく使用初期からシ
ールの寿命まで高いシール性能の保持が可能である。

【００３４】特に、液状マトリックス１７中に分散した
磁性体充填剤１８が中子型１０に加工されたらせん状磁
石部９ａに引き寄せられるため、極めて短時間でネジ部
形成が可能である。

【００３５】しかも、磁性体充填剤の配合量、成形型の
磁化部分の形状、磁化率の最適化により、ネジ部となる
充填剤高密度領域８ａをシールリップ摺動面肉厚方向に
厚くすることが可能である。

【００３６】

【実施例】本実施例では、オイルシールの材料として、
成形時に液状であるマトリックス（ＴＰＥ、液状ゴムな
ど）、および強磁性体充填剤を用いる。

【００３７】金型には、前記方法により、摺動面対応部
にらせん状に磁化加工を施す。

【００３８】液状化可能なマトリックスとしては、熱可
塑性エラストマー（ＴＰＥ）、液状ゴムが挙げられる。
特にＴＰＥを用いた場合には、加硫工程が不要であるこ
と、補強剤なしで十分な強度を有すること、バリが再利
用しやすいこと等のＴＰＥの持つ長所をそのまま利用で
き、また、混練後に材料が固化するのでハンドリングし
やすいなど、有用である。しかし、ＴＰＥ可塑化のため
にノズル部などを加熱する必要があり、混練機、成形機
はその分複雑になる。

【００３９】液状ゴムを用いた場合には、タンク移送、
パイプ移送など運搬手段を考慮しなければならない分だ
け複雑であるが、連続混練から成形までの自動化の点、
混練機、成形機の単純化ができる点で有利である。

【００４０】ここでは、実施例として、マトリックスに
液状ゴムを用いた場合について説明する。

【００４１】液状ゴムは、液状シリコーンゴムであるＫ
Ｅ１９３０（高強度タイプ、信越シリコ−ン製）を使用
した。

【００４２】磁性体充填剤は、ゴム磁石、プラスチック
磁石などに使用されているバリウムフェライト磁粉（比
重５．０、粒度分布０．８〜１０μｍ、比表面積０．５
〜３．０ｍ²/g ）を使用した。

【００４３】配合は以下の通りである。

【００４４】液状ゴム：ＫＥ１９３０−Ａ液５０ｐｈｒＫＥ１９３０−Ｂ液５０ｐｈｒ磁性体充填剤：バリウムフェライト磁粉１１３．６
ｐｈｒ（２０ｖｏｌ％）。

【００４５】ここで、ｐｈｒはポリマー重量１００ｇに
対する配合剤重量（ｇ）を表す。

【００４６】加工工程は、図５に示す。

【００４７】今回使用した液状シリコーンゴムは２液混
合タイプ（１：１）である。原料供給ポンプから定量吐
出ポンプを経て、ミキサーで液状シリコーンゴム２液を
混合するとともに充填剤をブレンドした。その後、射出
成形機により注型し成形品とした。

【００４８】オイルシールの加硫後の物性は以下の通り
である。

【００４９】硬度（ＪＩＳＡ）：７９引張り強度Ｔ_B（ＭＰａ）：７５伸びＥＢ（％）：１５０密度（ｇ／cm³) ：１．８８０以上の条件により回転型オイルシールを作製し、オイル
シール回転試験を行って密封性能を確認した。

【００５０】摺動面摩耗幅と密封性能（正面取り付け時
吸い込み量）との関係を示すグラフが図６である。従来
のオイルシールでは、シールリップの摩耗に伴い型転写
によるネジ形状が摩滅して密封性能の低下、バラツキが
生じているのに対して、本発明に係るオイルシールでは
摩耗幅の増加時にも安定した密封性能の保持が可能とな
っている。

【００５１】

【発明の効果】成形材料に配合した充填剤が成形時にシ
ールリップの摺動面にらせん状に偏在するように配向制
御したことにより、充填剤高密度領域の構造材的な効果
から、充填剤配向部分が相対的に突出してらせん状の突
起が形成され、このらせん状突起がネジポンプ機能を果
たし、シール性の高い密封装置を提供することができ
る。

【００５２】摺動面上にらせん状に偏在する充填剤が、
シールリップの摺動面から内部に亙って連続して分布
し、シールリップが摩耗した場合においても、摺動面上
にらせん状に充填剤が露出するように、配向制御したこ
とにより、シールリップが摩耗しても、らせん状の剛性
の異なる領域が、常に摺動面上に現われ、使用初期から
寿命までシールリップのネジポンプ機能を持続させるこ
とができる。

【００５３】液状マトリックス及び磁性体充填剤とから
なる成形材料を使用することにより、成形時に磁力を利
用して充填剤の配向制御を行うことができる。

【００５４】密封装置のシールリップの摺動面に対応す
る部分をらせん状に磁化加工した成形型で成形し、磁性
体充填剤の配向制御を行うことにより、極めて短時間で
充填剤をらせん状に配向させることができる。さらに、
磁性体充填剤の配合量、成形型の磁化部分の形状、磁化
率の最適化により、充填剤が密な領域をシールリップ摺
動面肉厚方向に厚くすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施形態に係るオイルシール
の断面図である。

【図２】図２は、本発明の実施形態に係るオイルシール
の成型に使用する金型の断面図である。

【図３】図３は、中子型の摺動面対応部を磁化加工する
工程を示す図である。

【図４】図４は、摺動面上に磁性体充填剤が配向制御さ
れる過程を示す図である。

【図５】図５は、本実施例に係るオイルシールの加工工
程を示す図である。

【図６】図６は、本実施例に係るオイルシールの回転試
験の結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１オイルシール（密封装置）２筒状嵌合部３プレート部４メインリップ５ダストリップ８摺動面８ａらせん状充填剤高密度領域９中子型の摺動面対応部９ａらせん状磁石部９ｂらせん状凹部１０中子型１１磁石１７液状マトリックス１８磁性体充填剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールリップを備え、該シールリップの
摺動面がネジポンプ機能を有する密封装置において、該シールリップの成形材料に配合した充填剤が成形時に
前記シールリップの摺動面にらせん状に偏在するように
配向制御したことを特徴とする密封装置。
【請求項２】前記摺動面上にらせん状に偏在する前記
充填剤が、前記シールリップの摺動面から内部に亙って
連続して分布し、前記シールリップが摩耗した場合にお
いても、摺動面上にらせん状に前記充填剤が露出するよ
うに、配向制御したことを特徴とする請求項１記載の密
封装置。
【請求項３】前記成形材料が、液状マトリックス及び
磁性体充填剤からなることを特徴とする請求項１又は２
記載の密封装置。
【請求項４】前記密封装置のシールリップの摺動面に
対応する部分をらせん状に磁化加工した成形型で成形す
ることにより、前記磁性体充填剤の配向制御を行うこと
を特徴とする請求項３記載の密封装置。