JPH0976370A - シール部材の製造方法及び密封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 密封装置のリップ先端部に汎用的に用いるこ
との可能な複合材料からなるシール部材を製造する方法
と、シール部材に複合材料を用いているものでリップ先
端部のバリ処理や不要部分のカットといった後処理が不
要な密封装置を提供する。 【解決手段】 オイルシール２０のリップ先端部の形状
に加工されたシール部材１１をシールリップ２２に取付
ける。但し、シール部材１１は、複数種類のシート材が
波板状に積層されたもので、リップ先端１１ａにそれぞ
れのシート材が交互に現れるように加工されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は密封装置に使用され
るシール部材の製造方法及びこのシール部材を備える密
封装置に関する。特に、材質の異なる複数種類のシート
材を波板状に積層させたことを特徴としている。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図１０に示されるようなハウ
ジング１０１と軸１０２との間を密封する密封装置とし
てのオイルシール１０３がある。

【０００３】このオイルシール１０３は、補強環１０４
の外周環部１０４ａがハウジング１０１の内周部に嵌着
され、補強環１０４の径方向部１０４ｂの内周側にゴム
状弾性体のシール部１０５が設けられている。

【０００４】シール部１０５は、軸１０２と接触するリ
ップ先端部１０５ａと、このリップ先端部１０５ａの両
側に、密封流体側Ｍ’と反密封流体側Ｏ’の２つの傾斜
面１０５ｂ，１０５ｃとから構成されており、さらに、
リップ先端部１０５ａの軸１０２に対する緊迫力を付与
するバネ１０６がシール部１０５の外周側に備えられて
いるもので、オイルシール１０３の密封性を発揮する部
分である。

【０００５】また、従来技術におけるオイルシールの密
封性能を発揮させる為に、上記の２つの傾斜面１０５
ｂ，１０５ｃの角度や形状、リップ先端部１０５ａの接
触幅と当接圧等の形状的特性を変えたり、ゴム及び充填
材並びに添加材等から構成されるシール部１０５として
のゴム状弾性体の配合組成を変化させることにより、目
的とする密封性能を発揮し得るように様々な工夫がなさ
れている。

【０００６】ところで、オイルシールが大量に使用され
ている自動車、建設機械、産業機器等の産業分野におい
て、近年の省資源化や環境問題などを考慮して燃費向上
や小型化、軽量化、長寿命化等が図られるようになって
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そして、上記のような
背景からオイルシールとしては、低摩擦化によりトルク
損失を少なくすると同時に耐摩耗性を高めて寿命を向上
させる、もちろん密封されている流体の漏れ量を長期間
にわたり一定の範囲で安定させるといった、様々な要求
品質や機能特性を同時に満足させるものが望まれてい
る。

【０００８】このように、品質や機能を向上させたオイ
ルシールを開発するにあたっては、先に述べた形状的特
性を変えたりゴム状弾性体の配合組成を変化させること
も重要である。しかしながら、これだけでは充分な効果
が得られない場合がある。

【０００９】一例として、リップ部の耐摩耗性を向上さ
せる方法として耐摩耗性の優れたグラファイトやテフロ
ンのパウダーをゴム組成物の充填材の一部として配合成
分内に添加する方法がある。しかし、単純にこれらを配
合しオイルシールを作成すると確かに耐摩耗性の向上は
認められるものの、ゴム組成の耐油性の低下や密封性能
の低下が起こる場合がある。

【００１０】従って、様々な相反する要求特性を満足さ
せるために、ゴム状弾性体の材料の配合組成が異なるも
のや、リップ部の形状的特性を変化させた多数のオイル
シールを試作し、実験により最適値を求めて使用する方
法が取られている。

【００１１】また一方、実開昭６２−２００８６５には
ゴム状弾性材料をもって形成されたシール部の摺動面
に、ゴム状弾性材料より硬質の材料を埋設したオイルシ
ールが提示されている。

【００１２】図１１はこのオイルシール２００の断面説
明図であり、端縁２０３の片側の斜面である摺動面２０
２に、ゴム状弾性材料２０１とより硬質の材料からなる
ネジ状片２０４が交互に形成されているもので、摺動面
に複数の異なる材料を当接させること（複合材料化）で
それぞれの材料の特性を生かして上記したような様々な
相反する要求特性を満足させることを可能としたものの
一例である。

【００１３】また、図１１のオイルシール２００の製造
方法としては、図１２（ａ）に示すように、まず、ネジ
状片２０４となる部分を備えた環状のリング２０５を準
備しておき、次に図１２（ｂ）に示すような断面形状と
なるように、オイルシール２００の成形型の中に環状の
リング２０５を固定して、ゴム状弾性材料２０１を加硫
成形して、その後切断線２１０に沿って不要部分２１１
をカットするという方法である。

【００１４】しかしながら、ゴム状弾性材料２０１とよ
り硬質の材料からなるネジ状片２０４をこのようなオイ
ルシール２００の成形型のなかで一体的に接合する方法
では、オイルシール２００の特別な成形型や環状のリン
グ２０５を製作するための専用の金型を必要とする等の
準備が必要であり、製造準備コストが上昇してしまう傾
向にある。また、成形されるゴムがネジ状片２０４の回
りに回り込んでネジ状片２０４が埋まってしまう問題が
あり、バリ処理や不要部分２１１のカットといった後処
理が必要であった。

【００１５】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、密封装
置の密封接触面となるシール部材に関して、それぞれの
密封装置の様々な形状のリップ先端部に汎用的に用いる
ことの可能な複合材料からなるシール部材を製造する方
法と、シール部材に複合材料を用いているものでリップ
先端部のバリ処理や不要部分２１１のカットといった後
処理が不要な密封装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、材質の異なる複数種類のシート材
を波板状に積層し、少なくとも一方の面を前記材質の異
なる複数種類のシート材が現れるように削り取ることで
密封接触面を形成する。

【００１７】また、回転するロール状部材と、このロー
ル状部材の表面に対向した凹凸表面を有する波付け部材
を備え、前記ロール状部材の表面に第１のシート材を巻
付け、ロール状部材の回転に従って一定の間隔で前記波
付け部材を押圧することで前記第１のシート材表面を凹
凸状とし、さらに、材質の異なる第２のシート材を前記
第１のシート材の表面に巻付け、前記ロール状部材の回
転に従って以前に形成された凹凸と嵌合するように一定
の間隔で前記波付け部材を押圧することで前記第２のシ
ート材表面を凹凸状とし、上記の工程を複数回繰り返す
ことで材質の異なる複数種類のシート材が波板状に積層
した環状のシール部材を形成し、内側あるいは外側の少
なくとも一方の側を前記材質の異なる複数種類のシート
材が現れるように削り取ることで環状密封接触面を形成
する。

【００１８】但し、前記波付け部材は、断面形状におい
て少なくとも一組の凹凸部を有する回転部材であり、前
記ロール状部材の回転に伴う外周表面の移動に対応して
一定の間隔で凹凸部が対面するように回転すると共に、
シート材の積層される厚みに応じて前記ロール状部材と
の距離を調節可能とすることも好適である。

【００１９】また、材質の異なる複数種類のシート材と
して、樹脂材からなるシート材とゴム状弾性材からなる
シート材を使用することも好適である。

【００２０】積層されたシート材同士の接合は加硫によ
る界面接合であることを特徴とすることもよい。

【００２１】前記密封接触面及び環状密封接触面は、密
封装置の相手部材の摺動面と当接するリップ先端部の形
状とすることも好ましく、このシール部材を密封装置の
相手部材の摺動面と当接するリップ部に備えることも好
適である。

【００２２】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）以下に本発明によるシール部材の製造
方法を図示の実施の形態に基づいて説明する。

【００２３】図１（ａ），（ｂ）及び図２（ａ），
（ｂ）は、シール部材の製造方法を第１の実施の形態と
して模式的に表現したものである。

【００２４】１は矢印Ａ１方向に回転するロール状部材
である。２はロール状部材１の外周表面に対向して平行
に回転する波付け部材であり、この実施の形態では略三
角形の断面形状である。

【００２５】まず、図１（ａ）のようにロール状部材１
の外周表面に第１のシート材Ｓ１を巻付ける。次に、図
１（ｂ）でロール状部材１を矢印Ａ１方向に一定の速度
で回転させ、この速度に応じて波付け部材２を矢印Ａ２
方向に回転させながら押圧して巻付けられた第１のシー
ト材Ｓ１の表面に波形Ｗを成形する。この第１のシート
材Ｓ１が波付けられている状態を拡大したものが図２
（ａ）である。

【００２６】次に第２のシート材Ｓ２を第１のシート材
Ｓ１の表面上に巻付け、第１のシート材Ｓ１の表面の波
形Ｗに嵌合するように波付け部材２により第２のシート
材Ｓ２の波付けを行う（図２（ｂ））。この時、波付け
部材２のロール状部材１からの軸間距離は、第１のシー
ト材Ｓ１の波形を形成した時にＤ₁ とすると、第２のシ
ート材Ｓ２の波形Ｗを形成する場合には、軸間距離をＤ
₁ ＋ｔ₂ とすることで第２層目の第２のシート材Ｓ２に
厚みの変化が少なくきれいな波形を形成することが可能
となる。ここで、ｔ₂ は第２のシート材Ｓ２の厚みであ
る。

【００２７】この積層工程を複数回行い、第１のシート
材Ｓ１と第２のシート材Ｓ２が所定の厚さに波板状に積
層した環状のシール部材を形成する。シート材同士の接
合は、接合面に接着剤を塗布しておくことにより接合し
てもよいが、一方のシート材がゴム状弾性材からなるシ
ート材である場合には、積層波付け後に加硫成形を行う
ことで他方のシート材との界面接合を行うこともでき
る。

【００２８】図３（ａ）は環状のシール部材１０をロー
ル状部材１から抜き取ったものである。この環状のシー
ル部材１０をメス３によりカット・スライスして図３
（ｂ），（ｃ）のようなオイルシールのリップ部の形状
を備えた環状のシール部材１１とする。メス３によりカ
ットすることで、内径側表面であるリップ先端１１ａ及
びリップ傾斜面１１ｂ，１１ｃに第１のシート材Ｓ１と
第２のシート材Ｓ２が交互に現れる。

【００２９】（実施の形態２）第１のシート材Ｓ１と第
２のシート材Ｓ２が所定の厚さに波板状に積層した環状
のシール部材を形成する製造方法において、実施の形態
１では、ロール状部材の表面が平滑なものを使用した
が、図４に示されるように、表面が波板形状としている
ロール状部材１ａを使用することも可能である。特に、
積層されるシート材が薄い場合には、第１層から外周表
面にきれいな波板形状を形成することが難しく、この様
な場合でも第１層から波板形状の形成によるシート材の
厚みの変化を抑えることができる。

【００３０】また、図５に示されるように、複数枚のシ
ート材、この実施の形態では第１のシート材Ｓ１と第２
のシート材Ｓ２を重ねてロール状部材１に巻付けて、同
時に波付け部材２により波付けを行うことで、連続的に
複数枚のシート材が所定の厚みになるまで巻き重ねるこ
とができ、生産性を向上することができる。

【００３１】（実施の形態３）図６は、実施の形態１及
び２により製造されたシール部材を密封装置としてのオ
イルシール２０に適用した状態を表わす要部断面説明図
であり、軸１５との摺動部に、上記のシール部材１１を
備えたものである。

【００３２】オイルシール２０は、不図示のハウジング
部材に補強環２１により固定されており、補強環２１の
内径側にゴム状弾性材からなるシールリップ２２を備え
ている。また、シールリップ２２はリップ先端部となる
シール部材１１を固定する固定面２２ａがあり、シール
部材１１を接着等により固定している。

【００３３】図７は、オイルシール２０と軸１５の摺動
部の状態を説明するもので、図６のＣ₂ 断面図である。
シール部材１１は材質の異なる複数種類（Ｓ１，Ｓ２）
のシート材が波板状に積層しているもので、密封接触面
であるリップ先端１１ａはシート材Ｓ１とＳ２が交互に
周方向に現れている。

【００３４】図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の
シール部材を使用したオイルシール３０，４０，５０の
バリエーションを表わすものである。図８（ａ），
（ｂ）においては、補強環３１，４１にゴム状弾性材の
シールリップ３２，４２が形成され、そのシールリップ
３２，４２のリップ先端部にシール部材３３，４３が固
定されたもので、図８（ｂ）のものは、スプリングバネ
４４により摺動面に付勢される構成である。

【００３５】また、図８（ｃ）のオイルシール５０は、
金属性の補強環５１の内径側にシール部材５２を直接取
付けることを可能とする取付け部５１ａを設けてシール
部材５２を直接取付けたものである。この形態において
は、補強環５１にバネ性を持たせて緊迫力を発揮すると
同時に軸の偏心に対してシール部材５２を追随させるよ
うに支持させている。

【００３６】このように、シール部材を密封装置として
のオイルシールに適用するにあたり、様々な形態で適用
することが可能であるが、シール部材は、シールリップ
のリップ先端部として装着されるものでもかまわない
し、シール部材自体がシールリップとして密封装置に使
用されることも可能である。また、オイルシールの形状
は環状のものを例として説明したが、平面をシールする
ものに対しては、平らな密封接触面を形成したシール部
材を利用することで適用することができ、用途に合わせ
たシール部材を形成すれば良い。

【００３７】また、シール部材を構成するシート材は、
説明を簡単にするためにＳ１とＳ２の２種類としたが、
さらに多くの種類のシート材を重ねることも本発明に含
まれるものであり、また、要求される品質特性によって
は、樹脂材とゴム状弾性材との組み合わせのみならず、
樹脂材と樹脂材との組み合わせや、ゴム状弾性材とゴム
状弾性材との組み合わせを採用することも可能である。

【００３８】

【実施例】実施例として、２種類のシート材Ｓ１（ゴム
層）とシート材Ｓ２（樹脂層）を交互に重ねてシール部
材を形成したものを説明する。

【００３９】表１は、シート材Ｓ１（ゴム層）とシート
材Ｓ２（樹脂層）の成分表であり、それぞれの配合組成
により混練したものを、シート材Ｓ１（ゴム層）は０．
１６ｍｍに、シート材Ｓ２（樹脂層）は０．１２ｍｍの
厚さにシート材化して波状に積層する。

【００４０】

【表１】 表１において、老防ＲＤとは老化防止剤ＲＤ（アンチゲ
ンＲＤ−Ｇ）であり、化学物質名は２．２．４−トリメ
チル−１．２ジヒドロキノンである。

【００４１】老防３Ｃとは老化防止剤３Ｃ（アンチオキ
シダント３Ｃ）であり、化学物質名はＮ−イソプロピル
−Ｎ−ファニル−ｐ−フェニレンジアミンである。

【００４２】可塑材ＤＯＰの化学物質名はジオクチルフ
タレートである。

【００４３】促進剤ＴＴは促進剤ＴＴ（アクセルＴＭＴ
−Ｒ）であり、化学物質名はテトラメチルスルフィドで
ある。

【００４４】促進剤ＣＺは促進剤ＣＺ（アクセルＣＺ）
であり、化学物質名はＮ−シクロヘキシル−２−ベンゾ
チアゾルスルフェンアミドである。

【００４５】表２は、発明の効果を確認した実験結果を
まとめた表であり、同じ形状のオイルシールで、本発明
のシール部材を備えた開発品と従来より使用されている
現行品（ＮＢＲをシールリップに使用）とを作成して、
両者の特性を比較したものである。

【００４６】

【表２】 速度Ｖと面圧Ｐ及び速度と面圧をかけ合わせたＰＶ値は
両者同じとして、摩耗量は約６０％に減少し、また動摩
擦係数は１／３に低下した。

【００４７】また、同じ開発品と現行品のリップ摩耗幅
に対するシール性能の安定度を比較した結果を図９に示
す。これは、回転する直径４５ｍｍの軸と内径６５ｍｍ
のハウジングの間をシールするオイルシールであり、密
封する流体としてＳＡＥ３０Ｗグレードで温度が１００
℃のオイルを、軸の回転速度を２０００ｒｐｍ一定とし
た場合に摺動面からのオイルの１時間当たりの漏れ量を
シール性能として測定したものである。

【００４８】現行品は白丸、開発品は黒丸で結果を図示
し、それぞれの回帰直線を求めるとＬ２とＬ１となり、
開発品のほうがリップ摩耗幅によるシール性能（オイル
の漏れ量）の変化が少ないことが確認された。

【００４９】

【発明の効果】本発明は以上の構成および作用を有する
もので、密封接触面に複数種類のシート材が交互に現れ
るシール部材を製造することが可能となり、それぞれの
シート材の備え持つ特徴を発揮する複合部材が得られ
る。

【００５０】また、ロール状部材に複数のシート材を巻
付け、波付け部材によりシート材表面を凹凸状に成形す
ることを繰り返すことにより環状のシール部材が形成さ
れ、この内側あるいは外側の少なくとも一方の側を削り
取ることで環状密封接触面を備えたシール部材が得られ
る。

【００５１】波付け部材が回転部材であり、シート材の
積層される厚みに応じてロール状部材との軸間距離を調
節することで、波状に形成されるシート材の厚みの変化
が少なくきれいな波付けを行うことができる。

【００５２】材質の異なる複数のシート材として樹脂材
からなるシート材とゴム状弾性材からなるシート材を使
用することで積層されたシート材を加硫成形による界面
接合による接合を行うことができる。

【００５３】シール部材を密封装置のリップ先端部の形
状とし、密封装置のリップ部に備えることで、シール性
能に関与する摺動面のみ複合材化した密封装置が容易に
製作可能である。この密封装置は、従来の複合部材を一
体的に成形する方法の密封装置のように、複合部材の境
界部でのバリの発生がなく、しかもリップ部は複数の生
地の流動性を考慮する必要はなく、また、別体のリップ
先端部を取付けるのでリップ部の形状も単純なものとす
ることが可能であるので、密封装置本体側の成形性が良
好で容易であり、歩留まりも向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明のシール部材の製造方法の説明
図。

【図２】図２は本発明のシール部材の製造方法の拡大説
明図。

【図３】図３は本発明のシール部材をカットする状態の
説明図。

【図４】図４は本発明のシール部材の他の製造方法の説
明図。

【図５】図５は本発明のシール部材の他の製造方法の説
明図。

【図６】図６はシール部材を密封装置に適用した断面説
明図。

【図７】図７は本発明の密封装置の摺動面の拡大説明
図。

【図８】図８は本発明の密封装置のバリエーション。

【図９】図９は本発明の密封装置のシール性能の図。

【図１０】図１０は従来の密封装置の断面説明図。

【図１１】図１１は従来の密封装置の断面説明図。

【図１２】図１２は従来の密封装置の製造方法を説明す
る図。

【符号の説明】

１ ロール状部材 ２ 波付け部材 ３ メス １０，１１ シール部材 １１ａ リップ先端 ２０ オイルシール ２１ 補強環 ２２ シールリップ Ｓ１，Ｓ２ シート材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 材質の異なる複数種類のシート材を波板
   状に積層し、少なくとも一方の面を前記材質の異なる複
   数種類のシート材が現れるように削り取ることで密封接
   触面を形成するシール部材の製造方法。
2. 【請求項２】 回転するロール状部材と、このロール状
   部材の表面に対向した凹凸表面を有する波付け部材を備
   え、 前記ロール状部材の表面に第１のシート材を巻付け、ロ
   ール状部材の回転に従って一定の間隔で前記波付け部材
   を押圧することで前記第１のシート材表面を凹凸状と
   し、 さらに、材質の異なる第２のシート材を前記第１のシー
   ト材の表面に巻付け、前記ロール状部材の回転に従って
   以前に形成された凹凸と嵌合するように一定の間隔で前
   記波付け部材を押圧することで前記第２のシート材表面
   を凹凸状とし、 上記の工程を複数回繰り返すことで材質の異なる複数種
   類のシート材が波板状に積層した環状のシール部材を形
   成し、 内側あるいは外側の少なくとも一方の側を前記材質の異
   なる複数種類のシート材が現れるように削り取ることで
   環状密封接触面を形成するシール部材の製造方法。
3. 【請求項３】 前記波付け部材は、断面形状において少
   なくとも一組の凹凸部を有する回転部材であり、前記ロ
   ール状部材の回転に伴う外周表面の移動に対応して一定
   の間隔で凹凸部が対面するように回転すると共に、 シート材の積層される厚みに応じて前記ロール状部材と
   の距離を調節可能とすることを特徴とする請求項２に記
   載のシール部材の製造方法。
4. 【請求項４】 材質の異なる複数種類のシート材とし
   て、樹脂材からなるシート材とゴム状弾性材からなるシ
   ート材を使用することを特徴とする請求項１，２または
   ３に記載のシール部材の製造方法。
5. 【請求項５】 積層されたシート材同士の接合は加硫に
   よる界面接合であることを特徴とする請求項４に記載の
   シール部材の製造方法。
6. 【請求項６】 前記密封接触面及び環状密封接触面は、
   密封装置の相手部材の摺動面と当接するリップ先端部の
   形状とすることを特徴とする請求項１，２，３，４また
   は５に記載のシール部材の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の製造方法により製作さ
   れたシール部材を密封装置の相手部材の摺動面と当接す
   るリップ部に備えたことを特徴とする密封装置。