JPH11280916A - 回転軸シール - Google Patents

回転軸シール

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JPH11280916A
JPH11280916A JP10100466A JP10046698A JPH11280916A JP H11280916 A JPH11280916 A JP H11280916A JP 10100466 A JP10100466 A JP 10100466A JP 10046698 A JP10046698 A JP 10046698A JP H11280916 A JPH11280916 A JP H11280916A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
seal
rotary shaft
segment
lip
pressure reducing
Prior art date
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Pending
Application number
JP10100466A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Baba
健 馬場
Hiromi Obata
博美 小畑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication date
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Priority to JP10100466A priority Critical patent/JPH11280916A/ja
Publication of JPH11280916A publication Critical patent/JPH11280916A/ja
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  • Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧下においても、シールセグメントの弾性
リップの変形を防止して、良好な密封性能が得られると
ともに、長寿命化が可能な回転軸シールを提供するこ
と。 【解決手段】 回転軸シールは、回転軸10との接触面
に螺旋溝22を形成したシールリップ21を有するシー
ルエレメント2と、該シールエレメント2の流体側に設
けられ、前記回転軸10と略線接触する弾性リップ31
を有するシールセグメント3と、該シールセグメント3
の流体側に設けられ、回転軸10側の面に複数の環状凹
溝51を有する減圧シール5とを備え、これらの各シー
ル部材の外周側を覆うアウターケース1と、該アウター
ケース1の内側に設けられるインナーケース4とによっ
て保持され、形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、回転軸シールに関
し、特に高圧下での使用に好適な回転軸シールに関す
る。
【0002】
【従来の技術】回転軸とハウジングとの間に設けられ、
潤滑油等の流体を密封する回転軸シールとして、図3に
示す構造の回転軸シールなどが使用されている。
【0003】図3は従来の回転軸シールの装着状態を表
した断面図であり、回転軸シールは、回転軸10とハウ
ジング9との間に嵌着されており、密封流体R側に設け
られた合成ゴム製のシールセグメント3と、該シールセ
グメント3の空気A側に設けられた合成樹脂製のシール
エレメント2と、前記シールセグメント3およびシール
エレメント2とを保持するアウターケース1、インナー
ケース4とから構成されており、前記シールセグメント
3は前記アウターケース1の外周側から密封流体R側の
内顎部を覆うように焼付接着により形成し、前記焼付接
着されたシールセグメント3の空気A側の前記アウター
ケース1内側にシールエレメント2を配設し、さらに該
シールエレメント2の空気A側の前記アウターケース1
内側にインナーケース4を配設し、前記アウターケース
1の空気A側内顎部でかしめて回転軸シールを形成して
いる。
【0004】前記シールセグメント3は、前記回転軸1
0に対して略線接触する弾性リップ31を有し、前記シ
ールエレメント2は、前記回転軸10に対して面接触す
るシールリップ21を有し、該シールエレメント2は前
記シールセグメント3の圧力による変形を防止するため
のバックアップ部材として前記シールセグメント3の弾
性リップ31近傍まで密接して設けるとともに、密封流
体Rを密封するために回転軸10との接触面に螺旋溝2
2が形成されている。
【0005】このように構成することにより、密封流体
Rは、静止時には、ゴム弾性と流体圧により前記シール
セグメント3の弾性リップ31によって密封される。ま
た、動作時には回転軸10の回転に伴い、前記シールセ
グメント3の弾性リップ31からわずかながら漏れが発
生するが、前記シールエレメント2のシールリップ21
の回転軸10との接触面に設けられた螺旋溝22による
ポンピング作用によって空気A側に漏れることはない。
【0006】このように前記回転軸シールは、静止時お
よび動作時にも良好な密封性能を示し、また、前記シー
ルエレメント2のバックアップ作用により、流体圧に対
してもある程度対応することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成された回転軸シールにおいても、通常は、図4
(a)に示すように、前記シールセグメント3はシール
エレメント2によってバックアップされている。シール
セグメント3の弾性リップの先端31は、シールエレメ
ント2のシールリップの先端21との間に空間があり、
バックアップされない状態であるが、低圧下では変形が
少ない。
【0008】しかしながら、例えばカーエアコン用のコ
ンプレッサなどの回転軸シールとして用いられる場合の
ように、高圧下で用いると、図4(b)に示すようにシ
ールエレメント2によるバックアップ効果がシールセグ
メント3の弾性リップの先端31までは働かないので、
該シールセグメント3の弾性リップ31の変形が大き
く、その結果、前記シールセグメント3の弾性リップ3
1が回転軸10に対して、接触幅が大きくなり、面接触
のようにべた当りすることになる。その結果、前記シー
ルセグメント3の弾性リップ31が、回転軸10へのべ
た当りにより、摩耗が促進され、漏れが大きくなるとい
った問題が生じる。
【0009】したがって、本発明は、高圧下において
も、シールセグメントの弾性リップの変形を防止して、
良好な密封性能が得られるとともに、長寿命化が可能な
回転軸シールを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の回転軸シール
は、回転軸と、ハウジングとの間に介装される回転軸シ
ールであって、前記回転軸との接触面に溝を形成したシ
ールリップを有するシールエレメントと、該シールエレ
メントの密封すべき流体側に設けられ、前記回転軸と略
線接触する弾性リップを有するシールセグメントと、該
シールセグメントの密封すべき流体側に設けられ、回転
軸側の面に複数の環状凹溝を有する減圧シールとを備
え、前記シールエレメントとシールセグメントと減圧シ
ールとを、これらの外周側を覆うアウターケースと、該
アウターケースの内側に設けられるインナーケースとに
よって保持することを特徴とするものである。
【0011】前記減圧シールは、回転軸側の面に複数の
環状凹溝を設けることによって、回転軸側の面には複数
の凹凸が形成されることになる。そのため、減圧シール
の回転軸側の面と前記回転軸の外周面との間に間隙があ
る場合は、前記凹凸によりラビリンス作用が生じ、流体
を減圧、密封することができ、また、減圧シールの回転
軸側の面と前記回転軸の外周面との間に間隙がなく、前
記複数の凸部が前記回転軸に接触する場合は、前記複数
の凸部がそれぞれ複数のリップとなるマルチリップシー
ルを形成することになるので、該リップによって流体を
密封、減圧することができる。
【0012】このように、前記減圧シールには回転軸側
の面に複数の環状凹溝を設け、複数の凹凸を形成すれば
よく、前記前記減圧シールの内径は適宜決定することが
できるが、前記ラビリンス作用によって減圧する場合、
前記減圧シールの凸部と回転軸との間隙が大きいとラビ
リンス作用の効果が小さくなるので、この場合、前記減
圧シールの内径を精度を高く作製する必要があるのに対
し、前記マルチリップシールとして前記凸部と回転軸と
を接触させて減圧させる場合、前記凸部と回転軸とが接
触していればよいので、摺動抵抗が増大しない程度に減
圧シールの内径を回転軸の外径よりも小さくすればよ
く、前記ラビリンス作用を得る場合に比べると精度を低
く形成することができるので好ましい。
【0013】また、前述のように減圧シールの内径を回
転軸の外径よりも小さく形成した場合において、前記減
圧シールを回転軸との接触、摺動によって摩耗可能な材
料で形成することは、減圧シールの内径を回転軸の外径
よりも小さくして摺動抵抗が増大したとしても、減圧シ
ールの凸部は摩耗するので、摺動抵抗の増大を防ぐこと
ができることからも好ましく、さらに、このように形成
することにより前記減圧シールは初期状態では、マルチ
リップシールとして作用して密封、減圧を行い、動作に
よって減圧シールの凸部が摩耗してくると、該凸部と回
転軸の外周面との間に微少な間隙が形成され、ラビリン
ス作用により減圧、密封する減圧シールとなる。このよ
うにして得られるラビリンス作用は、摩耗により得られ
る前記微小間隙を利用するので、非常に高精度なラビリ
ンスシールを得ることができ、ラビリンス効果も大き
く、しかも、減圧シールと回転軸とは接触しないので、
摺動抵抗が無いので好ましい。
【0014】
【発明の実施の態様】以下本発明の実施態様につき詳細
に説明する。図1は本発明の回転軸シールの一実施例を
示す装着状態の断面図であり、図2は図1に示した本発
明の回転軸シールの装着状態を示す一部拡大断面図であ
り、図2(a)は装着直後の状態を表し、図2(b)は
装着後、所定時間経過後の状態を表している。図にした
がって説明すると、回転軸シールは、後記各シール部材
を保持するための環状の金具からなるアウターケース1
を備え、該アウターケース1は流体側に内顎部11を有
し、該流体側内顎部11の内外面およびアウターケース
外周面にかけてゴムシール部材6を焼付接着しており、
前記アウターケース内側には、流体側から順に、減圧シ
ール5と、保持金具8と、シールセグメント3と、シー
ルエレメント2と、インナーケース4とを備え、前記ア
ウターケース1の流体側内顎部11とインナーケース4
とによって、前記各シール部材を圧接し、前記アウター
ケース1の空気側端部をかしめて回転軸シールを構成し
ている。
【0015】前記減圧シール5は、4フッ化エチレン
(PTFE)からなる断面方形状のリング状部材であ
り、回転軸側の面に3つの環状凹溝を有し、それに伴い
4つの環状凸部が形成されているとともに、装着時にお
ける内径が、回転軸の外径よりも小さく形成されてい
る。そして、前記減圧シール5は、流体側側面が前記ゴ
ムシール部材6に密接するようにして保持金具8によっ
て保持されている。
【0016】前記シールセグメント3は、水素化アクリ
ロ二トリル−ブタジエンゴム(H−NBR)からなり、
回転軸10と略線接触する弾性リップ31を有するとと
もに、シールセグメント3の弾性リップの形状を保持す
るために設けている変形防止金具7を覆うようにして、
焼付接着されている。そして、前記シールセグメント3
は、前記減圧シール5の空気側にある保持金具8に密接
して設けている。
【0017】前記シールエレメント2は、4フッ化エチ
レン(PTFE)からなり、回転軸10と面接触するシ
ールリップ21を有し、該シールリップ21の回転軸1
0との接触面には、螺旋溝22を設けている。そして、
前記シールセグメント3の流体圧による変形を防止する
ために、装着時には、前記シールリップ21が前記シー
ルセグメント3の弾性リップ31近傍まで密接するよう
に形成している。
【0018】このように構成された回転軸シールは、シ
ールセグメント3およびシールエレメント2について
は、従来例と同様に作用し、さらに、図2(a)に示す
ように装着した直後においては、前記両シール部材の流
体R側に設けた減圧シール5は、回転軸側の面に設けら
れた4つの環状凸部によりマルチリップを形成する。そ
のため、装着した初期の段階では、マルチリップシール
として作用し、流体Rを密封、減圧する。また、回転軸
10をある程度の時間動作させた後には、図2(b)に
示すように、前記マルチリップシールのリップとして作
用していた減圧シール5の環状凸部は摩耗し、回転軸1
0の外周面と減圧シール5の内周面(環状凸部の頂面)
との間に間隙を生じる。それによって、前記間隙と3つ
の環状凹溝によって、減圧シール5は、回転軸10との
間に狭い空間と広い空間とが交互に形成されるため、ラ
ビリンスシールとして作用し、流体Rを減圧、密封す
る。
【0019】本実施例においては、前記減圧シール5
は、内径を回転軸10の外径よりも小さく形成し、その
状態で装着しているが、これに限られるわけではなく、
予め、前記ラビリンスシールとして作用するために、回
転軸10の外径よりも減圧シール5の内径を若干大きく
形成して装着しても良く、また、本実施例のように、回
転軸10の外径よりも減圧シール5の内径を小さく形成
し、装着前に予め、減圧シール5の内周面を摩耗させて
から装着し、ラビリンスシールを形成するようにしても
よく、さらには、減圧シール5を摩耗し難い材料で、本
実施例のように形成し、マルチリップシールとしてのみ
使用してもよい。しかしながら、本実施例に示すよう
に、減圧シール5の内径を回転軸10の外径よりも小さ
くし、摩耗可能な材料で構成することにより、作製時の
寸法公差や、装着時の取付公差をより大きく(精度を低
く)することができ、その結果、回転軸シールの作製、
装着が容易になるので好ましい。また、前記減圧シール
5は、本実施例では3本の環状凹溝が内周面に形成され
ているが、溝の形状や本数に制限はなく、使用条件によ
って適宜設計することができる。
【0020】また、前記ゴムシール部材6もこれに限ら
れるわけではなく、これを取り除き、ハウジング外周に
Oリングを設けるなどすることによっても、回転軸シー
ルとハウジング9との間からの漏れが防止できる。しか
しながら、本実施例のように、前記ゴムシール部材を形
成することにより、回転軸シールの外周とハウジングと
の間からの漏れを防止することができるとともに、減圧
シール5とアウターケース1との間からの漏れも防止す
るここができるので好ましい。
【0021】また、前記シールセグメント3の弾性リッ
プ31は、回転軸10と略線接触していればよく、回転
軸と接触する先端部を鋭角的なエッジに形成する構成
や、わずかに曲面となるように形成する構成など適宜決
定すればよいが、先端部を鋭角的なエッジに形成した場
合、この部分での密封が良好となるがその結果前記シー
ルエレメント2のシールリップ21はドライ状態となる
ため、摩耗が大きくなり、該シールリップ21からの流
体の漏れを生じるようになる。即ち、シール寿命が短く
なる。そこで、前記シールセグメント3の弾性リップ3
1の先端部をわずかに曲面となるように形成することに
より、シールセグメント3の弾性リップ31からわずか
に流体が漏れ、その結果シールエレメント2のシールリ
ップ21はウェット状態となるので、摩耗が促進される
ことがなくシール寿命を長くすることができるので好ま
しい。
【0022】また、前記シールエレメント2は、シール
リップ21の回転軸と接触する面に螺旋溝22を形成し
ているが、これに限られるわけではなく、複数の環状溝
を形成してもよい。前記螺旋溝の場合には、予め回転軸
10の回転方向を考慮して螺旋の方向(右巻き、左巻
き)を決定しなければならないが、複数の環状溝の場
合、回転軸10の回転方向に左右されない点では、複数
の環状溝の方が好ましいが、密封性能においては、複数
の環状溝の場合、面圧によるのみであるので、ハイドロ
ダイナミック効果を有する螺旋溝の方が好ましい。した
がって、使用条件などによって適宜決定するこてができ
る。
【0023】
【発明の効果】以上説明した通りの本発明の回転軸シー
ルによれば、シールセグメントの流体側に、回転軸側の
面に複数の環状凹溝を有する減圧シールを設けたので、
該減圧シールが、ラビリンスシールあるいはマルチリッ
プシールとして作用することにより、流体の密封、減圧
をすることができ、高圧下においても、前記シールセグ
メントの弾性リップの変形を防止して、弾性リップの摩
耗を抑えることができ、その結果、良好な密封性能を得
ることができるとともに、寿命を長くすることができる
という優れた効果を奏するものである。
【0024】さらに、本発明の回転軸シールは、減圧シ
ールの内径を回転軸の外径よりも小さく形成して、摩耗
可能な材料で構成することにより、作製時の寸法公差
や、装着時の取付公差をより大きく(精度を低く)する
ことができ、回転軸シールの作製、装着が容易になると
いう優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回転軸シールの一実施例を示す装着状
態の断面図である。
【図2】本発明の回転軸シールの装着状態を示す一部拡
大断面図である。
【図3】従来の回転軸シールを示す装着状態の断面図で
ある。
【符号の説明】
1 アウターケース 2 シールエレメント 3 シールセグメント 4 インナーケース 5 減圧シール 9 ハウジング 10 回転軸
【手続補正書】
【提出日】平成10年6月5日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回転軸シールの一実施例を示す装着状
態の断面図である。
【図2】本発明の回転軸シールの装着状態を示す一部拡
大断面図である。
【図3】従来の回転軸シールを示す装着状態の断面図で
ある。
【図4】従来の回転軸シールの装着状態を示す一部拡大
断面図である。
【符号の説明】 1:アウターケース 11:内顎部 2:シールエレメント 21:シールリップ 22:螺旋溝 3:シールセグメント 31:弾性リップ 4:インナーケース 5:減圧シール 51:環状凹溝 6:ゴムシール部材 7:変形防止金具 8:保持金具 9:ハウジング 10:回転軸

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸と、ハウジングとの間に介装され
    る回転軸シールであって、前記回転軸との接触面に溝を
    形成したシールリップを有するシールエレメントと、該
    シールエレメントの密封すべき流体側に設けられ、前記
    回転軸と略線接触する弾性リップを有するシールセグメ
    ントと、該シールセグメントの密封すべき流体側に設け
    られ、回転軸側の面に複数の環状凹溝を有する減圧シー
    ルとを備え、前記シールエレメントとシールセグメント
    と減圧シールとを、これらの外周側を覆うアウターケー
    スと、該アウターケースの内側に設けられるインナーケ
    ースとによって保持することを特徴とする回転軸シー
    ル。
  2. 【請求項2】 前記減圧シールは、少なくとも初期内径
    が、回転軸の外径よりも小さいことを特徴とする請求項
    1記載の回転軸シール。
  3. 【請求項3】 前記減圧シールが、前記回転軸との接触
    により摩耗可能な材料からなることを特徴とする請求項
    2記載の回転軸シール。
JP10100466A 1998-03-26 1998-03-26 回転軸シール Pending JPH11280916A (ja)

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JP10100466A JPH11280916A (ja) 1998-03-26 1998-03-26 回転軸シール

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JP10100466A JPH11280916A (ja) 1998-03-26 1998-03-26 回転軸シール

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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