JPS63303273A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、高清浄度雰囲気もしくは真空中で使用される
機器、装置の軸受などに用いられる密封装置に関する。

〈従来の技術〉 一般に、従来の玉軸受などにおける密封装置は、軸受内
部に封入された潤滑剤としてのグリースを軸受の外輪に
固定された接触形もしくは非接触形のシール部材によっ
て密封する構造となっている。

ところが、このような密封装置を備えた軸受を、例えば
、クリーンルームのような高清浄度雰囲気もしくは真空
中で使用される機器、装置などの軸受として使用すると
、その密封性が充分でなく、封入されたグリースの蒸発
分や飛散骨が軸受外部に漏洩して雰囲気を汚染してしま
う。さらに、接触形のシール部材を使用するものにおい
ては、１−記の問題に加え、シール部材と軸受の内輪と
の接触によって摩耗粉が発生し、これが軸受外部に飛散
して雰囲気を汚染してしまうことにもなっていた。

そのため、最近、高い清浄度が要求される雰囲気中での
使用に適した密封装置として、従来のシール部材に替え
て磁性流体を利用してシールする構造のものが開発され
ており、例えば、その−例として第１５図に示すような
ものがある。

この密封装置はスリーピースタイプといわれるものであ
って、軸受４０の外輪４１と内輪４２との間の開口部に
、内輪４２に対してわずかなシール隙間をあけた状態で
、軸方向に着磁された環状の磁石４３とこれを挟み込む
一対の板材４４．４４とからなるシール本体４５を外輪
４１に取りつり、シール隙間に磁性流体４６を保持させ
る構造となっている。

この構造の密封装置は、前述した従来のシール部材を備
えたものに比べて密封性にすぐれ、しかも、摩耗粉が発
生ずるというような不都合がないという特徴がある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、前記の磁性流体を利用してシールする密封装
置においても、つぎのような問題点があった・ すなわち、シール本体４５を構成する磁石４３の磁力が
弱いと、グリースＧが磁性流体４６に混入することが避
けられないため、磁性流体４６の濃度が低下してしまう
。そのため、磁性流体４６によってシールされているシ
ール隙間部分の耐圧性が低下し、グリースＧが軸受４０
の外部へ漏洩してしまう。そこで、磁石４３の磁力を強
くすることによってグリースＧの漏洩を避けようとすれ
ば、シール本体４５の軸方向寸法が長くなるため、これ
が取りつけられる軸受４０の幅、すなわち、軸方向寸法
が大幅に長くなってしまうという不都合がある。

また、このような不都合を避けるために、回転径方向の
寸法が長い環状の磁石４３を用いてシール本体４５を構
成することも考えられるが、このようにすれば、軸受４
０の内部および外部の空間を通る洩れ磁束が増えて内輪
４２とシール本体４５との間、−３＝ すなわち、シール隙間の磁束密度の増加に期待されるほ
ど寄与しないのみならず、シール隙間の磁束分布が乱れ
でシール耐圧の減少を引き起こす。

そのため、このソール隙間に所要量の磁性流体４６を保
持することができなくなってグリースＧが軸受４０外部
へ漏洩したり、磁性流体４６そのものが漏洩して雰囲気
を汚染してしまうことがあった。

さらに、このような磁性流体４６による密封装置におい
ては、いずれもシール本体４５を軸受４０の外輪４１に
直接的に取りつけているので、グリースＧの漏洩を防止
するためには、両者を正確な寸法精度で嵌合させなけれ
ばならない。したがって、その製作や組立は、面倒で手
間のかかるものとなっていた。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑めでなされたもので
あって、密封性の向上を図るとともに、製作などに要す
る手間の低減を図ることができる密封装置の提供を目的
とする。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、このような目的を達成するために、相対回転
する内外一対の部材のうち一方の部材に、強磁性体から
なる環状の芯金とこれに一体化された弾性体とからなる
シール本体を嵌着するとともに、前記芯金の先縁部を他
方の部材の周面側に近接するよう回転径方向に沿って延
出し、この芯金の内面に回転径方向に沿って着磁した環
状の磁石を取りつけ、この磁石および前記芯金と他方の
部材側との間に磁気回路を構成し、かつ磁石と他方の部
材との間および芯金と他方の部材との間に磁性流体を保
持したものである。

〈作用〉 一１二記構成によれば、環状の磁石をその回転径方向に
沿って着磁しているので、この磁石の磁力を強くしても
これが取りつけられるシール本体の軸方向寸法が長くな
ることはない。したがって、強力な磁石を用いてシール
本体を構成することにより、潤滑剤が磁性流体に混入し
にくくなるため、磁性流体の濃度が低下しなくなる。

しかも、磁石からの磁力線は芯金とこの芯金の先縁に対
向する他方の部材とを通り、磁石と芯金と他方の部材と
の間に磁気回路が形成されるので、洩れ磁束が少なくな
る。したがって、シール本体と他方の部材との間には所
定量の磁性流体が保持されることになり、これらの両者
間から潤滑剤などが漏洩することはない。

また、この密封装置においては、シール本体を構成する
弾性体を介してその芯金を一方の部材に取りつけるので
、これらの両者を必ずしも正確な寸法精度で嵌合する必
要がなく、製作などに要する手間を低減することができ
る。

〈実施例〉 以下、本発明を図面に示す実施例に基づき詳細に説明す
る。なお、本実施例においては、密封装置を軸受に用い
た場合について説明する。

第□Ｌ失施桝 第１図は本発明の第１実施例を示す軸受の一部省略断面
図、第２図はその密封装置の拡大断面図である。

これらの図における符号１０は玉軸受などの軸受であっ
て、この軸受１０は第１部材としての外輪１１−７　＝ および第２部材としての内輪１２と、これらの間に介装
された転動体（ボール）１３とから構成されている。外
輪１１の内周面と内輪１２の外周面との間には軸受１０
の軸方向に沿う環状の隙間が形成され、この隙間の両開
口部それぞれには密封装置が取りつけられている。そし
て、外輪１１、内輪１２および密封装置によって囲まれ
た軸受ｌＯの内部空間には、潤滑剤としてのグリースＧ
が封入されている。

本実施例における密封装置は、軸受１０の内部に封入さ
れたグリースＧがその外部に漏洩するのを防止して密封
性を確保するためのものであって、少なくとも一方の高
清浄度雰囲気側となる密封装置は磁性流体を利用するシ
ール本体２０によって構成されている。

シール本体２０は金属などの強磁性体からなる逆「Ｉ７
」字形断面を有する環状の芯金２１を備え、その軸方向
内側に屈曲された外周縁２１ａと外面とは、芯金２１に
一体化され、かつ非磁性を有するゴムなどの弾性体２２
によって覆われている。そして、シール本体２０の基端
部となる芯金２１の外周縁２１ａは、弾性体２２を介し
て軸受１０の外輪１１の内周面端部に形成された環状の
段部］１ａに嵌着固定されている。

また、この芯金２１において、軸受１０の内輪１２の外
周面側に近接するよう回転径方向に沿って延出された先
縁部、すなわち、内周縁側の内面には、環状の磁石２３
が取りつけられている。この磁石２３はそのＮ極および
Ｓ極が回転径方向に沿って着磁されており、その回転径
方向の寸法は所要の強さの磁力を発生しうる長さに形成
されている。

そして、このシール本体２０の芯金２１および磁石２３
の内周縁と内輪１２の外周面との間には環状でわずかな
寸法のシール隙間が形成され、ごのシール隙間にはその
全周にわたって磁性流体３５が充填されている。この磁
性流体３５は、例えば、非磁性である油性媒体にマグネ
タイトなどの固体強磁性微粉末をコロイド状で含有させ
たものであって、磁石２３およびこれによって磁化され
た芯金２１と内輪１２との間に形成された磁気回路によ
ってシール隙間に保持されている。

このように、本実施例においては、シール本体２０の芯
金２１の外面を非磁性を有する弾性体２２で覆うととも
に、この芯金２１の内面に回転径方向に沿って着磁され
た環状の磁石２３を取りつけている。

そのため、磁石２３の磁力を強くしてもシール本体２０
の軸方向長さが長くなることはなく、強い磁力を有する
磁石２３を用いることによって軸受１０の内部に封入さ
れているグリースＧが磁性流体３５に混入しにくくなる
。また、軸受１０の外部への磁束の洩れが強磁性体芯金
２１によって遮られることになるので、磁石２３および
これによって磁化された芯金２１と内輪１２との間の磁
気回路における磁束密度が増大し、磁性流体３５が確実
に保持される。

第２実施例 第３図に、本発明の第２実施例を示している。

第３図は第２図に対応する図であって、互いに対応する
部分には同一の符号を付している。この第２実施例にお
いて、第１実施例と異なるのは、シール本体２０の芯金
２１に取りつけられる磁石２３の外側面に、磁石２３の
内周面側と芯金２１の内面とを軸方向に沿って分離する
環状の切欠部２３ａが全周にわたって形成されているこ
とである。

そして、この切欠部２３ａにより、磁石２３およびこれ
によって磁化された芯金２１それぞれの内周縁と内輪１
２の外周面との間に形成される磁気回路が軸方向に沿っ
て分前させられ、磁力線が通る個所が互いに離間さセら
れることになる。そのため、第１実施例に比べて、これ
らの両者間に充填されて保持される磁性流体３５の量が
増えるとともに、磁性流体３５が集中して保持されるこ
とになる。

亀走尖施澹ｊ 第４図に、本発明の第３実施例を示している。

第４図は第３図に対応する図であって、互いに対応する
部分には同一の符号を付している。本実施例において、
第２実施例と異なるのば、内輪１２の一部で磁石２３よ
りも軸方向内側の所定位置に、ゴムなどの其ルイ（性材
料からなる環状のシー１〜２４を配設したことである。

このソート２４の外周縁側は内輪１２の外周面からその
回転径方向に沿って突出させられ、磁石２３の外内面と
対向させられている。そして、このシート２４の内周縁
側は、内輪１２の外周面に形成された段部に嵌着された
金属などからなる環状の強磁性体材料２５によって固定
支持されている。

ずなわら、この第３実施例によれば、磁石２３とシート
２４との間でラビリンスシールが構成されることになる
ので、第２実施例で説明した磁性流体３５によるシール
効果にラビリンス効果が加わるごとになり、グリースＧ
がより一層漏洩しにくくなる。

第４Ｘｉド 第５図に、本発明の第４実施例を示している。

第５図は第３図に対応する図であって、互いに対応する
部分には同一の符号を何している。この第４実施例にお
いて、第２実施例と異なるのは、軸受１０の内輪１２の
外周面端部に、シール本体２ｏおよび磁石２３の内周縁
側が入り込む環状の段部１２ａが全周にわたって形成さ
れていることである。

すなわち、この第４実施例によれば、段部１２ａ側面と
磁石２３の内側面との間でラビリンスシールが構成され
ることになる。そのため、ラビリンス効果によって、前
述した第３実施例と同様に、軸受１０外部へのグリース
Ｇの漏洩を防止する効果が大きくなる。

一第一恒ブ１１倚１ 第６図に、本発明の第５実施例を示している。

第６図は第５図に対応する図であって、互いに対応する
部分には同一の符号をイ１している。本実施例は、第４
実施例で説明した内輪１２の段部１２ａにソール部子３
２６が嵌着固定されたものであって、このシール部材２
６は金属などの強磁性体からなる略ｒ　Ｌ　ｊ字形断面
を有する環状の芯金２７と、これに一体化されたゴムな
どの非磁性体２８とにより構成されている。そして、こ
の非磁性体２８の軸方向内側には回転径方向に沿って内
輪１２の外周面から突出する突出部２８ａが形成され、
この突出部２８ａが６イ（石２３の内側面と対向するよ
うになっている。

そのため、この第６実施例においては、非磁性体２８の
突出部２８ａと磁石２３の内面との間でラビリンスノー
ルが構成されることになり、磁性流体３５によるノール
効果とラビリンス効果との相乗効果によってグリースＧ
が漏洩しにくくなる。

乎五茅苅−桝 第７図に、本発明の第６実施例を示している。

第７図は第５図に対応する図であって、互いに対応する
部分には同一の符号を付している。本実施例におけるシ
ール本体２ｏの芯金２１は、その外面のみならず、内面
も非磁性を有するゴムなどの非磁性を有する弾性体２２
によって覆われている。そして、磁石２３の外周縁を覆
った弾性体２２には、軸方向内側に引き出されて内輪」
２に形成された段部］２ａ側面に近接するシールリップ
２９が形成されている。

そのため、本実施例においては、内輪１２の段部１２ａ
側面とシールリップ２９の遊端との間でラビリンスシー
ルが構成されることになり、前述した各実施例と同様に
、グリースＧが軸受１ｏの外部へ漏洩するのを防止する
効果がある。

剃り尤１ 第８図は、本発明の第７実施例を示す密封装置の拡大断
面図である。この第７実施例が、第１ないし第６実施例
と基本的に異なるのは、この密封装置を構成するシール
本体２０の芯金２１自体が着磁されていることである。

このこと以外の構成については、前述した各実施例とＷ
末的に同様であるから、第８図において、前記各図と互
いに対応する部分には同一の符号を付し、その説明は省
略する。

本実施例におけるシール本体２０の芯金２１は、これ自
体が回転径方向に沿って着磁された磁石とされている。

そして、この芯金２１の磁極、ずなわち、Ｎ極およびＳ
極は、その内面に取りつけられた磁石２３のＮ極、Ｓ極
と回転径方向において逆方向となるように配向されてい
る。

また、軸受１０の内輪１２にお＋Ｊる外周面端部には、
シール本体２０および磁石２３の内周縁側が入り込む環
状の段部１２ａがその全周にわたって形成されている。

そのため、本実施例においては、シール本体２０の芯金
２１および磁石２３それぞれの磁力線の相乗によって強
い磁力が発生ずることになり、これらの内周縁と内輪１
２の外周面との間に形成される磁気回路の磁束密度が大
幅に増大させられることになる。しかも、こればかりで
なく、内輪１２の段部Ｉ２ａ側面と磁石２３の内面との
間で構成されたラビリンスシールによるラビリンス効果
が磁束密度の増大に加わることになるので、シール隙間
の磁性流体３５が確実に保持され、軸受１０外部へのグ
リースＧの漏洩が確実に防止されることになる。

なお、この第７実施例に変更を加えた別の実施例として
、例えば、っぎのようなものを挙げることができる。

■第９図に示すように、磁石２３の内周面側が軸方向内
側に屈曲され、この磁石２３と芯金２１の内面とが両者
間に形成された空間Ｓによって分離させられたもの。

■第１０図に示すように、芯金２１と磁石２３との間に
非磁性体３０が介装され、この非磁性体３ｏによって芯
金２１と磁石２３とが軸方向に分用１させられたもの。

これらの■、■の変更例によれば、空間Ｓもしくは非磁
性体３０によって芯金２１と磁石２３とが軸方向に分離
させられる。そのため、これらの両者と内輪１２の外周
面との間に形成される磁気回路が軸方向に沿って分離さ
れ、磁力線が通る個所が互いに離間さセられることにな
る。したがって、この磁気回路によって保持される磁性
流体３５の量が増えることになる。

■第１１図ないし第１３図にそれぞれ示すように、第７
実施例および■、■の変更例において、軸受１０の内輪
１２に形成された環状段部１２ａに、前記第５実施例で
説明した構造のシール部材２６が嵌着されてなるもの。

この変更例によれば、シール部材２６の突出部２８ａと
磁石２３の内面との間でラビリンスシールが構成される
ことになるので、磁性流体３５によるシール効果にラビ
リンス効果が加わるごとになってグリースＧが一層漏洩
しにくくなる。

■第１４図に示すように、第７実施例において、その芯
金２１の内面を胛性体２２で覆うとともに、この弾性体
２２に前記第６実施例で説明したソールリップ２９を設
けたもの。

この変更例によれば、内輪１２の内側面とシールリップ
２つとの間でラビリンスシールが構成されることになり
、グリースＧが軸受１０の外部へ漏洩するのを防止する
効果が大きくなる。

第８実施使↓ 第１６図は、本発明の第８実施例を示している。

本発明においては、例えば、第１７図に示すように、径
方向に着磁された磁石２３の径方向の厚みが薄くなった
場合、芯金２１と接していない磁石２３の側面２３ａの
漏洩磁界が大きくなり、この部分に磁性流体３５が捕捉
されやすくなる。さらに、回転時の遠心力やグリースＧ
混入防止のために設けられたラビリンスシール部により
一層軸受内部に磁性流体３５が流入してしまい、磁性流
体シールとしての作用を著しく損なってしまうことにな
る。

これらの欠点を避けるために、第１６図に示す実施例で
は、磁石２３の内輪１２の外周面と対する曲以外の面を
、例えば、軟鋼材などの強磁性体からなる逆「■２」字
形のヨーク１００で覆っている。したがって、磁石２３
から発生する磁束は内輪１２の外周面とヨーク１００　
、＆１石２３および芯金２１の内周面間の隙間のみに集
中通過することになり、前述したように、磁石２３の径
方向厚みが薄くなったとしても、磁性流体シールとして
の性能の劣化をまねくことはない。

ところで、以上の各実施例の説明においては、シール本
体２０を軸受１０の外輪１】側に取りつけるものとして
説明したが、これに限定されるものではなく、このシー
ル本体２０を内輪１２側に取りつけるものであってもよ
い。また、本発明の密封装置は玉軸受などの軸受のみに
用いられるものではなく、他の相対回転する内外一対の
部材からなる機器や装置の密封ｇＮとして適用できるこ
とはいうまでもない。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明によれば、環状の磁石をその回転
径方向に沿って着磁しているので、この磁石の磁力を強
くしてもこれが取りつけられるシール本体の軸方向寸法
が長くなることはなく、強力な磁石を用いてシール本体
を構成することができる。したがって、このようなシー
ル本体を相対回転する内外一対の部材のいずれか一方の
部材に取りつけることにより、潤滑剤の混入によって生
しる磁性流体の濃度低下を防止し、その耐圧性の低下を
防止することができる。

しかも、磁石からの磁力線は芯金とこの芯金の先縁に対
向する他方の部材とを通り、磁石と芯金と他方の部材と
の間に磁気回路が形成されるので、洩れ磁束が少なくな
る。そのため、このような洩れ磁束によってシール本体
と他方の部材との間の磁束密度が低減することはなく、
これらの両者間には所定量の磁性流体が保持されること
になるので、潤滑剤や磁性流体の漏洩が確実に防止でき
、密封性の向上を図ることができる。

また、この密封装置の製作や組立にあたっては、シール
本体を構成する弾性体を介してその芯金を一方の部材に
取りつけるので、これらの両者を必ずしも正確な寸法精
度で嵌合する必要がない。そのため、製作や組立が簡便
となり、これらの作業に要する手間を低減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は密封装置を備えた軸受を示す一部省略断面図、第２
図はその密封装置を示す拡大断面図である。 第３図ないし第１４図は本発明の他の実施例にかかり、
第３図は第２実施例、第４図は第３実施例、′〜　−′
〜　　　　、第５図は第４実施例、第６図は第５実施例
、第７図は第６実施例、第８図は′第７実施例、第９図
ないし第１４図は第７実施例の変更例をそれぞれを示す
拡大断面図である。 また、第１５図は、従来例に係る密封装置の一部省略断
面図を示している。 さらに、第１６図は本発明の第８実施例を示す要部断面
図であり、第１７図は第６図の参考例を示す要部断面図
である。 １０・・・軸受、 １１・・・外輪（一方の部材）、 １２・・・内輪（他方の部材）、 −２０＝ ２０・・・シール本体、 ２１・・・芯金、 ２２・・・弾性体、 ２３・・・磁石。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）相対回転する内外一対の部材のうち一方の部材に
   、強磁性体からなる環状の芯金とこれに一体化された弾
   性体とからなるシール本体を嵌着するとともに、 前記芯金の先縁部を他方の部材の周面側に近接するよう
   回転径方向に沿って延出し、 この芯金の内面に、回転径方向に沿って着磁した環状の
   磁石を取りつけ、この磁石および前記芯金と他方の部材
   側との間に磁気回路を構成し、かつ磁石と他方の部材と
   の間および芯金と他方の部材との間に磁性流体を保持し
   たことを特徴とする密封装置。
2. （２）前記シール芯金を、その回転径方向で前記磁石の
   着磁方向とは逆方向に着磁した前記特許請求の範囲第（
   １）項に記載の密封装置。
3. （３）前記磁石は、前記他方の部材側に面する面以外の
   面が強磁性シートで覆われた磁石である前記特許請求の
   範囲第（１）項もしくは第（２）項に記載の密封装置。