JPWO2005045286A1 - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シール隙間を狭くせずに、低速から高速までの広い範囲に亘って密封流体の漏洩を防止することのできる密封装置を提供する。【解決手段】 回転体３と静止部５との間にシール隙間２５を設け、このシール隙間２５に、厚さ寸法Ｔを１とした場合、厚さ方向に対して直交する幅方向の長さ寸法Ｌを３以上とする移動可能な浮動リング６を配設する。

Description

本発明は、回転体の回転により密封流体の漏洩を非接触で防止するのに好適な密封装置に関する。

従来から、密封流体の漏洩を防止する密封装置の一種として、オイルシールに代表されるリップシールが多く使用されている。リップシールは、リップが回転軸と接触するので、回転軸との摩擦が発生し、回転軸の回転トルクをロスしたり、接触部の摩耗により経時的に密封機能が低下するなどの問題点があった。

低トルクを要求される部位での密封流体の漏洩を防止する密封装置として、回転体と静止部との間にシール隙間を設け、回転体の回転により密封流体の漏れ量を非接触で許容限界以下とすることのできるラビリンスシールが知られている。このラビリンスシールは、特に低トルクを要求される部位での密封流体の漏洩の防止に適しており、例えばターボチャージャなどに用いられている（例えば、特許文献１参照）。

また、密封流体の漏れ量を非接触で許容限界以下とすることのできるものとして、移動可能なフローティングリング（浮動リング）を備えたフローティングリングシールが知られている（例えば、特許文献２参照）。

なお、ラビリンスシールおよびフローティングリングシールは、密封流体の漏れ量を非接触で許容限界以下とするものであり、密封流体の漏洩を確実に防止することはできないものである。

特開平５−１５５９号公報 特許第２５８３１９４号公報

ところで、前述した従来の密封装置、例えばラビリンスシールにおいて、回転体の回転時における密封流体の漏れ量を実質的に無視できるほど少なくするためには、回転体と静止部との間に設けるシール隙間を狭くかつばらつきを小さく、すなわち精密に管理する必要がある。また、回転時の密封流体の漏れ量を実質的に無視できるほど少なくするためには、回転速度が高速になればなるほど、シール隙間を狭くする必要がある。例えば、回転体の回転速度を８０００ｒｐｍとした場合、回転体と静止部との間に設けられているシール隙間を０．１ｍｍ程度に形成する必要がある。

しかしながら、従来のラビリンスシールにおいて、０．１ｍｍのシール隙間を形成するには、ラビリンスシール自身の加工精度およびラビリンスシールの取付精度を極めて高くする必要がある。そして、ラビリンスシールの加工精度を高くするには、高精度の装置を必要とするとともに、このような装置により製せられるラビリンスシールを大量に製造するには、極めて多量の装置と場所が必要となり、生産効率が悪く、経済的負担が増加するという問題点があった。さらに、ラビリンスシールの取付精度を高くするには、やはり高精度の取付装置を必要とし、生産効率が悪く、経済的負担が増加するという問題点があった。また、シール隙間を０．１ｍｍ程度に形成したとしても、回転体の回転時における密封流体の漏洩を確実に防止することはできないという問題点があった。

そこで、シール隙間を狭くせずに、低速から高速までの広い範囲に亘って密封流体の漏洩を確実に防止することのできる密封装置が求められている。

なお、前記従来のラビリンスシールは、０．１ｍｍ程度の高精度のシール隙間および高精度の取付精度を必要とされるターボチャージャなどに適用されるものであり、その構成をターボチャージャなどに比較して加工精度の低い自動車のエンジンやミッションなどの密封部位には適用することができないという問題点があった。

本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、シール隙間を狭くせずに、低速から高速までの広い範囲に亘って密封流体の漏洩を長期間に亘り確実に防止することのできる密封装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため特許請求の範囲の請求項１に係る本発明の密封装置の特徴は、回転体と静止部との間にシール隙間を設け、前記回転体の回転により密封流体の漏洩を非接触で防止することのできる密封装置において、前記シール隙間に移動可能な浮動リングを設けるとともに、この浮動リングが、その厚さ寸法を１とした場合、厚さ方向に対して直交する幅方向の長さ寸法を３以上とするように形成されている点にある。

また、請求項２に係る本発明の密封装置の特徴は、請求項１において、前記浮動リングが、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂から選択された１種もしくは複数種の樹脂により形成されている点にある。

また、請求項３に係る本発明の密封装置の特徴は、請求項１または請求項２において、前記浮動リングが、フッ素樹脂により形成されている点にある。

また、請求項４に係る本発明の密封装置の特徴は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記浮動リングに厚さ方向に対して直交する方向に沿って回転中心に向かう環状の切り込みが設けられている点にある。

また、請求項５に係る本発明の密封装置の特徴は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記浮動リングの表面に凹凸模様が設けられている点にある。

また、請求項６に係る本発明の密封装置の特徴は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記シール隙間および浮動リングが、軸方向両端を異径とする筒状に形成されている点にある。

また、請求項７に係る本発明の密封装置の特徴は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記回転体に回転体の少なくとも回転停止時における前記シール隙間からの密封流体の漏洩を防止するシール部材が設けられている点にある。

本発明の密封装置によれば、シール隙間を狭くせずに、低速から高速までの広い範囲に亘って密封流体の漏洩を長期間に亘り確実に防止することができるなどの極めて優れた効果を奏する。

本発明に係る密封装置の第１実施形態の要部を示す断面図 性能評価試験に用いた密封装置の構成を示す断面図 本発明の密封装置の第２実施形態の要部を示す図１と同様の図 本発明の密封装置の第３実施形態の要部を示す図１と同様の図 本発明の密封装置の第４実施形態の要部を示す図１と同様の図

以下、本発明を図面に示す実施形態により説明する。

図１は本発明に係る密封装置の第１実施形態の要部を示す半断面図である。

本実施形態の密封装置は、自動車のエンジンにおける潤滑油の密封に用いるものを例示している。

図１に示すように、本実施形態の密封装置１は、回転体としての回転軸２に装着される回転部材３と、静止部としてのハウジング４に回転部材３と対向するように装着される固定部材５と、浮動リング６とを有している。この密封装置１は、図１左側が密封流体、例えば潤滑油が存在する密封側ＯＳとされ、密封装置１の図１右側が大気側ＡＳとされている。

前記回転部材３は、金属あるいは樹脂などにより形成された環状の回転部材用環体７に、ゴム様弾性体で形成された回転部材用弾性シール８が焼き付けられて一体に形成されている。

前記回転部材用環体７は、内側円筒部９を備えている。この内側円筒部９は、回転軸２より若干大径に形成されるとともに、図１の左右方向に示す軸方向に沿った長さ寸法が回転軸２の長さ寸法より短い所定の寸法に形成されている。そして、内側円筒部９の密封側ＯＳに位置する左端縁には、ハウジング４の内周面に向かって径方向外側にほぼ直角に折曲された側面ほぼ環状の内側直立壁部１０が延出形成されている。この内側直立壁部１０の外周縁は、回転軸２の外周面とハウジング４の内周面とのほぼ中間部分に位置するように形成されている。そして、内側直立壁部１０の外周縁には、大気側ＡＳに向かってほぼ直角に折曲された中間円筒部１１が軸方向に沿って延出形成されている。この中間円筒部１１の長さ寸法は、内側円筒部９の長さ寸法より短く形成されており、その右端縁には、ハウジング４の内周面に向かって径方向外側にほぼ直角に折曲された側面ほぼ環状の回転側シール隙間形成用壁部１２が延出形成されている。

前記回転部材用弾性シール８は、回転軸装着部１４と、回転軸２の少なくとも回転停止時における後述するシール隙間２５からの密封流体の漏洩を防止するシール部材としてのリップシール１５とを有している。

一方の回転軸装着部１４は、前記回転部材用環体７の内側円筒部９の内周面に配置されており、回転軸２に対して適宜な締代を備えている。

他方のリップシール１５は、回転部材用環体７の内側直立壁部１０の大気側ＡＳに位置する側面に基部が配置されており、大気側ＡＳにリップ先端１６が配置されている。このリップシール１５は、内側直立壁部１０の大気側ＡＳの側面から大気側ＡＳに向かって徐々に拡径するように形成されている。また、リップシール１５は、回転軸２の回転停止時においては図１に示すように固定部材５の後述するシール当接面２１に対してリップ先端１６が適宜な締代をもって弾接し、回転軸２の回転時においては回転軸２の回転にともなう遠心力によってリップ先端１６がシール当接面２１から離間するように形成されている。

すなわち、リップシール１５のリップ先端１６は、シール当接面２１に対して接離可能に形成されている。

なお、リップシール１５は、設計コンセプトなどの必要に応じて設ければよい。

前記固定部材５は、金属あるいは樹脂などにより形成された環状の固定部材用環体１７に、ゴム様弾性体で形成された固定部材用弾性シール１８が焼き付けられて一体に形成されている。

前記固定部材用環体１７は、外周面がハウジング４の内周面と対向する軸方向に平行な水平筒状部１９と、この水平筒状部１９の大気側ＡＳに位置する右端縁から径方向中心に向かってほぼ直角に折曲された内向きフランジ状の固定側シール隙間形成用壁部２０とを有する断面ほぼＬ字状に形成されている。そして、水平筒状部１９の内周面は、取付状態において前記回転部材用環体７の外側円筒部１３の外周面と適宜な間隔をおいて対向するように配置されている。さらに、固定側シール隙間形成用壁部２０の密封側ＯＳの側面は、回転側シール隙間形成用壁部１２の大気側ＡＳの側面と所定の間隔をおいて対向するように配置されている。すなわち、固定側シール隙間形成用壁部２０と回転側シール隙間形成用壁部１２とは、相互にほぼ平行に配置されている。また、固定側シール隙間形成用壁部２０の密封側ＯＳの側面の内周側近傍は、回転軸２の停止時においてリップシール１５のリップ先端１６が当接されるシール当接面２１とされている。

前記固定部材用弾性シール１８は、固定部材用環体１７の水平筒状部１９の外周を被覆するように形成されており、水平筒状部１９の外周を覆う部分は、ハウジング４の内周面に対して適宜な締代を備えたハウジング装着部２２とされている。

なお、静止部としてのハウジング４の一部に固定側シール隙間形成用壁部２０を一体形成する構成としてもよい。

前記浮動リング６は、回転側シール隙間形成用壁部１２と固定側シール隙間形成用壁部２０との相互間に配置されている。この浮動リング６は、軸方向に位置する厚さ寸法Ｔを１とした場合、厚さ方向に対して直交する幅方向の長さ寸法Ｌを３以上とするように形成されている。この厚さ寸法Ｔと長さ寸法Ｌとの関係において、長さ寸法Ｌが３を下回ると、後に詳しく述べるように密封流体が漏洩する傾向がある。

前記浮動リング６の素材としては、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂から選択された１種もしくは複数種の樹脂により形成されている。本実施形態においてはフッ素樹脂が単独で用いられている。

前記熱可塑性樹脂としては、フッ素樹脂以外に、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアセタール、ポリエステルなどを例示できる。

前記熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などを例示できる。

前記フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）などを例示できる。

なお、複数の樹脂を混合使用することもできる。さらに、樹脂には、設計コンセプトなどの必要に応じて、充填剤、顔料などの各種の配合剤を添加することができる。

前記浮動リング６の構成としては、複数種の樹脂を軸方向に積層した多層構造としてもよい。

前記浮動リング６は、回転側シール隙間形成用壁部１２と固定側シール隙間形成用壁部２０との相互間において、径方向および軸方向に移動可能に配置されている。

すなわち、回転側シール隙間形成用壁部１２と固定側シール隙間形成用壁部２０との相互間の間隔Ｇは、浮動リング６の軸方向に示す厚さＴより大きく形成されている。そして、回転側シール隙間形成用壁部１２と浮動リング６との対向面間の隙間２３と、固定側シール隙間形成用壁部２０と浮動リング６との対向面間の隙間２４との両者によりシール隙間２５が形成されている。

したがって、回転側シール隙間形成用壁部１２と浮動リング６との対向面間の隙間２３のサイズと、固定側シール隙間形成用壁部２０と浮動リング６との対向面間の隙間２４のサイズとを加算した値、言い換えると、回転側シール隙間形成用壁部１２と固定側シール隙間形成用壁部２０との相互間の間隔Ｇから浮動リング６の厚さＴを減算した値が、シール隙間２５のサイズとなっている。

なお、浮動リング６の内外径のサイズとしては、回転軸２が停止している回転停止状態および回転軸２が回転している回転状態において、リップシール１５と接触しないサイズとすることが好ましい。

つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。

本実施形態の密封装置１によれば、回転軸２の回転停止時および低速時においては、リップシール１５のリップ先端１６が自身の弾性復元力により、固定部材５のシール当接面２１に弾接しているので、密封側ＯＳから大気側ＡＳへの密封流体の漏れを確実かつ容易に防止することができる。

そして、回転軸２が回転を開始すると、回転が上がるにつれてリップシール１５のリップ先端１６は、回転軸２の回転にともなう遠心力によって径方向外側に向かって弾性変形する。この弾性変形により、リップシール１５のリップ先端１６が拡開し、リップシール１５のリップ先端１６がシール当接面２１から離間する。その結果、回転軸２の回転時において、リップシール１５のリップ先端１６とシール当接面２１を非接触状態に保持することができる。

なお、回転軸２の回転にともなう遠心力によってシール当接面２１から離間したリップシール１５のリップ先端１６は、回転軸２の回転が低速になるとあるいは停止すると、自身の弾性復元力によってシール当接面２１に当接したもとの状態に容易に復帰する。

したがって、本実施形態の密封装置１によれば、回転軸２の回転が低速あるいは停止時における密封流体の漏れを確実かつ容易に防止することができる。

また、本実施形態の密封装置１によれば、回転軸２が回転を開始すると、回転が上がるにつれて、回転部材３に接している密封流体としての潤滑油は、回転軸２に装着されている回転部材３の回転にともなう遠心力によって、固定部材５の内周面側に移動するが、固定部材５は遠心力が働かないので移動した潤滑油の一部がシール隙間２５を通って密封側ＯＳから大気側ＡＳに流出しようとする。

しかし、シール隙間２５を通って大気側ＡＳに流出しようとする潤滑油は、シール隙間２５に配設されている厚さ寸法Ｔを１とした場合、厚さ方向に対して直交する幅方向の長さ寸法Ｌを３以上とした浮動リング６によって捕捉されて大気側ＡＳへの流出が阻止され、潤滑油の大気側ＡＳへの漏洩が防止される。

この時、浮動リング６がシール隙間２５において移動可能に配設されているので、浮動リング６は、潤滑油との接触によって回転軸２の回転速度より遅い速度で回転するとともに、回転側シール隙間形成用壁部１２と浮動リング６との対向面間の隙間２３に存在する潤滑油の圧力と、固定側シール隙間形成用壁部２０と浮動リング６との対向面間の隙間２４に存在する潤滑油の圧力とが均衡を保つように最適な位置に移動する。すなわち、浮動リング６は、回転軸２と同軸上に保持されるとともに、浮動リング６の左右に形成される隙間２３，２４が保持されるように自動調心されることになる。

このように、本実施形態の密封装置１によれば、回転側シール隙間形成用壁部１２と固定側シール隙間形成用壁部２０との間に、厚さ寸法Ｔを１とした場合、厚さ方向に対して直交する幅方向の長さ寸法Ｌを３以上とした浮動リング６が配設されているから、シール隙間２５のサイズを狭くせずに、非接触で、低速から高速までの広い範囲に亘って潤滑油の大気側ＡＳへの漏洩を確実かつ容易に防止することができる。

このことは、性能評価試験により確認することができた。この性能評価試験には、図２に示すように、外径８０ｍｍの回転軸の外周面に回転部材３の代用として断面ほぼＬ字状の環体により軸方向に対して垂直な金属製の回転側垂直壁３１を設けるとともに、内径１００ｍｍのハウジング４の内周面に固定部材５の代用として断面ほぼＬ字状の環体により軸方向に対して垂直な大気側ＡＳより観察できる透明な樹脂製の固定側垂直壁３２を設け、回転側垂直壁３１と固定側垂直壁３２との相互間に浮動リング６を配設し、かつ０．５ｍｍ（回転側垂直壁３１と固定側垂直壁３２との相互間の間隔Ｇから浮動リング６の厚さＴを減算した値）のシール隙間２５を設けたものを本発明品とし、回転側垂直壁３１と固定側垂直壁３２との相互間に浮動リング６を配設せずに単に０．５ｍｍのシール隙間２５を設けたものを従来品として用いた。さらに、本発明品として、浮動リング６の厚さ寸法Ｔと幅方向の長さ寸法Ｌとの比が１：３、１：４．５、１：９の３種類のものを用い、浮動リング６の厚さ寸法Ｔと幅方向の長さ寸法Ｌとの比が１：２．５、１：１．７５、１：１．４の３種類のものを比較品として用いた。

また、潤滑油としてキャッスルＳＬ ５Ｗ−２０（トヨタ製商品名）を用いて、潤滑油の油温を１５０℃とし、回転軸２の回転数は、７５０、１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、６０００、７０００、８０００ｒｐｍの９段階で回転させ、シール隙間２５のサイズを０．１、０．２、０．３、０．４、０．５ｍｍの５段階としたときの潤滑油の漏洩の有無も評価した。

なお、潤滑油は、回転軸２を回転させた状態で密封側ＯＳに供給し、漏洩の有無は、密封側ＯＳに潤滑油を供給した後、２４時間経過したときに大気側ＡＳに潤滑油の漏洩があるか否かを目視により評価した。

前記性能評価試験結果について説明する。

本発明品は、シール隙間２５を０．５ｍｍとした場合であっても全回転領域（７５０〜８０００ｒｐｍ）において潤滑油の漏洩がなく良好な密封性能を有することが判明した。

これに対して、従来品は、シール隙間２５が最も少ない０．１ｍｍの場合であっても回転軸２の回転数が４０００ｒｐｍを越えると潤滑油の漏洩が発生し、シール隙間２５が大きくなると潤滑油の漏洩が発生する回転軸の回転数が低下し、シール隙間２５が０．５ｍｍ場合には、回転軸２の回転数が７５０ｒｐｍにおいても潤滑油の漏洩が発生する。

また、性能評価試験において、潤滑油の漏洩がない状態では、シール隙間２５に潤滑油の大気との境界部分である油面が環状に保持されているとともに、この油面が回転に沿って安定した流れ（層流）の状態で回転することが判明した。また、漏洩状態は、油面が波打つように乱れて（乱流）、油面の一部が剥離して大気側ＡＳに飛散することにより生じることが判明した。

すなわち、回転が高速になるにしたがい、潤滑油の流れが層流から乱流となり、浮動リング６および回転側シール隙間形成用壁部１２の表面から剥離しやすくなり、遠心力を伝達できない潤滑層ができるという現象が生じる。この現象は、周速の違いから浮動リング６および回転側シール隙間形成用壁部１２の外周部に発生しやすいものである。

また、性能評価試験において、潤滑油の漏洩が浮動リング６の厚さ寸法Ｔと長さ寸法Ｌに関係があることが判明した。

すなわち、性能評価試験の範囲ではシール隙間２５にかかわらず、本発明品の如く、浮動リング６の厚さ寸法を１とした場合、厚さ方向に対して直交する幅方向の長さ寸法Ｌが３以上となった場合に、潤滑油の漏洩を防止することができる。これに対して比較品の如く、浮動リング６の厚さ寸法を１とした場合、厚さ方向に対して直交する幅方向の長さ寸法Ｌが３を下回った場合には、潤滑油の漏洩が発生する。

このことは、性能評価試験において大気側ＡＳから潤滑油の流れを観察すると、浮動リング６の厚さ寸法Ｔが長さ寸法Ｌの１／２になると、浮動リング６の表面に接触している潤滑油の流れが乱れて乱流となり潤滑油が漏洩し、浮動リング６の厚さ寸法Ｔが長さ寸法Ｌの１／３になると回転軸２の回転数を８０００ｒｐｍの高速としても潤滑油の流れの乱れが無く潤滑油の漏洩を防止できることからも確認できた。

このような、潤滑油の漏洩が、浮動リング６の厚さ寸法Ｔと長さ寸法Ｌに関係するのは、浮動リング６と接触する潤滑油は、浮動リング６の端面により遠心力が付与されて、浮動リング６の端面に沿って径方向外側に移動するが、厚さ寸法Ｔが大きいと、浮動リング６と固定部材５との間の潤滑油の粘性抵抗が大きくなり浮動リング６の回転に乱れを起こし、潤滑油の流れが乱れるためと推考する。これに対して、厚さ寸法Ｔに対して浮動リング６の長さ寸法Ｌが十分大きい場合には、浮動リング６と固定部材５との間の潤滑油の粘性抵抗が小さくなり浮動リング６は安定した回転となり乱流を防止できるものと推考する。

また、性能評価試験により、浮動リング６の素材として、ＰＴＦＥ、ガラスを充填したＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ、ＰＩ、ＰＰＳおよびフェノール樹脂を用いた場合、シール隙間２５を０．５ｍｍとした場合であっても全回転領域（７５０〜８０００ｒｐｍ）において潤滑油の漏洩がなく良好な密封性能を有することが判明した。

これに対して、浮動リングの素材をアルミニウムとした場合には、４０００ｒｐｍで潤滑油の漏洩が発生し、鉄とした場合には７５０ｐｐｍで潤滑油の漏洩が発生することが判明した。

本実施形態の浮動リング６の素材が、潤滑油の漏洩がなく良好な密封機能をもたらす理論は定かではないが、性能評価に供した金属素材との比較においては、潤滑油の粘性によって回転力を得られ易い軽さ（低比重）、潤滑油の動きに追随し易い柔軟性（低弾性率）があるためと推考する。このことから、浮動リング６の素材として金属の発泡体を用いることも可能であると推考する。

なお、本実施形態の密封装置１を製造して実際の製品による性能試験を行ったところ、全回転領域（０〜８０００ｒｐｍ）において油漏れがなく良好な密封性能を有することが確認できた。

したがって、本実施形態の密封装置１によれば、従来に比べてシール隙間２５を広く設定できるので、シール隙間２５のサイズを狭くせずに、低速から高速までの広い範囲に亘って密封流体の漏洩を長期間に亘り確実かつ容易に防止することができる。

また、本実施形態の密封装置１によれば、回転時における潤滑油の漏洩の防止を非接触で行うことができるので、回転軸の回転トルクのロスを少なくすることができるとともに、経時的な変化が少ないので、長期間に亘り安定した密封機能を保持することができる。

さらに、本実施形態の密封装置１によれば、シール隙間２５を広く設定できるので、密封装置１の製作時の許容差および密封装置１の取付精度を緩和することができ、しかも回転軸２の軸方向のガタを吸収することもできるので、生産性の向上および低コスト化を容易に図ることもできる。

図３は本発明に係る密封装置の第２実施形態を示すものである。

本実施形態の密封装置１Ａは、潤滑油の乱流の発生を抑制することができるようにしたものである。

すなわち、本実施形態の密封装置１Ａは、浮動リング６Ａに、厚さ方向に対して直交する方向に沿って回転中心に向かう環状の切り込み３５を設けることにより形成されている。本実施形態の切り込み３５は、浮動リング６Ａの外周面の軸方向に沿った厚さ方向の中央部分に形成されているとともに、その深さが、長さ寸法Ｌの７０％程度とされている。

なお、切り込み３５の深さ、位置、数などは、浮動リングの外径寸法、内径寸法、厚さ寸法Ｔ、厚さ方向に対して直交する幅方向の長さ寸法Ｌなどによって変更することができる。

また、図３は、切り込み３５が開いた状態を誇張して示してある。

その他の構成は前述した第１実施形態の密封装置１と同様とされているので、その詳しい説明は省略する。

このような構成により、本実施形態の密封装置１Ａは、前述した第１実施形態の密封装置１と同様の効果を奏することができるとともに、高速回転時における浮動リング６Ａの表面から潤滑油の一部が剥離するのをより確実に防止することができるので、シール隙間２５をより大きくすることができる。

このことは、前述した第１実施形態と同様の性能評価試験により確認することができた。

本実施形態の密封装置１Ａの性能評価試験結果について説明すると、回転軸２の回転が４０００ｒｐｍまでの回転域においては、浮動リング６Ａおよび浮動リング６Ａの表面に接触している潤滑油の流れがともに安定した回転運動をしていることが観察できる。そして、さらなる回転数の増加とともなって徐々に潤滑油の流れに乱れが生じると、浮動リング６Ａに設けられた切り込み３５が開き始めるのが観察できる。そして、回転数のよりさらなる増加により、浮動リング６Ａに接している潤滑油の流れが大きく乱れ乱流になると、浮動リング６Ａの切り込み３５が流れの乱れに応じて開閉し、回転時における浮動リング６Ａの表面から潤滑油の一部が剥離するのを防止しているの観察することができる。この観察は、ストロボ発光下において明瞭に観察できる。

すなわち、浮動リング６Ａに厚さ方向に対して直交する方向に沿って回転中心に向かう環状の切り込み３５を設けることで、浮動リング６Ａに接する潤滑油の回転側と静止側との挙動の違い（流速の違い）に各々追随させて浮動リング６Ａを回転させることができる。これにより、浮動リング６Ａの表面に乱流が発生するのを抑制あるいは乱流が発生する回転数をより高くすることができるので、シール隙間２５をより大きくしても、高速回転時における浮動リング６Ａの表面から潤滑油の一部が剥離して大気側ＡＳに漏洩するのをより確実に防止することができる。

なお、本実施形態の密封装置１Ａを製造して実際の製品による性能試験を行ったところ、全回転領域（０〜８０００ｒｐｍ）において油漏れがなく良好な密封性能を有することが確認できた。

図４は本発明に係る密封装置の第３実施形態を示すものである。

本実施形態の密封装置１Ｂは、潤滑油の乱流の発生を抑制することができるようにした構成の変形例である。

すなわち、本実施形態の密封装置１Ｂは、浮動リング６Ｂの表面に凹凸模様３６を設けることにより形成されている。この凹凸模様３６は、成型金型のキャビティの表面に予め形成した梨地模様を転写することにより、表面粗さを１０〜１５μｍＲｚ程度とすることにより形成されている。

なお、凹凸模様３６は、浮動リング６Ｂの表面を機械的に加工する方法や、浮動リング６Ｂの表面をケミカルエッチングする方法などを用いて形成することができる。

また、凹凸模様３６は、凹凸（模様の深さ）が大きすぎると、潤滑油を攪拌する騒音が発生したり、逆効果となる場合があるので、密封部分のサイズや回転領域などに応じて、凹凸の大きさ、形状などを設定することが肝要である。

さらに、図４に示すように、凹凸模様３６を、浮動リング６Ｂの表面と、シール隙間２５の回転部分である回転側シール隙間形成用壁部１２の表面との両者に設けてもよい。

なお、本実施形態の浮動リング６Ｂに、前述した第２実施形態の密封装置１Ａの浮動リング６Ａと同様の切り込み３５を設ける構成としてもよい。

その他の構成は前述した第１実施形態の密封装置１と同様とされているので、その詳しい説明は省略する。

このような構成により、本実施形態の密封装置１Ｂは、前述した第１実施形態の密封装置１と同様の効果を奏することができるとともに、高速回転時における浮動リング６Ｂの表面から潤滑油の一部が剥離するのをより確実に防止することができるので、シール隙間２５をより大きくすることができる。

すなわち、浮動リング６Ｂの表面に設けた凹凸模様３６は、浮動リング６Ｂと潤滑油との接触面積を容易に増加させることができるので、高速回転時における浮動リング６Ｂの表面に潤滑油の乱流が発生するのを抑制あるいは乱流が発生する回転数をより高くすることができる。

なお、本実施形態の密封装置１Ｂを製造して実際の製品による性能試験を行ったところ、全回転領域（０〜８０００ｒｐｍ）において油漏れがなく良好な密封性能を有することが確認できた。

図５は本発明に係る密封装置の第４実施形態を示すものである。

本実施形態の密封装置１Ｃは、シール隙間２５Ｃおよび浮動リング６Ｃを軸方向両端を異径とする筒状に形成したものである。

すなわち、本実施形態の密封装置１Ｃの回転部材３Ｃの回転部材用環体７Ｃは、前述した第１実施形態における中間円筒部１１が設けられておらす、大気側ＡＳに向かうにしたがって拡径されたテーパーリング状の回転側シール隙間形成用壁部１２Ｃを、内側直立壁部１０Ｃの外周縁に延出形成することにより形成されている。

本実施形態の密封装置１Ｃの固定部材５Ｃの固定部材用環体１７Ｃは、前述した第１実施形態における固定側シール隙間形成用壁部２０のかわりに、大気側ＡＳに向かうにしたがって拡径されたテーパーリング状の固定側シール隙間形成用壁部２０Ｃが設けられており、この固定側シール隙間形成用壁部２０Ｃの外面が回転側シール隙間形成用壁部１２Ｃの内面と所定の間隔をおいて平行に延在するように対向配置されている。

そして、回転側シール隙間形成用壁部１２Ｃと固定側シール隙間形成用壁部２０Ｃとの相互間に、大気側ＡＳに向かうにしたがって拡径されたテーパーリング状の浮動リング６Ｃが径方向および軸方向に移動可能に配置されている。この浮動リング６Ｃも、前述した第１実施形態の密封装置１の浮動リング６と同様に、厚さ寸法Ｔを１とした場合、厚さ方向に対して直交する幅方向の長さ寸法Ｌを３以上とするように形成されている。

すなわち、本実施形態のシール隙間２５Ｃおよび浮動リング６Ｃは、大気側ＡＳが大径とされ、密封側ＯＳが小径とされた、軸方向両端を異径とする筒状に形成されている。

その他の構成は前述した第１実施形態の密封装置１と同様とされているので、その詳しい説明は省略する。

なお、本実施形態の浮動リング６Ｃに、前述した第２実施形態の密封装置１Ａの浮動リング６Ａと同様の切り込み３５および第３実施形態の密封装置１Ｂの浮動リング６Ｂと同様の凹凸模様３６の一方もしくは両者を設けてもよい。ここで、切り込み３５を設ける浮動リング６Ｃの面は、浮動リング６Ｃの大径側の端面となる。

このような構成により、本実施形態の密封装置１Ｃは、前述した第１実施形態の密封装置１と同様の効果を奏することができるとともに、設置範囲の自由度が大きくなる。

すなわち、本実施形態の密封装置１Ｃによれば、回転側シール隙間形成用壁部１２Ｃおよび浮動リング６Ｃに、回転軸２の径方向に沿った垂直方向の遠心力を発生させることができるので、前述した第１実施形態の密封装置１と同様に、潤滑油の大気側ＡＳへの漏洩を防止できるし、回転軸２とハウジング４との相互間の間隔が狭い場合であっても、軸方向のサイズに余裕があれば密封装置１Ｃを設置することができる。

なお、本実施形態の密封装置１を製造して実際の製品による性能試験を行ったところ、全回転領域（０〜８０００ｒｐｍ）において油漏れがなく良好な密封性能を有することが確認できた。

また、本実施形態の密封装置１Ｃにおいて、シール隙間２５Ｃおよび浮動リング６Ｃの大気側ＡＳを大径とし密封側をＯＳを小径とする構成の方が、大気側ＡＳを大小径とし密封側ＯＳを大径とする構成より密封性能が優れていることが実験により判明した。これは、大気側ＡＳを大径とし密封側をＯＳを小径とした構成の方が、回転軸２に装着されている回転部材３Ｃの回転にともなう遠心力によって径方向外側にはじき飛ばされるように流動する潤滑油が、シール隙間形成用壁部１２Ｃの大気側ＡＳに向かって拡径する内面に張り付きやすく、常に回転力を付与された潤滑油が浮動リング６Ｃに沿って流動しているものと推考する。

本発明の密封装置は、自動車のエンジンのみならず、ミッション、足回りの潤滑部分などに用いることができる。

また、本発明の密封装置は、多種多様の密封流体の漏洩防止に用いることができる。

なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することができる。例えば、第１実施形態の密封装置において、リップシールを除去したり、第１実施形態の浮動リングに、切り込みおよび凹凸模様の一方もしくは両者を設けたりすることができる。

Claims (7)

1. 回転体と静止部との間にシール隙間を設け、前記回転体の回転により密封流体の漏洩を非接触で防止することのできる密封装置において、
   前記シール隙間に移動可能な浮動リングを設けるとともに、この浮動リングが、その厚さ寸法を１とした場合、厚さ方向に対して直交する幅方向の長さ寸法を３以上とするように形成されていることを特徴とする密封装置。
2. 前記浮動リングが、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂から選択された１種もしくは複数種の樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 前記浮動リングが、フッ素樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の密封装置。
4. 前記浮動リングに、厚さ方向に対して直交する方向に沿って回転中心に向かう環状の切り込みが設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の密封装置。
5. 前記浮動リングの表面に凹凸模様が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の密封装置。
6. 前記シール隙間および浮動リングが、軸方向両端を異径とする筒状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の密封装置。
7. 前記回転体に回転体の少なくとも回転停止時における前記シール隙間からの密封流体の漏洩を防止するシール部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の密封装置。

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