JPWO2017094599A1 - 密封装置 - Google Patents

Abstract

シールフランジに対しシールリップが摺動可能に接触し、回転時に流体ポンピング作用を発揮するネジ溝がシールフランジに設けられている密封装置において、静止漏れが発生するのを抑制する。この目的達成のため、ハウジングと前記ハウジングに設けた軸孔に挿通する回転軸との間で機内側の密封流体が機外側へ漏洩しないようシールする密封装置であって、回転軸の外周に装着されるシールフランジに対し、ハウジングの軸孔内周に装着されるシールリップが摺動可能に接触し、回転軸の回転時に流体ポンピング作用を発揮するネジ溝がシールリップのリップ端と交差するようにシールフランジに設けられている密封装置において、ネジ溝の断面積を、シールフランジにおけるシールリップが摺動可能に接触する摺動領域にて比較的小さく、摺動領域よりも内周側の内周側領域にて比較的大きく形成したことを特徴とする。

Description

本発明は、自動車や一般機械、産業機械等において機内の密封流体が機外へ漏洩するのを抑制する密封装置に関する。本発明の密封装置は例えば、自動車関連分野において機内油をシールする回転用オイルシールとして用いられる。

従来から図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、ハウジング５１とこのハウジング５１に設けた軸孔５２に挿通する回転軸６１との間で機内側Ａの密封流体が機外側Ｂへ漏洩しないようシールする密封装置１０１であって、回転軸６１の外周に装着されるスリンガー１１１と、このスリンガー１１１の機外側Ｂに位置してハウジング５１の軸孔５２内周に装着されるリップシール部材１２１との組み合わせよりなる密封装置１０１が知られている。

スリンガー１１１は、金属等の剛材製であって、回転軸６１の外周面に嵌合される筒状部１１２と、この筒状部１１２の一端に設けられたシールフランジ１１３とを一体に有し、シールフランジ１１３の機外側端面１１３ａに、回転時に遠心力による流体ポンピング作用を発揮するネジ溝１１４が設けられている。

一方、リップシール部材１２１は、ハウジング５１の軸孔５２内周面に嵌合される取付環１２２と、この取付環１２２に被着されたゴム状弾性体１２３とを有し、このゴム状弾性体１２３によって、スリンガー１１１におけるシールフランジ１１３の機外側端面１１３ａに摺動可能に接触するシールリップ（端面リップ）１２４が設けられている。

上記構成の密封装置１０１は、シールリップ１２４がシールフランジ１１３の機外側端面１１３ａに摺動可能に接触することにより密封流体をシールし、またシールフランジ１１３の機外側端面１１３ａに設けたネジ溝１１４が回転時に遠心力による流体ポンピング作用を発揮して密封流体を機内側Ａへ押し戻すことから、優れたシール効果を発揮することができる。

実開平３−５７５６３号公報 特開平２−１１３１７３号公報 特開２０１４−１２９８３７号公報

しかしながら上記密封装置１０１に対しては、以下の点で更なる機能の向上が求められる。

すなわち上記密封装置１０１においては、上記したようにシールリップ１２４がシールフランジ１１３の機外側端面１１３ａに摺動可能に接触することにより密封流体をシールするとともにシールフランジ１１３の機外側端面１１３ａに設けたネジ溝１１４が回転時に遠心力による流体ポンピング作用を発揮して密封流体を機内側Ａへ押し戻すことから優れたシール効果を発揮することができるが、その構成として、ネジ溝１１４がシールリップ１２４のリップ端と交差するように配置されている。したがって回転軸６１の回転が停止して遠心力が消失し、これに伴ってネジ溝１１４による流体ポンピング作用が発揮されない状況になると、密封流体がネジ溝１１４を伝ってシールリップ１２４のリップ端をその外周側から内周側へ通過し、機外側Ｂへ漏洩すること（いわゆる静止漏れが発生すること）が懸念される。

本発明は以上の点に鑑みて、シールフランジに対しシールリップが摺動可能に接触し、回転時に流体ポンピング作用を発揮するネジ溝がシールフランジに設けられている密封装置において、静止漏れが発生するのを抑制することができる密封装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するため、以下の手段を採用した。
本発明の密封装置は、ハウジングと前記ハウジングに設けた軸孔に挿通する回転軸との間で機内側の密封流体が機外側へ漏洩しないようシールする密封装置であって、前記回転軸の外周に装着されるシールフランジに対し、前記ハウジングの軸孔内周に装着されるシールリップが摺動可能に接触し、前記回転軸の回転時に流体ポンピング作用を発揮するネジ溝が前記シールリップのリップ端と交差するように前記シールフランジに設けられている密封装置において、前記ネジ溝の断面積を、前記シールフランジにおける前記シールリップが摺動可能に接触する摺動領域にて比較的小さく、前記摺動領域よりも内周側の内周側領域にて比較的大きく形成したことを特徴とする（請求項１）。

本発明の密封装置によれば、ネジ溝の断面積が摺動領域において内周側領域よりも小さく形成されており、ネジ溝の断面積が小さければ密封流体が流れにくいため、静止漏れが発生しにくくなる。また、ネジ溝の断面積が内周側領域において摺動領域よりも大きく形成されており、断面積が大きければ密封流体が流れやすいため、流体ポンピング作用による流体ポンピング量を増大させることが可能となる。したがってネジ溝の断面積がネジ溝全長に亙って一定の場合と比較して静止漏れが発生しにくく、かつ殆ど同等の流体ポンピング作用を発揮する密封装置を提供することができる。尚、ネジ溝の断面積とは、ネジ溝をその長手方向と直交する方向で裁断したときの断面積のことを云う。また同様に、ネジ溝の断面形状とは、ネジ溝をその長手方向と直交する方向で裁断したときの断面形状のことを云う。

ネジ溝の断面形状の態様としては、溝深さがネジ溝全長に亙って一定で、溝幅が摺動領域において比較的小さく、内周側領域において比較的大きく形成される態様（請求項２）と、溝幅がネジ溝全長に亙って一定で、溝深さが摺動領域において比較的小さく、内周側領域において比較的大きく形成される態様（請求項３）とがある。またこの両態様を組み合わせて、溝幅を摺動領域において比較的小さく、内周側領域において比較的大きく形成し、かつ溝深さを摺動領域において比較的小さく、内周側領域において比較的大きく形成することも考えられる。溝幅や溝深さは段階的に変化するものとし、或いは徐々に変化するものとする。

本発明によれば、シールフランジに対しシールリップが摺動可能に接触し、回転時に流体ポンピング作用を発揮するネジ溝がシールフランジに設けられている密封装置において、静止漏れが発生するのを抑制することができる。

本発明の第１実施例に係る密封装置の要部断面図 同密封装置に備えられるネジ溝の説明図であって図１におけるＣ方向矢視図 同ネジ溝の断面図であって、（Ａ）は摺動領域におけるネジ溝の断面図、（Ｂ）は内周側領域におけるネジ溝の断面図 本発明の第２実施例に係る密封装置に備えられるネジ溝の断面図であって、（Ａ）は摺動領域におけるネジ溝の断面図、（Ｂ）は内周側領域におけるネジ溝の断面図 ネジ溝形状の他の例を示す説明図 本発明の参考例に係る密封装置の要部断面図 同密封装置に備えられるポンピング流路の説明図であって図６におけるＤ方向矢視図 従来例を示す図で、（Ａ）は従来例に係る密封装置の要部断面図、（Ｂ）は同密封装置に備えられるネジ溝の説明図

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第１実施例・・・
図１ないし図３は、本発明の実施例に係る密封装置１を示している。

当該実施例に係る密封装置１は、ハウジング（シールハウジング）５１とこのハウジング５１に設けた軸孔５２に挿通する回転軸６１との間で機内側Ａの密封流体（油など）が機外側Ｂへ漏洩しないようにシールする密封装置（例えばエンジン用オイルシール）１であって、回転軸６１の外周に装着されるスリンガー１１と、スリンガー１１の機外側Ｂに位置してハウジング５１の軸孔５２内周に装着されるリップシール部材２１との組み合わせにより構成されている。

スリンガー１１は、金属等の剛材製であって、回転軸６１の外周面に固定（嵌合）される筒状部（スリーブ部）１２と、この筒状部１２の一端（機内側端部）に設けられた径方向外向きのシールフランジ（フランジ部）１３とを一体に有し、シールフランジ１３の機外側端面１３ａに図２に示すような、回転軸６１の回転時に遠心力によるポンピング作用を発揮することにより密封流体を外周側（機内側Ａ）へ向けて押し戻す作用を発揮する螺旋状のネジ溝１４が設けられている。矢印ｅは回転軸６１の回転方向を示している。シールフランジ１３の機外側端面１３ａおよびネジ溝１４については詳細を後述する。

一方、リップシール部材２１は、ハウジング５１の軸孔５２内周面に固定（嵌合）される金属等の剛材よりなる取付環２２と、この取付環２２に被着（加硫接着）されたゴム状弾性体２６とを有し、このゴム状弾性体２６によって、ハウジング５１の軸孔５２内周面に接触することによりハウジング５１および取付環２２間をシールする外周シール部２７と、取付環２２の端面部に被着された端面被着部２８と、スリンガー１１におけるシールフランジ１３の機外側端面１３ａに摺動可能に接触するシールリップ（端面リップ）２９と、スリンガー１１に対して非接触のグリース貯留用リップ３０が一体に設けられている。シールリップ２９はそのリップ端２９ａをもってシールフランジ１３の機外側端面１３ａに摺動可能に接触し、シールリップ２９のリップ端２９ａとネジ溝１４とは交差するように配置されている。また、端面被着部２８の内周側に位置してダストリップ３１が取り付けられ、このダストリップ３１はファブリックよりなるものとされているが、上記ゴム状弾性体２６によって一体に設けられたものであっても良い。

取付環２２は、ハウジング５１の軸孔５２内周面に固定（嵌合）される外周筒部２３と、この外周筒部２３の一端（機外側端部）に設けられた径方向内向きのフランジ部２４とを一体に有している。

また、当該実施例では特に、上記シールフランジ１３の機外側端面１３ａおよびネジ溝１４が以下のように構成されている。

すなわち図２に示すように、シールフランジ１３はその機外側端面１３ａに、ネジ溝１４を形成したネジ溝形成領域１５を備えている。このネジ溝形成領域１５は、所定の径方向幅ｈ_０を備える環状の領域とされている。またこのネジ溝形成領域１５は、シールリップ２９が摺動可能に接触する摺動領域１５Ａと、摺動領域１５Ａよりも外周側の外周側領域１５Ｂと、摺動領域１５Ａよりも内周側の内周側領域１５Ｃとに分けられる。摺動領域１５Ａは所定の径方向幅ｈ_１を備える環状の領域とされている。外周側領域１５Ｂは所定の径方向幅ｈ_２を備える環状の領域とされている。内周側領域１５Ｃはこれも所定の径方向幅ｈ_３を備える環状の領域とされている。

図２おいて、ネジ溝１４は４本が円周上等間隔で設けられているが、いずれも同じ構成であるので、１本のみについて説明する。

ネジ部１４は、外周側領域１５Ｂの外周端部から摺動領域１５Ａを経由して内周側領域１５Ｃの内周端部に至るまでの長さの溝として形成されている。

また、ネジ溝１４は、その断面積が摺動領域１５Ａにおいて比較的小さく形成されるとともに内周側領域１５Ｃにおいて比較的大きく形成されており、一層詳細には図３に示すように、ネジ溝１４は、その溝深さｄがネジ溝全長に亙って一定で、その溝幅が図３（Ａ）に示すように摺動領域１５Ａにおいて比較的小さく形成されるととともに図３（Ｂ）に示すように内周側領域１５Ｃにおいて比較的大きく形成されている（摺動領域１５Ａにおける溝幅をｗ_１、内周側領域１５Ｃにおける溝幅をｗ_２として、ｗ_１＜ｗ_２）。

そして、このようなネジ溝１４は例えば、その断面積を外周側領域１５Ｂの外周端部から内周側領域１５Ｃの内周端部へかけて徐々に拡大するよう設定することにより形成され、また、その溝幅を同じく外周側領域１５Ｂの外周端部から内周側領域１５Ｃの内周端部へかけて徐々に拡大するよう設定することにより形成されている。

上記構成の密封装置１においては、回転軸６１の回転時、シールリップ２９がそのリップ端２９ａをもってスリンガー１１のシールフランジ１３の機外側端面１３ａに摺動可能に接触することによりシール機能を発揮するほか、回転軸６１とともに回転するスリンガー１１がシールフランジ１３による流体振り切り作用およびネジ溝１４による流体ポンピング作用を発揮するため、シールリップ２９およびシールフランジ１３間を通過する流体があってもこれを外周側（機内側Ａ）へ押し戻すことが可能とされ、よって優れたシール機能が発揮される。

また、回転軸６１の回転が停止すると遠心力が消失し、これに伴って上記流体振り切り作用および流体ポンピング作用が一時停止するため、一部の密封流体がネジ溝１４を伝って機内側Ａからシールリップ２９の内周側空間３２へ流出することが懸念されるが、上記密封装置１ではネジ溝１４の断面積が摺動領域１５Ａにおいて内周側領域１５Ｃよりも小さく形成されていてこの断面積の小さなネジ溝１４を密封流体が流れにくいため、密封流体がネジ溝１４を伝って機内側Ａからシールリップ２９の内周側空間３２へ流出しにくい。したがって静止漏れが発生するのを抑制することができ、少なくとも静止漏れ量を減少させることができる。

また、上記構成の密封装置１では、ネジ溝１４の断面積が内周側領域１５Ｃにおいて摺動領域１５Ａよりも大きく形成されていてこの断面積の大きなネジ溝１４を密封流体が流れやすいため、流体ポンピング作用による流体ポンピング量を増大させることが可能とされている。

したがってネジ溝１４の断面積がネジ溝全長に亙って一定の場合と比較して静止漏れが発生しにくく、かつ殆ど同等の流体ポンピング作用を発揮する密封装置を提供することができる。

第２実施例・・・
上記第１実施例においてネジ溝１４の断面形状は、溝深さｄがネジ溝全長に亙って一定で、溝幅が摺動領域１５Ａにおいて比較的小さく、内周側領域１５Ｃにおいて比較的大きく形成される態様とされているが（ｗ_１＜ｗ_２）、このほか、溝幅がネジ溝全長に亙って一定で、溝深さが摺動領域１５Ａにおいて比較的小さく、内周側領域１５Ｃにおいて比較的大きく形成される態様とされても良い。

図４ではこの態様の例として、溝幅ｗがネジ溝全長に亙って一定で、溝深さが図４（Ａ）に示すように摺動領域１５Ａにおいて比較的小さく形成されるととともに図４（Ｂ）に示すように内周側領域１５Ｃにおいて比較的大きく形成されている（摺動領域１５Ａにおける溝深さをｄ_１、内周側領域１５Ｃにおける溝深さをｄ_２として、ｄ_１＜ｄ_２）。

そして、このようなネジ溝１４は例えば、溝深さを外周側領域１５Ｂの外周端部から内周側領域１５Ｃの内周端部へかけて徐々に拡大するよう設定することにより形成されている。

尚、上記第１および第２実施例において、ネジ溝１４はその断面形状を断面三角形とされているが、このネジ溝１４の断面形状は特に限定されず、例えば断面台形、長方形または円弧形などであっても良い。

また、上記第１および第２実施例において、ネジ溝１４はその平面形状（Ｃ方向矢視形状）を曲線状とされているが、このネジ溝１４の平面形状は直線状であっても良い。またネジ溝１４は螺旋状に限定されず、図５に示すような、径方向に延びる溝が複数本（図では８本）設けられた放射状であっても良い。

つぎに、参考例に係る発明について説明する。

発明が解決しようとする課題・・・・
参考例に係る発明は、シールフランジに対しシールリップが摺動可能に接触する密封装置において、流体ポンピング作用が発揮されるとともに静止漏れが発生しにくい構造の密封装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段・・・・
参考例に係る発明は上記目的を達成するため、以下の手段を採用した。
すなわち参考例に係る発明は、ハウジングと前記ハウジングに設けた軸孔に挿通する回転軸との間で機内側の密封流体が機外側へ漏洩しないようシールする密封装置であって、前記回転軸の外周に装着されるシールフランジに対し、前記ハウジングの軸孔内周に装着されるシールリップが摺動可能に接触する密封装置において、微細な凹凸を連続して配置したネジ模様よりなるポンピング流路を前記シールリップのリップ端と交差するように前記シールフランジの機外側端面に設けたことを特徴とする密封装置である。

この参考例に係る発明によれば、従来のネジ溝に代わるものとして、微細な凹凸を連続して配置したネジ模様よりなるポンピング流路がシールリップのリップ端と交差するようにシールフランジの機外側端面に設けられており、このポンピング流路が回転時に遠心力による流体ポンピング作用を発揮して密封流体を機内側へ押し戻す。

また、微細な凹凸の連続体よりなるポンピング流路は、長さ方向に深さ一定のネジ溝と比較して、密封流体が流れるときの流動抵抗が大きいものである。したがって密封流体が流れにくく、静止漏れが発生しにくい。

凹凸は例えば、放電加工痕、プレス加工痕、ショットブラスト加工痕またはレーザー加工痕よりなる。

発明の効果・・・・
参考例に係る発明によれば、シールフランジに対しシールリップが摺動可能に接触する密封装置において、流体ポンピング作用が発揮されるとともに静止漏れが発生しにくい構造の密封装置を提供することができる。

発明を実施するための形態・・・・
つぎに参考例に係る発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図６および図７は、参考例に係る発明の実施例に係る密封装置１を示している。

参考例に係る発明の実施例に係る密封装置１は、ハウジング（シールハウジング）５１とこのハウジング５１に設けた軸孔５２に挿通する回転軸６１との間で機内側Ａの密封流体（油など）が機外側Ｂへ漏洩しないようにシールする密封装置（例えばエンジン用オイルシール）１であって、回転軸６１の外周に装着されるスリンガー１１と、スリンガー１１の機外側Ｂに位置してハウジング５１の軸孔５２内周に装着されるリップシール部材２１との組み合わせにより構成されている。

スリンガー１１は、金属等の剛材製であって、回転軸６１の外周面に固定（嵌合）される筒状部（スリーブ部）１２と、この筒状部１２の一端（機内側端部）に設けられた径方向外向きのシールフランジ（フランジ部）１３とを一体に有している。

一方、リップシール部材２１は、ハウジング５１の軸孔５２内周面に固定（嵌合）される金属等の剛材よりなる取付環２２と、この取付環２２に被着（加硫接着）されたゴム状弾性体２６とを有し、このゴム状弾性体２６によって、ハウジング５１の軸孔５２内周面に接触することによりハウジング５１および取付環２２間をシールする外周シール部２７と、取付環２２の端面部に被着された端面被着部２８と、スリンガー１１におけるシールフランジ１３の機外側端面１３ａに摺動可能に接触するシールリップ（端面リップ）２９と、スリンガー１１に対して非接触のグリース貯留用リップ３０が一体に設けられている。シールリップ２９はそのリップ端２９ａをもってシールフランジ１３の機外側端面１３ａに摺動可能に接触する。また、端面被着部２８の内周側に位置してダストリップ３１が取り付けられ、このダストリップ３１はファブリックよりなるものとされているが、上記ゴム状弾性体２６によって一体に設けられたものであっても良い。

取付環２２は、ハウジング５１の軸孔５２内周面に固定（嵌合）される外周筒部２３と、この外周筒部２３の一端（機外側端部）に設けられた径方向内向きのフランジ部２４とを一体に有している。

また、参考例に係る発明の実施例では特に、シールフランジ１３の機外側端面１３ａに図７に示すような、微細な凹凸を連続して配置したネジ模様よりなるポンピング流路１６が設けられている。このポンピング流路１６は、回転軸６１の回転時に遠心力によるポンピング作用を発揮することにより密封流体を外周側（機内側Ａ）へ向けて押し戻す作用を発揮するものであって、以下のように構成されている。

すなわちポンピング流路１６は、微細な凹凸が多数連続して所定の長さおよび幅を備える帯状に配置されることによりネジ模様とされ、螺旋状に形成されている。図７ではポンピング流路１６が４本円周上等間隔で設けられているが、その数は特に限定されない。ネジないし螺旋の向きは、流路１６の内周端部１６ａよりも外周端部１６ｂのほうが回転軸６１の回転方向ｅに対し後方に変位した向きとされている。ポンピング流路１６はシールリップ２９のリップ端２９ａと交差するように配置されている。

微細な凹凸は、放電加工法、プレス加工法、ショットブラスト加工法またはレーザー加工法によって形成され、放電加工痕、プレス加工痕、ショットブラスト加工痕またはレーザー加工痕として形成されている。これらの加工法のなかでも放電加工法およびレーザー加工法は、局所的な処理が容易にできることから、凹凸模様の加工に特に適している。また、加工による衝撃が小さく、スリンガー１１の寸法変化が生じにくいと云う利点もある。

シールフランジ１３の機外側端面１３ａは平滑面として形成され、この平滑面よりなる機外側端面１３ａに微細な凹凸の連続体（帯）よりなるポンピング流路１６が形成されている。

上記構成の密封装置１においては、回転軸６１の回転時、シールリップ２９がそのリップ端２９ａをもってスリンガー１１のシールフランジ１３の機外側端面１３ａに摺動可能に接触することによりシール機能を発揮するほか、回転軸６１とともに回転するスリンガー１１がシールフランジ１３による流体振り切り作用を発揮し、更にシールフランジ１３の機外側端面１３ａに設けられたポンピング流路１４が上記したように流体ポンピング作用を発揮する。したがって優れたシール効果が発揮される。

また、回転軸６１の回転が停止すると遠心力が消失し、これに伴って上記流体振り切り作用および流体ポンピング作用が一時停止するため、一部の密封流体がポンピング流路１６を伝って機内側Ａからシールリップ２９の内周側空間３２へ流出することが懸念されるが、このポンピング流路１６は、従来技術に係る長さ方向に深さ一定のネジ溝と比較して、密封流体が流れるときの流動抵抗が大きいものである。したがってポンピング流路１６に対し密封流体が流れにくいため、静止漏れが発生するのを抑制することができ、または少なくとも静止漏れ量を低減させることができる。ポンピング流路１６はその底面が平坦面でなく凹凸状の面とされているため、所定の粘性を備える油などの密封流体がこのポンピング流路１６を流れにくいものである。

１ 密封装置
１１ スリンガー
１２ 筒状部
１３ シールフランジ
１３ａ 機外側端面
１４ ネジ溝
１５ ネジ溝形成領域
１５Ａ 摺動領域
１５Ｂ 外周側領域
１５Ｃ 内周側領域
１６ ポンピング流路
１６ａ 内周端部
１６ｂ 外周端部
２１ リップシール部材
２２ 取付環
２３ 外周筒部
２４ フランジ部
２６ ゴム状弾性体
２７ 外周シール部
２８ 端面被着部
２９ シールリップ
２９ａ リップ端
３０ グリース貯留用リップ
３１ ダストリップ
３２ 内周側空間
５１ ハウジング
５２ 軸孔
６１ 回転軸
Ａ 機内側
Ｂ 機外側

Claims (3)

1. ハウジングと前記ハウジングに設けた軸孔に挿通する回転軸との間で機内側の密封流体が機外側へ漏洩しないようシールする密封装置であって、
   前記回転軸の外周に装着されるシールフランジに対し、前記ハウジングの軸孔内周に装着されるシールリップが摺動可能に接触し、
   前記回転軸の回転時に流体ポンピング作用を発揮するネジ溝が前記シールリップのリップ端と交差するように前記シールフランジに設けられている密封装置において、
   前記ネジ溝の断面積を、前記シールフランジにおける前記シールリップが摺動可能に接触する摺動領域にて比較的小さく、前記摺動領域よりも内周側の内周側領域にて比較的大きく形成したことを特徴とする密封装置。
2. 請求項１記載の密封装置において、
   前記ネジ溝は、その溝深さがネジ溝全長に亙って一定で、その溝幅が前記摺動領域にて比較的小さく、前記内周側領域にて比較的大きく形成されていることを特徴とする密封装置。
3. 請求項１記載の密封装置において、
   前記ネジ溝は、その溝幅がネジ溝全長に亙って一定で、その溝深さが前記摺動領域にて比較的小さく、前記内周側領域にて比較的大きく形成されていることを特徴とする密封装置。

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