JPWO2017098985A1

JPWO2017098985A1 - 密封装置

Info

Publication number: JPWO2017098985A1
Application number: JP2017536593A
Authority: JP
Inventors: 潤一野田
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2018-09-27
Also published as: WO2017098985A1

Abstract

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。この目的達成のため、密封装置は、ハウジングとハウジングの軸孔に挿通する回転軸との間で密封流体をシールするものであって、回転軸の外周に装着されるシールフランジに対し、軸孔内周に装着される外周側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フランジに設けられ、シールフランジにおけるネジ溝の内周側には、ネジ溝が設けられていない領域が設定され、外周側シールリップの内周側には、軸方向の機内側に向けて突出する円筒部と、円筒部に対して薄肉であり、円筒部の長さ方向の端部から斜め外方へ向けて延在し、前記領域と摺動可能に接触するチェックリップと、を有する内周側シールリップを備える。

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４（Ａ）に示すように、ハウジング５２０とこのハウジング５２０に設けた軸孔５２１に挿通する回転軸５３０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５１０であって、回転軸５３０の外周に装着されるスリンガー５５０と、このスリンガー５５０の機外側Ｂに位置してハウジング５２０の軸孔５２１内周に装着されるリップシール部材５４０との組み合わせよりなる密封装置５１０が知られている。

スリンガー５５０は、金属等の剛材製であって、回転軸５３０の外周面に嵌合されるスリーブ５５１と、このスリーブ５５１の一端に設けられたシールフランジ５５２とを一体に有し、シールフランジ５５２の機外側端面５５２ａには、回転軸５３０の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５５３が設けられている。

一方、リップシール部材５４０は、ハウジング５２０の軸孔５２１内周面に嵌合される取付環５４１と、この取付環５４１に被着されたゴム状弾性体５４２とを有し、このゴム状弾性体５４２によって、スリンガー５５０におけるシールフランジ５５２の機外側端面５５２ａに摺動可能に接触するシールリップ５４６が設けられている。

上記構成の密封装置５１０は、シールリップ５４６がシールフランジ５５２の機外側端面５５２ａ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５５２の機外側端面５５２ａに設けたネジ溝５５３が回転軸５３０の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号公報実開平２−１１３１７３号公報特開２０１４−１２９８３７号公報

しかしながら上記密封装置５１０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５１０においては、シールリップ５４６がシールフランジ５５２の機外側端面５５２ａと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５５２の機外側端面５５２ａに設けたネジ溝５５３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。しかし、密封装置５１０は、その構成としてネジ溝５５３がシールリップ５４６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５３０の回転が停止することにより遠心力が消失すると、これに伴ってネジ溝５５３による流体ポンピング作用が発揮されず、密封流体がネジ溝５５３を伝ってシールリップ５４６の内周側へ通過し、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。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、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外周側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外周側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、前記シールフランジにおける前記ネジ溝の内周側には、前記ネジ溝が設けられていない領域が設定され、前記外周側シールリップの内周側には、軸方向の機内側に向けて突出する円筒部と、この円筒部に対して薄肉であり、前記円筒部の長さ方向の端部から斜め外方へ向けて延在し、前記領域と摺動可能に接触するチェックリップと、を有する内周側シールリップを備えたことを特徴とする。

また、前記外周側シールリップの内周面と前記内周側シールリップの外周面との間の空間が負圧となったときに、前記チェックリップは、外径方向に開弁してもよい。

また、前記シールフランジの内周側には、回転軸に固定されるスリーブが形成され、このスリーブの外周面と前記円筒部の内周面との間には、微小の隙間を設定することでラビリンスシールが形成されていてもよい。

本発明によれば、シールフランジに対し外周側シールリップ及び内周側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。

本発明の実施形態に係る密封装置の要部断面図本発明の実施形態に係る密封装置に備えられるネジ溝の説明図本発明の他の実施形態に係る密封装置の要部断面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）は密封装置に備えられるネジ溝の説明図

以下において、本発明の実施形態に係る密封装置１０について図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る密封装置１０の要部断面図であり、図２は、本発明の実施形態に係る密封装置１０に備えられるネジ溝５３の説明図である。

本実施形態に係る密封装置１０は、ハウジング（シールハウジング）２０と、このハウジング２０に設けた軸孔２１に挿通される回転軸３０との間で機内側（油側）Ａの密封流体（油）が機外側（大気側）Ｂへ漏洩しないように密封する密封装置（エンジン用オイルシール）１０であって、回転軸３０の外周に装着されるスリンガー５０と、ハウジング２０の軸孔２１内周に装着されるリップシール部材４０との組み合わせにより構成されている。

スリンガー５０は、金属等の剛材製であって、回転軸３０の外周面に固定（嵌合）されるスリーブ５１と、このスリーブ５１の一端（機内側Ａ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）５２とを一体に有し、シールフランジ５２の機外側端面５２ａに図２に示すような、回転軸３０の回転時に遠心力による流体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５３が形成されている。また、このシールフランジ５２には、その径方向の中ほどに位置する環状の段差部５２ｂが設けられている。なお、図２における矢印ｅは、回転軸３０の回転方向を示す。

また、シールフランジ５２の機外側端面５２ａには、ネジ溝５３が形成された環状のネジ溝形成領域５３ａが設けられ、その内周側には、ネジ溝５３が形成されていない環状のネジ溝非形成領域５３ｂが設けられている。このネジ溝非形成領域５３ｂはネジ溝５３を形成していないため、軸方向直角の平坦面として設けられている。

一方、リップシール部材４０は、ハウジング２０の軸孔２１内周面に固定（嵌合）される金属等の剛材よりなる取付環４１と、この取付環４１に被着（加硫接着）されたゴム状弾性体４２とを有し、このゴム状弾性体４２によって、ハウジング２０の軸孔２１内周面に接触することによりハウジング２０及び取付環４１の間をシールする外周シール部４３と、取付環４１の端面部に被着された端面被着部４４と、スリンガー５０におけるシールフランジ５２の機外側端面５２ａに摺動可能に接触する外周側シールリップ４６と、が一体に設けられている。また、端面被着部４４の内周側に位置してダストリップ４５が取り付けられ、このダストリップ４５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４２によって一体に設けられたものであっても良い。

特に、本実施形態においては、外周側シールリップ４６の内周側に位置し、スリンガー５０におけるシールフランジ５２の機外側端面５２ａに摺動可能に接触する内周側シールリップ４７が設けられている。

内周側シールリップ４７は、ゴム状弾性体４２の内径方向の端部から機内側Ａに向けて突出し、スリーブ５１とほぼ同心状にある円筒部４７ａと、この円筒部４７ａの機内側Ａの端部から斜め外方（外径方向であってかつ機内側Ａに向けての方向）へ向けて延在し、シールフランジ５２の機外側端面５２ａに摺動可能に接触するチェックリップ４７ｂと、を備える。また、チェックリップ４７ｂの径方向の厚みは、円筒部４７ａの径方向の厚みよりも薄肉に設定されている。さらに、円筒部４７ａの内周面とスリーブ５１の外周面との間には、微小の隙間であるラビリンスシール６０が形成されている。

外周側シールリップ４６は外周側リップ端４６ａをもってシールフランジ５２の機外側端面５２ａにおけるネジ溝形成領域５３ａと摺動可能に接触する。一方で、内周側シールリップ４７は内周側リップ端４７ｃをもってシールフランジ５２の機外側端面５２ａにおけるネジ溝非形成領域５３ｂと摺動可能に接触する。

以上のように構成された密封装置１０は、回転軸３０の回転時に外周側シールリップ４６の外周側リップ端４６ａをもってスリンガー５０のシールフランジ５２の機外側端面５２ａ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３０とともに回転するスリンガー５０がシールフランジ５２による流体振り切り作用およびネジ溝５３による流体ポンピング作用を発揮する。これにより、外周側シールリップ４６およびシールフランジ５２の間を通過する密封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、優れたシール機能が発揮される。

また、シールフランジ５２による流体振り切り作用及び流体ポンピング作用によって、外周側シールリップ４６の内周面と内周側シールリップ４７の外周面との間の空間が負圧になる。しかし、本実施形態に係る密封装置１０は、円筒部４７ａの径方向の厚みがチェックリップ４７ｂの径方向の厚みに対して厚肉に設定されているため、円筒部４７ａは、変形しづらい一方で、チェックリップ４７ｂは、変形しやすい。したがって、前記負圧時には、円筒部４７ａは変形せず、チェックリップ４７ｂのみが外径方向に開弁する。よって、外周側シールリップ４６の内周面と内周側シールリップ４７の外周面との間の圧力を調整することができる。

また、内周側シールリップ４７が上記構成を採用することに伴い、外周側シールリップ４６の内周面と内周側シールリップ４７の外周面との間の空間に密封流体が溜まったとしても、円筒部４７ａが密封流体の重量で変形し、スリンガー５０におけるスリーブ５１と接触することがなくなる。加えて、チェックリップ４７ｂとシールフランジ５２の機外側端面５２ａとの接触状態を安定させることができる。

また、回転軸３０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５３を伝って機内側Ａから外周側シールリップ４６の内周側へ流出することが懸念される。しかし、この外周側シールリップ４６の内周側では、チェックリップ４７ｂにおける内周側リップ端４７ｃがネジ溝非形成領域５３ｂと接触することにより機外側Ｂへの漏れ路を閉塞している。したがって内周側リップ端４７ｃによるシール機能が発揮され、これにより密封流体が外周側シールリップ４６からダストリップ４５のほうへ流出するのが抑制されるため、密封流体がダストリップ４５を通過して機外側Ｂへ漏洩するのを抑制することができる。

また、本発明の外周側シールリップ４６及び内周側シールリップ４７は、スリンガー５０におけるシールフランジ５２と接触するため、一般的なラジアルリップ構造の密封装置と比較して低トルク化を実現することができる。特に、本実施形態に係る内周側シールリップ４７におけるチェックリップ４７ｂは、薄肉であるため、摺動トルクがほとんど増大せず、摺動トルクが増大してエネルギーロス等が発生するのを抑制することができる。

また、円筒部４７ａの内周面とスリーブ５１の外周面との間には、微小の隙間を設けることでラビリンスシール６０が形成されるため、この隙間を通じて機外側Ｂへの密封流体の漏れや、機外側Ｂからのダストの侵入を防止することができる。

なお、上記実施形態では、図１に示したように、シールフランジ５２に設けられた段差部５２ｂの外周側にネジ溝形成領域５３ａが設けられるとともに段差部５２ｂの内周側にネジ溝非形成領域５３ｂが設けられているが、これらの領域の配置については、図３に示すように段差部５２ｂの外周側にネジ溝形成領域５３ａ及びネジ溝非形成領域５３ｂを双方ともに設けるようにしてもよい。そして、この例では、段差部５２ｂの外周側に設けられたネジ溝非形成領域５３ｂに対してチェックリップ４７ｂが摺動可能に接触することとなる。

１０密封装置
２０ハウジング
２１軸孔
３０回転軸
４０リップシール部材
４１取付環
４２ゴム状弾性体
４３外周シール部
４４端面被着部
４５ダストリップ
４６外周側シールリップ
４６ａ外周側リップ端
４７内周側シールリップ
４７ａ円筒部
４７ｂチェックリップ
４７ｃ内周側リップ端
５０スリンガー
５１スリーブ
５２シールフランジ
５２ａ機外側端面
５２ｂ段差部
５３ネジ溝
５３ａネジ溝形成領域
５３ｂネジ溝非形成領域
６０ラビリンスシール
Ａ機内側
Ｂ機外側

Claims

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外周側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外周側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、
前記シールフランジにおける前記ネジ溝の内周側には、前記ネジ溝が設けられていない領域が設定され、
前記外周側シールリップの内周側には、軸方向の機内側に向けて突出する円筒部と、この円筒部に対して薄肉であり、前記円筒部の長さ方向の端部から斜め外方へ向けて延在し、前記領域と摺動可能に接触するチェックリップと、を有する内周側シールリップを備えたことを特徴とする密封装置。
請求項１に記載の密封装置であって、
前記外周側シールリップの内周面と前記内周側シールリップの外周面との間の空間が負圧となったときに、前記チェックリップは、外径方向に開弁することを特徴とする密封装置。
請求項１又は２に記載の密封装置であって、
前記シールフランジの内周側には、回転軸に固定されるスリーブが形成され、
このスリーブの外周面と前記円筒部の内周面との間には、微小の隙間を設定することでラビリンスシールが形成されていることを特徴とする密封装置。