JPWO2018037918A1

JPWO2018037918A1 - 密封装置

Info

Publication number: JPWO2018037918A1
Application number: JP2018535592A
Authority: JP
Inventors: 弘明門馬
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2019-06-20
Anticipated expiration: 2037-08-09
Also published as: WO2018037918A1; EP3505799A4; EP3505799B1; US20190178383A1; JP6658896B2; EP3505799A1; US10890257B2; CN109642675B; CN109642675A

Abstract

軸とハウジングが相対的に移動した場合に、軸と共に移動してしまうことを抑制可能とする密封装置を提供する。樹脂シールリング１００は、円筒部１１０と、円筒部１１０の軸線方向両側にそれぞれ設けられる一対の内周リップ１２０と、円筒部１１０の軸線方向両側にそれぞれ設けられる一対の外周リップ１３０と、円筒部１１０の外周面に設けられ、弾性体シールリング３００が装着される環状の装着溝１１１と、を備え、一対の内周リップ１２０は、円筒部１１０から遠ざかるに従って、軸の外周面に摺動自在なリップ先端１２１に向けて内周面側及び外周面側のいずれも縮径しており、一対の外周リップ１３０は、円筒部１１０から遠ざかるに従って、ハウジングの軸孔の内周面に密着するリップ先端１３１に向けて内周面側及び外周面側のいずれも拡径していることを特徴とする。

Description

本発明は、相対的に移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置に関する。

相対的に移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置において、軸線方向の両側に対して優れた密封機能を発揮させる技術が検討されている。図４は仮想技術に係る密封装置を用いた密封構造の模式的断面図である。図示の密封装置７００は、相対的に移動する軸５００と、ハウジング６００との間の環状隙間を封止する機能を発揮する。ハウジング６００の軸孔の内周面には、環状の切欠き６１０が設けられ、かつハウジング６００の先端には環状部材６５０が取り付けられている。これにより、密封装置７００が取り付けられる環状の溝が形成されている。また、この密封装置７００は、樹脂材により構成される。そして、密封装置７００は、円筒部の軸線方向両側にそれぞれ設けられる一対の内周リップ７１０、及び一対の外周リップ７２０を備えている。一対の内周リップ７１０は軸５００の外周面に対して摺動自在に構成され、一対の外周リップ７２０はハウジング６００の軸孔の内周面に密着するように構成されている。つまり、軸５００とハウジング６００が相対的に移動する際には、密封装置７００はハウジング６００に対して固定され、軸５００と一対の内周リップ７１０との間で摺動することで、密封性が維持されることを狙っている。

しかしながら、高温環境下で使用されると、内周リップ７１０が縮径し、軸５００に対する内周リップ７１０の緊迫力が増加して、軸５００と共に密封装置７００が移動してしまうことがある。これにより、軸５００とハウジング６００が相対的に往復移動する使用条件下においては、密封装置７００が環状の溝の壁面に対して接触してしまい、内周リップ７１０や外周リップ７２０が変形して、密封性が低下してしまうおそれがある。また、軸５００とハウジング６００が相対的に回転又は揺動する使用条件下においては、外周リップ７２０がハウジング６００の軸孔の内周面と摺動し、外周リップ７２０に摺動摩耗が生じることで、密封性が低下してしまうおそれがある。

また、樹脂製の密封装置７００の場合には、ゴム状弾性体製の密封装置に比べて剛性が高い。そのため、ハウジング６００の軸孔の内周面に環状の溝を形成して、この溝内に密封装置７００を装着する場合には、上記の通り、ハウジング６００に環状の切欠き６１０を設けて、この切欠き６１０内に密封装置７００を装着した後に、環状部材６５０を取り付ける必要がある。図示の仮想技術の場合には、軸５００とハウジング６００が相対的に往復移動する使用条件下において、密封装置７００がハウジング６００の軸孔から抜け出してしまわないように、環状の溝を形成することが必須となる。従って、環状部材６５０をハウジング６００に取付けることが必須となり、部品点数が増加してしまう問題もある。

特開２０１４−１３７１３９号公報

本発明の目的は、軸とハウジングが相対的に移動した場合に、軸と共に移動してしまうことを抑制可能とする密封装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明の密封装置は、
相対的に移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置であって、
樹脂製の樹脂シールリングと、
前記樹脂シールリングの外周面側に装着され、前記ハウジングにおける前記軸が挿通される軸孔の内周面に密着するゴム状弾性体製の弾性体シールリングと、
を備える密封装置において、
前記樹脂シールリングは、
円筒部と、
前記円筒部の軸線方向両側にそれぞれ設けられる一対の内周リップと、
前記円筒部の軸線方向両側にそれぞれ設けられる一対の外周リップと、
前記円筒部の外周面に設けられ、前記弾性体シールリングが装着される環状の装着溝と、を備え、
前記一対の内周リップは、前記円筒部から遠ざかるに従って、前記軸の外周面に摺動自在なリップ先端に向けて内周面側及び外周面側のいずれも縮径しており、
前記一対の外周リップは、前記円筒部から遠ざかるに従って、前記軸孔の内周面に密着するリップ先端に向けて内周面側及び外周面側のいずれも拡径していることを特徴とする。

本発明によれば、樹脂シールリングにおける円筒部の外周面に設けられた環状の装着溝に、ハウジングの軸孔の内周面に密着するように構成されたゴム状弾性体製の弾性体シールリングが装着される。そのため、樹脂シールリングがハウジングに対して移動してしまうことが抑制される。これにより、樹脂シールリングが軸と共に移動してしまうことが抑制され、密封装置が軸と共に移動してしまうことが抑制される。

また、樹脂シールリングにおいて、一対の内周リップは、円筒部から遠ざかるに従って、軸の外周面に摺動自在なリップ先端に向けて内周面側及び外周面側のいずれも縮径するように構成されている。これにより、リップ先端以外の部位が軸の外周面に接触することが抑制され、樹脂シールリングが軸と共に移動してしまうことをより確実に抑制可能となる。

更に、樹脂シールリングにおいて、一対の外周リップは、円筒部から遠ざかるに従って、軸孔の内周面に密着するリップ先端に向けて内周面側及び外周面側のいずれも拡径するように構成されている。従って、一対の外周リップは径方向内側に撓みやすい。そのため、弾性体シールリングを装着溝に対して容易に装着でき、弾性体シールリングへの負荷を抑制することができる。また、弾性体シールリングをより確実に軸孔内周面に密着させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、軸とハウジングが相対的に移動した場合に、密封装置が軸と共に移動してしまうことを抑制することができる。

図１は本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図である。図２は本発明の実施例に係る樹脂シールリングの模式的断面図である。図３は本発明の実施例に係る密封装置を用いた密封構造の模式的断面図である。図４は仮想技術に係る密封装置を用いた密封構造の模式的断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例に係る密封装置について説明する。図１は本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図である。密封装置は略回転対称形状であり、図１においては、密封装置の中心軸線を含む面で密封装置を切断した断面図を示している。なお、以下、「軸線方向」とは、密封装置の中心軸線が伸びる方向を意味する。図２は本発明の実施例に係る樹脂シールリングの模式的断面図である。図２においても、樹脂シールリングの中心軸線を含む面で樹脂シールリングを切断した断面図を示している。図３は本発明の実施例に係る密封装置を用いた密封構造の模式的断面図である。図３においても、密封装置の中心軸線を含む面で密封装置を切断した断面図を示している。

＜密封構造＞
図３を参照して、本実施例に係る密封装置を用いた密封構造の概略を説明する。本実施例に係る密封装置１０は、相対的に移動する軸５００とハウジング６００との間の環状隙間を封止する役割を担っている。なお、軸５００とハウジング６００とが、相対的に往復移動する場合、相対的に回転する場合、相対的に揺動する場合、これらの移動の２つ以上が組み合わされる場合のいずれの場合にも、本実施例に係る密封装置１０は適用可能である。

ハウジング６００における軸５００が挿通される軸孔の内周面には、環状の切欠き６１０が設けられている。密封装置１０は、この切欠き６１０内に装着される。そして、軸５００とハウジング６００とが相対的に移動すると、密封装置１０は、ハウジング６００に対して固定された状態が維持され、軸５００の外周面に対して摺動することで、密封性が維持される。

＜密封装置＞
特に、図１及び図２を参照して、本実施例に係る密封装置１０について説明する。密封装置１０は、樹脂製の樹脂シールリング１００と、樹脂シールリング１００の外周面側に装着されるゴム状弾性体製の弾性体シールリング３００と、金属製のバネ部材２００とから構成される。樹脂シールリング１００の材料としては、ＰＴＦＥ，ＰＡ，ＰＥＥＫ，ＰＰＳ，ＥＴＦＥ，ＰＦＡなどを適用することができる。また、弾性体シールリング３００の材料としては、ＮＢＲ，ＦＫＭ，ＥＰＤＭ，ＣＲなどを適用することができる。

樹脂シールリング１００は、円筒部１１０と、円筒部１１０の軸線方向両側にそれぞれ設けられる一対の内周リップ１２０と、円筒部１１０の軸線方向両側にそれぞれ設けられる一対の外周リップ１３０とを備えている。また、円筒部１１０の外周面には、弾性体シールリング３００が装着される環状の装着溝１１１が設けられている。一対の内周リップ１２０は、円筒部１１０から遠ざかるに従って、軸５００の外周面に摺動自在なリップ先端１２１に向けて内周面側及び外周面側のいずれも縮径するように構成されている。また、一対の外周リップ１３０は、円筒部１１０から遠ざかるに従って、ハウジング６００の軸孔の内周面（切欠き６１０が設けられている部分の内周面）に密着するリップ先端１３１に向けて内周面側及び外周面側のいずれも拡径するように構成されている。

そして、内周リップ１２０と外周リップ１３０との間に形成される断面Ｕ字形状の環状凹部内にバネ部材２００が装着されている。バネ部材２００は、内周リップ１２０を径方向内側に押圧する内周押圧部２１０と、外周リップ１３０を径方向外側に押圧する外周押圧部２２０とを備えている。なお、外周リップ１３０の先端には、バネ部材２００の抜け落ちを防止するためのストッパ部１３２が設けられている。また、バネ部材２００は、円筒部１１０の両側にそれぞれ設けられた内周リップ１２０と外周リップ１３０との間にそれぞれ設けられている。このように、バネ部材２００を設けることによって、樹脂製の樹脂シールリング１００における内周リップ１２０や外周リップ１３０が経時的に塑性変形してしまっても、長期に亘って安定的に密封性を維持させることができる。

外力が作用していない状態において、樹脂シールリング１００における円筒部１１０の内径は、軸５００の外径よりも大きい。そして、外力が作用していない状態において、樹脂シールリング１００における一対の内周リップ１２０の各リップ先端１２１の内径は、軸５００の外径よりも小さい。これにより、密封装置１０が使用される際においては、樹脂シールリング１００における一対の内周リップ１２０のリップ先端１２１付近のみが軸５００の外周面に対して摺動する。

また、外力が作用していない状態において、樹脂シールリング１００における円筒部１１０の外径、及び外周リップ１３０の根元付近の外径は、ハウジング６００の軸孔のうち、切欠き６１０が設けられている部位の内径よりも小さい。そして、外力が作用していない状態において、樹脂シールリング１００における一対の外周リップ１３０の各リップ先端１３１の外径は、ハウジング６００の軸孔のうち、切欠き６１０が設けられている部位の内径よりも大きい。これにより、密封装置１０が使用される際においては、樹脂シールリング１００に関しては、樹脂シールリング１００のうち一対の外周リップ１３０の各リップ先端１３１付近のみが軸孔の内周面に対して密着する。

また、樹脂シールリング１００の剛性を確保する観点から、装着溝１１１の溝幅Ｈは、樹脂シールリング１００の軸線方向の最大幅Ｈ１に対して、２０％以上４０％以下となるように設計されている。同様の理由により、樹脂シールリング１００において、円筒部１１０の肉厚Ｔは、円筒部１１０の内周面から装着溝１１１の開口端縁までの距離Ｔ１に対して、４４％以上６０％以下となるように設計されている。

本実施例に係る弾性体シールリング３００は、断面形状が円形のＯリングである。そして、外力が作用していない状態において、弾性体シールリング３００の内径は、樹脂シールリング１００における円筒部１１０の外径（装着溝１１１の溝底面の外径）よりも小さい。また、外力が作用していない状態において、弾性体シールリング３００の外径は、樹脂シールリング１００における一対の外周リップ１３０の各リップ先端１３１の外径よりも小さく、かつハウジング６００の軸孔のうち、切欠き６１０が設けられている部位の内径よりも大きい。これにより、密封装置１０が使用される際においては、弾性体シールリング３００は、樹脂シールリング１００における装着溝１１１の溝底面とハウジング６００における軸孔の内周面に対して密着する。なお、弾性体シールリング３００の圧縮率は５０％以下となるように設計されている。ここで、外力が作用していない状態における弾性体シールリング３００の線径をＤとし、使用時における弾性体シールリング３００の圧縮方向の線径をＤ１とすると、圧縮率は、（（Ｄ−Ｄ１）÷Ｄ）×１００（％）である。また、本実施例においては、弾性体シールリング３００の具体例として、断面が円形のＯリングの場合を示したが、本発明における弾性体シールリングはＯリングに限定されることはない。弾性体シールリングの具体例として、断面が矩形の角リングや、断面がＤ字形状のＤリングを採用することも可能である。

＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
本実施例に係る密封装置１０によれば、樹脂シールリング１００における円筒部１１０の外周面に設けられた環状の装着溝１１１に、ハウジング６００の軸孔の内周面に密着するように構成されたゴム状弾性体製の弾性体シールリング３００が装着される。そのため、樹脂シールリング１００がハウジング６００に対して移動してしまうことが抑制される。これにより、樹脂シールリング１００が軸５００と共に移動してしまうことが抑制され、密封装置１０が軸５００と共に移動してしまうことが抑制される。従って、軸５００とハウジング６００が相対的に往復移動する使用条件下で密封装置１０が用いられる場合、密封装置１０が切欠き６１０の側壁面に対して接触してしまうことを抑制することができる。これにより、密封性の低下を抑制することができる。また、密封装置１０がハウジング６００の軸孔から抜け出してしまわないような対策も不要となるため、環状の溝を形成させる必要がなく、切欠き６１０のままでよいため、部品点数が増加してしまうこともない。

また、軸５００とハウジング６００が相対的に回転又は揺動する使用条件下で密封装置１０が用いられる場合、外周リップ１３０がハウジング６００の軸孔の内周面と摺動してしまうことを抑制することができる。これにより、密封性の低下を抑制することができる。

また、樹脂シールリング１００において、一対の内周リップ１２０は、円筒部１１０から遠ざかるに従って、軸５００の外周面に摺動自在なリップ先端１２１に向けて内周面側及び外周面側のいずれも縮径するように構成されている。これにより、リップ先端１２１以外の部位が軸５００の外周面に接触することが抑制され、樹脂シールリング１００が軸と共に移動してしまうことをより確実に抑制可能となる。

また、樹脂シールリング１００において、一対の外周リップ１３０は、円筒部１１０から遠ざかるに従って、ハウジング６００の軸孔の内周面に密着するリップ先端１３１に向けて内周面側及び外周面側のいずれも拡径するように構成されている。従って、一対の外周リップ１３０は径方向内側に撓みやすい。そのため、弾性体シールリング３００を装着溝１１１に対して容易に装着でき、弾性体シールリング３００への負荷を抑制することができる。また、弾性体シールリング３００をより確実に軸孔内周面に密着させることができる。

更に、外周面側に弾性体シールリング３００が設けられているため、密封装置１０の外周面側からの密封対象流体の漏れをより確実に抑制することができる。また、本実施例に係る密封装置１０は、軸線方向の両側にそれぞれ内周リップ１２０と外周リップ１３０が設けられているので、軸線方向の両側に対して密封性が発揮される。

１０密封装置
１００樹脂シールリング
１１０円筒部
１１１装着溝
１２０内周リップ
１２１リップ先端
１３０外周リップ
１３１リップ先端
１３２ストッパ部
２００バネ部材
２１０内周押圧部
２２０外周押圧部
３００弾性体シールリング
５００軸
６００ハウジング

Claims

相対的に移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置であって、
樹脂製の樹脂シールリングと、
前記樹脂シールリングの外周面側に装着され、前記ハウジングにおける前記軸が挿通される軸孔の内周面に密着するゴム状弾性体製の弾性体シールリングと、
を備える密封装置において、
前記樹脂シールリングは、
円筒部と、
前記円筒部の軸線方向両側にそれぞれ設けられる一対の内周リップと、
前記円筒部の軸線方向両側にそれぞれ設けられる一対の外周リップと、
前記円筒部の外周面に設けられ、前記弾性体シールリングが装着される環状の装着溝と、を備え、
前記一対の内周リップは、前記円筒部から遠ざかるに従って、前記軸の外周面に摺動自在なリップ先端に向けて内周面側及び外周面側のいずれも縮径しており、
前記一対の外周リップは、前記円筒部から遠ざかるに従って、前記軸孔の内周面に密着するリップ先端に向けて内周面側及び外周面側のいずれも拡径していることを特徴とする密封装置。