JPWO2019167383A1

JPWO2019167383A1 - 密封構造

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Publication number: JPWO2019167383A1
Application number: JP2020502818A
Authority: JP
Inventors: 直樹萩原
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2020-10-22
Anticipated expiration: 2038-12-14
Also published as: EP3760901B1; EP3760901A4; CN111133237A; US20200386315A1; WO2019167383A1; CN111133237B; EP3760901C0; US11313469B2; JP6793872B2; EP3760901A1

Abstract

【課題】装着空間１４内で正確に位置決めできる密封構造を提供する。【解決手段】第１シールリップ先端（２７ａ）を有する第１シールリップ（２７）と、前記第１シールリップ（２７）を保持する保持環（２２）と、を有する密封装置（２１）と、前記密封装置（２１）が装着される装着空間（１４）を画定する複数の部材であって、前記密封装置（２１）の内周側に位置する内周壁部（１５）と、前記密封装置（２１）の軸方向一方に位置する第１の端壁部（１６）と、前記密封装置（２１）の軸方向他方に位置する第２の端壁部（１７）と、を有する複数の部材と、を有し、前記第１シールリップ先端（２７ａ）は、径方向反力によって前記保持環（２２）を径方向外方へ押圧し、かつ、軸方向反力によって前記保持環（２２）を前記第２の端壁部（１７）へ押圧するように、前記内周壁部（１５）と前記第１の端壁部（１６）に対して締め代を有する、密封構造。

Description

本発明は、シール技術に係る密封構造に関する。

図３に示すように、例えば、特開２０１０−２２３３６９号公報に開示される従来の密封構造は、複数の部材５１，５２，５３により画定される装着空間５４に密封装置６１を装着するものである。一般に、密封装置６１としては、断面円形のＯリング７１が圧縮された状態で使用される。

シール作用に方向性を持たせるなどの理由により、図４に示すように、Ｏリング７１の代わりにリップシール８１を装着することある。リップシール８１は、シールリップ８２と、シールリップ８２を保持する保持環８３とを有する。シールリップ８２のシールリップ先端８２ａは、装着空間５４の内周壁部５５に接触せず、一方の端壁部５６のみに接触することがある。

一般に図３に示すように、装着空間５４は、内周壁部５５、第１の端壁部５６、第２の端壁部５７、外周壁部５８により画定される環状の空間である。内周壁部５５は、密封装置６１の内周側に配置される。第１の端壁部５６は、環状の密封装置６１の軸方向一方に配置される。第２の端壁部５７は、密封装置６１の軸方向他方に配置される。外周壁部５８は、密封装置６１の外周側に配置される。
ここで、加工上の制約や寸法上の都合などにより、図４に示すリップシール８１のように、外周面８１ａが外周壁部５８に接触せず、外周面８１ａと外周壁部５８の間に間隔ｄが生じることがある。この場合、外周壁部５８を装着空間５４の中心軸線Ｏに対するリップシール８１の位置決め（芯合わせ）に用いることができない。そのため、リップシール８１が装着空間５４の中心軸線Ｏに対し偏心して装着され、円周方向におけるシール面の接触状態にバラツキが生じ、その結果、シール性に影響を及ぼすことがある。

尚、外周壁部５８がリップシール８１の外周面８１ａに接触しない場合、外周壁部５８はリップシール８１の位置決めに関与しない。そのため、装着空間５４は実質的に、内周壁部５５、第１の端壁部５６、第２の端壁部５７、リップシール８１によって囲まれる空間として画定される。

本発明は、装着空間内で正確に位置決めできる密封構造を提供することを目的とする。

本発明の密封構造は、
密封装置であって、
第１シールリップ先端を有する第１シールリップと、
前記第１シールリップを保持する保持環と、
を有する密封装置と、
前記密封装置が装着される装着空間を画定する複数の部材であって、
前記密封装置の内周側に位置する内周壁部と、
前記密封装置の軸方向一方に位置する第１の端壁部と、
前記密封装置の軸方向他方に位置する第２の端壁部と、
を有する複数の部材と、
を有し、
前記第１シールリップ先端は、径方向反力によって前記保持環を径方向外方へ押圧し、かつ、軸方向反力によって前記保持環を前記第２の端壁部へ押圧するように、前記内周壁部と前記第１の端壁部に対して締め代を有する。

本発明の密封装置によれば、装着空間内で正確に位置決めできる。

第１実施形態の密封構造の要部断面図第２実施形態の密封構造の要部断面図従来例の密封装置の構造断面図参考例の密封構造の要部断面図

図１に示すように、第１実施形態の密封構造は、複数の部材１１，１２により画定される装着空間１４にリップシール２１（密封装置）を装着するものである。作図の都合上、複数の部材１１，１２および装着空間１４は仮想線で描かれ、リップシール２１は装着前の自由状態にて描かれている。装着空間１４はその形状から装着溝とも称される。

複数の部材１１，１２は、内周側シール装着部材（内周側シールハウジング）１１と、内周側シール装着部材１１の外周側に配置される外周側シール装着部材（外周側シールハウジング）１２を有する。内周側シール装着部材１１は、回転作動する軸でもよい。

装着空間１４は、内周壁部１５と、第１の端壁部１６と、第２の端壁部１７と、密封装置２１とによって囲まれる環状の空間として画定される。内周壁部１５、内周側シール装着部材１１に設けられた円筒面状である。第１の端壁部１６は密封装置２１の軸に直交する平面状であり、密封装置２１の軸方向一方（図では上方）の内周側シール装着部材１１に設けられる。第２の端壁部１７は密封装置２１の軸に直交する平面状であり、密封装置２１の軸方向他方（図では下方）の外周側シール装着部材１２に設けられる。

装着空間１４は、内周壁部１５と、第１の端壁部１６と、第２の端壁部１７と、外周側シール装着部材１２に設けられた円筒面状の外周壁部１８とによって囲まれる環状の空間として画定される。環状の密封装置２１は、内周壁部１５と、第１の端壁部１６と、第２の端壁部１７と、外周壁部１８とによって、四方から囲まれる。しかし、加工上の制約や寸法上の都合などにより、外周壁部１８がリップシール２１の外周面２１ａに接触せず、外周壁部１８と外周面２１ａの間に間隔ｄが生じる。そのため、上述したように、装着空間１４は、内周壁部１５、第１の端壁部１６、第２の端壁部１７、密封装置２１によって囲まれる空間として画定される。

装着空間１４では、内周壁部１５との第２の端壁部１７との間に内周側間隙ｃ１が形成され、第１の端壁部１６と外周壁部１８との間に外周側間隙ｃ２が形成される。内周側間隙ｃ１から外周側間隙ｃ２へ漏れようとする密封流体をシールする必要がある。

リップシール２１は、保持環（リップ保持環、補強環）２２と、ゴム状弾性体２３と、を有する。保持環２２は、リップシール２１を保持又は補強するものであり、金属等の剛材よりなる。保持環２２は、外周面と、内周面と、軸方向一方に位置する第１の端面２２ａと、軸方向他方に位置する第２の端面２２ｂと、を有する。
ゴム状弾性体２３は、保持環２２に架橋接着により被着される。ゴム状弾性体２３は、保持環２２の外周面に被着される外周被着部２４と、第１の端面２２ａに被着される端面被着部２５と、保持環２２の内周面に被着される内周被着部２６とを有し、外周被着部２４と、端面被着部２５と、内周被着部２６とは一体に形成される。第２の端面２２ｂにゴム状弾性体２３は被着されていても被着されていなくても良いが、第２の端面２２ｂにゴム状弾性体２３が被着されていないことが好ましい。この場合、第２の端面２２ｂが装着空間１４の第２の端壁部１７に直接接触することにより加圧時にリップシール２１の支えとなるため、リップシール２１の姿勢が安定し、耐圧性が向上する。

また、ゴム状弾性体２３には、環状のシールリップ２７（第１シールリップ）が一体に形成されている。

シールリップ２７は、リップシール２１の内周側かつリップシール２１の軸方向一方（図では上方）の端部から、径方向内方かつ軸方向一方へ向けて斜めに延びる。装着時にシールリップ先端２７ａ（第１シールリップ先端）は、内周壁部１５および第１の端壁部１６に接触する。すなわち、シールリップ先端２７ａの内周部２７ｂは内周壁部１５に接触し、シールリップ先端２７ａの軸方向先端部２７ｃは第１の端壁部１６に接触する。

シールリップ２７のシールリップ先端２７ａは、内周壁部１５に対し所定の締め代をもって接触する。これにより発生する径方向反力が保持環２２を全周に亙って径方向外方へ押圧することにより、保持環２２を径方向に位置決めする。

また、シールリップ２７のシールリップ先端２７ａは、第１の端壁部１６に対し所定の締め代をもって接触する。これにより発生する軸方向反力が保持環２２を第２の端壁部１７に押圧することにより、保持環２２を軸方向に位置決めする。

シールリップ２７のシールリップ先端２７ａは、内周壁部１５および第１の端壁部１６が交差する装着空間１４の溝隅部に押し付けられる。

また、ゴム状弾性体２３には、環状の副シールリップ２８（第２シールリップ）が一体に形成されている。

副シールリップ２８は、リップシール２１の内周側かつリップシール２１の軸方向他方（図では下方）の端部から、径方向内方かつ軸方向他方へ向けて斜めに延びる。シールリップ先端２８ａ（第２シールリップ先端）を第２の端壁部１７に接触させることにより、リップシール２１と第２の端壁部１７の間をシールする。副シールリップ２８はこれに代えて、突起状ないしビード状を呈するシール部でも良い。

本実施形態の密封構造によれば、シールリップ先端２７ａが内周壁部１５および第１の端壁部１６の双方に接触する。更に、シールリップ先端２７ａが内周壁部１５および第１の端壁部１６に対し所定の締め代をもって接触することにより、径方向反力および軸方向反力を発生する。

径方向反力が保持環２２を全周に亙って径方向外方へ押圧する。また、径方向反力の大きさは全周に亙って一定である。そのため、偏心状態の保持環２２を径方向に変位させ、装着空間１４の中心軸線Ｏに対し同心状に位置決めできる。また、軸方向反力が保持環２２を第２の端壁部１７に押圧するため、保持環２２を軸方向に位置決めできる。したがって径方向および軸方向の双方においてそれぞれ、リップシール２１を装着空間１４内で正確に位置決めできる。

シールリップ２７を除くリップシール２１の内径は、内周壁部１５の径よりも大きく、リップシール２１の外径は、外周壁部１８の径よりも小さい。そのため、リップシール２１は、装着空間１４の中心軸線Ｏに対し偏心した状態で装着空間１４に組み付けられることがある。
本実施形態のシールリップ２７は、内径が内周壁部１５の径よりも小さく、径方向反力が発生する。このため、径方向反力によってリップシール２１を装着空間１４の中心軸線Ｏに対し同心状に位置決めできる。

また、シールリップ２７を除くリップシール２１の軸方向長さは、第１の端壁部１６および第２の端壁部１７の間の間隔よりも小さい。そのため、リップシール２１は、装着空間１４内で軸方向のガタツキを生じる状態で装着空間１４に組み付けられることがある。
本実施形態のシールリップ２７を含むリップシール２１は、軸方向長さが第１の端壁部１６および第２の端壁部１７の間の間隔よりも大きく、軸方向反力が発生する。このため、軸方向反力によってリップシール２１を第２の端壁部１７に押し付けて、リップシール２１を軸方向に位置決めできる。したがって径方向および軸方向の双方においてそれぞれ、リップシール２１を装着空間１４内で正確に位置決めできる。

径方向の位置決めおよび軸方向の位置決めは、リップシール２１の装着時に発生する径方向反力および軸方向反力により自動でなされるため、リップシール２１を装着したのち別途に位置決め作業を実施する必要がない。したがってリップシール２１の装着作業性を向上できる。

また、内周壁部１５および第１の端壁部１６の双方に押し付けられるシールリップ２７と、第２の端壁部１７に押し付けられる保持環２２とでリップシール２１がシール装着部材１１，１２に固定されるため、密封流体圧力Ｐが作用してもリップシール２１には傾きが発生しない。したがって、リップシール２１を安定した姿勢で保持でき、リップシール２１の耐圧性を向上できる。

また、シールリップ２７および副シールリップ２８が共に、シール作用に方向性を備える自己シール機能を発揮するため、密封流体圧力Ｐに対して優れたシール性を発揮できる。

以下、図２を参照して、第２実施形態の密封装置２１を説明する。本実施形態の密封装置２１は、第１実施形態のシールリップ２７および副シールリップ２８に加えて、外周側シールリップ２９（第３シールリップ）を有する。

第１実施形態の密封構造では、内周壁部１５および第２の端壁部１７の間の内周側間隙ｃ１からリップシール２１へ向けて正圧（高圧）が作用することを前提としている。しかし、反対に負圧が作用する場合、第１の端壁部１６および外周壁部１８の間の外周側間隙ｃ２からリップシール２１へ向けて正圧が作用するので、正圧をシールする必要がある。

この場合、外周側間隙ｃ２からの正圧はシールリップ２７を内周壁部１５に押し付けるため、リップシール２１および内周壁部１５間からの漏れは考えにくい。しかし、外周側間隙ｃ２からの正圧は副シールリップを押し開く方向に作用するため、外周側間隙ｃ２からの正圧がリップシール２１および第２の端壁部１７間の隙間（図示せず）を経由して内周側間隙ｃ１へ流れる可能性がある。この流れを抑制すべく図２に示すように、本実施形態のリップシール２１は、外周側シールリップ２９を有する。

外周側シールリップ２９は、リップシール２１の外周側かつリップシール２１の軸方向他方（図では下方）の端部から、径方向外方かつ軸方向他方へ向けて斜めに延びる。シールリップ先端２９ａ（第３シールリップ先端）は、第２の端壁部１７に接触する。外周側シールリップ２９はこれに代えて、突起状ないしビード状を呈するシール部でも良い。

リップシール２１の軸方向他方（図では下方）の端部に副シールリップ２８および外周側シールリップ２９が双方設けられる場合、ゴム成形上の都合、保持環２２の第２の端面２２ｂに薄膜状の連結部３０が設けられる。副シールリップ２８および外周側シールリップ２９は、連結部３０を介して一体に成形される。この場合、保持環２２の第２の端面２２ｂは、連結部３０を介して第２の端壁部１７に接触する。保持環２２および第２の端壁部１７の間の間隔は、保持環２２および第１の端壁部１６の間の間隔よりも極力小さくすることが望ましい。

本発明は、自動車および補機の分野で用いられ、また、一般産機や建機の分野などで用いられる。また、本発明は、自動車エンジン用シールや燃料ポンプ用シールなどとして用いられる。

１１内周側シール装着部材
１２外周側シール装着部材
１４装着空間
１５内周壁部
１６第１の端壁部
１７第２の端壁部
１８外周壁部
２１リップシール（密封装置）
２１ａ外周面
２２保持環
２２ａ，２２ｂ端面
２３ゴム状弾性体
２４外周被着部
２５端面被着部
２６内周被着部
２７シールリップ
２７ａ，２８ａ，２９ａ先端
２７ｂ内周部
２７ｃ軸方向先端部
２８副シールリップ
２９外周側シールリップ
３０連結部
ｃ１内周側間隙
ｃ２外周側間隙

Claims

密封装置であって、
第１シールリップ先端を有する第１シールリップと、
前記第１シールリップを保持する保持環と、
を有する密封装置と、
前記密封装置が装着される装着空間を画定する複数の部材であって、
前記密封装置の内周側に位置する内周壁部と、
前記密封装置の軸方向一方に位置する第１の端壁部と、
前記密封装置の軸方向他方に位置する第２の端壁部と、
を有する複数の部材と、
を有し、
前記第１シールリップ先端は、径方向反力によって前記保持環を径方向外方へ押圧し、かつ、軸方向反力によって前記保持環を前記第２の端壁部へ押圧するように、前記内周壁部と前記第１の端壁部に対して締め代を有する、密封構造。
前記複数の部材は、前記密封装置の外周側に位置する外周壁部を有し、
前記密封装置は、前記外周壁部に接触せずに前記装着空間に装着される、
請求項１に記載の密封構造。
前記密封装置は、径方向内方かつ前記第２の端壁部の方向に延び、第２シールリップ先端を有する第２シールリップを有し、
第２シールリップ先端は、前記第２の端壁部に接触する、
請求項１又は２に記載の密封構造。
前記密封装置は、径方向外方かつ前記第２の端壁部の方向に延び、第３シールリップ先端を有する第３シールリップを有し、
第３シールリップ先端は、前記第２の端壁部に接触する、
請求項１〜３のいずれかに記載の密封構造。