WO2014030742A1 - 密封装置 - Google Patents

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WO2014030742A1
WO2014030742A1 PCT/JP2013/072556 JP2013072556W WO2014030742A1 WO 2014030742 A1 WO2014030742 A1 WO 2014030742A1 JP 2013072556 W JP2013072556 W JP 2013072556W WO 2014030742 A1 WO2014030742 A1 WO 2014030742A1
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seal member
sealing
sealing device
lip
fluid side
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PCT/JP2013/072556
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Inventor
老山幸一郎
中園優作
有田泰久
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イーグル工業株式会社
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Publication date
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    • F16J15/002Sealings comprising at least two sealings in succession
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16J15/32Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3268Mounting of sealing rings

Definitions

  • the present invention relates to a sealing device for sealing an annular gap between a rotating shaft and a housing having a shaft hole through which the rotating shaft is inserted.
  • Patent Documents 1 and 2 Conventionally, a sealing device as shown in Patent Documents 1 and 2 is known.
  • a sealing device according to a conventional example disclosed in Patent Document 1 will be described.
  • the sealing device disclosed in Patent Document 1 is attached to the inner peripheral surface of a shaft hole of a housing, and seals an annular gap between the rotation shaft and the housing having the shaft hole through which the rotation shaft is inserted.
  • This sealing device includes a metal case, and each component of the sealing device is held by the case and is integrally formed into a cartridge.
  • the sealing device includes a rubber seal member (hereinafter referred to as a rubber seal member) as a primary seal, and a resin seal member (hereinafter referred to as a resin seal) having a function as a secondary seal while maintaining the posture of the rubber seal member.
  • a sealing member ).
  • heat may be generated at the sliding portion between the resin seal member and the outer peripheral surface of the rotary shaft due to the slide between the resin seal member and the outer peripheral surface of the rotary shaft.
  • the resin seal member that maintains the posture of the rubber seal member is provided in contact with the rubber seal member. Therefore, heat generated by sliding between the resin seal member and the outer peripheral surface of the rotating shaft is directly transmitted from the resin seal member to the rubber seal member, and the rubber seal member may be deteriorated. When the rubber seal member is deteriorated, the sealing performance is lowered.
  • an object of the present invention is to suppress a decrease in sealing performance caused by heat generated by sliding between the resin seal member and the outer peripheral surface of the rotating shaft being transmitted to the rubber seal member.
  • the present invention employs the following means in order to solve the above problems.
  • the sealing device of the present invention is A sealing device for sealing an annular gap between a rotating shaft and a housing having a shaft hole through which the rotating shaft is inserted, A first rubber seal member having a lip portion that slides on the outer peripheral surface of the rotating shaft; A resin-made second seal member provided on a side opposite to the sealing fluid side in the axial direction of the rotary shaft from the first seal member, and having a lip portion that slides on the outer peripheral surface of the rotary shaft; A metal maintenance member provided between the first seal member and the second seal member to maintain the posture of the first seal member; A cylindrical portion fitted to the inner peripheral surface of the shaft hole, an inward flange extending radially inward from the opposite end of the cylindrical portion, and an end of the inward flange A metal case provided with a claw portion extending toward the sealed fluid side; A sealing device comprising: The maintenance member is A large diameter part, An inward flange that extends inward in the radial direction from the opposite end of the large diameter portion and contacts an inward flange
  • the small diameter portion of the maintenance member provided between the first seal member and the second seal member extends to the sealing fluid side from the sliding portion of the lip portion of the second seal member.
  • the lip portion of the first seal member and the lip portion of the second seal member are not in contact with each other. Therefore, heat generated by sliding between the lip portion of the second seal member and the rotating shaft is not directly transmitted from the resin-made second seal member to the rubber-made first seal member.
  • the maintenance member since the maintenance member has a lip holding portion that extends radially inward from the end of the small diameter portion that extends to the sealing fluid side, the first sealing member even when pressure is applied from the sealing fluid side The posture of the lip portion can be maintained.
  • the maintenance member provided between the first seal member and the second seal member is made of metal. Therefore, the heat generated by sliding is easily transmitted to the maintenance member. Further, the inward flange of the maintenance member is in contact with the inward flange of the metal case. Therefore, the heat generated by sliding is transmitted to the metal case through the metal maintenance member, and then is radiated. Therefore, heat generated by sliding between the lip portion of the second seal member and the rotating shaft is not easily transmitted to the first seal member.
  • the small-diameter portion of the maintaining member has an annular gap in the radial direction with respect to the outer peripheral surface of the lip portion of the second seal member. According to this configuration, since the lip portion of the second seal member and the small diameter portion of the maintenance member are not in contact with each other, heat generated by sliding is not easily transmitted to the small diameter portion of the maintenance member. Therefore, heat generated by sliding is not easily transmitted to the lip portion of the first seal member that contacts the small diameter portion of the maintenance member.
  • the positioning member presses the first seal member from the sealing fluid side to position the first seal member.
  • the positioning member presses the first seal member from the sealing fluid side in the axial direction of the rotation shaft toward the opposite side.
  • the force which presses the inward flange of a maintenance member on the inward flange of a case acts via the 1st seal member. Therefore, both the inward flange of the metal case and the inward flange of the maintenance member come into contact with each other with a strong force. Therefore, the heat generated by sliding and transmitted to the maintenance member is easily transmitted to the inward flange of the case through the inward flange of the maintenance member.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an application example of a sealing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a usage state of the sealing device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an assembly procedure of the sealing device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a usage state of the sealing device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an external perspective view and a front view showing a sealing device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a usage state of the sealing device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a usage state of the sealing device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 8 is typical sectional drawing which shows the use condition of the sealing device which concerns on Example 5 of this invention.
  • FIG. 9 is typical sectional drawing which shows the use condition of the sealing device which concerns on Example 6 of this invention.
  • Example 1 A sealing device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an application example of a sealing device according to an embodiment of the present invention, and is a schematic cross-sectional view of a water pump 10 for an automobile.
  • the water pump 10 includes a rotating shaft 200 and a housing 300 having a shaft hole 310 through which the rotating shaft 200 is inserted.
  • a bearing 210 for smooth rotation of the rotating shaft 200 is attached to the rotating shaft 200.
  • the sealing device 100 has a rotating shaft in order to prevent the cooling water from leaking to the outside (that is, the atmosphere side (A) opposite to the sealing fluid side (L)). It is arranged in an annular gap between 200 and the housing 300. That is, in this embodiment, the sealing fluid is cooling water.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a usage state of the sealing device according to the first embodiment of the present invention.
  • the sealing device 100 according to the first embodiment is a device that seals an annular gap between the rotating shaft 200 and the housing 300 having the shaft hole 310 through which the rotating shaft 200 is inserted.
  • the sealing device 100 includes a rubber seal member 110 as a rubber first seal member, a resin seal member 120 as a resin second seal member, a support ring 130 as a maintenance member, a backup ring 140, and a positioning member. As an adapter 150. Furthermore, the sealing device 100 includes a case 180 that integrally holds these members.
  • the rubber seal member 110 includes a tubular portion 111 and a rubber lip portion 112 extending from the tubular portion 111 to the inside in the radial direction of the rotation shaft 200.
  • the rubber lip portion 112 slides on the outer peripheral surface of the rotating shaft 200 at a sliding portion (sliding surface) 112a which is a tip portion (tip surface).
  • the resin seal member 120 includes an annular part 121 and a resin lip part 122 that extends from the annular part 121 to the inside in the radial direction of the rotation shaft 200.
  • the resin lip portion 122 slides on the outer peripheral surface of the rotating shaft 200 at a sliding portion (sliding surface) 122a which is a tip portion (tip surface). Further, the resin seal member 120 is provided closer to the atmosphere side (A) in the axial direction of the rotation shaft 200 than the rubber seal member 110.
  • the support ring 130 is made of metal and is provided between the rubber seal member 110 and the resin seal member 120. And when a pressure is applied from the sealed fluid side (L side), the rubber seal member 110 is prevented from being deformed.
  • the support ring 130 includes a large diameter portion 131, a step portion 132 extending radially inward from the tip of the large diameter portion 131 on the sealing fluid side (L side), and the step portion 132.
  • a small-diameter portion 133 connected to the large-diameter portion 131 is included.
  • the support ring 130 includes an inward flange 135 that extends inwardly from an end of the large-diameter portion 131 on the atmosphere side (A side).
  • the inward flange 135 is provided with notches at equal intervals in the circumferential direction.
  • three notches 135 a are provided in the circumferential direction of the inward flange 135.
  • the support ring 130 has a lip holding part 134 that extends radially inward from the end of the small diameter part 133 on the sealed fluid side (L side).
  • the lip holding part 134 suppresses deformation of the posture of the rubber lip part 112 of the rubber seal member 110 when pressure is applied from the sealed fluid side (L side).
  • the small-diameter portion 133 of the support ring 130 is in contact with the inner peripheral surface of the rubber lip portion 112 of the rubber seal member 110, and is sealed more than the sliding portion 122a between the resin lip portion 122 of the resin seal member 120 and the outer peripheral surface of the rotating shaft. It extends to the fluid side (L side). Therefore, the small diameter portion 133 is provided between the rubber lip portion 112 of the rubber seal member 110 and the resin lip portion 122 of the resin seal member 120, and these seal members are not in contact with each other. Further, since the small diameter portion 133 has an annular gap in the radial direction from the outer peripheral surface of the resin lip portion 122 of the resin seal member 120, the eccentricity of the rotating shaft 200 and the like are allowed.
  • the backup ring 140 is made of metal and is provided on the atmosphere side (A side) from the resin seal member 120.
  • the backup ring 140 is sandwiched between the inward flange 135 of the support ring 130 and the resin seal member 120. And when a pressure is applied from the sealed fluid side (L side), the posture of the resin seal member 120 is prevented from being deformed.
  • the adapter 150 presses the rubber seal member 110 from the sealed fluid side (L side) to position the rubber seal member 110 in the axial direction. Further, the adapter 150 suppresses the rubber seal member 110 from coming off to the sealing fluid side (L side).
  • the adapter 150 has a substantially conical cross section as shown in FIG. 2, and the sealed fluid side (L side) of the portion that contacts the rubber lip portion 112 of the rubber seal member 110 is It is inclined outward in the radial direction so as to be separated from the rubber lip portion 112. Therefore, in a state where the sealing device 100 is mounted on the housing 300, the edge portion 151 of the adapter 150 is prevented from coming into contact with the rubber lip portion 112 of the rubber seal member 110 even if the rubber seal member 110 is deformed radially outward. Is done. Thereby, damage to the rubber seal member 110 due to contact with the edge portion 151 of the adapter 150 is suppressed.
  • the shape of the adapter 150 is not limited to that shown in FIG. 2, and the adapter 150 may not be inclined.
  • the case 180 has a cylindrical portion 181 fitted into the shaft hole 310 and an inward flange 182 extending radially inward from the tip of the cylindrical portion 181 on the atmosphere side (A side).
  • the case 180 has a claw portion 183 extending from the end portion of the inward flange 182 to the sealing fluid side (L side).
  • the claw portions 183 provided at three locations in the circumferential direction engage with the notches 135 a of the support ring 130.
  • the case 180 extends radially outward from the end portion of the cylindrical portion 181 on the sealed fluid side (L side) so as to follow the shape of the housing 300, and the case 180 is positioned in the axial direction.
  • a positioning part 184 is provided.
  • the case 180 is a metal member, like the support ring 130 and the backup ring 140.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an assembly procedure of the sealing device according to the first embodiment.
  • the annular portion 121 of the resin seal member 120 is assembled inside the support ring 130. Thereafter, the backup ring 140 is fitted (see FIG. 3A). Next, the left end of the support ring 130 in the drawing is bent inward to form an inward flange 135 (see the arrow in FIG. 3A). Then, the rubber seal member 110 is assembled to the support ring 130, the resin seal member 120, and the backup ring 140 which are integrated (see FIG. 3B).
  • the integrated unit is pushed in the axial direction along the inner peripheral surface of the case 180, and the cylindrical portion 111 of the rubber seal member 110 is fitted into the inner peripheral surface of the case 180 (see FIG. 3C). ).
  • the adapter 150 is press-fitted into the inner peripheral surface of the case 180.
  • the support ring 130 is provided between the rubber seal member 110 and the resin seal member 120, and the rubber seal member 110 and the resin seal member 120 are not in contact with each other. Therefore, the heat generated in the sliding part 122a is not directly transmitted to the rubber seal member 110.
  • the metal support ring 130 is in contact with the inward flange 182 of the metal case 180 at the inward flange 135. Therefore, the heat generated in the sliding part 122 a is transmitted to the case 180 through the inward flange 135 of the support ring 130. Thus, the heat transmitted to the metal case 180 is radiated to the atmosphere side (A side) in the inward flange 182 of the case 180.
  • the small diameter portion 133 of the support ring 130 is in contact with the inner peripheral surface of the rubber lip portion 112 of the rubber seal member 110 and is not in contact with the resin lip portion 122 of the resin seal member 120. is there. That is, in the radial direction, the small diameter portion 133 of the support ring 130 and the resin lip portion 122 of the resin seal member 120 have an annular gap. Therefore, the heat generated in the sliding portion 122a is not directly transmitted from the resin lip portion 122 to the small diameter portion 133 of the support ring 130.
  • the heat generated in the sliding portion 122 a is transmitted from the resin lip portion 122 to the annular portion 121, and is transmitted to the stepped portion 132 and the large diameter portion 131 of the support ring 130 in contact with the annular portion 121. At this time, even if heat is transmitted from the large-diameter portion 131 to the cylindrical portion 111, the sealing performance is less affected than when heat is transmitted to the rubber lip 112.
  • heat may be generated by sliding between the rubber lip portion 112 and the rotary shaft 200.
  • the rubber lip portion 112 is in contact with the small diameter portion 133 and the lip holding portion 134 of the metal support ring, the heat generated by the sliding between the rubber lip portion 112 and the rotating shaft 200 is reduced by the small diameter portion 133 and the lip portion. Easy to be transmitted to the holding part 134.
  • the heat transmitted to the small diameter portion 133 and the lip holding portion 134 of the support ring 130 is transmitted to the case 180 through the step portion 132, the large diameter portion 131, and the inward flange 135, and then radiated.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a usage state of the sealing device 100 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is an external perspective view of the sealing device 100 according to the second embodiment of the present invention, and
  • FIG. 5B is a front view seen from the atmosphere side (A side).
  • the annular gap to be sealed by the sealing device 100 may become large. Therefore, in the sealing device 100 according to the present embodiment, by providing the S-shaped section 186 of the case 180, elasticity in the radial direction is provided, and the mounting property is deteriorated even for a large annular gap. There is no sufficient seal performance. Since the configuration other than the case 180 is as described in the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention.
  • a metal sleeve 250 fitted to the outer peripheral surface of the rotating shaft 200 is used. Since other configurations and operations are the same as those in the first and second embodiments, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the sleeve 250 is provided to facilitate the assembly of the rotary shaft 200 into the shaft hole 310 of the housing 300 and to protect the outer peripheral surface of the rotary shaft 200.
  • the sleeve 250 rotates while sliding with the sliding portion 112a of the rubber lip portion 112 and the sliding portion 122a of the resin lip portion 122. That is, the present invention is not limited to the configuration in which the sliding portion 112a of the rubber lip portion 112 and the sliding portion 122a of the resin lip portion 122 slide directly on the outer peripheral surface of the rotating shaft 200, and are integrated with the rotating shaft 200. It may be configured to slide on the outer peripheral surface of the rotating sleeve 250.
  • the sleeve 250 is a metal member. Therefore, when heat is generated by sliding between the sleeve 250 and the sliding portion 122 a of the resin lip portion 122, the heat is not only radiated through the support ring 130 but also radiated through the sleeve 250. That is, as compared with the configuration of the first embodiment, heat generated by sliding can be radiated more effectively, and deterioration of the rubber seal member 110 can be suppressed. In particular, it is effective when the material of the rotating shaft 200 is a material with low thermal conductivity such as resin.
  • FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention.
  • the present embodiment is an example in which the sleeve 250 used in the third embodiment is adopted in the configuration of the first embodiment. Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • FIG. 8 shows a fifth embodiment of the present invention.
  • a modification of the case in the first embodiment will be described. Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the case 180 has the positioning portion 184 that extends outward in the radial direction in accordance with the shape of the housing 300. However, in this embodiment, the case 180 has the positioning portion 184. Absent. In the present embodiment, the inward flange 182 of the case 180 contacts the housing 300 in the axial direction and serves as a positioning portion.
  • FIG. 9 shows a sixth embodiment of the present invention.
  • a modification of the case in the first embodiment will be described. Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the case 180 of the present embodiment does not have the positioning portion 184 of the first embodiment as in the fifth embodiment.
  • the end of the cylindrical portion 181 of the case 180 on the sealed fluid side (L side) is bent radially inward and sandwiches the adapter 150. Therefore, the adapter 150 does not fall off to the sealed fluid side (L) side.
  • the length of the adapter 150 in the axial direction is longer than that shown in the other embodiments. What is necessary is just to change suitably the said bending of the edge part of the sealing fluid side (L side) of case 180 according to the length of the adapter 150.
  • the sleeve 250 is shown.
  • the present invention is not limited to this, and the rubber lip 112 and the resin lip 122 may slide directly on the outer peripheral surface of the rotating shaft 200. .

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Abstract

 樹脂製のシール部材と回転軸との摺動により発生した熱がゴム製のシール部材に伝わることを原因とするシール性の低下を抑制する。 ゴムシール部材(110)と、樹脂シール部材(120)と、サポートリング(130)と、ケース(180)とを備える密封装置において、サポートリング(130)は、大径部(131)と、大径部(131)の大気側の端部から径方向の内側に延びて、ケース(180)の内向きフランジ(182)と接触する内向きフランジ(135)であって、爪部(183)が係合する切欠き(135a)を有する内向きフランジ(135)と、大径部(131)の密封流体側の端部と段差部(132)を介して繋がっており、ゴムシール部材(110)のリップ部(112)の内周面に接触して、摺動部(122a)よりも密封流体が側に延びる小径部(133)と、小径部(133)の密封流体側の端部から径方向の内側に延びるリップ保持部(134)と、を有する。

Description

密封装置
 本発明は、回転軸と、回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を密封する密封装置に関する。
 従来、特許文献1、2に示すような密封装置が知られている。ここで、特許文献1に開示される従来例に係る密封装置について説明する。特許文献1に開示される密封装置は、ハウジングの軸孔の内周面に装着されて、回転軸と、回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を密封する。この密封装置は、金属製のケースを備えており、密封装置の各構成部品がケースによって保持されて一体的にカートリッジ化されている。そして、この密封装置は、一次シールとしてのゴム製のシール部材(以下、ゴムシール部材という)と、ゴムシール部材の姿勢を維持しつつ二次シールとしての機能を有する樹脂製のシール部材(以下、樹脂シール部材という)とを備えている。
WO2011/0585A1公報 実開平3-41264号公報
 ここで、樹脂シール部材と回転軸の外周面との摺動により、樹脂シール部材と回転軸の外周面との摺動部において熱が発生する場合がある。また、特許文献1に開示される密封装置の構成によると、ゴムシール部材の姿勢を維持する樹脂シール部材がゴムシール部材と接触して設けられている。そのため、樹脂シール部材と回転軸の外周面との摺動により発生した熱が、樹脂シール部材からゴムシール部材に直接伝わり、ゴムシール部材が劣化する虞がある。ゴム製のシール部材が劣化するとシール性が低下してしまう。
 そこで、本発明の目的は、樹脂製のシール部材と回転軸の外周面との摺動により発生した熱がゴム製のシール部材に伝わることを原因とするシール性の低下を抑制することである。
 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、
 回転軸と、前記回転軸が挿通される軸孔を有する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、
 前記回転軸の外周面に摺動するリップ部を備えるゴム製の第1シール部材と、
 前記第1シール部材よりも前記回転軸の軸線方向における密封流体側とは反対側に設けられ、前記回転軸の外周面に摺動するリップ部を備える樹脂製の第2シール部材と、
 前記第1シール部材と前記第2シール部材との間に設けられ、前記第1シール部材の姿勢を維持する金属製の維持部材と、
 前記軸孔の内周面に嵌着される円筒部と、前記円筒部の前記反対側の端部から前記回転軸の径方向の内側に延びる内向きフランジと、該内向きフランジの端部から前記密封流体側に延びる爪部とを備える金属製のケースと、
 を備える密封装置において、
 前記維持部材は、
 大径部と、
 前記大径部の前記反対側の端部から前記径方向の内側に延びて、前記ケースの内向きフランジと接触する内向きフランジであって、前記爪部が係合する切り欠きを有する内向きフランジと、
 前記大径部の前記密封流体側の端部と段差部を介して繋がり、前記第1シール部材のリップ部の内周面に接触して、前記第2シール部材のリップ部の摺動部よりも前記密封流体側に延びる小径部と、
 前記小径部の前記密封流体側の端部から前記径方向の内側に延びるリップ保持部と、
 を有することを特徴とする。
 この構成によれば、第1シール部材と第2シール部材との間に設けられる維持部材の小径部が、第2シール部材のリップ部の摺動部よりも密封流体側に延びていることより、第1シール部材のリップ部と第2シール部材のリップ部とは非接触である。そのため、第2シール部材のリップ部と回転軸との摺動により発生した熱が、樹脂製の第2シール部材からゴム製の第1シール部材に直接伝わることがない。なお、維持部材は、密封流体側に延びる小径部の端部から径方向の内側に延びるリップ保持部を有しているため、密封流体側から圧力がかかった場合であっても第1シール部材のリップ部の姿勢を維持することができる。また、第1シール部材と第2シール部材との間に設けられる維持部材は金属製である。そのため、摺動により発生した熱は、維持部材に伝わりやすい。また、維持部材の内向きフランジが金属製のケースの内向きフランジと接触している。そのため、摺動により発生した熱は、金属製の維持部材を通じて、金属製のケースへと伝わり、その後放熱されることとなる。したがって、第2シール部材のリップ部と回転軸との摺動により発生した熱は、第1シール部材に伝わりにくい。
 さらに、維持部材の小径部は、第2シール部材のリップ部の外周面と径方向において環状隙間を有すると好適である。この構成によれば、第2シール部材のリップ部と維持部材の小径部とが非接触であるため、摺動により発生した熱が、維持部材の小径部に伝わりにくい。そのため、摺動により発生した熱は、維持部材の小径部と接触する第1シール部材のリップ部に伝わりにくい。
 さらに、密封流体側から第1シール部材を押し付けて、第1シール部材の位置決めをする位置決め部材を備えると好適である。この構成によれば、位置決め部材が、第1シール部材を回転軸の軸線方向の密封流体側から反対側に向けて押し付ける。これにより、第1シール部材を介して、維持部材の内向きフランジをケースの内向きフランジに押し付ける力が働く。そのため、共に金属製のケースの内向きフランジと維持部材の内向きフランジとが強い力で互いに当接することとなる。そのため、摺動により発生した熱であって、維持部材に伝わった熱が、維持部材の内向きフランジを通じてケースの内向きフランジへと伝わりやすい。
 以上説明したように、本発明によれば、樹脂製のシール部材と回転軸の外周面との摺動により発生した熱がゴム製のシール部材に伝わることを原因とするシール性の低下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適用例を示す模式的断面図である。 図2は、本発明の実施例1に係る密封装置の使用状態を示す模式的断面図である。 図3は、本発明の実施例1に係る密封装置の組み立て手順を示す模式的断面図である。 図4は、本発明の実施例2に係る密封装置の使用状態を示す模式的断面図である。 図5は、本発明の実施例2に係る密封装置を示す外観斜視図及び正面図である。 図6は、本発明の実施例3に係る密封装置の使用状態を示す模式的断面図である。 図7は、本発明の実施例4に係る密封装置の使用状態を示す模式的断面図である。 図8は、本発明の実施例5に係る密封装置の使用状態を示す模式的断面図である。 図9は、本発明の実施例6に係る密封装置の使用状態を示す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、実施の形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態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1)
 図1~3を参照して、本発明の実施例1に係る密封装置について説明する。
<密封装置の適用例>
 図1を参照して、本発明の実施例に係る密封装置の適用例を説明する。図1は、本発明の実施例に係る密封装置の適用例を示す模式的断面図であって、自動車用のウォーターポンプ10の模式的断面図である。ウォーターポンプ10は、回転軸200と、回転軸200が挿通される軸孔310を有するハウジング300とを備えている。回転軸200には、回転軸200の回転を円滑にするためのベアリング210が取り付けられている。また、回転軸200の一端側には不図示のベルト等によって回転駆動力が与えられるプーリー220が取り付けられており、他端側には冷却水を圧送するためのインペラー230が取り付けられている。そして、本実施例に係る密封装置100は、この冷却水が外部(すなわち、密封流体側(L)とは反対側の大気側(A))に漏れてしまうことを抑制するために、回転軸200とハウジング300との間の環状隙間に配置される。つまり、本実施例においては、密封流体は冷却水である。
<密封装置の構成>
 次に、図2を参照して、本発明の実施例1に係る密封装置100の構成について説明する。図2は、本発明の実施例1に係る密封装置の使用状態を示す模式的断面図である。実施例1に係る密封装置100は、回転軸200、回転軸200が挿通される軸孔310を有するハウジング300との間の環状隙間を封止する装置である。
 密封装置100は、ゴム製の第1シール部材としてのゴムシール部材110と、樹脂製の第2シール部材としての樹脂シール部材120と、維持部材としてのサポートリング130と、バックアップリング140と、位置決め部材としてのアダプタ150と、を備えている。さらに、密封装置100は、これら各部材を一体的に保持するケース180を備えている。
 ゴムシール部材110は、筒状部111と、筒状部111から回転軸200の径方向の内側に延びるゴムリップ部112とを備えている。ゴムリップ部112は、先端部(先端面)である摺動部(摺動面)112aで回転軸200の外周面に摺動する。
 樹脂シール部材120は、円環部121と、円環部121から回転軸200の径方向の内側に延びる樹脂リップ部122とを備えている。樹脂リップ部122は、先端部(先端面)である摺動部(摺動面)122aで回転軸200の外周面に摺動する。また、樹脂シール部材120は、ゴムシール部材110よりも回転軸200の軸線方向において大気側(A)に設けられている。
 サポートリング130は、金属製であって、ゴムシール部材110と樹脂シール部材120との間に設けられている。そして、密封流体側(L側)から圧力がかかった場合に、ゴムシール部材110の姿勢が変形するのを抑制する。
 また、実施例1において、サポートリング130は、大径部131と、大径部131の密封流体側(L側)の先端から径方向の内側に延びる段差部132と、段差部132を介して大径部131と繋がる小径部133とを有している。
 さらに、サポートリング130は、大径部131の大気側(A側)の端部から内側に延びる内向きフランジ135を備えている。この内向きフランジ135には、周方向に等間隔に切欠きが設けられている。実施例1においては、内向きフランジ135の周方向に3箇所の切欠き135aを設けた。
 さらに、サポートリング130は、小径部133の密封流体側(L側)の端部から径方向の内側に延びるリップ保持部134を有している。リップ保持部134は、密封流体側(L側)から圧力がかかった場合、ゴムシール部材110のゴムリップ部112の姿勢の変形を抑制する。
 サポートリング130の小径部133は、ゴムシール部材110のゴムリップ部112の内周面に接触して、樹脂シール部材120の樹脂リップ部122と回転軸の外周面との摺動部122aよりも、密封流体側(L側)に延びている。そのため、小径部133は、ゴムシール部材110のゴムリップ部112と樹脂シール部材120の樹脂リップ部122との間に設けられ、これらシール部材を互いに非接触とする。また、小径部133は、樹脂シール部材120の樹脂リップ部122の外周面と径方向において環状の隙間を有しているため、回転軸200の偏芯等が許容される。
 バックアップリング140は、金属製であって、樹脂シール部材120よりも大気側(A側)に設けられている。バックアップリング140は、サポートリング130の内向きフランジ135と、樹脂シール部材120とによって挟持されている。そして、密封流体側(L側)から圧力がかかった場合に、樹脂シール部材120の姿勢が変形するのを抑制する。
 アダプタ150は、図2に示すように、密封流体側(L側)からゴムシール部材110を押し付けて、軸線方向におけるゴムシール部材110の位置決めをする。また、アダプタ150は、ゴムシール部材110が密封流体側(L側)に抜けるのを抑制している。
 また、本実施例において、アダプタ150は、図2に示すように断面が略コノ字形状となっており、ゴムシール部材110のゴムリップ部112に接触する部分のうち密封流体側(L側)が、ゴムリップ部112から離間するように、径方向の外側に傾斜している。そのため、密封装置100がハウジング300に装着された状態において、ゴムシール部材110が径方向の外側に変形しても、アダプタ150のエッジ部151が、ゴムシール部材110のゴムリップ部112と接触することが回避される。これにより、アダプタ150のエッジ部151と接触することにより、ゴムシール部材110が損傷することが抑制される。ただし、本発明において、アダプタ150の形状は図2で示すものに限定されるものではなく、アダプタ150が傾斜しない構成であってもよい。
 ケース180は、軸孔310に嵌着される円筒部181と、円筒部181の大気側(A側)の先端から径方向の内側に延びる内向きフランジ182を有している。また、ケース180は、内向きフランジ182の端部から密封流体側(L側)に延びる爪部183を有している。実施例1において周方向に3箇所設けられる爪部183は、サポートリング130の切欠き135aに係合する。
 また、実施例1において、ケース180は、ハウジング300の形状に沿うように、円筒部181の密封流体側(L側)の端部から径方向の外側に延びて、軸線方向におけるケース180の位置決めをする位置決め部184を備えている。また、ケース180は、サポートリング130、バックアップリング140と同様に金属製の部材である。
 ここで、図3を参照して、密封装置100の組立て手順について説明する。図3は、実施例1に係る密封装置の組み立て手順を示す模式的断面図である。
 まず、サポートリング130の内側に樹脂シール部材120の円環部121を組み込む。その後、バックアップリング140を嵌め込む(図3(a)参照)。次に、サポートリング130の図中左側の端部を内側に折り曲げて、内向きフランジ135を形成する(図3(a)中矢印参照)。そして、このサポートリング130と、樹脂シール部材120と、バックアップリング140とが一体となったものに、ゴムシール部材110を組み付ける(図3(b)参照)。
 その後、これらが一体となったものを、ケース180の内周面に沿うように軸方向に押し込み、ゴムシール部材110の筒状部111をケース180の内周面に嵌める(図3(c)参照)。そして、アダプタ150をケース180の内周面に圧入する。以上の構成により、上記の各部材が一体的となってカートリッジ化される。すなわち、ゴムシール部材110、樹脂シール部材120、サポートリング130、バックアップリング140、アダプタ150、及びケース180を、一つの部品として取り扱うことが可能となる。
<実施例1に係る密封装置の優れた点>
 次に、図2を参照して、実施例1に係る密封装置の優れた点について説明する。
 樹脂リップ部122の摺動部122aと回転軸200とが、長時間にわたって摺動した場合、その摺動によって熱が発生する場合がある。そして、その熱が、ゴムシール部材110に伝わってしまうと、ゴムシール部材110が劣化する虞がある。ゴムシール部材110が劣化してしまうとシール性が低下してしまう。
 しかしながら、実施例1に係る密封装置100の構成によると、サポートリング130がゴムシール部材110と樹脂シール部材120との間に設けられており、ゴムシール部材110と樹脂シール部材120とは非接触であるため、摺動部122aで発生した熱が直接ゴムシール部材110に伝わることはない。
 また、金属製のサポートリング130は、内向きフランジ135において、金属製のケース180の内向きフランジ182に接触している。そのため、摺動部122aで発生した熱は、サポートリング130の内向きフランジ135を通じて、ケース180へと伝わる。このように金属製のケース180に伝わった熱は、ケース180の内向きフランジ182において大気側(A側)へと放熱される。
 また、実施例1の構成においては、サポートリング130の小径部133は、ゴムシール部材110のゴムリップ部112の内周面に接触しており、樹脂シール部材120の樹脂リップ部122とは非接触である。すなわち、径方向において、サポートリング130の小径部133と樹脂シール部材120の樹脂リップ部122とは環状隙間を有している。そのため、摺動部122aで発生した熱は、樹脂リップ部122からサポートリング130の小径部133へ直接は伝わらない。摺動部122aで発生した熱は、樹脂リップ部122から円環部121へと伝わり、円環部121と接触するサポートリング130の段差部132や大径部131へと伝わる。この際、大径部131から筒状部111に熱が伝わっても、ゴムリップ部112に熱が伝わるよりはシール性に影響は少ない。
 さらに、ゴムリップ部112と回転軸200との摺動により発熱が生じる場合もある。しかし、ゴムリップ部112は、金属製のサポートリングの小径部133及びリップ保持部134と接触しているため、ゴムリップ部112と回転軸200との摺動により発生した熱は、小径部133、リップ保持部134に伝わりやすい。サポートリング130の小径部133、リップ保持部134に伝わった熱は、段差部132、大径部131、内向きフランジ135を介してケース180に伝わり、その後放熱される。
 以上述べたように、実施例1の構成においては、樹脂シール部材120の摺動部122aと回転軸200との摺動により熱が発生したとしても、ゴムシール部材110へ伝わりにくい。また、金属製の部材を通じて密封装置100の外部へ放熱されやすい。そのため、ゴムシール部材110の劣化による、シール性の低下を抑制することができる。
(実施例2)
 図4、図5を参照して、本発明の実施例2について説明する。図4は、本発明の実施例2に係る密封装置100の使用状態を示す模式的断面図である。図5(a)は、本発明の実施例2に係る密封装置100の外観斜視図であって、図5(b)は、大気側(A側)から見た正面図である。
 本実施例においては、上記実施例1におけるケースの変形例を説明する。その他の構成及び作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
 回転軸200と、ハウジング300の軸孔310の径との関係によっては、密封装置100によってシールすべき環状隙間が大きくなる場合がある。そのため、本実施例に係る密封装置100においては、ケース180の断面S字形状の部位186を設けることで径方向に対する弾性を持たせて、大きな環状隙間に対しても、装着性を悪化させることなく、十分にシール性を発揮させるようにしている。ケース180以外の構成については、上記実施例1で説明した通りであるので、その説明は省略する。
(実施例3)
 図6には、本発明の実施例3が示されている。本実施例においては、回転軸200の外周面に嵌着される金属製のスリーブ250を用いた。その他の構成及び作用については実施例1、2と同一なので、同一の構成部分ついては同一の符号を付して、その説明は省略する。
 スリーブ250は、回転軸200をハウジング300の軸孔310に組み込みやすくするため、及び回転軸200の外周面を保護するために設けられる。回転軸200が回転することによって、スリーブ250は、ゴムリップ部112の摺動部112a及び樹脂リップ部122の摺動部122aと摺動しながら回転する。すなわち、本発明は、ゴムリップ部112の摺動部112a及び樹脂リップ部122の摺動部122aが回転軸200の外周面に直接摺動する構成に限られるものではなく、回転軸200と一体となって回転するスリーブ250の外周面に摺動する構成であってもよい。
 ここで、スリーブ250は金属製の部材である。そのため、スリーブ250と樹脂リップ部122の摺動部122aとの摺動により熱が発生した場合、その熱がサポートリング130を通じて放熱されるのみでなく、スリーブ250を通じても放熱されることとなる。すなわち、実施例1の構成と比較して、摺動により発生する熱をより効果的に放熱することができ、ゴムシール部材110の劣化を抑制することができる。特に、回転軸200の材質が樹脂のような熱伝導性が低い材質の場合に有効である。
(実施例4)
 図7には、本発明の実施例4が示されている。本実施例は、実施例1の構成に、実施例3で用いたスリーブ250を採用した例である。その他の構成及び作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
(実施例5)
 図8には、本発明の実施例5が示されている。本実施例においては、上記実施例1におけるケースの変形例を説明する。その他の構成及び作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
 実施例1においては、ハウジング300の形状に合わせて、ケース180が径方向の外側に延びる位置決め部184を有する構成としたが、本実施例においては、ケース180は、位置決め部184を有していない。本実施例においては、ケース180の内向きフランジ182が、軸線方向においてハウジング300に接触し、位置決め部としての役割を果たしている。
(実施例6)
 図9には、本発明の実施例6が示されている。本実施例においては、上記実施例1におけるケースの変形例を説明する。その他の構成及び作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
 本実施例のケース180は、実施例5と同様に、実施例1の位置決め部184を有していない。ケース180の円筒部181の密封流体側(L側)の端部は径方向内側に折れ曲がり、アダプタ150を挟み込んでいる。そのため、アダプタ150が密封流体側(L)側に抜け落ちない。なお、図9に示すように、本実施例においては、アダプタ150の軸線方向における長さを他の実施例に示したものより長くした。ケース180の密封流体側(L側)の端部の上記折れ曲がりは、アダプタ150の長さに合わせて適宜変更すればよい。
 なお、実施例5、6においては、スリーブ250を有するものを示したがこれに限られるわけではなく、ゴムリップ部112及び樹脂リップ部122が回転軸200の外周面に直接摺動する構成でもよい。
10   ウォーターポンプ
100  密封装置
110  ゴムシール部材
111  筒状部
112  ゴムリップ部
112a 摺動部
120  樹脂シール部材
121  円環部
122  樹脂リップ部
122a 摺動部
130  サポートリング
131  大径部
132  段差部
133  小径部
134  リップ保持部
135  内向きフランジ
135a 切欠き
140  バックアップリング
150  アダプタ
151  エッジ部
180  ケース
181  円筒部
182  内向きフランジ
183  爪部
184  位置決め部
200  回転軸
210  ベアリング
220  プーリー
230  インぺラー
250  スリーブ
300  ハウジング
A    大気側
L    密封流体側

Claims (3)

  1.  回転軸と、前記回転軸が挿通される軸孔を有する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、
     前記回転軸の外周面に摺動するリップ部を備えるゴム製の第1シール部材と、
     前記第1シール部材よりも前記回転軸の軸線方向における密封流体側とは反対側に設けられ、前記回転軸の外周面に摺動するリップ部を備える樹脂製の第2シール部材と、
     前記第1シール部材と前記第2シール部材との間に設けられ、前記第1シール部材の姿勢を維持する金属製の維持部材と、
     前記軸孔の内周面に嵌着される円筒部と、前記円筒部の前記反対側の端部から前記回転軸の径方向の内側に延びる内向きフランジと、該内向きフランジの端部から前記密封流体側に延びる爪部とを備える金属製のケースと、
     を備える密封装置において、
     前記維持部材は、
     大径部と、
     前記大径部の前記反対側の端部から前記径方向の内側に延びて、前記ケースの内向きフランジと接触する内向きフランジであって、前記爪部が係合する切り欠きを有する内向きフランジと、
     前記大径部の前記密封流体側の端部と段差部を介して繋がり、前記第1シール部材のリップ部の内周面に接触して、前記第2シール部材のリップ部の摺動部よりも前記密封流体側に延びる小径部と、
     前記小径部の前記密封流体側の端部から前記径方向の内側に延びるリップ保持部と、
     を有することを特徴とする密封装置。
  2.  前記小径部は、前記第2シール部材のリップ部の外周面と前記径方向において環状隙間を有することを特徴とする請求項1に記載の密封装置。
  3.  前記密封流体側から前記第1シール部材を押し付けて、前記第1シール部材の位置決めをする位置決め部材を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の密封装置。
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