WO2015186677A1 - 密封装置 - Google Patents

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lip
sealing device
seal lip
seal
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正明 八木
英明 長浜谷
陽平 酒井
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Nok株式会社
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    • 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
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings

Definitions

  • the present invention is a sealing device that seals foreign matter from entering the machine between a rotating member and a stationary member of an apparatus, and has a structure in which a non-rotating seal lip is slidably contacted with a seal flange on a rotating side.
  • the present invention relates to a sealing device provided.
  • the sealing device of the present invention is used, for example, in the field of automobiles.
  • a sealing device 101 shown in FIG. 2 is known as a sealing device (driving system / rotary oil seal) used in a driving system of a vehicle such as an automobile.
  • the sealing device 101 includes a first seal lip 102 that seals a fluid to be sealed (such as oil) in the machine A from leaking out of the machine B, and foreign matter (such as muddy water, rainwater, or dust) from the machine B to the machine A.
  • the former first seal lip 102 is a radial lip that is slidably in close contact with the outer peripheral surface of the shaft 104, and the latter second seal lip 103 is a seal flange 105.
  • the side lip (end surface lip) is slidably in close contact with the axial end surface.
  • sealing device 101 shown in FIG. 2 is required to have further improved functions with respect to the following points.
  • the sealing device 101 When the sealing device 101 is used in a harsh environment such as a wetland where the entire sealing device 101 is immersed in muddy water, the muddy water passes through the second seal lip 103 and enters the inter-lip space C. There is. The intruding muddy water accumulates as mud, and the mud bites into the sliding portion of the first seal lip 102, and thus the fluid to be sealed may leak.
  • the present invention is a sealing device that seals foreign matter from entering a machine between a rotating member and a stationary member of an apparatus, and a non-rotating seal lip on a rotary side seal flange. It is an object of the present invention to provide a sealing device having a structure that allows sliding contact with an external foreign object such as muddy water.
  • the sealing device of the present invention is a sealing device that seals foreign matter from entering the machine between a rotating member and a stationary member of the device, and a non-rotating seal lip is slidably contacted with a rotary-side seal flange.
  • the seal lip is made of hydrogenated nitrile rubber (HNBR), and the seal lip is coated with grease having a low water resistance against washing (Claim 1).
  • the sealing device of the present invention (Claim 1), it is possible to improve the muddy water resistance of the seal lip by making the material of the seal lip HNBR.
  • HNBR the seal lip material
  • squealing abnormal noise associated with sliding
  • the seal lip material is HNBR in this way, squealing (abnormal noise associated with sliding) occurs when the grease applied to the seal lip is washed away by muddy water and the lip sliding part becomes poorly lubricated.
  • grease having a low water resistance against washing was applied to the seal lip.
  • lubrication of the lip sliding portion is maintained even in a muddy water environment, so that the occurrence of squeal can be suppressed.
  • the present invention may further employ the following means.
  • the water resistance of the grease to washing is 4 wt% or less (claim 2).
  • the sealing device of the present invention (Claim 2), since the grease with a small water washing resistance of 4 wt% or less is applied to the seal lip, the lubrication of the lip sliding portion is maintained even in a muddy water environment, Therefore, it is possible to suppress the occurrence of squeal.
  • the present invention has the following effects.
  • Sectional drawing of the principal part of the sealing device which concerns on the Example of this invention Sectional drawing of the principal part of the sealing device which concerns on a prior art example
  • FIG. 1 shows a cross section of a main part of a sealing device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the fluid to be sealed (oil or the like) in the machine A leaks to the outside B between the shaft (rotating member) 51 and the housing (stationary member) 52 in the drive system of the vehicle such as an automobile.
  • the first lip seal member 11, the second lip seal member 21, and the deflector 31 are sealed so that foreign matter (such as muddy water, rainwater or dust) outside the machine B does not enter the machine A. It is comprised by the combination of.
  • the first lip seal member 11 has an attachment ring 12 made of a rigid material such as metal fixed (fitted) to the opening of the shaft hole of the housing 52, and the rubber-like elastic body 13 is attached to the attachment ring 12.
  • a seal lip 14 that is vulcanized and bonded to the outer peripheral surface of the shaft 51 by the rubber-like elastic body 13 so as to prevent leakage of a fluid to be sealed in the machine A, and the seal lip 14
  • the dust lip 15 that makes it difficult for foreign matter to enter the seal lip 14 by being slidably in close contact with the outer peripheral surface of the shaft 52 on the outside A side is integrally formed.
  • the seal lip 14 is arranged with its tip part 14a facing the in-machine A side because of its function, and the dust lip 15 is arranged with its tip part 15a facing the outside of the machine because of its function.
  • the mounting ring 12 has a first cylindrical portion 12a that is fixed (fitted) to the inner peripheral surface of the shaft hole opening of the housing 52, and one axial direction of the first cylindrical portion 12a (the in-machine A side).
  • the first radial portion 12b is integrally molded from the end of the first radial direction toward the inside in the radial direction, and the second cylindrical portion is directed from the inner peripheral end of the first radial direction portion 12b to the other axial direction (the outside B side).
  • 12c is integrally formed, and a second radial portion 12d is integrally formed radially inward from the other axial end of the second cylindrical portion 12c, and is formed at the inner peripheral end of the second radial portion 12d.
  • the seal lip 14 and dust lip 15 are held.
  • a third radial portion 12e is integrally formed from the other axial end of the first cylindrical portion 12a outward in the radial direction, and the third radial direction portion 12e extends from the outer peripheral end to the other axial end.
  • Three cylindrical portions 12f are integrally formed.
  • the second lip seal member 21 has an attachment ring 22 made of a rigid material such as metal fixed (fitted) to the attachment ring 12 of the first lip seal member 11, and a rubber-like elastic body 23 is attached to the attachment ring 22.
  • the rubber-like elastic body 23 forms a seal lip 24 that seals against the entry of foreign matter outside the machine B by slidably coming into contact with the seal flange 31b of the deflector 31. ing.
  • the seal lip 24 is arranged with its tip 24a obliquely outward and radially outward from the function thereof, so that the seal lip 24 is slid onto one end face in the axial direction of the seal flange 31b. It is a side lip (end surface lip) that is closely movable.
  • the mounting ring 22 has a cylindrical portion 22a that is fixed (fitted) to the inner peripheral surface of the third cylindrical portion 12f of the mounting ring 12 in the first lip seal member 11, and the axial direction of the cylindrical portion 22a
  • a radial portion 22b is integrally formed from one end portion inward in the radial direction.
  • the radial portion 22 b is abutted against the third radial portion 12 e of the mounting ring 12 in the first lip seal member 11.
  • the deflector 31 is made of a rigid material such as metal and has a first cylindrical portion 31a that is an outer peripheral surface of the shaft 51 and is fixed (fitted) to the stepped portion 51a.
  • the shaft of the first cylindrical portion 31a A seal flange (radial portion) 31b is integrally formed from the other end portion in the radial direction outward in the radial direction, and a second cylindrical portion 31c is integrally formed from the outer peripheral end portion of the seal flange 31b in the axial direction.
  • the second cylindrical portion 31c is disposed on the outer peripheral side of the third cylindrical portion 12f of the mounting ring 12 in the first lip seal member 11, and partially overlaps the third cylindrical portion 12f in the axial direction. Therefore, it functions as a cover that makes it difficult for foreign matter outside the machine B to enter the outer peripheral space D of the seal lip 24.
  • the seal lip 24 is formed using HNBR as a molding material.
  • grease (not shown) is applied to the seal lip 24 prior to use.
  • grease having a low water-washing water resistance is applied.
  • the water-washing water resistance is 4 wt% or less. More preferably, 2 wt% or less of grease is applied.
  • the sealing device 1 having the above configuration, since the seal lip 14 of the first lip seal member 11 is slidably in close contact with the outer peripheral surface of the shaft 51, the seal target fluid in the machine A is sealed so as not to leak, and Since the seal lip 24 of the second lip seal member 21 is slidably in close contact with the seal flange 31b of the deflector 31, sealing is performed so that foreign matter outside the machine B does not enter. Further, since the seal lip 24 of the second lip seal member 21 is molded using HNBR as a molding material, the seal lip 24 has improved muddy water resistance. It is difficult to enter the inter-lip space C through the sliding portion. In addition, since the grease having a low water washing resistance is applied to the seal lip 24, it is possible to maintain the lubrication of the lip sliding portion even in a muddy water environment, thereby suppressing the occurrence of squeal.
  • Test sample The material of the seal lip 24 was HNBR, and the product was acrylic rubber (ACM).
  • Test Method and Results With the muddy water (water + Kanto Loam JIS 8 types) immersed in the shaft center of the sealing device, the deflector was rotated at a low speed and the time until the muddy water entered was measured. Table 1 shows the results of a relative comparison with the muddy water sealing time of the comparative product as 100. Thereby, it was confirmed that the example product had higher muddy water sealing performance than the comparative example product.
  • the material of the seal lip 24 is HNBR, and the seal lip 24 is applied with a certain amount of sample 1 in Table 2 as a grease. It was. 2. Test Method and Results The test was performed by applying a certain amount of each grease to the seal lip 24 and applying a deflector a. High speed rotation, b. Low speed rotation, c. It was rotated at a medium speed, and a to c were set to 1 cycle: 2.5 hours. After each cycle, whether or not squeal occurred was confirmed, and the number of cycles until squeal was measured.
  • Table 3 shows the results of a relative comparison with the number of cycles in the example product as 100. As a result, compared with the comparative example product, the example product had a larger number of cycles until the occurrence of squeal, and it was confirmed that the effect of squeal suppression was obtained.
  • Table 4 shows the results of a relative comparison of the residual amount with the amount of grease applied before the test as 100. As a result, it was confirmed that the example product had sufficient grease remaining before the occurrence of squeal, and the lubrication of the seal lip 24 was maintained.

Abstract

 機器の回転部材と静止部材との間で機外の異物が機内へ侵入しないようシールする密封装置であって、回転側のシールフランジに非回転のシールリップを摺接させる構造を備える密封装置において、泥水などの外部異物が侵入しにくいようにする。この目的を達成するため、機器の回転部材と静止部材との間で機外の異物が機内へ侵入しないようシールする密封装置であって、回転側のシールフランジに非回転のシールリップを摺接させる構造を備える密封装置において、シールリップの材質をHNBRとする。シールリップに水洗耐水度の小さなグリースを塗布する。グリースの水洗耐水度を4wt%以下とする。

Description

密封装置
 本発明は、機器の回転部材と静止部材との間で機外の異物が機内へ侵入しないようシールする密封装置であって、回転側のシールフランジに非回転のシールリップを摺接させる構造を備え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用いられる。
 従来から、自動車等車両の駆動系に用いられる密封装置(駆動系・回転用オイルシール)として、図2に示す密封装置101が知られている。この密封装置101は、機内Aの密封対象流体(オイル等)が機外Bへ漏洩しないようシールする第1シールリップ102と、機外Bの異物(泥水、雨水または塵埃等)が機内Aへ侵入しないようシールする第2シールリップ103とを備え、前者の第1シールリップ102は軸104の外周面に摺動可能に密接するラジアルリップとされ、後者の第2シールリップ103はシールフランジ105の軸方向端面に摺動可能に密接するサイドリップ(端面リップ)とされている。
特開平8-14399号公報(図3)
 しかしながら上記図2の密封装置101に対しては、以下の点について更なる機能の向上が求められる。
 上記密封装置101が、湿地帯などで、密封装置101全体が泥水に浸かるような過酷な環境下で使用される場合、泥水が第2シールリップ103を通過してリップ間空間Cへ侵入することがある。侵入した泥水は泥として堆積し、泥が第1シールリップ102の摺動部に噛み込み、よって密封対象流体が漏れることがある。
 本発明は以上の点に鑑みて、機器の回転部材と静止部材との間で機外の異物が機内へ侵入しないようシールする密封装置であって、回転側のシールフランジに非回転のシールリップを摺接させる構造を備える密封装置において、泥水などの外部異物が侵入しにくいようにすることを目的とする。
 本発明は上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
 本発明の密封装置は、機器の回転部材と静止部材との間で機外の異物が機内へ侵入しないようシールする密封装置であって、回転側のシールフランジに非回転のシールリップを摺接させる構造を備える密封装置において、前記シールリップの材質を水素化ニトリルゴム(HNBR)とし、前記シールリップに水洗耐水度の小さなグリースを塗布したことを特徴とする(請求項1)。
 本発明の密封装置(請求項1)によれば、シールリップの材質をHNBRにすることで、シールリップの耐泥水性を向上させることが可能となる。但しこのようにシールリップの材質をHNBRにすると、泥水により、シールリップに塗布したグリースが流されてリップ摺動部が貧潤滑になった場合に、鳴き(摺動に伴う異音)が発生することがある。したがってこれに対応するため、シールリップに水洗耐水度の小さなグリースを塗布した。このようにシールリップに水洗耐水度の小さなグリースを塗布すれば、泥水環境下でもリップ摺動部の潤滑が保持されるため、鳴きの発生を抑えることが可能となる。
 本発明は上記目的を達成するため更に、以下の手段を採用してもよい。
 前記密封装置(請求項1)において、前記グリースの水洗耐水度は、4wt%以下であることを特徴とする(請求項2)。
 本発明の密封装置(請求項2)によれば、シールリップに水洗耐水度の小さな水洗耐水度:4wt%以下のグリースを塗布するため、泥水環境下でもリップ摺動部の潤滑が保持され、よって鳴きの発生を抑えることが可能となる。
 本発明は、以下の効果を奏する。
 すなわち本発明においては以上説明したように、泥水環境下でもリップ摺動部の潤滑を保持し、鳴きの発生を抑えることが可能となる。したがってシールリップの耐泥水性を向上させながら鳴きの発生を抑制することができる。
本発明の実施例に係る密封装置の要部断面図 従来例に係る密封装置の要部断面図
 つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
 図1は、本発明の実施例に係る密封装置1の要部断面を示している。当該実施例に係る密封装置1は、自動車等車両の駆動系において軸(回転部材)51とハウジング(静止部材)52との間で機内Aの密封対象流体(オイル等)が機外Bへ漏洩しないようにシールするとともに機外Bの異物(泥水、雨水または塵埃等)が機内Aへ侵入しないようにシールするものであって、第1リップシール部材11、第2リップシール部材21およびデフレクター31の組み合わせにより構成されている。
 第1リップシール部材11は、ハウジング52の軸孔開口部に固定(嵌合)される金属等の剛材よりなる取付環12を有し、この取付環12にゴム状弾性体13が被着(加硫接着)され、このゴム状弾性体13によって、軸51の外周面に摺動可能に密接することにより機内Aの密封対象流体が漏洩しないようシールするシールリップ14と、このシールリップ14の機外A側で同じく軸52の外周面に摺動可能に密接することにより異物がシールリップ14のほうへ侵入しにくくするダストリップ15とが一体に成形されている。シールリップ14はその機能からしてその先端部14aを機内A側へ向け配置され、ダストリップ15はその機能からしてその先端部15aを機外側へ向け配置されている。
 取付環12は、ハウジング52の軸孔開口部の内周面に固定(嵌合)される第1筒状部12aを有し、この第1筒状部12aの軸方向一方(機内A側)の端部から径方向内方へ向けて第1径方向部12bが一体成形され、第1径方向部12bの内周端部から軸方向他方(機外B側)へ向け第2筒状部12cが一体成形され、第2筒状部12cの軸方向他方の端部から径方向内方へ向け第2径方向部12dが一体成形され、この第2径方向部12dの内周端部に上記シールリップ14およびダストリップ15が保持されている。また上記第1筒状部12aの軸方向他方の端部から径方向外方へ向け第3径方向部12eが一体成形され、第3径方向部12eの外周端部から軸方向他方へ向け第3筒状部12fが一体成形されている。
 第2リップシール部材21は、第1リップシール部材11の取付環12に固定(嵌合)される金属等の剛材よりなる取付環22を有し、この取付環22にゴム状弾性体23が被着(加硫接着)され、このゴム状弾性体23によって、デフレクター31のシールフランジ31bに摺動可能に密接することにより機外Bの異物が侵入しないようシールするシールリップ24が成形されている。シールリップ24はその機能からしてその先端部24aを機外B側であってかつ径方向外方へ向け斜めに配置され、よってこのシールリップ24はシールフランジ31bの軸方向一方の端面に摺動可能に密接するサイドリップ(端面リップ)とされている。
 取付環22は、第1リップシール部材11における取付環12の第3筒状部12fの内周面に固定(嵌合)される筒状部22aを有し、この筒状部22aの軸方向一方の端部から径方向内方へ向け径方向部22bが一体成形されている。径方向部22bは、第1リップシール部材11における取付環12の第3径方向部12eに突き当てられている。
 デフレクター31は、金属等の剛材よりなり、軸51の外周面であって段差部51aに固定(嵌合)される第1筒状部31aを有し、この第1筒状部31aの軸方向他方の端部から径方向外方へ向けシールフランジ(径方向部)31bが一体成形され、シールフランジ31bの外周端部から軸方向一方へ向け第2筒状部31cが一体成形されている。第2筒状部31cは、第1リップシール部材11における取付環12の第3筒状部12fの更に外周側に配置され、かつこの第3筒状部12fと軸方向に一部オーバーラップして配置され、よって機外Bの異物がシールリップ24の外周空間Dに侵入しにくくするカバーとして機能とする。
 上記第2リップシール部材21において、シールリップ24は、HNBRを成形材料として成形されている。
 また、このシールリップ24には使用に先立ってグリース(図示せず)が塗布されるが、このグリースとして、水洗耐水度が小さなグリースが塗布され、具体的には水洗耐水度が4wt%以下、一層好ましくは2wt%以下のグリースが塗布されている。
 上記構成を備える密封装置1においては、第1リップシール部材11のシールリップ14が軸51の外周面に摺動可能に密接するため、機内Aの密封対象流体が漏洩しないようにシールし、また第2リップシール部材21のシールリップ24がデフレクター31のシールフランジ31bに摺動可能に密接するため、機外Bの異物が侵入しないようにシールする。また、第2リップシール部材21のシールリップ24がHNBRを成形材料として成形されているため、このシールリップ24はその耐泥水性が向上せしめられており、よって機外Bの異物がシールリップ24の摺動部を通過してリップ間空間Cに侵入しにくくされている。更にそのうえで、シールリップ24に水洗耐水度の小さなグリースを塗布することにしたために、泥水環境下でもリップ摺動部の潤滑を保持し、よって鳴きの発生を抑えることができる。
 本願発明者らは、泥水に対するシール性についての比較試験を行ったので、以下にその試験の内容と結果を説明する。
1.供試品
 上記シールリップ24の材質をHNBRとしたものを実施例品とし、アクリルゴム(ACM)としたものを比較例品とした。
2.試験方法および結果
 密封装置の軸中心まで泥水(水+関東ロームJIS8種)が浸漬した状態で、デフレクターを低速回転させ、泥水が侵入するまでの時間を測定した。比較例品における泥水シール時間を100として、相対比較した結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 これにより、実施例品は比較例品よりも泥水シール性が高いことを確認することができた。
 つぎに、グリースの水洗耐水度による鳴き抑制効果についての比較試験を行ったので、以下にその試験の内容と結果を説明する。
1.供試品
 上記シールリップ24の材質をHNBRとし、このシールリップ24にグリースとして表2中のサンプル1を一定量塗布したものを実施例品とし、サンプル2を一定量塗布したものを比較例品とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
2.試験方法および結果
 試験は、シールリップ24に各グリースを一定量塗布し、デフレクターをa.高速回転、b.低速回転、c.中速回転させ、a~cを1サイクル:2.5時間とし、各サイクル後に鳴きが発生するか確認し、鳴きが発生するまでのサイクル数を測定した。実施例品におけるサイクル数を100として、相対比較した結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 結果として、実施例品は比較例品と比較して、鳴き発生までのサイクル数が多く、鳴き抑制の効果が得られていることを確認することができた。
 また、鳴き発生前のサイクルで試験を打ち切り、残留しているグリース量を調べた。試験前に塗布したグリース量を100とし、残留量を相対比較した結果を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 結果として、実施例品は鳴き発生前までグリースが十分残留しており、シールリップ24の潤滑が保持されていることを確認することができた。
 1 密封装置
 11 第1リップシール部材
 12,22 取付環
 12a,12c,12f,22a,31a,31c 筒状部
 12b,12d,12e,22b 径方向部
 13,23 ゴム状弾性体
 14,24 シールリップ
 14a,15a,24a 先端部
 15 ダストリップ
 21 第2リップシール部材
 31 デフレクター
 31b シールフランジ
 51 軸
 51a 段差部
 52 ハウジング
 A 機内
 B 機外
 C リップ間空間
 D 外周空間

Claims (2)

  1.  機器の回転部材と静止部材との間で機外の異物が機内へ侵入しないようシールする密封装置であって、回転側のシールフランジに非回転のシールリップを摺接させる構造を備える密封装置において、
    前記シールリップの材質をHNBRとし、
    前記シールリップに水洗耐水度の小さなグリースを塗布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、
    前記グリースの水洗耐水度は、4wt%以下であることを特徴とする密封装置。
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