WO2022264255A1 - 密封装置 - Google Patents

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WO2022264255A1
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shaft
seal
sealing device
sealing
screw pump
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PCT/JP2021/022653
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English (en)
French (fr)
Inventor
悟史 大野
祐貴 佐藤
Original Assignee
Nok株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3244—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with hydrodynamic pumping action
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3248—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings provided with casings or supports
    • F16J15/3252—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings provided with casings or supports with rigid casings or supports

Definitions

  • the present invention relates to a sealing device that seals an annular gap between a relatively rotating shaft and a housing.
  • a seal lip made of a rubber-like elastic material slides on the outer peripheral surface of the shaft.
  • resin seals are sometimes used in environments where the rotational speed of the shaft relative to the housing is high or where it is difficult to improve lubricity. In general, resin seals have lower sealing performance than rubber seals. Therefore, in the sliding area of the resin seal, a screw pump groove or a screw pump projection is provided to exert a screw pump effect that returns the fluid to be sealed, which is about to leak out, to the area to be sealed as it rotates relative to the shaft.
  • An object of the present invention is to provide a sealing device that can exhibit stable sealing performance even in a usage environment in which the shaft rotates forward and backward relative to the housing.
  • the present invention employs the following means to solve the above problems.
  • the sealing device of the present invention is A sealing device for sealing an annular gap between a relatively rotating shaft and a housing, comprising: a resin seal slidably contacting the outer peripheral surface of the shaft in a state in which the inner peripheral end side is deformed so as to curve toward the sealing target area side as the shaft is inserted; In the region of the resin seal that slides on the outer peripheral surface of the shaft, from a position away from the end on the sealing target region side to the side opposite to the sealing target region side, toward the opposite side, A pair of screw pump grooves or screw pump projections extending so as to narrow the distance is provided.
  • the oil tends to leak due to the screw pump effect of one of the pair of screw pump grooves or one of the pair of screw pump projections.
  • the sealing target fluid can be returned to the sealing target area side.
  • the other of the pair of screw pump grooves or the other of the pair of screw pump projections exerts a screw pump effect to prevent the fluid to be sealed from leaking out. It can be returned to the area to be sealed.
  • the screw pump effect can be exhibited both when the shaft rotates in the forward direction relative to the housing and when the shaft rotates in the reverse direction. can be demonstrated.
  • a plurality of sets of the pair of screw pump grooves or screw pump projections may be provided at intervals in the circumferential direction.
  • the screw pump effect can be exhibited at multiple locations in the circumferential direction.
  • the resin seal is preferably composed of a plain washer-like member.
  • the resin seal may be fixed to the at least one annular member at its outer peripheral end side.
  • FIG. 1 is a partially broken cross-sectional view of a sealing device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to Example 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a mechanism explanatory diagram of the sealing device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a mechanism explanatory diagram of a sealing device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to Example 3 of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to Example 4 of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to Example 5 of the present invention.
  • FIG. 1 is a partially broken cross-sectional view of a sealing device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the sealing device according to this embodiment has a substantially rotationally symmetrical shape, and FIG. 1 shows a cross section obtained by cutting a part of the sealing device along a plane including the central axis of the sealing device.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to Example 1 of the present invention.
  • FIG. 2 shows a cross section of each member taken along a plane including the central axis of the sealing device.
  • FIG. 3 is a mechanism explanatory diagram of the sealing device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3(a) shows the state of the inner peripheral surface of the resin seal in a state where the sealing device is attached to the annular gap between the shaft and the housing.
  • FIG. 3(b) shows a cross-sectional view of the resin seal (corresponding to cross section AA in FIG. 2) in a state where the sealing device is attached to the annular gap between the shaft and the housing.
  • the sealing structure according to this embodiment comprises a shaft 500 and a housing 600 that rotate relatively, and a sealing device 10 that seals an annular gap between the shaft 500 and the housing 600 .
  • the sealing device 10 is fixed with respect to the housing 600 and arranged to rotate relative to the shaft 500 .
  • the right side of the sealing device 10 is the sealing target area side (O) in which the sealing target fluid such as oil is sealed.
  • the side opposite to the sealing target area side (O) is exposed to the atmosphere through the sealing device 10 in the drawing.
  • the side where the fluid to be sealed is sealed via the sealing device 10 is referred to as the sealing target area side (O)
  • the opposite side is simply referred to as the opposite side (A).
  • the sealing device 10 according to the present embodiment can be suitably applied to locations where it is necessary to seal the annular gap between the relatively rotating shaft 500 and the housing 600 in automobiles and various general-purpose machines. Further, the sealing device 10 according to the present embodiment can be suitably used in a usage environment where the shaft 500 rotates forward and backward relative to the housing 600 . However, the sealing device 10 according to this embodiment can also be applied in a usage environment in which the shaft 500 rotates relative to the housing 600 in only one direction.
  • a sealing device 10 according to this embodiment includes a first seal 100 as a resin seal and a second seal 200 as an annular member.
  • the second seal 200 is composed of a reinforcing ring 210 made of metal or the like, and a rubber-like elastic seal body 220 integrally provided with the reinforcing ring 210 .
  • the reinforcing ring 210 has a cylindrical portion 211 and an inward flange portion 212 extending radially inward from the tip of the cylindrical portion 211 .
  • the seal body 220 also includes an outer peripheral seal portion 221 provided on the outer peripheral surface side of the cylindrical portion 211 of the reinforcing ring 210 and a dust lip 222 extending from the tip of the inward flange portion 212 .
  • the sealing device 10 the second seal 200
  • the outer peripheral seal portion 221 comes into close contact with the inner peripheral surface of the shaft hole, thereby sealing. sexuality is exhibited.
  • Dust lip 222 is provided slidably on the outer peripheral surface of shaft 500 .
  • the dust lip 222 serves to prevent foreign matter such as dust in the atmosphere from entering the sealing target area (O).
  • the second seal 200 can be obtained by molding the seal main body 220 by insert molding using the reinforcing ring 210 as an insert part.
  • the first seal 100 as a resin seal is composed of a plain washer-like member. Polytetrafluoroethylene (PTFE) can be suitably applied as the material of the first seal 100 .
  • the first seal 100 is fixed at its outer peripheral end to a second seal 200 as an annular member. More specifically, the first seal 100 is fixed to the second seal 200 by fitting the outer peripheral surface of the first seal 100 to the inner peripheral surface of the reinforcing ring 210 of the second seal 200 .
  • the inner peripheral end of the first seal 100 is deformed so as to curve toward the sealing target area (O). It is configured to be in slidable contact (see FIG. 2). That is, the inner peripheral end side of the first seal 100 is configured to be deformed into a cylindrical shape by inserting the shaft 500 .
  • a pair of screw pump grooves 111 and 112 are provided in the region of the first seal 100 that slides on the outer peripheral surface of the shaft 500 (the region indicated by the range X in FIG. 2). These pair of screw pump grooves 111 and 112 are separated from the opposite side (A) of the end of the sealing target area (O) in the area shown in the range X (position Y in FIG.
  • Dust lip 222 may have a slight gap with respect to the outer peripheral surface of shaft 500 .
  • FIG. 3 schematically shows how the fluid flows when the shaft 500 rotates forward relative to the housing 600 .
  • arrow R indicates the relative rotation direction of shaft 500 with respect to sealing device 10 .
  • an arrow S1 indicates the flow of the sealing target fluid that is about to leak from the sealing target area side (O) to the opposite side (A).
  • a screw pump effect is exerted by one of the pair of screw pump grooves 111 and 112 for the sealing target fluid that is about to leak from the sealing target area side (O) to the opposite side (A). and returned to the sealing target area side (O).
  • the screw pump effect of the other screw pump groove 112 of the pair of screw pump grooves 111 and 112 seals the fluid to be sealed which is about to leak out. Needless to say, it is possible to return to the target area side (O). In this manner, the screw pump effect can be exhibited both when the shaft 500 rotates in the forward direction relative to the housing 600 and when the shaft 500 rotates in the reverse direction.
  • the first seal 100 which is a resin seal, slides on the shaft 500. Even if it is adopted, stable sealing performance can be exhibited.
  • Embodiment 2 of the present invention is shown in FIG.
  • a configuration in which a screw pump projection is provided instead of the screw pump groove in the configuration of the sealing device shown in the first embodiment will be described. Since other configurations and functions are the same as those of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • FIG. 4 is a mechanism explanatory diagram of the sealing device according to Example 2 of the present invention.
  • FIG. 4(a) shows the state of the inner peripheral surface of the resin seal in a state where the sealing device is attached to the annular gap between the shaft and the housing.
  • FIG. 4(b) is a cross-sectional view of the resin seal (see AA in FIG. 2, as in the case of the first embodiment) in a state where the sealing device is attached to the annular gap between the shaft and the housing. (equivalent to a cross section).
  • the sealing device according to the present embodiment differs from the sealing device 10 shown in the first embodiment only in the configuration of the first seal 100A as a resin seal. Therefore, description of the second seal 200 is omitted. Further, since the sealing structure is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • first seal 100A As in the case of the first embodiment, it is composed of a plain washer-like member. Polytetrafluoroethylene (PTFE) can be suitably applied as the material of the first seal 100A.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the first seal 100A is also fixed to the second seal 200 as an annular member at its outer peripheral end, as in the case of the first embodiment.
  • the first seal 100A is deformed such that the inner peripheral end side curves toward the sealing target area (O) by inserting the shaft 500 into the inner peripheral surface side of the first seal 100A. It is the same as in the case of the first embodiment (see FIG. 2).
  • a pair of screw pump projections 121, 122 are provided in the region where it slides on the outer peripheral surface of the shaft 500 (corresponding to the region indicated by the range X in FIG. 2, as in the case of the first embodiment). These pair of screw pump projections 121 and 122 are positioned opposite to the end of the sealing target area (O) in the area shown in the range X (corresponding to the position Y in FIG. 2).
  • FIG. 4 schematically shows how the fluid flows when the shaft 500 rotates forward relative to the housing 600 .
  • arrow R indicates the relative rotation direction of shaft 500 with respect to sealing device 10 .
  • an arrow S2 indicates the flow of the sealing target fluid that is about to leak from the sealing target area side (O) to the opposite side (A).
  • the screw pump effect is exerted by one screw pump projection 121 of the pair of screw pump projections 121 and 122 for the sealing object fluid that is about to leak from the sealing object area side (O) to the opposite side (A). and returned to the sealing target area side (O).
  • the configuration of the sealing device provided with the resin seal (first seal) in the present invention is not limited to the configuration shown in the first embodiment, and various configurations can be adopted. In particular, various configurations can be adopted as a configuration for fixing the resin seal. Some examples are given below.
  • Embodiment 3 of the present invention is shown in FIG. Since the basic configuration and operation are the same as those of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to Example 3 of the present invention.
  • FIG. 5 shows a cross section of each member taken along a plane including the central axis of the sealing device.
  • FIG. 5 among the members constituting the sealing structure, only the arrangement positions of the shaft and the housing are indicated by dotted lines so that the structure of the inner peripheral surface of the sealing device can be understood.
  • a sealing device 10A is composed of a first seal 100A as a resin seal and a second seal 200A as an annular member.
  • the second seal 200A is composed of a reinforcing ring 210 made of metal or the like, and a rubber-like elastic seal main body 220A provided integrally with the reinforcing ring 210 . Since the configuration of the reinforcing ring 210 is the same as that of the reinforcing ring 210 shown in the first embodiment, its explanation is omitted.
  • the seal main body 220A also includes an outer peripheral seal portion 221 provided on the outer peripheral surface side of the cylindrical portion 211 of the reinforcing ring 210 .
  • the seal body 220A according to this embodiment differs from that of the first embodiment only in that no dust lip is provided.
  • the configuration of the first seal 100 as a resin seal is the same as in the case of the first embodiment, so description thereof will be omitted.
  • the outer peripheral surface of the first seal 100A is fitted to the inner peripheral surface of the reinforcing ring 210 of the second seal 200A, so that the first seal 100A is It is fixed to the second seal 200A.
  • the shaft 500 is inserted into the inner peripheral surface of the first seal 100A, so that the inner peripheral end side is deformed so as to curve toward the sealing target area (O). , so as to slidably contact the outer peripheral surface of the shaft 500 .
  • sealing device 10A according to the present embodiment configured as described above can also obtain the same effects as in the case of the first embodiment. Also in the sealing device 10A according to the present embodiment, a pair of screw pump projections 121 and 122 can be employed instead of the pair of screw pump grooves 111 and 112 as described in the second embodiment.
  • Embodiment 4 of the present invention is shown in FIG. Since the basic configuration and operation are the same as those of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to Example 4 of the present invention.
  • FIG. 6 shows a cross section obtained by cutting each member along a plane including the central axis of the sealing device.
  • FIG. 6 among the members constituting the sealing structure, only the arrangement positions of the shaft and the housing are indicated by dotted lines so that the structure of the inner peripheral surface of the sealing device can be understood.
  • a sealing device 10B is composed of a first seal 100B as a resin seal and a fixed ring 200B as an annular member made of metal or the like.
  • the stationary ring 200B has a cylindrical portion 201 and an inward flange portion 202 extending radially inward from the tip of the cylindrical portion 201 .
  • the first seal 100B is configured by a flat washer-like member.
  • polytetrafluoroethylene (PTFE) can be suitably applied as the material of the first seal 100B.
  • the first seal 100B is fixed to a stationary ring 200B as an annular member at its outer peripheral end side.
  • a portion of the outer peripheral end side of the first seal 100B is sandwiched between the outer peripheral surface of the cylindrical portion 201 of the fixed ring 200B and the inner peripheral surface of the shaft hole of the housing 600, It is fixed to the fixed ring 200B.
  • the shaft 500 is inserted into the inner peripheral surface of the first seal 100B so that the inner peripheral end of the first seal 100B is deformed so as to curve toward the sealing target area (O). 500 is configured to slidably contact the outer peripheral surface.
  • a pair of screw pump grooves 111 and 112 are provided in the region of the first seal 100B that slides on the outer peripheral surface of the shaft 500 .
  • the configuration and effects of the pair of screw pump grooves 111 and 112 are the same as in the case of the first embodiment, so description thereof will be omitted.
  • it is possible to adopt a configuration in which only one set of the pair of screw pump grooves 111 and 112 is provided it is desirable to provide a plurality of sets at intervals in the circumferential direction, as described in the first embodiment. .
  • sealing device 10B according to the present embodiment configured as described above can also obtain the same effects as in the case of the first embodiment. Also in the sealing device 10B according to the present embodiment, a pair of screw pump projections 121 and 122 can be employed instead of the pair of screw pump grooves 111 and 112 as described in the second embodiment.
  • Embodiment 5 of the present invention is shown in FIG. Since the basic configuration and operation are the same as those of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to Example 5 of the present invention.
  • FIG. 7 shows a cross section of each member taken along a plane including the central axis of the sealing device.
  • FIG. 7 among the members constituting the sealing structure, only the arrangement positions of the shaft and the housing are indicated by dotted lines so that the structure of the inner peripheral surface of the sealing device can be understood.
  • a sealing device 10C is composed of a first seal 100C as a resin seal and a pair of stationary rings 200C (annular members) made of metal or the like.
  • the pair of fixed rings 200C each has a cylindrical portion 205 and an inward flange portion 206 extending radially inward from the tip of the cylindrical portion 205 .
  • the first seal 100C is composed of a plain washer-like member.
  • polytetrafluoroethylene (PTFE) can be suitably applied as the material of the first seal 100C.
  • This first seal 100C is fixed to a pair of fixed rings 200C at its outer peripheral end side. In the case of this embodiment, a portion of the outer peripheral end side of the first seal 100C is sandwiched between the inward flange portions 206 of the pair of stationary rings 200C, thereby being fixed to the pair of stationary rings 200C.
  • the shaft 500 is inserted into the inner peripheral surface side of the first seal 100C, so that the inner peripheral end side of the first seal 100C is deformed so as to curve toward the sealing target area side (O). 500 is configured to slidably contact the outer peripheral surface.
  • a pair of screw pump grooves 111 and 112 are provided in a region of the first seal 100C that slides on the outer peripheral surface of the shaft 500. As shown in FIG.
  • the configuration and effects of the pair of screw pump grooves 111 and 112 are the same as in the case of the first embodiment, so description thereof will be omitted.
  • it is possible to adopt a configuration in which only one set of the pair of screw pump grooves 111 and 112 is provided it is desirable to provide a plurality of sets at intervals in the circumferential direction, as described in the first embodiment. .
  • sealing device 10C according to the present embodiment configured as described above can also obtain the same effects as in the case of the first embodiment. Also in the sealing device 10C according to this embodiment, a pair of screw pump projections 121 and 122 can be employed instead of the pair of screw pump grooves 111 and 112 as described in the second embodiment.

Abstract

ハウジングに対して軸が相対的に正逆回転する使用環境においても、安定した密封性を発揮させることのできる密封装置を提供する。　相対的に回転する軸５００とハウジング６００との間の環状隙間を封止する密封装置１０であって、軸５００の挿入に伴って、内周端側が密封対象領域側（Ｏ）に向かって湾曲するように変形した状態で軸５００の外周面に摺動自在に接触する第１シール１００Ａを備えると共に、第１シール１００Ａにおける軸５００の外周面に摺動する領域においては、密封対象領域側の端部よりも密封対象領域側（Ｏ）とは反対側（Ａ）に離れた位置から、反対側（Ａ）に向かうにつれて、互いの間隔が狭くなるように伸びる一対のネジポンプ溝１１１，１１２が設けられていることを特徴とする。

Description

密封装置
　本発明は、相対的に回転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。
　相対的に回転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は、ゴム状弾性体製のシールリップが軸の外周面に摺動するように構成されるのが一般的である。しかしながら、ハウジングに対する軸の相対的な回転速度が速かったり、潤滑性を高めるのが難しかったりする環境下においては、樹脂製シールが用いられる場合がある。一般的に、樹脂製シールの場合には、ゴム製シールに比べて、密封性は低い。そこで、樹脂製シールにおける摺動領域に、軸との相対的な回転に伴って、漏れ出ようとする密封対象流体を密封対象領域側に戻すようなネジポンプ効果を発揮させるネジポンプ溝またはネジポンプ突起を設ける技術が知られている。
　このような技術においては、ハウジングに対する軸の相対的な回転方向が一方方向に定まっている使用環境においては高い密封性を発揮させることができる。しかしながら、上記の技術は、ハウジングに対して軸が相対的に正逆回転する使用環境においては、利用することができなかった。
特開２００１－１６５３２８号公報 特開２００９－２０４０３９号公報
　本発明の目的は、ハウジングに対して軸が相対的に正逆回転する使用環境においても、安定した密封性を発揮させることのでき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、
　相対的に回転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、
　前記軸の挿入に伴って、内周端側が密封対象領域側に向かって湾曲するように変形した状態で前記軸の外周面に摺動自在に接触する樹脂製シールを備えると共に、
　前記樹脂製シールにおける前記軸の外周面に摺動する領域においては、密封対象領域側の端部よりも密封対象領域側とは反対側に離れた位置から、前記反対側に向かうにつれて、互いの間隔が狭くなるように伸びる一対のネジポンプ溝又はネジポンプ突起が設けられていることを特徴とする。
　本発明によれば、ハウジングに対して軸が相対的に正回転する場合には、一対のネジポンプ溝のうちの一方、又は一対のネジポンプ突起のうちの一方によるネジポンプ効果によって、漏れ出ようとする密封対象流体を密封対象領域側に戻すことができる。また、ハウジングに対して軸が相対的に逆回転する場合には、一対のネジポンプ溝のうちの他方、又は一対のネジポンプ突起のうちの他方によるネジポンプ効果によって、漏れ出ようとする密封対象流体を密封対象領域側に戻すことができる。このように、ハウジングに対して軸が相対的に正回転する場合、及び逆回転する場合のいずれにおいても、ネジポンプ効果を発揮させることができるため、樹脂製シールであっても、安定した密封性を発揮させることができる。
　前記一対のネジポンプ溝又はネジポンプ突起は、周方向に間隔を空けて複数組設けられているとよい。
　これにより、周方向の複数の個所でネジポンプ効果を発揮させることができる。
　前記樹脂製シールは、平座金状の部材により構成されるとよい。
　前記ハウジングに形成された軸孔に対して固定される少なくとも一つの環状部材を備えており、
　前記樹脂製シールは、その外周端側が前記少なくとも一つの環状部材に固定されるとよい。
　なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
　以上説明したように、本発明によれば、ハウジングに対して軸が相対的に正逆回転する使用環境においても、安定した密封性を発揮させることができる。
図１は本発明の実施例１に係る密封装置の一部破断断面図である。 図２は本発明の実施例１に係る密封構造の模式的断面図である。 図３は本発明の実施例１に係る密封装置のメカニズム説明図である。 図４は本発明の実施例２に係る密封装置のメカニズム説明図である。 図５は本発明の実施例３に係る密封構造の模式的断面図である。 図６は本発明の実施例４に係る密封構造の模式的断面図である。 図７は本発明の実施例５に係る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１）
　図１～図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。図１は本発明の実施例１に係る密封装置の一部破断断面図である。なお、本実施例に係る密封装置は、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の一部を切断した断面を示している。図２は本発明の実施例１に係る密封構造の模式的断面図である。図２においては、密封装置の中心軸線を含む面で各部材を切断した断面を示している。また、図２においては、密封構造を構成する部材のうち、軸とハウジングについては、その配置位置のみを点線で示し、密封装置の内周面の構成が分かるようにしている。図３は本発明の実施例１に係る密封装置のメカニズム説明図である。なお、図３（ａ）は、軸とハウジングとの間の環状隙間に密封装置が取り付けられた状態において、樹脂製シールの内周面の様子を示している。また、図３（ｂ）は、軸とハウジングとの間の環状隙間に密封装置が取り付けられた状態において、樹脂製シールの断面図（図２中のＡＡ断面に相当）を示している。
　＜密封構造＞
　図２を参照して、本実施例に係る密封装置が適用された密封構造について説明する。本実施例に係る密封構造は、相対的に回転する軸５００及びハウジング６００と、これら軸５００とハウジング６００との間の環状隙間を封止する密封装置１０とから構成される。密封装置１０はハウジング６００に対して固定され、軸５００に対しては相対的に回転するように設けられている。図中、密封装置１０よりも右側が、オイルなどの密封対象流体が密封された密封対象領域側（Ｏ）である。本実施例においては、図中、密封装置１０を介して、密封対象領域側（Ｏ）とは反対側は大気に曝されている。以下、密封装置１０を介して密封対象流体が密封されている側を密封対象領域側（Ｏ）と称し、その反対側を、単に反対側（Ａ）と称する。
　本実施例に係る密封装置１０は、自動車や各種汎用機械において、相対的に回転する軸５００とハウジング６００との間の環状隙間を封止する必要がある個所に好適に適用することができる。また、本実施例に係る密封装置１０においては、軸５００が、ハウジング６００に対して、相対的に正逆回転するように構成される使用環境において、好適に用いることができる。ただし、本実施例に係る密封装置１０は、軸５００がハウジング６００に対して、相対的に一方方向にしか回転しない使用環境でも適用することは可能である。
　＜密封装置＞
　本実施例に係る密封装置１０について、より詳細に説明する。本実施例に係る密封装置１０は、樹脂製シールとしての第１シール１００と、環状部材としての第２シール２００とから構成される。第２シール２００は、金属などにより構成される補強環２１０と、補強環２１０に一体的に設けられるゴム状弾性体製のシール本体２２０とから構成される。補強環２１０は、円筒状部２１１と、円筒状部２１１の先端から径方向内側に伸びる内向きフランジ部２１２とを有している。また、シール本体２２０は、補強環２１０における円筒状部２１１の外周面側に設けられる外周シール部２２１と、内向きフランジ部２１２の先端から伸びるダストリップ２２２とを備えている。ハウジング６００に形成された軸孔（軸５００を挿通させる孔）に対して密封装置１０（第２シール２００）を装着させると、外周シール部２２１が軸孔内周面に密着することにより、密封性が発揮される。また、ダストリップ２２２は、軸５００の外周面に対して摺動自在に設けられている。このダストリップ２２２は、大気中のダストなどの異物が密封対象領域側（Ｏ）に侵入することを抑制する役割を担っている。なお、補強環２１０をインサート部品として、インサート成形によりシール本体２２０を成形することにより、第２シール２００を得ることができる。
　樹脂製シールとしての第１シール１００は、平座金状の部材により構成される。第１シール１００の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を好適に適用することができる。この第１シール１００は、その外周端側が環状部材としての第２シール２００に固定される。より具体的には、第１シール１００の外周面が、第２シール２００における補強環２１０の内周面に嵌合されることで、第１シール１００は第２シール２００に固定される。
　この第１シール１００は、その内周面側に軸５００が挿入されることにより、内周端側が密封対象領域側（Ｏ）に向かって湾曲するように変形した状態で軸５００の外周面に摺動自在に接触するように構成されている（図２参照）。つまり、この第１シール１００の内周端側は、軸５００が挿入されることで、変形して円筒状になるように構成されている。そして、この第１シール１００における軸５００の外周面に摺動する領域（図２中、範囲Ｘに示す領域）においては、一対のネジポンプ溝１１１，１１２が設けられている。これら一対のネジポンプ溝１１１，１１２は、範囲Ｘに示す領域における密封対象領域側（Ｏ）の端部よりも反対側（Ａ）に離れた位置（図２中、Ｙだけ離れた位置）から、反対側（Ａ）に向かうにつれて、互いの間隔が狭くなるように伸びるように構成されている。なお、一対のネジポンプ溝１１１，１１２は、１組のみ設ける構成を採用することもできるが、周方向に間隔を空けて複数組設けるのが望ましい。なお、ダストリップ２２２は、軸５００の外周面に対して僅かな隙間を有していてもよい。
　＜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、ハウジング６００に対して軸５００が相対的に正回転する場合には、一対のネジポンプ溝１１１，１１２のうちの一方によるネジポンプ効果によって、漏れ出ようとする密封対象流体を密封対象領域側（Ｏ）に戻すことができる。この点について、図３を参照して説明する。図３においては、ハウジング６００に対して軸５００が相対的に正回転する場合の流体が流れる様子を模式的に示している。図３中、矢印Ｒは、密封装置１０に対する軸５００の相対的な回転方向を示している。また、図中、矢印Ｓ１は、密封対象領域側（Ｏ）から反対側（Ａ）に漏れ出ようとする密封対象流体の流れ方を示している。図示のように、密封対象領域側（Ｏ）から反対側（Ａ）に漏れ出ようとする密封対象流体は、一対のネジポンプ溝１１１，１１２のうちの一方のネジポンプ溝１１１によって、ネジポンプ効果が発揮され、密封対象領域側（Ｏ）に戻される。
　また、ハウジング６００に対して軸５００が相対的に逆回転する場合には、一対のネジポンプ溝１１１，１１２のうちの他方のネジポンプ溝１１２によるネジポンプ効果によって、漏れ出ようとする密封対象流体を密封対象領域側（Ｏ）に戻すことができることは言うまでもない。このように、ハウジング６００に対して軸５００が相対的に正回転する場合、及び逆回転する場合のいずれにおいても、ネジポンプ効果を発揮させることができる。
　従って、ハウジング６００に対する軸５００の相対的な回転速度が速かったり、潤滑性を高めるのが難しかったりする環境下のために、樹脂製シールである第１シール１００を軸５００に摺動させる構成を採用しても、安定した密封性を発揮させることができる。
　なお、一対のネジポンプ溝１１１，１１２が、周方向に間隔を空けて複数組設けられる構成を採用する場合には、周方向の複数の個所でネジポンプ効果を発揮させることができる。従って、より一層、密封性を高めることができる。
　（実施例２）
　図４には、本発明の実施例２が示されている。本実施例においては、上記実施例１で示した密封装置の構成において、ネジポンプ溝の代わりにネジポンプ突起を設ける場合の構成について示す。その他の構成およ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。
　図４は本発明の実施例２に係る密封装置のメカニズム説明図である。なお、図４（ａ）は、軸とハウジングとの間の環状隙間に密封装置が取り付けられた状態において、樹脂製シールの内周面の様子を示している。また、図４（ｂ）は、軸とハウジングとの間の環状隙間に密封装置が取り付けられた状態において、樹脂製シールの断面図（上記実施例１の場合と同様に、図２中のＡＡ断面に相当する）を示している。
　本実施例に係る密封装置においては、樹脂製シールとしての第１シール１００Ａの構成のみが、上記実施例１で示した密封装置１０と異なっている。従って、第２シール２００の説明は省略する。また、密封構造についても、上記実施例１の場合と同様であるので、その説明は省略する。
　本実施例に係る第１シール１００Ａにおいても、上記実施例１の場合と同様に、平座金状の部材により構成される。また、第１シール１００Ａの材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を好適に適用することができる。この第１シール１００Ａは、その外周端側が環状部材としての第２シール２００に固定される点についても、上記実施例１の場合と同様である。
　また、第１シール１００Ａは、その内周面側に軸５００が挿入されることにより、内周端側が密封対象領域側（Ｏ）に向かって湾曲するように変形した状態で軸５００の外周面に摺動自在に接触するように構成される点についても、上記実施例１の場合と同様である（図２参照）。そして、本実施例に係る第１シール１００Ａにおいては、軸５００の外周面に摺動する領域（上記実施例１の場合と同様に、図２中、範囲Ｘに示す領域に相当）においては、一対のネジポンプ突起１２１，１２２が設けられている。これら一対のネジポンプ突起１２１，１２２は、範囲Ｘに示す領域における密封対象領域側（Ｏ）の端部よりも反対側（Ａ）に離れた位置（図２中、Ｙだけ離れた位置に相当）から、反対側（Ａ）に向かうにつれて、互いの間隔が狭くなるように伸びるように構成されている。なお、一対のネジポンプ突起１２１，１２２は、１組のみ設ける構成を採用することもできるが、周方向に間隔を空けて複数組設けるのが望ましい。
　以上のように、本実施例に係る第１シール１００Ａを備える密封装置においても、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。この点について、図４を参照して、より具体的に説明する。図４においては、ハウジング６００に対して軸５００が相対的に正回転する場合の流体が流れる様子を模式的に示している。図４中、矢印Ｒは、密封装置１０に対する軸５００の相対的な回転方向を示している。また、図中、矢印Ｓ２は、密封対象領域側（Ｏ）から反対側（Ａ）に漏れ出ようとする密封対象流体の流れ方を示している。図示のように、密封対象領域側（Ｏ）から反対側（Ａ）に漏れ出ようとする密封対象流体は、一対のネジポンプ突起１２１，１２２のうちの一方のネジポンプ突起１２１によって、ネジポンプ効果が発揮され、密封対象領域側（Ｏ）に戻される。
　また、ハウジング６００に対して軸５００が相対的に逆回転する場合には、一対のネジポンプ突起１２１，１２２のうちの他方のネジポンプ突起１２２によるネジポンプ効果によって、漏れ出ようとする密封対象流体を密封対象領域側（Ｏ）に戻すことができることは言うまでもない。このように、本実施例においても、ハウジング６００に対して軸５００が相対的に正回転する場合、及び逆回転する場合のいずれにおいても、ネジポンプ効果を発揮させることができる。従って、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。
　ここで、本発明における樹脂製シール（第１シール）を備える密封装置の構成については、上記実施例１に示す構成に限らず、各種の構成を採用し得る。特に、樹脂製シールを固定するための構成として、各種の構成を採用し得る。以下、いくつかの例を示す。
　（実施例３）
　図５には、本発明の実施例３が示されている。なお、基本的な構成およ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、その説明は適宜省略する。
　図５は本発明の実施例３に係る密封構造の模式的断面図である。図５においては、密封装置の中心軸線を含む面で各部材を切断した断面を示している。また、図５においては、密封構造を構成する部材のうち、軸とハウジングについては、その配置位置のみを点線で示し、密封装置の内周面の構成が分かるようにしている。
　本実施例に係る密封装置１０Ａは、樹脂製シールとしての第１シール１００Ａと、環状部材としての第２シール２００Ａとから構成される。第２シール２００Ａは、金属などにより構成される補強環２１０と、補強環２１０に一体的に設けられるゴム状弾性体製のシール本体２２０Ａとから構成される。補強環２１０の構成については、実施例１で示した補強環２１０と同様であるので、その説明は省略する。また、シール本体２２０Ａは、補強環２１０における円筒状部２１１の外周面側に設けられる外周シール部２２１を備えている。本実施例に係るシール本体２２０Ａは、ダストリップが備えられていない点のみが、上記実施例１の場合と異なっている。
　樹脂製シールとしての第１シール１００の構成については、上記実施例１の場合と同様であるので、その説明は省略する。本実施例においても、上記実施例１の場合と同様に、第１シール１００Ａの外周面が、第２シール２００Ａにおける補強環２１０の内周面に嵌合されることで、第１シール１００Ａは第２シール２００Ａに固定される。また、本実施例に係る第１シール１００Ａにおいても、その内周面側に軸５００が挿入されることにより、内周端側が密封対象領域側（Ｏ）に向かって湾曲するように変形した状態で軸５００の外周面に摺動自在に接触するように構成されている。一対のネジポンプ溝１１１，１１２による作用効果、及び、一対のネジポンプ溝１１１，１１２は、１組のみ設ける構成を採用することもできるが、周方向に間隔を空けて複数組設けるのが望ましいことについても、実施例１で説明した通りである。
　以上のように構成される本実施例に係る密封装置１０Ａにおいても、上記実施例１の場合と同様の効果が得られることは言うまでもない。また、本実施例に係る密封装置１０Ａにおいても、実施例２で説明したように、一対のネジポンプ溝１１１，１１２の代わりに、一対のネジポンプ突起１２１，１２２を採用することもできる。
　（実施例４）
　図６には、本発明の実施例４が示されている。なお、基本的な構成およ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、その説明は適宜省略する。
　図６は本発明の実施例４に係る密封構造の模式的断面図である。図６においては、密封装置の中心軸線を含む面で各部材を切断した断面を示している。また、図６においては、密封構造を構成する部材のうち、軸とハウジングについては、その配置位置のみを点線で示し、密封装置の内周面の構成が分かるようにしている。
　本実施例に係る密封装置１０Ｂは、樹脂製シールとしての第１シール１００Ｂと、金属などにより構成される環状部材としての固定環２００Ｂとから構成される。固定環２００Ｂは、円筒状部２０１と、円筒状部２０１の先端から径方向内側に伸びる内向きフランジ部２０２とを有している。また、本実施例においても、第１シール１００Ｂは、平座金状の部材により構成される。この第１シール１００Ｂの材料として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を好適に適用することができることは実施例１で説明した通りである。この第１シール１００Ｂは、その外周端側が環状部材としての固定環２００Ｂに固定される。本実施例の場合には、第１シール１００Ｂの外周端側の一部が、固定環２００Ｂの円筒状部２０１の外周面とハウジング６００の軸孔内周面との間に挟み込まれることで、固定環２００Ｂに固定される。
　本実施例においても、第１シール１００Ｂは、その内周面側に軸５００が挿入されることにより、内周端側が密封対象領域側（Ｏ）に向かって湾曲するように変形した状態で軸５００の外周面に摺動自在に接触するように構成されている。そして、この第１シール１００Ｂにおける軸５００の外周面に摺動する領域においては、一対のネジポンプ溝１１１，１１２が設けられている。一対のネジポンプ溝１１１，１１２の構成、及び作用効果については、上記実施例１の場合と同様であるので、その説明は省略する。また、一対のネジポンプ溝１１１，１１２は、１組のみ設ける構成を採用することもできるが、周方向に間隔を空けて複数組設けるのが望ましいことについても、実施例１で説明した通りである。
　以上のように構成される本実施例に係る密封装置１０Ｂにおいても、上記実施例１の場合と同様の効果が得られることは言うまでもない。また、本実施例に係る密封装置１０Ｂにおいても、実施例２で説明したように、一対のネジポンプ溝１１１，１１２の代わりに、一対のネジポンプ突起１２１，１２２を採用することもできる。
　（実施例５）
　図７には、本発明の実施例５が示されている。なお、基本的な構成およ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、その説明は適宜省略する。
　図７は本発明の実施例５に係る密封構造の模式的断面図である。図７においては、密封装置の中心軸線を含む面で各部材を切断した断面を示している。また、図７においては、密封構造を構成する部材のうち、軸とハウジングについては、その配置位置のみを点線で示し、密封装置の内周面の構成が分かるようにしている。
　本実施例に係る密封装置１０Ｃは、樹脂製シールとしての第１シール１００Ｃと、金属などにより構成される一対の固定環２００Ｃ（環状部材）とから構成される。一対の固定環２００Ｃは、それぞれ円筒状部２０５と、円筒状部２０５の先端から径方向内側に伸びる内向きフランジ部２０６とを有している。また、本実施例においても、第１シール１００Ｃは、平座金状の部材により構成される。第１シール１００Ｃの材料として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を好適に適用することができることは実施例１で説明した通りである。この第１シール１００Ｃは、その外周端側が一対の固定環２００Ｃに固定される。本実施例の場合には、第１シール１００Ｃの外周端側の一部が、一対の固定環２００Ｃにおける各内向きフランジ部２０６により挟み込まれることで、これら一対の固定環２００Ｃに固定される。
　本実施例においても、第１シール１００Ｃは、その内周面側に軸５００が挿入されることにより、内周端側が密封対象領域側（Ｏ）に向かって湾曲するように変形した状態で軸５００の外周面に摺動自在に接触するように構成されている。そして、この第１シール１００Ｃにおける軸５００の外周面に摺動する領域においては、一対のネジポンプ溝１１１，１１２が設けられている。一対のネジポンプ溝１１１，１１２の構成、及び作用効果については、上記実施例１の場合と同様であるので、その説明は省略する。また、一対のネジポンプ溝１１１，１１２は、１組のみ設ける構成を採用することもできるが、周方向に間隔を空けて複数組設けるのが望ましいことについても、実施例１で説明した通りである。
　以上のように構成される本実施例に係る密封装置１０Ｃにおいても、上記実施例１の場合と同様の効果が得られることは言うまでもない。また、本実施例に係る密封装置１０Ｃおいても、実施例２で説明したように、一対のネジポンプ溝１１１，１１２の代わりに、一対のネジポンプ突起１２１，１２２を採用することもできる。
　１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０ＢＣ　密封装置
　１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ　第１シール（樹脂製シール）
　１１１，１１２　ネジポンプ溝
　１２１，１２２　ネジポンプ突起
　２００，２００Ａ　第２シール（環状部材）
　２００Ｂ，２００Ｃ　固定環（環状部材）
　２０１，２０５　円筒状部
　２０２，２０６内向きフランジ部
　２１０　補強環
　２１１　円筒状部
　２１２　内向きフランジ部
　２２０，２２０Ａ　シール本体
　２２１　外周シール部
　２２２　ダストリップ
　５００　軸
　６００　ハウジング

Claims (4)

  1. 　相対的に回転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、
    　前記軸の挿入に伴って、内周端側が密封対象領域側に向かって湾曲するように変形した状態で前記軸の外周面に摺動自在に接触する樹脂製シールを備えると共に、
    　前記樹脂製シールにおける前記軸の外周面に摺動する領域においては、密封対象領域側の端部よりも密封対象領域側とは反対側に離れた位置から、前記反対側に向かうにつれて、互いの間隔が狭くなるように伸びる一対のネジポンプ溝又はネジポンプ突起が設けられていることを特徴とする密封装置。
  2. 　前記一対のネジポンプ溝又はネジポンプ突起は、周方向に間隔を空けて複数組設けられていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
  3. 　前記樹脂製シールは、平座金状の部材により構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の密封装置。
  4. 　前記ハウジングに形成された軸孔に対して固定される少なくとも一つの環状部材を備えており、
    　前記樹脂製シールは、その外周端側が前記少なくとも一つの環状部材に固定されることを特徴とする請求項３に記載の密封装置。
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