JP2008169933A

JP2008169933A - 密封装置

Info

Publication number: JP2008169933A
Application number: JP2007004376A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Ishikawa; 守石川; Hideyuki Furuyama; 秀之古山
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】シールリップ１３の摺動発熱及び摺動トルクの低減と、軸偏心に対するシールリップ１３の追随性の双方を満足した密封装置１を提供する。
【解決手段】シールリップ１３が、固定部１２側の基部１３ａから延びる可撓支持部１３ｂと、この可撓支持部１３ｂから延びる可撓摺動部１３ｄと、この可撓摺動部１３ｄの内周面に被着されたＰＴＦＥからなる摺動材１３ｅとを備え、可撓摺動部１３ｄと摺動材１３ｅの肉厚の和ｔ_１＋ｔ_２が、可撓支持部１３ｂの肉厚ｔ_３よりも薄肉であり、摺動材１３ｅが、可撓摺動部１３ｄの先端部側で回転軸の外周面と摺動可能に密接される。
【選択図】図３

Description

本発明は、機器の回転軸の外周をシールリップにより密封する密封装置に関する。

機器の回転軸の外周をシールリップにより密封する密封装置の典型的な従来技術が、下記の特許文献１に記載されている。
特開２０００−８１１４９号公報

図４は、特許文献１と同種の従来の密封装置を示す片側断面図である。すなわちこの密封装置１００は、いわゆるオイルシールであって、ゴム状弾性材料で成形されたシールリップ１０１を備え、このシールリップ１０１が、不図示の回転軸の外周面と摺動可能に密接されることによって密封機能を奏するものである。

ここで、回転軸が比較的大径（例えばφ１５０以上）で、かつ高速で回転（例えば６０００〜８０００ｒｐｍ）するような条件では、シールリップ１０１がゴム状弾性材料のみで形成されたものは、摺動発熱によってシールリップ１０１のゴム材質が劣化して永久変形を起こしたり、クラックを発生したりして、密封性能が早期に低下しまい、しかも摺動トルクも高いといった問題が指摘される。そこで、図４に示される従来技術では、シールリップ１０１の内周の摺動部に、耐摩耗性に優れると共に低摩擦係数のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなるシート状の摺動材１０２を一体に設け、この摺動材１０２によって、摺動発熱及び摺動トルクの低減を図っているものである。

しかしながら、ＰＴＦＥは柔軟性に乏しいことから、ＰＴＦＥからなる摺動材１０２を接合したシールリップ１０１は、回転軸が高速で偏心回転した場合に、回転軸の外周面の径方向変位に対する追随性が悪化し、漏れを発生するおそれがあった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、シールリップの摺動発熱及び摺動トルクの低減と、軸偏心に対するシールリップの追随性の双方を満足した密封装置を提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明は、回転軸の外周をシールリップにより密封する密封装置において、前記シールリップが、機器への固定部側の基部から延びる可撓支持部と、この可撓支持部から延びる可撓摺動部と、この可撓摺動部の内周面に被着されたＰＴＦＥからなる摺動材とを備え、前記可撓摺動部と摺動材の肉厚の和が、前記可撓支持部の肉厚よりも薄肉であり、前記摺動材が、前記可撓摺動部の先端部側で前記回転軸の外周面と摺動可能に密接されるものである。なお、ＰＴＦＥとは、ポリテトラフルオロエチレンのことである。

上記構成において、シールリップは、可撓摺動部の先端部側でその内周の摺動材が回転軸の外周面と摺動可能に密接されることによって、密封機能を奏するものである。そして、可撓摺動部の内周面に被着されたＰＴＦＥからなる摺動材は、低摩擦である反面、柔軟性には乏しいものであるが、可撓摺動部と摺動材の肉厚の和を可撓支持部より薄肉とすることによって、摺動材が被着された可撓摺動部を変形しやすくし、しかも、この変形しやすい可撓摺動部及び摺動材を、可撓支持部と直列に連続させた構造となっているので、シールリップが径方向に対して柔軟に変位することができ、高速回転に伴う回転軸の偏心に対しても良好な追随性が確保される。

本発明に係る密封装置によれば、シールリップは、低摩擦のＰＴＦＥからなる摺動材で回転軸と摺動するため、摺動発熱及び摺動トルクが抑えられると共に、回転軸の高速回転に伴う偏心運動に対して、摺動材が被着された可撓摺動部が可撓支持部と共に変形することによって、回転軸の外周面の径方向変位に良好に追随することができ、優れた密封性が確保される。

以下、本発明に係る密封装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。まず図１は、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を示す片側断面図、図２は、同じく装着状態を示す片側断面図、図３は、図１の要部を拡大して示す断面図である。

この密封装置１は、金属環１１に、耐熱性、耐寒性、耐油性及び耐摩耗性などを考慮して選択されたゴム状弾性材料で一体成形された、いわゆるオイルシールの一種であって、すなわち外周側の固定部１２と、この固定部１２の内周端から図２に示される装着状態において機内Ａ側へ向けて延びるシールリップ１３と、前記固定部１２の内周端から図２に示される装着状態において機外Ｂ側へ向けて延びるダストリップ１４と、シールリップ１３に嵌着されたエキステンションスプリング（ガータスプリングともいう）１５を有する。

金属環１１は、円筒部１１ａと、その一端から内周側へ屈曲したフランジ部１１ｂからなる断面略Ｌ字形の屈曲形状を呈する。また、この金属環１１に接合された固定部１２も、金属環１１の円筒部１１ａの外周側を包囲するように延びる固定部本体１２ａと、金属環１１のフランジ部１１ｂを包囲するように延びる径方向部１２ｂとを有する断面略Ｌ字形の屈曲形状を呈する。

シールリップ１３は、固定部１２側（径方向部１２ｂの内周端側）の基部１３ａから漸次小径になる円錐筒状に延びる可撓支持部１３ｂと、この可撓支持部１３ｂから中間部１３ｃを介して、基部１３ａと反対側へ漸次小径になる円錐筒状に延びる可撓摺動部１３ｄと、中間部１３ｃから可撓摺動部１３ｄにかけての内周面に焼き付けにより被着されたＰＴＦＥからなるシート状の摺動材１３ｅとを備える。そして、図３に示されるように、可撓摺動部１３ｄの肉厚ｔ_１（例えば０．４〜０．５ｍｍ程度）と摺動材１３ｅの肉厚ｔ_２（例えば０．３ｍｍ程度）の和が、可撓支持部１３の肉厚ｔ_３より薄肉（ｔ_１＋ｔ_２＜ｔ_３）となっている。

また、エキステンションスプリング１５は、金属製のコイルスプリングを環状に繋げたものであって、シールリップ１３における中間部１３ｃの外周面に形成された環状溝に嵌着されている。

以上のように構成された密封装置１は、図２に示されるように、シールリップ１３が機内Ａ側を向くように機器の軸孔ハウジング２の内周面２ａに圧入嵌着され、シールリップ１３における中間部１３ｃから可撓摺動部１３ｄにかけての内周面に焼き付け被着された摺動材１３ｅのうち、可撓摺動部１３ｄの先端部側に位置する部分が、軸孔ハウジング２に挿通された回転軸３の外周面に摺動可能に密接されることによって、機内Ａの密封対象油が軸周から機外Ｂ側へ漏洩するのを防止し、ダストシール１４によって、機外Ｂの大気中の異物が、機内Ａへ侵入するのを防止するものである。

シールリップ１３における可撓摺動部１３ｄ及びその内周面に被着された摺動材１３ｅのうち、先端部側に位置する部分は、その内周に挿通された回転軸３によって適宜拡径されており、このため、摺動材１３ｅにおける先端部側は、適当な面圧かつ適当な軸方向幅ｗをもって回転軸３の外周面に密接し、優れた密封機能を奏する。また、摺動材１３ｅのうち、シールリップ１３における中間部１３ｃの内周面及び可撓摺動部１３ｄの中間部１３ｃ側の内周面に位置する部分は、回転軸３の外周面と非接触である。

そして上記構成によれば、回転軸３が比較的大径（例えばφ１５０以上）で、かつ高速で回転（例えば６０００〜８０００ｒｐｍ）することによって、その外周面の周速が大きい摺動条件であっても、シールリップ１３は、上述のように、可撓摺動部１３ｄの内周面に被着された低摩擦でかつ耐摩耗性に優れたＰＴＦＥからなる摺動材１３ｅにおいて回転軸３の外周面と摺接するため、摺動発熱及び摺動トルクが低く抑えられる。しかも、可撓摺動部１３ｄは薄肉であるため、熱が蓄積されにくく、したがって、可撓摺動部１３ｄのゴム材質の劣化が有効に防止される。

また、ＰＴＦＥからなる摺動材１３ｅは、低摩擦で耐摩耗性に優れている反面、柔軟性には乏しいものであるが、可撓摺動部１３ｄと摺動材１３ｅの肉厚の和が可撓支持部１３ｄより薄肉（ｔ_１＋ｔ_２＜ｔ_３）であるため、摺動材１３ｅが被着された可撓摺動部１３ｄが変形しやすいものとなっている。しかも、この変形しやすい可撓摺動部１３ｄ及び摺動材１３ｅが、中間部１３ｃを介して、可撓支持部１３ｄと直列に連続しているので、シールリップ１３は、全体として柔軟な可撓性を備え、径方向に対する許容変位量も増大する。このため、高速回転に伴う回転軸３の偏心に対して良好な追随性が確保され、特に、高速回転に伴う偏心運動に対しても良好に追随して、摺動材１３ｅと回転軸３の外周面との密接状態が維持される。

なお、摺動材１３ｅの内周面における回転軸３との摺動面には、回転軸３の回転によって流体を機内Ａへ押し出すポンピング作用を奏するネジ溝を形成しても良い。

本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を示す片側断面図である。本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を示す装着状態の片側断面図である。図１の要部を拡大して示す断面図である。従来の密封装置を示す片側断面図である。

符号の説明

１密封装置
１１金属環
１２固定部
１３シールリップ
１３ａ基部
１３ｂ可撓支持部
１３ｃ中間部
１３ｄ可撓摺動部
１３ｅ摺動材
１４ダストリップ
１５エキステンションスプリング

Claims

回転軸（３）の外周をシールリップ（１３）により密封する密封装置（１）において、前記シールリップ（１３）が、機器への固定部（１２）側の基部（１３ａ）から延びる可撓支持部（１３ｂ）と、この可撓支持部（１３ｂ）から延びる可撓摺動部（１３ｄ）と、この可撓摺動部（１３ｄ）の内周面に被着されたＰＴＦＥからなる摺動材（１３ｅ）とを備え、前記可撓摺動部（１３ｄ）と摺動材（１３ｅ）の肉厚の和（ｔ_１＋ｔ_２）が、前記可撓支持部（１３ｂ）の肉厚（ｔ_３）よりも薄肉であり、前記摺動材（１３ｅ）が、前記可撓摺動部（１３ｄ）の先端部側で前記回転軸（３）の外周面と摺動可能に密接されることを特徴とする密封装置。