JP6267475B2

JP6267475B2 - 密封装置

Info

Publication number: JP6267475B2
Application number: JP2013209064A
Authority: JP
Inventors: 耕吉濱本
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2013-10-04
Filing date: 2013-10-04
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2033-10-04
Also published as: JP2015072058A; CA2864705A1; CA2864705C; MX2014011584A; US9133938B2; MX352820B; US20150097344A1

Description

本発明は、自動車や一般機械、産業機械等における回転体の外周をシールリップによって密封する密封装置において、特に、ねじシール作用による密封性を得るための突条をシールリップに形成したものに関する。

従来、ねじシール作用を得るための突条をシールリップに形成した密封装置として、図３に示すようなものが知られている。

この密封装置は、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で成形されたシールリップ１００を備え、このシールリップ１００の内周面に、最も小径のリップエッジ部１０１を境にして、密封空間（機内）Ａ側ほど大径になる密封空間側円錐面１０２と、反密封空間（機外）Ｂ側ほど大径になる反密封空間側円錐面１０３が形成され、反密封空間側円錐面１０３には、多数の第一ねじ突条１０４及び第二ねじ突条１０５が形成されている。そしてこの第一ねじ突条１０４及び第二ねじ突条１０５は、幅及び高さが全長にわたって一定であって、複数条を一組として円周方向交互に逆向きとなるように設けられている。

すなわち上記構成の密封装置は、不図示のハウジングの内周面に密嵌固定され、シールリップ１００の内径のリップエッジ部１０１が回転軸２００の外周面に摺動可能に密接されることによって軸封機能を奏し、密封空間Ａの油が軸周から反密封空間Ｂへ漏洩するのを阻止するものである。そして回転軸２００の正逆いずれの方向への回転に対しても、第一ねじ突条１０４及び第二ねじ突条１０５のうちいずれかが、回転軸２００の回転に対する順方向となるねじポンプ作用を奏するため、密封空間Ａからシールリップ１００と回転軸２００の摺動部を反密封空間Ｂへ漏出しようとする油は、前記順方向ねじポンプ作用によって摺動部側へ押し戻され、良好な密封機能を発揮することができるのである。

また、図４に示す密封装置は、第一ねじ突条１０４及び第二ねじ突条１０５の摩耗によるねじポンプ作用の低下を抑制するために、第一ねじ突条１０４及び第二ねじ突条１０５を幅及び高さが長手方向中間部で最も大きくなる舟底形の隆起形状に形成したものである（例えば下記の特許文献参照）。

特開２００５−３１５３９８号公報

しかしながら、上記従来の密封装置によれば、第一ねじ突条１０４及び第二ねじ突条１０５のうち一方のねじ突条が、漏れようとする油を、密封空間Ａ側へ押し戻す順方向ねじポンプ作用を奏するものの、これとは逆向きに傾斜した他方のねじ突条は、リップエッジ部１０１と回転軸２００の摺動部に介在する油膜を、逆方向ねじポンプ作用によって僅かながら掻き出す作用を有するため、図４のように第一ねじ突条１０４及び第二ねじ突条１０５を舟底形の隆起形状に形成すると、前記掻き出し作用も高まって、漏れを誘発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、その技術的課題は、シールリップにねじ突条が円周方向交互に逆向きとなるように設けられた密封装置において、回転体（回転軸）の回転に対するねじ突条の掻き出し作用による漏れを有効に防止することにある。

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、本発明に係る密封装置は、シールリップの内周面に、リップエッジ部と、このリップエッジ部から反密封空間側へ向けて大径になる反密封空間側円錐面と、が形成され、この反密封空間側円錐面に、円周方向に対して一定方向へ傾斜して延びる第一ねじ突条と、この第一ねじ突条と逆方向へ傾斜して延びる第二ねじ突条と、前記第一ねじ突条及び前記第二ねじ突条と同等又はそれ以上の高さを有し、これらの第一ねじ突条及び第二ねじ突条と交差して円周方向へ延びる円周方向突条と、が形成されたものである。

上記構成において、第一ねじ突条及び第二ねじ突条のうち一方は、密封空間からシールリップと回転体の摺動部を反密封空間へ漏出しようとする流体を、回転体の回転によって密封空間側へ押し戻す順方向ねじポンプ作用を奏する。また、前記第一ねじ突条及び第二ねじ突条のうち他方は、リップエッジ部と回転体の摺動部に介在する油を、逆方向ねじポンプ作用によって、僅かながら掻き出す作用を奏するが、これにより掻き出された流体は円周方向突条により堰き止められると共に、この円周方向突条に沿って円周方向へ流れ、第一ねじ突条及び第二ねじ突条のうち一方による順方向ねじポンプ作用によって密封空間側へ戻される。

本発明に係る密封装置によれば、逆方向ねじポンプ作用による漏洩方向の流れが円周方向突条により堰き止められ、順方向ねじポンプ作用によって密封空間側へ押し戻されるので、漏れを有効に防止する。

本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。本発明に係る密封装置による作用を示す説明図である。従来技術による密封装置の一例を、その軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。従来技術による密封装置の他の例を、その軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。

以下、密封装置の好ましい実施の形態について、図１及び図２を参照しながら説明する。

図１に示す密封装置は、金属製の補強環１に、シールリップ２、ダストリップ３及び固定シール部４が一体的に設けられたものである。シールリップ２、ダストリップ３及びその外周側の固定シール部４は、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなるものであって、互いに連続している。また、シールリップ２の先端近傍の外周面にはガータスプリング５が装着されている。

補強環１は鋼板などを打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであって、外径筒部１１と、装着状態において反密封空間（機外）Ｂ側となる前記外径筒部１１の端部から内径側へ延びる内向き鍔部１２からなる。

シールリップ２は、補強環１の内向き鍔部１２の内周側の位置から、装着状態において密封空間Ａ側となる方向へ延び、その先端近傍の内周面には、回転軸２００の外周面と摺動可能に密接される最も小径のリップエッジ部２ａと、このリップエッジ部２ａから反密封空間Ｂ側へ向けて大径になる反密封空間側円錐面２ｂと、リップエッジ部２ａから密封空間Ａ側へ向けて大径になる密封空間側円錐面２ｃが形成され、このため、互いに逆向きの反密封空間側円錐面２ｂ及び密封空間側円錐面２ｃの間に位置するリップエッジ部２ａは、断面形状が略Ｖ字形をなしている。なお、回転軸２００は、回転体に相当するものである。

シールリップ２における反密封空間側円錐面２ｂには、円周方向（リップエッジ部２ａの延長方向）に対して所定の傾斜角度をなして延びる第一ねじ突条２１と、この第一ねじ突条２１と逆方向へ傾斜して延びる第二ねじ突条２２と、これら第一ねじ突条２１及び第二ねじ突条２２と交差して円周方向へ延びる円周方向突条２３が形成されている。

詳しくは、第一ねじ突条２１及び第二ねじ突条２２は、幅及び高さが長手方向中間部で最大となるように変化する隆起形状に形成された舟底形突条部２１ａ，２２ａと、そのリップエッジ部２ａ側の端部から延びてリップエッジ部２ａに達し、幅及び高さが一定で、舟底形突条部２１ａ，２２ａの長手方向中間部より小さく、かつ舟底形突条部２１ａ，２２ａより短い小突条部２１ｂ，２２ｂからなる。そしてこれら第一ねじ突条２１及び第二ねじ突条２２は、それぞれ複数条（図示の例では２条）を一組として円周方向交互に設けられている。

円周方向突条２３は幅及び高さが一定の山形の断面形状をなすものであって、第一ねじ突条２１及び第二ねじ突条２２における舟底形突条部２１ａ，２２ａと交差するように延びている。また、円周方向突条２３の嶺部は、好ましくは、この円周方向突条２３との交差位置における舟底形突条部２１ａの嶺部と同等又はそれ以上の高さを有する。

ダストリップ３は、補強環１の内向き鍔部１２の内周側の位置から、シールリップ２と反対側（装着状態において反密封空間Ｂ側となる方向）へ円錐筒状に延び、その先端部の内径は、回転軸２００の外周面より僅かに大径であり、回転軸２００の外周面との間に僅かな隙間Ｇが形成されるようになっている。このため、回転軸２００の外周にシールリップ２とダストリップ３により画成される環状空間Ｃが、第一ねじ突条２１又は第二ねじ突条２２の順方向ねじポンプ作用によって負圧にならないようになっている。

固定シール部４は、シールリップ２及びダストリップ３と連続したゴム状弾性材料が、補強環１の外径筒部１１の外周側へ廻り込んで形成されたもので、不図示のハウジングの内周面に、径方向へ適当に圧縮された状態で密嵌固定されるものである。

ガータスプリング５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２における先端近傍の外周面にリップエッジ部２ａの外周側に位置して形成された環状溝２ｄに嵌着されている。

以上の構成を備える密封装置は、シールリップ２が密封空間Ａ側を向くように、固定シール部４が不図示のハウジングの内周面に圧入装着されると共に、シールリップ２におけるリップエッジ部２ａが、回転軸２００の外周面に摺動可能に密接されることによって、密封空間Ａの油が軸周から反密封空間Ｂ側へ漏洩するのを防止するものである。

ここで、回転軸２００の回転によってその外周面がたとえば図２のＲ方向へ移動している場合を想定すると、この回転軸２００の外周に存在する流体も、回転軸２００の外周面との接触によってＲ方向へ移動（共回り）するため、シールリップ２におけるリップエッジ部２ａより反密封空間Ｂ側では、反密封空間側円錐面２ｂに形成された第一ねじ突条２１及び第二ねじ突条２２のうち、第一ねじ突条２１がＲ方向に対する順方向ねじポンプ作用、すなわちＲ方向へ共回りする流体を、矢印Ｆ１で示すように密封空間Ａ側へ送り出すねじポンプ作用を惹起する。このため、密封空間Ａに存在する密封対象油の一部がリップエッジ部２ａの摺動部を通過して反密封空間Ｂ側へ漏れようとしても、この油は第一ねじ突条２１による順方向ねじポンプ作用によって密封空間Ａ側へ押し戻される。

一方、第二ねじ突条２２は、回転軸２００の回転Ｒ方向に対する逆方向ねじポンプ作用、すなわちＲ方向へ共回りする流体を、矢印Ｆ２で示すように反密封空間Ｂ側へ掻き出すねじポンプ作用を惹起する。しかしながら、このＲ方向に対する逆方向ねじポンプ作用によって、リップエッジ部２ａの摺動部から油が反密封空間Ｂ側へ掻き出されても、この漏油は第一ねじ突条２１及び第二ねじ突条２２における舟底形突条部２１ａ，２２ａと交差するように延びる円周方向突条２３によって堰き止められると共に、矢印Ｆ３で示すように、この円周方向突条２３に沿って円周方向へ誘導され、第一ねじ突条２１による順方向ねじポンプ作用によって密封空間Ａ側へ戻されることになる。

また、回転軸２００の回転によってその外周面がたとえば図２のＲ方向と反対側へ移動している場合は、上述とは逆に、第二ねじ突条２２が順方向ねじポンプ作用、すなわち共回りする流体を密封空間Ａ側へ送り出すねじポンプ作用を惹起し、第一ねじ突条２１が逆方向ねじポンプ作用、すなわち共回りする流体を反密封空間Ｂ側へ掻き出すねじポンプ作用を惹起する。

そしてこの場合も、第一ねじ突条２１による逆方向ねじポンプ作用によって、リップエッジ部２ａの摺動部から油が反密封空間Ｂ側へ掻き出されても、この漏油は円周方向突条２３によって堰き止められると共に、この円周方向突条２３に沿って円周方向へ誘導され、第二ねじ突条２２による順方向ねじポンプ作用によって密封空間Ａ側へ戻されることになる。

したがって、回転軸２００の回転方向に拘らず、反密封空間Ｂ側への密封対象油の漏洩が有効に防止される。

なお、図示の実施の形態では第一ねじ突条２１及び第二ねじ突条２２が舟底形突条部２１ａ，２２ａを有するものとしたが、本発明は、第一ねじ突条２１及び第二ねじ突条２２の幅及び高さが全長にわたって一定である場合にも適用することができる。

２シールリップ
２ａリップエッジ部
２ｂ反密封空間側円錐面
２１第一ねじ突条
２２第二ねじ突条
２３円周方向突条
２００回転軸
Ａ密封空間
Ｂ反密封空間

Claims

シールリップの内周面に、
リップエッジ部と、
このリップエッジ部から反密封空間側へ向けて大径になる反密封空間側円錐面と、
が形成され、この反密封空間側円錐面に、
円周方向に対して一定方向へ傾斜して延びる第一ねじ突条と、
この第一ねじ突条と逆方向へ傾斜して延びる第二ねじ突条と、
前記第一ねじ突条及び前記第二ねじ突条と同等又はそれ以上の高さを有し、これらの第一ねじ突条及び第二ねじ突条と交差して円周方向へ延びる円周方向突条と、
が形成されたことを特徴とする密封装置。
前記第一のねじ突条及び前記第二のねじ突条は、幅及び高さが長手方向中間部で最大となるように変化する舟底形の隆起形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。