JP2023124526A - 軸シール部材及びシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シール本体部が、軸受部と軸部との間をシールする形状とは異なる形状に変形するのを抑制する。【解決手段】軸受部２４は、軸方向へ延び、かつ収容部に連通する筒状部２５と、筒状部２５を閉塞し、かつ軸方向に貫通する軸支持孔２８を有する軸支持部２７とを備える。弁体４１は、収容部内の弁本体部から軸方向へ突出して軸支持孔２８に挿通された軸部５２を備える。軸シール部材６５のシール本体部６６は、弁体４１の回転端面５４に対向する第１対向面６７と、軸支持部２７の支持端面２９に対向する第２対向面６８と、軸部５２の外面５７に対向する内周面７１と、筒状部２５の内面２６に対向する外周面７５とを有する。第１対向面６７及び第２対向面６８は環状の平面により構成される。内周面７１には全周にわたって内溝部７２が形成され、軸方向における内溝部７２の両側に内リップ部７３が形成される。【選択図】図８

Description

本発明は、流体が、軸受部による軸部の支持部分を通って漏れ出るのを規制する軸シール部材に関する。

軸部を中心として弁体（回転体）を回転させることで流路を切り替えるロータリバルブ（回転装置）が、例えば、特許文献１に記載されている。図１０に示すように、ロータリバルブ１００は、収容部１０２及び軸受部１０３を有するハウジング１０１と、ハウジング１０１に対し回転する弁体１１１とを備える。

軸受部１０３は、軸線ＡＬに沿う方向である軸方向へ延び、かつ収容部１０２に連通する筒状部１０４と、筒状部１０４を閉塞し、かつ軸方向に貫通する軸支持孔１０６を有する軸支持部１０５とを備える。

弁体１１１は、収容部１０２に収容された弁本体部１１２と、弁本体部１１２から軸方向へ突出し、かつ軸支持孔１０６に挿通された軸部１１３とを備える。
軸支持部１０５は、軸支持孔１０６よりも弁本体部１１２側に支持端面１０７を有する。弁体１１１は、ハウジング１０１内で支持端面１０７に対向する回転端面１１４を有する。

上記ロータリバルブ１００では、収容部１０２内の流体ＦＬが、軸受部１０３による軸部１１３の支持部分からハウジング１０１の外部へ漏れ出るのを規制するために、軸シール部材１１７が用いられる。

軸シール部材１１７は、上記回転端面１１４と、筒状部１０４の内面の一部と、上記支持端面１０７と、軸部１１３の外面の一部とにより囲まれ、かつ軸線ＡＬを中心とする環状空間１２５に配置される。

軸シール部材１１７は、径方向に圧縮されることに伴い圧縮反力を発生し、この圧縮反力より、軸部１１３と軸受部１０３との間をシールする。軸シール部材１１７としては、図１０では図示されていないが、例えば、円形の断面を有するＯリングが用いられる。Ｏリングは、大きな圧縮反力を発生するため、シール性に優れている。

軸シール部材１１７は、次のようにしてロータリバルブ１００に組み付けられる。まず、軸部１１３の外面と筒状部１０４の内面とに対し、それぞれグリース（潤滑剤）が塗布される。軸シール部材１１７が軸部１１３の端部に被せられ、同軸シール部材１１７が、回転端面１１４に接触する位置まで同軸部１１３上を摺動させられる。そして、軸部１１３が筒状部１０４に挿入される。この挿入の過程で、軸部１１３が軸支持孔１０６に挿通される。また、上記環状空間１２５が形成されるとともに、軸シール部材１１７が同環状空間１２５に入り込む。

しかし、軸シール部材１１７がＯリングからなる場合、弁体１１１の回転に伴い、グリースが軸シール部材１１７と軸部１１３との摺動箇所から排出され、摺動抵抗が次第に高くなる。また、グリースが、軸シール部材１１７と筒状部１０４との摺動箇所から排出され、摺動抵抗が次第に高くなる。その結果、弁体１１１を回転させるために必要なトルクが増大したり、摺動箇所が摩耗したりする。

そこで、上記Ｏリングに代えて、特許文献２に記載されているような、Ｘ状の断面を有するＸリング（ツイスターリングとも呼ばれる）を軸シール部材１１７として用いることが考えられる。軸シール部材１１７がＸリングからなる場合、図１０に示すように、同軸シール部材１１７は、内周側の２つの内リップ部１１８と、外周側の２つの外リップ部１１９とを備える。軸シール部材１１７は、両内リップ部１１８の間に環状の内溝部１２１を有し、両外リップ部１１９の間に環状の外溝部１２２を有する。そのため、内溝部１２１でグリースを保持し、軸シール部材１１７と軸部１１３との摺動箇所で摺動抵抗が増加するのを抑制可能である。また、外溝部１２２でグリースを保持し、軸シール部材１１７と筒状部１０４との摺動箇所で摺動抵抗が増加するのを抑制可能である。

軸シール部材１１７は、さらに、径方向に隣り合う内リップ部１１８と外リップ部１１９との間に環状の中間溝部１２３を有する。

特開２０２１－５０７５６号公報 特開２０１２－１５４３５０号公報

ところが、軸シール部材１１７が上記のようにＸリングからなる場合、Ｏリングからなる場合に比べ、内リップ部１１８及び外リップ部１１９が弾性変形しやすい。
そのため、軸シール部材１１７のロータリバルブ１００への組み付けに際し、軸部１１３が軸シール部材１１７を伴って筒状部１０４に挿入されるときに、外リップ部１１９が筒状部１０４の内面に対し摺動する。この摺動の際、図１０において二点鎖線で示すように、回転端面１１４側の外リップ部１１９がねじれて、弁体１１１の外面のうち、回転端面１１４に隣接する箇所と、筒状部１０４の内面との間に噛み込むおそれがある。また、図示はしないが、回転端面１１４側の外リップ部１１９が隣の外リップ部１１９に近づく側へ弾性変形する現象（反転、裏返り）が起こるおそれもある。

また、軸シール部材１１７が組み付けられたロータリバルブ１００の作動時に流体ＦＬの圧力が軸シール部材１１７に対し、図１１において矢印で示す方向に作用すると、同軸シール部材１１７が軸支持部１０５側へ摺動し、支持端面１０７に押し付けられる。支持端面１０７側の内リップ部１１８が、同図１１において二点鎖線で示すように弾性変形して、軸部１１３の外面と軸支持孔１０６の内面との間に入り込むおそれがある。

このように、一般的なＸリングが軸シール部材１１７として用いられると、同軸シール部材１１７が、軸受部１０３と軸部１１３との間をシールする形状とは異なる形状に変形する。すると、軸シール部材１１７によるシール性の低下、摺動抵抗の増加等の問題が発生する。

こうした問題は、上述したロータリバルブ１００に限らず、回転体の軸部がハウジングの軸受部に回転可能に支持された回転装置であれば、同様に起り得る。

上記課題を解決する軸シール部材は、収容部及び軸受部を有するハウジングと、前記ハウジングに対し回転する回転体とを備える回転装置に適用され、かつ骨格部分がシール本体部により構成される軸シール部材であり、前記軸受部は、軸線に沿う方向である軸方向へ延び、かつ前記収容部に連通する筒状部と、前記筒状部を閉塞し、かつ前記軸方向に貫通する軸支持孔を有する軸支持部とを備え、前記回転体は、前記収容部内に配置された回転本体部と、前記回転本体部から前記軸方向へ突出して前記軸支持孔に挿通された軸部とを備え、前記軸支持部の前記軸支持孔よりも前記回転本体部側には支持端面が形成され、前記回転体には、前記ハウジング内で前記支持端面に対向する回転端面が形成され、前記シール本体部は、前記回転端面に対向する第１対向面と、前記支持端面に対向する第２対向面と、前記軸部の外面に対向する内周面と、前記筒状部の内面に対向する外周面とを有し、前記第１対向面は、環状の平面又は前記回転端面側へ膨らむ環状の湾曲面により構成され、前記第２対向面は、環状の平面又は前記支持端面側へ膨らむ環状の湾曲面により構成され、前記内周面には、全周にわたって内溝部が形成され、前記軸方向における前記内溝部の両側に内リップ部が形成されている。

上記軸シール部材の回転装置への組み付けに際しては、例えば、同軸シール部材が軸部の端部に被せられ、同軸シール部材が、回転端面に接触する位置まで軸部上を摺動させられる。

軸受部と軸部とが軸方向に接近するように、ハウジング及び回転体が相対移動させられる。この移動により、軸部が筒状部に挿入されて、軸支持部の軸支持孔に挿通される。上記相対移動により、軸シール部材が、回転端面に押し付けられた状態で、同回転端面と、筒状部の内面の一部と、軸支持部の支持端面と、軸部の外面の一部とにより囲まれた環状空間に入り込む。

この際、軸シール部材の外周面が筒状部の内面に対し摺動する。ここで、軸シール部材では、第１対向面が、環状の平面又は回転端面側へ膨らむ環状の湾曲面により構成されている。そのため、内リップ部及び外リップ部の間に中間溝部が形成されているＸリングに比べ、軸シール部材のうち、外周面と第１対向面との境界部分が弾性変形しにくい。従って、軸シール部材の上記境界部分は、回転体の外面のうち、回転端面に隣接する箇所と筒状部の内面との間に噛み込みにくく、また反転（裏返り）しにくい。

また、軸シール部材が組み付けられた回転装置の作動時に、軸支持部に向かう流体の圧力が軸シール部材に作用すると、同軸シール部材が軸方向へ移動して支持端面に押し付けられる。

ここで、軸シール部材では、第２対向面が、環状の平面又は支持端面側へ膨らむ環状の湾曲面により構成されている。そのため、内リップ部及び外リップ部の間に中間溝部が形成されているＸリングに比べ、軸シール部材の内周面と第２対向面との境界部分（内リップ部）が弾性変形しにくい。従って、内リップ部は、軸部の外面と軸支持孔の内面との間に入り込みにくい。

なお、軸部の外面にグリース（潤滑剤）が塗布されると、そのグリースの一部は、軸シール部材の内溝部によって保持される。このグリースにより、軸シール部材と軸部との間の摺動抵抗の増加が抑制される。

上記軸シール部材において、前記第１対向面及び前記第２対向面は、前記平面及び前記湾曲面のうち、互いに同一の種類の面により構成されていることが好ましい。
上記の構成によれば、第１対向面及び第２対向面がともに平面（又は湾曲面）により構成された場合、第１対向面及び第２対向面は同じ形状をなす。そのため、軸シール部材が回転装置に組み付けられた状態では、第１対向面及び第２対向面の軸方向における位置関係に拘わらず、平面（又は湾曲面）が回転端面に対向する。従って、平面（又は湾曲面）が、回転端面に対向しない状態で、軸シール部材が回転装置に組み付けられる現象（誤組付け）が防止される。

上記軸シール部材において、前記シール本体部の前記外周面には、全周にわたって外溝部が形成され、前記軸方向における前記外溝部の両側に外リップ部が形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、回転体の回転に伴い、軸シール部材が筒状部の内面に対し周方向に摺動することもあり得る。この場合、筒状部の内面にグリース（潤滑剤）が塗布されると、そのグリースの一部は、軸シール部材の外溝部によって保持される。このグリースにより、軸シール部材と筒状部との摺動箇所における摺動抵抗の増加が抑制される。

なお、軸シール部材の回転装置への組み付けに際しては、外リップ部が筒状部の内面に対し軸方向に摺動する。
しかし、上述したように、軸シール部材では、第１対向面が、環状の平面又は回転端面側へ膨らむ環状の湾曲面により構成されている。そのため、内リップ部及び外リップ部の間に中間溝部が形成されているＸリングに比べ、外リップ部が弾性変形しにくい。従って、この場合にも、回転端面側の外リップ部は、回転体の外面のうち、回転端面に隣接する箇所と筒状部の内面との間に噛み込みにくく、また反転（裏返り）しにくい。

上記軸シール部材によれば、シール本体部が、軸受部と軸部との間をシールする形状とは異なる形状に変形するのを抑制できる。

一実施形態における軸シール部材が組み付けられたロータリバルブの斜視図である。 同実施形態におけるロータリバルブの分解斜視図である。 同実施形態におけるロータリバルブの平断面図である。 図３の４－４線断面図である。 図４におけるＡ部の拡大断面図である。 同実施形態における軸シール部材の一部を破断して示す部分断面図である。 同実施形態における軸部に軸シール部材が被せられた弁体をハウジングに組み付ける途中の状態を示す部分断面図である。 図５におけるＢ部の拡大断面図である。 図８に対応する図であり、軸シール部材が流体の圧力を受けて軸方向に移動して支持端面に押し付けられた状態を示す部分断面図である。 従来の軸シール部材が組み付けられたロータリバルブの部分断面図である。 図１０の状態から、流体の圧力により軸シール部材が支持端面に押し付けられた状態を示す部分断面図である。

以下、回転装置としてのロータリバルブに組み付けられる軸シール部材の一実施形態について、図１～図９を参照して説明する。
図１は、軸シール部材が組み付けられたロータリバルブ１０を示している。また、図２は、ロータリバルブ１０の構成部材を分解した状態で示している。

図１に示すように、ロータリバルブ１０は、図示しないポンプ等の流体供給源から供給される水等の流体ＦＬの流路１１の途中に設けられている。より詳しくは、流路１１は、流体供給源に接続された共通流路１２と、共通流路１２から分岐した第１分岐流路１３及び第２分岐流路１４とを備えている。ロータリバルブ１０は、第１分岐流路１３及び第２分岐流路１４が共通流路１２から分岐する部分に配置されている。ロータリバルブ１０は、第１分岐流路１３及び第２分岐流路１４に流れる流体ＦＬの流量を調整する役割を担っている。

図１～図３に示すように、ロータリバルブ１０は、ハウジング１５、弁体４１、一対のパッキン６１，６２及び軸シール部材６５を備えている。ここで、弁体４１は、特許請求の範囲における回転体に該当する部材であり、後述するように、軸線ＡＬを有する軸部５１，５２を中心として回転可能である。そのため、この軸線ＡＬを基準として、各部材について説明する。また、軸線ＡＬに沿う方向を「軸方向」という。また、軸線ＡＬを中心として放射状に延びる方向を「径方向」というものとする。

［ハウジング１５］
ハウジング１５は、互いに軸方向に並べられた状態で配置されたカバー１６及びボディ２１を備えている。

＜カバー１６＞
図２及び図４に示すように、カバー１６は、軸受部１７を中心部分に有している。軸受部１７は、カバー１６のボディ２１側（図２及び図４の各上側）の面において開口する凹部１８を有している。

＜ボディ２１＞
図３及び図４に示すように、ボディ２１は、軸方向へ延びる筒状の環状壁部２２を備えている。軸方向における環状壁部２２の一方の（図４の上方）の端部には、閉塞部２３が形成されている。環状壁部２２の他方の端部は、上記カバー１６によって閉塞されている。ボディ２１における環状壁部２２及び閉塞部２３と、カバー１６とによって囲まれた箇所は、収容部１９を構成している。収容部１９は、上記軸受部１７の凹部１８に連通している。

図４及び図５に示すように、閉塞部２３は、軸受部２４を中心部分に有している。軸受部２４は、筒状部２５及び軸支持部２７を備えている。筒状部２５は、軸線ＡＬを自身の中心とする円筒状をなしており、収容部１９から軸方向における外方へ突出している。筒状部２５の内面２６には、図示しないグリース（潤滑剤）が塗布されている。

軸支持部２７は、筒状部２５の軸方向における一方（図４及び図５の各上方）の端部付近から径方向における内方へ突出している。軸支持部２７は、軸方向に貫通する円形の軸支持孔２８を有している。軸支持部２７の軸支持孔２８よりも弁本体部４２（収容部１９）側には、軸線ＡＬを中心とする円環状の支持端面２９が形成されている。支持端面２９は、軸線ＡＬに直交する面に対し平行な平面によって構成されている。

図３に示すように、環状壁部２２において、互いに周方向に離間した箇所には、流入口３１、第１流出口３３及び第２流出口３６が形成されている。
環状壁部２２における流入口３１の周縁部には、同環状壁部２２の径方向外方へ突出する接続管部３２が設けられている。接続管部３２と流体供給源とは、流体ＦＬの上記共通流路１２によって接続されている。

環状壁部２２における第１流出口３３の周縁部には、同環状壁部２２の径方向外方へ突出する接続管部３４が設けられている。接続管部３４には、流体ＦＬの上記第１分岐流路１３が接続され、第１流出口３３から流出された流体ＦＬが、第１分岐流路１３を通って、流体ＦＬの使用先に送られる。環状壁部２２内であって、第１流出口３３の周縁部に対し、同環状壁部２２の径方向内方に隣接する箇所には、パッキン装着部３５が形成されている。

環状壁部２２における第２流出口３６の周縁部には、同環状壁部２２の径方向外方へ突出する接続管部３７が設けられている。接続管部３７には、流体ＦＬの上記第２分岐流路１４が接続され、第２流出口３６から流出された流体ＦＬが、第２分岐流路１４を通って、流体ＦＬの使用先に送られる。環状壁部２２内であって、第２流出口３６の周縁部に対し、同環状壁部２２の径方向内方に隣接する箇所には、パッキン装着部３８が形成されている。

＜弁体４１＞
図２及び図４に示すように、弁体４１は、その骨格部分を構成する弁本体部４２と、軸部５１，５２とを備えている。弁本体部４２は、特許請求の範囲における回転本体部に該当する。

弁本体部４２は、軸線ＡＬに沿う方向に互いに離間した状態で配置された円板状の一対の端壁部４３，４４と、両端壁部４３，４４の周縁部の一部同士を連結する連結部４５とを備えている。弁本体部４２は、上記収容部１９に配置されている。

弁本体部４２において、両端壁部４３，４４の間であって、連結部４５とは異なる箇所は、図３に示す上記流入口３１と第１流出口３３との連通状態を変更するとともに、流入口３１と第２流出口３６との連通状態とを変更する可動流路４７を構成している。

図４に示すように、軸部５１は、上記軸線ＡＬ上において端壁部４３に設けられている。軸部５２は軸線ＡＬ上において端壁部４４に設けられている。両軸部５１，５２は、軸線ＡＬに沿って互いに遠ざかる側へ突出している。

図４及び図５に示すように、軸部５２は、ともに円形の断面を有する第１軸部５３及び第２軸部５６を備えている。第２軸部５６は、第１軸部５３よりも小径に形成されている。弁体４１には、ハウジング１５内で上記支持端面２９に対向する回転端面５４が形成されている。回転端面５４は、本実施形態では、第１軸部５３の第２軸部５６側の端面によって構成されている。回転端面５４は、軸線ＡＬを中心とする円環状をなしており、軸線ＡＬに直交する面に対し平行な平面によって構成されている。

第２軸部５６の外面５７には、図示しないグリース（潤滑剤）が塗布されている。なお、グリースは回転端面５４に対して塗布されてもよい。
弁体４１は、軸部５１においてカバー１６の軸受部１７に回転可能に支持されている。軸部５２における第１軸部５３は筒状部２５内に入り込み、第２軸部５６は軸支持孔２８に挿通されている。第２軸部５６の一部は筒状部２５内に位置し、同第２軸部５６の他の一部は軸受部２４の外部に露出している。軸部５２は、第１軸部５３において筒状部２５に回転可能に支持され、第２軸部５６において軸支持部２７に回転可能に支持されている。このようにして、弁体４１は、両軸部５１，５２により、ハウジング１５に回転可能に支持されている。

なお、上記のように、軸部５２が軸受部２４に支持された状態では、回転端面５４と、筒状部２５の内面２６の一部と、支持端面２９と、第２軸部５６の外面５７の一部との間には、軸線ＡＬを中心とする環状空間５８が形成される。

上記構成の弁体４１は、図示しないモータ、手動操作等によって回転される。この回転により、図３に示すように、弁本体部４２の連結部４５が第１流出口３３の一部と、第２流出口３６の一部とを閉塞して、共通流路１２と、第１分岐流路１３及び第２分岐流路１４とを連通させることが可能である。また、図示はしないが、連結部４５が第１流出口３３を閉塞し、かつ第２流出口３６の全部を開放することで、共通流路１２と第２分岐流路１４とを連通させることが可能である。また、連結部４５が上記とは逆に、第２流出口３６を閉塞し、かつ第１流出口３３の全部を開放することで、共通流路１２と第１分岐流路１３とを連通させることが可能である。また、弁体４１の回転位相を変化させることによって、第１流出口３３及び第２流出口３６のそれぞれの開度（開き具合）を調整することが可能である。

＜一対のパッキン６１，６２＞
図３及び図４に示すように、両パッキン６１，６２は、互いに同一の構成を有している。各パッキン６１，６２は、ゴム等の弾性材料によって形成されている。一方のパッキン６１は上記パッキン装着部３５に装着されており、環状壁部２２における第１流出口３３の周縁部と弁本体部４２の外周面との間に位置している。他方のパッキン６２は上記パッキン装着部３８に装着されており、環状壁部２２における第２流出口３６の周縁部と弁本体部４２の外周面との間に位置している。

各パッキン６１，６２は、矩形の外形形状を有している（図２参照）。各パッキン６１，６２は、弁体４１の径方向に貫通する円形の孔６３を有している。パッキン６１の孔６３は第１流出口３３に対向し、パッキン６２の孔６３は第２流出口３６に対向している。

＜軸シール部材６５＞
図２、図４及び図５に示すように、軸シール部材６５は、ゴム等の弾性材料によって円環状に形成されている。軸シール部材６５のうち、軸線ＡＬを含む面における断面の形状は周方向に一様である。軸シール部材６５の内径は、第２軸部５６の外径よりも若干小さく設定されている。軸シール部材６５の外径は、筒状部２５の内径よりも若干大きく設定されている。軸シール部材６５は、径方向に圧縮された状態で上記環状空間５８に配置されている。

図５及び図６に示すように、軸シール部材６５の骨格部分はシール本体部６６によって構成されている。シール本体部６６は、上記回転端面５４に対向する第１対向面６７と、上記支持端面２９に対向する第２対向面６８と、第２軸部５６の外面５７に対向する内周面７１と、筒状部２５の内面２６に対向する外周面７５とを有している。

第１対向面６７及び第２対向面６８は、ともに、軸線ＡＬに直交する面に対し平行な平面によって構成されている。第１対向面６７及び第２対向面６８は、軸線ＡＬを中心とする円環状をなしている。

内周面７１であって、軸方向における中間部、本実施形態では中央部には、全周にわたって内溝部７２が形成されている。内溝部７２は、深くなるに従い溝幅が狭くなる断面形状を有している。軸方向における内溝部７２の両側には、内リップ部７３が形成されている。各内リップ部７３は、径方向内側へ膨らむように湾曲している。

外周面７５であって、軸方向における中間部、本実施形態では中央部には、全周にわたって外溝部７６が形成されている。外溝部７６は、深くなるに従い溝幅が狭くなる断面形状を有している。軸方向における外溝部７６の両側には、外リップ部７７が形成されている。各外リップ部７７は、径方向外側へ膨らむように湾曲している。

次に、上記のように構成された本実施形態の作用について説明する。また、作用に伴い生ずる効果についても併せて説明する。
［（１）軸シール部材６５の組み付け時における変形抑制について］
（１－１）軸シール部材６５のロータリバルブ１０への組み付けに際しては、例えば、図７における第２軸部５６の外面５７と、筒状部２５の内面２６とに対し、それぞれグリースが塗布される。グリースは、回転端面５４や外面５５に塗布されてもよい。

図７において、二点鎖線で示す軸シール部材６５が拡径されながら、第２軸部５６の端部に被せられる。図６に示す両内リップ部７３が第２軸部５６の外面５７に接触する。被せられた軸シール部材６５は、図７において、二点鎖線の矢印で示すように、第２軸部５６上を第１軸部５３に向けて摺動させられる。

第２軸部５６の外面５７にはグリースが塗布されているため、両内リップ部７３が第２軸部５６に対し摺動しやすい。この摺動は、例えば、第１対向面６７が回転端面５４に接触する位置まで行なわれる。この摺動の過程で、内溝部７２内にグリースが入り込む。

次に、軸受部２４と軸部５２とが軸方向に接近するように、ハウジング１５及び弁体４１が軸方向に相対移動させられる。この際、ハウジング１５が図７において実線の矢印で示すように、弁体４１に近付けられてもよいし、これとは逆に弁体４１がハウジング１５に近付けられてもよい。また、ハウジング１５及び弁体４１の両者が互いに近付く方向へ移動させられてもよい。上記相対移動により、第２軸部５６が筒状部２５に挿入され、軸支持孔２８に挿通される。

上記相対移動に伴い、図８に示すように、環状空間５８が形成されるとともに、軸シール部材６５が径方向に圧縮された状態で、その環状空間５８に入り込む。
この際、両外リップ部７７が筒状部２５の内面２６に対し摺動する。内面２６にはグリースが塗布されているため、両外リップ部７７が内面２６に対し摺動しやすい。この摺動の過程で、外溝部７６内にグリースが入り込む。

（１－２）ここで、本実施形態では、軸シール部材６５の第１対向面６７が、環状の平面により構成されている。この第１対向面６７が回転端面５４に接触している。
そのため、内リップ部１１８及び外リップ部１１９の間に中間溝部１２３が形成されている従来の軸シール部材１１７に比べ、軸シール部材６５の外周面７５と第１対向面６７との境界部分の外リップ部７７が弾性変形しにくい。外リップ部７７がねじれにくく、同外リップ部７７が、第１軸部５３の外面５５（弁体４１の外面のうち、回転端面５４に隣接する箇所）と、筒状部２５の内面２６との間に噛み込んだり、反転（裏返り）したりすることが起こりにくい。そのため、軸シール部材６５のロータリバルブ１０への組み付け性が向上する。

また、仮に外リップ部７７が、外面５５と内面２６との間に噛み込むと、弁体４１を回転させるために必要なトルクが増加する。しかし、噛み込みが起こりにくい本実施形態では、こうした回転トルクの増加を抑制できる。

また、外リップ部７７が上記のように噛み込むと、同外リップ部７７の耐久性が低下するおそれがある。しかし、噛み込みが起こりにくい本実施形態では、こうした外リップ部７７の耐久性低下を抑制できる。

また、軸シール部材６５の上記噛み込み等に伴い、グリースを保持する外溝部７６が、筒状部２５の軸シール部材６５との摺動箇所から軸方向へ外れるのを抑制できる。
さらに、外リップ部７７が反転する（裏返る）と、軸シール部材６５が十分なシール性を発揮することが困難となる。しかし、反転（裏返り）が起こりにくい本実施形態では、そうした反転（裏返り）に起因するシール性の低下を抑制できる。

［（２）軸シール部材６５によるシールについて］
（２－１）第２軸部５６及び筒状部２５の間に圧縮された状態で配置された軸シール部材６５では、第２軸部５６を径方向内方へ押し返す反力（圧縮反力）と、筒状部２５を径方向外方へ押し返す反力（圧縮反力）とが生ずる。前者の圧縮反力は、両内リップ部７３を介して第２軸部５６に伝わる。この圧縮反力によって、第２軸部５６の外面５７と両内リップ部７３との間がシールされる。後者の圧縮反力は、両外リップ部７７を介して筒状部２５に伝わる。この圧縮反力によって、筒状部２５の内面２６と両外リップ部７７との間がシールされる。

そのため、収容部１９内の流体ＦＬが、第２軸部５６の外面５７と軸シール部材６５の内周面７１との間を流れるのを規制できる。また、上記流体ＦＬが、筒状部２５の内面２６と軸シール部材６５の外周面７５との間を流れるのを規制できる。結果として、流体ＦＬが軸受部２４による軸部５２の支持部分を通ってハウジング１５の外部へ漏れ出るのを抑制できる。

（２－２）特に、本実施形態の軸シール部材６５は、弾性材料によって形成され、しかもＯリングに近い断面形状を有している。そのため、本実施形態の軸シール部材６５は、Ｏリングと同様、大きな圧縮反力を発生する。従って、軸シール部材６５に良好なシール性を発揮させることができる。

［（３）ロータリバルブ１０の使用時における内リップ部７３の変形抑制について］
軸シール部材６５が組み付けられたロータリバルブ１０の使用時に、図９において矢印で示すように、軸支持部２７に向かう流体ＦＬの圧力が軸シール部材６５に作用する。この圧力により、軸シール部材６５が、第２軸部５６の外面５７、及び筒状部２５の内面２６に沿って軸支持部２７側へ摺動し、支持端面２９に押し付けられることがある。

ここで、本実施形態では、軸シール部材６５の第２対向面６８が環状の平面により構成されている。そのため、内リップ部１１８と外リップ部１１９との間に中間溝部１２３が形成されている従来の軸シール部材１１７に比べ、軸シール部材６５の内周面７１と第２対向面６８との境界部分の内リップ部７３が弾性変形しにくい。従って、上記内リップ部７３が、第２軸部５６の外面５７と軸支持孔２８の内面との間に入り込むのを抑制できる。

［（４）内溝部７２及び外溝部７６によるグリース保持について］
（４－１）図８及び図９に示すように、第２軸部５６の外面５７に塗布されたグリースの一部は、軸シール部材６５の内溝部７２によって保持される。このグリースにより、軸シール部材６５の内周面７１と第２軸部５６の外面５７との摺動箇所における摺動抵抗の増加を抑制できる。また、上記摺動箇所の摩耗を抑制できる。

（４－２）弁体４１の回転に伴い、軸シール部材６５が筒状部２５の内面２６に対し周方向へ摺動することもあり得る。
この点、本実施形態では、外周面７５に外溝部７６が形成され、軸方向における外溝部７６の両側に外リップ部７７が形成されている。

そのため、筒状部２５の内面２６に塗布されたグリースの一部は、軸シール部材６５の外溝部７６によって保持される。このグリースにより、軸シール部材６５の外周面７５と筒状部２５の内面２６との摺動箇所における摺動抵抗の増加を抑制できる。また、上記摺動箇所の摩耗を抑制できる。

（４－３）上記摺動抵抗が増加すると、弁体４１を回転させるのに必要なトルクが増大する。この点、本実施形態では上記（４－１），（４－２）で説明したように、保持されたグリースにより、摺動抵抗の増加を抑制できることから、弁体４１を回転させるのに必要な上記トルクの増大を抑制できる。

（４－４）上記（３）で説明したように、流体ＦＬの軸方向の圧力により軸シール部材６５が軸方向へ移動する場合、両内リップ部７３が第２軸部５６の外面５７に対し摺動し、両外リップ部７７が筒状部２５の内面２６に対し摺動する。

第２軸部５６の外面５７に塗布されたグリースの一部は、内溝部７２によって保持される。このグリースにより、軸シール部材６５の内周面７１と第２軸部５６の外面５７との摺動箇所における摺動抵抗の増加を抑制できる。

また、筒状部２５の内面２６に塗布されたグリースの一部は、外溝部７６によって保持される。このグリースにより、軸シール部材６５の外周面７５と筒状部２５の内面２６との摺動箇所における摺動抵抗の増加を抑制できる。

（４－５）上記（４－１）～（４－４）で説明したように摺動抵抗の増加を抑制できるため、ロータリバルブ１０の作動性、特に弁体４１の回転性及び耐久性の向上を図ることができる。この点で、本実施形態の軸シール部材６５は、摺動箇所からグリースが排出されるおそれのあるＯリングに比べて優れている。

［（５）その他の効果について］
（５－１）本実施形態では、第１対向面６７及び第２対向面６８がともに環状の平面により構成されている。第１対向面６７及び第２対向面６８が同じ形状をなしている。そのため、軸シール部材６５がロータリバルブ１０に組み付けられた状態では、第１対向面６７及び第２対向面６８の軸方向における位置関係に拘わらず、環状の平面が回転端面５４に対向する。従って、平面が、回転端面５４に対向しない状態で、軸シール部材６５がロータリバルブ１０に組み付けられる現象（誤組付け）を防止することができる。

（５－２）摺動部の軸シール部品として、オイルシールが知られている。オイルシールは、低圧縮率で使用されることを推奨されている。
これに対し、軸シール部材６５が接触する対象である軸部５２及び軸受部２４がともに樹脂材料によって形成されている場合、寸法の変化が大きい。そのため、低圧縮率で使用されるオイルシールでは、寸法の変化に追従することが難しく、シール性を担保することが難しい。

この点、本実施形態の軸シール部材６５は、ＯリングやＸリングと同様、高圧縮率での使用が可能である。そのため、軸部５２及び軸受部２４が樹脂材料によって形成されていて、寸法が大きく変化するような場合でも、十分なシール性を発揮できる。

（５－３）上記オイルシールは、形状が複雑なうえに、金属環とセットで使用されることが多いために、部品コストが高くなる。
この点、本実施形態では、軸シール部材６５は１部品によって構成される。しかも、オイルシールに比べると、比較的シンプルな形状をなしている。そのため、軸シール部材６５の部品コストを、オイルシールよりも低くすることが可能である。

［変更例］
なお、上記実施形態は、これを以下のように変更した変更例として実施することもできる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

＜軸部５１，５２及び軸受部１７，２４に関する事項＞
・図４において、軸部５１及び軸受部１７が省略されて、弁体４１が軸部５２及び軸受部２４のみによってハウジング１５に回転可能に支持されてもよい。

・軸受部１７が軸受部２４と同様の構成を有し、軸部５１が軸部５２と同様の構成を有してもよい。この場合、軸受部１７と軸部５１との間に、上記実施形態の軸シール部材６５と同様の構成を有する軸シール部材が配置されてもよい。

・軸部５２が第２軸部５６のみによって構成されてもよい。この場合、第２軸部５６が弁本体部４２から軸方向へ突出することとなる。また、この場合、弁本体部４２の第２軸部５６側の端面が回転端面５４を構成する。

・軸受部２４は、必ずしも収容部１９から軸方向の外方へ突出していなくてもよい。軸受部２４は、例えば、閉塞部２３から軸方向の内方へ突出して、収容部１９内に位置してもよい。また、軸受部２４は、閉塞部２３から軸方向の内外両方向へ突出してもよい。

・軸受部２４における軸支持部２７は、筒状部２５の軸方向における端部に設けられてもよいし、中間部分に設けられてもよい。
＜軸シール部材６５に関する事項＞
・第１対向面６７は、環状の上記平面に代えて、図６において二点鎖線で示すように、回転端面５４側（図６の下側）へ膨らむ環状の湾曲面によって構成されてもよい。この場合にも、内リップ部１１８と外リップ部１１９との間に中間溝部１２３が形成されている従来の軸シール部材１１７に比べ、外リップ部７７が弾性変形しにくい。従って、軸シール部材６５のロータリバルブ１０への組み付け時に、外リップ部７７が、第１軸部５３の外面５５（弁体４１の外面のうち、回転端面５４に隣接する箇所）と、筒状部２５の内面２６との間に噛み込む現象を抑制できる。

・第２対向面６８は、環状の上記平面に代えて、図６において二点鎖線で示すように、軸支持部２７側（図６の上側）へ膨らむ環状の湾曲面により構成されてもよい。この場合にも、中間溝部１２３が形成されている従来の軸シール部材１１７に比べ、内リップ部７３が弾性変形しにくい。従って、ロータリバルブ１０の使用時に、内リップ部７３が、第２軸部５６の外面５７と軸支持孔２８の内面との間に入り込む現象を抑制できる。

・第１対向面６７及び第２対向面６８が、互いに軸方向へ遠ざかるように膨らむ環状の湾曲面によって構成されてもよい。この場合、第１対向面６７及び第２対向面６８が互いに同じ形状になる。そのため、軸シール部材６５がロータリバルブ１０に組み付けられた状態では、第１対向面６７及び第２対向面６８の軸方向における位置関係に拘わらず、湾曲面が回転端面５４に対向する。

従って、上記湾曲面が、回転端面５４に対向しない状態で、軸シール部材６５がロータリバルブ１０に組み付けられる現象（誤組付け）を防止できる。
・誤組付けの問題が、上記実施形態及び上記変更例とは異なる手段によって防止できる場合には、第１対向面６７及び第２対向面６８の一方が平面によって構成され、他方が湾曲面によって構成されてもよい。すなわち、第１対向面６７及び第２対向面６８が、平面及び湾曲面のうち、互いに異なるタイプの面によって構成されてもよい。

・弁体４１の回転に伴い、軸シール部材６５が筒状部２５の内面２６に対し周方向へ摺動しない場合には、軸シール部材６５から外溝部７６が省略されてもよい。
・内溝部７２及び外溝部７６の少なくとも一方は、軸方向におけるシール本体部６６の中央部とは異なる箇所に形成されてもよい。

・内溝部７２及び外溝部７６は、シール本体部６６の軸方向に互いに同一の箇所に形成されてもよいし、軸方向に互いに異なる箇所に形成されてもよい。
・内溝部７２及び外溝部７６の断面形状が、上記実施形態とは異なる断面形状に変更されてもよい。

＜その他の事項＞
・軸シール部材６５の適用対象は、流体ＦＬとして、水とは異なる種類の液体が流される流路に設けられるロータリバルブや、流体ＦＬとして液体に代えて気体が流される流路に設けられるロータリバルブであってもよい。

・上記軸シール部材６５は、ロータリバルブ１０とは異なるタイプの回転装置にも適用可能である。この場合の回転装置は、収容部及び軸受部を有するハウジングと、ハウジングに対し回転する回転体とを備える。回転体の回転本体部が収容部に配置され、軸部が軸受部に回転可能に支持される。

１０…ロータリバルブ（回転装置）
１５…ハウジング
１９…収容部
２４…軸受部
２５…筒状部
２６…内面
２７…軸支持部
２８…軸支持孔
２９…支持端面
４１…弁体（回転体）
４２…弁本体部（回転本体部）
５１，５２…軸部
５４…回転端面
５７…外面
６５…軸シール部材
６６…シール本体部
６７…第１対向面
６８…第２対向面
７１…内周面
７２…内溝部
７３…内リップ部
７５…外周面
７６…外溝部
７７…外リップ部
ＡＬ…軸線

本発明は、流体が、軸受部による軸部の支持部分を通って漏れ出るのを規制する軸シール部材及びシール構造に関する。

上記軸シール部材及びシール構造によれば、シール本体部が、軸受部と軸部との間をシールする形状とは異なる形状に変形するのを抑制できる。

Claims (3)

1. 収容部及び軸受部を有するハウジングと、前記ハウジングに対し回転する回転体とを備える回転装置に適用され、かつ骨格部分がシール本体部により構成される軸シール部材であり、
   前記軸受部は、軸線に沿う方向である軸方向へ延び、かつ前記収容部に連通する筒状部と、前記筒状部を閉塞し、かつ前記軸方向に貫通する軸支持孔を有する軸支持部とを備え、
   前記回転体は、前記収容部内に配置された回転本体部と、前記回転本体部から前記軸方向へ突出して前記軸支持孔に挿通された軸部とを備え、
   前記軸支持部の前記軸支持孔よりも前記回転本体部側には支持端面が形成され、前記回転体には、前記ハウジング内で前記支持端面に対向する回転端面が形成され、
   前記シール本体部は、前記回転端面に対向する第１対向面と、前記支持端面に対向する第２対向面と、前記軸部の外面に対向する内周面と、前記筒状部の内面に対向する外周面とを有し、
   前記第１対向面は、環状の平面又は前記回転端面側へ膨らむ環状の湾曲面により構成され、前記第２対向面は、環状の平面又は前記支持端面側へ膨らむ環状の湾曲面により構成され、前記内周面には、全周にわたって内溝部が形成され、前記軸方向における前記内溝部の両側に内リップ部が形成されている軸シール部材。
2. 前記第１対向面及び前記第２対向面は、前記平面及び前記湾曲面のうち、互いに同一の種類の面により構成されている請求項１に記載の軸シール部材。
3. 前記シール本体部の前記外周面には、全周にわたって外溝部が形成され、前記軸方向における前記外溝部の両側に外リップ部が形成されている請求項１又は２に記載の軸シール部材。

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