JP6116877B2

JP6116877B2 - 密封装置

Info

Publication number: JP6116877B2
Application number: JP2012262365A
Authority: JP
Inventors: 寿喜渡部
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2032-11-30
Also published as: JP2014109283A

Description

本発明は、シール技術に係る密封装置に関する。本発明の密封装置は例えば、自動車関連の分野または鉄道車両関連の分野（例えば鉄道車両軸受シール）で用いられ、あるいは汎用機械の分野などで用いられる。

従来から図５に示すように、ゴム状弾性体よりなるシールリップ５１を有する密封装置が知られており、シールリップ５１はその内周面に軸に対する摺動部５２を備えるとともにその外周面にリップ締め付け用のスプリング５３を装着する構造を有している（特許文献１参照）。

しかしながらこの密封装置では、スプリング５３による締め付け力が摺動部５２に直接作用するため、一般的に摺動トルクが大きい傾向にある。

これに対し近年、例えば自動車関連の分野では、燃費向上の目的より、密封装置の摺動トルクを低減する要求が多くなっており、従来形状に対する低トルク化の検討が必要な状況である。

また、本発明に対する先行技術として図６に示すように、シールリップ５１の内周側に内周リップ５４を一体成形し、この内周リップ５４を軸５５に接触させる構造の密封装置が存在する（特許文献２参照）。

しかしながらこの密封装置では、内周リップ５４の先端に軸５５に対する摺動部５２が配置されているため、スプリング５３による締め付け力が摺動部５２にほとんど作用せず（届かず）、よって軸５５の偏心に対する追随性が不足する問題がある。

実開昭５６−２３７５６号公報実開昭４９−２９４８号公報

本発明は以上の点に鑑みて、シールリップの摺動部における低トルク化を実現するとともに、軸の偏心に対する追随性を確保することができる密封装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による密封装置は、リップ保持部から密封対象側へ向けて設けられたシールリップと、前記シールリップの外周面に装着されたスプリングと、前記シールリップの先端から径方向内方へ向けて設けられた曲げ部と、前記曲げ部の内周端から外気側へ向けて設けられた内周リップと、前記内周リップの内周面に設けられた軸に対する摺動部とを備え、前記摺動部は、前記曲げ部より外気側に配置されるとともに前記スプリングの中心より密封対象側に配置され、前記内周リップは、その外気側の先端へ向けて徐々に縮径するテーパ状に成形され、前記摺動部が軸の外周面に接触して前記内周リップが径方向外方へ持ち上げられたとき、前記内周リップの内周面のうち前記摺動部以外の部位は前記軸の外周面から離れ、前記軸の外周面との間に径方向間隙を設定することを特徴とする。

また、本発明の請求項２による密封装置は、上記した請求項１記載の密封装置において、前記内周リップの内周面における前記摺動部より外気側の部位に、軸回転時のポンピング作用をなすネジ部が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項３による密封装置は、上記した請求項１記載の密封装置において、前記摺動部を含む前記内周リップの内周面に、フッ素系樹脂よりなる低摩擦材が被着されていることを特徴とする。

上記構成を備える本発明の密封装置においては、内周リップの内周面に設けられた軸に対する摺動部が曲げ部より外気側に配置されているために、スプリングによる締め付け力が曲げ部のほうへ回り込んだうえで摺動部に作用する。したがってスプリングによる締め付け力が摺動部に直接作用する場合（図５）と比較して、摺動部に発生する摺動トルクを低減することが可能とされる。

また併せて、内周リップの内周面に設けられた軸に対する摺動部がスプリングの中心より密封対象側に配置されているために、スプリングによる締め付け力が曲げ部のほうへ回り込んだうえで適度な大きさで摺動部に作用する。したがって内周リップの先端に摺動部が配置される場合（図６）と比較して、軸の偏心に対するシールリップの追随性を向上させることが可能とされる。

また、内周リップの内周面における摺動部より外気側の部位に、軸回転時のポンピング作用をなすネジ部を設けることにより、密封装置のシール性を向上させることが可能とされる。

また、摺動部を含む内周リップの内周面に、フッ素系樹脂よりなる低摩擦材を被着することにより、摺動部に発生する摺動トルクを一層低減することが可能とされる。

尚、内周リップの内周面に設けられる摺動部は一般に、断面三角の尖端状とされるが、その断面形状は限定されず、例えば断面円弧のアール状などであっても良い。

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、内周リップの内周面に設けられた摺動部が曲げ部より外気側に配置されているため、スプリングによる締め付け力が曲げ部のほうへ回り込んだうえで摺動部に作用する。したがってスプリングによる締め付け力が摺動部に直接作用する場合と比較して摺動トルクを低減することができる。また、摺動部がスプリングの中心より密封対象側に配置されているため、スプリングによる締め付け力が曲げ部のほうへ回り込んだうえで適度な大きさで摺動部に作用する。したがって内周リップの先端に摺動部が配置される場合と比較して軸の偏心に対する追随性を向上させることができる。したがってこれらのことから本発明所期の目的どおり、シールリップの摺動部における低トルク化を実現するとともに、軸の偏心に対する追随性を確保することができる密封装置を提供することができる。

また、内周リップの内周面における摺動部より外気側の部位にネジ部を設けることによりシール性を向上させることができ、摺動部を含む内周リップの内周面にフッ素系樹脂よりなる低摩擦材を被着することにより摺動トルクを一層低減することができる。

本発明の実施例に係る密封装置の要部断面図同密封装置に備えられるネジ部の詳細説明図同密封装置におけるスプリングによる締め付け力の作用方向を示す説明図本発明の他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他の従来例に係る密封装置の半裁断面図

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（オイルシール）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、ハウジング（図示せず）の軸孔内周に装着されて前記軸孔に挿通する軸（回転軸）２（図３参照）の周面に摺動自在に密接するものであって、機内に存する密封対象が機外へ漏洩するのを抑制するとともに機外に存するダストや泥水等の異物が機内へ侵入するのを抑制する。機内側はすなわち密封対象側Ａであり、機外側はすなわち外気側Ｂである。

密封装置１は、ハウジングの軸孔内周面に固定（嵌着）される筒状の固定部１１を有しており、この固定部１１の外気側端部から径方向内方へ向けてフランジ状のリップ保持部１２が一体に設けられ、このリップ保持部１２の内周端部から密封対象側へ向けてシールリップ１３が一体に設けられている。またこの密封装置１は部品としては、筒状部１４ａの外気側端部に内向きフランジ部１４ｂを一体成形した金属等剛材製の環部材（金属環）１４にゴム状弾性体１５を被着（加硫接着）したものであって、この後者のゴム状弾性体１５によって、外周シール部１６、フランジ被覆部１７およびダストリップ１８とともにシールリップ１３が一体に成形されている。

シールリップ１３の外周面に環状の装着溝１９が設けられ、この装着溝１９に環状のスプリング（ガータスプリング）２０が装着されている。装着溝１９はシールリップ１３の先端１３ａから外気側へ若干後退した位置に設けられているので、スプリング１９もシールリップ１３の先端１３ａから外気側へ若干後退した位置に装着されている。

また、シールリップ１３の先端１３ａから径方向内方へ向けて環状の曲げ部（反転部）２１が一体に設けられ、曲げ部２１の内周端から外気側へ向けて内周リップ２２が一体に設けられている。したがって内周リップ２２はシールリップ１３の内周側に空間部２３を介して配置されている。内周リップ２２の軸方向長さはシールリップ１３の軸方向長さとほぼ同等とされ、よって内周リップ２２は全体として円筒状または外気側の先端２２ａへ向けて徐々に縮径するテーパ状に成形されている。

内周リップ２２の内周面に、軸２に対する摺動部２４が設けられている。摺動部２４は断面三角形の尖端として環状に成形されており、よってこの摺動部２４が軸２の外周面に接触して内周リップ２２が径方向外方へ持ち上げられると、内周面の摺動部２４以外の部位（先端２２ａを含む）は軸２の外周面から離れ、軸２の外周面との間に径方向間隙が設定される。上記したように摺動部２４の断面形状は特に限定されず、例えば断面円弧のアール状などであっても良い。

摺動部２４は、その軸方向の位置（配置）に関して、曲げ部２１よりも外気側に配置されるとともに、装着溝１９に装着されたスプリング２０の中心（スプリング２０の断面形状または軸方向幅における中心、図１ではこの中心の軸方向位置を符号２０ａの線で示している）よりも密封対象側に配置され、よって摺動部２４は曲げ部２１とスプリング２０の中心の間に配置されている。したがって摺動部２４は内周リップ２２の内周面において曲げ部２１に比較的近い位置に配置されているので、上記したように摺動部２４が軸２の外周面に接触して内周リップ２２が径方向外方へ持ち上げられると、内周リップ２２の内周面のうちのかなり広範囲の部位が軸２の外周面から離れることになる。

また、内周リップ２２の内周面であって摺動部２４よりも外気側の部位に、軸２の回転時にポンピング作用を発揮して密封対象を密封対象側へ押し戻すためのネジ部２５が設けられている。図２に詳細を示すように、このネジ部２５は断面三角形のリブ（突起）２６よりなり、このリブ２６が円周上に多数等間隔で並べられている。ネジ部２５の一端（リブ２６の一端）は摺動部２４の外気側斜面２４ａに至り、摺動部２４の尖端２４ｂに達している。ネジ部２５の他端（リブ２６の他端）は内周リップ２２の先端２２ａに達していないが、内周リップ２２の先端２２ａに達していても良い。ネジ部２５の高さ（リブ２６の高さ）は摺動部２４の高さと同等ないしほぼ同等に設定されている。

上記構成の密封装置１は、上記したようにハウジングの軸孔内周に装着されて軸２の周面に摺動自在に密接するものであって、上記構成により以下の作用効果を発揮する点に特徴を有している。

すなわち上記構成の密封装置１においては、内周リップ２２の内周面に設けられた摺動部２４が曲げ部２１よりも外気側に配置されているため、図３に矢印で示すように、スプリング２０による締め付け力が曲げ部２１のほうへ回り込んだうえで摺動部２４に作用し、締め付け力は曲げ部２１において分散する。したがってスプリングによる締め付け力が摺動部に直接作用する場合（図５）と比較して、摺動部２４に発生する摺動トルクを低減することができる。

また、内周リップ２２の内周面に設けられた摺動部２４がスプリング２０の中心よりも密封対象側に配置されているため、摺動部２４は曲げ部２１の比較的近くに配置されている。したがってスプリング２０による締め付け力が曲げ部２１のほうへ回り込んだうえで適度な大きさで摺動部２４に作用するため、内周リップの先端に摺動部が配置される場合（図６）と比較して、軸２の偏心に対するシールリップ１３の追随性を向上させることができる。

また、上記構成の密封装置１においては、内周リップ２２の内周面に設けられた摺動部２４が軸２の外周面に摺動可能に密接することによって密封対象をシールするが、これに加えて、内周リップ２２の内周面における摺動部２４よりも外気側の部位にネジ部２５が設けられているため、このネジ部２５が発揮するポンピング作用によっても密封対象をシールする。したがって密封対象に対するシール性を向上させることができる。

尚、このネジ部２５については、その高さが上記したように摺動部２４の高さと同等に設定されているため、内周リップ２２の内周側に軸２が挿入されて軸２の外周面に摺動部２４が接触すると、同時にネジ部２５も軸２の外周面に接触する。また、内周リップ２２の内周側に軸２が挿入された状態で内周リップ２２の内周面が軸２の外周面と平行となる場合には、ネジ部２５はその全長に亙って軸２の外周面に接触する。したがってこの場合には、ポンプ有効長が長く設定されるため、ネジ部２５が発揮するポンピング作用はきわめて強力なものとされる。

また、このネジ部２５については、これを省略して、摺動部２４を含む内周リップ２２の内周面にＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂よりなる低摩擦材を被着するようにしても良く、この場合には摺動部２４に発生する摺動トルクを一層低減することができる。またＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂よりなる低摩擦材には、摺動部２４に発生する摺動発熱を抑制する効果もある。

図４に示す他の実施例では、摺動部２４を含む内周リップ２２の内周面の全面に亙って、ＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂よりなる低摩擦材２７が所定の厚みで被着（焼き付け）されている。但し、低摩擦材２７は摺動部２４を含む内周リップ２２の内周面の少なくとも一部に被着されていれば良い。

１密封装置
２軸
１１固定部
１２リップ保持部
１３シールリップ
１３ａ，２２ａ先端
１４環部材
１４ａ筒状部
１４ｂフランジ部
１５ゴム状弾性体
１６外周シール部
１７フランジ被覆部
１８ダストリップ
１９装着溝
２０スプリング
２０ａスプリングの中心を示す線
２１曲げ部
２２内周リップ
２３空間部
２４摺動部
２４ａ外気側斜面
２４ｂ尖端
２５ネジ部
２６リブ
２７低摩擦材
Ａ密封対象側
Ｂ外気側

Claims

リップ保持部から密封対象側へ向けて設けられたシールリップと、前記シールリップの外周面に装着されたスプリングと、前記シールリップの先端から径方向内方へ向けて設けられた曲げ部と、前記曲げ部の内周端から外気側へ向けて設けられた内周リップと、前記内周リップの内周面に設けられた軸に対する摺動部とを備え、
前記摺動部は、前記曲げ部より外気側に配置されるとともに前記スプリングの中心より密封対象側に配置され、
前記内周リップは、その外気側の先端へ向けて徐々に縮径するテーパ状に成形され、前記摺動部が軸の外周面に接触して前記内周リップが径方向外方へ持ち上げられたとき、前記内周リップの内周面のうち前記摺動部以外の部位は前記軸の外周面から離れ、前記軸の外周面との間に径方向間隙を設定することを特徴とする密封装置。
請求項１記載の密封装置において、
前記内周リップの内周面における前記摺動部より外気側の部位に、軸回転時のポンピング作用をなすネジ部が設けられていることを特徴とする密封装置。
請求項１記載の密封装置において、
前記摺動部を含む前記内周リップの内周面に、フッ素系樹脂よりなる低摩擦材が被着されていることを特徴とする密封装置。