JP2010014219A - Sealing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密封装置に係り、更に詳しくは、シールリップを有する密封装置に関するものである。本発明の密封装置は例えば、自動車関連の分野において用いられ、あるいは汎用機械等の分野において用いられる。 The present invention relates to a sealing device, and more particularly to a sealing device having a sealing lip. The sealing device of the present invention is used, for example, in the field of automobiles or in the field of general-purpose machines.
シールリップを有する密封装置においては一般に、シールリップの摺動摩耗を抑制すべく低トルク化が求められている。低トルク化の手法としては、シールリップの小断面化などによる緊迫力の低減、材料の変更や表面の改質(例えばフッ素樹脂コーティング)などの低摩擦係数化が検討されているが、更なる低トルク化を実現するため、摺動面における流体膜(油膜)を厚くすることで流体潤滑にもとづく低トルク化を実現することが考えられる。 Generally, a sealing device having a seal lip is required to have a low torque so as to suppress sliding wear of the seal lip. As methods for reducing torque, reduction of the frictional force, such as reducing the tension by reducing the cross-section of the seal lip, changing the material, and modifying the surface (for example, fluororesin coating) has been studied. In order to reduce the torque, it is conceivable to reduce the torque based on fluid lubrication by increasing the thickness of the fluid film (oil film) on the sliding surface.
従来技術としては、図4に示すように、シールリップ51の密封流体側斜面52および反密封流体側斜面53にそれぞれネジ部54,55を設け、このネジ部54,55の奏するポンピング作用によって密封流体を密封流体側へ押し戻す技術が開発されている(特許文献1参照)。
しかしながら、この従来技術によると、ネジ部54,55の奏するポンピング作用によって密封流体を密封流体側へ押し戻すことから、密封性能は高められるものの、摺動面における流体膜について云えばその厚さは薄くならざるを得ず、よって流体潤滑にもとづく低トルク化を実現することができない。
However, according to this prior art, the sealing fluid is pushed back to the sealing fluid side by the pumping action exerted by the
また、密封流体側斜面と反密封流体側斜面との間に中間面を設ける技術が下記特許文献2に記載されているが、この先行技術は、中間面に逆ネジ部および環状溝を設けるものではない。
本発明は以上の点に鑑みて、シールリップを有する密封装置において、上記したように摺動面における流体膜を厚くすることで流体潤滑にもとづく低トルク化を実現することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to achieve a reduction in torque based on fluid lubrication by thickening a fluid film on a sliding surface as described above in a sealing device having a seal lip.
上記目的を達成するため、本発明の密封装置は、軸等の相手部材の周面に摺動自在に密接するシールリップを有し、前記シールリップは、密封流体側斜面および反密封流体側斜面ならびに前記両斜面の間に設けられた中間面を有し、前記反密封流体側斜面に、回転時のポンピング作用によって密封流体を押し戻す作用を奏する正ネジ部を設け、前記中間面に、回転時のポンピング作用によって密封流体を吸い込む作用を奏する逆ネジ部を設け、更に前記中間面に、環状溝を前記逆ネジ部と交差するように設けたことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a sealing device of the present invention has a seal lip that is slidably in close contact with a peripheral surface of a mating member such as a shaft, and the seal lip includes a sealed fluid side slope and an anti-sealing fluid side slope. And an intermediate surface provided between the two slopes, and a positive thread portion that pushes back the sealing fluid by a pumping action at the time of rotation is provided on the anti-sealing fluid side slope, and the intermediate surface is rotated at the time of rotation. A reverse screw portion that sucks the sealing fluid by the pumping action is provided, and an annular groove is provided on the intermediate surface so as to intersect the reverse screw portion.
上記構成を有する本発明の密封装置においては、シールリップの密封流体側斜面および反密封流体側斜面の間に中間面が設けられ、中間面に逆ネジ部が設けられ、更に中間面に環状溝が逆ネジ部と交差するように設けられている。中間面は相手部材の周面に摺動自在に密接して摺動部を形成する。逆ネジ部は、反密封流体側斜面に設けられる正ネジ部とは反対向きのネジであって、正ネジ部が回転時のポンピング作用によって密封流体を押し戻す作用を奏するのに対し、逆ネジ部は回転時のポンピング作用によって密封流体を吸い込む作用を奏するものである。したがってこの逆ネジ部の奏するポンピング作用によって中間面に密封流体が積極的に導入され、厚い流体膜が形成され、中間面を相手部材から浮かす動圧が発生する。 In the sealing device of the present invention having the above-described configuration, an intermediate surface is provided between the sealing fluid side inclined surface and the anti-sealing fluid side inclined surface of the seal lip, a reverse screw portion is provided on the intermediate surface, and an annular groove is further formed on the intermediate surface. Is provided so as to intersect the reverse screw portion. The intermediate surface is slidably in close contact with the peripheral surface of the mating member to form a sliding portion. The reverse thread part is a screw opposite to the normal thread part provided on the anti-seal fluid side slope, and the normal thread part pushes back the sealing fluid by the pumping action during rotation, whereas the reverse thread part Has the effect of sucking the sealing fluid by the pumping action during rotation. Therefore, the sealing fluid is positively introduced into the intermediate surface by the pumping action produced by the reverse threaded portion, a thick fluid film is formed, and a dynamic pressure is generated that floats the intermediate surface from the counterpart member.
また、中間面に環状溝が逆ネジ部と交差するように設けられているので、逆ネジ部のポンピング作用によって中間面に導入された密封流体がこの溝に溜まりやすく、中間面に密封流体が保持される。これにより流体膜が薄くなりやすい起動時、停止時および低速回転時においても、溝に溜まった密封流体を中間面に供給することが可能となり、幅広い回転速度の領域で低トルク化を実現することが可能となる。 In addition, since the annular groove is provided on the intermediate surface so as to intersect the reverse threaded portion, the sealing fluid introduced to the intermediate surface by the pumping action of the reverse threaded portion tends to accumulate in the groove, and the sealing fluid is present on the intermediate surface. Retained. This makes it possible to supply the sealing fluid accumulated in the groove to the intermediate surface during start-up, stop, and low-speed rotation, where the fluid film tends to be thin, and achieve low torque in a wide range of rotation speeds. Is possible.
したがって、逆ネジ部および環状溝の作用が相俟って、流体潤滑にもとづく低トルク化を実現することができる。 Therefore, combined with the action of the reverse screw portion and the annular groove, it is possible to realize a reduction in torque based on fluid lubrication.
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
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。図2(A)は図1の一部を拡大して示している。当該実施例に係る密封装置1は、摺動の相手部材である軸が円周上一方向に回転する一方向回転シールであって、以下のように構成されている。
FIG. 1 shows a cross section of a main part of a sealing device (oil seal) 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A shows an enlarged part of FIG. The
すなわち先ず、金属環2に被着(加硫接着)されたゴム状弾性体3によって外周シール部4およびダストリップ5等とともに、軸(相手部材、図示せず)の周面に摺動自在に密接するシールリップ6が設けられており、このシールリップ6の先端摺動部に密封流体側Aの斜面(密封流体側斜面)7および反密封流体側(大気側)Bの斜面(反密封流体側斜面)8が設けられ、両斜面7,8の間に中間面(フラット面)9が設けられている。中間面9は円筒面状に形成され、軸挿入時、軸の周面と摺動自在に密接する。
That is, first, the rubber-like elastic body 3 adhered (vulcanized and bonded) to the metal ring 2 is slidable on the peripheral surface of the shaft (the other member, not shown) together with the outer
反密封流体側斜面8に、軸回転時のポンピング作用によって密封流体を密封流体側Aへ押し戻す作用を奏する正ネジ部10が設けられている。この正ネジ部10は、円周上多数設けられた螺旋状の突起群よりなり、図では断面三角形状の突起を想定して描いているが、その形状は特に限定されるものではない。螺旋の向きはその反密封流体側Bの端部から密封流体側Aの端部へかけて軸の回転方向(摺動方向)Cの前方へ向けて傾斜する向きに設定されている。
The anti-sealing fluid side
中間面9に、軸回転時のポンピング作用によって密封流体を密封流体側Aから吸い込む作用を奏する逆ネジ部11が設けられている。この逆ネジ部11は、円周上多数設けられた螺旋状の溝群よりなり、正ネジ部10と反対向きとされ、すなわち螺旋の向きをその密封流体側Aの端部から反密封流体側Bの端部へかけて軸の回転方向Cの前方へ向けて傾斜する向きに設定されている。溝の形状は特に限定されない。
The
また同じく中間面9に、環状溝12が逆ネジ部11と交差するように設けられている。この環状溝12は、その名のとおり円周上全周に亙ってエンドレスに設けられ、また全周に亙って一定の幅w2(図2(A))に形成されている。環状溝12の断面形状は特に限定されず、断面三角形の三角溝(図2(B))、断面台形のテーパー溝(図2(C))または断面円弧形の丸底溝(図2(D))などが考えられる。
Similarly, an
上記構成の密封装置1においては、シールリップ6の密封流体側斜面7および反密封流体側斜面8の間に所定の軸方向幅w1をもって軸の周面に摺動自在に密接する中間面9が設けられているために、シールリップ6は摺動摩耗が抑制されて軸への接触状態が安定化する。そしてそのうえで、中間面9に、軸回転時のポンピング作用によって密封流体を吸い込む作用を奏する逆ネジ部11が設けられているために、この逆ネジ部11の奏するポンピング作用によって中間面9に密封流体が積極的に導入され、厚い流体膜が形成され、中間面9を軸の周面から浮かす動圧が発生する。
In the
またこれに加えて、中間面9に環状溝12が逆ネジ部11と交差するように設けられているために、逆ネジ部11のポンピング作用によって中間面9に導入された密封流体がこの環状溝12に溜まりやすく、中間面9に密封流体が保持されやすい。したがって流体膜が薄くなりやすい状態である軸の起動時、停止時および低速回転時等においても、環状溝12に溜まった密封流体を中間面9に供給することが可能となり、よって幅広い回転速度の領域で低トルク化を実現することができる。
In addition to this, since the
尚、中間面9から反密封流体側斜面8のほうへ流出する密封流体は、反密封流体側斜面8に設けられた正ネジ部10の奏するポンピング作用によって押し戻されるので、反密封流体側Bへ漏洩することはない。このシール作用を全うするため、正ネジ部10のポンピング力は逆ネジ部11のポンピング力よりも大きく設定されている。
The sealing fluid flowing out from the
上記実施例に係る密封装置1は、その構成を以下のように付加・変更することが考えられる。
It is conceivable that the
上記実施例では、逆ネジ部11は、図2(A)に示したように中間面9と密封流体側斜面7との境界部13から中間面9と反密封流体側斜面8との境界部14にまで達するように設けられているが、これに代えて図2(E)に示すように、逆ネジ部11を中間面9と反密封流体側斜面8との境界部14に達しないように設けて、逆ネジ部11と境界部14との間に全周に亙って軸の周面に密接する帯状のネジ不存在領域15を設定する。このように全周に亙るネジ不存在領域15を設定すると、このネジ不存在領域15がシールダムとして作用することから、軸回転の停止時おけるいわゆる静止漏れが発生するのを防止することができる効果がある。
In the above-described embodiment, the
尚、上記中間面9は、環状体である密封装置1の中心軸線(図示せず)に対して平行とされ、あるいは密封装置1の中心軸線に対する傾斜角度が密封流体側斜面7および反密封流体側斜面8よりも小さく設定されたものである。したがって上記中間面9の態様としては、装着状態(軸挿入時)において、
(1)図3(A)に示すように、密封装置1の中心軸線に対して平行な円筒面状のもの、
(2)図3(B)に示すように、反密封流体側Bに角度θ1をもつ傾斜面状(円錐面状)のもの(内径寸法が密封流体側Aから反密封流体側Bへかけて拡大するもの)、
(3)図3(C)に示すように、密封流体側Aに角度θ2をもつ傾斜面状(円錐面状)のもの(内径寸法が反密封流体側Bから密封流体側Aへかけて拡大するもの)
の3種類があり、本発明にはその何れもが含まれる。
The
(1) As shown in FIG. 3A, a cylindrical surface parallel to the central axis of the
(2) As shown in FIG. 3B, the anti-sealing fluid side B has an inclined surface shape (conical surface shape) having an angle θ 1 (the inner diameter dimension extends from the sealing fluid side A to the anti-sealing fluid side B. To expand)
(3) As shown in FIG. 3 (C), an inclined surface (conical surface) having an angle θ 2 on the sealing fluid side A (inner diameter dimension from the anti-sealing fluid side B to the sealing fluid side A To expand)
There are three types, and any of them is included in the present invention.
このうち(3)には、以下の作用効果がある。 Of these, (3) has the following effects.
すなわち上記(3)では、中間面9が密封流体側Aに角度θ2をもつ傾斜面状とされているので、シールリップ6の摺動が反密封流体側斜面8と中間面9との間のライン(境界部14)近傍で行なわれることになり、その一方で、このラインは、反密封流体側斜面8に設けた正ネジ部10によるポンピング作用と、中間面9に設けた逆ネジ部11によるポンピング作用とによって密封流体が最も集められる部位でもある。したがってシールリップ6の摺動が、密封流体が最も集められる部位で行なわれることから、(1)または(2)と比較して摺動部に形成される流体膜が一層厚くなり、一層の低トルク化が実現される。
That is, in the above (3), since the
装着状態における密封流体側Aへの中間面9の傾斜角度θ2の大きさとしては、0<θ2≦25度が好適であり、0.1≦θ2≦20度が一層好適である。また、装着状態における反密封流体側Bへの中間面9の傾斜角度θ1の大きさについては、0≦θ1≦25度が好適である。
The magnitude of the inclination angle θ 2 of the
1 密封装置
2 金属環
3 ゴム状弾性体
4 外周シール部
5 ダストリップ
6 シールリップ
7 密封流体側斜面
8 反密封流体側斜面
9 中間面
10 正ネジ部
11 逆ネジ部
12 環状溝
13,14 境界部
15 ネジ不存在領域
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記シールリップは、密封流体側斜面および反密封流体側斜面ならびに前記両斜面の間に設けられた中間面を有し、
前記反密封流体側斜面に、回転時のポンピング作用によって密封流体を押し戻す作用を奏する正ネジ部を設け、
前記中間面に、回転時のポンピング作用によって密封流体を吸い込む作用を奏する逆ネジ部を設け、
更に前記中間面に、環状溝を前記逆ネジ部と交差するように設けたことを特徴とする密封装置。 It has a seal lip that is slidably in close contact with the peripheral surface of a mating member such as a shaft,
The seal lip has a sealing fluid side slope and an anti-sealing fluid side slope and an intermediate surface provided between the slopes,
Provided on the anti-sealing fluid side slope is a positive thread portion that acts to push back the sealing fluid by a pumping action during rotation,
Provided on the intermediate surface is a reverse screw portion that acts to suck in a sealing fluid by a pumping action during rotation,
Furthermore, a sealing device characterized in that an annular groove is provided on the intermediate surface so as to intersect the reverse thread portion.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016196928A (en) * | 2015-04-03 | 2016-11-24 | Nok株式会社 | Sealing device |
WO2018149747A1 (en) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | Trelleborg Sealing Solutions Germany Gmbh | Seal arrangement, and seal element with a high pressure-side flushing function |
-
2008
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WO2018149747A1 (en) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | Trelleborg Sealing Solutions Germany Gmbh | Seal arrangement, and seal element with a high pressure-side flushing function |
US11698135B2 (en) | 2017-02-17 | 2023-07-11 | Trelleborg Sealing Solutions Germany Gmbh | Seal arrangement and seal element with a high-pressure side flushing function |
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