JP2010060120A

JP2010060120A - 密封装置

Info

Publication number: JP2010060120A
Application number: JP2008229341A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Ueno; 義信上野; Eiji Katabami; 栄次方波見
Original assignee: Arai Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Arai Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2008-09-08
Publication date: 2010-03-18

Abstract

【課題】密封性を損なうことなく、回転軸のトルク低減を図ることのできる密封装置を提供する。
【解決手段】回転軸ＳとハウジングＨとの間に装着され、密封側ＯＳに配置される第１シールリップ１２を具備する第１シール部材１１および第１シールリップ１２より大気側ＡＳに配置される第２シールリップ２２を具備する第２シール部材２１とを設け、第１シールリップ１２のシール面１６には、リップ先端１７に接続された複数のねじ１８を設けるとともに、第１シールリップ１２のリップ先端１７は、回転軸Ｓの表面に対して回転軸Ｓの周方向に沿って複数箇所で接触するように形成する。さらに、第２シールリップ２２は、回転軸Ｓに対する締め代を小さく設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、密封装置に係り、特に、２つのシールリップを並設した密封装置に関する。

従来から、密封装置においては、密封性を向上させるために２つのシールリップを並設した構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このような従来の密封装置は、例えば、自動車などに搭載されているエンジン、トランスミッション、パワーステアリング装置や、産業用ロボットなどの回転軸が外部に露出する部位に用いられている。

特開２００３−１８５０２８号公報

しかしながら、従来の密封装置においては、２つのシールリップが回転軸に接触するため、回転軸が回転する際の摩擦抵抗（摺動抵抗）が大きくなり、回転軸のトルクが大きいという問題点があった。

なお、回転軸のトルクを低減させるには、シールリップの締め代を小さくすればよいが、締め代を小さくしすぎると密封性が低下してしまうため、実現は困難であった。

本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、密封性を損なうことなく、回転軸のトルク低減を図ることのできる密封装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項１に記載の本発明の密封装置の特徴は、回転軸とハウジングとの間に装着され、密封側に配置される第１シールリップを具備する第１シール部材および前記第１シールリップより大気側に配置される第２シールリップを具備する第２シール部材とを有している密封装置において、前記第１シールリップのシール面には、リップ先端に接続された複数のねじが設けられており、前記第１シールリップのリップ先端は、前記回転軸の表面に対して前記回転軸の周方向に沿って複数箇所で接触するように形成されており、前記第２シールリップは、前記回転軸に対する締め代が小さく設定されている点にある。

そして、このような構成を採用したことにより、回転軸の回転時には、第１シール部材の複数のねじが密封側から第２シール部材側に漏れようとする密封流体を密封側に押し戻すポンプ機能を発揮する。また、回転軸の停止時には、密封側の密封流体が第１シールリップを通過して第２シールリップ側に滲出する状態となるが、第２シールリップ側に滲出する密封流体は、第２シールリップにより封止されるので、大気側に漏れることはない。さらに、回転軸の停止時に第１シールリップを通過して第２シールリップ側に滲出した密封流体は、回転軸が回転した際に、複数のねじのポンプ機能によって密封側に戻される。したがって、第１シールリップにより回転軸の回転時における密封性を確保することができ、第２シールリップにより回転軸の停止時における密封性を確保することができる。また、第１シールリップのリップ先端は、回転軸と全周に亘って連続的に接触しないので、回転軸が回転する際の摩擦抵抗を従来より確実かつ容易に小さくすることができる。またさらに、第２シールリップは、回転軸に対する締め代が小さく設定されているので、回転軸が回転する際の摩擦抵抗を従来より確実かつ容易に小さくすることができる。その結果、密封性を損なうことなく、回転軸のトルク低減を確実かつ容易に図ることができる。

また、請求項２に記載の本発明の密封装置の特徴は、請求項１において、前記第１シールリップのシール面と前記第２シールリップのシール面との少なくとも一方に樹脂層を設けた点にある。そして、このような構成を採用したことにより、樹脂層は、回転軸が回転する際の摩擦抵抗をより小さくすることができるので、回転軸のトルク低減をより効率的に行うことができる。

本発明に係る密封装置によれば、第１シールリップにより回転軸の停止時における密封性が確保することができ、第２シールリップにより回転軸の停止時における密封性を確保することができる。また、第１シールリップのリップ先端は、回転軸と全周に亘って連続的に接触しないので、回転軸が回転する際の摩擦抵抗を従来より確実かつ容易に小さくすることができる。また、第２シールリップは、回転軸に対する締め代が小さく設定されているので、回転軸が回転する際の摩擦抵抗を従来より確実かつ容易に小さくすることができる。その結果、密封性を損なうことなく、回転軸のトルク低減を確実かつ容易に図ることができるなどの優れた効果を奏する。

以下、本発明を図面に示す実施形態により説明する。

図１および図２は、本発明に係る密封装置の第１実施形態を示すものであり、図１は概略断面図、図２は図１の第１シールリップのリップ先端が回転軸と接触した装着状態を示す模式的一部拡大展開図である。

図１に示すように、本実施形態の密封装置１は、回転軸ＳとハウジングＨとの間に装着され、回転軸ＳとハウジングＨとの間の環状のシール隙間を密封するものである。この密封装置１は、潤滑油や作動油などの密封流体が存在する密封側ＯＳに配置される第１シールリップ１２を具備する第１シール部材１１と、第１シールリップ１２より大気側ＡＳに配置される第２シールリップ２２を具備する第２シール部材２１とを有している。

前記第１シール部材１１は、回転軸Ｓの回転時における密封性を確保するためのものであり、金属あるいは樹脂などにより形成された第１補強環１３に、ゴム様弾性体により形成された第１シール本体１４が一体に焼き付けられて形成されている。

前記第１補強環１３は、円筒部１３ａと、この円筒部１３ａの密封側ＯＳの端部から回転軸Ｓに向かって延出形成された内向きフランジ部１３ｂとを有しており、全体として大気側ＡＳが開口の断面ほぼＬ字状をなす環状に形成されている。

前記第１シール本体１４は、ハウジングＨの内面に嵌合される外周シール部１５と、回転軸Ｓに対して適宜な締め代をもって接触する第１シールリップ１２とを有している。そして、外周シール部１５は、第１補強環１３の円筒部１３ａの外周を覆うように形成されており、第１シールリップ１２は、第１補強環１３の内周部から密封側ＯＳに向かって徐々に縮径するように環状に形成されている。

前記第１シールリップ１２のシール面１６には、リップ先端１７に接続された複数のねじ１８が設けられている。この複数のねじ１８は、周知の如く、回転軸Ｓの回転時に、密封側ＯＳから大気側ＡＳに向かって漏洩しようとする図示しない潤滑油などの密封流体を密封側ＯＳに押し戻すポンプ機能を発揮するものである。また、ポンプ機能は、シール面１６のねじ１８の形成領域に存在する密封流体を密封側ＯＳに吸引するように流動させることができるものでもある。

前記ねじ１８としては、第１シールリップ１２のシール面１６に凸設されているものであってもよいし、凹設されているものであってもよい。そして、ねじ１８の断面形状としては、三角形、台形などの各種の形状から選択することができる。また、ねじ１８としては、回転軸Ｓの正回転および逆回転のうちのいずれか一方の回転方向に対してポンプ機能を発揮するものであってもよいし、正回転および逆回転の両回転方向に対してポンプ機能を発揮するものであってもよい。

本実施形態の複数のねじ１８は、シール面１６に断面三角山形に凸設されているとともに、回転軸Ｓの正回転によりポンプ機能を発揮するものが用いられている。

ここで、本実施形態において、第１シールリップ１２のリップ先端１７は、回転軸Ｓと全周に亘って連続的に接触する従来の構成とは異なり、図２の模式的一部拡大展開図に誇張して示すように、回転軸Ｓの表面に対して回転軸Ｓの周方向に沿って複数箇所で接触するように形成されている。すなわち、リップ先端１７と回転軸Ｓとの間には、回転軸６の軸方向に沿って密封流体が通過可能な複数の隙間１９が形成されおり、この複数の隙間１９が回転軸に対して周方向に沿って配置されている。

前記第２シール部材２１は、回転軸Ｓの停止時における密封性を確保するためのものであり、金属あるいは樹脂などにより形成された第２補強環２３に、ゴム様弾性体により形成された第２シール本体２４が一体に焼き付けられて形成されている。

前記第２補強環２３は、円筒部２３ａと、この円筒部２３ａの大気側ＡＳの端部から回転軸Ｓに向かって延出形成された内向きフランジ部２３ｂとを有しており、全体として密封側ＯＳが開口の断面ほぼＬ字状をなす環状に形成されている。

前記第２シール本体２４は、第１補強環１３の円筒部１３ａの内面に嵌合される外周シール部２５を有しており、外周シール部２５は、第２補強環２３の円筒部２３ａの外周を覆うように形成されている。また、第２シール本体２４は、第２補強環２３の内周部から密封側ＯＳに向かって徐々に縮径するように形成された環状の第２シールリップ２２と、第２補強環２３の内周部から大気側ＡＳに向かって徐々に縮径するように形成された環状のダストリップ２９とを有している。そして、第２シールリップ２２のシール面２６の小径の位置はリップ先端２７とされており、このリップ先端２７の径方向外側の背面には、第２シールリップ２２と回転軸Ｓとの間のラジアル方向の緊迫力を保持するためのガータースプリング２８が配設されている。

ここで、本実施形態における第２シールリップ２２は、回転軸Ｓに対する締め代を小さく設定されている。すなわち、第２シールリップ２２の締め代としては、回転軸Ｓの停止時に密封側ＯＳから大気側ＡＳへの密封流体の漏洩を防止するために必要な最小限の値とされている。例えば、従来の半分程度、具体的には、回転軸Ｓの直径にもよるが０．３〜０．５ｍｍ程度の締め代が用いられている。

なお、本実施形態の密封装置１においては、第２シール部材２１の外周シール部２５を第１シール部材１１の第１補強環１３の円筒部１３ａの内面に嵌合して一体化する構成としたが、第１シール部材１１の外周シール部１５を第２シール部材２１の第２補強環２３の円筒部２３ａの内面に嵌合して一体化する構成としてもよい。この場合、第２シール部材２１の外周シール部２５がハウジングＨに嵌合されることになる。

つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。

本実施形態の密封装置１によれば、回転軸Ｓの回転時には、第１シール部材１１の複数のねじ１８が密封側ＯＳから第１シール部材１１の大気側ＡＳである第２シール部材２１側に漏れようとする密封流体を密封側ＯＳに押し戻すポンプ作用を発揮するので、回転軸Ｓの回転時における密封性を確保することができる。

また、本実施形態の密封装置１によれば、回転軸Ｓの停止時には、密封側ＯＳの密封流体が第１シールリップ１２を通過して第２シールリップ２２側に滲出する状態となるが、第２シールリップ２２側に滲出する密封流体は、第２シールリップ２２により封止されるので、大気側ＡＳに漏れることはないので、回転軸Ｓの停止時における密封性を確保することができる。

ここで、回転軸Ｓの停止時に第１シールリップ１２を通過して第２シールリップ２２側に滲出した密封流体は、回転軸Ｓが回転した際に、第１シールリップ１２のシール面１６に形成された複数のねじ１８との接触により、ねじ１８のポンプ機能によって密封側ＯＳに戻すことができる。

したがって、本実施形態の密封装置１によれば、回転軸Ｓの回転時におけるシール性を第１シール部材１１が分担し、回転軸Ｓの停止時におけるシール性を第２シール部材２１が分担するので、第１シールリップ１２により回転軸Ｓの回転時における密封性を確実に確保することができ、第２シールリップ２２により回転軸Ｓの停止時における密封性を確実に確保することができる。

また、本実施形態の密封装置１によれば、第１シールリップ１２のリップ先端１７が回転軸Ｓと全周に亘って連続的に接触しないので、回転軸Ｓが回転する際の摩擦抵抗を従来より確実かつ容易に小さくすることができる。なお、本実施形態の密封装置１における第１シールリップ１２のリップ先端１７は、回転軸Ｓと全周に亘って点状に接触する。

またさらに、本実施形態の密封装置１によれば、第２シールリップ２２の回転軸Ｓに対する締め代が小さく設定されているので、回転軸Ｓが回転する際の摩擦抵抗を従来より確実かつ容易に小さくすることができる。これは、回転軸Ｓの停止時におけるシール性を第２シール部材２１が分担しているから、回転軸Ｓの停止時に密封側ＯＳから大気側ＡＳへの密封流体の漏洩を防止するのに必要な最小限の締め代とすることができるからである。

したがって、本実施形態の密封装置１によれば、密封性を損なうことなく、回転軸Ｓのトルク低減を確実かつ容易に図ることができる。

また、本実施形態の密封装置１によれば、回転軸Ｓの停止時には、第１シールリップ１２が密封側ＯＳからの密封流体の通過を可能としているので、回転軸Ｓが停止状態から回転を開始するときには、密封側ＯＳからの密封流体による潤滑によって、回転軸Ｓが第１シールリップ１２に対して小さい摩擦抵抗で円滑に回転するので、回転軸Ｓのトルク低減をより効率的に行うことができる。

図３は本発明に係る密封装置の第２実施形態を示すものである。

本実施形態の密封装置１Ａは、第１シール部材１１の一部を構成する第１シールリップ１２のシール面１６を樹脂層３１で被覆するとともに、少なくとも樹脂層３１の表面に複数のねじ１８を設けたものである。この樹脂層３１は、樹脂シートを一体化したものであってもよいし、樹脂をコーティングして一体化したものであってもよい。また、樹脂材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのふっ素樹脂、ポリエチレン樹脂などの各種樹脂から設計コンセプトなどの必要に応じて選択することができる。さらに、樹脂材料としては、樹脂単独であってもよいし、ガラス繊維、カーボン繊維、グラファイト、モリブデン、カーボンなどを単独あるいは数種類を組み合わせて充填剤としての適宜な量が配合されたものであってもよい。

その他の構成については、前述した第１実施形態の密封装置１と同一の構成とされているので、同一の構成部分については同一の符号を付し、その詳しい説明については省略する。

このような構成からなる本実施形態の密封装置１Ａによれば、前述した第１実施形態の密封装置１と同様の効果を奏することができるととともに、第１シールリップ１２のシール面１６が樹脂層３１で被覆されているので、回転軸Ｓが第１シールリップ１２に対して前述した第１実施形態の密封装置１の場合より小さい摩擦抵抗（摺動抵抗）で円滑に回転するので、回転軸Ｓのトルク低減をより効率的に行うことができる。

図４は本発明に係る密封装置１の第３実施形態を示すものである。

本実施形態の密封装置１Ｂは、第２シール部材２１の一部を構成する第２シールリップ２２のシール面２６を樹脂層３２で被覆したものである。この樹脂層３２は、前述した第２実施形態の樹脂層３１と同様に、樹脂シートを一体化したものであってもよいし、樹脂をコーティングして一体化したものであってもよい。また、樹脂材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのふっ素樹脂、ポリエチレン樹脂などの各種のものから設計コンセプトなどの必要に応じて選択することができる。さらに、樹脂材料としては、樹脂単独であってもよいし、ガラス繊維、カーボン繊維、グラファイト、モリブデン、カーボンなどを単独あるいは数種類を組み合わせて充填剤としての適宜な量が配合されたものであってもよい。

このような構成からなる本実施形態の密封装置１Ｂによれば、前述した第１実施形態の密封装置１と同様の効果を奏することができるととともに、第２シールリップ２２のシール面２６が樹脂層３２で被覆されているので、回転軸Ｓが第２シールリップ２２に対して前述した第１実施形態の密封装置１の場合より小さい摩擦抵抗で円滑に回転するので、回転軸Ｓのトルク低減をより効率的に行うことができる。

図５は本発明に係る密封装置１の第４実施形態を示すものである。

本実施形態の密封装置１Ｃは、第１シール部材１１の一部を構成する第１シールリップ１２のシール面１６を樹脂層３１で被覆するとともに、少なくとも樹脂層３１の表面に複数のねじ１８を設け、さらに、第２シール部材２１の一部を構成する第２シールリップ２２のシール面２６を樹脂層３２で被覆したものである。これらの樹脂層３１、３２は、樹脂シートを一体化したものであってもよいし、樹脂をコーティングして一体化したものであってもよい。また、樹脂材料としては、ふっ素樹脂、ポリエチレン樹脂などの各種のものから設計コンセプトなどの必要に応じて選択することができる。さらに、樹脂材料としては、樹脂単独であってもよいし、ガラス繊維、カーボン繊維、グラファイト、モリブデン、カーボンなどを単独あるいは数種類を組み合わせて充填剤としての適宜な量が配合されたものであってもよい。

このような構成からなる本実施形態の密封装置１Ｃによれば、前述した第１実施形態の密封装置１と同様の効果を奏することができるととともに、第１シールリップ１２のシール面１６および第２シールリップ２２のシール面２６の両者が樹脂層３１、３２で被覆されているので、回転軸Ｓが第１および第２シールリップ１２、２２のそれぞれに対して第１から第３実施形態の密封装置１、１Ａ、１Ｂの場合より小さい摩擦抵抗で円滑に回転するので、回転軸Ｓのトルク低減をさらに効率的に行うことができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

本発明に係る密封装置の第１実施形態の要部を示す概略断面図図１の第１シールリップのリップ先端が回転軸と接触した装着状態を示す模式的一部拡大展開図本発明に係る密封装置の第２実施形態の要部を示す概略断面図本発明に係る密封装置の第３実施形態の要部を示す図３と同様の図本発明に係る密封装置の第４実施形態の要部を示す図３と同様の図

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ密封装置
１１第１シール部材
１２第１シールリップ
１６、２６シール面
１７、２７リップ先端
１８ねじ
１９隙間
２１第２シール部材
２２第２シールリップ
３１、３２樹脂層
Ｓ回転軸
Ｈハウジング
ＯＳ密封側
ＡＳ大気側

Claims

回転軸とハウジングとの間に装着され、密封側に配置される第１シールリップを具備する第１シール部材および前記第１シールリップより大気側に配置される第２シールリップを具備する第２シール部材とを有している密封装置において、
前記第１シールリップのシール面には、リップ先端に接続された複数のねじが設けられており、
前記第１シールリップのリップ先端は、前記回転軸の表面に対して前記回転軸の周方向に沿って複数箇所で接触するように形成されており、
前記第２シールリップは、前記回転軸に対する締め代が小さく設定されていることを特徴とする密封装置。
前記第１シールリップのシール面と前記第２シールリップのシール面との少なくとも一方に樹脂層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。