JP3443423B2 - 密封装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
組み合わせた複合タイプの密封装置およびその製造方法
に関するものである。
弾性体製のシールリップを用いたもの、あるいはPTFE
(ポリテトラフルオロエチレン)等の樹脂製としたもの
がある。この内、ゴム状弾性体製のシールリップのみで
は油や各種薬品類等の密封対象流体に対する劣化による
不具合、樹脂製のシールリップのみでは弾性不足による
軸への追随性不足と微少隙間からの油漏れ等の不具合が
ある。
のみの密封装置100で、樹脂製シールリップ101の弾性を
向上させたものが知られている。
部102を一対の補強環103,104にて挟持固定したものであ
る。そして、樹脂製シールリップ101の欠点である回転
軸に対する追随性不足と微少隙間からの油漏れ等を防止
するために、樹脂製シールリップ101の密封流体側と非
密封流体側の周面にそれぞれ溝107,108を形成して蛇腹
状としている。この溝107,108は、たとえば、図11に示
すように、互いに対向する加圧面に突起109,110をそれ
ぞれ設けた上型111と下型112によって、図12に示すよう
に樹脂製シールリップ101の上下面に溝107,108が成形さ
れている。
あり、ゴム状弾性体製シールリップのような柔軟性を得
られない。
体側に延びるゴム状弾性体製シールリップ402の摺動面4
07に、樹脂製のライナー407を接合し、ゴム状弾性体の
弾性を有し、かつ摺動面の耐久性向上を図った密封装置
400も知られている。ライナー407の摺動面403にはねじ
ポンプ機能を有する螺旋溝403が形成されている。
る微少隙間から油漏れが生じる問題は解決されない。
製シールリップと樹脂製シールリップを組み合わせた複
合タイプの密封装置が種々提案されている。
転軸302間をシールするもので、密封流体側のゴム状弾
性体製シールリップ303と、その背面の大気側に設けら
れる樹脂製シールリップ304と、樹脂製シールリップ304
のさらに大気側に設けられるバックアップリング305の
各外径端部を、まとめて嵌合環306の凹部307に組み付け
たものである。
プ304がゴム状弾性体製シールリップ303の背面に干渉
し、回転軸302の振れ廻り等に対する樹脂製シールリッ
プ304の追随性が悪いという問題があるばかりか、組み
付け工程が多く工数が増大し高価となるという問題があ
る。
プの密封装置のような組み付け工程を省くべく、樹脂製
シールリップ204とゴム状弾性体シールリップ203を一体
成形したものである。すなわち、ハウジング201と回転
軸202間をシールするもので、密封流体側のゴム状弾性
体製シールリップ203と、大気側の樹脂製シールリップ2
04の間に補強環205が介在され、この補強環205に設けた
複数の透孔206を介してゴム状弾性体製シールリップ203
が樹脂製シールリップ204に一体的に接合されている。
の内周にバックアップリング207が圧入され、補強環205
とバックアップリング207の間で樹脂製シールリップ204
が挟持されている。
を示している。
型500,503,504,505からなるゴム成形型506を用い、成形
キャビテイ507内に樹脂製シールリップ成形用の樹脂素
材204Aを配設する。この樹脂素材204Aの上に透孔206を
有する補強環205を当接させて設け、その状態でゴム生
地を加硫成形してゴム状弾性体シール203を成形する。
成形と同時に樹脂素材204Aのキャビテイ507内に入り込
んだ部分にゴム材料を一体的に焼き付け接合する(図16
(a)参照)。
502を開放(図中矢印方向)して型開きし、図16(c)
に示すように、下第3型503を図中矢印方向に突き上げ
てリップ先端部を曲げ成形する。そして、図16(d)に
示すように、樹脂素材204Aの外径部分が当接している下
第2型504を図中矢印方向に突き上げて成形品を離型す
るようになっている。
の場合においても、ゴム状弾性体製シールリップ203の
リップ腰部が樹脂製シールリップ204と隣接しているた
めに、樹脂製シールリップ204がゴム状弾性体製シール
リップ203と干渉して回転軸202に対する追随性が悪くな
るという問題がある。
たり、樹脂製シールリップの位置を安定させる目的で、
樹脂製シールリップは肉厚の厚い設計(1[mm]程度)
となっており、リップ全体の緊迫力が高くなってしま
い、追随性不足を助長すると共に高発熱の問題も発生す
る。
で、樹脂製シールリップの成形上の寸法精度にも問題を
有している。
ので、ゴム状弾性体製シールリップと樹脂製シールリッ
プを組み合わせた複合タイプの密封装置おいて、ゴム状
弾性体製シールリップとの干渉を防止し、さらに製造時
のゴム材料の回り込みを有効に防止しつつ樹脂製シール
リップの薄肉化を可能として樹脂製シールリップの追随
性向上を図ると共に発熱を可及的に低減し、さらにゴム
状弾性体製シールリップの型成形行程で樹脂製シールリ
ップを同時に成形可能とし得る密封装置及びその製造方
法を提供することにある。
2部材間をシールするもので、ゴム状弾性体製シールリ
ップを有する第1シール部材と、該第1シール部材に一
体的に組み付けられる樹脂製シールリップを有する第2
シール部材と、を備えた密封装置にゴム状弾性体製シー
ルリップと樹脂製シールリップの間に、該樹脂製シール
リップがゴム状弾性体製シールリップと干渉しないよう
に環状の空間を形成し、前記樹脂製シールリップの前記
環状の空間側の側面に環状溝を形成したことを特徴とす
る。
ことなく樹脂製シールリップは軸作動に追随して撓み、
密封性が向上する。
部と樹脂製シールリップの間に形成されていることを特
徴とする。従来はゴム状弾性体製シールリップの腰部が
最も干渉しやすいからである。
環状溝を形成したことを特徴とする。
る。
いてもよい。
やすくなっており、追随製が一層向上する。
には螺旋状溝が形成されており、樹脂製シールリップの
密封性向上を図っている。
合されるゴム状弾性体製のシールリップと、を具備して
していることを特徴とする。
部材のゴム状弾性体製シールリップの基部から分岐して
連続するゴム状弾性体皮膜が形成されていることを特徴
とする。
の樹脂素材を準備し、 該樹脂素材の外径部分を成形型のキャビテイ内に挿入
し、ゴム状弾性体材料の成形と同時にゴム状弾性体材料
を樹脂素材の外径部分に接着焼き付けし、 一方、平ワッシャ状の樹脂素材の内径部分は成形キャ
ビテイに隣接する型部分にて型締め圧力を利用して圧着
し、 成形品の離型の際に、圧着されていた樹脂素材の内径
部分を高温条件下で曲げて樹脂製シールリップを成形す
ることを特徴とする。
2シール部材の一体接合、樹脂製シールリップの曲げ加
工を同時に行うことができ、これらの加工を型成形の一
工程で実現できる。
圧着する上方の型部分に環状の突起を設けて、樹脂素材
の上面に環状溝を成形することによって、ゴム材料の回
り込みを防止することができる。したがって、従来のよ
うに樹脂素材を厚肉にして型との接触面を密閉する必要
はなく、樹脂製シールを薄肉にすることができ、緊迫力
が過大となって発熱が増大するようなことはなくなる。
際に、圧着する下方の型部分に螺旋状の突起を設けて、
樹脂素材の下面に螺旋状溝を成形することを特徴とす
る。
から圧着されている樹脂素材の内径部分上面側へ、ゴム
状弾性体材料を一部回すことを特徴とする。
て、成形キャビテイ内のゴム状弾性体材料が流れ易くな
り、ゴム状弾性体材料の成形不良を防止できる。
介して樹脂素材の下面側へ回り込んだ場合は、仕上げ時
においてその回り込み部分を切断する。ただし、シール
性に影響がなければゴム状弾性体の回り込み部分をつけ
たまま使用可能である。
断面図、同図(B)は同図(A)の樹脂製シールリップ
の要部縦断面図である。
製造行程を示しており、図2は成形型の下型に各部品を
セットした状態を示す断面図である。
ールリップを成形する行程の縦断面図である。
スファ)する場合の成形型の縦断面図である。
断面図、同図(B)(C)は同図(A)の樹脂製シール
リップの要部縦断面図である。
っている状態を示す図である。
である。
発明の第1実施例に係る密封装置を示す図1において、
1は密封装置を示している。この密封装置1は、概略、
ハウジング2と回転軸3間をゴム状弾性体製シールリッ
プ41を備えた環状の第1シール部材4と、このゴム状弾
性体シールリップ41の背面側に配設されるPTFE(ポリテ
トラフルオロエチレン)等の樹脂製シールリップ51を備
えた環状の第2シール部材5と、から構成されている。
そして、ゴム状弾性体シールリップ4の腰部43と樹脂製
シールリップ51の間に、樹脂製シールリップ51がゴム状
弾性体シールリップ41と干渉しないように環状の空間7
が形成されている。
V字形状の環状部材で、ゴム状弾性体によって成形され
ている。この第1シール部材4のV字の一側がハウジン
グ2の嵌合穴21内周に嵌合固定される外周シール部42
と、内径側の一側がゴム状弾性体製シールリップ41とな
っており、このゴム状弾性体シールリップ41のリップ先
端44が回転軸3表面に流体密の状態で摺動自在に密封接
触している。リップ先端44の摺動面にはねじポンプ機能
を果たす螺旋状溝46が形成されている。
いる。補強環6は断面略L字状の環状部材で、円筒部61
と、この円筒部61の一端から半径方向内方に延びる内向
きフランジ部62と、から構成されている。そして、円筒
部61が外周シール部42に埋設されて外周シール部42の剛
性を高め、内向きフランジ部62が、樹脂製の第2シール
部材5の固定フランジ部56を介して、外周シール部42と
ゴム状弾性体製シールリップ41が接合される接合基部43
の大気側側面を支持している。
の樹脂製シールリップ51と、この樹脂製シールリップ51
の基端部から半径方向外方に張り出す固定フランジ部56
と、から構成されている。
ら基部にかけてほぼ全域に形成される螺旋状のねじ溝53
が設けられ、また第1シール部材4のゴム状弾性体製シ
ールリップ41との間の環状空間7に臨む外周面54には微
少な環状溝55が軸方向に離間して複数平行に刻設されて
いる(図1(b)参照)。なお、平行の環状溝55は必ず
しも全周的に設ける必要はなく、不連続に形成されてい
てもよい。
41との間の環状空間7は、樹脂製シールリップ51の全長
にわたってゴム状弾性体製シールリップ41と非接触状態
となっている。
から軸方向密封流体側Oに向かって徐々に縮径されるよ
うな円錐形状に傾斜しているが、内側、すなわち回転軸
側に湾曲している。この樹脂製シールリップ51の湾曲形
状の曲率は、腰部付け根部位において最も大きく、腰部
から先端にかけてはほぼ直線状に延びている。
から軸方向密封流体側に向かって徐々に縮径されるよう
な円錐形状に傾斜しているが、樹脂製シールリップ51と
は逆に、全体として外側、すなわち回転軸から遠ざかる
側に湾曲している。ゴム状弾性体製シールリップ41の内
周形状は、接合基部43との付け根部においては、軸方向
密封流体側Oに向かって回転軸3とほぼ平行に延び、途
中からリップ先端44に向かって円錐状に傾斜している。
そして、回転軸3に当接するリップ先端44において内側
に突出しており、回転軸3とゴム状弾性体製シールリッ
プ41の間に大きな空間を形成している。
リップ51が内側に湾曲し、ゴム状弾性体製シールリップ
41が外側に湾曲しているので、環状空間7が大きく開く
ことになる。特に、環状空間7に面するゴム状弾性体製
シールリップ41内周形状は、付け根部においてほぼ回転
軸とほぼ平行に延びているのに対して、樹脂製シールリ
ップ51の付け根部は内側に大きく湾曲しており、ゴム状
弾性体製シールリップ41の腰部との間に大きな空間を設
けている。また、ゴム状弾性体製シールリップ41のリッ
プ先端44は内側に突出して回転軸3との間に大きな空間
が形成されるので、樹脂製シールリップ51のゴム状弾性
体製シールリップ41との干渉が確実に回避される。
部材4の接合基部43との間に、上記したように第2シー
ル部材5の固定フランジ部56が挟持固定されている。ま
た、固定フランジ部56の外径端面が補強環6の円筒部62
内周面に当接している。固定フランジ部56と第1シール
部材4の接合基部3は全面的に接触し、この接触面はは
全面的に接着面22となっている。この接着面22は、後述
する第1シール部材4の型成形時にゴム状弾性体材料が
樹脂面に焼き付け接着されるものである。この面の接着
は接着剤を用いてもよいし、場合によっては樹脂材とゴ
ム材間を接着剤無しで接着することもできる。
環6の内向きフランジ部62も全面的に密接しており、こ
の接触面9は粘着,接着していてもよく、当接している
だけでもよい。
側角部には、軸方向大気側に向かって張り出すゴム状弾
性体製のダストシール固定部45が全周的に設けられてい
る。このダストシール固定部45内周にワッシャ状ダスト
シール8が固定され、ダストシール8の内径端が回転軸
3の外周面に摺動自在に密封接触されている。ダストシ
ール8はフェルト製で断面矩形状の環状部材となってい
る。ダストシール8としては、その他リップ形状のシー
ル材等各種シール材が適用できる。
ルリップ41と樹脂製シールリップ51との間に環状空間7
を有していることから、樹脂製シールリップ5は、ゴム
状弾性体製シールリップ4と干渉せず、無理なく回転軸
3の作動に追随することができ追随性が向上する。
を、内周面には螺旋状溝52を設けているので、たわみ易
くなり、一層追随性が向上する。そして、内周面には螺
旋状のねじ溝53を設けているので、ねじポンピング作用
によって密封性向上を図ることができる。
溝54を成形するためにゴム状弾性体材料の回り込みの問
題を防止できる。
きることから、樹脂製シールリップ51の寸法が安定し、
安定した密封性能を維持できる。
図7に基づいて説明する。
は、固定側の下型26Aと、可動側の上型26Bとから構成さ
れている。
置される段部20Aを有する下第1型20と、補強環6が配
設される下第2型21と、樹脂材料としての平ワッシャ状
のPTFE等の樹脂製シート5Aの外径側半部を圧着して螺旋
状溝を成形するため下第3型22と、から構成されてい
る。下第3型22の上面には螺旋状溝を形成するための螺
旋状突起22Aが設けられている。
1型23と、樹脂シート5Aの外径側を下第3型22と共に圧
着し、樹脂シート5Aに環状溝55を加工するための上第2
型24と、から構成されている。上第2型24の下面には複
数の環状溝55を加工するための複数の環状突起24Aが同
心的に設けられている。上第1型23と上第2型24の各段
部23A,24A間には、付勢手段としての板ばね25が介装さ
れ、上第1型23と上第2型24を軸方向に離間させる方向
に付勢している。
り、成形キャビテイ27が形成される(図3参照)。
きした下型26Aにおいて、下第1型20の段部20Aにゴム生
地4Aを載置する。また、下第2型21の上面に、補強環6
を、その内向きフランジ部62を下方に向けて載置する。
ての樹脂シート5Aの外径側半部を、補強環6の円筒部61
の内周面をガイドとして、内向きフランジ部62のフラン
ジ面63に密接すると共に、内径側半部を、成形キャビテ
イ27に隣接する下第3型22の上面に、とくに螺旋状突起
22Aに上に当接する(図2参照)。
態で、上型26Bと下型26Aを、図示しないプレス機によっ
て型締めし、成形キャビテイ27内のゴム生地4Aを加熱加
圧する。成形条件は寸法によって適宜設定されるが、18
0[℃]〜200[℃]で、5〜10トン程度の圧力で加圧す
ることが好ましい。
材料が隙間なく充填され、ゴム状弾性体製シールリップ
41を含む第1シール部材4の形状が成形される。同時
に、樹脂シート5Aの外径側半部の接着面57にはゴム材料
が焼き付け接着される。また、ゴム材料の成形圧力によ
って樹脂シート4Aの外径半部は補強環6の内向きフラン
ジ部62に圧着され、これにより、樹脂シート5Aの下面側
へのゴム廻りを防止できる。
力によって、樹脂シート5Aの内径側半部の下面に、下第
3型22の螺旋状突起22Aにより螺旋状のねじ溝53が加工
され、上第2型24の下面に設けた環状突起24Aによって
樹脂シート5Aの内径側半部の上面に互いに平行にの形成
された複数の微少な環状溝55が形成される。この環状溝
55は、本実施例では0.2〜0.3[mm])55程度に加工され
る(図3参照)。
されているので、成形キャビテイ27内のゴム材料が樹脂
シート4A上面側に回り込むのが防止される。
4に示すように上型26Bを開放して型開きする。
き上げ動作によって、樹脂シート5Aの内径側半部を曲げ
出して樹脂製シールリップ5を成形する。このとき、高
温条件(本実施例では180〜200[℃])で行っているこ
とから、容易に曲げ加工できる。
突き上げて、製品本体を排出する(図6参照)。その
後、図7に示すように、下第3型22のみを下方に引き下
げることにより離型が完了する。
バリを削除すると共に、ゴム状弾性体製シールリップ4
のダストシール固定部45内周に、ダストシール材8を固
定することにより密封装置1が完成する。
ワッシャ状のまま第1シール部材4の加硫成形と同時に
補強環6に圧着していることから、樹脂シールリップ5
の厚さを薄くすることが可能になり、成形品において、
ゴム廻り防止、寸法安定のため肉厚の大きい樹脂シール
リップの従来品の欠点であった高発熱を防止することが
できる。
トランスファ成形方式とした例である。すなわち、上型
30を、流動化した成形材料4Aを成形キャビテイ27内に流
入させるための流路31Aを有する上第1型31と、その流
路31Aと連通するゲート32Aを有する上第2型32と、樹脂
シート5Aに平行の複数の環状溝54を形成するための上第
3型33と、から構成したものである。下型26Aについて
は同一の構成なので、同一の構成部分については同一の
符号を付して説明を省略する。
いる。
については同一の符号を付して説明を省略し、異なる点
のみを説明するものとする。
ップ51とゴム状弾性体製シールリップ41の干渉を防止
し、樹脂製シールリップ51の内周に螺旋状溝53、外周に
平行に設けられた複数の環状溝55を有する点で第1実施
例と同一であるが、樹脂製シールリップ51の環状空間7
に面する側面に、ゴム材料を回して薄肉のゴム膜59にて
被覆している点で相違している。このゴム膜59は第1シ
ール部材4の接合基部43から連続して延びている。
は第1実施例と同様に、複数の微少な環状溝55が軸方向
に複数平行に設けられて、この環状溝55の上にゴム膜59
が被覆されている。
いるのに対して、この第2実施例では積極的にゴム廻り
をさせるので樹脂シートの厚みは薄肉でよい。
例と全く同一手順で行うものであるが、樹脂シート4Aを
圧着する上第2型24と下第3型22のクリアランスを、樹
脂シート4A上面と上第2型24の下面の間に、成形キャビ
テイ27からゴム材料が侵入可能な隙間を設ける点で異な
る。第1実施例では樹脂シート4Aの上下面は上第2型24
と下第3型22の間で圧着されて密接しているが、この第
2実施例では隙間が形成される。
ゴム材料を回した上に複数の微少な環状溝55を加圧加工
する。
にゴム材料の流れる空間が大きくなるので、ゴム材料の
流れを整えることができ、ゴム材料の流れが安定する。
端から下面側の螺旋溝53にゴム材料59aが廻った場合に
は、離型後に、樹脂製シールリップ51先端のゴム廻り部
分を仕上げ工程にて切断することによって適正な樹脂製
シールリップ51を得る。切断方向は図中矢印で示すよう
に斜めに切断してもよいが、直角に切断してもよく、密
封性に影響を与えない範囲であればそのまま残しておい
てもよい。
ップと樹脂製シールリップの間に空間を設けて互いに干
渉しないようにしたので、樹脂製シールリップは軸作動
に無理なく追随でき、密封性が安定する。したがって、
過酷な条件下で長期にわたって安定した密封性を求めら
れる箇所の密封装置として利用できる。
著しく向上する。
で、緊迫力が低減して摺動時の発熱を低下させることが
できる。
を、第1シール部材の型成形の工程で、第2シール部材
の一体接合及び樹脂製シールリップの曲げ加工まで、同
時に一工程で行うことができ、生産性が飛躍的に向上す
る。
べき部分は成形キャビテイの外に配置して成形するの
で、ゴム状弾性体性シールリップ及び樹脂性シールリッ
プの寸法安定化を図ることができる。
上面に樹脂製シール部材接合部のゴム廻りを防止でき
る。
Claims (8)
- 【請求項1】ゴム状弾性体製シールリップを有する第1
シール部材と該第1シール部材に一体的に組み付けられ
る樹脂製シールリップを有する第2シール部材と、を備
えて2部材間をシールする密封装置において、 前記樹脂製シールリップを一方の部材側に湾曲させ、か
つ、前記ゴム状弾性体製シールリップを該一方の部材か
ら遠ざかる側に湾曲させて、 前記ゴム状弾性体製シールリップと樹脂製シールリップ
の間に、該樹脂製シールリップがゴム状弾性体製シール
リップと干渉しないように環状の空間を形成し、前記樹
脂製シールリップの前記環状の空間側の側面に環状溝を
形成したことを特徴とする密封装置。 - 【請求項2】環状溝は軸方向に複数形成されていること
を特徴とする請求項3に記載の密封装置。 - 【請求項3】環状溝は全周的に連続していることを特徴
とする請求項1または2に記載の密封装置。 - 【請求項4】樹脂製シールリップの空間側の側面には第
1シール部材のゴム状弾性体製シールリップの基部から
分岐して連続するゴム状弾性体皮膜が形成されているこ
とを特徴とする請求項1、2、または3に記載の密封装
置。 - 【請求項5】ゴム状弾性体材料を成形する成形型と、平
ワッシャ状の樹脂素材を準備し、 該樹脂素材の外径部分を成形型のキャビティ内に挿入
し、ゴム状弾性材料の成形と同時にゴム状弾性体材料を
樹脂素材の外径部分に接着焼き付けし、 一方、平ワッシャ状の樹脂素材の内径部分は成形キャビ
ティに隣接する型部分にて型締め圧力を利用して圧着
し、 成形品の離型の際に、圧着されていた樹脂素材の内径部
分を高温条件下で曲げて樹脂製シールリップを成形する
ことを特徴とする密封装置の製造方法。 - 【請求項6】平ワッシャ状の樹脂素材の内径部分を圧着
する際に、圧着する上方の型部分に環状の突起を設け
て、樹脂素材の上面に環状溝を成形することを特徴とす
る請求項5に記載の密封装置の製造方法。 - 【請求項7】平ワッシャ状の樹脂素材の内径部分を圧着
する際に、圧着する下方の型部分に螺旋状の突起を設け
て、樹脂素材の下面に螺旋状溝を成形することを特徴と
する請求項5に記載の密封装置の製造方法。 - 【請求項8】ゴム状弾性体材料の加圧加熱時に、成形キ
ャビティ内から圧着される樹脂素材の内径部分上面側
へ、ゴム状弾性材料を一部回して皮膜を形成することを
特徴とする請求項5に記載の密封装置の製造方法。
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