JP4595793B2 - 軸シール構造 - Google Patents

Description

この発明は、軸シール構造に関し、特に、回転軸用のオイルシールと、オイルシールの抜け止め用の押え板を有する軸シール構造に関する。

従来の軸シール構造としては、例えば、図３に示すオイルシール５５を用いた軸シール構造５０が知られている。
この種の軸シール構造５０では、静止部材に相当する軸ケース５１と、該軸ケース５１に対して回転する軸部材としての回転軸５３が夫々配置され、軸ケース５１と回転軸５３との間に環状の隙間が形成されている。
環状の隙間に配置されたオイルシール５５は、軸ケース５１に保持されており、オイルシール５５の内径部は、回転軸５３の外周面５４に摺接する環状のリップ部を備えている。

図３において右側（内側）のリップ部が主リップ部５７であり、軸ケース５１の内側からの潤滑油漏れを防止する。
また、図３における左側（外側）のリップ部はダストリップ部５８であり、軸ケース５１の外側からの塵埃や水分等の異物の侵入を防止する。
オイルシール５５の外径部は軸ケース５１に保持される保持部５６を備えている。
因みに、この種のオイルシール５５は、回転軸５３用のオイルシール５５として一般的なオイルシールであり、軸ケース５１の外側から装着されるオイルシール５５である。
さらに、軸シール構造５０では、オイルシール５５の外側端面５９と当接する環状の押え板６０が保持されている。
そして、軸ケース５１の装着溝５２には、Ｃリング６１が装着されており、押え板６０は、押え板６０の外側に配置されたＣリング６１により抜け止めが図られている。

この軸シール構造５０では、潤滑油の圧力あるいは機械的な力がオイルシール５５に対する内圧として作用する場合、オイルシール５５は外側へ移動しようするが、このとき、押え板６０はオイルシール５５の移動を防止する。

一方、関連する従来技術として、サイドリップを備えるオイルシールが存在する。
この種のオイルシールでは、主リップと、ダストリップと、サイドリップの夫々がリップ部に相当し、各リップが一体的に形成されている。
なお、オイルシールは押え板に相当する止め輪により静止部材に相当するケースからの抜け止めが図られている。
サイドリップは、軸部材において径方向に張設されたフランジ状の回転端面に摺接する（例えば、特許文献１を参照。）。

さらに、関連する別の従来技術として、油圧機械を操縦する操作弁に使用されるパッキングが存在する。
このパッキングでは、金属製補強環に設けたフランジ部と、ダストリップを備えたダストシールを重ねてパッキング押えによって、弁棒と弁体の間に介在させている。
つまり、ダストリップを有するダストシールは、シールリップを有するフランジ部と別体している（例えば、特許文献２を参照。）。

さらに別の関連する従来技術として、往復動軸用密封装置が存在する。
この往復動軸用密封装置におけるオイルシールは、金属製の取付環に軸方向内側を向いたピストンロッドの外周面に密接される主リップと、外筒及びロッドガイドとの間を密封する外周リップをゴム状弾性材料で一体成形したものであり、ダストシールは金属製の取付環に、軸方向外側を向いた状態でピストンロッドの外周面に密接されるダストリップゴム状弾性材料で一体成形したものとなっている（例えば、特許文献３を参照。）。
特開平８−１４３９９号公報 実公昭５６−４７４１１号公報 特開２００５−９０５６９号公報

図３に示す従来の軸シール構造では、オイルシールの内側端面に作用する内圧が大きい場合には、押え板がオイルシールの外側端面を広く当接するように、押え板の径方向の寸法を大きく設定する必要がある。
押え板の径方向の寸法が大きく設定されると、オイルシールの外側端面における露出面積が相対的に少なくなり、例えば、特許文献１に示すサイドリップをオイルシールに設けることが困難となる。
また、内圧が大きい場合でも耐圧度の高いオイルシールを用いることも考えられるが、オイルシールの構造上の相違からオイルシールの装着の向きが軸部材の内側からとなる等、オイルシールの使用上の制約を受ける場合がある。

一方、特許文献２において示されるダストリップを有するダストシールが、シールリップを有するフランジ部と別体である場合でも、パッキング押えの径方向の寸法が大きく設定されると、サイドリップを設けることが困難であることに変わりはない。

他方、特許文献３において示される技術では、主リップと外周リップが金属製の取付環に一体形成されたオイルシールとは別に、ダストシールが別の金属製の取付環に一体形成されたダストリップを設けているが、軸部材に相当するピストンロッドは積極的に回転する軸部材ではない。
つまり、特許文献３において示されたオイルシールは、軸部材が積極的に回転される前提で構成されたオイルシールではなく、軸部材の回転に適したオイルシールではない。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、オイルシールが回転軸等の回転する軸部材に適用するオイルシールであるとき、サイドリップ等の新たなリップ体をオイルシールとは別に独立して設けることができる軸シール構造の提供にある。

上記課題を達成するため、本発明は、静止部材と、該静止部材に対して回転する軸部材が配置され、前記軸部材は、回転軸と、前記静止部材の外側端面と対向するフランジ状の環状部材とから構成され、前記環状部材は外径方向へ向かう複数箇所で屈曲され、前記静止部材と前記軸部材との間に環状の隙間が形成され、前記隙間に配置されるオイルシールが前記静止部材に保持され、前記オイルシールの内径部は、前記軸部材の外周面に摺接する環状のリップ部を備え、前記オイルシールの外径部は前記静止部材に保持される保持部を備え、前記オイルシールは前記静止部材の外側からの挿入により前記保持部に保持され、前記静止部材は、前記オイルシールの外側端面と当接する環状の押え板を保持する軸シール構造であって、前記押え板は、前記オイルシールと独立して前記環状部材の内側面と摺接する環状のリップ体を有することを特徴とする。

本発明では、環状の押え板が、オイルシールと独立して軸部材の外周面と摺接する環状のリップ体を有することから、押え板の径方向の寸法が大きく設定され、オイルシールの外側端面における露出面積が相対的に少なくなっても、無理なくサイドリップ等のリップ体をオイルシール以外に設けることができる。

また、本発明では、上記の軸シール構造において、前記リップ体は、前記オイルシールにおける前記リップ部と異なる材料により形成されてもよい。

この場合、オイルシールの外側に位置する押え板におけるリップ体の材料と、オイルシールにおけるリップ部の材料が夫々異なることにより、リップ体やリップ部に必要な機能に併せて材料を選択することができる。

本発明によれば、オイルシールが回転軸等の回転する軸部材に適用するオイルシールであるとき、サイドリップ等の新たなリップ体をオイルシールとは別に独立して設けることができる。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る軸シール構造について図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態に係る軸シール構造を軸部材の軸方向に沿って破断して示す断面図である。
図１に示すように、この実施形態に係る軸シール構造１０は、静止部材である軸ケース１１に装着されるオイルシール２２と、オイルシール２２の外側に配置される押え板と、軸部材としての回転軸１８における環状部材１９に摺接されるリップ体３３と、押え板３２の抜け止めを図るＣリング３４とから主に構成されている。

〔軸ケース、回転軸について〕
まず、軸ケース１１と回転軸１８について説明する。
軸ケース１１は、軸ケース１１に対して回転する回転軸１８を挿通する挿通孔１６を有している。
挿通孔１６に挿通される回転軸１８は、軸ケース１１の内側（図１における右側）において軸受（図示せず）により支持されている。
回転軸１８には、軸ケース１１の外側端面１２と対向するフランジ状の環状部材１９が装着されており、環状部材１９は回転軸１８とともに軸部材を構成する。
環状部材１９は、軸ケース１１の外側から異物（例えば、塵埃及び水分。）が入りにくくするための部材であり、図１に示すように外径方向へ向かう複数の箇所で屈曲されている。

挿通孔１６における軸ケース１１の外側付近では、軸ケース１１と回転軸１８との間に環状の隙間が形成されている。
隙間において、軸ケース１１の外側端面１２から内側へ向けて比較的広く設定された空間部１７が形成されている。
この空間部１７はオイルシール２２が収容される空間部であり、空間部１７を臨む軸ケース１１の内周面１３の一部は、オイルシール２２を保持する保持面として機能する。
保持面として機能する内周面１３の一部は、回転軸１８の軸芯方向と平行な面となっている。
空間部１７を臨む軸ケース１１の内周面１３の外側付近にはＣリング３４を装着するための装着溝１４が形成されている。

空間部１７の軸方向の内側には、挿通孔１６を縮径するように回転軸１８へ向けて延設された軸ケース１１の延設部１５が形成されている。
延設部１５の内周面は、回転軸１８の外周面２０と対峙して接近した状態にある。
延設部１５の外側面には、装着されたオイルシール２２の内側端面３０が当接し、オイルシール２２の内側への移動を規制する。

〔オイルシールについて〕
次に、オイルシール２２について説明する。
オイルシール２２は軸ケース１１に保持され、回転する回転軸１８に対して摺接する。
この実施形態のオイルシール２２は、金属製の断面略Ｌ字状の補強環２３と、補強環２３を囲繞するフッ素ゴム製の弾性体２４と、回転軸１８に対する締め付け力を付与するガータスプリング３１とから構成されている。
補強環２３はオイルシール２２の芯材としてオイルシール２２の強度を維持する機能を有する。

弾性体２４はフッ素ゴムを材料としていることから耐熱性に優れており、回転軸１８が高速で回転し、弾性体２４が回転軸１８との摺接による熱を受けても変質するおそれは殆どない。
弾性体２４の断面形態は略コ字状であり、弾性体２４には補強環２３の外周に位置する保持面に対応する保持部２５と、延設部１５寄りに設定された断面山形状のリップ部としての主リップ部２６と、主リップ部２６の外側に位置する別のリップ部としてのダストリップ部２７が形成されている。
保持部２５は、軸ケース１１における内周面１３の一部（保持面）に保持される外周面を形成している。
つまり、オイルシール２２の外径部は、軸ケース１１に保持される保持部２５を備える。

主リップ部２６は、回転軸１８の外周面２１に対して周方向に亘って当接し、オイルシール２２の内側から外側への潤滑油漏れを防止する。
従って、回転軸１８が回転すると、主リップ２６は回転軸１８の外周面２１に摺接する。
主リップ部２６の外周側には環状溝２８が形成されており、環状溝２８にガータスプリング３１が装着されている。
装着溝２８に装着されたガータスプリング３１の締め付け力は主リップ部２６を回転軸１８の外周面２１へ押し付ける付勢力となっている。
ダストリップ部２７は、主リップ部２６よりも外側に位置し、やや外側へ向けて張設されている。
ダストリップ部２７の先端は、回転軸１８の外周面２１に対して周方向に亘って当接し、オイルシール２２の外側からの異物（塵埃、水分等）の侵入を防止する。
つまり、オイルシール２２の内径部は、回転軸１８の外周面２１に摺接する環状の主リップ部２６とダストリップ部２７を備える。

また、弾性体２４の外側端面２９は、回転軸１８の軸芯方向と直角な環状の平面を形成して、オイルシール２２の外側端面を構成し、さらに、補強環２３の内側に位置する弾性体２４の内側端面３０が、オイルシール２２の内側端面を構成している。
なお、この実施形態では、オイルシール２２の内側となる軸ケース１１内には、潤滑油が充填されている。

〔押え板について〕
次に、押え板３２について説明する。
オイルシール２２が軸ケース１１に装着された状態では、環状の押え板３２がオイルシール２２の外側に配置される。
この実施形態では、オイルシール２２の外側端面２９の大部分と当接する押え板３２となっている。
押え板３２は、オイルシール２２と独立して回転軸１８と摺接する環状のリップ体３３を有する。
図１に示すように、押え板３２は、弾性材料から形成されたリップ体３３を備える。
リップ体３３の基部は、押え板３２の内周面の外側寄りの一部と外側面の内周面寄りの一部に亘って溶着されている。
リップ体３３における基部から先端部は、回転軸１８の外周面２１からやや離れるように外側へ張設されており、リップ体３３の外側端は環状部材１９の内側面に当接している。
リップ体３３は環状部材１９と軸ケース１１の間に侵入する異物がオイルシール２２へ入り込むことを防止する。
つまり、リップ体３３はサイドリップとしての機能を実質的に果たす。
この実施形態では、リップ体３３は二トリルゴム（ＮＢＲ）を材料としており、オイルシール２２において用いたフッ素ゴムと比較して耐熱性に劣るものの耐水性に優れている。

〔Ｃリングについて〕
Ｃリング３４は、押え板３２の外側への抜け止めを図るための部材であり公知のものであり、Ｃリング３４は、軸ケース１１の装着溝１４に装着される。
この実施形態では、Ｃリング３４は押え板３２の外側面における外周付近に亘って当接可能である。
オイルシール２２が内圧を受けて内側へ移動しようとする場合に、押え板３２の外側面に当接してオイルシール２２及び押え板３２の移動を規制する。

次に、この実施形態に係る軸シール構造１０を構成する各要素の組み付けの手順について説明する。
まず、軸ケース１１に対してオイルシール２２を軸ケース１１の外側から装着する。
次に、押え板３２をオイルシール２２の外側に臨ませ、さらに、Ｃリング３４を装着溝１４に装着する。
最後に回転軸１８を挿通孔１６へ挿通すれば、軸シール構造１０を構成する各要素の組み付けが完了する。

次に、この実施形態に係る軸シール構造１０の作用について説明する。
回転軸１８が回転すると、オイルシール２２における主リップ部２６及びダストリップ部２７は、回転軸１８の外周面２１と摺接する、
このとき、押え板３２におけるリップ体３３は、環状部材１９の内側面に対して摺接する。
オイルシール２２の内側となる軸ケース１１内に充填されている潤滑油は、主リップ部２６により遮られてオイルシール２２の外側へ漏れるおそれは少ない。

他方、環状部材１９と軸ケース１１の間から入り込む異物は、まず、リップ体３３により遮られる。
リップ体３３は耐水性に優れたニトリルゴムを用いていることから、水分に繰り返し曝されても変質するおそれは殆どない。
リップ体３３を越えて軸ケース１１の内側へ向けて侵入する異物が存在する場合、ダストリップ部２７により遮られる。

ところで、潤滑油の圧力が高い場合や、回転軸１８の軸方向への僅かな移動による機械的な力を受ける場合など、オイルシール２２に対して内圧が作用する場合がある。
この場合、オイルシール２２が軸ケース１１に対して外側へ移動しようとする。
このとき、オイルシール２２が軸ケース１１に対して移動しようとしても、Ｃリング３４により抜け止めが規制される押え板３２が、オイルシール２２の外側への移動を規制する。

この実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）環状の押え板３２は、オイルシール２２と独立して環状部材１９の内側面と摺接する環状のリップ体３３を有しているが、押え板３２の径方向の寸法が大きく設定され、オイルシール２２の外側端面２９における露出面積が相対的に少なくなっても、無理なくサイドリップとして機能するリップ体３３をオイルシール２２以外に設けることができる。
（２）オイルシール２２の外側に位置するリップ体３３の材料と、オイルシール３３における主リップ部２６やダストリップ部２７の材料が夫々異なることにより、リップ体３３と、主リップ部２６やダストリップ部２７に必要な機能に併せて材料を選択することができる。

（参考例）
次に、参考例に係る軸シール構造について説明する。
図２に示すように、参考例に係る軸シール構造４０の各要素は、リップ体を除き、基本的に第１の実施形態の軸シール構造１０の各要素と同一構成である。
従って、参考例の軸シール構造４０では、第１の実施形態と共通する要素については、第１の実施形態で用いた符号を共通して用い、第１の実施形態の説明を援用する
。

この参考例では、押え板３２に設けられたリップ体４１が、回転軸１８における環状部材１９ではなく、回転軸１８の外周面２１に当接するように設けられている。
従って、外側から内側へ向けてリップ体４１、ダストシール部２７、主リップ部２６が
順番に位置することになる。
リップ体４１を回転軸１８の外周面に当接させる理由は、軸ケース１１に対して回転軸１８が軸方向に移動することがあっても、リップ体４１と回転軸１８との摺接状態が変わらず、リップ体４１が回転軸１８から離れることはない。
因みに、第１の実施形態のおけるリップ体３３のように、リップ体３３が環状部材１９の内側面に当接する場合、軸ケース１１に対して回転軸１８が軸方向に大きく移動すると、リップ体３３が回転軸１８から離れたり、リップ体３３が過度に変形するおそれがある。
参考例に係る軸シール構造４０では、リップ体４１が回転軸１８の外周面２１に摺接するため、上記の問題が生じることはない。

なお、本発明は、上記した第１の実施形態、参考例に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。
○ 第１の実施形態、参考例では、押え板におけるリップ体とオイルシールにおけるリップ部の材料を夫々異なる材料としたが、両者の材料が一致することを妨げる趣旨ではない。またオイルシールの弾性体の材料はフッ素ゴムに限らず適宜の弾性材料を選択でき、また、リップ体についてもアクリルゴム等の他の弾性材料を採用してもよい。
○ 第１の実施形態、参考例では、押え板の抜け止めを軸ケースに装着したＣリングにより図るようにしたが、例えば、押え板を軸ケースに直接取り付けて固定するようにしてもよい。また、リップ体は押え板に対して溶着するだけでなく、例えば２枚の押え板の間にリップ体を配置して押え板によりリップ体を挟着するようにしてもよく、少なくとも、リップ体を押え板に取り付けることができる手段であればその手段は問われない。
○ 第１の実施形態、参考例では、軸シール構造の適用を具体的に示さなかったが、例えば、車両におけるブレーキ付近の車軸や駆動軸の回転軸に適用することができる。また、車両としては自動車のほか、荷役車両や建設車両を含む産業車両に本発明を適用することができる。

第１の実施形態に係る軸シール構造を軸部材の軸方向に沿って破断して示す断面図である。 参考例に係る軸シール構造の要部を軸部材の軸方向に沿って破断して示す断面図である。 従来の技術に係る軸シール構造の要部を軸部材の軸方向に沿って破断して示す断面図である。

符号の説明

１０、４０、５０ 軸シール構造
１１、５１ 軸ケース
１２ 外側端面
１３ 内周面
１４、５２ 装着溝
１５ 延設部
１６ 挿通孔
１７ 空間部
１８、５３ 回転軸
１９ 環状部材
２０、２１、５４ 外周面
２２、５５ オイルシール
２４ 弾性体
２６、５７ 主リップ部
２７、５８ ダストリップ部
３２、６０ 押え板
３３、４１ リップ体
３４、６１ Ｃリング

Claims (2)

1. 静止部材と、該静止部材に対して回転する軸部材が配置され、前記軸部材は、回転軸と、前記静止部材の外側端面と対向するフランジ状の環状部材とから構成され、前記環状部材は外径方向へ向かう複数箇所で屈曲され、前記静止部材と前記軸部材との間に環状の隙間が形成され、前記隙間に配置されるオイルシールが前記静止部材に保持され、前記オイルシールの内径部は、前記軸部材の外周面に摺接する環状のリップ部を備え、前記オイルシールの外径部は前記静止部材に保持される保持部を備え、前記オイルシールは前記静止部材の外側からの挿入により前記保持部に保持され、前記静止部材は、前記オイルシールの外側端面と当接する環状の押え板を保持する軸シール構造であって、前記押え板は、前記オイルシールと独立して前記環状部材の内側面と摺接する環状のリップ体を有することを特徴とする軸シール構造。
2. 前記リップ体は、前記オイルシールにおける前記リップ部と異なる材料により形成されていることを特徴とする請求項１記載の軸シール構造。

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