JP6288409B2 - 密封装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、リップ摺動面にオイルが枯渇した状態(無潤滑状態)で高速回転の状態が続くと、摺動発熱によるリップのへたりおよびリップの摩耗が急激に進行する。その結果、リップの緊迫力が低下してシール漏れに至るおそれがある。緊迫力の低下を防止するため、ばねによってリップを押さえつけてはいるが、リップが摩耗するとばね径も変化し、ばねが収縮する。そのため、摩耗前のばねの拘束力を得ることができず、緊迫力の低下を免れない。
また、リップの緊迫力を、一次的には自然に拘束力を得ることができる弾性部材によって発現することができる。一方、リップが摩耗して弾性部材の拘束力が低下した場合に、緊迫力の低下を抑制する補足部材として熱収縮部材を利用することができる。すなわち、弾性部材の拘束力とは別の機構で発生する熱収縮力によって、リップの緊迫力の低下を良好に抑制することができる。
請求項4に記載の発明によれば、関係式:a<t<2aを満たす条件でリップ根元部および熱収縮部材を設計することによって、熱収縮部材が外環に干渉することを防止しながら、熱収縮部材の熱収縮による効果を十分得ることができる。
図1は、本発明の一実施形態を示すオイルシール1の斜視図であって、組み立てた状態と分解した状態を示している。なお、図1では、オイルシール1の断面構造の明瞭化のために、リング状のオイルシール1の一部を切除して表している。
本発明の密封装置の一例としてのオイルシール1は、シール本体2と、本発明の弾性部材の一例としてのコイルばね3と、本発明の熱収縮部材の一例としての熱収縮チューブ4とを含む。シール本体2、コイルばね3、および熱収縮チューブ4は、それぞれリング状に形成されている。オイルシール1は、シール本体2に、コイルばね3と熱収縮チューブ4を嵌め込むことによって組み立てられる。
外環7は、その軸方向一端側周縁から径方向内側に延びるフランジ部10を有する断面視略L字状に形成されている。フランジ部10は、外環7の内周面と内環9との間の溝8の底部を形成している。オイルシール1は、このフランジ部10が外側となるようにシール対象物(たとえば、図2に示す回転部25)に取り付けられる。したがって、シール対象物に取り付けられた状態のオイルシール1では、内側の密封液に接する面(密封液側面)が溝8によって開放されており、外側の大気に接する面(大気側面)がフランジ部10によって閉塞されている。以下では、溝8の開放側(フランジ部10が形成されていない側)を「密封液側」とし、密封液側の反対側(フランジ部10が形成されている側)を「大気側」として説明する。
一方、外環7の内周面は、フランジ部10から溝8の開放端へ向かって径方向外側へと緩やかに傾斜するテーパ面13を含む。このテーパ面13は、この実施形態では、フランジ部10と、溝8の開放端よりもやや閉塞端側の深さ位置との間に形成されている。これにより、外環7の肉厚が溝8の開放端側で薄くなるので、外環7と内環9との間隔(溝8の幅)が広くなる。そのため、コイルばね3と熱収縮チューブ4といった二つの部材を、当該溝8を介してシール本体2に取り付ける際の作業性を向上させることができる。なお、外環7の内周面は、フランジ部10から溝8の開放端に至るまでの全区間でテーパ面13であってもよい。
内環9は、内環9の全周に亘って形成されたリップ15と、リップ15を曲げ弾性によって縮拡径自在に支持するリップ根元部16とを含む。つまり、リップ15に対して径方向外側もしくは内側へ向かう方向の力が加わると、その力によってリップ根元部16に曲げ応力が加わってリップ根元部16が変形し、その変形によってリップ15が拡径したり縮径したりする。
この一対の面は、それぞれリップ密封液側面19およびリップ大気側面20であり、断面視においてリップ先端17を通る対称軸21に対して非対称になっている。より詳しくは、リップ密封液側面19がリップ大気側面20よりもシール本体2の軸線18に対して大きな角度で傾斜することによって非対称になっている。たとえば、軸線18に対する、リップ密封液側面19の角度θ1は0°〜90°であるのに対し、リップ大気側面20の角度θ2は0°〜90°である。また、リップ密封液側面19とリップ大気側面20とが交差することで形成されるリップ先端17の角度θ3は、たとえば、90°〜180°である。
補強環6は、この実施形態では、ゴム部材5において外環7に選択的に埋め込まれており、外環7と同じ断面視略L字状に形成されている。
コイルばね3は、リップ15のばね溝22の内径とほぼ同じ径の外径を有する円筒状に形成されている。コイルばね3の種類は、特に制限されず、一般的なものが使用可能である。なお、この実施形態では、リップ15を弾性的に締め付けることができる弾性部材の一例としてコイルばね3を挙げているが、たとえば、ゴムチューブ等をコイルばね3に代えて用いてもよい。
図1で説明したオイルシール1は、たとえば、主として自動車のエンジン、トランスミッション等の回転部に使用されるが、これらに限らず、建設機械、工作機械、航空機、船舶、鉄道車両、農業機械、石油化学プラント、原子力発電プラント、家庭電気製品等のあらゆる分野の機械に使用することができる。
すなわち、図3の回転軸29上に矢印で示すように、オイルシール1が回転部25にセットされた直後の初期状態(摩耗前)では、回転軸29に対するリップ15の接触面(リップ摺動面31)の面圧分布が、オイルシール1の軸方向中央を通る対称軸32に対して、大気側と密封側に非対称になっている。
さらに、図1に示すように、コイルばね3が、リップ15および熱収縮チューブ4で完全に覆われているので、密封液側にコイルばね3を腐食させる成分を含む液体が入れられている場合でも、当該液体からコイルばね3を保護することができる。
たとえば、前述の実施形態では、リップ15と熱収縮チューブ4との間にコイルばね3が挟まれている構成を取り上げたが、シール本体2にリップ15を径方向内側に付勢する力が備えられている場合には、コイルばね3を省略してもよい。
Claims (4)
- 内周に軌道面を有する外側部材と、前記外側部材と同軸に前記外側部材に対して環状の空隙を挟んで相対回転可能に配置され、外周に軌道面を有する内側部材との間の前記空隙に装着される密封装置であって、
前記内側部材の前記軌道面に所定の面圧で接触し、前記内側部材の前記軌道面に対して摺動する環状のリップを有するシール本体と、
前記リップを取り囲んで前記リップを弾性的に締め付ける環状の弾性部材と、
前記リップの外周を取り囲むように取り付けられ、熱によって収縮し、その収縮力によって前記リップを縮径する方向に押圧できる熱収縮部材とを含み、
前記熱収縮部材は、前記弾性部材の外周側に設けられている、密封装置。 - 前記熱収縮部材は、収縮前の形態で前記シール本体に取り付けられている、請求項1に記載の密封装置。
- 前記弾性部材は、円筒状のコイルばねを含み、
前記リップは、その外周面に周方向に沿って環状に形成され、前記コイルばねが嵌め込まれる断面視略半円形状のばね溝を有しており、
前記熱収縮部材は、前記ばね溝から露出する前記弾性部材の外周面を覆うように形成された半円筒状の熱収縮チューブを含む、請求項1または2に記載の密封装置。 - 前記シール本体は、その外周面が前記外側部材の前記軌道面に接するように前記空隙に嵌め込まれる外環を含み、
前記リップは、前記外環の内方領域に配置されるように、前記外環に対してリップ根元部を介して一体的に接続されており、
前記リップ根元部の厚さtおよび前記熱収縮部材の厚さaは、関係式:a<t<2aを満たす、請求項1〜3のいずれか一項に記載の密封装置。
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