JP7130863B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、ネジポンプ効果を発揮するネジ突起を備える密封装置に関する。

オイルシール等の密封装置においては、シールリップのリップ先端から漏れた密封対象流体を密封対象領域側に戻すために、リップ先端における密封対象領域とは反対側の傾斜面にネジポンプ効果を発揮させるネジ突起を設ける技術が知られている。また、シールリップ（密封装置）に対して軸が正逆回転するように構成される場合に、正回転時にネジポンプ効果を発揮するネジ突起と、逆回転時にネジポンプ効果を発揮するネジ突起を備える技術も知られている。このような技術においては、正回転時において、逆回転時用のネジ突起が漏れの原因となり、逆回転時において、正回転時用のネジ突起が漏れの原因となることがある。この点について、図４を参照して説明する。図４は従来例に係る密封装置のシールリップ付近の一部を拡大した模式的断面図である。

この密封装置のシールリップ７００のリップ先端のうち、密封対象領域（Ｏ）とは反対側（Ａ）の傾斜面７１０にネジポンプ効果を発揮させるネジ突起７２０が設けられている。ネジ突起７２０は、傾斜面７１０に対して垂直方向に盛り上がるように構成されている。

以上のように構成される密封装置においては、従来、使用初期からネジポンプ効果を発揮させるために、シールリップ７００の摺動摩耗が進行する前の状態において、ネジ突起７２０における密封対象領域（Ｏ）側の端部が、軸の表面に接するように設計されていた。なお、図４中の点線５００Ｘは、使用初期からネジポンプ効果を発揮させる場合の軸の表面の位置を示している。この従来例においては、ネジ突起７２０における密封対象領域（Ｏ）側の端部（エッジ部）と傾斜面７１０との間に、図４中、距離Ｔ分の段差が設けられている。従って、この段差によって、軸５００の表面とリップ先端との間に微小な隙間が生じてしまう。これにより、特に、高速回転時において、例えば、正回転の場合、正回転用のネジ突起についてはネジポンプ効果が発揮されるため問題はないが、逆回転用のネジ突起の付近において、上記のＴ分の段差によって形成される隙間から密封対象流体が飛散してしまうことがあった。そこで、本出願人は、そのような不具合を解消させるために、シールリップ７００の摺動摩耗が進行する前の状態においては、ネジ突起７２０が軸５００の表面に接しない技術について提案している（特許文献１参照）。つまり、図４に示すように、シールリップ７００の摺動摩耗が進行する前の状態において、ネジ突起７２０における密封対象領域（Ｏ）側の端部が軸５００の表面から距離Ｙ分だけ離れるように設計している。このような構成を採用することで、上記のＴ分の段差によって、軸５００の表面とリップ先端との間に微小な隙間が生じてしまうことを抑制することができる。

しかしながら、この技術においては、シールリップ７００の摺動摩耗が進行する前の状態においては、ネジ突起７２０が軸５００の表面から離れているために、ネジポンプ効果という本来の機能が十分発揮されないといった新たな課題が生じている。このように、未だ改善の余地がある。

特開２００６－１８９１１６号公報

本発明の目的は、ネジ突起を設けたことによる密封対象流体の漏れを抑制しつつ、早期にネジポンプ効果を発揮させることのできる密封装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明の密封装置は、
相対的に回転する軸の表面に摺動するシールリップを備える密封装置であって、
前記シールリップのリップ先端は、密封対象領域に向かって拡径する第１傾斜面と、前記密封対象領域とは反対側に向かって拡径する第２傾斜面とにより構成されると共に、
第２傾斜面には、前記シールリップが前記軸に対して一方方向に回転する場合に密封対象流体を前記密封対象領域に向けて流動させる第１ネジ突起と、前記シールリップが前記軸に対して他方方向に回転する場合に密封対象流体を前記密封対象領域に向けて流動させる第２ネジ突起とが、それぞれ複数設けられており、
前記シールリップの摺動摩耗が進行する前の状態において、第１ネジ突起における前記密封対象領域側の側壁と、第２ネジ突起における前記密封対象領域側の側壁は、いずれも前記シールリップが前記軸の表面に接した状態で、前記軸の中心軸線に対して平行になるように設計されていることを特徴とする。

本発明によれば、シールリップの摺動摩耗が進行する前の状態において、各ネジ突起における密封対象領域側の端部（エッジ部）と第２傾斜面との間には段差が生じず、ネジ突起が軸の表面に接した状態であっても、ネジ突起を起因とする隙間が生じることはない。また、これに伴い、シールリップの摺動摩耗が進行する前の状態において、ネジ突起と軸の表面との間の隙間を可及的に狭くしても（または、隙間をなくしても）、ネジ突起を起因として、漏れが発生してしまうことはない。従って、シールリップの摺動摩耗が進行する前の状態において、当該隙間を可及的に狭くする（または、隙間をなくす）ことで、早期に（隙間をなくした場合には直ちに）、ネジポンプ効果を発揮させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、ネジ突起を設けたことによる密封対象流体の漏れを抑制しつつ、早期にネジポンプ効果を発揮させることが可能となる。

図１は本発明の実施例に係る密封装置の一部破断断面図である。 図２は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図である。 図３は本発明の実施例に係る密封装置のシールリップ付近の一部を拡大した模式的断面図である。 図４は従来例に係る密封装置のシールリップ付近の一部を拡大した模式的断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、本実施例に係る密封装置は、ロボットやサーボモータなど、各種装置において、油などの密封対象流体を封止する用途に好適に用いることができる。

（実施例）
図１～図３を参照して、本発明の実施例に係る密封装置について説明する。図１は本発明の実施例に係る密封装置の一部破断断面図である。なお、図１においては、密封装置を側面から見た状態において、その一部を密封装置の中心軸線を含む面で切断した図を示している。図２は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図である。なお、図２中の密封装置は、その中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。図３は本発明の実施例に係る密封装置のシールリップ付近の一部を拡大した模式的断面図である。

＜密封構造＞
本実施例に係る密封装置１０を備える密封構造について、特に、図２を参照して説明する。本実施例に係る密封構造は、相対的に回転する軸５００及びハウジング６００と、これらの間の環状隙間を封止する密封装置１０とから構成される。図中、左側が密封対象領域（Ｏ）側であり、油などの密封対象流体が封止されている。また、図中右側が密封対象領域（Ｏ）とは反対側（Ａ）であり、例えば、大気に曝された空間である。

＜密封装置＞
密封装置１０について、特に、図１及び図２を参照して、より詳細に説明する。密封装置１０は、金属などにより構成される補強環１００と、補強環１００に一体的に設けられるシール本体２００とから構成される。補強環１００は、ハウジング６００の軸孔の内周面に嵌合により固定される円筒部１１０と、円筒部１１０の一端側（反対側（Ａ））に設けられる内向きフランジ部１２０とから構成される。シール本体２００は、内向きフランジ部１２０の先端に一体的に設けられる。このシール本体２００は、ゴムなどの弾性体により構成される。

シール本体２００は、内向きフランジ部１２０の先端から径方向内側かつ密封対象領域（Ｏ）側に向かって伸び、軸５００の表面に摺動自在に密着するシールリップ２１０と、シールリップ２１０よりも密封対象領域（Ｏ）とは反対側（Ａ）に設けられるダストリップ２２０とを一体に備えている。シールリップ２１０のリップ先端は、密封対象領域（Ｏ）に向かって拡径する第１傾斜面２１１と、密封対象領域（Ｏ）とは反対側（Ａ）に向かって拡径する第２傾斜面２１２とにより構成される。また、シールリップ２１０の外周面側には、リップ先端を軸５００の表面に押し付けるためのガータスプリング３００が装着されている。

そして、第２傾斜面２１２には、ネジポンプ効果を発揮させるネジ突起が設けられている。

＜ネジ突起＞
特に、図１及び図３を参照して、第２傾斜面２１２に設けられたネジ突起について説明する。本実施例に係る密封装置１０は、軸５００とハウジング６００が相対的に両方向に回転（正逆回転）可能に構成される場合において、好適に用いられる。つまり、本実施例に係る密封装置１０は、ハウジング６００及び密封装置１０に対して軸５００が一方方向に回転（正回転）する場合と、他方方向に回転（逆回転）する場合のいずれに対しても、ネジ突起によるネジポンプ効果が発揮されるように構成されている。

より具体的には、第２傾斜面２１２には、シールリップ２１０が軸５００に対して一方方向に回転する場合に密封対象流体を密封対象領域（Ｏ）に向けて流動させる第１ネジ突起２１３が複数設けられている。また、第２傾斜面２１２には、シールリップ２１０が軸５００に対して他方方向に回転する場合に密封対象流体を密封対象領域（Ｏ）に向けて流動させる第２ネジ突起２１４も複数設けられている。なお、軸５００に対してシールリップ２１０が、図１中矢印Ｓ方向に回転する場合が、上記「一方方向」への回転に相当し、軸５００に対してシールリップ２１０が、図１中矢印Ｔ方向に回転する場合が、上記「他方方向」への回転に相当する。また、図示の例では、３つの第１ネジ突起２１３を一組とし、３つの第２ネジ突起２１４を一組として、それぞれ交互に複数のネジ突起が配置される場合を示している。しかしながら、ネジ突起の配置については、図示の例に限定されるものではない。２つまたは４つ以上の第１ネジ突起２１３を一組とし、同様に２つまたは４つ以上の第２ネジ突起２１４を一組として、それぞれ交互に複数のネジ突起を配置してもよい。また、第１ネジ突起２１３と第２ネジ突起２１４を一つずつ交互に配置してもよい。

そして、シールリップ２１０の摺動摩耗が進行する前の状態において、第１ネジ突起２１３における密封対象領域側（Ｏ）の側壁２１３ａは、シールリップ２１０が軸５００の表面に接した状態で、軸５００の中心軸線に対して平行になるように設計されている。なお、シールリップ２１０の摺動摩耗が進行する前の状態において、第１ネジ突起２１３における密封対象領域側（Ｏ）の側壁２１３ａは、シールリップ２１０が軸５００の表面に接した状態で、軸５００の表面に対して平行になるように設計されていると言うこともできる（図３参照）。なお、「側壁２１３ａは、シールリップ２１０が軸５００の表面に接した状態で、軸５００の中心軸線（または軸５００の表面）に対して平行になるように設計されている」の意味するところは、このような設計によって、実際にシールリップ２１０が軸５００の表面に接した際に、側壁２１３ａが軸５００の中心軸線（または軸５００の表面）に対して平行になるのが望ましいものの、多少ずれてしまう場合も含まれる趣旨である。次に説明する側壁２１４ａについても同様である。

同様に、シールリップ２１０の摺動摩耗が進行する前の状態において、第２ネジ突起２１４における密封対象領域側（Ｏ）の側壁２１４ａは、シールリップ２１０が軸５００の表面に接した状態で、軸５００の中心軸線に対して平行になるように設計されている。なお、シールリップ２１０の摺動摩耗が進行する前の状態において、第２ネジ突起２１４における密封対象領域側（Ｏ）の側壁２１４ａは、シールリップ２１０が軸５００の表面に接した状態で、軸５００の表面に対して平行になるように設計されていると言うこともできる（図３参照）。

＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
本実施例に係る密封装置１０によれば、シールリップ２１０の摺動摩耗が進行する前の状態において、各ネジ突起（第１ネジ突起２１３及び第２ネジ突起２１４）における密封対象領域側の端部（エッジ部）と第２傾斜面２１２との間には段差が生じない。つまり、背景技術の中で説明した図４中の距離Ｔをゼロにすることができる。そして、側壁２１３ａ及び側壁２１４ａが、軸５００の中心軸線に対して平行（軸５００の表面に対して平行）であることも相まって、ネジ突起（第１ネジ突起２１３及び第２ネジ突起２１４）が軸５００の表面に接した状態であっても、ネジ突起を起因とする隙間が生じることはない。

また、これに伴い、シールリップ２１０の摺動摩耗が進行する前の状態において、ネジ突起と軸５００の表面との間の隙間（図３中の隙間Ｘ）を可及的に狭くしても（または、隙間Ｘをなくしても）、ネジ突起を起因として、漏れが発生してしまうことはない。従って、シールリップ２１０の摺動摩耗が進行する前の状態において、当該隙間Ｘを可及的に狭くする（または、隙間Ｘをなくす）ことで、早期に（隙間Ｘをなくした場合には直ちに）、ネジポンプ効果を発揮させることができる。

以上のように、本実施例に係る密封装置１０によれば、ネジ突起（第１ネジ突起２１３及び第２ネジ突起２１４）を設けたことによる密封対象流体の漏れを抑制しつつ、早期にネジポンプ効果を発揮させることが可能となる。

（その他）
上記実施例においては、シールリップ２１０の他に、ダストリップ２２０を備える密封装置を例にして説明したが、本発明の密封装置は、そのような構成に限定されることはない。つまり、本発明の密封装置は、少なくとも、第１ネジ突起と第２ネジ突起が設けられるシールリップを備える各種密封装置に適用可能である。したがって、本発明は、ダストリップを備えていない密封装置に適用することもできるし、ネジ突起を備えるシールリップとダストリップとの間に、更に、補助的なシールリップを備える密封装置にも適用することができる。また、本発明は、例えば、軸に固定されたフランジ状の部材の端面に対して摺動する端面リップを、更に備える密封装置にも適用可能である。また、上記実施例においては、補強環を備える密封装置を例にして説明したが、本発明の密封装置は、補強環を備えていない密封装置にも適用することができる。

１０ 密封装置
１００ 補強環
１１０ 円筒部
１２０ 内向きフランジ部
２００ シール本体
２１０ シールリップ
２１３ 第１ネジ突起
２１３ａ 側壁
２１４ 第２ネジ突起
２１４ａ 側壁
２２０ ダストリップ
３００ ガータスプリング
５００ 軸
６００ ハウジング

Claims (1)

1. 相対的に回転する軸の表面に摺動するシールリップを備える密封装置であって、
   前記シールリップのリップ先端は、密封対象領域に向かって拡径する第１傾斜面と、前記密封対象領域とは反対側に向かって拡径する第２傾斜面とにより構成されると共に、
   第２傾斜面には、前記シールリップが前記軸に対して一方方向に回転する場合に密封対象流体を前記密封対象領域に向けて流動させる第１ネジ突起と、前記シールリップが前記軸に対して他方方向に回転する場合に密封対象流体を前記密封対象領域に向けて流動させる第２ネジ突起とが、それぞれ複数設けられており、
   前記シールリップの摺動摩耗が進行する前の状態において、第１ネジ突起における前記密封対象領域側の側壁と、第２ネジ突起における前記密封対象領域側の側壁は、いずれも前記シールリップが前記軸の表面に接した状態で、前記軸の中心軸線に対して平行になるように設計されていることを特徴とする密封装置。
   

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