JPH0984291A - シール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オイルシールの内部と外部との間の圧力差が
大きく生じる環境で使用しても気密性が低下せず、オイ
ルシールの寿命が短かくなることを防ぐ。 【解決手段】 ハウジング１と該ハウジング１に対して
回転可能な軸２との間にオイルシール２０を設け、かつ
該オイルシールが軸方向に摺動可能な空間２１をハウジ
ング１と駆動軸２との間に形成する。そして、オイルシ
ール２０に、軸２と接触する軸側リップ部２０ａと、ハ
ウジング１と接触するハウジング側リップ部２０ｂとを
設け、内外の圧力差によりオイルシール２０を軸方向に
摺動可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸のシール構造に
関する。更に詳述すると、本発明は、例えば水中モータ
の軸封装置のようにオイルシールの内部と外部との間に
圧力差が生ずる部分のシールに適したシール構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】水中ポンプ等の駆動に用いられる水中モ
ータの駆動軸には、例えば、図４に示すようなシール構
造が採用されている。このシール構造は、駆動軸２が回
転可能に収容されている水中モータのハウジング１の一
部に、拡径されたシール収容部３が形成され、そのシー
ル収容部３に第１オイルシール４と第２オイルシール６
との２つのオイルシールが背中合わせに組み込まれてい
る。各オイルシール４，６は、剛性を高める補強環４
ａ，６ａがそれぞれ内蔵されており、ハウジング１に圧
入されることによって固定されている。これにより、オ
イルシール４，６は、ハウジング１に気密性を保持して
抜け出さないように固定される一方、内径側のリップ部
４ｂ，６ｂで駆動軸２を回転可能に締め付けてシールす
るように設けられている。リップ部４ｂ，６ｂの背部に
は腰部４ｃ，６ｃのばね力を補うためガータばね８が装
着されて、リップ部４ｂ，６ｂを駆動軸２に押圧するよ
うに設けられている。尚、第１オイルシール４と第２オ
イルシール６との間には、グリス５が封入されてシール
性が更に高められている。さらに、シール収容部３の開
口部には、フィルタ７が嵌合されている。

【０００３】一方、図５に示すように、軸方向に並ぶ２
つのリップ部１０ｂ，１０ｃを備えたオイルシール１０
によりシールを行う構造も知られている。このシール構
造は、図４に示すものと同様に、オイルシール１０がハ
ウジング１に圧入されてシール収容部３に収容されてい
る。オイルシール１０は、シール収容部３のストッパ１
１に一端が固定され、他端側がシール収容部３の開口部
に嵌合され、シール押さえ１２によって固定され、軸方
向に動き得ないように設置されている。尚、オイルシー
ル１０には、剛性を高める補強環１０ａが内蔵され、リ
ップ部１０ｂ，１０ｃにはガータばね８が装着されて、
リップ部１０ｂ，１０ｃを駆動軸２に押圧している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たシール構造では、オイルシール４，６，１０の内部と
外部で圧力差が生じたときに、リップ部４ｂ，６ｂ，１
０ｂ，１０ｃが変形してしまうおそれがある。

【０００５】例えば、図４に示すシール構造では、ポン
プの空回りや水の汲み上げ過ぎなどによって、相対的に
ハウジング外部の水圧が大きくなった場合、第２オイル
シール６が極端に押圧され、リップ部６ｂが変形してし
まうおそれがある。また、ハウジング外部の水圧が小さ
くなった場合には、第１オイルシール４がその内部側か
ら極端に押圧され、リップ部４ｂが変形してしまうおそ
れがある。一方、図５に示すシール構造では、オイルシ
ールの内外に生ずる極端な圧力差により、オイルシール
１０のいずれかのリップ部１０ｂ，１０ｃが変形するお
それがある。

【０００６】そして、いずれの構造でも、リップ部４
ｂ，６ｂ，１０ｂ，１０ｃが移動したりあるいは反転す
る等してしまい、気密性が損なわれてしまうおそれがあ
る。また、リップ部の移動により、腰部４ｃ，６ｃ，１
０ｄが大きく変形されて負担を受けてしまう。このた
め、過度に大きな圧力差が長時間に渡って加えられる
と、腰部４ｃ，６ｃ，１０ｄが亀裂したり破損してしま
うおそれがある。これがオイルシール４，６，１０の長
寿命化を妨げる一因ともなってしまう。

【０００７】そこで、本発明は、オイルシールの内外に
大きな圧力差が生じても、気密性が低下せず、オイルシ
ールの寿命を縮めることのないシール構造を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１のシール構造は、ハウジングと軸との間の
相対運動する部分にオイルシールを設けたシール構造に
おいて、ハウジングと軸との間にオイルシールの軸方向
移動を可能とする空間を形成すると共にオイルシールに
軸と接触する軸側リップ部とハウジングと接触するハウ
ジング側リップ部とを設け、オイルシールの内外の圧力
差により該オイルシールを軸方向に摺動可能としてい
る。

【０００９】したがって、オイルシールの内部と外部と
で圧力差が生じた時は、高圧側の流体がオイルシールを
低圧側に押圧する。これにより、軸側リップ部が軸に対
して摺動すると共にハウジング側リップ部がハウジング
に対して摺動する。そして、オイルシールは、低圧側に
摺動され、オイルシールの内外の圧力差がほとんどなく
なる所あるいはオイルシールを摺動させ得ない程度の圧
力差となる所でオイルシールの動きが止まり、実質的な
圧力差を無くす。依って、オイルシールに圧力差による
負担を与えることが防止される。この時、オイルシール
が摺動しても、各リップ部は軸やハウジングに常に接触
して気密性を確保する。

【００１０】また、高圧側と低圧側とが反対になった場
合は、高圧側の流体がオイルシールを低圧側に摺動す
る。そして、オイルシールの内外部の圧力差をなくすよ
うにする。

【００１１】また、請求項２のシール構造は、オイルシ
ールの軸方向への摺動を一定範囲に制限する当接部を設
けている。ここで、当接部は、ハウジングに設けても軸
に設けても構わない。

【００１２】この場合、例えば、オイルシールの外部が
低圧で内部が高圧である場合には、オイルシールが摺動
してもある範囲を越えると当接部に突き当たってその動
きが阻止されるためハウジングから抜け外れることはな
い。また、オイルシールの外部が高圧で内部が低圧であ
る場合には、オイルシールがハウジングの内方を指向し
て摺動しても必要以上に押し込まれることはない。

【００１３】また、請求項３のシール構造は、オイルシ
ールを軸方向に付勢する弾性部材を設けている。ここ
で、弾性部材としては、圧縮コイルばねや皿ばね、ゴム
等の部材を用いることが好ましい。

【００１４】このため、例えば、弾性部材によりオイル
シールが内側へ向けて付勢される場合は、オイルシール
の外部が低圧で内部が高圧である時に、オイルシールが
外へ向けて摺動し、更に弾性部材に当接した後はこれを
弾性変形させながら摺動する。これにより、オイルシー
ルに加わる内外の圧力差が低減される。また、オイルシ
ールがハウジングから抜け落ちることが防止される。そ
して、オイルシールの内外の圧力差が小さくなると、弾
性部材が復元される位置までオイルシールが付勢され
る。これにより、オイルシールが内側へ向けて摺動され
て原位置に戻される。

【００１５】一方、弾性部材によりオイルシールが外側
へ向けて付勢される場合は、オイルシールの外部が高圧
で内部が低圧である時に、オイルシールが内側へ向けて
摺動し、弾性部材に当接した後はこれを弾性変形させな
がら摺動する。そして、オイルシールに加わる内外の圧
力差を低減させる。また、オイルシールが内部深くに押
し込まれることが防止される。そして、オイルシールの
内外の圧力差が小さくなると、弾性部材によってオイル
シールが付勢され、原位置側へ押し戻される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の形態に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形
態では、シール構造を水中モータの駆動軸に適用した場
合について説明している。

【００１７】図１に示すように、本発明のシール構造
は、ハウジング１と軸２との間にオイルシール２０が軸
方向移動するための所定の間隔の空間２１が設けられ、
その空間２１内にオイルシール２０が軸方向に摺動可能
に収容されて成る。オイルシール２０は、軸２に接する
軸側リップ部２０ａと、ハウジング１に接するハウジン
グ側リップ部２０ｂとを備え、ハウジング１にも軸２に
も圧入によって固定されないで軸方向に摺動可能に当接
するように嵌合されている。尚、符号２０ｃは金属補強
環である。

【００１８】軸側リップ部２０ａは、軸２の外周面に接
し、軸方向に並べて２カ所に形成されている。そして、
各軸側リップ部２０ａの外周部に縮径方向に付勢するガ
ータばね８が装着され、軸２に対して各軸側リップ部２
０ａを締め付けている。また、軸２と軸側リップ部２０
ａとは、互いに回転可能で軸方向に摺動可能とされてい
る。

【００１９】なお、本実施形態ではガータばね８を用い
た構造としているが、これに特に限定されず、ガータば
ねを用いずに各軸側リップ部２０ａの締め代および腰部
２０ｄ，２０ｄの弾性で軸２を締め付ける構造としても
構わない。また、本実施形態では軸側リップ部２０ａを
内側に向けて作用するものと外側に向けて作用するもの
との２カ所を設けた構造としているが、１カ所であった
り３カ所以上に設けても構わない。

【００２０】一方、ハウジング側リップ部２０ｂは、ハ
ウジング１の内周面に接し、内向きに傾斜したものと外
向きに傾斜したものがそれぞれ２カ所ずつ設けられてい
る。

【００２１】なお、本実施形態ではハウジング側リップ
部２０ｂを内向きのものと外向きのものとで２カ所ずつ
設けた構造としているが、１カ所ずつでもあるいは３カ
所以上に設けた構造としても良いし他のリップ構造であ
っても構わない。また、本実施形態の軸側リップ部２０
ａのように、１カ所から内外に分岐した構造としても構
わない。さらに、ハウジング側リップ部２０ｂに拡径方
向に付勢するガータばねを装着し、ハウジング側リップ
部２０ｂをハウジング１の内周面に押圧させた構造とす
ることもできる。また、軸側リップ部２０ａとハウジン
グ側リップ部２０ｂとに、必要に応じてちりよけリップ
を設けた構造としても構わない。この構造によれば、オ
イルシール２０と軸２及びハウジング１との間にごみが
入り込むことはないので、各リップ部２０ａ，２０ｂが
損傷して気密性が損なわれることがない。なお、本実施
形態のハウジング側リップ部２０ｂの最も内側のものと
最も外側のものとを、ちりよけリップとしても構わな
い。

【００２２】したがって、軸側リップ部２０ａと軸２と
の間の摩擦力と、ハウジング側リップ部２０ｂとハウジ
ング１の内周面との間の摩擦力とを、互いに調節して設
定することができる。例えば、オイルシール２０のハウ
ジング１に対する摩擦力を大きくすることによって、軸
２が回転する時にオイルシール２０を回転させないよう
に設けることも、その逆に軸２と共に回転するように設
けることもできる。

【００２３】一方、ハウジング１にはオイルシール２０
の軸方向への摺動を一定範囲に制限する当接部２２が設
けられている。例えば、この当接部２２は、ハウジング
１の開口部に軸２へ向けて突出する内向きのフランジに
よって構成されている。このため、オイルシール２０が
摺動して開口部に達すると当接部２２に当接し、ハウジ
ング１の外に飛び出すことが防止される。なお、本実施
形態では、ハウジング１の開口部に形成した当接部２２
を図示しているが、オイルシール２０の摺動範囲を設定
するために反対側のハウジング内部あるいはその他の位
置に設けても構わない。例えば、ハウジング１の内部の
所定位置に当接部として突起部を形成し、オイルシール
２０の両方向の摺動を制限する構造とすることもでき
る。この場合、突起部を、ハウジング１の内周面に円周
上連続する形状としたり円周上不連続に数カ所設けた形
状とすることができる。また、当接部を、ハウジング１
の内部にＯリングを設けて構成することもできる。さら
に、軸２の外周に突起部を設けて当接部を形成しても構
わない。

【００２４】以上のように構成されたシール構造による
と、次のようにしてオイルシールの内外の圧力差が解消
される。軸２あるいはハウジング１が回転されると、軸
側リップ部２０ａと軸２との間あるいはハウジング側リ
ップ部２０ｂとハウジング１との間若しくは双方で周方
向に滑りが生ずる。そして、相対回転する軸２とハウジ
ング１との間では、オイルシール２０の軸側リップ部２
０ａと軸２との接触、およびハウジング側リップ部２０
ｂとハウジング１との接触により、シールが構成され
る。

【００２５】そして、オイルシール２０の内外に圧力差
が生ずると、オイルシール２０を挟んで高圧側の流体が
オイルシール２０を低圧側へ向けて押圧する。これによ
り、オイルシール２０が摺動し、オイルシール２０の内
部の容積が変化する。そして、オイルシール２０の内外
の圧力が等しくなりオイルシール２０を押圧する力が作
用しなくなるので、オイルシール２０の摺動が停止され
る。この状態では、オイルシール２０に作用する流体圧
の均衡が保たれているので、オイルシール２０に負担が
掛かることはない。

【００２６】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば、オイルシール２０の内外の低圧側となる
方に図２及び図３に示すように、ハウジング１の当接部
２２とオイルシール２０との間に、圧縮コイルばねによ
る戻りばね２３を設けることもできる。

【００２７】この構造によれば、ハウジング１の内外の
圧力差がほとんどない場合は、図２に示すように、オイ
ルシール２０が弾性部材たる戻りばね２３を押圧しな
い。一方、外圧が内圧よりも相対的に小さくなった場合
は、図３に示すように、オイルシール２０が外へ向けて
摺動し、戻りばね２３と当接した後はこれを押圧して弾
性変形させながら摺動する。また、戻りばね２３の外部
側の端部は当接部２２に当接されているので、ハウジン
グ１から飛び出すことはない。さらに、オイルシール２
０の外圧が内圧に近づくと、戻りばね２３の蓄勢力でオ
イルシール２０が押し返され、更に圧力差で原位置に戻
される。したがって圧力変動が繰り返されても、オイル
シール２０が常に原位置に戻されるので、摺動が制限さ
れることがない。

【００２８】また、本実施形態では戻りばね２３をオイ
ルシール２０の外部側のみに配置した構造としたが、内
部側に設けた構造としても構わない。この構造によれ
ば、オイルシールの外圧が内圧よりも大きくなってオイ
ルシール２０が内側に摺動される。この場合にも、オイ
ルシール２０の内外の圧力差が小さくなると、戻りばね
２３の力でオイルシール２０が原位置に戻される。ま
た、伸縮可能な戻りばねをオイルシールに結合すること
により内外両方向に対応させても良い。

【００２９】なお、弾性部材としては、圧縮コイルばね
の他に、皿ばね等のばねを用いることもできる。また、
ばね以外でも、ゴム等の弾性体を用いることもできる。
このため、オイルシール２０の形状に応じ、最適な形状
・種類の弾性部材を選択することができる。

【００３０】また、本実施形態では、シール構造を水中
モータに用いた場合について説明しているが、他の装置
であっても、シールの内部と外部との間で圧力差が生ず
る部分に適用することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１のシール構造では、オイルシールの内外に圧力差が生
じた時に高圧側の流体がオイルシールを軸方向に押圧し
て低圧側に摺動させるので、オイルシールの内外部の圧
力差がなくなる。このため、オイルシールに対して流体
から与えられる負担が小さくなる。そして、オイルシー
ルの変形が防止されるので、気密性が確実になると共に
オイルシールの寿命を延ばすことができる。しかも、オ
イルシールが軸やハウジングに対して摺動しても、各リ
ップ部が軸やハウジングに常に接触しているので、流体
の浸入や漏出が確実に防止される。

【００３２】さらに、請求項２のシール構造では、オイ
ルシールの軸方向への摺動を一定範囲に制限する当接部
を設けているので、オイルシールの内外の圧力差が極端
に大きくなっても、オイルシールのハウジングからの抜
け外れ等の不具合が生ずることはない。

【００３３】また、請求項３のシール構造では、圧縮コ
イルばねや皿ばね等の弾性部材が設けられているので、
圧力変動が繰り返されてもオイルシールが常に原位置に
戻り、オイルシールの摺動が制限されることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシール構造の実施形態を示す縦断面図
である。

【図２】本発明のシール構造の他の実施形態を示す縦断
面図であり、オイルシールが原位置にある状態を示す。

【図３】本発明のシール構造の他の実施形態を示す縦断
面図であり、オイルシールが付勢手段を押圧している状
態を示す。

【図４】従来のシール構造を示す縦断面図である。

【図５】従来の他のシール構造を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ 軸 ２０ オイルシール ２０ａ 軸側リップ部 ２０ｂ ハウジング側リップ部 ２１ オイルシールの軸方向移動空間 ２２ 当接部 ２３ 戻りばね（弾性部材）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと軸との間の相対運動する部
   分にオイルシールを設けたシール構造において、前記ハ
   ウジングと軸との間に前記オイルシールの軸方向移動を
   可能とする空間を形成すると共に前記オイルシールに前
   記軸と接触する軸側リップ部と前記ハウジングと接触す
   るハウジング側リップ部とを設け、前記オイルシールの
   内外の圧力差により該オイルシールを軸方向に摺動可能
   としたことを特徴とするシール構造。
2. 【請求項２】 前記オイルシールの軸方向への摺動を一
   定範囲に制限する当接部を設けたことを特徴とする請求
   項１記載のシール構造。
3. 【請求項３】 前記オイルシールを軸方向に付勢する弾
   性部材を設けたことを特徴とする請求項１または請求項
   ２記載のシール構造。