WO2021039839A1 - 密封装置 - Google Patents

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WO2021039839A1
WO2021039839A1 PCT/JP2020/032171 JP2020032171W WO2021039839A1 WO 2021039839 A1 WO2021039839 A1 WO 2021039839A1 JP 2020032171 W JP2020032171 W JP 2020032171W WO 2021039839 A1 WO2021039839 A1 WO 2021039839A1
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sealing device
lip
dust strip
annular
axis
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PCT/JP2020/032171
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勇登 間中
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Nok株式会社
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a sealing device, and more particularly to a sealing device used for a reciprocating shaft.
  • a sealing device has been used to seal the gap between a reciprocating shaft such as a rotating or straight line and a through hole into which this shaft is inserted.
  • Some of the sealing devices prevent leakage of the lubricant as a sealing object inside the device to the outside, and prevent foreign substances such as liquids and dust from entering the device from the atmospheric side.
  • a speed reducer such as a robot has many transmission members such as gears that come into contact with each other, and the contact of these transmission members may wear the transmission members and generate foreign matter such as wear debris.
  • the seal lip may bite foreign matter such as abrasion powder of a transmission member between the seal lip and the shaft.
  • a sealing device having an annular protrusion inside the seal lip as described above can prevent foreign matter inside from approaching the seal lip, but the extending direction of the protrusion is based on the structure to which the sealing device is attached.
  • the rigidity of the protrusion is increased.
  • the force for lifting the seal lip from the shaft increases due to the rigidity of the protrusion, and the tension force of the seal lip on the shaft may decrease.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a sealing device capable of suppressing a decrease in the tense force on the shaft of the seal lip regardless of the rigidity of the protrusion. ..
  • the sealing device is a sealing device for sealing between a through hole and a shaft inserted through the through hole, and has an annular reinforcing ring around the axis.
  • the elastic body portion is provided with an elastic body portion formed from an annular elastic body around the axis attached to the reinforcing ring, the elastic body portion has an annular seal lip, and the seal lip is the shaft. It has an annular lip tip formed so as to come into contact with the inner peripheral side, and an inner dust strip which is an annular protrusion provided on the sealing object side in the axial direction from the lip tip.
  • the inner dust strip projects toward the axis line and is formed so as to contact the shaft, and the seal lip forms a recess on the outer peripheral side of the root of the inner dust strip. It is characterized by having a recessed portion.
  • the recessed portion extends intermittently around the axis in an annular shape or an endless annular shape.
  • the recessed portion forms a recessed portion on the inner end surface of the seal lip facing the sealing object side, on the side opposite to the sealing object side. doing.
  • the recess is connected to the inner dust strip.
  • the aspect ratio of the inner dust strip which is the ratio of the length of the inner dust strip in the extending direction to the width of the inner dust strip in the direction orthogonal to the extending direction, is less than 2. Is.
  • the sealing device According to the sealing device according to the present invention, it is possible to suppress a decrease in the tension force of the seal lip on the shaft regardless of the rigidity of the protrusion.
  • FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of the sealing device showing an enlarged inner dust strip and a recessed portion in the sealing device shown in FIG. It is a front view of the sealing device seen from the inside along the axis of the sealing device shown in FIG. It is a figure for showing the sealing device in use state attached to the speed reducer of a robot which is an example of an application object, and is the partial enlarged sectional view along the axis which shows the vicinity of the sealing device of a speed reducer enlarged. It is a figure which shows the recessed part which concerns on the modification, and is the front view of the sealing device seen from the inside along the axis.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the axis x for showing a schematic configuration of the sealing device 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the sealing device 1 according to the embodiment of the present invention is used to seal between the through hole and the shaft inserted through the through hole.
  • the sealing device 1 is used, for example, in a speed reducer of an industrial machine such as a robot to prevent lubricating oil as a sealing object in the speed reducer from leaking to the outside of the speed reducer, and also to prevent liquid or dust from the outside into the speed reducer. Prevent foreign substances such as those from entering.
  • the sealing device 1 aims to seal between the through hole formed in the housing and the output shaft rotatably inserted through the through hole in the speed reducer of the robot.
  • Used for The application target of the sealing device 1 is not limited to this specific example, and the sealing device 1 can be used to seal between the reciprocating shaft and the through hole in various machines.
  • the arrow a (see FIG. 1) direction is inside in the axis x direction
  • the arrow b (see FIG. 1) direction is outside in the axis x direction.
  • the inside is the side facing the sealed object and the sealed object side
  • the outside is the side opposite to the sealed object side and the atmosphere side.
  • the direction perpendicular to the axis x hereinafter, also referred to as “diameter direction”
  • the direction away from the axis x is the outer peripheral side
  • the d direction) is the inner peripheral side.
  • the sealing device 1 includes an annular reinforcing ring 10 around the axis x and an elastic body portion 20 formed of an annular elastic body around the axis x attached to the reinforcing ring 10.
  • the elastic body portion 20 has an annular seal lip 30, and the seal lip 30 has a lip tip portion 31 and an inner dust strip 32.
  • the lip tip portion 31 is an annular portion that protrudes to the inner peripheral side and is formed so as to come into contact with the output shaft of the speed reducer as an application target in the state of use of the sealing device 1 described later.
  • the inner dust strip 32 is an annular protrusion provided on the side (inside) of the object to be sealed in the axis x direction with respect to the lip tip portion 31.
  • the inner dust strip 32 projects toward the axis x and is formed so as to come into contact with the output shaft in the state of use of the sealing device 1 described later.
  • the seal lip 30 has a recessed portion 33 that forms a recess on the outer peripheral side of the root 34 of the inner dust strip 32.
  • the structure of the sealing device 1 will be specifically described.
  • the reinforcing ring 10 is an annular metal member centered on or substantially centered on the axis x, and the shape of the cross section along the axis x (hereinafter, also simply referred to as “cross section”) is L. It has a shape or a substantially L-shape.
  • the reinforcing ring 10 is, for example, a cylindrical portion 11 which is a cylindrical or substantially cylindrical portion extending in the x direction of the axis, and a hollow disk-shaped portion extending from the outer end portion of the cylindrical portion 11 toward the inner peripheral side. It has a disk portion 12.
  • the cylindrical portion 11 is formed so that the sealing device 1 can be fitted to the inner peripheral surface of the through hole formed in the housing of the speed reducer, and directly contacts the inner peripheral surface of the through hole. It may be possible to fit the material in contact with the inner peripheral surface of the through hole via the elastic body portion 20.
  • the elastic body portion 20 is attached to the reinforcing ring 10, and in the present embodiment, the elastic body portion 20 is integrally formed with the reinforcing ring 10 so as to cover the entire reinforcing ring 10.
  • the elastic body portion 20 has a seal lip 30, and also has an outer dust strip 21 which is an annular lip provided outside the seal lip 30 and extending toward the axis x. doing.
  • the elastic body portion 20 has an annular base portion 22.
  • the base portion 22 is a portion of the elastic body portion 20 located near the end on the inner peripheral side of the disk portion 12 of the reinforcing ring 10.
  • the seal lip 30 is a portion extending inward from the base portion 22, an annular portion centered on or substantially centered on the axis x, and a cylinder of the reinforcing ring 10. It is formed so as to face the portion 11.
  • the seal lip 30 has an annular lip tip portion 31 as described above.
  • the lip tip portion 31 is formed at the inner end portion 30a, which is the inner end of the seal lip 30, and has a wedge-shaped cross-sectional shape that is convex toward the inner peripheral side.
  • a garter spring 23 is fitted on the outer peripheral side of the seal lip 30 at a position facing back to the lip tip portion 31.
  • the garter spring 23 pushes the lip tip 31 in the direction toward the axis x, and exerts a predetermined amount of tension on the output shaft on the lip tip 31 so that the lip tip 31 follows the displacement of the output shaft. give.
  • the lip tip portion 31 contacts the outer peripheral surface of the output shaft as described later to seal the sealing device 1 and the output shaft.
  • the inner dust strip 32 protrudes from the inner end portion 30a of the seal lip 30 with respect to the inner end portion 31 of the lip tip portion 31, and is inside the lip tip portion 31. It is connected to the surface (inner side surface 31a).
  • the inner dust strip 32 is a lip-shaped portion, and has a conical cylinder shape or a substantially conical cylinder shape centered or substantially centered on the axis x, and the tip 32a of the inner dust strip 32 is in use. It is formed so as to contact the output shaft.
  • the contact width (tightening allowance) of the portion where the inner dust strip 32 contacts the output shaft in the axis x direction is larger than the tightening allowance of the lip tip portion 31, but the inner dust strip 32 has, for example, a predetermined aspect ratio. It is formed so as to be.
  • the aspect ratio is the ratio of the length of the inner dust strip 32 in the extending direction to the width of the inner dust strip 32 in the direction orthogonal to the extending direction. Specifically, as shown in FIG. 2, the ratio (La / Lb) of the length La of the outer peripheral side surface 32b in the cross section of the inner dust strip 32 to the width Lb of the inner dust strip 32 at the root 34 is the aspect ratio. is there.
  • the aspect ratio of the inner dust strip 32 is, for example, less than 2.
  • the width Lb is such that the line orthogonal to the line drawn by the outer peripheral side surface 32b of the inner dust strip 32 at the root 34 is the line drawn by the outer peripheral side surface 32b of the inner dust strip 32 and the line drawn by the inner peripheral side surface 32c of the inner dust strip 32. Alternatively, it is the length of a line segment formed between the extension line and the line drawn by the inner peripheral side surface 32c.
  • the outer peripheral side surface 32b of the inner dust strip 32 is a surface that extends on the outer peripheral side with respect to the tip end 32a of the inner dust strip 32, and the inner peripheral side surface 32c of the inner dust strip 32 is inside with respect to the tip end 32a of the inner dust strip 32. It is a surface that spreads on the circumferential side.
  • the root 34 is a portion where the inner end portion 30a of the seal lip 30 and the inner dust strip 32 are connected, and is a portion continuous with the inner side surface 31a of the lip tip portion 31 and the inner peripheral end of the recessed portion 33. is there. Also, the aspect ratio of the inner dust strip 32 is not limited to less than 2.
  • the recessed portion 33 extends in an endless ring around the root 34 of the inner dust strip 32. Further, the recessed portion 33 is provided adjacent to the root 34 on the outer peripheral side, and is connected to the outer peripheral side surface 32b of the inner dust strip 32. In this case, it is preferable that the recessed portion 33 is smoothly connected to the outer peripheral side surface 32b of the inner dust strip 32.
  • the recessed portion 33 is formed with a recessed portion on the inner end surface 30b, which is a surface facing the inside of the end on the sealed object side (inside) of the seal lip 30, on the side opposite to the sealed object side (outside). There is.
  • the recessed portion 33 forms an annular recess that is recessed outward in the portion where the inner end surface 30b spreads. With the recessed portion 33, as will be described later, it is possible to reduce the force for lifting the lip tip portion 31 generated by the deformation of the inner dust strip 32 in the used state.
  • the cross-sectional shape of the recessed portion 33 is, for example, an arc shape.
  • the cross-sectional shape of the recessed portion 33 is not limited to an arc shape, and may be a shape that exerts the action described later, may be a V-shape or a rectangular shape, or may be a curved shape, a straight line, or a combination thereof. You may.
  • the outer dust strip 21 is a lip-shaped portion and has a conical cylinder shape or a substantially conical cylinder shape centered on the axis x, and the tip of the outer dust strip 21 contacts the output shaft in the used state.
  • the outer dust strip 21 is formed so as to do so.
  • the outer dust strip 21 extends outward from the base portion 22 toward the axis x, and specifically, as shown in FIG. 1, extends outward and in the inner peripheral direction from the base portion 22.
  • the outer dust strip 21 prevents foreign matter such as liquid or dust from entering from the outside toward the lip tip portion 31. In use, the outer dust strip 21 may be in close proximity without contacting the output shaft.
  • the elastic body portion 20 has a gasket portion 24, a rear cover portion 25, and a lining portion 26.
  • the gasket portion 24 is a portion of the elastic body portion 20 that covers the cylindrical portion 11 of the reinforcing ring 10 from the outer peripheral side, and as will be described later, the sealing device 1 is provided in the through hole through which the output shaft is passed in the speed reducer. When press-fitted, it is compressed in the radial direction between the through hole and the cylindrical portion 11 of the reinforcing ring 10, and the fitting force, which is a force in the radial direction, is generated in a radial direction so as to generate a predetermined magnitude.
  • the thickness is set.
  • the rear cover portion 25 is a portion that covers the disk portion 12 of the reinforcing ring 10 from the outside
  • the lining portion 26 is a portion that covers the reinforcing ring 10 from the inside and the inner peripheral side.
  • the elastic body portion 20 is integrally formed from the elastic material, and the seal lip 30, the outer dust strip 21, the base portion 22, the gasket portion 24, the rear cover portion 25, and the lining portion 26 are integrally formed from the elastic material. Each part of the formed elastic body portion 20.
  • Examples of the metal material of the reinforcing ring 10 include stainless steel and SPCC (cold rolled steel).
  • the elastic body of the elastic body portion 20 for example, there are various rubber materials. Examples of various rubber materials are synthetic rubbers such as nitrile rubber (NBR), hydrogenated nitrile rubber (H-NBR), acrylic rubber (ACM), and fluororubber (FKM).
  • NBR nitrile rubber
  • H-NBR hydrogenated nitrile rubber
  • ACM acrylic rubber
  • FKM fluororubber
  • the reinforcing ring 10 is manufactured by, for example, press working or forging, and the elastic body portion 20 is molded by cross-linking (vulcanization) molding using a molding die.
  • the reinforcing ring 10 is arranged in the molding die, the elastic body portion 20 is adhered to the reinforcing ring 10 by cross-linking adhesion, and the elastic body portion 20 is integrally molded with the reinforcing ring 10.
  • FIG. 4 is a diagram for showing a sealing device 1 in a used state attached to the speed reducer 50 of the robot, which is an example of the application target, and is along an axis x showing an enlarged vicinity of the sealing device 1 of the speed reducer 50. It is a partially enlarged sectional view.
  • the speed reducer 50 is a known speed reducer, and detailed description of its configuration will be omitted.
  • the sealing device 1 is attached to a bearing 52 that rotatably supports the output shaft 51 in contact with the bearing 52 in the axis x direction.
  • the mounting form of the sealing device 1 in the speed reducer 50 is not limited to this.
  • the sealing device 1 is fitted in a through hole 54 formed in the housing 53 of the speed reducer 50.
  • the output shaft 51 is rotatably supported by a bearing 52 fixed to the housing, and the output shaft 51 is inserted through the through hole 54 by forming an annular gap.
  • the sealing device 1 In the through hole 54 of the housing 53, the outer peripheral surface 51a of the output shaft 51 and the inner peripheral surface 54a of the through hole 54 are sealed by the sealing device 1. Specifically, the sealing device 1 is fitted into the through hole 54, and the gasket portion 24 of the elastic body portion 20 is compressed between the cylindrical portion 11 of the reinforcing ring 10 and the inner peripheral surface 54a of the through hole 54. The gasket portion 24 is in close contact with the inner peripheral surface 54a of the through hole 54, and the sealing device 1 and the through hole 54 are sealed on the outer peripheral side.
  • the lip tip portion 31 of the seal lip 30 of the elastic body portion 20 slidably contacts the output shaft 51 with the outer peripheral surface 51a of the output shaft 51, and is between the sealing device 1 and the output shaft 51 on the inner peripheral side. Is sealed. As a result, the lubricating oil inside the housing 53 is prevented from leaking to the outside. Further, the tip edge of the outer dust strip 21 is in slidable contact with the outer peripheral surface 51a of the output shaft 51 to prevent foreign matter from entering the inside from the outside (atmosphere side) of the housing 53. Is planned. The outer dust strip 21 does not have to be in contact with the output shaft 51.
  • the inner dust strip 32 slidably contacts the outer peripheral surface 51a of the output shaft 51 at the tip 32a to prevent foreign matter from approaching the lip tip 31 inside the housing 53. I'm trying.
  • the speed reducer 50 of the robot has many power transmission members such as gears that come into contact with each other in the housing 53. For this reason, foreign matter such as abrasion powder appears due to friction between the power transmission members that come into contact with each other.
  • the lip tip portion 31 may bite the foreign matter between the output shaft 51 and the foreign matter.
  • the lip tip 31 bites a foreign substance, the lip tip 31 may be damaged and the sealing performance by the seal lip 30 may be deteriorated.
  • the inner dust strip 32 prevents foreign matter inside from entering the lip tip portion 31 side, and the lip tip portion 31 is between the foreign matter and the output shaft 51. It is designed to prevent biting. Therefore, it is suppressed that the lip tip portion 31 is damaged by the foreign matter inside the housing 53 and the sealing performance of the sealing lip 30 is deteriorated.
  • the inner dust strip 32 In the used state, the inner dust strip 32 is in contact with the output shaft 51 so that the inner dust strip 32 falls to the outer peripheral side with the root 34 as the center in the cross section, or the inner dust strip 32 falls from the root 34 to the outer circumference in the cross section. It deforms to bend to the side. Due to this deformation, a force is generated on the seal lip 30 to lift the lip tip 31 toward the outer periphery, and the tension between the lip tip 31 and the output shaft 51 is reduced. Therefore, for example, when the aspect ratio La / Lb (see FIG. 2) of the inner dust strip 32 is reduced to increase the rigidity of the inner dust strip 32, the inner dust strip 32 is less likely to be deformed in the used state and is sealed.
  • a recess 33 is formed on the outer peripheral side of the root 34 of the inner dust strip 32, and the inner dust strip 32 tends to tilt toward the outer peripheral side with the root 34 as the center. Therefore, the rigidity of the inner dust strip 32 is high, and even when the force for lifting the lip tip portion 31 generated on the seal lip 30 by the inner dust strip 32 becomes large in the used state, this force is dented. It is absorbed by the portion 33, and an increase in the force for lifting the lip tip portion 31 toward the outer periphery of the seal lip 30 is suppressed.
  • the sealing device 1 is attached so that the inner end (inner end 24a) of the gasket portion 24 comes into contact with the outer surface 52a of the bearing 52.
  • the shape of each part of the sealing device 1 is set so that the inner dust strip 32 does not come into contact with the bearing 52 in the used state.
  • the inner dust strip 32 is set to a size and an angle so as not to come into contact with the bearing 52.
  • the length La of the inner dust strip 32 In order to reduce the width of the sealing device 1 in the axis x direction and narrow the mounting width of the sealing device 1 in the housing 53, it is preferable to shorten the length La of the inner dust strip 32. This is because the influence on the length of the seal lip 30 can be reduced, and the influence on the fastening force of the lip tip portion 31 with respect to the output shaft 51 can be reduced.
  • the length La of the inner dust strip 32 is shortened, the rigidity of the inner dust strip 32 increases as described above, but the recessed portion 33 absorbs the force for lifting the lip tip portion 31 toward the outer peripheral side, and the lip tip portion The increase in the force for lifting the 31 to the outer peripheral side is suppressed.
  • the sealing device 1 As described above, according to the sealing device 1 according to the embodiment of the present invention, it is possible to suppress a decrease in the tense force of the seal lip 30 with respect to the output shaft 51 regardless of the rigidity of the inner dust strip 32, and the inner dust strip 32 can be suppressed. Regardless of the rigidity of the strip 32, deterioration of the sealing performance of the sealing device 1 can be suppressed.
  • the sealing device 1 can shorten the length La of the inner dust strip 32 to reduce the width of the sealing device 1 in the axis x direction without deteriorating the sealing performance of the sealing device 1, and the sealing device in the housing 53.
  • the mounting space of 1 can be reduced.
  • the length La of the inner dust strip 32 can be shortened without deteriorating the sealing performance of the sealing device 1, the length of the seal lip 30 in the axial x direction is set to a desired length or close to a desired length. The length can be maintained, and in this respect as well, deterioration of the sealing performance of the sealing device 1 can be suppressed.
  • FIG. 5 is a view showing the recessed portion 35 according to the modified example, and is a front view of the sealing device 1 as viewed from the inside along the axis x.
  • the recessed portion 35 according to the modified example intermittently extends around the axis x in an annular shape.
  • a plurality of intermittent recesses 35a forming arcuate, substantially arcuate, or substantially annular recesses are arranged along a circle centered on or substantially centered on the axis x to form the recess 35. There is.
  • the recessed portion 35 may have only one substantially annular intermittent recessed portion 35a. That is, the recessed portion 35 may be a substantially annular shape in which a part of the recessed portion 33 described above is cut and not endless.
  • the cross-sectional shape of the intermittent recessed portion 35a is the same as the cross-sectional shape of the recessed portion 33.
  • the present invention is not limited to the sealing device 1 according to the embodiment of the present invention, and all aspects included in the concept and claims of the present invention are included. Including.
  • each configuration may be selectively combined as appropriate so as to achieve at least a part of the above-mentioned problems and effects.
  • the shape, material, arrangement, size, etc. of each component in the above embodiment can be appropriately changed depending on the specific usage mode of the present invention.
  • the recesses 33 and 35 of the sealing device 1 described above are said to be continuous with the outer peripheral side surface 32b of the inner dust strip 32, but the recesses 33 and 35 are not connected to the outer peripheral side surface 32b of the inner dust strip 32. May be good. That is, in the inner end surface 30b of the seal lip 30, the recesses 33 and 35 may be provided at an annular distance apart from the outer peripheral side surface 32b of the inner dust strip 32.
  • the application target of the sealing device 1 As the application target of the sealing device 1 according to the embodiment of the present invention, specific application targets have been exemplified as described above, but the application target of the present invention is not limited to these, and other industrial machines.
  • the present invention is applicable to all configurations that can utilize the effects of the present invention, such as general-purpose machines and vehicles.

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Abstract

突起の剛性に拘わらず、シールリップの軸に対する緊迫力の低下を抑制する。　密封装置（１）の弾性体部（２０）は環状のシールリップ（３０）を有しており、シールリップ（３０）は、リップ先端部（３１）と、内側ダストリップ（３２）とを有している。リップ先端部（３１）は、使用状態において減速機の出力軸に接触するように形成された内周側に突出する環状の部分である。内側ダストリップ（３２）は、リップ先端部（３１）よりも密封対象物側に設けられた環状の突起である。内側ダストリップ（３２）は、軸線ｘに向かって突出しており、使用状態において出力軸に接触するように形成されている。シールリップ（３０）は、内側ダストリップ（３２）の根元（３４）の外周側に窪みを形成する窪み部（３３）を有している。

Description

密封装置
　本発明は、密封装置に関し、特に、往復運動する軸に用いられる密封装置に関する。
　従来から、回転や直線等の往復運動する軸と、この軸が挿入される貫通孔との間の隙間を密封するために密封装置が使用されている。密封装置の中には、機器内部の密封対象物としての潤滑剤の外部への漏洩の防止を図ると共に、大気側から機器の内部に液体やダスト等の異物が進入することの防止を図るものがある。例えばロボット等の減速機は、内部にギヤ等の互いに接触する伝達部材を多く有しており、これらの伝達部材の接触により伝達部材が摩耗し、摩耗粉等の異物が発生することがある。このようなロボット等の減速機に密封装置が用いられる場合、シールリップが軸との間で伝達部材の摩耗粉等の異物を噛み込む場合がある。シールリップが異物を噛み込むと、シールリップが損傷し、シールリップによる密封機能に影響を与える場合がある。このため、従来から、シールリップの内側に軸に向かって突出する環状の突起を設けて、この突起を軸に接触させ、内部の異物がシールリップに近づくことの防止を図る密封装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
実開平５－３０６３８号公報
　上述のような、シールリップの内側に環状の突起を有する密封装置は、内部の異物がシールリップに近づくことを抑制することができるが、密封装置の取付対象の構造に基づいて突起の延び方向の長さが短くなった場合、突起の剛性が上がる。突起の剛性が上がった場合、この突起の剛性により、シールリップを軸から持ち上げる力が増し、シールリップの軸に対する緊迫力が低下してしまう場合がある。
　このため、従来のこのような密封装置に対しては、突起の剛性に拘わらず、シールリップの軸に対する緊迫力の低下を抑制することができる構成が求められていた。
　本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、突起の剛性に拘わらず、シールリップの軸に対する緊迫力の低下を抑制することができる密封装置を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明に係る密封装置は、貫通孔と該貫通孔に挿通される軸との間の密封を図るための密封装置であって、軸線周りに環状の補強環と、前記補強環に取り付けられている前記軸線周りに環状の弾性体から形成された弾性体部とを備え、前記弾性体部は環状のシールリップを有しており、前記シールリップは、前記軸に接触するように形成された内周側に突出する環状のリップ先端部と、該リップ先端部よりも前記軸線方向において密封対象物側に設けられた環状の突起である内側ダストリップとを有しており、前記内側ダストリップは、前記軸線に向かって突出しており、前記軸に接触するように形成されており、前記シールリップは、前記内側ダストリップの根元の外周側に窪みを形成する窪み部を有していることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る密封装置において、前記窪み部は、前記軸線周りに断続して環状に又は無端環状に延びている。
　本発明の一態様に係る密封装置において、前記窪み部は、前記シールリップの前記密封対象物側に面する面である内側端面に、前記密封対象物側とは反対側に窪む部分を形成している。
　本発明の一態様に係る密封装置において、前記窪み部は、前記内側ダストリップにつながっている。
　本発明の一態様に係る密封装置において、前記内側ダストリップの延び方向の長さと前記内側ダストリップの前記延び方向に直交する方向の幅との比である前記内側ダストリップのアスペクト比は２未満である。
　本発明に係る密封装置によれば、突起の剛性に拘わらず、シールリップの軸に対する緊迫力の低下を抑制することができる。
本発明の実施の形態に係る密封装置の概略構成を示すための、軸線に沿う断面における密封装置の断面図である。 図１に示す密封装置における内側ダストリップ及び窪み部を拡大して示す、密封装置の部分拡大断面図である。 図１に示す密封装置を軸線に沿って内側から見た、密封装置の正面図である。 適用対象の一例であるロボットの減速機に取り付けられた使用状態における密封装置を示すための図であり、減速機の密封装置近傍を拡大して示す軸線に沿う部分拡大断面図である。 変形例に係る窪み部を示す図であり、密封装置を軸線に沿って内側から見た、密封装置の正面図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
　図１は、本発明の実施の形態に係る密封装置１の概略構成を示すための、軸線ｘに沿う断面における断面図である。本発明の実施の形態に係る密封装置１は、貫通孔とこの貫通孔に挿通される軸との間の密封を図るために用いられる。密封装置１は、例えば、ロボット等の産業機械の減速機に用いられ、減速機内の密封対象物としての潤滑油が減速機外部へ漏れることの防止を図ると共に、外部から減速機内に液体やダスト等の異物が進入することの防止を図る。具体的には、密封装置１は、後述するように、ロボットの減速機において、ハウジングに形成された貫通孔と、この貫通孔に回動自在に挿通された出力軸との間の密封を図るために用いられる。密封装置１の適用対象はこの具体例に限られず、密封装置１は種々の機械において往復運動する軸と貫通孔との間の密封を図るために用いることができる。
　以下、説明の便宜上、軸線ｘ方向において矢印ａ（図１参照）方向を内側とし、軸線ｘ方向において矢印ｂ（図１参照）方向を外側とする。内側とは密封対象物に面する側であり密封対象物側であり、外側とは密封対象物側とは反対側であり大気側である。なお、軸線ｘに垂直な方向（以下、「径方向」ともいう。）において、軸線ｘから離れる方向（図１の矢印ｃ方向）が外周側であり、軸線ｘに近づく方向（図１の矢印ｄ方向）が内周側である。
　密封装置１は軸線ｘ周りに環状の補強環１０と、補強環１０に取り付けられている軸線ｘ周りに環状の弾性体から形成された弾性体部２０とを備えている。弾性体部２０は環状のシールリップ３０を有しており、シールリップ３０は、リップ先端部３１と、内側ダストリップ３２とを有している。リップ先端部３１は、後述する密封装置１の使用状態において、適用対象としての減速機の出力軸に接触するように形成された内周側に突出する環状の部分である。内側ダストリップ３２は、リップ先端部３１よりも軸線ｘ方向において密封対象物側（内側）に設けられた環状の突起である。内側ダストリップ３２は、軸線ｘに向かって突出しており、後述する密封装置１の使用状態において出力軸に接触するように形成されている。シールリップ３０は、内側ダストリップ３２の根元３４の外周側に窪みを形成する窪み部３３を有している。以下、密封装置１の構造を具体的に説明する。
　補強環１０は、図１に示すように、軸線ｘを中心又は略中心とする環状の金属製の部材であり、軸線ｘに沿う断面（以下、単に「断面」ともいう。）の形状がＬ字状又は略Ｌ字状の形状を呈している。補強環１０は、例えば、軸線ｘ方向に延びる円筒状又は略円筒状の部分である円筒部１１と、円筒部１１の外側の端部から内周側に向かって延びる中空円盤状の部分である円盤部１２とを有している。円筒部１１は、後述するように、減速機のハウジングに形成された貫通孔の内周面に密封装置１が嵌合可能となるように形成されており、直接貫通孔の内周面に接触して嵌合可能となっていてもよく、また、弾性体部２０の部分を介して貫通孔の内周面に接触して嵌合可能となっていてもよい。
　弾性体部２０は、図１に示すように、補強環１０に取り付けられており、本実施の形態においては補強環１０全体を覆うように補強環１０と一体的に形成されている。弾性体部２０は、上述のように、シールリップ３０を有しており、また、シールリップ３０よりも外側に設けられており軸線ｘに向かって延びる環状のリップである外側ダストリップ２１を有している。また、弾性体部２０は、環状の基体部２２を有している。基体部２２は、弾性体部２０において、補強環１０の円盤部１２の内周側の端部近傍に位置する部分である。
　シールリップ３０は、具体的には、図１に示すように、基体部２２から内側に向かって延びる部分であり、軸線ｘを中心又は略中心とする環状の部分であり、補強環１０の円筒部１１に対向して形成されている。シールリップ３０は、上述のように環状のリップ先端部３１を有している。リップ先端部３１は、シールリップ３０の内側の端部である内端部３０ａに形成されており、内周側に向かって凸の楔形状の断面形状を有している。また、シールリップ３０の外周側には、リップ先端部３１に背向する位置に、ガータスプリング２３が嵌着されている。ガータスプリング２３は、リップ先端部３１を軸線ｘに向かう方向に押して、リップ先端部３１が出力軸の変位に対して追随するようにリップ先端部３１に出力軸に対する所定の大きさの緊迫力を与える。リップ先端部３１は、後述するように出力軸の外周面に接触して、密封装置１と出力軸との間の密封を図る。
　内側ダストリップ３２は、具体的には、図１，２に示すように、シールリップ３０の内端部３０ａにおいて、リップ先端部３１よりも内側の部分から突出しており、リップ先端部３１の内側の面（内側面３１ａ）に接続している。内側ダストリップ３２は、リップ状の部分であり、軸線ｘを中心又は略中心とする円錐筒状又は略円錐筒状の形状を有しており、使用状態において、内側ダストリップ３２の先端３２ａが出力軸に接触するように形成されている。この内側ダストリップ３２が出力軸と接触する部分の軸線ｘ方向における接触幅（締め代）は、リップ先端部３１の締め代よりも大きくなっているが内側ダストリップ３２は、例えば所定のアスペクト比となるように形成されている。アスペクト比は、内側ダストリップ３２の延び方向の長さと内側ダストリップ３２の延び方向に直交する方向の幅との比である。具体的には、図２に示すように、内側ダストリップ３２の断面における外周側面３２ｂの長さＬａと、根元３４における内側ダストリップ３２の幅Ｌｂとの比（Ｌａ／Ｌｂ）がアスペクト比である。内側ダストリップ３２のアスペクト比は例えば２未満である。なお、幅Ｌｂは、根元３４において内側ダストリップ３２の外周側面３２ｂの描く線に直交する線が、内側ダストリップ３２の外周側面３２ｂの描く線と内側ダストリップ３２の内周側面３２ｃの描く線又は内周側面３２ｃの描く線の延長線との間に作る線分の長さである。内側ダストリップ３２の外周側面３２ｂは、内側ダストリップ３２の先端３２ａに対して外周側において広がる面であり、内側ダストリップ３２の内周側面３２ｃは、内側ダストリップ３２の先端３２ａに対して内周側において広がる面である。また、根元３４は、シールリップ３０の内端部３０ａと内側ダストリップ３２とが接続する部分であり、リップ先端部３１の内側面３１ａ及び窪み部３３の内周側の端に連続する部分である。また、内側ダストリップ３２のアスペクト比は２未満に限られない。
　窪み部３３は、具体的には、図２，３に示すように、内側ダストリップ３２の根元３４の周りに無端の環状に延びている。また、窪み部３３は、根元３４に外周側において隣接して設けられており、内側ダストリップ３２の外周側面３２ｂに接続している。この場合、窪み部３３は内側ダストリップ３２の外周側面３２ｂに滑らかに接続していることが好ましい。窪み部３３は、シールリップ３０の密封対象物側（内側）の端の内側に面する面である内側端面３０ｂに、密封対象物側とは反対側（外側）に窪む部分を形成している。つまり、窪み部３３は、従来の密封装置においては、内側端面３０ｂが広がる部分に、外側に窪む環状の窪みを形成している。この窪み部３３により、後述するように使用状態において、内側ダストリップ３２の変形によって発生するリップ先端部３１を持ち上げようとする力を低減することができる。
　窪み部３３の断面形状は、例えば円弧状である。窪み部３３の断面形状は、円弧状に限られず、後述する作用を奏する形状であればよく、Ｖ字状や矩形状の形状であってもよく、曲線状や直線状、それらの組み合わせであってもよい。
　外側ダストリップ２１は、リップ状の部分であり、軸線ｘを中心とする円錐筒状又は略円錐筒状の形状を有しており、使用状態において、外側ダストリップ２１の先端が出力軸に接触するように外側ダストリップ２１は形成されている。外側ダストリップ２１は、基体部２２から外側に軸線ｘに向かって延びており、具体的には、図１に示すように、基体部２２から外側且つ内周側の方向に延出している。外側ダストリップ２１により、外側からリップ先端部３１方向への、液体やダスト等の異物の進入の防止が図られている。使用状態において、外側ダストリップ２１は、出力軸に接触せずに近接するようになっていてもよい。
　また、弾性体部２０は、ガスケット部２４と、後方カバー部２５と、ライニング部２６とを有している。ガスケット部２４は、弾性体部２０において、補強環１０の円筒部１１を外周側から覆っている部分であり、後述するように、減速機において出力軸が通される貫通孔に密封装置１が圧入された際に、この貫通孔と補強環１０の円筒部１１との間において径方向に圧縮されて、径方向に向かう力である嵌合力が所定の大きさ発生するように、径方向の厚さが設定されている。後方カバー部２５は、補強環１０の円盤部１２を外側から覆っている部分であり、ライニング部２６は、補強環１０を内側及び内周側から覆っている部分である。
　なお、弾性体部２０は弾性材から一体に形成されており、シールリップ３０、外側ダストリップ２１、基体部２２、ガスケット部２４、後方カバー部２５、及びライニング部２６は、弾性材から一体に形成された弾性体部２０の各部分である。
　補強環１０の金属材としては、例えば、ステンレス鋼やＳＰＣＣ（冷間圧延鋼）がある。また、弾性体部２０の弾性体としては、例えば、各種ゴム材がある。各種ゴム材としては、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（Ｈ－ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等の合成ゴムである。補強環１０は、例えばプレス加工や鍛造によって製造され、弾性体部２０は成形型を用いて架橋（加硫）成形によって成形される。この架橋成形の際に、補強環１０は成形型の中に配置されており、弾性体部２０が架橋接着により補強環１０に接着され、弾性体部２０が補強環１０と一体的に成形される。
　次いで、上述の構成を有する密封装置１の作用について説明する。図４は、適用対象の一例であるロボットの減速機５０に取り付けられた使用状態における密封装置１を示すための図であり、減速機５０の密封装置１近傍を拡大して示す軸線ｘに沿う部分拡大断面図である。減速機５０は公知の減速機であり、その構成の詳細な説明は省略する。図４に示すように、減速機５０において密封装置１は、出力軸５１を回転可能に支持するベアリング５２に軸線ｘ方向において接触して取り付けられている。減速機５０における密封装置１の取り付け形態はこれに限られない。
　密封装置１は、図４に示すように、減速機５０のハウジング５３に形成された貫通孔５４に嵌着されている。出力軸５１は、ハウジングに固定されたベアリング５２に回転可能に支持されており、出力軸５１は貫通孔５４に環状の隙間を形成して挿通されている。
　ハウジング５３の貫通孔５４において、出力軸５１の外周面５１ａと貫通孔５４の内周面５４ａとの間は、密封装置１によって密封が図られている。具体的には、密封装置１は貫通孔５４に嵌合されて、補強環１０の円筒部１１と貫通孔５４の内周面５４ａとの間で弾性体部２０のガスケット部２４が圧縮されてガスケット部２４が貫通孔５４の内周面５４ａに密着し、外周側において密封装置１と貫通孔５４との間の密封が図られている。また、弾性体部２０のシールリップ３０のリップ先端部３１が、出力軸５１の外周面５１ａに出力軸５１が摺動可能に接触し、内周側において密封装置１と出力軸５１との間の密封が図られている。これにより、ハウジング５３の内部の潤滑油が外部に漏れ出ることの防止が図られている。また、外側ダストリップ２１の先端縁が、出力軸５１の外周面５１ａに出力軸５１が摺動可能に接触しており、ハウジング５３の外部（大気側）から異物が内部に進入することの防止が図られている。外側ダストリップ２１は、出力軸５１に接触していなくてもよい。
　また、内側ダストリップ３２が、先端３２ａにおいて、出力軸５１の外周面５１ａに出力軸５１が摺動可能に接触しており、ハウジング５３の内部において異物がリップ先端部３１に近づくことの防止を図っている。ロボットの減速機５０はハウジング５３内にギヤ等の互いに接触する多くの動力伝達部材を有している。このため、互いに接触する動力伝達部材間の摩擦により、摩耗粉等の異物が出現する。潤滑油に混ざった異物が潤滑油と共に、又は異物それ自体がリップ先端部３１に近づくと、リップ先端部３１が出力軸５１との間で異物を噛み込むことがある。リップ先端部３１が異物を噛み込むと、リップ先端部３１が損傷し、シールリップ３０によるシール性能が低下する場合がある。本願発明においては、リップ先端部３１の内側において、内側ダストリップ３２が内部の異物のリップ先端部３１側への進入の防止を図っており、リップ先端部３１が出力軸５１との間で異物を噛み込むことの防止が図られている。このため、ハウジング５３内部の異物により、リップ先端部３１が損傷し、シールリップ３０のシール性能が低下することが抑制されている。
　使用状態において、内側ダストリップ３２は、出力軸５１との接触により、断面において内側ダストリップ３２が根元３４を中心として外周側に倒れるように、または、断面において内側ダストリップ３２が根元３４から外周側に湾曲するように変形する。この変形により、シールリップ３０にはリップ先端部３１を外周側に持ち上げようとする力が発生し、リップ先端部３１と出力軸５１との間の緊迫力を低下させる。このため、例えば、内側ダストリップ３２のアスペクト比Ｌａ／Ｌｂ（図２参照）を小さくして内側ダストリップ３２の剛性が高くなった場合、使用状態において内側ダストリップ３２は変形し難くなり、シールリップ３０に発生するリップ先端部３１を外周側に持ち上げようとする力が大きくなると考えられる。窪み部３３を有さない密封装置においては、例えば内側ダストリップ３２のアスペクト比が２未満となった場合に、シールリップ３０に発生するリップ先端部３１を外周側に持ち上げようとする力によって、リップ先端部３１が外周側に持ち上げられることが考えられる。
　しかしながら、密封装置１には、内側ダストリップ３２の根元３４の外周側に窪み部３３が形成されており、内側ダストリップ３２は根元３４を中心として外周側に傾動しやすくなっている。このため、内側ダストリップ３２の剛性が高く、使用状態において、内側ダストリップ３２によりシールリップ３０に発生するリップ先端部３１を外周側に持ち上げる力が大きくなる場合であっても、この力が窪み部３３に吸収され、シールリップ３０においてリップ先端部３１を外周側に持ち上げようとする力の増加が抑えられる。
　上述したように、使用状態において、密封装置１は、ガスケット部２４の内側の端（内側端２４ａ）が、ベアリング５２の外側面５２ａに接触するように取り付けられている。使用状態において、内側ダストリップ３２がベアリング５２に接触しないように、密封装置１の各部の形状が設定されている。例えば、補強環１０の円筒部１１又は弾性体部２０のガスケット部２４の軸線ｘ方向における寸法や、シールリップ３０の軸線ｘ方向における寸法、内側ダストリップ３２の長さや軸線ｘに対する傾斜角度等が、内側ダストリップ３２がベアリング５２に接触しないような寸法や角度に設定されている。
　密封装置１の軸線ｘ方向の幅を小さくし、ハウジング５３における密封装置１の取り付け幅を狭くするためには、内側ダストリップ３２の長さＬａを短くすることが好ましい。シールリップ３０の長さへの影響を低減でき、リップ先端部３１の出力軸５１に対する締結力への影響を低減できるからである。内側ダストリップ３２の長さＬａを短くすると、上述のように内側ダストリップ３２の剛性が上がるが、窪み部３３がリップ先端部３１を外周側に持ち上げようとする力を吸収し、リップ先端部３１を外周側に持ち上げようとする力の増加が抑えられる。このため、内側ダストリップ３２の長さＬａを短くし、内側ダストリップ３２の剛性を上げても、リップ先端部３１が出力軸５１から持ち上げられてリップ先端部３１の出力軸５１に対する緊迫力が低下することを抑制することができる。
　このように、本発明の実施の形態に係る密封装置１によれば、内側ダストリップ３２の剛性に拘わらず、シールリップ３０の出力軸５１に対する緊迫力の低下を抑制することができ、内側ダストリップ３２の剛性に拘わらず、密封装置１のシール性能の低下を抑制することができる。
　また、密封装置１は、密封装置１のシール性能を低下させることなく、内側ダストリップ３２の長さＬａを短くして、密封装置１の軸線ｘ方向における幅を小さくでき、ハウジング５３における密封装置１の取り付け空間を小さくすることができる。また、密封装置１のシール性能を低下させることなく、内側ダストリップ３２の長さＬａを短くできるため、シールリップ３０の軸線ｘ方向における長さを所望の長さに又は所望の長さに近い長さに維持することができ、この点においても、密封装置１のシール性能の低下を抑制することができる。
　次いで、上述の密封装置１における窪み部３３の変形例について説明する。図５は、変形例に係る窪み部３５を示す図であり、密封装置１を軸線ｘに沿って内側から見た、密封装置１の正面図である。変形例に係る窪み部３５は、窪み部３３とは異なり、軸線ｘ周りに断続して環状に延びている。具体的には、軸線ｘを中心又は略中心とする円に沿って、円弧状、略円弧状、又は略環状の窪みを形成する断続窪み部３５ａが複数並べられて窪み部３５は形成されている。窪み部３５を形成する断続窪み部３５ａは、２つ以上であり、軸線ｘ周りに等角度間隔に並べられている。なお、断続窪み部３５ａは軸線ｘ周りに等角度間隔に並べられていなくてもよい。また、窪み部３５は、略環状の断続窪み部３５ａを１つのみ有するものであってもよい。つまり、窪み部３５は、上述の窪み部３３の一部が切断されて無端となっていない略環状のものであってもよい。断続窪み部３５ａの断面形状は、窪み部３３の断面形状と同様である。
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施の形態に係る密封装置１に限定されるものではなく、本発明の概念及び請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。
　例えば、上述の密封装置１の窪み部３３，３５は、内側ダストリップ３２の外周側面３２ｂに連続するとしたが、窪み部３３，３５は、内側ダストリップ３２の外周側面３２ｂに接続していなくてもよい。つまり、シールリップ３０の内側端面３０ｂにおいて、窪み部３３，３５は、内側ダストリップ３２の外周側面３２ｂから離れて、環状の間隔を空けて設けられていてもよい。
　また、本発明の実施の形態に係る密封装置１の適用対象として、上述のように具体的な適用対象を例示したが、本発明の適用対象はこれらに限られるものではなく、他の産業機械や、汎用機械、車両等、本発明の奏する効果を利用し得るすべての構成に対して本発明は適用可能である。
　１…密封装置、１０…補強環、１１…円筒部、１２…円盤部、２０…弾性体部、２１…外側ダストリップ、２２…基体部、２３…ガータスプリング、２４…ガスケット部、２４ａ…内側端、２５…後方カバー部、２６…ライニング部、３０…シールリップ、３０ａ…内端部、３０ｂ…内側端面、３１…リップ先端部、３１ａ…内側面、３２…内側ダストリップ、３２ａ…先端、３２ｂ…外周側面、３２ｃ…内周側面、３３，３５…窪み部、３４…根元、３５ａ…断続窪み部、５０…減速機、５１…出力軸、５１ａ…外周面、５２…ベアリング、５２ａ…外側面、５３…ハウジング、５４…貫通孔、５４ａ…内周面、Ｌａ…長さ、Ｌｂ…幅、ｘ…軸線

Claims (5)

  1. 　貫通孔と該貫通孔に挿通される軸との間の密封を図るための密封装置であって、
    　軸線周りに環状の補強環と、
    　前記補強環に取り付けられている前記軸線周りに環状の弾性体から形成された弾性体部とを備え、
    　前記弾性体部は環状のシールリップを有しており、
    　前記シールリップは、前記軸に接触するように形成された内周側に突出する環状のリップ先端部と、該リップ先端部よりも前記軸線方向において密封対象物側に設けられた環状の突起である内側ダストリップとを有しており、
    　前記内側ダストリップは、前記軸線に向かって突出しており、前記軸に接触するように形成されており、
    　前記シールリップは、前記内側ダストリップの根元の外周側に窪みを形成する窪み部を有していることを特徴とする密封装置。
  2. 　前記窪み部は、前記軸線周りに断続して環状に又は無端環状に延びていることを特徴とする請求項１記載の密封装置。
  3. 　前記窪み部は、前記シールリップの前記密封対象物側に面する面である内側端面に、前記密封対象物側とは反対側に窪む部分を形成していることを特徴とする請求項１又は２記載の密封装置。
  4. 　前記窪み部は、前記内側ダストリップにつながっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の密封装置。
  5. 　前記内側ダストリップの延び方向の長さと前記内側ダストリップの前記延び方向に直交する方向の幅との比である前記内側ダストリップのアスペクト比は２未満であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の密封装置。
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