(57)【要約】【課題】回転速度が速い環境下でも、安定した密封性を発揮させることのできる密封構造及び密封装置を提供する。【解決手段】軸孔６１０を有するハウジング６００と軸孔６１０に挿通される軸５００との間の環状隙間を封止すると共に、回転するハウジング６００に固定される密封装置１０であって、軸５００の外周面５１０に摺動自在なシールリップ２１０を備えると共に、シールリップ２１０における軸方向の先端面には、ハウジング６００と共に密封装置１０が回転することにより密封対象流体の流れを生じさせ、かつ密封対象流体の流れに伴って発生する力を径方向内側に向かって受けるように構成される複数の突起２１１が設けられていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸孔を有し、かつ回転するハウジングと、
前記軸孔に挿通される軸と、
前記ハウジングに固定され、かつ、前記軸と軸孔との間の環状隙間を封止する密封装置と、
を備える密封構造であって、
前記密封装置は、前記軸の外周面に摺動自在なシールリップを備えると共に、
前記シールリップにおける軸方向の先端面には、前記ハウジングと共に前記密封装置が回転することにより密封対象流体の流れを生じさせ、かつ密封対象流体の流れに伴って発生する力を径方向内側に向かって受けるように構成される複数の突起が設けられていることを特徴とする密封構造。
【請求項２】
前記複数の突起は、いずれも、径方向外側から内側に向かうにつれて、前記密封装置の回転方向の上流側から下流側に向かって傾斜するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の密封構造。
【請求項３】
軸孔を有するハウジングと前記軸孔に挿通される軸との間の環状隙間を封止すると共に、回転する前記ハウジングに固定される密封装置であって、
前記軸の外周面に摺動自在なシールリップを備えると共に、
前記シールリップにおける軸方向の先端面には、前記ハウジングと共に密封装置が回転することにより密封対象流体の流れを生じさせ、かつ密封対象流体の流れに伴って発生する力を径方向内側に向かって受けるように構成される複数の突起が設けられていることを特徴とする密封装置。
【請求項４】
前記複数の突起は、いずれも、径方向外側から内側に向かうにつれて、密封装置の回転方向の上流側から下流側に向かって傾斜するように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転するハウジングと軸との間の環状隙間を封止する密封構造及び密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハウジングと軸との間の環状隙間を封止する密封装置において、ハウジングと共に回転するように構成された密封装置が知られている。一般的に、このような密封装置においては、軸の外周面に摺動自在なシールリップが設けられている。この密封装置においては、ハウジングと共に密封装置が回転すると、シールリップに対して遠心力が作用する。そのため、回転速度が速い使用環境においては、シールリップに対して作用する遠心力も大きくなる。例えば、電気自動車やハイブリッド自動車の駆動モータに取り付けられる密封装置においては、回転速度が速いため、シールリップに作用する遠心力は大きくなる。
【０００３】
遠心力によりシールリップが径方向外側に変形してしまうと、シールリップが軸の外周面から離れてしまうため、密封機能が低下してしまう。従って、何らかの対策が必要となる。一般的には、シールリップの剛性を高めたり、シールリップを径方向内側に押圧するガータスプリングによる押圧力を高めたりする対策が取られる。しかしながら、これらの方法では、特に、回転速度が遅い状態では、軸の外周面に対するシールリップの摺動抵抗が高くなってしまうため、必ずしも最善の策とは言えない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１８０２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、回転速度が速い環境下でも、安定した密封性を発揮させることのできる密封構造及び密封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
すなわち、本発明の密封構造は、
軸孔を有し、かつ回転するハウジングと、
前記軸孔に挿通される軸と、
前記ハウジングに固定され、かつ、前記軸と軸孔との間の環状隙間を封止する密封装置と、
を備える密封構造であって、
前記密封装置は、前記軸の外周面に摺動自在なシールリップを備えると共に、
前記シールリップにおける軸方向の先端面には、前記ハウジングと共に前記密封装置が回転することにより密封対象流体の流れを生じさせ、かつ密封対象流体の流れに伴って発生する力を径方向内側に向かって受けるように構成される複数の突起が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の密封装置は、
軸孔を有するハウジングと前記軸孔に挿通される軸との間の環状隙間を封止すると共に
、回転する前記ハウジングに固定される密封装置であって、
前記軸の外周面に摺動自在なシールリップを備えると共に、
前記シールリップにおける軸方向の先端面には、前記ハウジングと共に密封装置が回転することにより密封対象流体の流れを生じさせ、かつ密封対象流体の流れに伴って発生する力を径方向内側に向かって受けるように構成される複数の突起が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
これらの発明によれば、ハウジングと共に密封装置が回転すると、シールリップにおける軸方向の先端面に複数設けられた突起によって、密封対象流体の流れが生じ、複数の突起には、この密封対象流体の流れに伴って発生する力が径方向内側に作用する。これにより、シールリップの先端は径方向内側に向けた力を受ける。従って、密封装置の回転速度の上昇に伴って、シールリップに作用する遠心力は大きくなるものの、シールリップの先端に対して径方向内側に向かって作用する力も大きくなる。これにより、シールリップが径方向外側に変形してしまうことが抑制され、安定した密封性を発揮させることができる。
【００１０】
複数の突起は、いずれも、径方向外側から内側に向かうにつれて、密封装置の回転方向の上流側から下流側に向かって傾斜するように設けられているとよい。
【００１１】
これにより、密封装置が回転した状態においては、突起の両側面のうち密封装置の回転方向における下流側の側面に沿って、径方向内側から外側に向かうように密封対象流体の流れが生じる。従って、この密封対象流体の流れにより、各突起に対しては、径方向内側に向かう力が作用する。
【００１２】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、回転速度が速い環境下でも、安定した密封性を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施例に係る密封装置の正面図である。
【図２】図２は本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図である。
【図３】図３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。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（実施例）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例に係る密封構造及び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正面図である。図２は本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図であり、図１中のＡＡ断面図に相当する。図３は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図であり、図３中の密封装置は、図１中のＡＡ断面図に相当する。なお、本実施例に係る密封装置は、概略、回転対称形状である。以下の説明において、密封装置の中心軸線が伸びる方向を「軸方向」と称する。また、本実施例に係る密封構造及び密封装置は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車の駆動モータに好適に適用することができる。
【００１７】
＜密封構造＞
特に、図３を参照して、本実施例に係る密封構造について説明する。本実施例に係る密封構造は、回転するハウジング６００と、ハウジング６００に設けられた軸孔６１０に挿通される軸５００と、軸５００と軸孔６１０との間の環状隙間を封止する密封装置１０とを備えている。密封装置１０は、ハウジング６００に固定されており、ハウジング６００と共に回転するように構成されている。すなわち、密封装置１０は、ハウジング６００の軸孔６１０の内周面に、圧入により嵌合固定されている。なお、本実施例では、軸５００は固定されているが、軸５００は回転可能に構成してもよい。図３中、右側がオイルなどの密封対象流体が密封された密封領域（Ｈ）であり、左側が密封領域とは反対側の領域（Ｌ）である。反対側の領域（Ｌ）は、例えば、大気に開放された領域である。なお、密封対象流体については、オイルに限らず、各種液体の他、気体の場合もある。
【００１８】
＜密封装置＞
密封装置１０について、より詳細に説明する。本実施例に係る密封装置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弾性体（例えば、ゴム）製のシール本体２００と、ガータスプリング３００とから構成される。なお、補強環１００をインサート部品として、インサート成形することにより、補強環１００にシール本体２００を一体的に設けることができる。補強環１００は、円筒部１１０と、円筒部１１０の一端側（密封構造において、反対側の領域（Ｌ）側）に設けられる内向きフランジ部１２０とから構成される。また、シール本体２００は、いずれも、軸５００の外周面５１０に摺動自在なシールリップ２１０及びダストリップ２２０を備えている。シールリップ２１０は、主として、密封対象流体の漏れを防止する役割を担っている。このシールリップ２１０の外周面側に、シールリップ２１０の径方向内側の先端を軸５００の外周面５１０に押し付けるためのガータスプリング３００が設けられている。ダストリップ２２０は、主として、外部からの異物（埃など）が密封領域（Ｈ）に侵入してしまうことを防止する役割を担っている。
【００１９】
そして、シールリップ２１０における軸方向の先端面には、複数の突起２１１が設けられている。なお、本実施例においては、これら複数の突起２１１は、同一の寸法形状で構成され、かつ、等間隔に配置されている。これらの突起２１１は、ハウジング６００と共に密封装置１０が回転することにより密封対象流体の流れを生じさせ、かつ密封対象流体の流れに伴って発生する力を径方向内側に向かって受けるように構成されている。以下、この点について、より詳細に説明する。
【００２０】
図１中、矢印Ｒは、ハウジング６００と共に回転する密封装置１０の回転方向を示している。図１に示す通り、複数の突起２１１は、いずれも、径方向外側から内側に向かうにつれて、密封装置１０の回転方向Ｒの上流側から下流側に向かって傾斜するように設けられている。以上の構成により、密封装置１０が回転した状態においては、突起２１１の両側面のうち密封装置１０の回転方向Ｒにおける下流側の側面に沿って、径方向内側から外側に向かうように密封対象流体の流れＦが生じる（図１中の丸で囲った一部拡大図参照）。従って、この密封対象流体の流れＦにより、各突起２１１に対しては、径方向内側に向かう力Ｔが作用する。
【００２１】
＜本実施例に係る密封構造及び密封装置の優れた点＞
本実施例に係る密封構造及び密封装置１０によれば、ハウジング６００と共に密封装置１０が回転すると、シールリップ２１０における軸方向の先端面に複数設けられた突起２１１によって、密封対象流体の流れが生じる。また、これら複数の突起２１１には、この密封対象流体の流れに伴って発生する力Ｔが径方向内側に作用する。これにより、シールリップ２１０の先端は径方向内側に向けた力Ｔを受ける。従って、密封装置１０の回転速
度の上昇に伴って、シールリップ２１０に作用する遠心力Ｓは大きくなるものの、シールリップ２１０の先端に対して径方向内側に向かって作用する力Ｔも大きくなる。これにより、シールリップ２１０が径方向外側に変形してしまうことが抑制され、安定した密封性を発揮させることができる。
【００２２】
また、遠心力Ｓによって、シールリップ２１０が径方向外側に変形してしまうことを抑制するために、シールリップ２１０の剛性を高めたり、ガータスプリング３００による押圧力を高めたりする必要もない。従って、回転速度が遅い状態において、軸５００の外周面５１０に対してシールリップ２１０の摺動抵抗が高くなってしまうことも抑制できる。
【００２３】
ここで、密封装置１０の回転時において、シールリップ２１０に対して発生する遠心力Ｓと、径方向内側に向かう力Ｔとの関係について説明する。遠心力Ｓと力Ｔが等しい場合には、双方の力が相殺される。これにより、密封装置１０の回転は、シールリップ２１０の密封性に影響しないことになる。従って、密封性がより安定的になるため、遠心力Ｓと力Ｔは釣り合うようにするのが望ましい。しかしながら、遠心力Ｓと力Ｔは、必ずしも等しくする必要はない。遠心力Ｓの方が力Ｔよりも大きくても、シールリップ２１０に対する径方向外側に働く力は軽減されるため、シール性の低下を抑制できることには変わりはない。また、遠心力Ｓよりも力Ｔの方が大きい場合には、回転速度の増加に伴って、摺動抵抗が高くなってしまうものの、シール性を高められる効果がある。なお、径方向内側に向かう力Ｔについては、複数の突起２１１の個数や突起２１１の傾きによって、調整することができる。また、本実施例では、複数の突起２１１の形状寸法が全て同一の場合について示したが、本発明においては、必ずしも、全ての突起の形状寸法を同一にする必要はない。例えば、交互に異なる寸法形状の突起を配置させることもできる。
【００２４】
（その他）
上記実施例においては、補強環１００と、シールリップ２１０及びダストリップ２２０を有するシール本体２００とを備える密封装置１０の場合を例にして説明したが、本発明の密封装置は、このような密封装置１０に限定されることはない。すなわち、本発明においては、軸に摺動するシールリップを有する各種密封装置に適用可能である。例えば、本発明は、シールリップのみを備え、ダストリップを備えていない密封装置にも適用できる。また、本発明は、補強環の外周面側にハウジングの軸孔内周面に密着する外周シール部を備える密封装置にも適用できる。また、補強環を備えておらず、弾性体のみで構成される密封装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００２５】
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
２１１  突起
２２０  ダストリップ
３００  ガータスプリング
５００  軸
５１０  外周面
６００  ハウジング
６１０  軸孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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