(57)【要約】      （修正有）【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装置及び密封構造を提供する。【解決手段】軸孔６１０の内周面に固定される補強環１００と、補強環１００に一体的に設けられ、軸５００の外周面５１０に摺動自在なシールリップ２１０を有する弾性体製のシール本体２００と、補強環１００に設けられる環状部材３００と、を備え、環状部材３００には、ハウジング６００の回転に伴って環状部材３００が回転することにより、シールリップ２１０の外周面に向かう密封対象流体の流れを生じさせる流動形成部３２０、３１２ａが設けられていることを特徴とする。【選択図】図５
2020133654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記軸孔の内周面に固定される補強環と、
前記補強環に一体的に設けられ、前記軸の外周面に摺動自在なシールリップを有する弾性体製のシール本体と、
前記補強環に設けられる環状部材と、
を備え、
前記環状部材には、前記ハウジングの回転に伴って該環状部材が回転することにより、前記シールリップの外周面に向かう密封対象流体の流れを生じさせる流動形成部が設けられていることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
軸方向において、密封装置の配置位置を介して、密封対象流体が密封されている領域側を密封領域側とし、その反対の領域側を反対側とした場合、
前記環状部材は、前記補強環に対して嵌合により固定される円筒部と、該円筒部における前記密封領域側の端部であって、前記シールリップの先端よりも更に前記密封領域側の位置に設けられる第１内向きフランジ部とを有しており、
前記流動形成部は、
第１内向きフランジ部に形成された貫通孔と、
第１内向きフランジ部の両側面のうち前記密封領域側の側面に設けられ、かつ、前記環状部材の回転方向下流側に開口する開口部を有し、該開口部から入り込む密封対象流体を前記貫通孔に向けて導く導入部材と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
前記流動形成部は、第１内向きフランジ部に対して、周方向に間隔を空けて複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載の密封装置。
【請求項４】
前記環状部材は、前記円筒部における前記反対側の端部であって、前記シールリップの先端よりも前記反対側の位置に設けられる第２内向きフランジ部を有していることを特徴とする請求項２または３に記載の密封装置。
【請求項５】
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、
前記軸孔の内周面に固定される補強環と、
前記補強環に一体的に設けられ、前記軸の外周面に摺動自在なシールリップを有する弾性体製のシール本体と、
前記補強環に設けられる環状部材と、
を備え、
前記環状部材には、前記ハウジングの回転に伴って該環状部材が回転することにより、前記シールリップの外周面に向かう密封対象流体の流れを生じさせる流動形成部が設けられていることを特徴とする密封構造。
【請求項６】
軸方向において、前記密封装置の配置位置を介して、密封対象流体が密封されている領域側を密封領域側とし、その反対の領域側を反対側とした場合、
前記環状部材は、前記補強環に対して嵌合により固定される円筒部と、該円筒部におけ
る前記密封領域側の端部であって、前記シールリップの先端よりも更に前記密封領域側の位置に設けられる第１内向きフランジ部とを有しており、
前記流動形成部は、
第１内向きフランジ部に形成された貫通孔と、
第１内向きフランジ部の両側面のうち前記密封領域側の側面に設けられ、かつ、前記環状部材の回転方向下流側に開口する開口部を有し、該開口部から入り込む密封対象流体を前記貫通孔に向けて導く導入部材と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の密封構造。
【請求項７】
前記流動形成部は、第１内向きフランジ部に対して、周方向に間隔を空けて複数設けられていることを特徴とする請求項６に記載の密封構造。
【請求項８】
前記環状部材は、前記円筒部における前記反対側の端部であって、前記シールリップの先端よりも前記反対側の位置に設けられる第２内向きフランジ部を有していることを特徴とする請求項６または７に記載の密封構造。
【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装置及び密封構造に関する。
【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装置及び密封構造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、
前記軸孔の内周面に固定される補強環と、
前記補強環に一体的に設けられ、前記軸の外周面に摺動自在なシールリップを有する弾性体製のシール本体と、
前記補強環に設けられる環状部材と、
を備え、
前記環状部材には、前記ハウジングの回転に伴って該環状部材が回転することにより、前記シールリップの外周面に向かう密封対象流体の流れを生じさせる流動形成部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、
前記軸孔の内周面に固定される補強環と、
前記補強環に一体的に設けられ、前記軸の外周面に摺動自在なシールリップを有する弾性体製のシール本体と、
前記補強環に設けられる環状部材と、
を備え、
前記環状部材には、前記ハウジングの回転に伴って該環状部材が回転することにより、前記シールリップの外周面に向かう密封対象流体の流れを生じさせる流動形成部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、密封装置の補強環に設けられた環状部材も回転する。そして、環状部材が回転すると、環状部材に設けられた流動形成部よって、シールリップの外周面に向かう密封対象流体の流れが生じる。従って、密封装置の回転速度の上昇に伴って、シールリップに遠心力が作用するものの、密封対象流体の流れによって、シールリップは外周面側から径方向内側に向かった力を受ける。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】
そして、軸方向において、密封装置の配置位置を介して、密封対象流体が密封されている領域側を密封領域側とし、その反対の領域側を反対側とした場合、
前記環状部材は、前記補強環に対して嵌合により固定される円筒部と、該円筒部における前記密封領域側の端部であって、前記シールリップの先端よりも更に前記密封領域側の位置に設けられる第１内向きフランジ部とを有しており、
前記流動形成部は、
第１内向きフランジ部に形成された貫通孔と、
第１内向きフランジ部の両側面のうち前記密封領域側の側面に設けられ、かつ、前記環状部材の回転方向下流側に開口する開口部を有し、該開口部から入り込む密封対象流体を前記貫通孔に向けて導く導入部材と、
を備えるとよい。
【００１１】
これにより、導入部材から貫通孔に導入された密封対象流体が貫通孔から排出されて、シールリップの外周面に向かう密封対象流体の流れが生じる。
【００１２】
前記流動形成部は、第１内向きフランジ部に対して、周方向に間隔を空けて複数設けられているとよい。
【００１３】
これにより、環状部材の回転中、シールリップは、密封対象流体の流れによる径方向内側に向かう力を、周方向全周に亘って均一的に受ける。
【００１４】
前記環状部材は、前記円筒部における前記反対側の端部であって、前記シールリップの先端よりも前記反対側の位置に設けられる第２内向きフランジ部を有しているとよい。
【００１５】
これにより、貫通孔から排出される密封対象流体を、効率的に、シールリップの外周面に向かって流れさせることができる。
【００１６】
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】
【００１７】
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】
【００１８】
【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一部の斜視図である。
【図３】図３は本発明の実施例に係る密封装置の一部の模式的断面図である。
【図４】図４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５】図５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】
【００１９】
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。
【００２０】
（実施例）
図１〜図５を参照して、本発明の実施例に係る密封装置及び密封構造について説明する。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一部の斜視図であり、流動形成部の付近の斜視図である。図３は本発明の実施例に係る密封装置の一部の模式的断面図であり、流動形成部の模式的断面図である。なお、図３は、図１中のＡＡ断面図の一部に相当する。図４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ＢＢ断面図である。図５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５中の密封装置は、図１中のＢＢ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、軸方向において、密封装置の配置位置を介して、密封対象流体が密封されている領域側を密封領域側（Ｈ）とし、その反対の領域側を反対側（Ｌ）と称する。
【００２１】
＜密封構造＞
特に、図５を参照して、本実施例に係る密封構造について説明する。なお、本実施例に係る密封装置及び密封構造は、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。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５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側（Ｈ）であり、左側が反対側（Ｌ）である。反対側（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。
【００２２】
＜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、補強環１００に設けられる環状部材３００と、ガータスプリング４００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。
【００２３】
補強環１００は、円筒部１１０と、円筒部１１０の反対側（Ｌ）の端部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４００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）が密封領域に侵入してしまうことを防止する役割を担っている。
【００２４】
＜環状部材＞
環状部材３００について、より詳細に説明する。環状部材３００は、金属などにより構成される環状の部材であり、補強環１００における円筒部１１０の内周面に嵌合（圧入）により固定される。この環状部材３００は、円筒部３１１と、円筒部３１１における密封領域側（Ｈ）の端部に設けられる第１内向きフランジ部３１２と、円筒部３１１における反対側（Ｌ）の端部に設けられる第２内向きフランジ部３１３とを備えている。円筒部３１１は、補強環１００の円筒部１１０の内周面に、嵌合により固定される。第１内向きフランジ部３１２は、シールリップ２１０の先端よりも更に密封領域側（Ｈ）の位置に設けられる。また、第２内向きフランジ部３１３は、シールリップ２１０の先端よりも反対側（Ｌ）の位置に設けられる。
【００２５】
この環状部材３００には、ハウジング６００の回転に伴って環状部材３００が回転することにより、シールリップ２１０の外周面に向かう密封対象流体の流れを生じさせる流動形成部が設けられている。流動形成部は、環状部材３００における第１内向きフランジ部３１２に設けられている。
【００２６】
すなわち、流動形成部は、第１内向きフランジ部３１２に形成された貫通孔３１２ａと、第１内向きフランジ部３１２の両側面のうち密封領域側（Ｈ）の側面に設けられた導入部材３２０とを備えている。導入部材３２０は、環状部材３００の回転方向（図１中、矢印Ｒ方向）下流側に開口する開口部を有し、この開口部から入り込む密封対象流体を貫通孔３１２ａに向けて導くように構成されている。
【００２７】
以上のように構成される流動形成部によれば、ハウジング６００と共に環状部材３００が回転すると、導入部材３２０の開口部に密封対象流体が入り込んでいく（図２中、矢印Ｆ１参照）。そして、導入部材３２０の開口部に入り込んだ密封対象流体は第１内向きフランジ部３１２に形成された貫通孔３１２ａへと導かれる（図３中、矢印Ｆ２参照）。その後、貫通孔３１２ａから排出された密封対象流体は、シールリップ２１０の外周面に向かって流れて行く（図５中、矢印Ｆ３参照）。また、本実施例においては、環状部材３００に第２内向きフランジ部３１３が設けられている。そのため、貫通孔３１２ａから排出される密封対象流体は、補強環１００の内向きフランジ部１２０に至る前に、第２内向きフランジ部３１３によって、シールリップ２１０の外周面に向かうように、強制的に流れる方向が変えられる。なお、流動形成部は、第１内向きフランジ部３１２に対して、周方向に間隔を空けて複数設けられている。より具体的には、複数の流動形成部は、周方向に等間隔に設けられている（図１参照）。
【００２８】
＜本実施例に係る密封装置及び密封構造の優れた点＞
本実施例に係る密封装置１０及び密封構造によれば、ハウジング６００と共に密封装置１０が回転すると、導入部材３２０から貫通孔３１２ａに導入された密封対象流体が貫通
孔３１２ａから排出されて、シールリップ２１０の外周面に向かう密封対象流体の流れが生じる。これにより、シールリップ２１０は径方向内側に向けた力Ｔを受ける（図１参照）。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（図１参照）は大きくなるものの、密封対象流体の流量や流速も増えることから、シールリップ２１０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。
【００２９】
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４００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。
【００３０】
また、本実施例においては、流動形成部は、第１内向きフランジ部３１２に対して、周方向に間隔を空けて複数設けられている。これにより、環状部材３００の回転中、シールリップ２１０は、密封対象流体の流れによる径方向内側に向かう力を、周方向全周に亘って均一的に受ける。従って、より一層、安定した密封性を発揮させることができる。
【００３１】
更に、本実施例においては、貫通孔３１２ａから排出される密封対象流体は、補強環１００の内向きフランジ部１２０に至る前に、第２内向きフランジ部３１３によって、シールリップ２１０の外周面に向かうように、強制的に流れる方向が変えられる。これにより、貫通孔３１２ａから排出される密封対象流体を、効率的に、シールリップ２１０の外周面に向かって流れさせることができる。
【００３２】
（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。従って、本発明において、「軸孔の内周面に固定される補強環」とは、軸孔の内周面に補強環が接するように固定される場合の他、外周シール部などを介して、軸孔の内周面に補強環が固定される場合も含まれる。
【００３３】
また、上記実施例においては、シールリップ２１０の外周面に向かって、効率的に密封対象流体が流れるように、環状部材３００に第２内向きフランジ部３１３を設ける場合の構成を示した。しかしながら、本発明においては、第２内向きフランジ部を設けない構成も採用し得る。すなわち、第２内向きフランジ部を設けなくても、シールリップの径方向外側への変形を十分抑制できる程度に、シールリップの外周面に向けて密封対象流体を流すことが可能であれば、第２内向きフランジ部は不要である。この場合には、補強環と環状部材を一体とすることも可能である。従って、本発明においては、補強環と環状部材が一体の場合（単一の部材で構成される場合）も含まれる。例えば、上記実施例に示す補強環１００の円筒部１１０の密封領域側（Ｈ）に内向きフランジ部を設け、当該内向きフランジ部に流動形成部を設けてもよい。この場合には、円筒部１１０の密封領域側に設けられた内向きフランジ部が、本発明における環状部材の第１内向きフランジ部に相当する。
【符号の説明】
【００３４】
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
２２０  ダストリップ
３００  環状部材
３１１  円筒部
３１２  第１内向きフランジ部
３１２ａ  貫通孔
３１３  第２内向きフランジ部
３２０  導入部材
４００  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】
2020133654.tif 000003
【図２】
2020133654.tif 000004
【図３】
2020133654.tif 000005
【図４】
2020133654.tif 000006
【図５】
2020133654.tif 000007