(57)【要約】【課題】組付作業の作業性の向上を図ることができるとともに、シール部材が十分なシール性を発揮しえる密封構造を提供する。【解決手段】軸１の大径部１２と小径部１１との間の段差面１３と、ハウジング２の軸孔２０の大径部２２と小径部２１との間の段差面２３と、の間に装着され、軸１に接触する内周側シールリップ３１と、軸孔２０に接触する外周側シールリップ３２と、を有する樹脂製のシール部材３が、軸１の段差面１３に取り付けられた状態で、軸１が軸孔２０に挿入されることにより組み立てられる密封構造において、内周側シールリップ３１及び外周側シールリップ３２が、軸挿入前においては、軸１及び軸孔２０に対して締め代のない寸法を有するとともに、軸挿入後において、内周側シールリップ３１及び外周側シールリップ３２を軸１及び軸孔２０にそれぞれ押し付ける押付部２４を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大径部と小径部とが同心に形成された軸と、
大径部と小径部とが同心に形成されるとともに前記軸が挿通される軸孔を有するハウジングと、
前記軸の大径部と小径部との間の段差面と前記軸孔の大径部と小径部との間の段差面との間に装着され、前記軸外周面に接触する内周側シールリップと、前記軸孔内周面に接触する外周側シールリップと、を有することにより、前記軸と前記軸孔との間の環状隙間を密封する樹脂製のシール部材と、
を備え、
前記シール部材が前記軸の段差面または前記軸孔の段差面のうちの一方の段差面に取り付けられた状態で、前記軸が前記軸孔に挿入されることにより組み立てられる密封構造において、
前記内周側シールリップ及び前記外周側シールリップが、軸挿入前においては、前記軸の小径部及び前記軸孔の大径部に対して締め代のない寸法を有しており、
軸挿入後において、前記内周側シールリップ及び前記外周側シールリップを前記軸の小径部の外周面及び前記軸孔の大径部の内周面にそれぞれ押し付ける押付部を備えることを特徴とする密封構造。
【請求項２】
前記シール部材が、前記内周側シールリップと前記外周側シールリップとの間に設けられ、他方の段差面に対向する方向に開口する溝部を有しており、
前記押付部が、前記他方の段差面から軸方向に突出して設けられ、前記軸が前記軸孔に挿入された状態において前記溝部を径方向に押し広げるように前記溝部に嵌り込む突起部であ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】
前記突起部が前記溝部に接触する位置と、前記内周側シールリップ及び前記外周側シールリップにおいて径方向に最も突出するリップ先端の位置とが、軸方向において一致していることを特徴とする請求項２に記載の密封構造。
【請求項４】
前記内周側シールリップ及び／又は前記外周側シールリップが、リップ先端とは異なる位置において径方向に突出する突起を有することを特徴とする請求項３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、密封構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５〜図７を参照して、従来例に係る密封構造について説明する。図５は、従来例に係る密封構造の模式的断面図である。図６は、他の従来例に係る密封構造の模式的断面図であり、（ａ）は軸がハウジングの軸孔に挿入される前の状態、（ｂ）は軸がハウジングの軸孔に挿入された後の状態を示している。図７は、シール部材と相手部材との接触面の様子を示す断面拡大図である。
【０００３】
図５に示す従来例は、軸１００とハウジング２００の軸孔との間の互いに対向する円筒面間において空気やフロンガスなどの気体を密封する密封構造であり、柔軟性のあるゴム材料からなるシール部材（Ｏリング等）３００を用いている。しかしながら、使用温度（１５０℃以上の高温）やシール対象物（ゴムを膨潤させるような薬品など）の影響によっては、ゴム材料が使用できない場合がある。
【０００４】
図６に示す他の従来例は、樹脂製のシール部材３００ａを用いている。樹脂製のシール部材３００ａは、使用温度やシール対象物による影響が少なく耐久性に優れているが、ゴム製のシール部材３００に比べて硬いため、十分なシール性を発揮させるためには、相手面に対して高面圧を発生させて密着性を高める必要がある（図６（ｂ）中のＰ）。図７に示すように、シール部材３００ａと相手部材（軸２００）との接触面には無数の隙間が形成されるため、高い面圧で接触させて樹脂材を変形させることにより隙間を埋める必要がある。
【０００５】
しかしながら、高面圧を発生させるために締め代（図６（ａ）中のＩ）を大きくすると、軸１００をハウジング２００の軸孔に挿入する際に、挿入荷重（抵抗）が高くなり作業性が低下するという問題がある。
【０００６】
その他、関連する技術としては特許文献１、２に開示されたものがある。
【特許文献１】特開２００２−１４７６１４号公報
【特許文献２】特開昭６１−１１２８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、組付作業の作業性の向上を図ることができるとともに、シール部材が十分なシール性を発揮しえる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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明における密封構造は、
大径部と小径部とが同心に形成された軸と、
大径部と小径部とが同心に形成されるとともに前記軸が挿通される軸孔を有するハウジングと、
前記軸の大径部と小径部との間の段差面と前記軸孔の大径部と小径部との間の段差面との間に装着され、前記軸外周面に接触する内周側シールリップと、前記軸孔内周面に接触する外周側シールリップと、を有することにより、前記軸と前記軸孔との間の環状隙間を密封する樹脂製のシール部材と、
を備え、
前記シール部材が前記軸の段差面または前記軸孔の段差面のうちの一方の段差面に取り付けられた状態で、前記軸が前記軸孔に挿入されることにより組み立てられる密封構造において、
前記内周側シールリップ及び前記外周側シールリップが、軸挿入前においては、前記軸の小径部及び前記軸孔の大径部に対して締め代のない寸法を有しており、
軸挿入後において、前記内周側シールリップ及び前記外周側シールリップを前記軸の小径部の外周面及び前記軸孔の大径部の内周面にそれぞれ押し付ける押付部を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、軸が軸孔に挿入される前において、シール部材の各シールリップが相手部材に対して締め代がないので、軸を軸孔に挿入する際にシール部材によって挿入抵抗を生じることがない。したがって、軸の挿入作業の作業性が向上される。また、軸が軸孔に挿入された後においては、各シールリップが押付部によってそれぞれの相手部材に対して押し付けられることになり、適正なシール面を形成するのに必要な面圧の確保を図ることができる。ここで、「締め代」とは、異なる部材間において、設計寸法上、形状が重なる（干渉する）部分のことをいう。したがって、ここでいう「締め代のない寸法を有する」とは、内周側シールリップの径寸法における最小値が、軸の小径部の外周面の径寸法以上に設定され、外周側シールリップの径寸法における最大値が軸孔の大径部の内周面の径寸法以下に設定されていることをいう。
【００１０】
前記シール部材が、前記内周側シールリップと前記外周側シールリップとの間に設けられ、他方の段差面に対向する方向に開口する溝部を有しており、
前記押付部が、前記他方の段差面から軸方向に突出して設けられ、前記軸が前記軸孔に挿入された状態において前記溝部を径方向に押し広げるように前記溝部に嵌り込む突起部であるとよい。
【００１１】
この構成によれば、内周側シールリップと外周側シールリップとの間に設けられた溝部を突起部が径方向に押し広げることにより、軸挿入前において締め代を有さない各シールリップが相手部材に対して締め代を有するようにすることができる。
【００１２】
前記突起部が前記溝部に接触する位置と、前記内周側シールリップ及び前記外周側シールリップにおいて径方向に最も突出するリップ先端の位置とが、軸方向において一致しているとよい。
【００１３】
この構成によれば、突起部による押付力を各シールリップのシール面に直接的に伝えることができる。したがって、適正なシール面を形成するのに必要な面圧の確保をより効果的に図ることができる。
【００１４】
前記内周側シールリップ及び／又は前記外周側シールリップが、リップ先端とは異なる位置において径方向に突出する突起を有するとよい。
【００１５】
この構成によれば、突起部が溝部に接触する位置と、各シールリップのリップ先端の位置とが、軸方向に一致していなくても、突起を設けた箇所において面圧を発生させることができ、シール性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明により、組付作業の作業性の向上を図ることができるとともに、シール部材が十分なシール性を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、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。
【００１８】
（実施例１）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例１に係る密封構造について説明する。図１は、本実施例に係る密封構造を構成する各部材の模式的断面図であって、（ａ）は軸及びハウジングの模式的断面図であり、（ｂ）はシール部材の模式的断面図である。図２は、本実施例に係る密封構造の模式的断面図である。図３は、本実施例に係る密封構造の模式的断面図であって、（ａ）は軸挿入前の様子、（ｂ）は軸挿入後の様子をそれぞれ示している。
【００１９】
本実施例に係る密封構造は、軸１と、該軸１が挿入される軸孔２０を有するハウジング２と、軸１と軸孔２０との間の環状隙間を密封するシール部材３と、を備えた構成となっている。
【００２０】
軸１は、同心に形成される小径部１１と大径部１２とを有している。ハウジング２の軸孔２０も、軸１に対応して、同心に形成される小径部２１と大径部２２と有している。すなわち、軸１が軸孔２０に挿入された状態において、軸１の小径部１１の外周面と軸孔２０の小径部２１の内周面、軸１の大径部１２の外周面と軸孔２０の大径部２２の内周面、がそれぞれ対向した状態となるように構成されている。
【００２１】
また、軸１の大径部１２の外径は、軸孔２０の小径部２１の内径よりも大きく設定されており、軸１が軸孔２０に挿入された状態において、軸１における小径部１１と大径部１２との間の段差面１３と、軸孔２０における小径部２１と大径部２２との間の段差面２３とが、軸方向に互いに対向した状態となる。
【００２２】
シール部材３は、段差面１３と段差面２３との間であって、軸１の小径部１１の外周面１１ａと軸孔２０の大径部２２の内周面２２ａとが部分的に対向する領域に形成される環状の装着空間Ｓに装着される。
【００２３】
シール部材３は、ＰＴＦＥ、ＰＡ、ＰＥＥＫ等の樹脂材料からなる環状のシール部材である。シール部材３は、シール本体３０からそれぞれ軸方向に延びるように形成された内周側シールリップ３１及び外周側シールリップ３２が、軸１の小径部１１の外周面１１ａ及び軸孔２０の大径部２２の内周面２２ａにそれぞれ密着することにより、軸１と軸孔２０との間の環状隙間を密封する。
【００２４】
内周側シールリップ３１は、シール本体３０の軸方向一方（図の上方）側の端部における内周側から略軸方向に延びており、内径方向に突出するリップ先端３１ａを有している。外周側シールリップ３２は、シール本体３０の軸方向一方側の端部における外周側から略軸方向に延びており、外径方向に突出するリップ先端３２ａを有している。また、内周側シールリップ３１と外周側シールリップ３２は径方向に間隔を空けて設けられており、両者の間には軸方向一端側に開口する断面略Ｕ字状の溝３３が形成されている。
【００２５】
内周側シールリップ３１及び外周側シールリップ３２の初期寸法は、軸１の小径部１１の外周面１１ａ及び軸孔２０の大径部２２の内周面２２ａに対して締め代を有さない設定となっている。すなわち、内周側シールリップ３１のリップ先端３１ａの径は、軸１の小径部１１の径以上の寸法に設定されている。また、外周側シールリップ３２のリップ先端
３２ａの径は、軸孔２０の大径部２２の径以下の寸法に設定されている。本実施例では、図３（ａ）に示すように、リップ先端３２ａと大径部２２との間に径方向に隙間ｇが形成されるように設定されている。
【００２６】
軸孔２０の段差面２３には、押付部として、軸方向他方（図の下方）側に突出する突起部２４が段差面２３に沿って環状に設けられている。突起部２４は、シール部材３が軸１と軸孔２０との間に形成される環状空間Ｓに装着された状態において、溝３３に嵌り込むように構成されている。シール部材３は、軸１が軸孔２０に挿入される前に軸１の段差面１３に取り付けられており、軸１がハウジング２の軸孔２０に挿入されることによって、環状空間Ｓに装着された状態となる。
【００２７】
突起部２４は、断面が略半円形状の、突出方向に向かって径方向の幅（外径と内径との差の２分の１）が徐々に狭くなる形状を有している。溝３３は、開口部から溝底部に向かって径方向の幅（外径と内径との差の２分の１）が徐々に狭くなる略Ｕ字状（略半楕円状）の形状を有している。突起部２４は、溝３３よりも曲率が大きく、溝３３内に完全に嵌り込んだ状態において溝３３の側壁面に対して締め代を有する部分が部分的に設けられている。これにより、突起部２４が溝３３に嵌り込むことによって溝３３が径方向に押し広げられ、内周側シールリップ３１及び外周側シールリップ３２は、それぞれ内径方向及び外径方向に押し倒されるような状態となって、軸１の小径部１１の外周面１１ａ及び軸孔２０の大径部２２の内周面２２ａに対してそれぞれ締め代を有する状態となる。
【００２８】
すなわち、突起部２４が溝３３に嵌り込むことにより、内周側シールリップ３１のリップ先端３１ａの径が、軸１の小径部１１の径よりも小さくなり、外周側シールリップ３２のリップ先端３２ａの径が、軸孔２０の大径部２２の径よりも大きくなる。これにより、内周側シールリップ３１及び外周側シールリップ３２は、軸１の小径部１１の外周面１１ａ及び軸孔２０の大径部２２の内周面２２ａにそれぞれ密着して、シール面を形成する。
【００２９】
また、突起部２４が溝３３と接触する箇所（図２中の×印）は、内周側シールリップ３１のリップ先端３１ａ及び外周側シールリップ３２のリップ先端３２ａの位置（図２中の○印）と、軸方向の位置が一致する（接触部と各リップ先端とが径方向に延びる１つの仮想線上に位置する）ように構成されている。これにより、突起部２４が溝３３を押し広げる力を、各リップ先端に最も直接的に伝えることができ、各シール面に十分な面圧を発生させることができる。なお、図２及び図３中のＰは、各シールリップ３１、３２による面圧分布を表している。
【００３０】
また、突起部２４の高さ（段差面２３からの軸方向の長さ）は、溝３３の深さよりも低く（短く）設定されており、突起部２４と溝３３の溝底との間には隙間δが形成される。この隙間は、溝３３の溝底部に過大な応力が発生するのを防止するとともに、各シールリップに適正な面圧を発生させるために設けられており、その大きさは、突起部２４や溝３３の形状とともに、各部材の寸法や仕様等に応じて適宜設定される。
【００３１】
本実施例に係る密封構造によれば、図３（ａ）に示すように、軸１が挿入される初期段階においては、内周側シールリップ３１及び外周側シールリップ３２が、軸１の小径部１１の外周面１１ａ及び軸孔２０の大径部２２の内周面２２ａに対してそれぞれ締め代を有しておらず、軸１を軸孔２０に挿入する際に挿入抵抗を発生させない。したがって、軸１の挿入作業の作業性が向上される。また、図３（ｂ）に示すように、軸挿入後は、突起部２４が溝３３に嵌まり込むことによって各シールリップ３１、３２に締め代が発生し、面圧の高いシール面を形成することが可能となる。したがって、シール部材３の材料として樹脂材料を用いる場合において、各シールリップ３１、３２に締め代を設定しなくても、各シール面に生じる隙間を樹脂材の変形によって埋めることができるような高面圧を各シ
ール面に発生させ、十分なシール性を発揮させることが可能となる。
【００３２】
また、従来のように、初期寸法において各シールリップ３１、３２に締め代を持たせることで、装着時に溝３３が閉じるように変形して溝底部が圧縮状態となることがないので、溝３３の溝底部に生じる変形は、突起部２４による拡張変形のみとなる。したがって、溝３３の溝底部に圧縮と引張の繰り返し応力が生じることがなく、溝３３の溝底部の疲労破壊が抑制され、シール部材の耐久性の向上を図ることができる。
【００３３】
なお、本実施例では、突起部２４の断面形状が半円形のものとしているが、これに限られるものではなく、例えば、多角形状のものであってもよい。
【００３４】
また、各シールリップを相手面に対して押し付ける押付部の構成としては、本実施例のように、ひとつの突起部２４によって各シールリップを押し付ける構成に限られるものではなく、例えば、同心状に配置される大小一対の突起部を設けて、それぞれの突起部によって各シールリップを押し付けるような構成であってもよい。
【００３５】
また、本実施例では、シール部材３が軸挿入前に予め取り付けられる部材を軸１としていたが、これに限られるものではなく、シール部材３がハウジング２の軸孔２０の段差面２３に取り付けられた状態で、軸１が軸孔２０に挿入される組み付け方法であってもよい。
【００３６】
（実施例２）
図４を参照して、本発明の実施例２に係る密封構造について説明する。図４は、実施例２に係るシール部材の模式的半断面図である。なお、ここでは、上記実施例１と共通する構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
本実施例は、シール部材３ａの各シールリップ３１、３２に径方向に突出する突起３１ｂ、３２ｂを設けたことを特徴としている。なお、他の構成については実施例１と同様であり、その説明は省略する。
【００３８】
突起３１ｂ、３２ｂは、リップ先端３１ａ、３２ｂを境に形成されるシールリップ３１、３２の傾斜面のうち、シール本体３０側（軸方向他方側）の傾斜面上に設けられている。このような突起３１ｂ、３２ｂを設けることにより、例えば、寸法誤差や経時的な変形等によって、突起部２４と溝３３との接触部の位置が各シールリップ３１、３２のリップ先端３１ａ、３２ａの位置からずれてしまった場合でも、突起３１ｂ、３２ｂによって面圧が発生し、シール性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１に係る密封構造を構成する各部材の模式的断面図である。
【図２】実施例１に係る密封構造の模式的断面図である。
【図３】実施例１に係る密封構造の模式的断面図である。
【図４】実施例２に係るシール部材の模式的半断面図である。
【図５】従来例に係る密封構造の模式的断面図である。
【図６】他の従来例に係る密封構造の模式的断面図である。
【図７】シール部材と相手部材との接触面の様子を示す断面拡大図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  軸
１１  小径部
１１ａ  外周面
１２  大径部
１３  段差面
２  ハウジング
２０  軸孔
２１  小径部
２２  大径部
２２ａ  内周面
２３  段差面
３  シール部材
３０  シール本体
３１  内周側シールリップ
３１ａ  リップ先端
３２  外周側シールリップ
３２ａ  リップ先端
３３  溝
【図１】
2010065810.tif 000003
【図２】
2010065810.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010065810.tif 000006
【図５】
2010065810.tif 000007
【図６】
2010065810.tif 000008
【図７】
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