(57)【要約】【課題】  内側部材と外側部材との軸方向の相対移動に対応しながら高速回転時に発生するシールリップの摺動発熱が低減され、且つ耐泥水性に優れた密封装置を提供する。【解決手段】内側部材２０に嵌合される側板１０と、外側部材３０に嵌合されるシール本体２とを備える。シール本体２として、環状芯金３に水素化ニトリルゴム製の弾性体４を被着したものを用いる。シール本体２のサイドリップ７の締め代を０．４〜２．７ｍｍに設定し、且つサイドリップ７と側板１０のフランジ部１２との接触による反力を１．１〜２．２Ｎに設定した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに相対回転する内側部材と外側部材との間に構成される環状空間に装着され、
前記内側部材及び外側部材のうちの一方の部材に嵌合される短筒部と、この短筒部から径方向に延びるフランジ部とを有する側板と、
前記内側部材及び外側部材のうちの他方の部材に嵌合され、前記短筒部に摺動自在に密接する主リップと、前記フランジ部に摺動自在に密接するサイドリップとを有するシール本体と、
を備えた密封装置において、
前記シール本体が環状芯金に水素化ニトリルゴム製の弾性体を被着したものであり、
前記サイドリップの締め代が０．４〜２．７ｍｍであり、且つ前記サイドリップと前記フランジ部との接触による反力が１．１〜２．２Ｎに設定されたことを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記主リップの緊迫力が１．１〜１．７Ｎである請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
前記シール本体の周面が弾性体で被着されており、この弾性体を介してシール本体が外側部材又は内側部材と嵌合している請求項１又は２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、互いに相対回転する外側部材と内側部材との間の環状空間を密封するための密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の密封装置としては多くのものが開発されており、その一例として、図２に示されるように、ハブユニット等の転がり軸受装置の内側部材１２０に嵌着された側板１０１と、外側部材１３０に嵌着されたシール本体１０２とを備えるものが知られている（特許文献１参照）。
前記密封装置において、シール本体１０２は、外周が外側部材１３０の内周面に嵌着された環状芯金１０３と、この環状芯金１０３に被着された合成ゴム製の弾性体１０４とを有しており、この弾性体１０４には、側板１０１に接触するシールリップ(主リップ１０５、副リップ１０６及びサイドリップ１０７)が形成されている。
前記密封装置は、側板１０１のうちのシールリップが接触する面の表面粗さを１．５０μｍ〜３．００μｍに設定することにより、各シールリップ１０５、１０６及び１０７が側板１０１に接触した状態で、外側部材１３０が軸心回りに回転する際の回転摩擦トルク、リップ摺動発熱が低減され、且つ必要な密封性も確保している。
【０００３】
一方、例えばビスカスカップリングのような高速回転する機器に用いられる密封装置については、シールリップと側板との間の回転摩擦が大きいことから、シールリップの摺動発熱を下げることが強く望まれていた。また、ビスカスカップリングにおいては、外部から浸入してくる泥水が以前から問題となっていた。
さらに、前記サイドリップの締め代（自由状態からの軸方向の弾性変形量）は、通常１．２ｍｍ程度に設定されているが、この締め代では、内側部材と外側部材とが軸方向に相対移動した場合に、当該移動にサイドリップが追随できず、側板に対する締め代が不足して、密封性を損なう場合が生じていた。従って、内側部材と外側部材との軸方向の相対移動を考慮しつつシールリップの高速回転時の摺動発熱を抑制し、且つ耐泥水性を確保する必要があった。
【特許文献１】特開２００３−１４８６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の密封装置は回転摩擦トルクが低減されたとはいえ、内側部材と外側部材との軸方向の相対移動は考慮されておらず、また、高速回転する機器に用いられる密封装置における耐泥水性の問題も未解決のまま残っていた。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、内側部材と外側部材との軸方向の相対移動に対応しながら高速回転時に発生するシールリップの摺動発熱が低減され、且つ耐泥水性に優れた密封装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の密封装置は、互いに相対回転する内側部材と外側部材との間に構成される環状空間に装着され、前記内側部材及び外側部材のうちの一方の部材に嵌合される短筒部と、この短筒部から径方向に延びるフランジ部とを有する側板と、前記内側部材及び外側部材のうちの他方の部材に嵌合され、前記短筒部に摺動自在に密接する主リップと、前記フランジ部に摺動自在に密接するサイドリップとを有するシール本体と、を備えた密封装置において、前記シール本体が環状芯金に水素化ニトリルゴム製の弾性体を被着したものであり、前記サイドリップの締め代が０．４〜２．７ｍｍであり、且つ前記サイドリップと前記フランジ部との接触による反力が１．１〜２．２Ｎに設定されたことを特徴としている。
【０００６】
このように、本発明の密封装置は、弾性体として通常用いられるニトリルゴムではなく耐熱性の高い水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）を使用するとともに、そのサイドリップの締め代を、従来の１．２ｍｍ程度に対して０．４〜２．７ｍｍとしているので、内側部材と外側部材とが軸方向に相対移動した場合でも、サイドリップを側板に追随させて密封に必要な締め代を確保することができ、サイドリップと側板との接触による反力を１．１〜２．２Ｎに設定している点と相まって、良好な密封性を確保することができる。また、前記接触による反力の範囲であれば、サイドリップとフランジ部との間の回転摩擦抵抗が抑えられ、高速回転時においてサイドリップの摺動発熱を下げることができる。すなわち、本願発明者は鋭意研究の結果、ビスカスカップリング等の内側部材と外側部材とが相対的に高速回転する装置においては、内側部材と外側部材との軸方向の相対的な移動範囲の最大値が、通常１．３ｍｍ程度であることを見出し、この移動範囲においてサイドリップの締め代を０．４〜２．７ｍｍに、サイドリップとフランジ部との接触による反力を１．１〜２．２Ｎにそれぞれ設定すれば、内側部材と外側部材との軸方向の相対移動にかかわらず密封性を十分確保することができるとともに、高速回転時においてサイドリップの摺動発熱を下げることができるとの知見を得、かかる知見に基づいて本願発明を完成したものである。
【０００７】
前記密封装置において、主リップの緊迫力が１．１〜１．７Ｎであることが好ましい。これにより、主リップと側板との間の回転摩擦が抑えられ、主リップの摺動発熱を下げることができ、また主リップと短筒部との密封性も確保できる。
【０００８】
前記シール本体の周面が弾性体で被着されており、この弾性体を介してシール本体が外側部材又は内側部材と嵌合していることが好ましい。
この場合には、シール本体の環状芯金と外側部材又は内側部材との間に介在させた弾性体によって、環状芯金と外側部材又は内側部材との間の熱膨張の差を吸収して、環状芯金が抜けるのを防止することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、内側部材と外側部材との軸方向の相対移動に対応しながら高速回転時に発生するシールリップの摺動発熱が低減され、且つ耐泥水性に優れた密封装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を、添付した図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る密封装置を示す概略断面図である。同図におけるシールリップは、説明の便宜上、組み付け前の状態を模式的に示している。
前記密封装置１は、互いに同心的且つ相対回転自在に配置された外側部材３０と内側部材２０との間の環状空間に装着されて、例えば潤滑剤が軸受内部Ｏから大気側Ａへ漏れるのを防止し、また、泥水が軸受内部Ｏへ浸入するのを防止するものである。
【００１１】
前記密封装置１は、内側部材２０に嵌合される側板１０と、外側部材３０に嵌合されるシール本体２とを備えている。
側板１０は、内側部材２０に嵌合される短筒部１１と、短筒部１１の大気側Ａの端部から径方向外方に延びるフランジ部１２とを有する断面略Ｌ字状の環状部材である。
シール本体２は、金属製の環状芯金３に水素化ニトリルゴム製の弾性体４を被着し、この弾性体４に主リップ５、副リップ６及びサイドリップ７が一体成形された構成であり、シール本体２に被着した弾性体４を介して外側部材３０と嵌合している。
環状芯金３は、外側部材３０側の短筒部３ａと、短筒部３ａの軸受内部Ｏ端部から径方向内方に延びるフランジ部３ｂとから構成される。
【００１２】
弾性体４は、環状芯金３の短筒部３ａの外周側を覆い外側部材３０に嵌合される外周部４ａと、環状芯金３の短筒部３ａの内周側及びフランジ部３ｂの大気側Ａを覆う中間部４ｂと、フランジ部３ｂの内周側の領域を覆う内周部４ｃとから構成される。この弾性体４の内周部４ｃの内周側には、大気側Ａの径方向斜め内方に向かって延び、短筒部１１の表面に摺動自在に密封接触する主リップ５と、軸受内部Ｏ側の径方向斜め内方に向かって延び、短筒部１１の表面に摺動自在に密封接触する副リップ６とが設けられ、中間部４ｂの内周側には、大気側Ａの径方向斜め外方に向かって延びてフランジ部１２の表面に摺動自在に接触するサイドリップ７が設けられている。
【００１３】
前記サイドリップ７の締め代は０．４〜２．７ｍｍに、サイドリップ７とフランジ部１２との接触による反力は１．１〜２．２Ｎに設定されている。サイドリップ７の締め代が０．４ｍｍ未満であると、内側部材２０と外側部材３０とが軸方向に相対移動した場合に、サイドリップ７が側板１０に追随できず、その締め代が不足して外部から泥水が浸入するおそれがある。一方、サイドリップ７の締め代が２．７ｍｍを超えると、サイドリップ７の先端が浮き易くなり、かえって外部から泥水が浸入し易くなる。また、サイドリップ７とフランジ部１２との接触による反力が１．１Ｎ未満であると密封力が十分でないために外部から泥水が浸入するおそれがあり、一方、２．２Ｎを超えるとサイドリップ７の緊迫力が強く、回転摩擦が大きいために摺動発熱が上昇する。このように、サイドリップ７の締め代を０．４〜２．７ｍｍとし、且つ接触による反力を１．１〜２．２Ｎにするには、サイドリップ７の厚さ、柔軟性、側板の形状等を適宜選択すればよい。
【００１４】
さらに、主リップ５の緊迫力は１．１〜１．７Ｎに設定されている。主リップ５の緊迫力が１．１Ｎ未満であると密封性が確保できないおそれがあり、一方、１．７Ｎを超えると回転摩擦が大きくなり、摺動発熱が上昇するので好ましくない。緊迫力を１．１〜１．７Ｎの範囲にするには、主リップ５の長さ、厚さ、柔軟性、締め代、側板の形状等を適宜選択すればよい。
【００１５】
なお、図においては、主リップ５、副リップ６及びサイドリップ７は、側板１０に組み付ける前の状態を示しているが、側板１０に組み付けた場合には、サイドリップ７の先端は外周側を向いてフランジ部１２の表面に摺接する。また、主リップ５の先端は大気側Ａを向いて短筒部１１の表面に、副リップ６の先端は軸受内部Ｏを向いて短筒部１１の表面に、それぞれ摺接する。
【００１６】
このように構成された密封装置１にあっては、サイドリップ７の締め代を０．４〜２．７ｍｍとしているので、内側部材２０と外側部材３０とが軸方向に相対移動した場合でも、サイドリップ７が側板１０に追随して側板に対する締め代を確保することができ、接触による反力を１．１〜２．２Ｎにしている点と相まって、外部からの泥水の浸入を防ぐことができるとともに、高速回転時でも摺動発熱を抑えることができる。
また、前記シール本体２が、弾性体４の外周部４ａを介して外側部材３０の内周と嵌合しているので、環状芯金３に対して外側部材３０の熱膨張率が大きい場合でも、両者間の熱膨張の差を吸収して、環状芯金３が抜けるのを防止することができる。
なお、前記実施の形態においては、シール本体２を外側部材３０に、側板１０を内側部材２０にそれぞれ嵌合した場合を示したが、これとは逆に、シール本体２を内側部材２０に、側板１０を外側部材３０にそれぞれ嵌合して実施することも可能である。
【実施例】
【００１７】
[評価試験]
以下に示す実施例１，２及び比較例１について、それぞれ以下の条件で摺動発熱試験及び泥水耐久試験を行った。その結果を表１に示す。
（実施例１）
弾性体として水素化ニトリルゴムを使用し、側板としてステンレス（ＳＵＳ）を使用した、外径φ約１１９ｍｍ、主リップ内径φ約９６．１ｍｍ、副リップ内径約９６．８ｍｍ、側板内径約９５ｍｍ、幅約９ｍｍ、サイドリップ高さ約９．５ｍｍ（側板組み込み前）及びサイドリップ締め代０．４ｍｍの密封装置。
【００１８】
（実施例２）
サイドリップ締め代を２．７ｍｍにする以外は、実施例１と同様の密封装置。
（比較例１）
サイドリップ締め代を１．２ｍｍにする以外は、実施例１と同様の密封装置。
【００１９】
試験条件は、以下の通りである。
〔摺動発熱試験（リップ温度の測定）〕
回転数                ５０００ｍｉｎ−１（内側部材回転）
潤滑                  リップ間にＫＮＧ１７０グリースを封入
温度                  自然上昇
時間                  ２４時間
試料数                各ｎ＝１
サイドリップの温度は、サイドリップが接触する側板の摺動部を大気側から非接触温度計で測定し、主リップの温度は、主リップと副リップとの間に熱電対を装着して測定した。
【００２０】
〔泥水耐久試験〕
回転数                １０００±５０ｍｉｎ−１（内側部材回転）
試験時間              ３００時間（運転時間）
温度                  常温
内圧                  大気圧
泥水種類              ＪＩＳ  Ｚ８９０１  第７種（ダスト；関東ローム系）
泥水濃度              ５重量％
泥水量                試料より１５０ｍｍ下まで泥水を入れる
泥水暴露              配管径；１／２インチ
噴射穴；φ１．５
噴射位置；試料摺動部の真下に置く
エア圧力；３９２ｋＰａ
エア配管位置          泥水面より約２０ｍｍ下に置く
試験機                クロスジョイント用試験機（図３参照）
試験サイクル          回転  １６時間＋休止  ８時間
泥水；４サイクル＋休止  ８時間（１サイクル＝暴露２時間＋乾
燥２時間）
評価基準              ◎  泥水がサイドリップを通過していない
○  泥水が主リップを通過していない
×  泥水が主リップを通過して浸入した
【００２１】
【表１】
2006161917.tif 000003
【００２２】
表１から明らかなように、本発明の実施例の密封装置は、内側部材と外側部材との軸方向の相対移動に対応することができ、高速回転時におけるシールリップの摺動発熱が低く、耐泥水性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る密封装置を示す断面図である。
【図２】従来の密封装置を示す断面図である。
【図３】泥水耐久試験に使用する試験機の概略図である。
【符号の説明】
【００２４】
１      密封装置
２      シール本体
３      環状芯金
４      弾性体
５      主リップ
６      副リップ
７      サイドリップ
１０      側板
１１      短筒部
１２      フランジ部
２０      内側部材
３０      外側部材
【図１】
2006161917.tif 000004
【図２】
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【図３】
2006161917.tif 000006