(57)【要約】      （修正有）【課題】  軸封装置を取り付けるときに、シールハウジングに段付固定面がなくとも、軸封装置を強固に組み立てて固定できるようにする。【解決手段】  シールハウジング６０の端面６０Ａに係止する第１係止部１５Ａを有し、且つ補強環３の連結部３Ｂと接合する第２係止部１５Ｂを有する係止環１５を具備し、係止環１５とシールハウジング６０との接合する面間にゴム状弾性材製のシール層２０を有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールハウジングの孔と軸との間の被密封流体をシールする軸封装置であって、シールハウジング側に保持される嵌着部と、前記嵌着部と一体に形成されて内周面が軸の外周面と密封に嵌合して前記被密封流体をシールする第１シールリップと、前記嵌着部に一体に形成された連結部と、を有するゴム状弾性材製の第１シール部、前記嵌着部から前記第１シールリップと前記連結部とに一体に結合して補強する補強環、前記第１シール部の前記被密封流体側と反対に並列に配置されて前記第１シール部に保持されて内周に前記軸と密封に嵌合する第２シールリップを有する樹脂材製の第２シール部および前記シールハウジングの前記孔に嵌合する嵌合部を有すると共に前記シールハウジングの端面に係止する第１係止部を有し且つ前記補強環の前記連結部と接合する第２係止部を有する係止環を具備し、前記係止環と前記シールハウジングとの接合する面間にゴム状弾性材製のシール層を有する軸封装置。
【請求項２】
前記係止環は前記第１係止部が前記嵌合部の一端からフランジ部に形成され、前記第２係止部が前記嵌合部の他端から環状の内周部に形成されて前記補強環の前記連結部と接合し、且つ前記シール層の厚さが前記嵌合部の肉厚よりも薄い寸法に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸封装置。
【請求項３】
前記係止環は前記第１係止部が前記嵌合部の一端からフランジ部に形成され、前記第２係止部が前記第１係止部から延びて前記連結部を囲んで連結し、且つ前記嵌合部の他端に前記第２シール部を保持する第２背板を有し、且つ前記シール層の厚さが前記嵌合部の肉厚よりも薄い寸法に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸封装置。
【請求項４】
前記係止環が環状板に形成されて前記第１係止部が外周部に有して前記シールハウジングの端面と軸方向へ係止し、第２係止部が内周部に有して前記補強環の前記連結部と連結するとともに前記補強環の連結部を介して前記第２シール部を保持することを特徴とする請求項１に記載の軸封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングの孔に装着された回転軸と、その孔との間隙の被密封流体を密封に遮断する軸封装置に係る。特に、ゴム状弾性材製のシール部と、樹脂材製のシール部とを並列に配列して高温で高圧の被密封流体をシールする軸封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の軸封装置に係わる関連技術として、先行する軸封装置が存在する(特許文献1を参照)。この軸封装置は、ポンプハウジングの壁に貫通するロータリーシャフトの周りの軸受け取付台に取り付けられて被密封流体をシールする。そして、この被密封流体は、ポンプハウジング内に流入するとともに、運転中に加圧されるラジエータ等の冷却水である。
【０００３】
この軸封装置１００は、図５に示すような形に形成されている。図５は、この軸封装置１００の片側の断面図である。この軸封装置１００は、第１シール部１１０と第２シール部１２０から構成されている。第１シール部１００は、断面がＴ形状を成してエラストマー材により構成されている。この第１シール部１１０は円筒状の第１嵌着部１１０Ｂと径方向の仕切板１１０Ｃと仕切板１１Ｃの先端の二股に形成されたシールリップにより構成されている。そして、被密封流体側Ｌの第１シールリップ１１０Ａが回転軸１５０の外周面と密封に嵌合して被密封流体をシールする。また、第１嵌着部１１０Ｂの被密封流体側はフランジ部１１０Ｆに形成されてハウジング１６０の端面に当接している。さらに、嵌着部１１０Ｂのフランジ部１１０Ｆと反対側の端部には環状溝が設けられている。この環状溝には第１支持板１１２が嵌め込まれている。この環状の第１支持板１１２は仕切板１１０Ｃが被密封流体の圧力を受けたときに支持する。
【０００４】
また、第１嵌着部１１０Ｂの内周面には第２シール部１２０が配置されている。この第２シール部１２０は、断面がＬ形に形成されて第１嵌着部１１０Ｂに第２嵌着部１２０Ｂが被密封流体側から嵌着されている。この第２シール部１２０の回転軸１５０と密封に嵌合する第２シールリップ１２０Ａが設けられている。この第２シール部１２０も断面がＬ形の第２支持部１２２により支持されている。  
【０００５】
このように構成された軸封装置１００は、第１シール部１１０と第２シール部１２０の全体がエラストマーにより形成されている。このようなエラストマーの構成で、被密封流体がラジエータを冷却するときには、被密封流体の温度は１２０℃以上の温度になる。このため、加熱されたハウジング１６０に接合する第１シール部１１０のエラストマーが温度により変形する。特に、加熱しやすいハウジング１６０と高温の被密封流体に接するフランジ部１１０Ｆが変形しやすくなり、第１シール部１１０を正確な位置に保持できなくなる。また、第２シール部１２０もエラストマー材製の第１シール部１１０に嵌合しているので、第１シール部１１０が変形すると第２シール部１２０も取付位置が不正確になる。その結果、このような構成の軸封装置１００では、高温且つ高圧の被密封流体には不向きである。
【０００６】
また、図２は、軸受け等に用いられるオイルシール用の密封装置２００である（特許文献２を参照）。密封装置２００は、金属環２１０Ａの内周端にシールリップ２０１が設けられている。このシールリップ２０１は回転軸と密封に嵌合するシール面２０１Ａを設けている。シール面２０１Ａは、環状のばね２２０により回転軸に対して弾性的に締め付けられている。そして、金属環２１０の端部は、フランジ部２１０Ａに形成されている。このフランジ部２１０Ａは、金属環２１０の外周を何度も端部に向かって押し出しのプレス加工により形成するために加工が困難になる。このために、密封装置２００を量産するには不向きである。また、金属環２１０をハウジング１６０の穴に嵌着したのでは、金属環２１０とハウジング１６０との嵌合から被密封流体が漏洩する恐れがある。さらに、金属環２１０とハウジング１６０との嵌合環に被密封流体が溜まり金属環２１０に錆が発生する。さらにまた、密封装置２００等を修理するために、密封装置２００をハウジング１６０の穴から取り出すとき、圧入した金属環２１０のみからなる密封装置２００を直接に取り出すことは、困難である。また、金属環２１０にフランジ部２１０Ａを設ける構成の密封装置２００では、シールリップ２０１を一個を設ける場合に限られる。
【０００７】
【特許文献１】特表２００４−５１６４３９号公報（図３）
【特許文献２】実公平５−４０３６２号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その発明が解決しようとする技術的課題は、被密封流体が高温且つ高圧であっても、固定板によって軸封装置をシールハウジングの貫通孔に固定できるようにするとともに、第２シール部も保持できるようにすることにある。また、軸封装置をシールハウジングの貫通孔から容易に取り外しできるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものであって、その技術的解決手段は以下のように構成されている。
【００１０】
請求項１に係る本発明の軸封装置は、シールハウジングの孔と軸との間の被密封流体をシールする軸封装置であって、シールハウジング側に保持される嵌着部と、嵌着部と一体に形成されて内周面が軸の外周面と密封に嵌合して被密封流体をシールする第１シールリップと、嵌着部に一体に形成された連結部と、を有するゴム状弾性材製の第１シール部、嵌着部から第１シールリップと連結部とに一体に結合して補強する補強環、第１シール部の被密封流体側と反対に並列に配置されて第１シール部に保持されて内周に軸と密封に嵌合する第２シールリップを有する樹脂材製の第２シール部およびシールハウジングの孔に嵌合する嵌合部を有すると共にシールハウジングの端面に係止する第１係止部を有し、且つ補強環の連結部と接合する第２係止部を有する係止環を具備し、係止環とシールハウジングとの接合する面間にゴム状弾性材製のシール層を有するものである。
【００１１】
請求項２に係る発明の軸封装置においては、係止環は第１係止部が嵌合部の一端からフランジ部に形成され、第２係止部が嵌合部の他端から環状の内周部に形成されて補強環の連結部と接合し、且つシール層の厚さが嵌合部の肉厚よりも薄い寸法に形成されているものである。
【００１２】
請求項３に係る発明の軸封装置においては、係止環は第１係止部が嵌合部の一端からフランジ部に形成され、第２係止部が第１係止部から延びて連結部を囲んで連結し、且つ嵌合部の他端に第２シール部を保持する第２背板を有し、且つシール層の厚さが嵌合部の肉厚よりも薄い寸法に形成されているものである。
【００１３】
請求項４に係る発明の軸封装置においては、係止環が環状板に形成されて第１係止部が外周部に有してシールハウジングの端面と軸方向へ係止し、第２係止部が内周部に有して補強環の連結部と連結するとともに補強環の連結部を介して第２シール部を保持するものである。
【発明の効果】
【００１４】
この請求項１に係る本発明の軸封装置によれば、第１シール部をシールハウジングに保持する係止環にはシールハウジングの孔の端面と係止する第１係止部が設けられているから、軸封装置を軸方向へシールハウジングに係止する段付係止面を設ける必要がない。このために、段付係止面の加工が形状適に困難な場合など、どのような形状のシールハウジングにでも取り付けることが可能になる。同時に、係止環には第２係止部が設けられ、補強環の連結部と連結して第２シール部を保持できるから、組立て構造が強固であるとともに、構造が簡単になる。
【００１５】
また、係止環のシールハウジングと接合する面には、薄いゴム状弾性材製のシール層が形成できるから、薄肉のゴム層によって、軸封装置をシールハウジングの孔に容易に嵌合可能になるとともに、ゴム層によってシールハウジングと係止環との嵌合間を効果的にシールすることが可能になる。また、ゴム層を係止環に接着すれば、熱や長時間の間に溶着や、へたりが惹起することもないから、シールハウジングから取り出しが容易になる。そして、この軸封装置は被密封流体が高圧であっても、高温であっても、係止環により耐久能力を発揮する。
【００１６】
この請求項２に係る発明の軸封装置によれば、係止環の嵌合部がシールフランジ部の孔に嵌合するとともに、係止環の嵌合部の端部に設けたフランジ部がシールハウジングの端面に係止できる。さらに、嵌合部の他端に設けた第２係止部が補強環の連結部と連結できる。そして、係止環に嵌着する第１シール部を保持するとともに、補強環の連結部により第１背板を介して第２シール部を保持できる。このため、シールハウジングの孔に段付部を設けることなく、軸封装置を嵌着して軸方向へ固定することが可能になる。また、係止環の第２係止部と補強環の連結部とを連結するとともに、第１背板を介して第２シール部を保持することが可能になる。このため、軸封装置の各部品の組み立てが強固になるとともに、軸封装置の構造が簡単になる。
【００１７】
この請求項３に係る発明の軸封装置によれば、係止環のフランジ部がシールハウジングの端面に係止するとともに、第２係止部が第１係止部を介して連結部と結合し、係止環と補強環とを強く連結する。このため、第１シール部と係止環とは連結部を介して結合できる。同時に、係止環の第２背板は直接に第２シール部を支持できる。このため第１シール部と第２シール部の結合が直接に結合できる。
【００１８】
この請求項４に係る発明の軸封装置によれば、第１シール部の補強環の連結部と環状板に形成された係止環とを結合することにより、係止環の外周の第１係止部がシールハウジングの端面に係止できる。同時に、環状板の内周の第２係止部が補強環に連結できる。そして、補強環の連結部が第１背板を介して第２シール部を保持する。このため、シールハウジングの孔に段付部が設けられていなくとも、軸封装置を嵌着して軸方向へ固定することが可能になる。このため、第１シール部と第２シール部を一体に結合できる。そして、軸封装置の構造が強固に組み立てられる。さらに、軸封装置は耐圧能力が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係わる実施の形態の軸封装置を図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、寸法関係が正確な設計図である。
【実施例１】
【００２０】
先ず、本発明に係わる軸封装置１の実施例１を説明する。図１は、軸封装置１の片側の断面図である。また、図２は図１の軸封装置１を回転軸５０に挿入した状態の片側の断面図である。この図１および図２を参照して説明する。回転軸５０は、ハウジング６０に設けられた軸受用の孔６０Ｂに装着される。この孔６０Ｂと回転軸５０との間の機内側Ｌに内在する被密封流体を軸封装置１によりシールする。この被密封流体は、冷却液などである。例えば、ラジエータ等を冷却する場合には、温水は１２０℃以上に加熱される。同時に、被密封流体の圧力は１ＭＰa以上である。
【００２１】
第１シール部２は、円筒状の嵌着部２Ｂと、この嵌着部２Ｂの一端に内径方向へ延在する第１シールリップ２Ａと、この嵌着部２Ｂの他端に延在する連結部３Ｂとに形成する。第１シールリップ２Ａの内端の第１シール面２Ａ１は、回転軸５０と嵌合して密接する。また、嵌着部２Ｂの外周である嵌合面２Ｃは、係止環１５の嵌合部１５Ｃと嵌合して結合する。この第１シール部２はゴム材又はゴムのように弾性変形する樹脂材を成形して本体に形成する。この本体には補強環３を埋設して本体の固定側を補強する。つまり、補強環３は、嵌合部１５Ｃを嵌着部２Ｂに埋設すると共に、第１シールリップ２Ａを補強するフランジ状の補強部３Ａと嵌合部１５Ｃの補強部３Ａと反対側のフランジ部により連結部３Ｂを補強する。この連結部３Ｂは本体とフランジ部からなるが、被密封流体が漏れない構成の場合にはフランジ部のみにすることができる。この補強環３は、必要に応じて本体の側面に接着して補強しても良い。また、補強環３の材質は鋼板、アルミニウム合金、ステンレス鋼等を利用する。また、第１シール部２の本体の材質は、フルオロエラストマー、例えば、ＩＳＯコードＦＰＭ（商標名バイトン）、ニトリルゴム、例えば、ＩＳＯコードＨＮＢＲ（サーバン）、その他、フッ素ゴム、（ＦＫＭ）、パーフロロエラストマ（ＦＦＫＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などが適している。
【００２２】
第２シール部５は、環状板に形成されており、外周側の支持部５Ｂから内端側の第２シールリップ５Ａを機内側Ｌへ折り曲げて折曲部に形成する。この支持部５Ｂは、第１シールリップ２Ａに接合状態に保持する。この第２シール部５は、樹脂材製である。また、第２シール部５は、ゴム状弾性材にすることもできるが、第１シールリップ２Ａを支持する役目もあるので、硬質材にすることが好ましい。第２シール部５は、第１シールリップ２Ａとほぼ並列に配置する。そして、図２に示すように、第２シールリップ５Ａの内周の第２シール面５Ａ１は、回転軸５０の外周面と円筒状に長く密接した状態に嵌合する。さらに、第２シールリップ５Ａの外周面は、第１シールリップ２Ａの内周面に近接状態に配置される。この状態で、第１シールリップ２Ａに直接に被密封流体の高圧力が作用した場合には、回転軸５０に嵌合した第２シール面５Ａ１によって支持された第２シールリップ５Ａは、第１シールリップ２Ａを強く支持することができる。
【００２３】
第２シール部５は、外周面が嵌着部２Ｂの内周面に嵌着した状態で、支持部５Ｂが第１背板１０により背面から支持する。第１背板１０は断面がＬ形で環状体である。この第１背板１０は、内周部に第２シールリップ５Ａの折曲部を支持する腰掛部１０Ｂを設ける。また、第１背板１０の円筒部の他端には押圧部１０Ａを設ける。そして、連結部３Ｂにより押圧部１０Ａが支持されて第１背板１０により第２シール５の支持部５Ｂを第１シールリップ２Ａに密着する。      
【００２４】
この組み立てられた第１シール部２と第２シール部５は、シールハウジング６０の孔６０Ｂに嵌合するときに、係止環１５を介して嵌着する。係止環１５は、孔６０Ｂと嵌合する嵌合部１５Ｃに形成するとともに、一端部にフランジ状の第１係止部１５Ａを形成する。第１係止部１５Ａは、シールハウジング６０における孔６０Ｂの端面６０Ａと係止する。また、嵌合部１５Ｃの第１係止部１５Ａと反対の端部には第２係止部１５Ｂを設ける。この第２係止部１５Ｂは、連結部３Ｂと接合状態に連結して第１背板１０の押圧部１０Ａを支持する。そして、係止環１５のシールハウジング６０の孔６０Ｂと嵌合する面には嵌合部１５Ｃの肉厚より薄い肉厚のゴム層２０を接着する。係止環１５の材質は、鋼、ステンレス鋼、真鍮、アルミニウム、硬質の樹脂等である。また、ゴム層２０の材質は、第１シール部２の本体と同様な材質である。
【００２５】
このように形成された実施例１の軸封装置１は、シールハウジング６０の孔６０Ｂに取り付けるときに、この孔６０Ｂに軸封装置１を嵌着して軸方向に固定する段付部が設けられていなくとも、係止環１５によって容易に保持することが可能になる。また、軸封装置１には、第１係止部１５Ａが設けられているから、この第１係止部１５Ａを利用してシールハウジング６０の孔６０Ｂから取り出すことができる。つまり、図示省略の第１係止部１５Ａには円周に沿って３等配にねじが設けられており、このねじにボルトを螺合して係止環１５をシールハウジング６０から抜き出すことが可能になる。さらに、第２係止部１５Ｂと連結部３Ｂを接合状態に連結すると、各部品の結合力により第１シール部２と第２シール部５とを強固に結合することができる効果を奏する。なお、Ａは、機外側である。
【実施例２】
【００２６】
次に、本発明に係わる実施例２の軸封装置１について説明する。図３は、実施例２に係る軸封装置１の片側の断面図である。図３においてもシールハウジング６０の孔６０Ｂに軸封装置１を軸方向に固定する段付固定面がない。この軸封装置１において、図１と相違する点は、第１シール部２の嵌着部２Ｂは、図１の軸封装置１の嵌着部２Ｂに対して第１シールリップ２Ａと反対の機外側Ａに形成したものである。そして、嵌着部２Ｂから連結部３Ｂをシールハウジング６０の端面６０Ａの径方向へフランジ部に形成する。この連結部３Ｂは補強環３のフランジ部とフランジ部の周りのゴム材の本体により形成する。そして、係止環１５の第１係止部１５Ａより延在した第２係止部１５Ｂと第１係止部１５Ａとの間で連結部３Ｂを狭持して連結する。さらに、係止環１５には嵌合部１５Ｃの他端に第２背板１５Ｄを設けるとともに、第２背板１５Ｄの内端に腰掛部１０Ｂを形成する。この第２背板１０Ｄの内周に設けた腰掛部１０Ｂにより第２シール部５を第１シールリップ２Ａとの間に狭持して保持する。その他の構成は、図１の軸封装置１とほぼ同一である。
【００２７】
このように形成された実施例２の軸封装置１は、シールハウジング６０の孔６０Ｂに取り付けるときに、この孔６０Ｂに軸封装置１を嵌着して軸方向に固定する段付固定面が設けられていなくとも、係止環１５によって容易に固定することが可能になる。また、第１係止部１５Ａを利用してシールハウジング６０の孔６０Ｂから図１と同様にして取り出すと、容易に取り出すことができる。
【実施例３】
【００２８】
次に、本発明に係わる実施例３の軸封装置１について説明する。図４は、実施例３に係る軸封装置１の片側の断面図である。図４においても、シールハウジング６０の孔６０Ｂに軸封装置１を軸方向に固定する段付固定面が設けられていないものである。この軸封装置１において、図１と相違する点は、係止環１５と補強環３とを一体にした変形した実施例である。この補強環３は図１の補強環３とほぼ同一形状である。そして、係止環１５は、環状板に形成されて内周の第２係止部１５Ｂを補強部３Ａにスポット溶接して一体化する。または、係止環１５と補強嵌３とを一体にすることもできる。この第２係止部１５Ｂと連結部３Ｂとにより第１背板１０を介して第２シール部５を第１シールリップ２Ａと並列に保持する。この係止環１５の外周側は第１係止部１５Ａである。第１係止部１５Ａはゴムの本体により係止環１５を覆って端面６０Ａとの間をシールしているが、シールハウジング６０との接合面がゴム材製の嵌合部２Ｂの嵌合面２Ｃによりシールしているから、図１のようにゴムのない第１係止部１５Ａにすることもできる。その他の構成は図１の軸封装置１とほぼ同一である。
【００２９】
なお、実施例２および実施例３の軸封装置１は、回転軸５０が挿入されると図２のような状態になる。そして、第２シール面５Ａ１が回転軸５０の外周面に円筒状に勘合してシールするとともに、第１シールリップ２Ａが被密封流体の圧力を受けたときには、第２シールリップ５Ａにより支持する。そして、係止環１５の第１係止部１５Ａは、シールハウジング６０の孔６０Ｂの端面６０Ａに係止する。また、係止環１５の嵌合部１５Ｃは嵌合部１５Ｃより薄い肉厚のゴム層２０を介してシールハウジング６０の孔６０Ｂと密封に嵌着する。さらに、嵌合部１５Ｃの端部に設けた第２係止部１５Ｂと補強環３の連結部３Ｂとは接合して連結し、第１背板１０を介して第２係止部１５Ｂとの間に第１シールリップ２Ａと第２シール部５とを狭持し、第１シール部２と並列に第２シール部５を結合して組み立てる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上に説明したよう通り、本発明の軸封装置は、シールハウジングの孔に段付固定面が無くとも、軸方向へ係止することのできるものであ。その結果、シールハウジングの加工を安価にできる有用な軸封装置である。また、シールハウジングの孔が小さな内径であっても、容易に取り付けられる有用な軸封装置である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例１に係わる軸封装置の片側の断面図である。
【図２】図１の軸封装置に回転軸を挿入した状態の片側の断面図である。
【図３】本発明の実施例２に係わる軸封装置の片側の断面図である。
【図４】本発明の実施例３に係わる軸封装置の片側の断面図である。
【図５】本発明に関連する技術を示す軸封装置の片側の断面図である。
【図６】本発明に関連する技術を示すオイルシールの片側の一部断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  軸封装置
２  第１シール部
２Ａ  第１シールリップ
２Ｂ  嵌着部
２Ｃ  嵌合面
３  補強環
３Ａ  補強部
３Ｂ  連結部
５  第２シール部
５Ａ  第２シールリップ
５Ａ１  第２シール面
１０  第１背板
１０Ａ  押圧部
１０Ａ１  仕切部
１０Ｂ  腰掛部
１５  係止環
１５Ａ  係止部
１５Ｂ  第２背板
１５Ｃ  固定部
５０  軸（回転軸）
６０  シールハウジング
６０Ａ  端面
６０Ｂ  孔
Ａ  機外部
Ｌ  機内部
【図１】
2006300186.tif 000003
【図２】
2006300186.tif 000004
【図３】
2006300186.tif 000005
【図４】
2006300186.tif 000006
【図５】
2006300186.tif 000007
【図６】
2006300186.tif 000008