(57)【要約】【課題】リップが異常変形してしまうことを抑制しつつ、リップの軸やハウジングへの接触圧力を低減可能な密封装置を提供する。【解決手段】相対的に移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するゴム状弾性体製の密封装置１００において、密封対象流体側かつ径方向外側に伸びる外周リップ１２０と、密封対象流体側かつ径方向内側に伸びる内周リップ１３０と、外周リップ１２０の内周面１２１と内周リップ１３０の外周面１３１とを繋ぐように形成される環状溝１４０と、を有する密封装置１００であって、環状溝１４０の溝底１４１に、密封対象流体側とは反対側に伸びる円柱状の穴１５０が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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するゴム状弾性体製の密封装置において、
密封対象流体側かつ径方向外側に伸びる外周リップと、密封対象流体側かつ径方向内側に伸びる内周リップと、前記外周リップの内周面と内周リップの外周面とを繋ぐように形成される環状溝と、を有する密封装置であって、
前記環状溝の溝底に、密封対象流体側とは反対側に伸びる円柱状の穴が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密封装置。
【請求項２】
複数の前記穴は、外周リップの根元と内周リップの根元との間の中央の位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
複数の前記穴は、外周リップの根元と内周リップの根元のうち、内周リップの根元側に偏った位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【請求項４】
複数の前記穴は、
外周リップの根元と内周リップの根元のうち、内周リップの根元側に偏った位置に設けられている複数の内周側穴と、
外周リップの根元と内周リップの根元のうち、外周リップの根元側に偏った位置に設けられている複数の外周側穴と、により構成されており、
複数の内周側穴と複数の外周側穴は、それぞれ周方向にずれるように交互に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対的に移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
相対的に移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するゴム状弾性体製の密封装置として、外周リップと内周リップとを有し、断面形状が略Ｕ字形状の密封装置（いわゆるＵパッキン）が知られている。このＵパッキンは、外周リップと内周リップとの間に形成される環状溝に流体圧力が作用することで、密封性能が向上するという利点を有している。
【０００３】
しかしながら、一般的に、軸やハウジングの材料は線膨張率が低く、高温環境下でもあまり変化しないのに対して、密封装置の場合、線膨張率が高く、高温環境下では外周リップは径方向外側に拡張しようとし、内周リップは径方向内側に拡張しようとする。そのため、外周リップはハウジングの軸孔によって強く拘束され、内周リップは軸表面によって強く拘束される。これにより、経時的に外周リップ及び内周リップに塑性変形（ヘタリ）が生じてしまう。従って、外周リップ及び内周リップの締め代は経時的に少なくなってしまうため、密封対象流体の流体圧力が低い環境下の場合や、密封対象流体の粘性が低い場合において漏れが生じ易くなってしまう。
【０００４】
一般的に、密封性を長期に亘って維持させるための対策として、リップ（外周リップ及び内周リップ）の最大厚みを厚くしたり、外周リップの外周面側から内周リップの内周面側までの最大幅を広くしたりしている。しかしながら、これらの対策では、軸やハウジングへの接触圧力が大きくなり、リップと軸またはハウジングとの間で摺動する場合に、摺動抵抗が大きくなってしまう問題がある。そのため、環状溝を深くすることで、リップの剛性を低くする対策が取られることがある。しかしながら、この場合には、リップが捲れてしまうなど異常変形してしまうことがあるという問題が生じてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−３１３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、リップが異常変形してしまうことを抑制しつつ、軸やハウジングに対するリップの接触圧力を低減可能な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】
【０００７】
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。
【０００８】
すなわち、本発明の密封装置は、
相対的に移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するゴム状弾性体製の密封装置において、
密封対象流体側かつ径方向外側に伸びる外周リップと、密封対象流体側かつ径方向内側に伸びる内周リップと、前記外周リップの内周面と内周リップの外周面とを繋ぐように形成される環状溝と、を有する密封装置であって、
前記環状溝の溝底に、密封対象流体側とは反対側に伸びる円柱状の穴が周方向に間隔を
空けて複数設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、密封装置における環状溝の溝底に、密封対象流体側とは反対側に伸びる穴が周方向に間隔を空けて複数設けられている。そのため、外周リップ全体のハウジングに対する密着力、及び内周リップ全体の軸に対する密着力を低減させることができる。従って、外周リップとハウジングが摺動する場合には、これらの摺動抵抗を抑制することができる。また、内周リップと軸が摺動する場合には、これらの摺動抵抗を抑制することができる。更に、密封装置を軸やハウジングに組み込む（装着する）際に必要な力を低減させることができる。
【００１０】
そして、穴は周方向に間隔を空けて複数設けられているため、外周リップ及び内周リップには、周方向において、剛性の高い部分と低い部分が交互に存在する。このように、剛性の高い部分が周方向に間隔を空けて複数設けられるため、リップが捲れてしまうなど異常変形してしまうことを抑制することができる。また、穴は円柱状であることから、応力集中を抑制することができ、穴から亀裂等が発生してしまうことを抑制することができる。
【００１１】
複数の前記穴は、外周リップの根元と内周リップの根元との間の中央の位置に設けられているとよい。
【００１２】
また、複数の前記穴は、外周リップの根元と内周リップの根元のうち、内周リップの根元側に偏った位置に設けられていることも好適である。
【００１３】
更に、複数の前記穴は、
外周リップの根元と内周リップの根元のうち、内周リップの根元側に偏った位置に設けられている複数の内周側穴と、
外周リップの根元と内周リップの根元のうち、外周リップの根元側に偏った位置に設けられている複数の外周側穴と、により構成されており、
複数の内周側穴と複数の外周側穴は、それぞれ周方向にずれるように交互に設けられていることも好適である。
【００１４】
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】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、リップが異常変形してしまうことを抑制しつつ、軸やハウジングに対するリップの接触圧力を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明の実施例１に係る密封装置の一部破断断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例１に係る密封装置の概略正面図である。
【図３】図３は本発明の実施例１に係る密封装置が用いられた密封構造の模式的断面図である。
【図４】図４は本発明の実施例２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２に係る密封装置の概略正面図である。
【図６】図６は本発明の実施例３に係る密封装置の模式的断面図である。
【図７】図７は本発明の実施例３に係る密封装置の概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【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。本実施例に係る密封装置が適用される密封構造は、相対的に移動する軸及びハウジングと、これら軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置とにより構成される。軸とハウジングとの相対的な移動については、相対的に往復動する場合、相対的に回転する場合、相対的に揺動する場合、これら２つ以上の運動が複合的に行われる場合が含まれる。
【００１８】
（実施例１）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例１に係る密封装置について説明する。図１は本発明の実施例１に係る密封装置の一部破断断面図である。なお、本実施例に係る密封装置は、複数の穴が周方向に間隔を空けて設けられている点を除き回転対称形状であり、図１においては、密封装置の中心軸線を含む面で一部を切断した図を示している。図２は本発明の実施例１に係る密封装置の概略正面図である。図２は図１中右側から見た図に相当する。図３は本発明の実施例１に係る密封装置が用いられた密封構造の模式的断面図である。図３においては、密封装置の中心軸線を含む面で切断した断面図を示しており、奥行き線は省略している。
【００１９】
＜密封構造＞
図３を参照して、本実施例に係る密封装置が適用され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、軸孔を有するハウジング３００と、軸孔に挿通される軸２００と、密封装置１００とを備えている。本実施例においては、軸２００の外周面に環状の装着溝２１０が設けられている。この装着溝２１０に、密封装置１００は装着されている。ただし、本発明においては、ハウジングの軸孔の内周面に設けられた環状溝に密封装置が装着される場合にも適用可能である。図３中、右側が、密封対象流体（例えば、潤滑オイル）が密封されている密封対象流体側（Ｈ）であり、左側が大気側（Ｌ）である。
【００２０】
＜密封装置＞
本実施例に係る密封装置１００は、ゴム状弾性体により構成されている。ゴム状弾性体の材料としては、ゴム材全般を適用し得る。好適な例として、ＮＢＲ，ＡＣＭ，Ｈ−ＮＢＲ，ＦＫＭ，ＥＰＤＭ，ウレタンを一例として挙げることができる。そして、密封装置１００は、環状の胴体部（腰部）１１０と、胴体部１１０に一体に設けられる外周リップ１２０及び内周リップ１３０と、外周リップ１２０の内周面１２１と内周リップ１３０の外周面１３１とを繋ぐように形成される環状溝１４０とを有している。密封装置１００は、図３に示すように、各リップが密封対象流体側（Ｈ）を向くように装着される。そして、外周リップ１２０は、胴体部１１０から密封対象流体側（Ｈ）かつ径方向外側に伸びるように構成され、外周リップ１２０の先端はハウジング３００の軸孔内周面に摺動自在に密着する。また、内周リップ１３０は、胴体部１１０から密封対象流体側（Ｈ）かつ径方向内側に伸びるように構成され、内周リップ１３０の先端は軸２００の外周面（装着溝２１０の溝底面）に密着する。
【００２１】
外力が作用していない状態における外周リップ１２０の外径は、ハウジング３００の軸孔内周面の内径よりも大きく設定されており、締め代を有している。また、外力が作用していない状態における内周リップ１３０の先端の内径は、軸２００の外径よりも小さく設定されており、締め代を有している。従って、密封対象流体側（Ｈ）の密封対象流体の流体圧力が低い場合でも、密封機能が発揮される。密封対象流体側（Ｈ）の密封対象流体の流体圧力が高い状態においては、密封装置１００は装着溝２１０における大気側（Ｌ）の側壁面に密着する。また、外周リップ１２０は流体圧力によって径方向外側に押圧され、内周リップ１３０は流体圧力によって径方向内側に押圧される。
【００２２】
そして、本実施例に係る密封装置１００においては、環状溝１４０の溝底１４１に、密
封対象流体側（Ｈ）とは反対側（大気側（Ｌ））に伸びる円柱状の穴１５０が周方向に間隔を空けて複数設けられている。なお、本実施例においては、外周リップ１２０の内周面１２１はテーパ形状となっており、内周リップ１３０の外周面１３１もテーパ形状となっている。これらテーパ形状の部分同士を繋ぐ部分は、図１に示すように断面が湾曲線となるような湾曲面で構成されている。この湾曲面の付近が環状溝１４０の溝底１４１に相当する。
【００２３】
本実施例においては、複数の穴１５０は、外周リップ１２０の根元と内周リップ１３０の根元との間の中央の位置に設けられている（図２参照）。なお、図２に示す例においては、８個の穴１５０が等間隔に設けられている。ただし、穴１５０の数は、特に限定されるものではなく、例えば、２個〜３２個の範囲で設けることができる。また、複数の穴１５０は、通常は等間隔に設けるのがよい。更に、本実施例においては、穴１５０は、密封装置１００の中心軸線と平行になるように伸びている。ただし、穴１５０は、密封装置１００の中心軸線に対して斜めに伸びるようにしてもよい。
【００２４】
＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
本実施例に係る密封装置１００によれば、環状溝１４０の溝底１４１に、大気側（Ｌ）に伸びる穴１５０が周方向に間隔を空けて複数設けられている。そのため、外周リップ１２０全体のハウジング３００に対する密着力、及び内周リップ１３０全体の軸２００に対する密着力を低減させることができる。従って、外周リップ１２０とハウジング３００が摺動する際に、これらの摺動抵抗を抑制することができる。また、密封装置１００を軸２００やハウジング３００に組み込む（装着する）際に必要な力を低減させることができる。これにより、密封性を長期に亘って維持させるために、リップ（外周リップ１２０及び内周リップ１３０）の最大厚み（図１中の厚みβ）を厚くしたり、外周リップ１２０の外周面側から内周リップ１３０の内周面側までの最大幅（図１中の幅α）を広くしたりしても、摺動抵抗を抑止し、組み込みに必要な力を低減させることができる。なお、穴１５０の内径は、幅αの１０％以上に設定するのが望ましい。
【００２５】
なお、ハウジング３００に密封装置１００が装着される装着溝が設けられて、内周リップ１３０と軸２００が摺動するように構成される場合には、内周リップ１３０と軸２００との摺動抵抗を抑制することができる。
【００２６】
そして、穴１５０は周方向に間隔を空けて複数設けられているため、外周リップ１２０及び内周リップ１３０には、周方向において、剛性の高い部分と低い部分が交互に存在する。このように、剛性の高い部分が周方向に間隔を空けて複数設けられるため、外周リップ１２０や内周リップ１３０が捲れてしまうなど異常変形してしまうことを抑制することができる。また、穴１５０は円柱状であることから、仮に、角柱状の穴を設けるような場合に比べて、応力集中を抑制することができ、穴１５０から亀裂等が発生してしまうことを抑制することができる。
【００２７】
本実施例においては、上記の通り、複数の穴１５０が、外周リップ１２０の根元と内周リップ１３０の根元との間の中央の位置に設けられている場合の構成について示した。しかしながら、穴１５０の位置については、密封装置１００の材料、形状、及び使用環境（耐熱性、耐油性、耐久性）などの観点から適宜設定することができる。以下の実施例では、穴１５０の位置が異なる場合の例について説明する。
【００２８】
（実施例２）
図４及び図５には、本発明の実施例２が示されている。本実施例においては、複数の穴が、外周リップの根元と内周リップの根元のうち、内周リップの根元側に偏った位置に設けられている場合の構成について説明する。その他の構成および作用については実施例１
と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００２９】
図４は本発明の実施例２に係る密封装置の模式的断面図である。図４においては、密封装置の中心軸線を含む面で切断した断面図を示しており、奥行き線は省略している。図５は本発明の実施例２に係る密封装置の概略正面図である。ただし、概略正面図のうちの一部を拡大して示している。
【００３０】
本実施例に係る密封装置１００ａにおいても、上記実施例１の場合と同様に、環状の胴体部（腰部）１１０と、胴体部１１０に一体に設けられる外周リップ１２０及び内周リップ１３０と、外周リップ１２０の内周面１２１と内周リップ１３０の外周面１３１とを繋ぐように形成される環状溝１４０とを有している。外周リップ１２０及び内周リップ１３０については、上記実施例１で説明した通りであるので、その説明は省略する。
【００３１】
また、本実施例に係る密封装置１００ａにおいても、環状溝１４０の溝底１４１に、密封対象流体側（Ｈ）とは反対側（大気側（Ｌ））に伸びる円柱状の穴１６０が周方向に間隔を空けて複数設けられている。そして、本実施例においては、複数の穴１６０は、外周リップ１２０の根元と内周リップ１３０の根元のうち、内周リップ１３０の根元側に偏った位置に設けられている。なお、穴１６０の個数が限定されない点、及び通常は等間隔に設けるのがよい点については、上記実施例１の場合と同様である。
【００３２】
以上のように構成された本実施例に係る密封装置１００ａにおいても、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。本実施例においては、特に、軸２００への組み込み性向上等の要求により、内周リップ１３０全体の軸２００に対する密着力を低減させたい場合に効果的である。
【００３３】
（実施例３）
図６及び図７には、本発明の実施例３が示されている。本実施例においては、複数の穴の配置が、上記実施例１とは異なる場合の構成について説明する。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３４】
図６は本発明の実施例３に係る密封装置の模式的断面図である。図６においては、密封装置の中心軸線を含む面で切断した断面図を示しており、奥行き線は省略している。図７は本発明の実施例３に係る密封装置の概略正面図である。ただし、概略正面図のうちの一部を拡大して示している。
【００３５】
本実施例に係る密封装置１００ｂにおいても、上記実施例１の場合と同様に、環状の胴体部（腰部）１１０と、胴体部１１０に一体に設けられる外周リップ１２０及び内周リップ１３０と、外周リップ１２０の内周面１２１と内周リップ１３０の外周面１３１とを繋ぐように形成される環状溝１４０とを有している。外周リップ１２０及び内周リップ１３０については、上記実施例１で説明した通りであるので、その説明は省略する。
【００３６】
また、本実施例に係る密封装置１００ｂにおいても、環状溝１４０の溝底１４１に、密封対象流体側（Ｈ）とは反対側（大気側（Ｌ））に伸びる円柱状の穴が周方向に間隔を空けて複数設けられている。
【００３７】
そして、本実施例においては、複数の穴は、複数の内周側穴１７０と、複数の外周側穴１８０とにより構成されている。複数の内周側穴１７０は、外周リップ１２０の根元と内周リップ１３０の根元のうち、内周リップ１３０の根元側に偏った位置に設けられている。また、複数の外周側穴１８０は、外周リップ１２０の根元と内周リップ１３０の根元の
うち、外周リップ１２０の根元側に偏った位置に設けられている。そして、複数の内周側穴１７０と複数の外周側穴１８０は、それぞれ周方向にずれるように交互に設けられている（図７参照）。なお、内周側穴１７０及び外周側穴１８０の個数が限定されない点、及び通常は複数の穴がそれぞれ等間隔に設けるのがよい点については、上記実施例１の場合と同様である。
【００３８】
以上のような構成により、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。本実施例においては、外周リップ１２０全体のハウジング３００に対する密着力を低減させ、かつ内周リップ１３０全体の軸２００に対する密着力を低減させたい場合に効果的である。また、複数の内周側穴１７０と複数の外周側穴１８０は、それぞれ周方向にずれるように交互に設けられていることにより、剛性が過度に低下してしまうことを抑制することができる。従って、外周リップ１２０及び内周リップ１３０が異常変形してしまうことは抑制可能である。
【００３９】
なお、特に図示はしないが、複数の穴が、外周リップ１２０の根元と内周リップ１３０の根元のうち、外周リップ１２０の根元側に偏った位置に設けられているようにして、内周リップ１３０の根元側に偏った位置には設けられていない構成を採用することもできる。つまり、上記実施例３において、複数の外周側穴１８０のみ設けて、内周側穴１７０を設けない構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００４０】
１００，１００ａ，１００ｂ  密封装置
１１０  胴体部
１２０  外周リップ
１２１  内周面
１３０  内周リップ
１３１  外周面
１４０  環状溝
１４１  溝底
１５０，１６０  穴
１７０  内周側穴
１８０  外周側穴
２００  軸
２１０  装着溝
３００  ハウジング
【図１】
2018115723.tif 000003
【図２】
2018115723.tif 000004
【図３】
2018115723.tif 000005
【図４】
2018115723.tif 000006
【図５】
2018115723.tif 000007
【図６】
2018115723.tif 000008
【図７】
2018115723.tif 000009