(57)【要約】【課題】回転環が回転していない状態においても、密封対象流体の漏れを抑制することのできる密封装置を提供する。【解決手段】回転軸に対して設けられる回転環ユニット１００と、ハウジングに対して設けられる固定環ユニット２００と、を備える密封装置１０において、環状部材１１０には、固定環２３０の外周面に対して接触可能に構成されることで、径方向外側から回転環１３０と固定環２３０との摺動部への密封対象流体の浸入を抑制するシールリップ１２４が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】
回転軸と、該回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置であって、
前記回転軸に対して設けられる回転環ユニットと、
前記ハウジングに対して設けられる固定環ユニットと、
を備える密封装置において、
前記回転環ユニットは、
前記回転軸に固定される環状部材と、
前記環状部材に対して固定される回転環と、
を備えており、
前記固定環ユニットは、
前記ハウジングの軸孔に固定される補強環と、
前記回転環の端面に対して摺動自在に設けられる固定環と、
一端側が前記補強環に固定され、他端側が前記固定環に固定されており、該固定環を前記回転環に向けて押圧する環状弾性体と、
を備えると共に、
前記環状部材には、前記固定環の外周面に対して接触可能に構成されることで、径方向外側から前記回転環と固定環との摺動部への密封対象流体の浸入を抑制するシールリップが設けられていることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記シールリップは、前記回転環ユニットが回転していない状態においては前記固定環の外周面に対して接触し、前記回転環ユニットが回転している状態においては、遠心力により径方向外側に向かって撓むことで、前記固定環の外周面から離れるように構成さ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】
前記回転環における前記固定環に対する摺動面、及び前記固定環における前記回転環に対する摺動面のうちの少なくともいずれか一方には、前記回転環の回転に伴って、これらの摺動面同士を離間させる動圧を発生させる動圧発生用溝が設けられていることを特徴とする請求項１または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、回転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】
回転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して、回転軸に対して設けられる回転環の端面と、ハウジングに対して設けられる固定環の端面とが摺動するように構成される密封装置が知られている。このような技術においては、回転環が回転していない状態において、密封対象流体が漏れてしまうおそれがある。特に、回転環の回転によって、回転環と固定環との間に動圧を発生させるタイプの密封装置の場合には、動圧発生時には動圧を発生させる気流等によって、密封対象流体の漏れを効果的に抑制している。そのため、回転環が回転していない状態では、密封対象流体が漏れてしまうおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１７３４２４号
【特許文献２】国際公開第２０１４／１７３４９５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、回転環が回転していない状態においても、密封対象流体の漏れを抑制することのできる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】
【０００５】
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。
【０００６】
すなわち、本発明の密封装置は、
回転軸と、該回転軸が挿通される軸孔を有するハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置であって、
前記回転軸に対して設けられる回転環ユニットと、
前記ハウジングに対して設けられる固定環ユニットと、
を備える密封装置において、
前記回転環ユニットは、
前記回転軸に固定される環状部材と、
前記環状部材に対して固定される回転環と、
を備えており、
前記固定環ユニットは、
前記ハウジングの軸孔に固定される補強環と、
前記回転環の端面に対して摺動自在に設けられる固定環と、
一端側が前記補強環に固定され、他端側が前記固定環に固定されており、該固定環を前記回転環に向けて押圧する環状弾性体と、
を備えると共に、
前記環状部材には、前記固定環の外周面に対して接触可能に構成されることで、径方向外側から前記回転環と固定環との摺動部への密封対象流体の浸入を抑制するシールリップが設けられていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、シールリップが設けられているため、回転環が回転していない状態においても、回転環と固定環との摺動部への密封対象流体の浸入が抑制され、密封対象流体
の漏れを抑制することができる。
【０００８】
前記シールリップは、前記回転環ユニットが回転していない状態においては前記固定環の外周面に対して接触し、前記回転環ユニットが回転している状態においては、遠心力により径方向外側に向かって撓むことで、前記固定環の外周面から離れるように構成されているとよい。
【０００９】
これにより、回転環ユニットが回転していない状態においては、シールリップによって、回転環と固定環との摺動部への密封対象流体の浸入が抑制される。また、回転環ユニットが回転している状態においては、シールリップと固定環は摺動しないため、シールリップによって摺動抵抗が高くなってしまうことはない。
【００１０】
前記回転環における前記固定環に対する摺動面、及び前記固定環における前記回転環に対する摺動面のうちの少なくともいずれか一方には、前記回転環の回転に伴って、これらの摺動面同士を離間させる動圧を発生させる動圧発生用溝が設けられているとよい。
【００１１】
これにより、回転環と固定環との摺動抵抗を減らす、またはなくすことができる。
【００１２】
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】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、回転環が回転していない状態においても、密封対象流体の漏れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施例１に係る密封装置の模式的断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例１に係る密封構造を示す模式的断面図である。
【図３】図３は本発明の実施例１に係る密封構造を示す模式的断面図である。
【図４】図４は本発明の実施例１に係る回転環の側面図の一部である。
【図５】図５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。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（実施例１）
図１〜図４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に係る密封装置の模式的断面図である。なお、本実施例に係る密封装置は、一部の部材を除き略回転対称形状であり、図１においては、密封装置を、その中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。図２及び図３は本発明の実施例１に係る密封構造を示す模式的断面図である。図２においては回転環ユニットが回転していない状態を示し、図３においては回転軸と共に回転環ユニットが回転している状態を示している。なお、図２及び図３中の密封装置については、図１と同様に、密封装置を、その中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。図４は本発明の実施例１に係る回転環の側面図の一部である。なお、図４においては、側面図中のＣＣ断面図も図中丸の中に示している。
【００１７】
＜密封装置の全体構成＞
本実施例に係る密封装置１０の全体構成について説明する。本実施例に係る密封装置１０は、回転軸５００と、回転軸５００が挿通される軸孔を有するハウジング６００との間の環状隙間を封止するために用いられる。本実施例においては、図２及び図３において、図中左側が、密封対象流体（油など）が密封された密封領域側（Ｏ）であり、図中右側が密封領域側（Ｏ）とは反対側の大気側（Ａ）である。
【００１８】
本実施例に係る密封装置１０は、回転軸５００に対して設けられる回転環ユニット１００と、ハウジング６００に対して設けられる固定環ユニット２００とを備えている。回転環ユニット１００は、回転軸５００と共に回転するように構成されている。
【００１９】
そして、回転環ユニット１００は、金属製の環状部材１１０と、この環状部材１１０に対して固定される回転環１３０と、環状部材１１０に設けられ、回転環１３０を環状部材１１０に嵌合固定し易くするための弾性体製の被嵌合部材１２０とを備えている。環状部材１１０は、回転軸５００の外周面に固定される内周面側円筒部１１１と、内周面側円筒部１１１の端部（密封領域側（Ｏ）の端部）に設けられる外向きフランジ部１１２と、外向きフランジ部１１２の先端に設けられる外周面側円筒部１１３とを有している。なお、内周面側円筒部１１１と外周面側円筒部１１３は、外向きフランジ部１１２の各端部から同じ方向（大気側（Ａ）の方向）に向かって伸びるように構成されている。
【００２０】
被嵌合部材１２０は、ゴムなどの弾性体により構成される。そして、被嵌合部材１２０は、環状部材１１０の外周面側円筒部１１３の内周面に固定される内周面側円筒部１２１と、外周面側円筒部１１３の外周面に固定される外周面側円筒部１２３と、内周面側円筒部１２１の一端側（密封領域側（Ｏ））に設けられる内向きフランジ部１２２とを備えている。そして、被嵌合部材１２０には、内周面側円筒部１２１と外周面側円筒部１２３とを繋ぐ部分から、大気側（Ａ）かつ径方向内側に向かって伸び、固定環ユニット２００に設けられた固定環２３０の外周面に対して接触可能に構成されるシールリップ１２４が設けられている。このシールリップ１２４は、径方向外側から回転環１３０と固定環２３０との摺動部への密封対象流体の浸入を抑制する役割を担っている。
【００２１】
そして、被嵌合部材１２０における内向きフランジ部１２２は、環状部材１１０における外向きフランジ部１１２に密着した状態で固定され、内周面側円筒部１２１と外周面側円筒部１２３とを繋ぐ部分は環状部材１１０における外周面側円筒部１１３の先端面に密着した状態で固定されている。
【００２２】
回転環１３０は、環状部材１１０に固定された被嵌合部材１２０における内向きフランジ部１２２に突き当たる位置まで挿入され、回転環１３０における外周面が被嵌合部材１２０における内周面側円筒部１２１の内周面に密着した状態で嵌合固定される。また、回転環１３０は、環状部材１１０における内周面側円筒部１１１の外周面との間に環状の隙間を空けた状態で、環状部材１１０に対して固定されている。なお、回転環１３０は、金属や樹脂（例えばＰＰＳ）などの剛性の高い材料により構成されている。
【００２３】
固定環ユニット２００は、ハウジング６００の軸孔に固定される補強環２１０と、回転環１３０の端面に対して摺動自在に設けられる固定環２３０と、固定環２３０を回転環１３０に向けて押圧する環状弾性体２２０とを備えている。この環状弾性体２２０は、一端側が補強環２１０に固定され、他端側が固定環２３０に固定されている。補強環２１０は、ハウジング６００の軸孔の内周面に嵌合により固定される円筒部２１１と、円筒部２１１の端部（大気側（Ａ）の端部）に設けられる内向きフランジ部２１２とを備えている。
【００２４】
環状弾性体２２０は、ゴムなどの弾性体により構成される。そして、環状弾性体２２０は、補強環２１０における内向きフランジ部２１２に固定される被固定部２２１と、被固
定部２２１の内周面側から大気側（Ａ）に向かって縮径するテーパ部２２２とを備えている。また、環状弾性体２２０は、テーパ部２２２の径方向内側の先端から密封領域側（Ｏ）に向かって伸びる円筒部２２３と、円筒部２２３の先端に設けられる内向きフランジ部２２４とを備えている。そして、この内向きフランジ部２２４が固定環２３０に接着により固定されている。固定環２３０は、環状部材１１０における内周面側円筒部１１１の外周面との間に環状の隙間を空けた状態で環状弾性体２２０に固定されている。なお、固定環２３０は、金属や樹脂（例えばＰＰＳ）などの剛性の高い材料により構成されている。
【００２５】
また、回転環１３０における固定環２３０に対する摺動面には、回転環１３０の回転に伴って、これらの摺動面同士を離間させる動圧を発生させる動圧発生用溝１３１が複数設けられている（図４参照）。つまり、回転環ユニット１００が回転すると、動圧発生用溝１３１による動圧によって、固定環２３０は、環状弾性体２２０による押圧力に抗して、回転環１３０から離れる方向に移動する。なお、回転環１３０における固定環２３０に対する摺動面は、回転環１３０における固定環２３０側（大気側（Ａ））の端面である。また、固定環２３０における回転環１３０に対する摺動面は、固定環２３０における回転環１３０側（密封領域側（Ｏ））の端面である。
【００２６】
ここで、動圧発生用溝１３１については、回転環１３０の回転によって、回転環１３０と固定環２３０との間の隙間に動圧を発生させる溝であれば、適宜、公知技術を採用することができる。本実施例では、図４中のＣＣ断面図に示すように、動圧発生用溝１３１は、その溝底が滑らかな湾曲面で構成されている。また、回転環１３０は、図４中時計回り方向に回転するように構成されており、動圧発生用溝１３１は、回転方向の上流側に溝底の深い部分が偏るように構成されている。以上のように構成される動圧発生用溝１３１によって、回転環１３０が回転すると、流体（本実施例の場合には、気体または油）が図４中の矢印Ｆ方向に流れる。これにより、回転環１３０の摺動面と固定環２３０の摺動面とを離間させる方向の力が生じる。なお、回転環１３０の摺動面と固定環２３０の摺動面とが離間していても、これらの隙間においては、動圧発生用溝１３１によって、流体の周方向の流れが生じているため、密封対象流体が大気側（Ａ）に漏れてしまうことはない。
【００２７】
なお、本実施例においては、回転環１３０に動圧発生用溝１３１を設ける場合を例にして説明した。しかしながら、固定環２３０における回転環１３０に対する摺動面に、回転環１３０の回転に伴って、これらの摺動面同士を離間させる動圧を発生させる動圧発生用溝を設けてもよい。また、動圧発生用溝は、回転環１３０と固定環２３０の摺動面の双方に設けてもよい。
【００２８】
＜密封装置の動作＞
特に、図２及び図３を参照して、本実施例に係る密封装置１０の動作について説明する。回転軸５００が回転していない状態においては、環状部材１１０に設けられた被嵌合部材１２０におけるシールリップ１２４が、固定環２３０の外周面に対して接触している（図２参照）。従って、密封領域側（Ｏ）の密封対象流体が、径方向外側から回転環１３０と固定環２３０との摺動部に浸入してしまうことが抑制される。
【００２９】
そして、回転軸５００が回転すると、回転環ユニット１００も回転する。これにより、回転環１３０と固定環２３０は摺動する。また、上記の通り、回転環１３０に設けられた動圧発生用溝１３１により動圧が発生し、固定環２３０は環状弾性体２２０による押圧力に抗して、回転環１３０から離れる方向に移動する。しかしながら、上記の通り、回転環１３０の摺動面と固定環２３０の摺動面との隙間においては、動圧発生用溝１３１により流体の周方向の流れが生じているため、密封対象流体が大気側（Ａ）に漏れてしまうことはない。
【００３０】
また、回転環ユニット１００の回転により、シールリップ１２４は、遠心力によって径方向外側に向かって撓む。そのため、シールリップ１２４の先端は、固定環２３０の外周面から離れる（図３参照）。従って、シールリップ１２４による摺動抵抗は発生しない。
【００３１】
＜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１０によれば、シールリップ１２４が設けられているため、回転環１３０が回転していない状態においても、回転環１３０と固定環２３０との摺動部への密封対象流体の浸入が抑制され、密封対象流体の漏れを抑制することができる。
【００３２】
また、回転環ユニット１００が回転している状態においては、シールリップ１２４と固定環２３０は摺動しないため、シールリップ１２４によって摺動抵抗が高くなってしまうことはない。
【００３３】
更に、本実施例に係る回転環１３０及び固定環２３０のうちの少なくともいずれか一方の摺動面には、回転環１３０の回転に伴って、これらの摺動面同士を離間させる動圧を発生させる動圧発生用溝１３１が設けられている。これにより、回転環１３０と固定環２３０との摺動抵抗を減らす、またはなくすことができる。
【００３４】
（実施例２）
図５には、本発明の実施例２が示されている。上記実施例１では、回転環が、環状部材に対して、この環状部材に設けられた被嵌合部材に嵌合されることにより固定される場合の構成を示した。これに対して、本実施例においては、回転環が、環状部材に対して接着により直接的に固定される場合の構成を示す。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。
【００３５】
図５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。なお、本実施例に係る密封装置は、一部の部材を除き略回転対称形状であり、図５においては、密封装置を、その中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。本実施例に係る密封装置１０においては、回転環１３０の環状部材１１０ａに対する固定方法のみが、上記実施例１の場合とは異なっている。すなわち、本実施例に係る密封装置１０においては、環状部材１１０ａには、上記実施例１における被嵌合部材１２０が設けられていない。そして、回転環１３０は、環状部材１１０ａにおける外向きフランジ部１１２と外周面側円筒部１１３に対して、接着剤によって接着により固定されている。
【００３６】
そして、本実施例においては、環状部材１１０ａにおける外周面側円筒部１１３の外周面側に弾性体製のシール部材１２０ａが設けられている。このシール部材１２０ａは、環状部材１１０ａにおける外周面側円筒部１１３の外周面に固定される外周面側円筒部１２３と、シールリップ１２４とを備えている。シールリップ１２４は、外周面側円筒部１２３の先端から大気側（Ａ）かつ径方向内側に向かって伸び、固定環ユニット２００に設けられた固定環２３０の外周面に対して接触可能に構成されている。このシールリップ１２４は、実施例１の場合と同様に、径方向外側から回転環１３０と固定環２３０との摺動部への密封対象流体の浸入を抑制する役割を担っている。なお、シールリップ１２４が、回転環ユニット１００が回転している状態においては、遠心力により径方向外側に向かって撓むことで、固定環２３０の外周面から離れる点についても、実施例１の場合と同様である。
【００３７】
その他の構成については、実施例１と同様の構成であるので、その説明は省略する。以上のように構成される本実施例に係る密封装置１０においても、上記実施例１に係る密封装置１０と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
（実施例３）
図６には、本発明の実施例３が示されている。上記実施例１では、回転環が、環状部材に対して、この環状部材に設けられた被嵌合部材に嵌合されることにより固定される場合の構成を示した。これに対して、本実施例においては、回転環が、環状部材に対して加締めにより直接的に固定される場合の構成を示す。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。
【００３９】
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。なお、本実施例に係る密封装置は、一部の部材を除き略回転対称形状であり、図６においては、密封装置を、その中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。本実施例に係る密封装置１０においては、回転環１３０の環状部材１１０ｂに対する固定方法のみが、上記実施例１の場合とは異なっている。すなわち、本実施例に係る密封装置１０においては、環状部材１１０ｂには、上記実施例１における被嵌合部材１２０が設けられていない。そして、回転環１３０は、環状部材１１０ｂにおける外周面側円筒部１１３の先端が加締められることによって、環状部材１１０ｂに固定されている（加締め部１１４参照）。
【００４０】
そして、本実施例においては、環状部材１１０ｂにおける外周面側円筒部１１３の外周面側に弾性体製のシール部材１２０ｂが設けられている。このシール部材１２０ｂは、環状部材１１０ｂにおける外周面側円筒部１１３の外周面に固定される外周面側円筒部１２３と、シールリップ１２４とを備えている。シールリップ１２４は、外周面側円筒部１２３の先端から大気側（Ａ）かつ径方向内側に向かって伸び、固定環ユニット２００に設けられた固定環２３０の外周面に対して接触可能に構成されている。このシールリップ１２４は、実施例１の場合と同様に、径方向外側から回転環１３０と固定環２３０との摺動部への密封対象流体の浸入を抑制する役割を担っている。なお、シールリップ１２４が、回転環ユニット１００が回転している状態においては、遠心力により径方向外側に向かって撓むことで、固定環２３０の外周面から離れる点についても、実施例１の場合と同様である。
【００４１】
その他の構成については、実施例１と同様の構成であるので、その説明は省略する。以上のように構成される本実施例に係る密封装置１０においても、上記実施例１に係る密封装置１０と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  密封装置
１００  回転環ユニット
１１０，１１０ａ，１１０ｂ  環状部材
１１１  内周面側円筒部
１１２  外向きフランジ部
１１３  外周面側円筒部
１１４  加締め部
１２０  被嵌合部材
１２０ａ，１２０ｂ  シール部材
１２１  内周面側円筒部
１２２  内向きフランジ部
１２３  外周面側円筒部
１２４  シールリップ
１３０  回転環
１３１  動圧発生用溝
２００  固定環ユニット
２１０  補強環
２１１  円筒部
２１２  内向きフランジ部
２２０  環状弾性体
２２１  被固定部
２２２  テーパ部
２２３  円筒部
２２４  内向きフランジ部
２３０  固定環
５００  回転軸
６００  ハウジング
【図１】
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【図２】
2018066397.tif 000004
【図３】
2018066397.tif 000005
【図４】
2018066397.tif 000006
【図５】
2018066397.tif 000007
【図６】
2018066397.tif 000008