(57)【要約】【課題】密封性を損なうことなく、回転軸のトルク低減を図ることのできる密封装置を提供する。【解決手段】シールリップ５に、回転軸Ｓの停止時に密封流体の漏れを防止するための第１シールリップ１１と、第１シールリップ１１の先端から延出され回転軸Ｓの回転時に密封流体の漏れを防止するための第２シールリップ２１とを設ける。第１シールリップ１１のリップ先端１３の径方向外側の背面には、シールリップ５と回転軸Ｓとの間のラジアル方向の緊迫力を保持するためのガータースプリング１４を設ける。第１シールリップ１１の締め代を回転軸Ｓの停止時に密封側ＯＳから大気側ＡＳへの密封流体の漏洩を防止するために必要な最小限の値に設定する。第２シールリップ２１のシール面２２には、リップ先端２３に接続する複数のねじ２４を設け、リップ先端２３が回転軸Ｓの表面に対して回転軸Ｓの周方向に沿って複数箇所で接触するように形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸とハウジングとの間に装着され、密封流体の漏れを防止する環状のシールリップを有する密封装置において、
前記シールリップは、回転軸の停止時に密封流体の漏れを防止するための第１シールリップと、前記第１シールリップの先端から延出され回転軸の回転時に密封流体の漏れを防止するための第２シールリップとを有しており、
前記第１シールリップのリップ先端の径方向外側の背面には、前記シールリップと回転軸との間のラジアル方向の緊迫力を保持するためのガータースプリングが配設されており、
前記第１シールリップの回転軸に対する締め代が回転軸の停止時に密封側から大気側への密封流体の漏洩を防止するために必要な最小限の値に設定されており、
前記第２シールリップのシール面には、リップ先端に接続された複数のねじが設けられており、
前記第２シールリップのリップ先端は、回転軸の表面に対して回転軸の周方向に沿って複数箇所で接触するように形成されていることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記第１シールリップのシール面と前記第２シールリップのシール面との少なくとも一方に樹脂層を設けた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、密封装置に係り、特に、２つのシールリップを並設した密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、密封装置においては、密封性を向上させるために２つのシール部材を組み合わせることにより、２つのシール部材のそれぞれに設けられたシールリップを並設した構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような従来の密封装置は、例えば、自動車などに搭載されているエンジン、トランスミッション、パワーステアリング装置や、産業用ロボットなどの回転軸が外部に露出する部位に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８５０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の密封装置においては、２つのシールリップが回転軸に接触するため、回転軸が回転する際の摩擦抵抗（摺動抵抗）が大きくなり、回転軸のトルクが大きいという問題点があった。
【０００６】
なお、回転軸のトルクを低減させるには、シールリップの締め代を小さくすればよいが、締め代を小さくしすぎると密封性が低下してしまうため、実現は困難であった。
【０００７】
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、密封性を損なうことなく、回転軸のトルク低減を図ることのできる密封装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項１に記載の本発明の密封装置の特徴は、回転軸とハウジングとの間に装着され、密封流体の漏れを防止する環状のシールリップを有する密封装置において、前記シールリップは、回転軸の停止時に密封流体の漏れを防止するための第１シールリップと、前記第１シールリップの先端から延出され回転軸の回転時に密封流体の漏れを防止するための第２シールリップとを有しており、前記第１シールリップのリップ先端の径方向外側の背面には、前記シールリップと回転軸との間のラジアル方向の緊迫力を保持するためのガータースプリングが配設されており、前記第１シールリップの回転軸に対する締め代が回転軸の停止時に密封側から大気側への密封流体の漏洩を防止するために必要な最小限の値に設定されており、前記第２シールリップのシール面には、リップ先端に接続された複数のねじが設けられており、前記第２シールリップのリップ先端は、回転軸の表面に対して回転軸の周方向に沿って複数箇所で接触するように形成されている点にある。
【０００９】
そして、このような構成を採用したことにより、回転軸の回転時には、第２シールリップのシール面に設けられた複数のねじが密封側から第１シールリップ側に漏れようとする密封流体を密封側に押し戻すポンプ機能を発揮する。また、回転軸の停止時には、密封側の密封流体が第２シールリップを通過して第１シールリップ側に滲出する状態となるが、第１シールリップ側に滲出する密封流体は、第１シールリップにより封止されるので、大気側に漏れることはない。さらに、回転軸の停止時に第２シールリップを通過して第１シールリップ側に滲出した密封流体は、回転軸が回転した際に、第２シールリップのシール面に設けられた複数のねじのポンプ機能によって密封側に戻される。したがって、第２シールリップにより回転軸の回転時における密封性を確保することができ、第１シールリップにより回転軸の停止時における密封性を確保することができる。また、第２シールリップのリップ先端は、回転軸と全周に亘って連続的に接触しないので、回転軸が回転する際の摩擦抵抗を従来より確実かつ容易に小さくすることができる。またさらに、第１シールリップは、回転軸に対する締め代が回転軸の停止時に密封側から大気側への密封流体の漏洩を防止するために必要な最小限の値に設定されているので、回転軸が回転する際の摩擦抵抗を従来より確実かつ容易に小さくすることができる。その結果、密封性を損なうことなく、回転軸のトルク低減を確実かつ容易に図ることができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の本発明の密封装置の特徴は、請求項１において、前記第１シールリップのシール面と前記第２シールリップのシール面との少なくとも一方に樹脂層を設けた点にある。そして、このような構成を採用したことにより、樹脂層は、回転軸が回転する際の摩擦抵抗をより小さくすることができるので、回転軸のトルク低減をより効率的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の本発明の密封装置によれば、第１シールリップにより回転軸の停止時における密封性を確保することができ、第２シールリップにより回転軸の停止時における密封性を確保することができる。また、第２シールリップのリップ先端は、回転軸と全周に亘って連続的に接触しないので、回転軸が回転する際の摩擦抵抗を従来より確実かつ容易に小さくすることができる。また、第１シールリップは、回転軸に対する締め代が小さく設定されているので、回転軸が回転する際の摩擦抵抗を従来より確実かつ容易に小さくすることができる。その結果、密封性を損なうことなく、回転軸のトルク低減を確実かつ容易に図ることができるなどの優れた効果を奏する。
【００１２】
請求項２に記載の本発明の密封装置によれば、シール面に樹脂層を設けることにより、回転軸が回転する際の摩擦抵抗をより小さくすることができるので、回転軸のトルク低減をより効率的に行うことができるなどの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る密封装置の第１実施形態の要部を示す概略断面図
【図２】図１の第２シールリップのリップ先端が回転軸と接触した装着状態を示す模式的一部拡大展開図
【図３】本発明に係る密封装置の第２実施形態の要部を示す図１と同様の図
【図４】本発明に係る密封装置の第３実施形態の要部を示す図１と同様の図
【図５】本発明に係る密封装置の第４実施形態の要部を示す図１と同様の図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を図面に示す実施形態により説明する。
【００１５】
図１および図２は、本発明に係る密封装置の第１実施形態を示すものであり、図１は概略断面図、図２は図１の第２シールリップのリップ先端が回転軸と接触した装着状態を示す模式的一部拡大展開図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の密封装置１は、回転軸ＳとハウジングＨとの間に装着され、回転軸ＳとハウジングＨとの間の環状のシール間隙Ｇを密封するものである。
【００１７】
本実施形態形態の密封装置１は、金属あるいは樹脂などにより形成された補強環２に、ゴム様弾性体により形成されたシール本体３が一体に焼き付けられて形成されている。
【００１８】
前記補強環２は、円筒部２ａと、この円筒部２ａの図１の左側に示す大気側ＡＳの端部から回転軸Ｓに向かって延出形成された内向きフランジ部２ｂとを有しており、全体として図１の右側に示す潤滑油や作動油などの密封流体が存在する密封側ＯＳが開口の断面ほぼＬ字状をなす環状に形成されている。
【００１９】
前記シール本体３は、ハウジングＨの内面に嵌合される外周シール部４と、回転軸Ｓに対して適宜な締め代をもって接触するシールリップ５と、補強環２の内周部から大気側ＡＳに向かって徐々に縮径するように形成された環状のダストリップ１５とを有している。
【００２０】
前記外周シール部４は、補強環２の円筒部２ａの外周を覆うように形成されている。
【００２１】
前記シールリップ５は、補強環２の内周部から密封側ＯＳに向かって徐々に縮径するように環状に形成された第１シールリップ１１と、この第１シールリップ１１の図１の右側に示す先端から密封側ＯＳに向かって延出されるとともに密封側ＯＳに向かって徐々に縮径するように環状に形成された第２シールリップ２１とを有している。すなわち、本実施形態のシール本体３は、２つのシールリップ１１、２１を備えている。
【００２２】
前記第１シールリップ１１は、回転軸Ｓの停止時に密封側ＯＳから大気側ＡＳへの密封流体の漏れを防止するためのものであり、前記第２シールリップ２１は、回転軸Ｓの回転時に密封側ＯＳから大気側ＡＳへの密封流体の漏れを防止するためのものである。
【００２３】
前記第１シールリップ１１のシール面１２の小径の位置はリップ先端１３とされている。また、リップ先端１３の径方向外側の背面には、シールリップ５と回転軸Ｓとの間のラジアル方向の緊迫力を保持するためのガータースプリング１４が配設されている。
【００２４】
ここで、本実施形態における第１シールリップ１１は、回転軸Ｓに対する締め代を小さく設定されている。すなわち、第１シールリップ１１の締め代としては、回転軸Ｓの停止時に密封側ＯＳから大気側ＡＳへの密封流体の漏洩を防止するために必要な最小限の値とされている。この締め代としては、例えば、従来の半分程度、具体的には、回転軸Ｓの直径にもよるが０．３〜０．５ｍｍ程度に設定されている。なお、締め代は、回転軸Ｓの取付偏心と、使用時間の経過にともなうリップ先端の摩耗量を勘案して設定されている。また、本明細書における締め代とは、回転軸Ｓの直径とリップ先端１３の直径との差である。
【００２５】
なお、第１シールリップ１１のシール面１２には、後述する第２シールリップ２１のシール面２２と同様に、周知の如く、回転軸Ｓの回転時に、密封側ＯＳから大気側ＡＳに向かって漏れようとする図示しない潤滑油などの密封流体を密封側ＯＳに押し戻すポンプ機能を発揮するねじを設けてもよい。このねじは、第１シールリップ１１のリップ先端１３が、回転軸Ｓと全周に亘って連続的に接触するように形成されており、回転軸Ｓの停止時における密封性を発揮するものである。
【００２６】
前記第２シールリップ２１のシール面２２には、リップ先端２３に接続された複数のねじ２４が設けられている。この複数のねじ２４は、周知の如く、回転軸Ｓの回転時に、密封側ＯＳから大気側ＡＳに向かって漏れようとする図示しない潤滑油などの密封流体を密封側ＯＳに押し戻すポンプ機能を発揮するものである。また、ポンプ機能は、シール面２２のねじ２４の形成領域に存在する密封流体を密封側ＯＳに吸引するように流動させることができるものでもある。なお、ねじ２４の高さとしては、０．２〜０．３ｍｍ程度に設定されている。
【００２７】
前記ねじ２４としては、第２シールリップ２１のシール面２２に凸設されているものであってもよいし、凹設されているものであってもよい。そして、ねじ２４の断面形状としては、三角形、台形などの各種の形状から選択することができる。また、ねじ２４としては、回転軸Ｓの正回転および逆回転のうちのいずれか一方の回転方向に対してポンプ機能を発揮するものであってもよいし、正回転および逆回転の両回転方向に対してポンプ機能を発揮するものであってもよい。
【００２８】
本実施形態の複数のねじ２４は、シール面２２に断面台形に凸設されているとともに、回転軸Ｓの正回転によりポンプ機能を発揮するものが用いられている。
【００２９】
ここで、本実施形態において、第２シールリップ２１のリップ先端２３は、回転軸Ｓと全周に亘って連続的に接触する従来の構成とは異なり、図２の模式的一部拡大展開図に誇張して示すように、回転軸Ｓの表面に対して回転軸Ｓの周方向に沿って複数箇所で接触するように形成されている。すなわち、リップ先端２３と回転軸Ｓとの間には、回転軸Ｓの軸方向に沿って密封流体が通過可能な複数の隙間２５が形成されおり、この複数の隙間２５が回転軸に対して周方向に沿って配置されている。
【００３０】
なお、本実施形態において、シールリップ５の図１の右側に示す最も密封側ＯＳの自由端の位置は、補強環２の円筒部２ａ（外周シール部４）の図１の右側に示す最も密封側ＯＳの端面よりも大気側ＡＳに配置されており、シールリップ５の自由端が密封装置１の外部に突出しないように形成されている。
【００３１】
つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。
【００３２】
本実施形態の密封装置１によれば、回転軸Ｓの回転時には、第２シールリップ２１の複数のねじ２４が密封側ＯＳから大気側ＡＳである第１シールリップ１１側に漏れようとする密封流体を密封側ＯＳに押し戻すポンプ作用を発揮するので、回転軸Ｓの回転時における密封性を確保することができる。
【００３３】
また、本実施形態の密封装置１によれば、回転軸Ｓの停止時には、密封側ＯＳの密封流体が第２シールリップ２１を通過して第１シールリップ１１側に滲出する状態となるが、第１シールリップ１１側に滲出する密封流体は、第１シールリップ１１のリップ先端１３が回転軸Ｓの外周面の全周に亘って密着していることにより封止されるので、大気側ＡＳに漏れることはなく、回転軸Ｓの停止時における密封性を確保することができる。
【００３４】
ここで、回転軸Ｓの停止時に第２シールリップ２１を通過して第１シールリップ１１側に滲出した密封流体は、回転軸Ｓが回転した際に、第２シールリップ２１のシール面２２に形成された複数のねじ２４との接触により、ねじ２４のポンプ機能によって密封側ＯＳに戻すことができる。
【００３５】
したがって、本実施形態の密封装置１によれば、回転軸Ｓの回転時におけるシール性を第２シールリップ２１が分担し、回転軸Ｓの停止時におけるシール性を第１シールリップ１１が分担するので、第２シールリップ２１により回転軸Ｓの回転時における密封性を確実に確保することができ、第１シールリップ１１により回転軸Ｓの停止時における密封性を確実に確保することができる。
【００３６】
また、本実施形態の密封装置１によれば、第２シールリップ２１のリップ先端２３が回転軸Ｓと全周に亘って連続的に接触しないので、回転軸Ｓが回転する際の摩擦抵抗を従来より確実かつ容易に小さくすることができる。なお、本実施形態の密封装置１における第２シールリップ２１のリップ先端２３は、回転軸Ｓと全周に亘って点状に接触する。
【００３７】
またさらに、本実施形態の密封装置１によれば、第１シールリップ１１の回転軸Ｓに対する締め代が回転軸Ｓの停止時に密封側ＯＳから大気側ＡＳへの密封流体の漏洩を防止するために必要な最小限の値に設定されているので、回転軸Ｓが回転する際の摩擦抵抗を従来より確実かつ容易に小さくすることができる。これは、第１シールリップ１１が回転軸Ｓの回転時および停止時の両方ではなく、一方の停止時のみにおけるシール性を分担しているから、回転軸Ｓの停止時に密封側ＯＳから大気側ＡＳへの密封流体の漏洩を防止するのに必要な最小限の締め代とすることができるからである。
【００３８】
したがって、本実施形態の密封装置１によれば、密封性を損なうことなく、回転軸Ｓのトルク低減を確実かつ容易に図ることができる。よって、回転軸Ｓを回転駆動させる駆動力の摩擦損失を低減することができる。
【００３９】
また、本実施形態の密封装置１によれば、回転軸Ｓの停止時には、第２シールリップ２１が密封側ＯＳからの密封流体の通過を許容しているので、回転軸Ｓが停止状態から回転を開始するときには、密封側ＯＳからの密封流体による潤滑によって、回転軸Ｓが第２シールリップ２１に対して小さい摩擦抵抗で円滑に回転するので、回転軸Ｓのトルク低減をより効率的に行うことができる。
【００４０】
また、本実施形態の密封装置１によれば、１つのシール本体３に２つのシールリップ１１、２１を設ける構成とされているから、従来の２つのシール部材を組み合わせた構成に比較して、部品点数を低減することができるし、製造工程で２つのシール部材を組み合わる作業を行う必要がないので、製造コストを低減することができる。
【００４１】
図３は本発明に係る密封装置の第２実施形態を示すものである。
【００４２】
本実施形態の密封装置１Ａは、第２シールリップ２１のシール面２２を樹脂層３１で被覆するとともに、少なくとも樹脂層３１の表面に複数のねじ２４を設けたものである。この樹脂層３１は、樹脂シートを一体化したものであってもよいし、樹脂をコーティングして一体化したものであってもよい。また、樹脂材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのふっ素樹脂、ポリエチレン樹脂などの各種樹脂から設計コンセプトなどの必要に応じて選択することができる。さらに、樹脂材料としては、樹脂単独であってもよいし、ガラス繊維、カーボン繊維、グラファイト、モリブデン、カーボンなどを単独あるいは数種類を組み合わせて充填剤としての適宜な量が配合されたものであってもよい。
【００４３】
その他の構成については、前述した第１実施形態の密封装置１と同一の構成とされているので、同一の構成部分については同一の符号を付し、その詳しい説明については省略する。
【００４４】
このような構成からなる本実施形態の密封装置１Ａによれば、前述した第１実施形態の密封装置１と同様の効果を奏することができるととともに、第２シールリップ２１のシール面２２が樹脂層３１で被覆されているので、回転軸Ｓが第２シールリップ２１に対して前述した第１実施形態の密封装置１の場合より小さい摩擦抵抗（摺動抵抗）で円滑に回転するので、回転軸Ｓのトルク低減をより効率的に行うことができる。
【００４５】
図４は本発明に係る密封装置１の第３実施形態を示すものである。
【００４６】
本実施形態の密封装置１Ｂは、第１シールリップ１１のシール面１２を樹脂層３２で被覆したものである。この樹脂層３２は、前述した第２実施形態の樹脂層３１と同様に、樹脂シートを一体化したものであってもよいし、樹脂をコーティングして一体化したものであってもよい。また、樹脂材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのふっ素樹脂、ポリエチレン樹脂などの各種のものから設計コンセプトなどの必要に応じて選択することができる。さらに、樹脂材料としては、樹脂単独であってもよいし、ガラス繊維、カーボン繊維、グラファイト、モリブデン、カーボンなどを単独あるいは数種類を組み合わせて充填剤としての適宜な量が配合されたものであってもよい。
【００４７】
その他の構成については、前述した第１実施形態の密封装置１と同一の構成とされているので、同一の構成部分については同一の符号を付し、その詳しい説明については省略する。
【００４８】
このような構成からなる本実施形態の密封装置１Ｂによれば、前述した第１実施形態の密封装置１と同様の効果を奏することができるととともに、第１シールリップ１１のシール面１２が樹脂層３２で被覆されているので、回転軸Ｓが第１シールリップ１１に対して前述した第１実施形態の密封装置１の場合より小さい摩擦抵抗で円滑に回転するので、回転軸Ｓのトルク低減をより効率的に行うことができる。
【００４９】
図５は本発明に係る密封装置１の第４実施形態を示すものである。
【００５０】
本実施形態の密封装置１Ｃは、第２シールリップ２１のシール面２２を樹脂層３１で被覆するとともに、少なくとも樹脂層３１の表面に複数のねじ２４を設け、さらに、第１シールリップ１１のシール面１２を樹脂層３２で被覆したものである。これらの樹脂層３１、３２は、樹脂シートを一体化したものであってもよいし、樹脂をコーティングして一体化したものであってもよい。また、樹脂材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのふっ素樹脂、ポリエチレン樹脂などの各種のものから設計コンセプトなどの必要に応じて選択することができる。さらに、樹脂材料としては、樹脂単独であってもよいし、ガラス繊維、カーボン繊維、グラファイト、モリブデン、カーボンなどを単独あるいは数種類を組み合わせて充填剤としての適宜な量が配合されたものであってもよい。
【００５１】
その他の構成については、前述した第１実施形態の密封装置１と同一の構成とされているので、同一の構成部分については同一の符号を付し、その詳しい説明については省略する。
【００５２】
このような構成からなる本実施形態の密封装置１Ｃによれば、前述した第１実施形態の密封装置１と同様の効果を奏することができるととともに、第２シールリップ２１のシール面２２および第１シールリップ１１のシール面１２の両者が樹脂層３１、３２で被覆されているので、回転軸Ｓが第１および第２シールリップ１１、２１のそれぞれに対して第１から第３実施形態の密封装置１、１Ａ、１Ｂの場合より小さい摩擦抵抗で円滑に回転するので、回転軸Ｓのトルク低減をさらに効率的に行うことができる。
【００５３】
なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  密封装置
２  補強環
３  シール本体
５  シールリップ
１１  第１シールリップ
１２、２２  シール面
１３、２３  リップ先端
１４  ガータースプリング
２１  第２シールリップ
２４  ねじ
２５  隙間
３１、３２  樹脂層
Ｓ  回転軸
Ｈ  ハウジング
ＯＳ  密封側
ＡＳ  大気側
【図１】
2011174570.tif 000003
【図２】
2011174570.tif 000004
【図３】
2011174570.tif 000005
【図４】
2011174570.tif 000006
【図５】
2011174570.tif 000007