(57)【要約】【課題】安定したシール性能を維持する品質性に優れた密封装置を提供する。【解決手段】軸３０に対して締め代ａを有して嵌着されるゴムリング２と、ゴムリング２と一体に設けられ、ハウジング２０の環状溝２１の側壁面２２に摺動自在に密封接触する樹脂リング３と、を備える。【選択図】　図１
2004100744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心的に相対回転自在に組付けられる二部材のうち一方の部材に設けられた環状溝に設けられて、該二部材間の環状隙間を密封する密封装置であって、
前記二部材のうち他方の部材に対して締め代を有して嵌着されるゴム状弾性部材と、
前記ゴム状弾性部材と一体に設けられ、前記一方の部材の前記環状溝の反密封対象流体側の側壁に摺動自在に密封接触する樹脂部材と、
を備えることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記樹脂部材は、前記一方の部材の前記環状溝の反密封対象流体側の前記側壁に接触する面に溝を備え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】
前記ゴム状弾性部材の前記一方の部材側の端面と、前記環状溝の溝底面との径の大きさは、同じであるか、又は隙間を有するように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。
【請求項４】
前記樹脂部材の前記一方の部材側の端面と、前記環状溝の溝底面との径の大きさは、同じであるか、又は隙間を有するように設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の密封装置。
【請求項５】
前記樹脂部材の前記他方の部材側の端面と、前記他方の部材との径の大きさは、同じであるか、又は隙間を有するように設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに相対回転自在に設けられた二部材間の環状隙間を密封するための密封装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の回転用密封装置は、例えば油圧装置に用いられている。
【０００３】
回転用シールの場合には、往復動シールの場合と異なりシールと軸との間に油膜が形成されにくいため、往復動シールの場合に比べて摩耗が大きくなることが懸念されるため、摺動面の材料に樹脂材料を選定することが多い。
【０００４】
そして、密封装置としては、樹脂とゴム状弾性体製のリングとを焼付けたものや、樹脂リング単品からなるものがある。
【０００５】
以下に、これらの密封装置の特徴について説明する。
【０００６】
図３は、樹脂とゴム状弾性体製のリングとを焼付けた構成の密封装置１００である。
【０００７】
密封装置１００は、樹脂リング１０１と、樹脂リング１０１の外周側に設けられたゴム状弾性体製リング１０２とが焼付けられたもので、樹脂リング１０１の内周面が軸３００に密封接触し、また、ゴム状弾性体製リング１０２の外周面がハウジング２００の環状溝２０１の溝底２０２に密封接触している。
【０００８】
ここで、樹脂リング１０１の内周面の径の大きさは、軸３００の外径に対して締め代ｇを有して設けられ、ゴム状弾性体製リング１０２の外周面の径の大きさは、ハウジング２００の環状溝２０１の溝底２０２の内径に対して締め代ｈを有して設けられている。
【０００９】
密封装置１００においては、回転軸２００に摺動自在に密封接触する摺動面を樹脂リングとしているため、低摩擦特性・耐摩耗性に優れたものである。
【００１０】
図４は、樹脂リング単品からなる密封装置１１０（いわゆるシールリング）を示す概略図である。
【００１１】
樹脂リング単品からなる密封装置１１０をハウジング２００と軸３００との間に組み付ける際に、弾性の小さい樹脂によるリングの場合には、拡径させると割れてしまったり、元の寸法に戻らず拡径したままとなる等の不具合が発生してしまう場合があることから、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、周方向の１箇所が分割されたカット部を設け、シールリングを拡径方向に一旦撓ませて嵌め込むことが行なわれている。
【００１２】
ここで、図５（ａ）にはエンドレス形状の密封装置１１０を示しており、同図（ｂ）にはカット部の方向をシールリングの円周方向と直交するストレートカットによるカット部１２１を有する密封装置１２０を示しており、同図（ｃ）にはカット部の方向をシールリングの円周方向に対して斜め方向とするバイアスカットによるカット部１３１を有する密封装置１３０を示している。
【００１３】
樹脂リング１０１とゴム状弾性体製リング１０２とを焼付けた構成の密封装置１００は、締め代を有するため、シール性は樹脂リング単品からなる密封装置１１０，１２０，１３０よりも優れる。
【００１４】
しかしながら、使用条件が高速回転の場合には、回転速度の増加に伴う摺動発熱により、摩耗が大きくなり、また、高温によるゴムのヘタリ（劣化）が大きくなることから、締め代は使用初期の状態よりも小さくなってしまう。
【００１５】
このため、高速回転用としては、一般的に、締め代がない樹脂リング単品からなる密封装置が用いられている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の樹脂リング単品からなる密封装置において、回転用途としては、外周用すなわち、軸の外周に設けられた環状溝に装着されて、リング外周面がハウジングに対するシール面を構成し、かつ、リング側面が軸の環状溝の側面に対するシール面を構成して設けられる密封装置においては多くの実績があるが、軸回転用すなわち、回転軸の外周面に装着されリング内周面が軸の外周面に対してシール面を構成する密封装置の場合には、以下のような課題がある。
【００１７】
図５（ａ）に示すエンドレス形状の密封装置１１０の場合には、高温時、リング本体の熱膨張により、軸とリング内周に隙間が発生する。
【００１８】
図５（ｂ）に示すストレートカットによるカット部１２１を有する密封装置１２０の場合には、油圧がかかった場合にカット部１２１に隙間が発生してしまうため、この隙間からの漏れによる密封性の低下が懸念される。
【００１９】
図６は、密封装置１１０（または密封装置１２０）の問題点を説明するための図である。
【００２０】
図６（ａ）に示す装着初期状態の密封装置は、例えば油圧装置が動作すると、熱膨張や軸の回転による遠心力によって径が大きくなってしまい、図６（ｂ）に示すように、密封装置１１０と軸３００との間に隙間Ｓが生じてしまう。
【００２１】
このように、エンドレス形状の密封装置１１０、及び、ストレートカットによるカット部を有する密封装置１２０の場合には、密封性能の低下が懸念されるため、一般的には、バイアスカットによるカット部を有する密封装置１３０が選定される。
【００２２】
しかし、図５（ｃ）に示すバイアスカットによるカット部を有する密封装置１３０の場合には、回転数・潤滑材の種類・温度・圧力・相手部材の粗さ等の使用条件によっては、軸の遠心力の影響により、リング本体が外周側に拡張してしまい、隙間が大きくなる場合があり、密封性が不安定であるため、さらなる改良が必要である。
【００２３】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、安定したシール性を維持する品質性に優れた密封装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
同心的に相対回転自在に組付けられる二部材のうち一方の部材に設けられた環状溝に設けられて、該二部材間の環状隙間を密封する密封装置であって、
前記二部材のうち他方の部材に対して締め代を有して嵌着されるゴム状弾性部材と、
前記ゴム状弾性部材と一体に設けられ、前記一方の部材の前記環状溝の反密封対象流体側の側壁に摺動自在に密封接触する樹脂部材と、
を備えることを特徴とする。
【００２５】
これにより、他方の部材に対して締め代を有して嵌着されるゴム状弾性部材が、他方の部材に対するシール面を構成し、ゴム状弾性部材と一体に設けられた樹脂部材が、一方の部材の環状溝の反密封対象流体側の側壁に摺動自在に密封接触して一方の部材に対するシール面を構成する。
【００２６】
したがって、密封対象流体の圧力が作用した場合には、その圧力により樹脂部材が環状溝の反密封対象流体側の側壁に押し付けられることとなり、該側壁への接触圧力が高まり、シール性をより高めることができる。
【００２７】
また、摺動面は、一方の部材の環状溝の反密封対象流体側の側壁に密接する樹脂部材であるので、樹脂部材の摺動面が摩耗してしまった場合でも、密封対象流体の圧力により、樹脂部材の摺動面は環状溝の反密封対象流体側の側壁に押し付けられ、該側壁への接触圧力が高まるので、シール性を維持することができる。
【００２８】
したがって、安定したシール性を発揮することが可能となる。
【００２９】
ここで、樹脂部材の摺動面には、溝が設けられていると好ましい。この溝に密封対象流体が保持されることにより、潤滑状態を良好とすることができるので、摺動抵抗を抑えることができ、すなわち耐久性の向上を図ることができる。なお、溝は全周にわたって連続的に設けられていると好ましい。
【００３０】
さらに、ゴム状弾性部材と樹脂部材とは一体に設けられているので、二部材間の相対回転動作等によって、ゴム状弾性部材の状態が変化してしまうような場合でも、剛性体である樹脂部材によりその変化を抑制させることができるので、安定したシール性を発揮することができる。
【００３１】
ここで、同心的に相対回転自在に組付けられた二部材とは、例えば、軸孔が設けられたハウジングと、この軸孔に挿入された軸とをいう。
【００３２】
そして、環状溝は、ハウジングと軸とのどちらかに設けられるものであるが、両方に設けられていてもよい。
【００３３】
ゴム状弾性部材が軸に対して締め代を有して嵌着される場合には、樹脂部材はハウジングに設けられた環状溝の側壁に密接することとなる。この場合には、ゴム状弾性部材が軸に対して締め代を有して嵌着されるので、軸の回転時に、軸とともに回転する（供回りする）。
【００３４】
この状態で例えば高速回転した場合には、ゴム状弾性部材は外周側に拡張してしまい、軸との間に隙間が生じてしまうこととなるが、ゴム状弾性部材に一体に設けられている樹脂部材の剛性により、ゴム状弾性部材が外周側へ拡張することを抑制することができる。
【００３５】
また、ゴム状弾性部材のハウジング側の端面と、ハウジングの環状溝の溝底との径の大きさは、同じであるか、又は隙間を有するように設けられていると好ましく、これは、すなわち、締め代を有していないことを意味するものである。
【００３６】
これは、樹脂部材においても同様である。樹脂部材の軸側の端面と軸とは締め代を有していないと好ましく、また、樹脂部材のハウジング側の端面と、ハウジングの環状溝の溝底とは締め代を有していないと好ましい。
【００３７】
ハウジングの軸孔にゴム状弾性部材が締め代を有して嵌着され、軸に環状溝が設けられた場合も同様で、この場合には、ゴム状弾性部材の軸側の端面と軸の環状溝の溝底とは締め代を有していないと好ましい。
【００３８】
また、樹脂部材の軸側の端面と軸の環状溝の溝底とは締め代を有していないと好ましく、また、樹脂部材のハウジング側の端面と、ハウジングとは締め代を有していないと好ましい。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態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。
【００４０】
図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る密封装置１の模式的断面図であり、同図（ｂ）は本発明の実施の形態に係る密封装置１が二部材間に装着された状態を示す模式的断面図である。
【００４１】
本実施の形態に係る密封装置１は、図１に示すように、同心的に相対回転自在に組付けられた二部材間の環状隙間、すなわち、軸孔が設けられた一方の部材としてのハウジング２０と、この軸孔に挿入された他方の部材としての軸３０との間の環状隙間をシールするためのものであり、ハウジング２０の軸孔には密封装置１が取り付けられるための環状溝２１が設けられている。
【００４２】
密封装置１は、ゴム状弾性体製のゴムリング２と、ゴムリング２と一体に設けられた樹脂リング３と、を備えている。
【００４３】
ゴムリング２は軸３０に装着されるもので、その内周部２ａは、全周にわたって軸３０に対して締め代ａを有して設けられており、軸３０に密封接触している。ここで、ゴムリング２の外周部２ｂにおいては、ハウジング２０の環状溝２１の溝底２３に対して締め代を有していない。
【００４４】
本実施の形態では、図に示すように、ゴムリング２の外周部２ｂと、ハウジング２０の環状溝２１の溝底２３との間に隙間を設けている。
【００４５】
図に示すように、内周部２ａの内径をｂ、外周部２ｂの外径をｄ、軸３０の外径をｅ、ハウジング２０の環状溝２１の溝底２３の内径をｆとした場合に、
ｂ＜ｅ
ｄ＜ｆ
と設定している。
【００４６】
すなわち、ゴムリング２は、軸３０の回転時においては、軸３０とともに回転する（供回りする）ように設けられている。
【００４７】
樹脂リング３は、ゴムリング２の反密封対象流体側Ａであって、ハウジング２０の環状溝２１の側壁面２２に対向して設けられており、側壁面２２に摺動自在に密封接触する摺動面３ａを備えている。
【００４８】
そして、樹脂リング３の内周部３ｂ及び外周部３ｃは、それぞれ軸３０及びハウジング２０の環状溝２１の溝底２３に対して締め代を有していない。
【００４９】
本実施の形態では、樹脂リング３の内周部３ｂと軸３０との間、及び、樹脂リング３の外周部３ｃとハウジング２０の環状溝２１の溝底２３との間に隙間を設けている。
【００５０】
図に示すように、内周部３ｂの内径をｃ、外周部３ｃの外径をｄとした場合に、
ｃ＞ｅ
ｄ＜ｆ
と設定している。
【００５１】
すなわち、この樹脂リング３は、密封対象流体側Ｏから反密封対象流体側Ａにかかる油圧Ｐによって、摺動面３ａが側壁面２２に押し付けられることによって、側壁面２２への接触圧力を高めることができ、シール性をより高めることができるものである。
【００５２】
そして、ゴムリング２と樹脂リング３とは、ゴムリング２と樹脂が焼付け接着され一体に形成されて密封装置１を構成するものである。
【００５３】
このように構成される密封装置１にあっては、軸３０に対して締め代ａを有して設けられたゴムリング２の内周部２ａが軸３０に対するシール部を構成し、樹脂リング３の摺動面３ａがハウジング２０の環状溝２１の側壁面２２に密封接触することでシール部を構成して、ハウジング２０と軸３０との間の環状隙間をシールするものである。
【００５４】
そして、ゴムリング２は、軸３０に対して締め代ａを有し、軸３０の回転時においては、軸３０とともに供回りし、ゴムリング２の外周部２ｂは溝底２３に対して締め代を有していないので、樹脂リング３の摺動面３ａが摺動面となる。
【００５５】
ここで、油圧Ｐがかかった場合には、樹脂リング３の摺動面３ａがハウジング２０の環状溝２１の側壁面２２に押し付けられるので、側壁面２２への接触圧力が高まり、シール性をより高めることができる。
【００５６】
また、長期の使用によって、摺動面である樹脂リング３の摺動面３ａが摩耗してしまっても、油圧Ｐによって摺動面３ａは側壁面２２に押し付けられるので、常に摺動面３ａと側壁面２２との密封接触関係を維持することができる。
【００５７】
そして、高速回転となった場合には、ゴムリング２が外周側へ拡張しようとするが、ゴムリング２と樹脂リング３とは、一体に形成されているので、樹脂リング３がゴムリング２の外周側への拡張を抑制することとなる。
【００５８】
したがって、高速回転時においても、ゴムリング２は軸３０に対する締め代を維持することができるので、密封装置１は安定したシール性を発揮することができる。
【００５９】
このように、密封装置１は、軸に対して締め代を有して軸と供回りする弾性体としての性質を備えたゴムリング２と、高速回転時の弾性体の外周側への拡張を抑制する剛性体としての性質を備えた樹脂リング３と、を備えるものである。
【００６０】
したがって、弾性体としての性質を備えたゴムリング２の材料としては、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、ポリウレタンなどのゴム材料が好ましく、剛性体としての性質を備えた樹脂リング３の材料としては、ＰＴＦＥ（四ふっ化エチレン樹脂）、ＰＡ（ポリアミド樹脂）などの樹脂材料が好ましい。
【００６１】
以下に、密封装置１と従来の密封装置１００，１３０とのシール性について比較してみる。
【００６２】
従来の密封装置１００，１３０では、摺動面がシール内周面であるため、軸の摺動によるシールの摩耗によって、密封装置と軸との隙間が大きくなってしまう傾向にあった。
【００６３】
これは、密封装置１００においては締め代が減少してしまうこと、また密封装置１３０においては内径寸法が変化してしまうことによるものである。
【００６４】
これに対して密封装置１においては、摺動面はハウジング２０の環状溝２１の側壁面２２に対向して設けられた摺動面３ａなので、摺動面３ａが摩耗しても油圧Ｐによって摺動面３ａは側壁面２２に押し付けられるので、常に摺動面３ａと側壁面２２との密封接触関係を維持することができる。
【００６５】
また、密封装置１３０では、バイアスカットによるカット部１３１が油圧により変形して隙間を小さくする効果が得られるが、周方向の１箇所にカット部が設けられているため、軸の回転により遠心力が作用して、密封装置１３０が外周側に拡張してしまい、シール性が不安定となる。
【００６６】
これに対して密封装置１においては、カット部のないエンドレス形状であり、軸に接触する部分の材料に弾性体であるゴムを使用して、軸に対して締め代を付与させたゴムリングを設け、さらに、このゴムリングと、剛性体としての性質を備える樹脂とを焼付け接着して一体に設けているので、ゴムリングの拡張を抑制することができ、安定したシール性を発揮することができる。
【００６７】
図２は、他の実施の形態に係る密封装置１０を示す模式的断面図である。なお、説明の便宜上、密封装置１と同様の構成については同一の符号を付している。
【００６８】
密封装置１０は、密封装置１に対して、ゴムリング２の内周部２ａの角に、面取り形状を施した面取り部２ａ１が設けられ、さらに、樹脂リング３の摺動面３ａには、環状の油溝３ａ１が設けられている。
【００６９】
ここで、面取り部２ａ１は、直線状であっても曲線状（Ｒ形状）であってもよい。また、油溝３ａ１は、環状に限るものではない。
【００７０】
このように、ゴムリング２の内周部２ａに面取り部２ａ１を設けることにより、密封装置１０を軸３０に挿入する場合の作業性（組付け性）を向上することができる。
【００７１】
さらに、樹脂リング３の摺動面３ａに油溝３ａ１を設けることにより、ハウジング２０の環状溝２１の側壁面２２と樹脂リングとの潤滑状態を良好とすることができるので、側壁面２２に対する樹脂リングの摺動抵抗を抑えることができ、すなわち耐久性の向上を図ることができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、長期にわたって安定したシール性を発揮する品質性に優れた密封装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る密封装置の模式的断面図であり、同図（ｂ）は本発明の実施の形態に係る密封装置が二部材間に装着された状態を示す模式的断面図である。
【図２】図２は、他の実施の形態に係る密封装置を示す模式的断面図である。
【図３】従来技術に係る密封装置を示す模式図である。
【図４】従来技術に係る密封装置を示す模式図である。
【図５】従来技術に係る密封装置を示す模式図である。
【図６】従来技術に係る密封装置の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１，１０　密封装置
２　ゴムリング
２ａ　内周部
２ａ１　面取り部
２ｂ　外周部
３　樹脂リング
３ａ　摺動面
３ａ１　油溝
３ｂ　内周部
３ｃ　外周部
２０　ハウジング
２１　環状溝
２２　側壁面
２３　溝底
３０　軸
【図１】
2004100744.tif 000003
【図２】
2004100744.tif 000004
【図３】
2004100744.tif 000005
【図４】
2004100744.tif 000006
【図５】
2004100744.tif 000007
【図６】
2004100744.tif 000008