(57)【要約】　　　（修正有）【課題】信頼性が高く、構造簡単で、低摩擦なシール装置を提供する。【解決手段】軸受輪のような相対移動な第一体１４と第二体１６の間のスロット１２をシールするためのシール装置１０であって、シールが第一部材２６及び第二部材２８を有し、第一部材２６が第一体１４上に配置され、第二部材２８が第二体１６上に配置され、これにより、ラビリンス状隙間３８が第一部材２６と第二部材２８の間に形成され、該隙間２８に潤滑特性を有する半固体材５９が充填されて、上記二つの部材の一方が移動したときに、半固体材５９が上記部材の一方に沿って滑り、上記部材と半固体剤の間に非常に薄いラビリンスが形成され、該ラビリンスが空気、湿気そして塵埃の通過を阻止するようになっている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受輪のような相対移動可能な第一体（１４；１４ａ；１４ｂ；６０）と第二体（１６；１６ａ；１６ｂ；６２）の間のスロット（１２；１２ａ；６４）をシールするためのシール装置であって、シールが第一部材（２６；２６ａ；２６ｂ；６６）及び第二部材（２８；２８ａ；２８ｂ；６８）を有し、第一部材（２６；２６ａ；２６ｂ；６６）が第一体（１４；１４ａ；１４ｂ；６０）上に配置され、第二部材（２８；２８ａ；２８ｂ；６８）が第二体（１６；１６ａ；１６ｂ；６２）上に配置され、これにより、ラビリンス状隙間（３８；５２；５２ａ；８２）が第一部材（２６；２６ａ；２６ｂ）と第二部材（２８；２８ａ；２８ｂ）の間に形成され、該隙間（３８；５２；５２ａ；８２）に潤滑特性を有する半固体材（５９；５９ａ；８３）が充填されて、上記二つの部材の一方が移動したときに、半固体材（５９；５９ａ；８３）が上記部材の一方に沿って滑り、上記部材と半固体材の間に非常に薄いラビリンスが形成され、該ラビリンスが空気、湿気そして塵埃の通過を阻止するようになっていることを特徴とするシール装置。
【請求項２】
第一体（１４；１４ｂ）と第二体（１６；１６ｂ）は一方が他方の内部で同心で相対回転可能に配置されて、両者間に環状のスロット（１２ｂ）を形成していることとする請求項１に記載のシール装置。
【請求項３】
第一体（１４；１４ａ）が第二体（１６；１６ｂ）内に配置されていて、環状のスロット（１２；１２ｂ）が第一体（１４；１４ｂ）の環状の外面（１８；１８ｂ）と第二体（１６；１６ｂ）の環状の内面（２０；２８ｂ）との間に形成され、第一部材（２６；２６ｂ）が半径方向で第一体（１４；１４ｂ）の外面（１８；１８ｂ）上に配置され、第二部材（２８；２８ｂ）が半径方向で第二体（１６；１６ｂ）の内面（２０；２０ｂ）上に配置されていることとする請求項２に記載のシール装置。
【請求項４】
シールの第一部材（２６；２６ｂ）と第二部材（２８；２８ｂ）が互いに軸方向に離れて位置していることとする請求項３に記載のシール装置。
【請求項５】
第二部材（２８）は第二体（１６）の内面（２０）上に配されたリング（２９）であり、該リング（２９）にはラジアルフランジ（３０）が設けられ、該フランジ（３０）は第二体（１６）の内面位置から延びて、狭い隙間（３４）のみを残して、第一体（１４）の外面（１８）の位置まで及んでいることとする請求項３に記載のシール装置。
【請求項６】
第一部材（２６）は環状のディスク（３１）として形成され、第一体（１４）の外面（１８）の位置から半径外方に延出し、狭い隙間（３２）のみを残して、第二部材（２８）のリング（２９）の位置まで及んでいることとする請求項３に記載のシール装置。
【請求項７】
環状のディスク（３１）は軸方向で第二部材（２８）のラジアルフランジ（３０）の近傍に位置して両者間に隙間（３８）を形成していることとする請求項６に記載のシール装置。
【請求項８】
第一部材（２６）と第二部材（２８）は、互いの軸方向対向面で、ほぼ軸方向に延びる少なくとも一つの舌部（３６）が設けられ、これにより、第一部材（２６）の該舌部（３６）が第二部材（２８）と協働して両者間にラビリンス状隙間（３８）を形成していることとする請求項７に記載のシール装置。
【請求項９】
軸方向の舌部（３６）が半径方向に延びる先端部（４０）を有し、これにより、第一部材（２６）の舌部（３６）の該先端部（４０）が第二部材（２８）の舌部（３６）の先端部（４０）と対面していることとする請求項８に記載のシール装置。
【請求項１０】
第一部材（２６；２６ｂ）は第一体（１４；１４ｂ）の外面（１８；１８ｂ）上に配されたリング（４２；４２ｂ）であり、該リング（４２；４２ｂ）にはラジアルフランジ（４４；４４ｂ）が設けられており、該フランジ（４４；４４ｂ）は第一体（１４；１４ｂ）の外面（１８；１８ｂ）の位置から延びて、狭い隙間（４６；４６ｂ）のみを残して、第二体（１６；１６ｂ）の内面（２０；２０ｂ）の位置まで及んでいることとする請求項３に記載のシール装置。
【請求項１１】
第二部材（２８；２８ｂ）は半径方向で第二体（１６；１６ｂ）の内面（２０；２０ｂ）上に配されたカップ状のリング（４８；４８ｂ）であり、該カップ状のリング（４８）は開口側に、第一部材（２６；２６ｂ）のフランジ（４４；４４ｂ）の方に向くカップ状部（５０）を有していることとする請求項１０に記載のシール装置。
【請求項１２】
カップ状のリング（４８）は第一部材（２６）のラジアルフランジ（４４）の近傍に位置して軸方向で両者間に隙間（５２）を形成し、カップ状のリング（４８）が半径方向で第二体（１６）の内面（２０）の位置から延びて、狭い隙間（５４）のみを残して、第一部材（２６）のリング（４２）の位置まで及んでいることとする請求項１１に記載のシール装置。
【請求項１３】
カップ状のリング（４８；４８ｂ）は第二体（１６；１６ｂ）の内面（２０；２０ｂ）と接触するリング部（５５；５５ｂ）が設けられ、該リング部（５５；５５ｂ）は軸方向で第一部材（２６；２６ｂ）のフランジ（４４；４４ｂ）を越える自由端を有していることとする請求項１１又は請求項１２に記載のシール装置。
【請求項１４】
リング部（５５；５５ｂ）の自由端は半径方向に延びるリップ（５７）が設けられていることとする請求項１３に記載のシール装置。
【請求項１５】
第一部材（２６；２６ｂ）のフランジ（４４；４４ｂ）はカップ状部（５０）に向く少なくとも一つの環状の波部（５６）を有し、該波部（５６）の頂部（５８）がカップ状部（５０）の内部に入り込んでいることとする請求項１０に記載のシール装置。
【請求項１６】
第一部材（２６；２６ｂ）のフランジ（４４；４４ｂ）はカップ状部（５０）に向く一つの頂部を有し、該頂部（５８）がカップ状部（５０）の内部に入り込んでいることとする請求項１０に記載のシール装置。
【請求項１７】
カップ状部（５０）は半固体材（５９）が充填されていて、第一部材（２６；２６ｂ）のフランジ（４４；４４ｂ）の環状の波部が、二つの部材の一方の回転時に、半固体材に対応環状波部を形成するようになっていることとする請求項１５に記載のシール装置。
【請求項１８】
カップ状部（５０）は半固体材（５９）が充填されていて、第一部材（２６；２６ｂ）のフランジ（４４；４４ｂ）上で少なくとも一つの頂部が、二つの部材の一方の回転時に、頂部に対応する溝を半固体材に形成するようになっていることとする請求項１６に記載のシール装置。
【請求項１９】
第一体（１４ａ；６０）と第二体（１６ａ；６２）が両者間にスロット（１２ａ；６４）を形成するように配置され、該第一体（１４ａ；６０）と第二体（１６ａ；６２）は、相対的に直動可能であり、シールの第一部材（２６ａ；６６）が第一体（１４ａ；６０）に取りつけられ、シールの第二部材（２８ａ；６８）が第二体（１６ａ；６２）に取りつけられていることとする請求項１に記載のシール装置。
【請求項２０】
第一体（６０）は第二体（６２）に向く面に溝（７０）が形成され、該溝（７０）にシールの第一部材（６６）が位置し、一方、第二体（６２）は第一体（６０）に向く面に溝（７２）が形成され、該溝（７２）にシールの第二部材が位置していることとする請求項１９に記載のシール装置。
【請求項２１】
第一部材（６６）は第一体（６０）の溝（７０）に圧入される脚部をもつＵ字状部を有し、該Ｕ字状部（７４）はシールの第二部材の方に向く波部（７８）が設けられ、第一部材（６６）の波部（７８）が設けられている部分が第二体（６２）の方へ第一体（６０）から延出していることとする請求項２０に記載のシール装置。
【請求項２２】
第一部材（６６）は第一体（６０）の溝（７０）に圧入される脚部をもつＵ字状部（７４）を有し、該Ｕ字状部（７４）は、シールの第二部材（６８）に向く面に、外方へ向く少なくとも一つの頂部が設けられており、少なくとも一つの頂部が設けられている第一部材（６６）の部分が第二体（６２）の方へ第一体（６０）から延出していることとする請求項２０に記載のシール装置。
【請求項２３】
シールの第二部材（６８）は第二体（６２）の溝（７２）に圧入されるＵ字状部（８０）を有し、該Ｕ字状部（８０）の開口側が第一部材（６６）のＵ字状部（７４）に向いており、第一部材（６６）のＵ字状部が第二部材（６８）のＵ字状部（８０）に入って第一そして第二部材（６６，６８）の間に隙間（８２）を形成していることとする請求項２０に記載のシール装置。
【請求項２４】
第二部材（６８）は、二つの部材（６６，６８）の一方が移動したとき、波部（７８）が半固体材（８３）に対応波部を形成する程度に、半固体材が充填されていることとする請求項２３に記載のシール装置。
【請求項２５】
第二部材（６８）は、二つの部材（６６，６８）の一方が移動したとき、少なくとも一つの頂部が半固体材（８３）に対応溝を形成する程度に、半固体材が充填されていることとする請求項２３に記載のシール装置。
【請求項２６】
ラビリンス状隙間（３８；５２；５２ａ；８２）に充填された半固体材（５９；５９ａ；８３）は、第一部材（２６；２６ａ；２６ｂ；６６）と第二部材（２８；２８ａ；２８ｂ；６８）の相対移動時に生ずる熱、圧力、粘着の影響下で減摩物質を放出する特性を有していることとする請求項１に記載のシール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受輪のような相対移動な第一体と第二体の間のスロットをシールするためのシール装置であって、シールが第一及び第二部材を有し、第一部材が第一体上に配置され、第二部材が第二体上に配置されているシール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
固体汚染物や水分が、相対的に可動な第一及び第二可動体の間、例えば軸受の軌道輪同士間のスロットに進入することを防止するために、各種のシールを用いることが知られている。本発明は、軸受のシールの用途に限定されず、各種の機械における部分でのスロットのシールのために用いられる。その理由は、シールによって解決されるべき問題はシールされるべき部分の形式に係らず通常同じだからである。
【０００３】
このような状況で、以下、通常の軸受を例として、公知のシールを簡単に説明する。
【０００４】
例えば、軸受をシールするために用いられるシール装置は、内装一体型と外装型とがある。内装一体型は、軸受の軸方向一端側で、あるいは両端側でシールドするように、軸受に直接配設されている。この形式のシールは、しばしば、外装型のシールが十分に行うことができないとき、例えば、軸受の周辺に十分な空間がないときに用いられる。
【０００５】
外装型のシールは、軸受の周辺の適宜位置、すなわち、一つもしくは複数の軸受が支持されているこれらの軸受の周辺に配置されるが、通常は軸受には直接装着されない。
【０００６】
さらに、軸受、特にころがり軸受と共に用いられる内装一体型そして外装型のシールは両方共、二つの形式がある。すなわち、非接触シールと接触シールである。接触シールは軸受あるいは軸受装置の回転部材と非回転部材の両方と接触しており、通常、シールリップあるいは類似のものが設けられている。一方、非接触シールは回転部材と非回転部材のいずれかと非接触状態にあり狭い隙間を形成している。
【０００７】
これらの定義にしたがうと、本発明のシールは組込時そして運転初期では接触シールで、その後は非接触シールとなる。しかし、本発明のシールは非接触シールと称することとし、以下、かかる形式のシールの詳細な説明を行う。
【０００８】
理解されるように、非接触シールの効果は、狭い隙間を形成することに依存し、もし、適正に形成されていないと、外部の空気、水分そして塵埃が軸受内へ進入する。
【０００９】
このように、効果的なシールを得るには隙間を大いに屈曲形成し、すなわち、隙間をラビリンス状にすることである。
【００１０】
ラビリンスシールと称されるシールは公知であり、効果的であって、内装一体型そして外装型の両者で非接触シールを形成する。通常、ラビリンスシールは対応櫛状形態あるいは舌状形態をなす二つの部材を有していて、両者間に狭い屈曲した隙間を形成するようにして噛み合っている。有利なことには、このような狭い屈曲した隙間をもったシールは、例えばグリースのような潤滑剤が充填された軸受や軸受装置に用いることができる。軸受や軸受装置の内部から漏出しようとする潤滑剤は、シールの一方の部材の回転により隙間内に複雑な方向の流れが生ずるので、上記屈曲隙間を通過することが困難となる。
【００１１】
グリースが充填された公知のラビリンスシールの例としては、文献ＤＥ１９６２７０４８に開示されているものが挙げられる。しかしながら、この文献のシール装置は極めて複雑で、櫛状に噛み合う四つの異なる部材を有している。かかるシールは製造時に非常に高いコストがかかり、又、組立に長時間を要する。さらには、かかるシールでは、四つの部材を用いることで、互いに密に協働しなくてはならない隣接面の数が多いので、漏れ等のシール性に問題がある。
【００１２】
このような状況で、本発明の目的は、例えば、軸受の軌道輪のような第一そして第二可動体の間のスロットをシールするシール装置に次のような利点をもたらすことにある。
・信頼性を高めること
・部品点数を少なくすること
・シール内の摩擦を低くすること
・空気、塵埃そして水分がシールを通って進入することを阻止すること
・潤滑剤がシールを通って漏出することを阻止すること
・組立そして取外し作業を容易にすること
・製造を容易にすること
・安価なものとすること
・内装一体型でも外装型にでも通用できるようにすること
【００１３】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明によれば、上記目的は、シールが第一及び第二部材を有し、第一部材が第一体上に配置され、第二部材が第二体上に配置され、これにより、ラビリンス状隙間が第一部材と第二部材の間に形成され、該隙間に潤滑特性を有する半固体材が充填されて、上記二つの部材の一方が移動したときに、半固体材が上記部材の一方に沿って滑り、上記部材と半固体材の間に非常に薄いラビリンスが形成され、該ラビリンスが空気、湿気そして塵埃の通過を阻止するようになっていることにより達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のシール装置は、互いに相対移動可能な第一及び第二体の間をシールするのに好適である。
【００１５】
このシール装置は、例えば、ころがり軸受の内外輪をシールするシール装置のような内装一体型としても、回転スピンドルとハウジング間あるいは直動部材間をシールするシール装置のような外装型としても用いることができる。
【００１６】
以下、五つの実施形態にもとづき、本発明のシール装置を詳述する。第一、第二そして第五実施形態は、軸受内外輪のような一方が他方の中に配され、同心で相対回転する第一そして第二の回転体の間の環状スロットをシールするためにシール装置がどう用いられるのかを例示している。第三そして第四実施形態にあっては、空圧シリンダの二部材あるいはフライス盤の協働テーブルの二部分のような第一そして第二直動体の間をシールするためのシール装置に本発明のシール装置がどのように用いられるかを示している。
【００１７】
添付図面においては、シール装置は、全体として、符号１０が付与されており、各実施形態では、共通部分には同一符号が付されている。
【００１８】
先ず、第一及び第二実施形態では、通常のころがり軸受がシールされており、シール装置が同心で相対回転する二つの輪体すなわち第一体１４と第二体１６の間の環状スロット１２に設けられている。軸受の内輪である第一体１４は軸受の外輪たる第二体１６の中に配されている。このようにして、軸受の内輪１４の外周面と軸受の外輪１６の内周面との間で環状スロット１２が形成されている。
【００１９】
好ましくは、シール装置１０は、軸受の転動体２４の外側で、軸受の軸方向端部２２に近づけて位置される。
【００２０】
シール装置１０は第一部材２６と第二部材２８とを有している。ここに示されている好ましい形態では、第一部材２６は軸受の内輪１４に取りつけられ、第二部材２８は軸受の外輪１６に取りつけられている。特に、第一部材２６は軸受の内輪１４の外周面１８に位置し半径方向に配されている。さらには、第一部材２６と内輪１４との間の接触は、空気、水分そして塵埃が流通できないように密なものとなっている。同様に、第二部材２８は軸受の外輪１６の内周面に位置し半径方向に配されており、第二部材２８と外輪１６との間の接触は、空気、水分そして塵埃が流通できないように密となっている。さらには、第一部材２６は、好ましくは、第二部材２８の外側に配され、すなわち、第一部材２６は軸受の軸方向端部２２に、もしくはその近傍に配され、第二部材２８はこの第一部材２６と転動体２４との間に配されている。本発明は、このような配置には限定されず、これに代えて、第二部材２８と第一部材２６とはそれらの位置を入れ替えてもよい。
【００２１】
さらには、シール装置の第一及び第二部材２６，２８は互いに軸方向に離れて位置している。適切な距離は、実施形態の形式あるいは所望のシール効果によって決定される。
【００２２】
図１に示される、好ましい第一実施形態では、シール装置の第二部材２８は、第二体１６、すなわち軸受の外輪の内面上に配されたリング２９として形成されている。このリング２９はスリーブ状に形成され、ラジアルフランジ３０を有し、該ラジアルフランジ３０は軸受の外輪１６の内周面２０の位置から半径方向内方に延びており、該ラジアルフランジの半径方向内端と軸受の内輪１４の外周面との間に狭い隙間３４を残して、実質的に、該軸受の内輪１４の外周面１８の位置にまで至っている。好ましくは、隙間３４の大きさは、シールされるべき軸受の大きさと求められるシールの程度によって定まる。一般に、軸受とそのシールとの間の関係は、簡単に言えば、隙間が大きい程、シール効果は低下するということである。
【００２３】
好ましくは、フランジ３０は平坦で、軸受の転動体２４に近い方のリング２９の端部と接続されている。第二部材２８は、かくしてＬ字状をなし、あるいは、もしフランジ３０が上記端部から離れているときはＴ字状になる。
【００２４】
さらには、第一部材２６は環状のディスク３１として形成されている。このディスク３１は軸受の内輪１４の外周面の位置から半径方向外方に延びており、リング２９の内周面とディスク３１の外周面との間に狭い隙間３２を残して、実質的に、第二部材２８のリング２９の位置まで至っている。この隙間３４の大きさについては、この隙間３４の大きさは、シールされるべき軸受の大きさと求められるシールの程度によって定まる。好ましくは、ディスク３１は平坦である。
【００２５】
互いに対向するアキシャル面に、第一部材２６と第二部材２８はそれぞれ、環状で実質的に軸方向に延びる少なくとも一つの舌部３６が設けられている。効果的なシールを得るのに有利とするには、上記舌部は対向舌部に向けて少なくとも半分位の位置まで及ぶように、すなわち、第一部材の舌部が第二部材の軸方向端面に向けて少なくとも半分位の位置まで及んでいて、第二部材の舌部が第一部材の軸方向端面に向けて少なくとも半分位の位置まで及んでいる。図１に示されている好ましい例では、舌部は対向部材に向けほぼ２／３位の位置まで延びている。さらに舌部は、第一部材２６の舌部３６が第二部材２８の舌部と協働できるように、又、両者でラビリンス型スリット３８を形成する。ここで「協働」とは、両舌部が互いに噛み込むようになっているので、この「噛み合い」を意味する。
【００２６】
上記スリット３８の屈曲を増すためには、ほぼ軸方向に延びる舌部３６は、半径方向に屈曲する先端部４０を有し、好ましくは、第一部材２６の舌部３６の先端部４０が第二部材２８の舌部３６の先端部４０と対向する。
【００２７】
既述したように、舌部３６の数は各部材２６，２８について一つであるが、この数は種々選択できる。好ましくは、複数の舌部３６が設けられていて、この複数の舌部３６が、さらなる屈曲した、さらに良好なラビリンス形状のスリット３８を形成する。図１に示されている実施形態では、四つと五つの舌部３６がそれぞれ設けられているが、これは、決して最適な数を意味している訳ではない。換言すれば、実際の種々の適用例では、例えば、環状スロット１２の大きさや求められるシールの程度に応じて、異なる数の舌部３６が必要となる。
【００２８】
有利なことには、図１に見られるように、第一部材２６の半径方向端部もしくはその近傍には、好ましい形態として、舌部が屈曲先端部を伴っていないので、隙間３２は元々の隙間３２の長さの約２倍あるいは２倍以上の狭路として形成される。さらには、軸受の内輪１４の外周面に接触している第一部材の他端にも舌部が設けられている。好ましくは、この舌部は軸受の内輪１４の外周面の周囲でスリーブ状のリングを形成し、隙間３４の前の位置で軸受の内輪から離れる方向に延びる障害部をなしている。
【００２９】
好ましくは、第一実施形態によるシール装置の第一そして第二部材２６，２８は、例えば、ポリマー材、金属シート、黄銅あるいはゴムから作られる。製造方法は、材料の種類によって定まる。好ましくは、ポリマー材とゴムの場合はモールド成形により、又、黄銅の場合には切削により作られる。金属シートのときはプレス成形で作られる。
【００３０】
第一そして第二部材２６，２８の両者は、これらが配置される周面１８，２０へそれぞれ取りつけられる。これは、例えば、干渉嵌め、溶着あるいは、例えば溝へのスナップ結合により可能である。
【００３１】
図１のシール装置１０の軸受への組込みが終了すると、ラビリンス状のスリット３８に潤滑特性を有する半固体材（図示せず）が充填される。ここで、半固体とは、材料が形状付け可能で、ラビリンス状のスリット３８のほぼどの部分にも行きわたるような特性を有していることを意味する。有利なことには、このような材料は、例えばグリースガンを用いてラビリンス状のスリットへ注入できる。
【００３２】
今日では、本発明のシール装置に適用できる潤滑特性を有する半固体材が市場で何種類か入手可能である。かかる材料は、例えば、ポリマー母材に減摩物質、例えば潤滑油を混入させたもので、「ソリッドオイル」なる商標のもとで市場に出まわっている。「ソリッドオイル」に用いられているポリマー材は、毛細血管現象によってオイルを吸収する微細孔が多数形成された多孔構造となっている。例えば、二つの部材の相対回転により生ずる熱、圧力あるいは粘着性の影響のもとで、ソリッドオイルは減摩物質を放出し、これによって両部材を潤滑する。
【００３３】
本発明では、ソリッドオイルを用いることを必須とはしない。これに代えて、潤滑特性をするいかなる半固体材、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を、適宜用いることができる。
【００３４】
ラビリンス状スリット３８に上述の半固体材を充填することによって、シール装置の二つの部材２６，２８の一方の回転時に、材料が二つの該部材の少なくとも一方に沿って滑るので、これによって上記部材と材料との間に非常に薄いラビリンスが形成され、該ラビリンスが、例えば空気、水分そして塵埃が軸受内に浸入することを良好に阻止する。ラビリンスは、また、軸受内に注入された、例えば潤滑剤が軸受外へ漏出することをも防止する。
【００３５】
既述のように、半固体材はシール装置の両部材の一方に沿って滑動する。すなわち、第一部材２６の舌部３６に沿って、あるいは第二部材２８の舌部３６に沿って、あるいは両部材２６，２８のそれぞれに部分的に沿って、上記材料が滑動する。
【００３６】
本発明のさらなる利点は、シール装置における摩擦を低レベルに維持できることである。これは、半固体材が第一そして第二部材の相対回転による熱、圧力あるいは粘着の影響のもとで、例えばオイルのような減摩物質の放出特性を有しているので、ラビリンス状のスリット３８に満たされている半固体材がシールにおける減摩を低下させるからである。
【００３７】
どんな減摩物質が放出されいかなる温度で放出が開始されるかは、勿論、用いられる半固体材の種類に大きく依存し、これ以上は詳述しない。
【００３８】
以下には、図２と図３を参照して、第二の好ましい実施形態について詳しく説明する。
【００３９】
第二実施形態におけるシール装置は、主としてシール部材２６，２８の形態で第一実施形態と相違する。
【００４０】
第二実施形態において、第一部材２６は軸受の内輪１４の外周面に配されたリング４２である。このリング４２はスリーブ状をなし、かつラジアルフランジ４４が設けられており、このフランジ４４はリング４２から延び、軸受の内輪１４の外周面位置から第二部材２８のリング部５５の位置までの範囲のほぼ全域をわたっており、以下さらに詳述するように、該リング部５５が、リング部５５とフランジ４４の自由端との間に狭い隙間４６を残して、軸受の外輪２２の内周面に配置されている。第一実施形態における隙間３２，３４の場合のように、隙間４６は、軸受の大きさ、軸受が求められるシールの程度に適合するように設定される。
【００４１】
第二部材２８は軸受の外輪１６の内周面で半径方向に配されたカップ状リング４８である。このカップ状リング４８は、側方に開放され、軸方向に指向し第一部材２６のラジアルフランジ４４の方に向くカップ状部５０を有している。さらに、カップ状リング４８は、第一部材２６のフランジ４４の近傍にて、軸方向隙間５２を残して位置しており、このカップ状リング４８は、軸受の外輪１６の円周面位置から、狭い隙間５４を残して、第一部材２６のリング４２の位置までの範囲のほぼ全域にわたり延びている。かくして、軸方向に延びる隙間５４が、カップ状リング４８の内周面と第一部材２６のリング４２の外周面との間に形成される。さらに、ラジアル隙間５２がフランジ４４の側面とカップ状部５０に充填されるであろう半固体材による仮想「蓋」の軸方向端面との間に形成される。
【００４２】
カップリング４８は、第二輪体１６の内周面２０と接触するリング部５５を有している。このリング部５５は、軸方向で第一部材２６のフランジ４４を越えて延びる自由端を有している。好ましくは、リング部５５の自由端はスロットの内方に向く半径方向に延びるリップ５７が設けられており、このリップ５７はシールの組立時に屈曲されあるいはフランジ４４にかかるように曲げられる。好ましくは、リップ５７は、リング部の周方向で均等に分布して設けられ、図示の例では、リップ５７の数は２０であるが、必ずしも最適な数が決まっている訳ではない。応用例が変わってくれば、例えばシール装置の大きさによってリップ５７の数も変わってくる。これは、リップ５７の機能、換言すれば、シール装置、すなわち第一そして第二部材２６，２８が取扱中あるいは輸送中に互いに脱落しないようにシール装置を形成するように上記リップ５７が第二部材２８に形成されている、ということを説明することにより、容易に理解される。シールの脱落を防止するためには、リップは周方向に連続してつながったリップとして形成されることとしてもよい。しかしながら、このような形態における不利な点は、例えば、取扱中あるいは搬送中にシール装置が水分や他の汚染物質の環境に置かれたとき、これらの水分や汚染物質がシール装置外へ排出されることが困難で、リップのもとに留まってしまうようになることである。このようにせずに、いくつかの小さなリップ５７を設けてそれらの間に開口を形成すれば、水分あるいは汚染物質はリップに沿って開口から自動的に排出される。又、連続的なリップを用いるときには、例えば排出孔を形成することができる。
【００４３】
第一部材２６のフランジ４４は、カップ状部５０に向けた、少なくとも一つの、波状の環状波部５６が設けられていて、波部５６の頂部５８がカップ状部５０の内方へ入り込んでいる。環状波部５６の頂部５８の数は種々変えてよい。有利なことには、頂部５８の数が多く、該頂部５８が屈曲形状なので、より著しくラビリンス状のスリットを形成する。図２の実施形態では、７つの頂部５８が設けられているが、すべての応用例に対して頂部５８の最適数が７つということではない。例えば、環状スロット１２の大きさや、求められるシール効果によって、応用例ごとに頂部５８の数は異なってくる。
【００４４】
本発明は、波状のフランジ４４には限定されず、フランジに一つもしくは数個の頂部５８のみをカップ状リング４８に対向する側面にて形成するようにもできる。カップ状リング４８から遠い方でのフランジの側面は滑らかな面としてよい。波部５６と同様に、そこには、好ましくは複数の頂部５８が形成されており、この頂部５８が屈曲形状を呈して、さらにラビリンス形状のスリット５２を著しいものとしている。
【００４５】
頂部５８は丸味をもっていることが好ましいが、該頂部５８はそれ以外の形でもよいことは、容易に理解できる。
【００４６】
有利なことには、第二実施形態によるシール装置の第一及び第二部材２６，２８は、ポリマー材、金属シート、黄銅あるいはゴムなどから作られる。製造方法は材料の種類によって異なる。好ましくは、ポリマー材あるいはゴムによる部材はモールド成形により、黄銅による部材は旋削加工により作られる。金属シートによる部材は、例えば、プレス加工により作られる。
【００４７】
第一形態におけるごとく、第一及び第二部材２６，２８の両者はそれぞれが配置されている対応周面１８，２０にしっかりと取りつけられている。この取付けは、例えば、圧入、接着、あるいは例えば溝へのスナップ結合によってなされる。
【００４８】
軸受でのシール装置１０の組み込みの前に、第二部材２８のカップ状部５０は潤滑特性を有する半固体材５９が充填される。半固体材については第一実施形態で詳しく説明したので、同様に、第二実施形態でも半固体材が使用できることは理解できるであろう。
【００４９】
カップ状部５０全体には半固体材が十分に充填されており、すなわち、半固体材は軸方向仮想端面まで充填されていて、図２のごとく、カップ状部５０の仮想「蓋部」を形成している。
【００５０】
第二には、第一及び第二部材２６，２８は、第二部材２８のリップ５７を第一部材２６のフランジ４４を越えて屈曲することにより、互いに脱落しないようになっている。シール装置１０は次に軸受の環状スロット１２へ圧入される。圧入時には、押圧力は、好ましくはリップ５７と第一部材２６のリング４２へ印加される。
【００５１】
組込時には、第一部材２６のフランジ４４が半固体材５９に対して適宜予圧されていて、軸受の運転時に、頂部５８が該半固体材５９に所定の喰い込みを生じることができる状態となっているかを確認することが重要である。
【００５２】
フランジ４４の予圧を制御する第一に好ましい方法は、カップ状部５０の方へフランジ４４を若干予圧することである。予圧は、二つの部材２６，２８の組込みのときにフランジ４４を背面方向に湾曲することにより生じさせることができ、これによって、リングとフランジの間の角度は、９０°よりも若干小さく、好ましくは３〜７°小さくなる。そして、フランジ４４の自由端に近い頂部は、当初、半固体材５９に喰い込んで位置し、一方、他端側の頂部５８は、当初、半固体材５９に喰い込んではいない。軸受が運転されると、フランジ４４の頂部５８は一つづつ半固体材５９へ喰い込むようになり、フランジ４４の予圧力は低下する。フランジに予圧がないと、頂部５８が半固体材に喰い込まないという虞れがある。
【００５３】
フランジ４４に予圧を与える第二に好ましい方法は、例えば、空気、ガスあるいは加圧できる他の媒体を用いて、フランジに圧力を印加することである。
【００５４】
フランジ４４の環状波部５６が、二つの部材２６，２８の一方の回転に伴い、対応する波部を半固体材５９に形成するようになったとき、隙間５２のラビリンス効果が得られる。そして、半固体材５９は一方の部材上を滑り、これにより該部材と半固体材５９との間に非常に狭いラビリンスを形成し、このラビリンスが空気、湿気そして塵埃の軸受内への浸入を殆んど阻止してしまう。又、ラビリンスは、例えば、軸受内に注入された潤滑剤が軸受外に漏出することをも阻止する。
【００５５】
多くの場合、半固体材５９はこの実施形態のように波部５６上を滑る形態をとるであろう。
【００５６】
同様に、もし、フランジ４４が一方の面にだけ一つもしくは数箇の頂部５８が形成されているのであれば、少なくとも一つの頂部５８が第一部材２６のフランジ４４上で、上記二つの部材の一方の回転に伴い、頂部５８に対応した溝を半固体材５９に形成する。そして、半固体材は上記部材の一方にて滑り該部材と半固体材との間に非常に狭いラビリンスを形成するようになり、該ラビリンスが空気、湿気そして塵埃の軸受内への浸入を殆んど阻止してしまう。
【００５７】
第一実施形態でも説明したように、本発明のさらなる利点はシール装置１０における摩擦が低レベルに抑えられるということである。これは、カップ状部５０へ充填された半固体材５９が、第一及び第二部材２６，２８の相対回転のもとに発生する熱によって、例えば、オイル等の減摩物質を放出する特性を有しているということに基づくものである。
【００５８】
既述したように、シール装置は、同心で、例えば軸受輪のように一方が他方内にあって相対回転する二つの回転体の間の環状スロットのシールのためだけに限定されるものではない。このシール装置は、例えば相対直動する第一そして第二の可動体の間のスロットのシールにも好適である。かかる適用例は、本発明の第三実施形態を示す図４そして第四実施形態を示す図５に見ることができる。図に見られるごとく、第三そして第四実施形態は第二実施形態と幾分似ているところがある。しかし、類似部分に対して、第三実施形態では、同一符号を付すことはしていない。第三実施形態でのシール装置は第二実施形態のものを直動型としたものということができ、第一体と第二体の少なくとも一方が互いに直動する際の両者間のスロットをシールするときに好適に用いられる。図４では、符号６０の第一体と符号６２の第二体が両者間にスロット６４を形成するように位置している。第一体６０と第二体６２は、例えば、空圧シリンダの部材あるいはフライス盤の協働テーブルであって、図４の例では、紙面にほぼ直角な方向、すなわち、紙の裏面側へ入っていったり表面側へ出てきたりする方向に相対的な直動がなされる。多くの場合、この実施形態では、第一体６０と第二体６２は、該第一体６０と第二体６２の長手方向延長部（図示せず）に沿って直状のスロット６４を形成するように、互いに平行に位置している。同様にシール装置１０は、第一体６０そして第二体６２の長手方向延長部に沿って配設されており、両者間の直動に追従できるようになっている。かくして、シール装置１０は、第一体６０に取りつけられた第一部材６６と第二体６２に取りつけられた第二部材６８とを有している。
【００５９】
好ましくは、部材６６，６８は、それらが直状スロット６４に沿った溝に位置するように第一体そして第二体６０，６２にそれぞれ取りつけられている。この目的のために、第一体６０には第二体６２に対向する面に溝７０が形成されていて、該溝７０にシール装置１０の第一部材６６が位置しており、同様に、第二体６２には第一体６０に対向する面に溝７２が形成されていて、該溝７２にシール装置１０の第二部材６２が位置している。好ましくは、溝７０，７２と部材６６，６８は、該部材６６，６８がそれぞれ溝７０，７２に留まるように圧入できる寸法関係に作られる。
【００６０】
有利なことには、シール装置１０の第一部材６６は略Ｕ字状断面形状を有する型要素７４であり、二つの脚部の間に直状の中間部７６を有している。Ｕ字状断面の型要素７４はその脚部にて、最初、溝７０に圧入され、そして、部材６６が好ましくは、若干の可撓性を有する材料から作られていて、組立の際に、上記脚部が溝７０に圧入されて、組立後は溝７０の側面に圧力をもたらし、これにより第一部材６６と第一体６０との間に圧力嵌めをもたらす。
【００６１】
この実施形態では、Ｕ字状断面の型要素７４の脚部は溝７０の深さ寸法よりも長く、第一体６０よりも突出して、第二シール部材６８を有する第二体６０の方へ向いている。Ｕ字状断面の型要素７４の中間部７６、すなわち、シールの第二部材６８に対向する面は、第二実施形態における波部７８のような波状をなしている（第二実施形態参照）。
【００６２】
好ましくは、溝７０から突出している脚部の部分は、溝７０の実際の幅よりも短い中間部７６を形成するように内方に傾斜している。
【００６３】
第一部材６６は、種々の形態をとることができる。例えば、第二実施形態に類似して、波部７８は少なくとも一つ、好ましくは７つの頂部が外方に向くようにすることができる。さらには、Ｕ字状の型要素７４は、傾斜側面をもつ固体ブロックとし、シール装置の第二部材に向く面に少なくとも一つの頂部を形成するようにできる。
【００６４】
シール装置１０の第二部材６８は、Ｕ字状断面の型要素８０とすることもでき、第二体６２の溝７２に圧入される。しかし、その場合、Ｕ字状断面の型要素８０の開口部は第一部材６６のＵ字状の型要素７４の方に向くようにし、第一部材６６の型要素７４が第二要素６８の型要素８０内に進入して、隙間８２が第一及び第二部材６６，６８の間に形成される。
【００６５】
第二実施形態で説明した場合と同様、第二部材６８はＵ字状の型要素８０内に半固体材８３で満たされている。開口は、波部７８あるいは頂部が半固体材と接触して、二つの部材６６，６８の一方が移動したときに、同様の形の波部や溝を半固体材８３に形成する程度に半固体材で満たされている。半固体材８３が上記部材の一方で滑ると、該部材と半固体材８３との間に狭いラビリンスを形成し、該ラビリンスが空気、湿気そして塵埃の直状スロット６４での通過を実質的に阻止する。そして、上述のごとく、ラビリンス状隙間８２における半固体材８３が、第一そして第二部材６６，６８の相対動において生ずる熱、圧力あるいは粘着の影響下で、減摩物質を放出する特性を有している。
【００６６】
有利なことには、第三実施形態におけるシール装置の第一及び第二部材６６，６８は、ポリマー材、金属シート、黄銅あるいはゴムで作られる。製作方法は、材料の種類により異なる。好ましくは、ポリマー材そしてゴムによる部材のときにはモールド成形により、そして、黄銅部材のときには旋削により作られる。金属シートの部材のときには、例えば、プレス加工で作られる。
【００６７】
製造工程において、第二部材６８のＵ字状の型要素８０の開口から半固体材８３が充填される。
【００６８】
組立時に、シール装置１０の第一部材６６が第一体６０に取りつけられ、シール装置１０の第二部材６８が第二体６２に取りつけられる。既述したように、第一部材６６そして第二部材６８は共に対応第一体６０、第二体６２に形成された溝７０，７２に固定接続される。すでに説明したように、これは、好ましくは圧力嵌めで行われる。部材の所定位置への取付けの他の方法としては、適宜部位で接着剤を用いて接着することもできる。さらに他の方法としては、適当なねじ部材を用いてねじ結合することである。しかしながら、第一部材６６の波部７８の頂部が半固体材８３に対して適宜予圧を受けて、第一体６０と第二体６２の一方あるいは両方が動いたときに、頂部が半固体材８３に所定の掘り込みを行うことができるようになっているかを確認することが重要である。適切な予圧は、例えば、スロット６４の大きさを変えることにより得られる。もし、シール装置１０に予圧が与えられていないと、頂部が半固体材８３に連続した堀り込みができずに、ラビリンス状隙間８２が正規に形成されず、シール装置１０の効果の低下を招く結果となる。
【００６９】
第三実施形態は、簡単に説明されたが、例えば、半固体材あるいはシール装置の機能についての説明等の追加的情況が第二実施形態の説明から容易に想起できるべきであろう。
【００７０】
次に、図５にもとづいて、本発明の第四実施形態を説明する。第四実施形態は、第二実施形態を直動型とした変形例であり、図からも判るように、第四実施形態のシール装置が第二実施形態と同じ断面構造を有しているが、勿論、この第四実施形態のシールは環状でなく直状である。したがって、この第四実施形態の説明に際しては、第二実施形態で用いられたいくつかの符号を用いてはいるが、これには区別のために「ａ」を付してある。したがって、第一そして第二体は、この実施形態では、１４ａ，１６ａの符号が用いられている。
【００７１】
この二つの実施形態の差は、動きが直動であるということに加え、応用例そして組立法にあり、したがって、シールの構造については簡単に述べられたが、詳しくは第二実施形態の説明から想起できるであろう。
【００７２】
第三実施形態におけるごとく、第一体１４ａと第二体１６ａの間の動きの方向は紙面に対して直角であり、すなわち、紙面の裏面側へそして表面側への方向であり、シールされるべきスロット１２ａの延長部はこの動きの方向と一致している。
【００７３】
シールされるべきスロット１２ａは、シール装置１０に対して小さく、シール装置１０は第一体、第二体１４ａ，１６ａにわたり延びる溝８４に位置しており、スロット１２ａの延長方向に延びている。
【００７４】
シール装置の第一部材２６ａはプレート状の基部４２ａを有し、該基部４２ａは第一端に、該基部４２ａにほぼ直角な方向のフランジ４４ａが設けられている。第二実施形態におけるフランジ４４の場合と同様に、この第四実施形態におけるフランジ４４ａは少なくとも一つの頂部あるいは複数の頂部５８ａをもつ波部５６ａとなっている。
【００７５】
さらには、シール装置の第一部材２６ａは第一体１４ａに取りつけられている。この取付けは、スロット１２ａに近い位置における第一体１４ａの肩部８６を用いて行われる。肩部８６は第一体１４ａと第二体１６ａにわたり溝８４を形成したために得られるものであり、第一部材２６ａの基部４２ａの第二端面が肩部８６に当接するようになっている。好ましくは、肩部８６は基部４２ａの厚さとほぼ同じ高さを有し、基部４２ａの上面がスロット１２と水平方向に一致しており、該基部４２ａの下面が第一体１４ａの溝面８８によって支持される。さらには、基部４２ａに設けられたフランジ４４ａは、第二体１６ａの溝面９０の範囲の殆んどにわたり延びており、該溝面９０は、狭い隙間４６ａを残すだけで、第一体１４ａの溝面８８と実質的に平行である。
【００７６】
シール装置の第二部材２８ａは、第二体１６ａの溝８４の二つの面で支持される延長されたカップ状要素４８ａを有している。このカップ状要素４８ａの基部９２は、上述のごとく、第二体１６ａの溝面９０と接触しており、該カップ状要素４８ａのカップ状部５０ａは、上述の溝面８８，９０にほぼ直角な第二体１６ａの溝面９４に接触している。
【００７７】
かくして、延長されたカップ状要素４８ａは、第一部材２６ａのフランジ４４ａと第二体１６ａの溝面９４との間に位置する。さらに、第二部材２８ａのカップ状部５０ａは、スロット１２ａと同位置にある狭い隙間５４ａを残して、第一部材２６ａの基部４２ａの範囲で延びている。さらには、カップ状要素４８ａが第一部材２６ａのフランジ４４ａと第二体１６ａの溝面９０との間に位置しているので、隙間４６ａは狭いものとなっている。
【００７８】
第二実施形態のように、第一部材２６ａのフランジ４４ａと第二部材２８ａのカップ状部５０ａとの間にスリット５２ａが形成されており、このカップ状部５０ａは半固体材５９ａが充填されている。
【００７９】
理解できるように、この第四実施形態の第一及び第二部材２６ａ，２８ａの組込みは、これらが、例えば、圧入嵌めによってそれぞれ第一体１４ａそして第二体１６ａに固定できないので、第二実施形態とは幾分違っている。これに代えて、第一部材２６ａそして第二部材２８ａは、好ましくは、接着あるいはねじ止めされる。
【００８０】
図６には、部品がスナップイン接続されるシール装置を示す本発明の第五実施形態が示されている。シール装置は、基本的には、二つの点での変更、すなわち、補強そしてスナップイン接続がなされている第二実施形態と同じであり、これらについては以下説明する。したがって、第五実施形態では、第二実施形態に用いられた参照符号のいくつかが採用されているが、それには区別のために「ｂ」を添えてある。
【００８１】
例えばポリマー材は通常鋼材よりも剛性が低いので、シールの第一部材２６ｂそして第二部材２８ｂが、このポリマー材で作られるときには、部材２６ｂ，２８ｂは十分に機能するように補強される必要がある。この補強を行う一つの方法は、第一部材２６ｂ及び第二部材２８ｂに、例えば、鋼材あるいは他の材料のスリーブを設けることである。
【００８２】
シールの第一部材２６ｂにはリング４２ｂの内周面に位置するスリーブ９６が設けられ、該スリーブ９６が軸受への取付後に第一体１４ｂの外周面と接触するようになる。同様に、シールの第二部材２８ｂはカップ状リング４８ｂの外周面に位置するスリーブ９８が設けられ、該スリーブ９８は組込後、第二体１６ｂの内周面２０ｂと接触するようになる。
【００８３】
好ましくは、スリーブ９６，９８は、例えば接着、圧入嵌合によって対応部材２６ｂ，２８ｂへ取付けられる。例えば、シール部材へ接続されるスリーブの周面は、バフ研摩されその後に射出成形装置内へ配されて、シール部材がポリマー材で成形され、スリーブとシール部材が十分な結合力をもってスリーブ上に形成される。図示されているシール装置の部品はスナップイン接続される。
【００８４】
他の変形は、例えばポリマー材により作られ、シール装置の部品がスナップイン接続されている該シール装置の組立、そして取扱いに関する。シールの第一部材２６ｂ及び第二部材２８ｂを互いにスナップ結合することにより、シールの輸送時に、これらの部材２６ｂ，２８ｂが互いに脱落するという危険性が少なくなる。
【００８５】
有利なことに、第一部材２６ｂが第二部材２８ｂのカップ状リング４８ｂに対する面でリング４２ｂで溝１００をもつようにすること、そして、第二部材２８ｂのカップ状リング４８ｂの内面の溝１００に対応する突起１０２を設けることにより、スナップイン接続が可能となる。突起１０２は溝１００よりも若干小さく、隙間５４ｂが形成される。この隙間は、突起１０２が溝１００内へスナップイン接続されたとき、既出の場合よりも狭くなっている。
【００８６】
同様に、第一部材２６ｂのフランジ４４ｂの方に向く面上に位置する第二部材２８ｂのリング部５５ｂに溝１０４が形成され、該溝１０４内にまで入り込むようにフランジ４４ｂが延出している。
【００８７】
本発明は、既出の実施形態で説明されたが、特許請求の範囲の記載から逸脱することなく種々の変形ができることは容易に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態としてのシール装置をもった軸受の断面図である。
【図２】本発明の第二実施形態としてのシール装置をもった軸受の断面図である。
【図３】第二実施形態のシール装置の斜視図である。
【図４】本発明の第三実施形態としてのシール装置の主要部を示す断面図であり、互いに直動する二つの可動体の間をシールするために用いられるものを示している。
【図５】本発明の第四実施形態としてのシール装置の主要部を示す断面図であり、互いに直動する第三実施形態のような、二つの可動体の間をシールするために用いられるものを示している。
【図６】本発明の第五実施形態としてのシール装置の主要部を示す断面図であり、互いにスナップイン結合される部材をもつシール装置を示す。
【符号の説明】
スロット　１２
スロット　１２ａ
第一体　１４
第一体　１４ａ
第一体　１４ｂ
第二体　１６
第二体　１６ａ
第二体　１６ｂ
外面　１８
外面　１８ｂ
内面　２０
内面　２０ｂ
第一部材　２６
第一部材　２６ａ
第一部材　２６ｂ
第二部材　２８
第二部材　２８ａ
第二部材　２８ｂ
リング　２９
ラジアルフランジ　３０
ディスク　３１
隙間　３２
隙間　３４
舌部　３６
隙間　３８
先端部　４０
リング　４２
リング　４２ｂ
ラジアルフランジ　４４
ラジアルフランジ　４４ｂ
隙間　４６
隙間　４６ｂ
リング　４８
リング　４８ｂ
カップ状部　５０
隙間　５２
隙間　５２ａ
隙間　５４
リング部　５５
リング部　５５ｂ
波部　５６
リップ　５７
頂部　５８
半固体材　５９
半固体材　５９ａ
第一体　６０
第二体　６２
スロット　６４
第一部材　６６
第二部材　６８
溝　７０
溝　７２
Ｕ字状部　７４
波部　７８
Ｕ字状部　８０
隙間　８２
半固体材　８３
【図１】
2004084942.tif 000003
【図２】
2004084942.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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