(57)【要約】【課題】静止側のシールリップ１２２を回転側のシールフランジ２２に密接させてシールを行う密封装置において、シールフランジ２２に対するシールリップ１２２の追随性を向上させ、かつ高温条件での密封性を向上させる。【解決手段】静止側に配置される静止側密封要素１と、回転側に配置されるシールフランジ２２とを備え、静止側密封要素１が、スラストベアリング１６と、このスラストベアリング１６を軸方向へ付勢して前記シールフランジ２２に押し付けるばね１７と、前記スラストベアリング１６に設けられてシールフランジ２２に摺動可能に密接されたシールリップ１２２とを備える。ばね１７は、スラストベアリング１６を介してシールリップ１２２をシールフランジ２２側へ付勢して、このシールフランジ２２に対するシールリップ１２２の軸方向追随性を補償するものであり、スラストベアリング１６は、シールフランジ２２との当接によって、シールリップ１２２の締め代を一定に保つものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止側に配置される静止側密封要素（１）と、回転側に配置されるシールフランジ（２２）とを備え、前記静止側密封要素（１）が、前記シールフランジ（２２）に摺動可能に密接されたシールリップ（１２２）と、このシールリップ（１２２）を前記シールフランジ（２２）へ向けて軸方向にバックアップするバックアップリング（１３）とを備えることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
静止側に配置される静止側密封要素（１）と、回転側に配置されるシールフランジ（２２）とを備え、前記静止側密封要素（１）が、スラストベアリング（１６）と、このスラストベアリング（１６）を軸方向へ付勢して前記シールフランジ（２２）に押し付けるばね（１７）と、前記スラストベアリング（１６）に設けられて前記シールフランジ（２２）に摺動可能に密接されたシールリップ（１２２）とを備えることを特徴とする密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や一般機械、産業機械等における軸受部等へダスト、泥水等が侵入するのを防止する密封装置において、静止側のシールリップを回転側のシールフランジに密接させてシールを行うものに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転軸の外周を密封する密封装置の一種として、静止側のシールリップを回転側のシールフランジに密接させてシールを行うものがある。図７は、この種の密封装置における典型的な従来技術による密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図で、この密封装置１００は、不図示の軸孔ハウジングの内周に装着されるゴム状弾性体からなる静止側シールリップ１０１と、前記軸孔ハウジングに挿通された不図示の回転軸の外周面に装着される金属製の回転側スリンガ１０２と、シールリップ１０１の機外側に設けられた不織布からなるダストリップ１０３とを備える。
【０００３】
詳しくは、シールリップ１０１は、先端が外周側を向くようなテーパ状をなすものであって、金属製の取付環１０４に一体的に成形されており、この取付環１０４を介して軸孔ハウジングの内周面に固定される。一方、スリンガ１０２は、回転軸の外周に嵌合される円筒部１０２ａと、その一端から円盤状に展開しシールリップ１０１の先端が密接されるシールフランジ１０２ｂとを有する。また、ダストリップ１０３は、シールリップ１０１の基部１０１ａの背面に取り付けられ、その内周端部が、スリンガ１０２の円筒部１０２ａに密接されている。また、シールフランジ１０２ｂにおけるシールリップ１０１との摺動面には、回転方向に対して求心方向へ延びる螺旋溝（不図示）が形成されている。
【０００４】
すなわちこの密封装置１００は、シールフランジ１０２ｂとシールリップ１０１の密接摺動部において、回転軸と一体的に回転するシールフランジ１０２ｂによる振り切り作用と、螺旋溝の螺子ポンプ効果により、シールリップ１０１の内周側へオイルが通過するのを阻止し、ダストリップ１０３によって、機外からの異物の侵入を阻止するものである（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１９９５６８
【０００５】
しかしながら、上述の構成を有する従来の密封装置１００によれば、シールリップ１０１が一体化された取付環１０４と、スリンガ１０２の取付位置に、軸方向への誤差がある場合は、シールフランジ１０２ｂに対するシールリップ１０１の締め代が減少して、密封性が低下するおそれがある。また、スリンガ１０２が取り付けられた回転軸に軸方向のガタがある場合も、回転軸のガタ付きに伴うスリンガ１０２の軸方向挙動に対してシールリップ１０１の追随性が悪いと、漏れを発生するおそれがある。
【０００６】
また、シールリップ１０１の材質には、動作の応答性（追随性）、及びヘタリの抑制などを考慮して、一般的にはＶＭＱ（シリコーンゴム）又はＦＶＭＱ（フロロシリコーンゴム）が使用されているが、温度条件の厳しい環境では適用が困難である。ＶＭＱ及びＦＶＭＱよりも耐熱性の良い材料としては、ＦＫＭ（フッ素ゴム）があるが、追随性に劣るため、密封性が不安定になるおそれがあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、静止側のシールリップを回転側のシールフランジに密接させてシールを行う密封装置において、シールフランジに対するシールリップの追随性を向上させ、かつ高温条件での密封性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る密封装置は、静止側に配置される静止側密封要素と、回転側に配置されるシールフランジとを備え、前記静止側密封要素が、前記シールフランジに摺動可能に密接されたシールリップと、このシールリップを前記シールフランジへ向けて軸方向にバックアップするバックアップリングとを備えるものである。
【０００９】
すなわち、この構成において、静止側密封要素におけるバックアップリングは、シールリップを背面側からバックアップして、回転側のシールフランジに対するシールリップの軸方向追随性を補償するものであり、かつ高温条件でのシールリップのヘタリによる締め代の低下を補償するものである。
【００１０】
請求項２の発明に係る密封装置は、静止側に配置される静止側密封要素と、回転側に配置されるシールフランジとを備え、前記静止側密封要素が、スラストベアリングと、このスラストベアリングを軸方向へ付勢して前記シールフランジに押し付けるばねと、前記スラストベアリングに設けられて前記シールフランジに摺動可能に密接されたシールリップとを備えるものである。
【００１１】
すなわち、この構成において、静止側密封要素におけるばねは、スラストベアリングを介してシールリップをシールフランジ側へ付勢して、回転側のシールフランジに対するシールリップの軸方向追随性を補償するものであり、静止側密封要素におけるスラストベアリングは、回転側のシールフランジとの当接によって、このシールフランジに対する前記シールリップの締め代を一定に保つものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明に係る密封装置によれば、回転側のシールフランジに対するシールリップの軸方向追随性がばねによって補償され、しかもシールリップの締め代の低下もばねによって補償されるので、回転側の軸方向のガタ付きや、取付誤差及びヘタリ等による締め代低下を吸収して安定した密封性を得ることができる。
【００１３】
請求項２の発明に係る密封装置によれば、回転側のシールフランジに対するシールリップの軸方向追随性がばねによって補償され、しかもシールリップの締め代が一定に保たれるので、回転側の軸方向のガタ付きや、取付誤差や、ヘタリによる締め代低下を吸収して安定した密封性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明に係る密封装置の第一の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。なお、この図１において、右側が密封対象のオイルの存在する機内空間、左側が機外の大気側である。
【００１５】
図１に示される密封装置は、静止側である不図示の軸孔ハウジング側に配置される静止側密封要素１と、前記軸孔ハウジングに挿通された回転側である不図示の回転軸に配置されるスリンガ２とを備える。
【００１６】
静止側密封要素１は、取付環１１と、これに一体的に設けられたオイルシール１２と、バックアップリング１３と、オイルシール１２の大気側に取り付けられたダストリップ１４からなる。
【００１７】
静止側密封要素１における取付環１１は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであって、軸孔ハウジングの内周面に圧入嵌合される外周圧入部１１ａと、この外周圧入部１１ａから機外側へ延びて段差状に絞られた絞り部１１ｂと、その機外側の端部から内周側へ延びる中間部１１ｃと、その内周から機内側へ向けて漸次小径になるように形成された円錐筒部１１ｄと、その小径端部から内周側へ延びる内周鍔部１１ｅからなる。
【００１８】
静止側密封要素１におけるオイルシール１２は、取付環１１にゴム状弾性材料で一体的に成形されたものであって、詳しくは、取付環１１における外周圧入部１１ａ以外の部分に一体的に加硫接着された基部弾性層１２１と、その内周部から機内側へ延び、先端が外周側を向くような円錐筒状をなすシールリップ１２２と、その内周側に位置して前記基部弾性層１２１に円周方向へ連続して形成されシールリップ１２２側を向いた樋状部１２３と、取付環１１における絞り部１１ｂの外周に廻り込んで形成され、軸孔ハウジングの内周面との間をシールするガスケット部１２４からなる。
【００１９】
静止側密封要素１におけるバックアップリング１３は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作され、あるいは耐熱性に優れた合成樹脂材料で成形されたものであって、円錐筒状に展開してオイルシール１２のシールリップ１２２の背面に圧接された押圧部１３ａと、オイルシール１２の基部弾性層１２１の内周部を介して取付環１１の内周鍔部１１ｅに支承された鍔状端部１３ｂからなり、断面が略Ｊ字形の環状をなす。
【００２０】
静止側密封要素１におけるダストリップ１４は、合成樹脂繊維の不織布等からなるものであって、その外周部が、オイルシール１２における基部弾性層１２１の内周部の背面に接合されている。
【００２１】
スリンガ２は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス加工したものであって、回転軸の外周面に密嵌されるスリーブ２１と、その機内側の端部から円盤状に展開するシールフランジ２２とを有する。オイルシール１２におけるシールリップ１２２は、このスリンガ２におけるシールフランジ２２の内側面２２ａに先端部の全周が密接し、ダストリップ１４は、このスリンガ２におけるスリーブ２１の外周面に、内周部１４ａの全周が密接される。また、シールフランジ２２におけるシールリップ１２２との摺動部には、回転方向に対して求心方向へ延びる螺旋溝（不図示）が形成されている。
【００２２】
以上のように構成された第一の形態による密封装置は、不図示の回転軸と一体回転するスリンガ２のシールフランジ２２と非回転であるオイルシール１２のシールリップ１２２との密接摺動部Ｓにおいて、シールフランジ２２による振り切り作用（遠心力）と、このシールフランジ２２に形成された螺旋溝の螺子ポンプ効果によって、機内空間からシールリップ１２２の内周空間Ａへ密封対象のオイルが通過するのを阻止するものである。
【００２３】
一方、オイルシール１２の基部弾性層１２１の内周に設けられたダストリップ１４は、その内周部１４ａがスリンガ２におけるスリーブ２１の外周面と摺動可能に密接されることによって、シールフランジ２２とシールリップ１２２の密接摺動部Ｓへのダスト等の介入を有効に防止することができる。そしてこのダストリップ１４は、不織布からなるものであるため、空気の流通は許容するものであり、したがって、シールフランジ２２の振り切り作用や、螺旋溝の螺子ポンプ効果によって、シールリップ１２２の内周空間Ａが負圧になるのを防止することができる。
【００２４】
なお、シールフランジ２２とシールリップ１２２の密接摺動部Ｓにおける上半部からその内周側へ、僅かな量のオイルが侵入した場合、この漏液は、シールフランジ２２側では遠心力やポンピング作用によって外周側へ押し戻されるが、シールリップ１２２の上部では、その円錐面状の表面を伝って下方へ流れ、樋状部１２３で受け止められる。更にこの漏液は、樋状部１２３による円周溝１２３ａに沿ってその下半部へ流れ、シールリップ１２２の下半部の表面を伝って下方すなわち外周側へ流れ落ちるので、結局、前記密接摺動部Ｓから遠心力及びポンピング作用によって外周側へ押し戻される。
【００２５】
ここで、金属からなるバックアップリング１３は、そのばね性によって、シールフランジ２２に対するシールリップ１２２の締め代の減少を補償する機能を有する。このため、軸孔ハウジングに対する静止側密封要素１の取付位置の誤差、あるいは回転軸に対するスリンガ２の取付位置の誤差による静止側密封要素１とスリンガ２の相対的な位置に軸方向への誤差を有効に吸収し、あるいは雰囲気温度の上昇等によるシールリップ１２２のヘタリを生じても、これによる締め代の減少を補償して、シールフランジ２２に対するシールリップ１２２の良好な密接状態を確保し、安定した密封性を奏することができる。
【００２６】
また、このバックアップリング１３は、回転軸の軸方向のガタ付きに伴うシールフランジ２２の軸方向挙動に対するシールリップ１２２の追随性を補償する機能を有する。したがって、シールリップ１２２の材料として、追随性は劣るが耐熱性の良いＦＫＭ（フッ素ゴム）を採用しても、シールフランジ２２の軸方向変位に対するシールリップ１２２の良好な密接状態を確保すると共に耐熱性を向上させて、安定した密封性を奏することができる。
【００２７】
次に、図２は、本発明に係る密封装置の第二の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。なお、この図２においても、右側が密封対象のオイルの存在する機内空間、左側が機外の大気側である。
【００２８】
この形態において、先に説明した図１の第一の形態と異なるところは、シールリップ１２２及びバックアップリング１３の構造にある。すなわち、図２において、鋼板等の金属板あるいは耐熱性に優れた合成樹脂材により断面略Ｊ字形の環状に製作されたバックアップリング１３は、その鍔状端部１３ｂが、取付環１１の内周鍔部１１ｅに固定されると共に、ゴム状弾性材料からなるオイルシール１２の基部弾性層１２１の内周部に一体的に埋設されている。また、オイルシール１２のシールリップ１２２は、基部弾性層１２１から実質的に分離した状態で、バックアップリング１３における円錐筒状に展開した押圧部１３ａに、その外周部を埋設した状態で一体的に設けられている。
【００２９】
この形態によれば、基本的には先に説明した第一の形態と同様の効果を得ることができるが、特に、シールフランジ２２に対するシールリップ１２２の締め代や軸方向追随性が、バックアップリング１３の弾性にのみ依存され、シールリップ１２２のヘタリによる締め代の低下を有効に抑えるものである。
【００３０】
更に、図３は、本発明に係る密封装置の第三の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図、図４及び図５は、上記第三の形態におけるばね１７の変更例を示す部分断面図である。なお、これら図３、図４及び図５においても、右側が密封対象のオイルの存在する機内空間、左側が機外の大気側である。
【００３１】
この形態による密封装置は、図３に示されるように、静止側である不図示の軸孔ハウジング側に配置される静止側密封要素１と、前記軸孔ハウジングに挿通された回転側である不図示の回転軸に配置されるスリンガ２とを備え、静止側密封要素１は、取付環１１と、この取付環１１に一体的に設けられた弾性層１５と、取付環１１に収容されたスラストベアリング１６と、取付環１１とスラストベアリング１６の間に介装されてスラストベアリング１６を軸方向へ付勢するばね１７と、スラストベアリング１６に設けられたオイルシール１２と、このオイルシール１２の大気側に取り付けられたダストリップ１４とからなる。
【００３２】
静止側密封要素１における取付環１１は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであって、基本的には図１及び図２の形態と同様、軸孔ハウジングの内周面に圧入嵌合される外周圧入部１１ａと、この外周圧入部１１ａから機外側へ延びて段差状に絞られた絞り部１１ｂと、その機外側の端部から内周側へ延びる中間部１１ｃと、その内周から機内側へ向けて漸次小径になるように形成された円錐筒部１１ｄと、その小径端部から内周側へ延びる内周鍔部１１ｅからなる。
【００３３】
静止側密封要素１における弾性層１５は、取付環１１における大気側の面にゴム状弾性材料で一体的に成形されたものであって、この取付環１１の絞り部１１ｂの外周に廻り込んだ部分は、軸孔ハウジングの内周面との間をシールするガスケット部１５ａとなっている。
【００３４】
静止側密封要素１におけるスラストベアリング１６は、環状のリテーナ１６１と、その機内側の端部に円周方向等間隔で配置され転動自在に保持された多数の球体１６２とからなり、このスラストベアリング１６を軸方向へ付勢するばね１７は、円周方向等間隔で複数（３個以上）配置され、前記リテーナ１６１の機外側を向いた端部に凹設された保持穴１６１ａにそれぞれ保持されると共に、この保持穴１６１ａから突出した一端が、取付環１１における中間部１１ｃに当接している。なお、取付環１１とリテーナ１６１は、必要に応じて、凹凸係合部等の係合手段（不図示）が設けられ、相対回転が防止されている。
【００３５】
図３では、ばね１７は、コイルスプリングを円周方向等間隔で複数配置したマルチスプリング型としているが、例えばこれを図４に示されるように、複数の皿ばねを軸方向へベローズ状に重ね、スラストベアリング１６におけるリテーナ１６１の機外側を向いた端部に円周方向へ連続して形成された保持溝１６１ｃに保持したものや、図５に示されるように、リテーナ１６１の保持溝１６１ｃに、これと略同径のコイルスプリングを保持したシングルスプリング型としたものなども採用可能である。
【００３６】
静止側密封要素１におけるオイルシール１２は、スラストベアリング１６におけるリテーナ１６１の内周フランジ１６１ｂに、ゴム状弾性材料で一体的に成形されたものであって、詳しくは、前記内周フランジ１６１ｂに一体的に加硫接着された基部１２４と、その内周部から機内側へ延び、先端が外周側を向くような円錐筒状をなすシールリップ１２２と、その内周側に位置して前記基部１２４に円周方向へ連続して形成されシールリップ１２２側を向いた樋状部１２３と、シールリップ１２２と反対側を向き、前記基部１２４の外周部から先端が外周側を向くような円錐筒状をなすように延びる第二シールリップ１２５とからなる。
【００３７】
静止側密封要素１におけるダストリップ１４は、合成樹脂繊維の不織布等からなるものであって、その外周部が、取付環１１に一体的に設けられた弾性層１５の内周部の背面に接合されている。
【００３８】
スリンガ２は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス加工したものであって、基本的には図１及び図２と同様、回転軸の外周面に密嵌されるスリーブ２１と、その機内側の端部から円盤状に展開するシールフランジ２２とを有する。オイルシール１２におけるシールリップ１２２は、このスリンガ２におけるシールフランジ２２の内側面２２ａに先端部の全周が適当な面圧で密接し、第二シールリップ１２５は、取付環１１における中間部１１ｃに先端部の全周が適当な面圧で密接し、ダストリップ１４は、スリンガ２におけるスリーブ２１の外周面に、内周部１４ａの全周が密接される。また、シールフランジ２２におけるシールリップ１２２との摺動面には、回転方向に対して求心方向へ延びる螺旋溝（不図示）が形成されている。
【００３９】
以上のように構成された第三の形態による密封装置は、不図示の回転軸と一体回転するスリンガ２のシールフランジ２２と非回転であるオイルシール１２のシールリップ１２２との密接摺動部Ｓにおいて、シールフランジ２２による振り切り作用（遠心力）と、このシールフランジ２２に形成された螺旋溝の螺子ポンプ効果によって、機内空間からシールリップ１２２の内周空間Ａへ密封対象のオイルが通過するのを阻止するものである。樋状部１２３の機能も、第一の形態と同様である。
【００４０】
ここで、静止側密封要素１におけるスラストベアリング１６は、ばね１７で軸方向に付勢されることによって、その先端の球体１６２が、回転するスリンガ２のシールフランジ２２と転がり接触しているので、回転側の軸方向のガタ付きが大きくても、このスラストベアリング１６の内周フランジ１６１ｂに設けられたオイルシール１２を、前記ガタ付きによるシールフランジ２２の軸方向変位に良好に追随させて、シールフランジ２２に対するシールリップ１２２の締め代を一定に保つ機能を有する。また同様に、静止側密封要素１における取付環１１と、スリンガ２（シールフランジ２２）の取付位置の軸方向誤差も吸収され、シールフランジ２２に対するシールリップ１２２の締め代が一定に保たれる。
【００４１】
したがって、シールリップ１２２の材料として、追随性は劣るが耐熱性の良いＦＫＭ（フッ素ゴム）を採用しても、シールフランジ２２の軸方向変位に対するシールリップ１２２の良好な密接状態を確保すると共に耐熱性を向上させて、安定した密封性を奏することができる。
【００４２】
なお、スラストベアリング１６は、オイルシール１２による密封部の機内側に位置しているので、機内空間側のオイルによって良好に潤滑される。
【００４３】
オイルシール１２における第二シールリップ１２５は、上述のような回転側の軸方向のガタ付きや取付誤差によるスラストベアリング１６の軸方向変位に応じて変形し、このスラストベアリング１６のリテーナ１６１と、取付環１１との間を密封する。また、取付環１１と一体の弾性層１５の内周に設けられたダストリップ１４は、その内周部１４ａがスリンガ２におけるスリーブ２１の外周面と摺動可能に密接されることによって、シールフランジ２２とシールリップ１２２の密接摺動部Ｓへのダスト等の介入を有効に防止することができる。そしてこのダストリップ１４は、不織布からなるものであるため、空気の流通を許容し、シールフランジ２２の振り切り作用や、螺旋溝の螺子ポンプ効果によって、シールリップ１２２の内周空間Ａが負圧になるのを防止することができる。
【００４４】
なお、上述の各形態では、静止側密封要素１におけるダストリップ１４を、合成樹脂繊維の不織布等からなるものとしたが、これをゴム状弾性材料からなるものとしても良い。図６は、第三の形態におけるダストリップの変更例を示す部分断面図で、すなわち、先端が大気側を向いたダストリップ１４が、静止側密封要素１におけるゴム状弾性材料からなる弾性層１５に、連続して形成されている。ダストリップ１４の内周部には、複数のリブ１４ｂが円周方向等間隔で形成されており、このリブ１４ｂによって、ダストリップ１４の先端内周縁とスリンガ２のスリーブ２１の外周面との間に微小隙間が形成され、スリンガ２のシールフランジ２２の振り切り作用や、このシールフランジ２２に形成した螺旋溝の螺子ポンプ効果によって、シールリップ１２２の内周空間Ａが負圧になるのを防止するようになっている。
【００４５】
また、第一及び第二の形態においても、ダストリップ１４を図６と同様に構成することができる。この場合、ゴム状弾性材料からなるダストリップ１４は、図１又は図２のオイルシール１２における基部弾性層１２１の内周に、連続して形成される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る密封装置の第一の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【図２】本発明に係る密封装置の第二の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【図３】本発明に係る密封装置の第三の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【図４】第三の形態におけるばねの変更例を示す部分断面図である。
【図５】第三の形態におけるばねの変更例を示す部分断面図である。
【図６】第三の形態におけるダストリップの変更例を示す部分断面図である。
【図７】従来技術による密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  静止側密封要素
１１  取付環
１２  オイルシール
１２２  シールリップ
１２５  第二シールリップ
１３  バックアップリング
１３ａ  押圧部
１４  ダストリップ
１５  弾性層
１６  スラストベアリング
１６１  リテーナ
１６２  球体
１７  ばね
２  スリンガ
２１  スリーブ
２２  シールフランジ
Ｓ  密接摺動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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