(57)【要約】【課題】螺旋凹凸１５ｃの螺子ポンプ作用による負圧により摺動負荷が増大するのを防止すると共に、大気Ｂ側の泥水やダストが侵入するのを防止する。【解決手段】外径部１２がハウジング３に密嵌固定され、機内Ａ側を向いた先端近傍の内径縁１５ａが、軸心Ｏが略水平な回転体４に摺動可能に密接されるシールリップ１５を備える第一シール１と、シールリップ１５の外側に位置して第一シール１に取り付けられ、回転体４１に摺動可能に密接される外部リップ２２を備える第二シール２からなり、シールリップ１５の内周面に、回転体４が一定方向へ回転することによって機内Ａ側へ向けて螺子ポンプ作用を生じる螺旋凹凸１５ｃが形成され、シールリップ１５の摺動部Ｓより軸方向外側かつ外径側で、第一シール１と第二シール２の間の空間Ｄを大気Ｂ側と連通させる通気路Ｅが形成される。【選択図】図１
2012072822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心が略水平な回転体の外周を密封するものであって、外径部が前記回転体の外周のハウジングに密嵌固定され、機内側を向いた先端近傍の内径縁が前記回転体に摺動可能に密接されるシールリップを備える第一シールと、前記シールリップの外側に位置して前記第一シールの外径部に取り付けられ、回転体に摺動可能に密接される外部リップを備える第二シールからなり、前記シールリップの内周面に、前記回転体が一定方向へ回転することによって機内側へ向けて螺子ポンプ作用を生じる螺旋凹凸が形成され、前記シールリップの摺動部より軸方向外側かつ外径側で、前記第一シールと第二シールの間の空間を大気側と連通させる通気路が形成されたことを特徴とする密封装置。
【請求項２】
通気路が軸心より下側に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
通気路が円周方向適当な間隔で多数設けられ、第一シール又は第二シールに、前記通気路と前記第一シールのシールリップとの間に位置すると共に、先端が相対的に大径となる環状のダスト受けが突設され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、自動車や産業機械における回転部分の密封手段として用いられ、特に、農業機械や土木・建設機械などの足回りのように、外部の泥水やダストなどに曝される過酷な条件での使用に適した密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸心が略水平な回転体の外周をシールリップによって密封する密封装置には、大気からの泥水等の侵入を防止するためのダストリップを有するものがある。図３は、この種の密封装置の典型的な従来技術を示すもので、ハウジング（不図示）の略水平な軸孔の内周面に密嵌固定される外径部１０１と、その内周から機内Ａ側へ延びるシールリップ１０２と、このシールリップ１０２の大気Ｂ側に位置して前記外径部１０１の内周に設けられて大気Ｂ側へ延びるダストリップ１０３を備え、シールリップ１０２が、前記軸孔に挿通された略水平な回転体（不図示）の外周面に摺動可能に密接されることによって、機内のオイル等を密封すると共に、ダストリップ１０３が、前記回転体の外周面に摺動可能に密接されることによって、大気からの泥水やダストの侵入を防止するものである。
【０００３】
この種の密封装置では、機内Ａのオイル等に対する密封機能を高めるため、シールリップ１０２における内径縁１０２ａの大気Ｂ側の斜面（円錐面）１０２ｂには、回転体の回転によってその周囲の流体を機内Ａ側へ押し出すポンピング力を発生する螺旋突条又は螺旋溝１０２ｃが形成されている。また、泥水などに曝される過酷な条件で使用されるものの場合は、図示の例のようにダストリップ１０３を複数設けることによって、泥水やダストを極力侵入させないようにしている。
【０００４】
ところが、シールリップ１０２に形成された螺旋凹凸（螺旋突条又は螺旋溝）１０２ｃによるポンピングは、シールリップ１０２とダストリップ１０３の間の空間Ｃに存在する空気を機内Ａ側へ排出するように作用するため、回転力の上昇などによってポンピング力が大きくなる条件下では、前記空間Ｃが負圧になる。そしてこの場合、空間Ｃの負圧によって（空間Ｃと大気Ｂの圧力差によって）、回転体の外周面に対するダストリップ１０３の吸着現象が起こって摺動負荷の増大し、発熱や摩耗の増大を来たすおそれがあった。
【０００５】
そこで、シールリップ１０２に形成された螺旋凹凸１０２ｃの螺子ポンプ作用によって空間Ｃが負圧になるのを防止するためには、ダストリップ１０３の内周面に複数の突起１０３ａを設け、あるいは下記の特許文献１に記載のように、ダストリップの内周面に切欠を設けることによって、ダストリップと回転体の外周面との間に隙間を形成することが知られている。しかしながらこの場合、大気Ｂ側からの泥水やダストが、ダストリップ１０３と回転体の外周面との間を通過して機内Ａ側へ侵入してしまいやすくなる、といった懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３３６７４６号公報
【発明の概要】
【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、その技術的課題は、シールリップに形成した螺旋凹凸の螺子ポンプ作用による負圧により摺動負荷が増大するのを防止すると共に、大気側の泥水やダストが侵入するのを防止することにある。
【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、軸心が略水平な回転体の外周を密封するものであって、外径部が前記回転体の外周のハウジングに密嵌固定され、機内側を向いた先端近傍の内径縁が前記回転体に摺動可能に密接されるシールリップを備える第一シールと、前記シールリップの外側に位置して前記第一シールの外径部に取り付けられ、回転体に摺動可能に密接される外部リップを備える第二シールからなり、前記シールリップの内周面に、前記回転体が一定方向へ回転することによって機内側へ向けて螺子ポンプ作用を生じる螺旋凹凸が形成され、前記シールリップの摺動部より軸方向外側かつ外径側で、前記第一シールと第二シールの間の空間を大気側と連通させる通気路が形成されたものである。
【０００９】
上記構成において、第一シールは、シールリップが回転体に摺動可能に密接されることによって、機内の密封対象流体を密封するものであって、シールリップの内周面に形成された螺旋凹凸は、回転体が一定方向へ回転することによって機内側へ向けて螺子ポンプ作用を生じてシールリップの密封機能を高めるものであり、第二シールは、外部リップが回転体に摺動可能に密接されることによって、第一シールが大気の泥水やダストに直接曝されるのを防止するものである。また、通気路は、螺旋凹凸の螺子ポンプ作用によって第一シールと第二シールの間の空間が負圧になるのを防止するものである。そして、通気路はシールリップの摺動部より軸方向外側かつ外径側に位置して設けられているので、通気路を介して大気から侵入する泥水やダストは、シールリップの摺動部へは達しにくいものとなる。
【００１０】
請求項２の発明に係る密封装置は、請求項１に記載の構成において、通気路が軸心より下側に設けられたものである。このようにすれば、通気路から侵入した泥水やダストは、第一シールのシールリップの摺動部へ一層達しにくくなる。
【００１１】
請求項３の発明に係る密封装置は、請求項１に記載の構成において、通気路が円周方向適当な間隔で多数設けられ、第一シール又は第二シールに、前記通気路と前記第一シールのシールリップとの間に位置すると共に、先端が相対的に大径となる環状のダスト受けが突設されたものである。このようにすれば、略水平な回転体の軸心より上側で大気の泥水やダストが通気路から侵入して落下しても、この泥水やダストはダスト受けで捕捉されてその円周方向へ流れ落ち、前記回転体の軸心より下側に位置する通気路から大気へ戻される。このため、通気路から侵入した泥水やダストは、第一シールのシールリップの摺動部へ一層達しにくくなる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１又は２の発明に係る密封装置によれば、第一シールのシールリップと第二シールの外部リップの間の空間が螺旋凹凸の螺子ポンプ作用によって負圧になって摺動負荷が増大するのを防止すると共に、大気からの泥水やダストがシールリップの摺動部へ侵入するのを防止するため、外部の泥水やダストなどに曝される過酷な条件でも優れたシール機能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の断面図である。
【図２】図１の密封装置を大気Ｂ側から見た図である。
【図３】従来技術による密封装置の一例を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１は、本発明に係る密封装置の実施の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の断面図である。
【００１５】
図１に示される密封装置は、外径部が非回転のハウジング３の軸孔３１に拡径形成されたシール装着部３２に密嵌固定され、機内側を向いた先端近傍の内径縁が前記軸孔３１の内周に挿通された回転軸４に摺動可能に密接されるシールリップを備える第一シール１と、前記シールリップの外側に位置して前記第一シール１の外径部に取り付けられ、前記回転軸４に摺動可能に密接される外部リップを備える第二シール２からなる。なお、回転軸４は、請求項１に記載された回転体に相当するものである。
【００１６】
このうち、第一シール１は、金属製の補強環１１にゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で一体成形されたもので、略円筒状の外径基部１２と、その機内Ａ側となる端部から内径側へ延びる径方向部１３と、この径方向部１３の内径端から大気Ｂ側へ向けて漸次小径になる円錐筒状部１４と、この円錐筒状部１４の内径端から延びるシールリップ１５及びその大気Ｂ側のダストリップ１６とを備える。
【００１７】
詳しくは、第一シール１における補強環１１は金属板の打ち抜きプレス成形等により製作されたものであって、外径筒部１１ａと、その機内Ａ側となる端部から内径側へ延びる径方向部１１ｂと、この径方向部１１ｂの内径端から大気Ｂ側へ向けて漸次小径になる円錐筒状部１１ｃとからなるものである。
【００１８】
第一シール１における外径基部１２は、請求項１に記載された外径部に相当するものであって、補強環１１の外径筒部１１ａの外周側に形成された部分が、ハウジング３のシール装着部３２の内周面に圧入される固定シール部１２ａであって、シール装着部３２への圧入状態では径方向に適当に圧縮されることによって、ハウジング３への固定力を得ると共に、ハウジング３との間の気密性を保持するものである。
【００１９】
第一シール１におけるシールリップ１５は、円錐筒状部１４の内径端から機内Ａ側へ向けて延び、先端が小径となるような円錐筒状に形成されている。このシールリップ１５における先端部近傍の内周には、回転軸４の外周面に適当な締め代をもって摺動可能に密接される内径縁１５ａが形成され、シールリップ１５の内周面のうち、前記内径縁１５ａの大気Ｂ側となる円錐状内周面１５ｂには、多数の螺旋突条１５ｃが形成されている。なお、螺旋突条１５ｃは請求項１に記載された螺旋凹凸に相当するものである。
【００２０】
螺旋突条１５ｃは、それぞれ回転軸４の回転方向へ向かって内径縁１５ａ側へ傾斜し、すなわち内径縁１５ａに対して所定の傾斜角度をなして延び、螺旋の一部をなすように延びている。このため、回転軸４が一定方向へ回転することによって、機内Ａ側からシールリップ１５の内径縁１５ａと回転軸４の外周面との摺動部Ｓを大気Ｂ側へ漏れ出そうとする密封対象の油脂類を、機内Ａ側へ押し戻す螺子ポンプ作用を惹起するものである。
【００２１】
シールリップ１５には、その内径縁１５ａの外周側に位置して、ガータスプリング１７が装着されている。このガータスプリング１７は、金属製のコイルスプリングを環状に繋げたものであって、回転軸４の外周面に対するシールリップ１５の緊迫力を補償するものである。
【００２２】
第一シール１におけるダストリップ１６は、円錐筒状部１４の内径端から大気Ｂ側へ向けて延び、先端が小径となるような円錐筒状に形成され、その先端の内径縁が、回転軸４の外周面に微小隙間をもって近接し、もしくは軽く接触されるようになっている。
【００２３】
また、第二シール２は、金属製の補強環２１にゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料で一体成形されたもので、外部リップ２２及びダスト受け２３を備え、その内径は回転軸４の外径よりも大きい。
【００２４】
詳しくは、第二シール２における補強環２１は金属板の打ち抜きプレス成形等により製作されたものであって、外径筒部２１ａと、その大気Ｂ側となる端部から内径側へ延びる径方向部２１ｂとからなるものである。そしてこの補強環２１の外径筒部２１ａが、第一シール１における外径基部１２のうち、補強環１１の外径筒部１１ａの内周側部分１２ｂの内周面に圧入されることによって、第二シール２は、第一シール１の外径部に固定的に取り付けられている。
【００２５】
第一シール１における外径基部１２のうち、補強環１１の外径筒部１１ａの内周側部分１２ｂには、軸方向に延びる複数の溝１２ｃが形成されている。このため、外径基部１２の内周側部分１２ｂに圧入された第二シール２の補強環２１の外径筒部２１ａとの間には、前記溝１２ｃによって、第一シール１と第二シール２の間の空間Ｄを第一シール１のシールリップ１５の摺動部Ｓより軸方向外側かつシールリップ１５及びダストリップ１６よりも外径側で、大気Ｂ側と連通させる通気路Ｅが形成されている。
【００２６】
図２は、図１における大気Ｂ側から見た図である。この図２に示されるように、通気路Ｅは、円周方向等間隔（例えば４５°間隔）で形成されている。このうち参照符号Ｅｔで示される通気路は、トップ位置（軸心のほぼ真上の位置）で第一シール１と第二シール２の間の空間Ｄに開口しており、参照符号Ｅｂで示される通気路は、ボトム位置（軸心のほぼ真下の位置）で空間Ｄに開口している。
【００２７】
第二シール２における外部リップ２２は、その根元部分が補強環２１における径方向部２１ｂの内径端近傍に加硫接着され、そこから大気Ｂ側へ向けて漸次大径となるような円錐筒状に形成されたものであって、その先端部が、例えば回転軸４に一体的に形成されるか又は回転軸４の外周面に密嵌固定されたフランジ４１に摺動可能に密接されるようになっている。なお、フランジ４１は、請求項１に記載された回転体に相当するものである。
【００２８】
第二シール２におけるダスト受け２３は、通気路Ｅと第一シール１のシールリップ１５及びダストリップ１６との間に位置しており、その根元部分が補強環２１における径方向部２１ｂのうち第一シール１側を向いた面に加硫接着され、そこから第一シール１における円錐筒状部１４の外周側へ向けて延び、漸次大径となるような円錐筒状に形成されている。そしてこのダスト受け２３の先端は、補強環２１の外径筒部２１ａの先端より第一シール１側へ突出している。
【００２９】
以上のように構成された密封装置において、第一シール１は、その外径基部１２がハウジング３のシール装着部３２の内周面に圧入されると共に、シールリップ１５が回転軸４の外周面に摺動可能に密接されることによって、機内Ａの密封対象の油脂類が大気Ｂ側へ流出しないようにこれを密封するものであり、シールリップ１５の内周面に形成された螺旋突条１５ｃは、回転軸４が一定方向へ回転することによって、機内Ａ側へ向けて螺子ポンプ作用を生じてシールリップ１５の密封機能を高めるものである。また、第一シール１におけるダストリップ１６は、第一シール１と第二シール２の間の空間Ｄに侵入した泥水やダストがシールリップ１５と回転軸４の摺動部Ｓへ介入するのを防止するものである。
【００３０】
第二シール２は、外部リップ２２が回転軸４と一体に回転するフランジ４１に摺動可能に密接されることによって、第一シール１側への大気Ａの泥水やダストの流入を防止するものである。特に、外部リップ２２とフランジ４１の摺動部を内径側へ通過しようとする泥水やダストは、フランジ４１の回転に伴う振り切り作用（遠心力）によって外径側へ振り切られるので、容易に通過することができない。
【００３１】
ここで、シールリップ１５に形成された螺旋突条１５ｃによるポンピングは、シールリップ１５とダストリップ１６の間の空間Ｃに存在する空気を機内Ａ側へ排出するように作用するため、それを補うように、第一シール１と第二シール２の間の空間Ｄ内の空気がダストリップ１６と回転軸４の間の微小隙間を介して空間Ｃへ流れる。また、外部リップ２２とフランジ４１の摺動部における振り切り作用は、第一シール１と第二シール２の間の空間Ｄ内の空気を大気Ｂへ排出するように作用する。しかしながら、空間Ｄは通気路Ｅによって大気Ｂ側と連通しているため、この空間Ｄが負圧になることはなく、このため、回転軸４の外周面に対するシールリップ１５の摺動負荷や、フランジ４１に対する外部リップ２２の摺動負荷が負圧によって増大することはない。
【００３２】
また、通気路Ｅは第一シール１と第二シール２の間の空間Ｄを大気Ｂ側と連通させるものであるため、この通気路Ｅから空間Ｄへ、泥水やダストがある程度侵入することは避けられない。しかしながら、通気路Ｅは第一シール１のシールリップ１５の摺動部Ｓより軸方向外側かつ外径側に位置して設けられているので、通気路Ｅを介して大気Ｂ側から侵入する泥水やダストは、シールリップ１５の摺動部Ｓへは達しにくいものとなっている。
【００３３】
詳しくは、例えば軸心Ｏよりも上側に位置する通気路Ｅ（例えばトップ位置の通気路Ｅｔ）を通じて流れ込んだ泥水等は、図１に参照符号Ｗ１で示されるように、第二シール２における補強環２１の外径筒部２１ａの先端から落下してその下側（内周側）に存在する円錐筒状のダスト受け２３によって捕捉され、その外周面の小径側を円周方向へ伝い落ちて、図１に参照符号Ｗ２で示されるように、前記軸心Ｏより下側で、斜め下方を向いたダスト受け２３の先端から第一シール１における外径基部１２の内周側部分１２ｂ上へ落下し、そこに形成された通気路Ｅ（例えばボトム位置の通気路Ｅｂ）を通じて大気Ｂ側へ戻される。
【００３４】
また、軸心Ｏよりも上側に位置する通気路Ｅｔを通じて流れ込んだ泥水等の一部が、図１に参照符号Ｗ３で示されるように、もし第一シール１における円錐筒状部１４の外周面へ流れ込んだとしても、この泥水等はダストリップ１６によってシールリップ１５の摺動部Ｓ側への侵入が阻まれ、その外周を円周方向へ伝い落ちて、前記軸心Ｏより下側で通気路Ｅ（例えばボトム位置の通気路Ｅｂ）を通じて大気Ｂ側へ戻される。
【００３５】
また、軸心Ｏより下側に開口した通気路Ｅから侵入した泥水等は、それより上側に位置するシールリップ１５の摺動部Ｓ側へ流れ込むことはなく、ボトム位置の通気路Ｅｂなどから大気Ｂ側へ戻される。
【００３６】
したがって、通気路Ｅから空間Ｄへ泥水やダストが侵入しても、これら泥水やダストは第一シール１のシールリップ１５の摺動部Ｓへは達しにくく、このためシールリップ１５の摩耗を有効に抑制して、機内油に対する優れたシール機能を維持することができる。
【００３７】
なお、図示の実施の形態では、第二シール２における外部リップ２２を先端が大径となるような円錐筒状に形成して、フランジ４１に密接させているが、先端が小径となるような円錐筒状に形成して、回転軸４の外周面に摺動可能に密接させる構造としても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１  第一シール
１２  外径基部（外径部）
１２ｃ  溝
１５  シールリップ
１５ｃ  螺旋突条（螺旋凹凸）
１６  ダストリップ
２  第二シール
２２  外部リップ
２３  ダスト受け
３  ハウジング
４  回転軸（回転体）
４１  フランジ（回転体）
Ａ  機内
Ｂ  大気
Ｃ，Ｄ  空間
Ｅ  通気路
Ｓ  摺動部
【図１】
2012072822.tif 000003
【図２】
2012072822.tif 000004
【図３】
2012072822.tif 000005