(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸とハウジングとの間の環状隙間を密封する密封装置において、
補強環と、
補強環の外周に一体的に成形され、ハウジング内周に密封性を保ちながら嵌め込まれる外周密封部と、
補強環に一体的に組み付けられ、軸表面に摺動自在に当接する当接面を有し、その先端は軸表面から離隔された樹脂製の環状シールリップと、
前記環状シールリップの先端にのみ、前記外周密封部とは別体に焼付けられ、該環状シールリップの先端から軸表面に延びたゴム状弾性体製のシールリップと、
を備え、
前記環状シールリップは、平ワッシャ形状であり、かつねじ溝を備えていることを特徴とする密封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は樹脂材によるシールリップとゴム状弾性材によるシール部との複合材料による密封装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の密封装置を図３に示す。詳細に関しては、出願人による特願平２−２７３８６号を参照することができる。
【０００３】
図３に示す密封装置１００は、互いに同軸的に相対移動するハウジング１１０と軸１１１の隙間を大気側Ｏと密封側Ｍとに隔てて密封するもので、その概略構成として密封装置１００の形状を保持する断面Ｌ字状の金属性の補強環１０１と、補強環１０１に加硫成形されるゴム状弾性体の第１シール部材１０２と、及び補強環１０１と第１シール部材１０２に挟まれるように固定される樹脂による第２シール部材１０３とを備えている。
【０００４】
補強環１０１はハウジング１１０の内周面に密封装置１００を固定するはめ合い部１０１ａとはめ合い部１０１ａから径方向内向きに延びたフランジ部１０１ｂとを備え、はめ合い部１０１ａの外周表面には第１シール部１０２と一体的に成形された外周密封部１０２ａが備えられている。
【０００５】
また、この密封装置１００は、シール部としては２つの部材を複合的に構成したものであり、一般的なゴム状弾性体によるリップだけでは長期間に渡り高い密封性能を満足させることが難しい過酷な条件で用いられることを可能としているものである。
【０００６】
すなわち、シール部には第１シール部材１０２の第１シールリップ１０２ｂと、第２シール部材１０３の第２シールリップ１０３ａが備えられ、それぞれのリップに異なる特徴を持たせて高機能化しているものである。
【０００７】
この従来技術においては、第２シールリップ１０３ａに樹脂として例えばＰＴＦＥ（４フッ化エチレン）による高い耐摩耗性や耐熱特性を備えた材料を採用して、密封装置１００の稼動中（主として軸１１１の回転運動）に密封側Ｍの高い圧力により第２シールリップ１０３ａが軸１１１の摺動表面に付勢されても摩耗や変形が少なく、また第１シールリップ１０２ｂの返転や移動等を防止する保持機能を備え、密封性能を長期間に渡り維持することが可能である。
【０００８】
第２シールリップ１０３ａの軸１１１の摺動表面との対向面にはポンプ作用を発生するねじ溝１０３ｂが形成され、軸１１１の回転中は軸１１１の摺動表面から大気側Ｏへと流出しようとする密封流体を密封側Ｍに押し戻すように作用させて高いシール性能を維持している。
【０００９】
一方、ゴム状弾性体の第１シールリップ１０２ｂは、軸１１１の回転中においてもこれ自体による密封性も必要ではあるが、この従来技術においてはむしろ、軸１１１の停止時における密封流体のシールを行うことも大事な機能となっている。
【００１０】
従って、このような従来技術においては２つの異なる材料の特性を引き出して上手に利用可能な構成とし、高性能なシール性を達成している。
【００１１】
図４は、図３で説明した複合シール部を備えた密封装置１００の製造工程を説明する図である。
【００１２】
図４（ａ）において、成形型２００は概略構成として下型２０１と上型２１０とから構成されている。下型２０１は底面を形成する第１型２０２と、外径側壁面を形成する第２型２０３と、内径側の壁面を形成する中子２０４とから分割構成されている。そして、中子２０４の外周面には雄ねじ部２０４ａが刻設されている。
【００１３】
一方、上型２１０の下面には、下型２０１内に挿入される環状の突部２１１が形成されている。そして型閉めした際に、この突部２１１と下型２０１との間に環状のキャビティ２２０が形成されることになる。
【００１４】
次に、密封装置１００の加硫成形は、以下のようにして行われる。
【００１５】
まず、下型２０１の中に補強環１０１と第２シール部材１０３及び第１シール部材１０２の素材としてゴム生地１０２’を所定の順に配設する。
【００１６】
また第２シール部材１０３としてはＰＴＦＥ等の樹脂を前もって切削加工等により断面Ｌ字状に形成しておく。断面Ｌ字状に形成せず、例えば平板状のワッシャ形状あるいはロート状のワッシャ形状の素材からなる第２シール部材１３０を利用し、型閉めにより断面Ｌ字状に形成することも考えられるが、この場合には第２シール部材１０３はゴム生地１０２’を介して補強環１０１と中子２０４の雄ねじ部２０４ａに付勢されるので、成形位置のずれや、ねじ溝１０３ｂを形成するための圧力が断面Ｌ字状に形成することで消費され十分に加圧されなくなる等の問題を考慮する必要がある。
【００１７】
そして、図４（ｂ）のように型閉めし、加熱及び加圧を行う。キャビティ２２０内でゴム生地１０２’は流動化し、第２シール部材１０３の第２シールリップ１０３ａ、補強環１０１の表面に沿って流れてキャビティ２２０内の全域にまで拡がる。
【００１８】
すると、熱により軟化した第２シール部材１０３の第２シールリップ１０３ａは流動化したゴム生地１０２’の圧力によって雄ねじ部２０４ａの表面に押しつけられ、雄ねじ部２０４ａに対応するねじ溝１０３ｂが形成される。
【００１９】
加硫成形が終了すると、型開きして成形品を取り出し、第１シール部材１０２の余剰部分を適宜切断して密封装置１００を完成させる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来技術において、上記のような複合シール部を備えた密封装置１００は、第１シール部材１０２から第１シールリップ１０２ｂが連続してゴム状弾性体で形成されているため、連続するためのゴム状弾性体を必要とし、密封装置１００の重量を増加させていた。
【００２１】
また、ゴム状弾性体製の第１シールリップ１０２ｂと樹脂製の第２シールリップ１０３ａとは、それぞれ独立しているため、軸１１１の偏心が大きい場合等に使用条件に合わせて、第１シールリップ１０２ｂの軸１１１に対して接触する締めしろの領域を大きくする必要があり、このようにすると、緊迫力が高まり、第１シールリップ１０２ｂが接触により発熱や摩耗してしまい、密封装置１００の寿命を低下させる虞があった。
【００２２】
本発明は上記従来技術の問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、軸偏心に対してシール性を向上し、さらに装置の長寿命化及び軽量化を図る密封装置を提供することにある。
【００２３】
【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、軸とハウジングとの間の環状隙間を密封する密封装置において、補強環と、補強環の外周に一体的に成形され、ハウジング内周に密封性を保ちながら嵌め込まれる外周密封部と、補強環に一体的に組み付けられ、軸表面に摺動自在に当接する当接面を有し、その先端は軸表面から離隔された樹脂製の環状シールリップと、前記環状シールリップの先端にのみ、前記外周密封部とは別体に焼付けられ、該環状シールリップの先端から軸表面に延びたゴム状弾性体製のシールリップと、を備え、前記環状シールリップは、平ワッシャ形状であり、かつねじ溝を備えていることを特徴とする。
【００２４】
従って、２つの異なる樹脂製及びゴム状弾性体製のシールリップによる高性能なシール性を備えつつ、ゴム状弾性体製のシールリップを別体で付加することからゴム状弾性体の使用量を減少させて軽量化を図ることができる。
【００２５】
また、高偏心の使用条件でも環状シールリップが偏心を吸収するため、ゴム状弾性体製のシールリップのシール対象部材に対する締めしろを大きくしなくても、偏心に安定して追従することができる。
【００２７】
また、環状シールリップの先端は軸表面から離隔されているので、ゴム状弾性体製のシールリップの変形が環状シールリップのシール性に影響することはない。
【００２９】
また、ゴム状弾性体製のシールリップは、軸表面から離隔された環状シールリップの先端から軸表面に延びているので、ゴム状弾性体製のシールリップは環状シールリップの先端でリップとしての作用を十分に行うことができる。
【００３１】
また、環状シールリップはねじ溝を備えているので、環状シールリップの可撓性が高まり、密封装置の稼動時において、ねじ溝によるポンプ作用と一緒に環状シールリップのシール性を向上させると共に、密封装置に軸等を組み付ける際の作業性が向上する。
【００３３】
また、環状シールリップは平ワッシャ形状であるので、環状シールリップは容易に製作可能である。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００３９】
図１は本発明を適用した密封装置１の断面説明図である。この密封装置１はハウジング１０とシール対象部材としての軸１１との隙間に配置される環状を呈するものであり、外環側がはめ合い部２としてハウジング１０の内周に嵌着され、内環側が運動する軸１１の摺動表面を密封するシールリップ部３となる。
【００４０】
はめ合い部２は密封装置１をハウジング内周に固定すると共に密封性を保つもので、金属製の補強環４によりはめ合い剛性が備えられ、また補強環４の外環部４ａにはゴム状弾性体からなるシール部５の外周密封部５ａが一体的に成形されている。
【００４１】
シールリップ部３は、樹脂としてＰＴＦＥ樹脂（４フッ化エチレン）を材料とする樹脂製の平ワッシャ形状の環状シールリップ６と、環状シールリップ６の先端に付加されたゴム状弾性体製のシールリップとしての第１シールリップ７と、シール部５の一部として一体的に形成されたダストリップ５ｂが備えられ、異なる材料より構成された複合リップとなっている。
【００４２】
シール部５は、補強環４と環状シールリップ６とを一体的に組み付けるゴム状弾性体である。
【００４３】
環状シールリップ６は、補強環４の折り曲げ断面であるところの外環部４ａの一端から径方向内向きに延びたフランジ部４ｂにゴム状弾性体を介して周端部を強固に固定されており、また軸１１の摺動表面と当接する当接面６ａにはねじ溝６ｂが形成されている。
【００４４】
そして、環状シールリップ６の先端は軸１１から離隔しており、その先端にゴム状弾性体製の第１シールリップ７が成形焼付されており、シール部５とは別体に付加されている。
【００４５】
そして、従来技術と同様に第１シールリップ７によって、軸１１との相対回転がない停止時における密封流体のシールを行うようになっいる。
【００４６】
このような構成の密封装置１は、第１シールリップ７がシール部５から連続して形成されることなく環状シールリップ６の先端に設けられるので、密封装置１に使用されるゴム状弾性体の量を減少して軽量化が図れる。
【００４７】
また、第１シールリップ７は、シール部５と別体に形成されるため、第１シールリップ７だけを容易に付加することもできる。
【００４８】
そして、軸１１が高偏心する場合でも、環状シールリップ６が偏心を吸収するため、ゴム状弾性体製の第１シールリップ７の軸１１に対する締めしろを大きくしなくても、軸１１の偏心に安定して追従することができる。このため、第１シールリップ７の締めしろを大きくして緊迫力が高まり、発熱や摩耗して寿命を低下することを防ぐことができる。
【００４９】
また、環状シールリップ６の先端が軸１１から離れており、その先端に第１シールリップ７が設けられているので、第１シールリップ７はリップ作用を十分に行うことができ、また、第１シールリップ７の変形が環状シールリップ６のシール性に影響することもない。
【００５０】
尚、ねじ溝６ｂ、ダストリップ５ｂの作用については従来技術によるものと同様である。また、環状シールリップ６は補強環４に直接取付けられてもよいし、補強環４で挟み付けてもよく、種々の方法が適用できる。
【００５１】
次に、密封装置１の成形工程を図２により説明する。図２は本実施の形態の密封装置を成形する成型工程を示す断面図である。成形工程としてはシール部５の材料に従って加硫成形や、モールド成形等が行われる。
【００５２】
本実施の形態では、流動化したゴム状弾性体を注入して成形する方法で、成形型の基本的構成は下型２１と上型２２とから構成されている。下型２１は外径側壁面を形成する外型２１ａと、密封装置１となる組立部材（補強環４及び環状シールリップ６）を保持する中型２１ｂ及び下型２１の中央部に位置する内型２１ｃとにより構成されている。
【００５３】
そして、内型２１ｃにはシール部５及び第１シールリップ７をそれぞれ別体に形成するために各々のゴム注入口を連通する通路２１ｄが設けてある。また、内型２１ｃには環状シールリップ６の当接面６ａにねじ溝６ｂを形成するねじ溝形成部２１ｅが刻設されている。
【００５４】
そして型閉めした際に、この上型２２と下型２１との間に環状のキャビティ２３が形成されることになる。
【００５５】
密封装置１の成形工程は次の通りである。まず、型を開き下型２１の中型２１ｂに補強環４及び環状シールリップ６からなる組立部材を装着する。
【００５６】
そして、開いた状態（不図示）の上型２２を型閉めし、流動化して拡がるゴム状弾性体が注入口を介してキャビティ２３内に充填され、シール部５及び第１シールリップ７が成形される。
【００５７】
成形時には、熱により軟化した環状シールリップ６の当接面６ａに型閉めの圧力によりねじ溝６ｂを形成する。成形が終了したら型開きして成形品を取り出し、シール部５及び第１シールリップ７の余剰部分やバリを適宜切断して密封装置１を完成させれば良い。
【００５８】
この成形工程においては、それぞれ別体のシール部５及び第１シールリップ７が一度に成形することができ手間もかからず容易に密封装置１を完成させることができる。
【００５９】
また、環状シールリップ６が平面状であるので、成形時に圧力を加えることが容易であり、ねじ溝６ｂの成形加工性が良い。
【００６０】
尚、本実施の形態に限られず、シール部５及び第１シールリップ７をそれぞれ別材料を注入して成形することもできる。
【００６１】
また、環状シールリップ６の内径端部６ｄの仕上げ方法は、矢印３０のように刃先等によりシール部５及び第１シールリップ７の余剰部分やバリを切削加工により除去して仕上げることができる。
【００６２】
さらに、密封装置１は使用装置への組立を容易にするために、予め環状シールリップ６の曲げ加工を行ってもよい。もっとも、曲げ加工を事前に行わないで使用装置への組立と同時に使用装置の軸により曲げても良いが、環状シールリップ６の緊迫力の調整をとることが難しいことと、組立に伴い環状シールリップ６に傷を付けたり損傷させてしまう恐れがあるので好ましい方法ではない。また、用いる成形型の形状を変更して、成形時に環状シールリップ６をある程度の曲げを伴うように成形させるようにすることで、曲げ加工を不要とすることも考えられる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、環状シールリップの先端にのみゴム状弾性体製のシールリップを外周密封部とは別体として焼付けたことで、２つの異なる樹脂製及びゴム状弾性体製のシールリップによる高性能なシール性を備えつつ、ゴム状弾性体製のシールリップを別体で付加することからゴム状弾性体の使用量を減少させて軽量化を図ることができる。
【００６４】
また、高偏心の使用条件でも環状シールリップが偏心を吸収するため、ゴム状弾性体製のシールリップのシール対象部材に対する締めしろを大きくしなくても、偏心に安定して追従することができる。このため、締めしろを大きくして緊迫力が高まり、発熱や摩耗して寿命を低下することを防ぐことができる。
【００６５】
環状シールリップの先端を軸表面から離隔したことで、ゴム状弾性体製のシールリップの変形が環状シールリップのシール性に影響することがなくなる。
【００６６】
ゴム状弾性体製のシールリップは環状シールリップの先端から軸表面へ延びることで、ゴム状弾性体製のシールリップは環状シールリップの先端でリップとしての作用を十分に行うことができる。
【００６７】
環状シールリップはねじ溝を備えていることで、環状シールリップの可撓性が高まり、密封装置の稼動時において、ねじ溝によるポンプ作用と一緒に環状シールリップのシール性を向上させると共に、密封装置に軸等を組み付ける際の作業性が向上する。
【００６８】
環状シールリップは平ワッシャ形状であることで、環状シールリップは容易に製作可能でコストも低く、またねじ溝形成の際の成形加工性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施の形態に係る密封装置を示す断面図である。
【図２】図２は実施の形態に係る密封装置の成型工程を説明する断面図である。
【図３】図３は従来の密封装置を示す断面図である。
【図４】図４は従来の密封装置の成形方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
１  密封装置
２  はめ合い部
３  シールリップ部
４  補強環
４ａ  外環部
４ｂ  フランジ部
５  シール部
５ａ  外周密封部
５ｂ  ダストリップ
６  環状シールリップ
６ａ  当接面
６ｂ  ねじ溝
７  第１シールリップ
１０  ハウジング
１１  軸
２１  下型
２１ａ  外型
２１ｂ  中型
２１ｃ  内型
２１ｄ  通路
２１ｅ  ねじ溝形成部
２２  上型
２３  キャビティ
【図１】
0003890756.tif 000002
【図２】
0003890756.tif 000003
【図３】
0003890756.tif 000004
【図４】
0003890756.tif 000005