(57)【要約】【課題】しめしろの変化に対する、信頼性の高いシールリップの追随性の評価を可能にしたシール性能評価方法を提供する。【解決手段】固定部材２０と回転部材３０の間の開口を塞ぐシール１０のシール性能評価方法であって、前記シール１０は前記固定部材２０に固定される固定部１３と、前記回転部材３０に形成されたシール摺動面３１に摺接するシールリップ１４と、を有し、前記シールリップ１４は、前記シール摺動面３１にしめしろをもって摺接し、前記回転部材３０の回転による前記シール摺動面３１の寸法の変化Ｄ１によって前記しめしろを変動させた時の、前記シール摺動面３１の寸法の変化が完了した時間Ｔ１から、前記シールリップ１４の変位が完了した時間Ｔ２までのリップ復元時間Ｔを測定し、前記リップ復元時間Ｔの長さをもって前記シールリップ１４の追随性の評価を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材と回転部材の間の開口を塞ぐシールのシール性能評価方法であって、
前記シールは前記固定部材に固定される固定部と、前記回転部材に形成されたシール摺動面に摺接するシールリップと、を有し、
前記シールリップは、前記シール摺動面にしめしろをもって摺接し、前記回転部材の回転による前記シール摺動面の寸法変化によって前記しめしろを変動させた時の、前記シール摺動面の寸法の変化が完了した時間から、前記シールリップの変位が完了した時間までのリップ復元時間を測定し、前記リップ復元時間の長さをもって前記シールリップの追随性の評価を行うことを特徴とするシール性能評価方法。
【請求項２】
前記シール摺動面の円周上１箇所に、前記シールリップとのしめしろを増す方向に突出する凸部を有することを特徴とする請求項１に記載のシール性能評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシール性能評価方法であり、より詳しくは、密封型転がり軸受等に使用される接触シールのシール性能評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールリップを有し、前記シールリップが回転部材に形成されたシール摺動面に接触して相対回転するする接触シールにおいては、シール性能評価として、前記シールリップと前記シール摺動面との間のしめしろの変化に対する、前記シールリップの追随性の評価が重要であることは、よく知られている。前記シールリップの追随性は、前記シールの素材、および前記シールリップの厚さや、前記シールリップ寸法によって、影響される。
【０００３】
前記接触シールのシール性能評価方法として、前記回転部材の回転に伴う、前記シールリップと前記回転部材の前記シール摺動面との間の空隙の発生又は、前記空隙の大きさにより前記シールリップの追随性を評価する接触シールのシール性能評価方法が提案されている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１―２０２７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載の一実施形態は、前記シールリップと前記回転部材の前記シール摺動面との間の前記空隙を、直接光学的に測定する方法である。前記回転部材の前記シール摺動面の寸法変化に伴い、前記シールリップと前記シール摺動面との間のしめしろは変化する。しかしながら、前記シールリップと前記シール摺動面との間のしめしろの変化によって、前記シールリップと前記シール摺動面との間に前記空隙が生じるとは限らない。
【０００６】
すなわち前記空隙の大きさによって、前記シールリップの追随性を評価する方法は、前記空隙の生じないしめしろの変化に対しては、前記シールリップの変位は測定できないため、しめしろの変化に対する追随性の評価としては、不十分である。
また、前記シールリップと前記回転部材の前記シール摺動面との間の前記空隙を、直接光学的に測定する方法は、前記シールリップと前記シール摺動面の間の潤滑油の影響、測定機器の分解能等、信頼性に問題があり、実用は極めて困難である。
【０００７】
前記特許文献１に記載の他の実施形態である、前記シールリップの軸方向の変位を測定し、前記軸方向の変位の量で、前記シールリップの追随性を評価する方法は、しめしろが前記シールリップの変位に与える影響度合いを評価するものである。しかし、前記シールリップの追随性の要素である、前記シール摺動面の寸法変化に対するシールリップの応答特性が勘案されず、しめしろの変化に対する追随性の評価としては、不十分である。また軸方向の変位の測定では、実機において半径方向に接触する接触シールに対しては、測定する変位の方向と、実機での変位の方向が異なり、シール性能評価の信頼性が低い。
【０００８】
この発明の目的は、しめしろの変化に対する、信頼性の高いシールリップの追随性の評価を可能にしたシール性能評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、固定部材と回転部材の間の開口を塞ぐシールのシール性能評価方法であって、前記シールは、前記固定部材に固定される固定部と、前記回転部材に形成されたシール摺動面に摺接するシールリップと、を有し、前記シールリップは、前記シール摺動面にしめしろをもって摺接し、前記回転部材の回転による前記シール摺動面の寸法変化によって前記しめしろを変動させた時の、前記シール摺動面の寸法変化が完了した時間から、前記シールリップの変位が完了した時間までのリップ復元時間を測定し、前記リップ復元時間の長さをもって前記シールリップの追随性の評価を行うことである。
【００１０】
前記回転部材が回転することにより、前記回転部材の前記シール摺動面の寸法変化によって、前記シール摺動面と前記シールリップの間のしめしろが変動する。前記シールリップは、前記しめしろの変動に追随して、前記シール摺動面の寸法変化の方向に変位する。本発明の方法によると、前記シール摺動面の寸法変化が完了した時間から、前記シールリップの変位が完了するまでの時間差、すなわちリップ復元時間が測定される。
【００１１】
リップ復元時間は、前記シール摺動面の寸法変化に対する前記シールリップの応答特性を表しており、前記リップ復元時間が短いほど前記シールリップの追随性が優れている。本発明のシール性能評価方法によれば、前記リップ復元時間で前記シールリップの追随性を評価することにより、信頼性の高いシールリップの追随性の評価が可能となる。
【００１２】
上記の課題を解決するため、請求項２に係る発明の構成上の特徴は、前記シール摺動面の円周上１箇所に、前記シールリップとのしめしろを増す方向に突出する凸部を有することである。
【００１３】
前記シール摺動面の円周上１箇所にしめしろを増す方向に突出する凸部を設けることにより、前記シール摺動面の寸法変化、すなわちしめしろの変化の起点、終点が明確になり、前記シール摺動面の寸法変化と前記シールリップの変位との時間差すなわちリップ復元時間が、より正確に評価できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、しめしろの変化に対する、信頼性の高いシールの追随性の評価を可能にしたシール性能評価方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態のシール性能評価方法に使用するシール性能評価装置の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態のシール性能評価方法に使用する回転軸の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態のシール性能評価方法で作成される変位量と時間のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
この発明の一実施形態のシール性能評価方法を、以下図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態のシール性能評価方法に使用するシール性能評価装置の説明図である。
図２は本発明の一実施形態のシール性能評価方法に使用する回転軸の説明図である。
【００１７】
図１によると、本発明の一実施形態のシール性能評価方法に使用するシール性能評価装置１は、固定部材２０と、固定部材２０と同軸に配置された回転部材３０と、回転部材３０を回転させる駆動手段４０と、変位測定手段５０と、演算出力手段６０と、固定部材２０と回転部材３０の間の開口を塞ぐシール１０とで構成されている。
固定部材２０は、円筒形状であり、内周にシール嵌合面２１が形成され、円周上１箇所に同一軸線方向に並べて配置されたシール測定穴２２および軸測定穴２３が、外周から内周に貫通して形成されている。
【００１８】
回転部材３０は円盤形状で、外周がシール摺動面３１となっている。シール摺動面３１には図２に示すように、円周上1箇所に、半径方向に突出する凸部３２が軸線方向に全長に渡って形成されている。回転部材３０の軸線方向一方側の端部は、駆動手段４０に係合している。凸部３２は断面が半月形状で、図２においては、高さｈはシール摺動面３１の直径ｄの０．５〜１．０％、基部の幅ｌはシール摺動面３１の直径ｄの５〜１０％、となっている。
【００１９】
駆動手段４０は、駆動モータ４１と、駆動モータ４１と回転部材３０を連結し、回転を伝達するジョイント４２とで構成されている。
【００２０】
変位測定手段５０は、たとえば分解能０．５μｍ程度のレーザ変位計が用いられる。変位測定手段５０は、レーザ光によって、シール摺動面３１の半径方向の寸法変化を測定する寸法変化測定手段５１、およびレーザ光によって、シール１０のシールリップ１４の半径方向の変位を測定するリップ変位測定手段５２を有している。
【００２１】
演算出力手段６０は、ＦＦＴアナライザ６１と、出力用演算回路６２、出力画面６３、およびプリンター６４とからなり、ＦＦＴアナライザ６１と変位測定手段５０とは信号ケーブルによって結ばれている。
【００２２】
試料であるシール１０は、ＮＢＲ等の合成ゴムからなるシール本体１１と、補強部材としての金属製の芯金１２とからなる。芯金１２は円筒部１６と、円筒部１６の一方側の端部から縮径して形成された円盤部１７を有している。芯金１２の円筒部１６の外周は、固定部としての嵌合面１３となっている。シール本体１１は、芯金１２の円筒部１６の内周と円盤部１７を覆う形に形成され、芯金１２の円盤部１７の径方向内方から、軸線方向に円筒部１６の方向の内周にシールリップ１４が形成されている。
【００２３】
シールリップ１４の内周の最小直径は、回転部材３０のシール摺動面３１の直径より小さい。また、シールリップ１４の外周１箇所に測定点１５を有し、内周の最小直径位置と測定点１５は軸線方向において同一箇所である。
嵌合面１３の円周上１箇所に、外周からシールリップ１４の測定点１５に向けて芯金１２の円筒部１６を貫通して、リップ測定穴１８が形成されている。
【００２４】
試料であるシール１０は、シールリップ１４を回転部材３０のシール摺動面３１に摺接し、嵌合面１３を固定部材２０のシール嵌合面２１に内嵌して固定部材２０に固定されている。この時、固定部材２０のシール測定穴２２の軸心と、シール１０のリップ測定穴１８の軸心は一致している。また、回転部材３０のシール摺動面３１と、シールリップ１４の内周は、しめしろをもって接している。
【００２５】
変位測定手段５０は、寸法変化測定手段５１のレーザが、固定部材２０の軸測定穴２３を通過して、回転部材３０のシール摺動面３１到達し、リップ変位測定手段５２のレーザが、固定部材２０のシール測定穴２２、シール１０のリップ測定穴１８を通過してシールリップ１４の測定点１５に到達する位置関係に配置されている。
【００２６】
以下、本発明の一実施形態のシール性能評価方法の作用、効果について説明する。
本発明の一実施形態のシール性能評価方法は、以下の手順で実施される。
シール性能評価装置１において、試料であるシール１０が固定部材２０に固定された状態で、駆動手段４０によって回転部材３０を回転させる。
【００２７】
回転部材３０の回転に伴って、シール摺動面３１に半径方向、すなわち、しめしろを増す方向に形成された凸部３２がシールリップ１４の測定点１５の内方を移動した時、シール摺動面３１とシールリップ１４との間のしめしろが変動し、シールリップ１４の測定点１５に半径方向の変位が生じる。
ここで、寸法変化測定手段５１、およびリップ変位測定手段５２によって、シール摺動面３１の半径方向の寸法の変化と、シールリップ１４の測定点１５の半径方向の変位の双方が同時に測定される。
【００２８】
シール摺動面３１の半径方向の寸法の変化量である測定データ、およびシールリップ１４の測定点１５の半径方向の変位量である測定データはそれぞれ信号ケーブルを経由して、ＦＦＴアナライザ６１に転送される。ＦＦＴアナライザ６１は、寸法変化測定手段５１、およびリップ変位測定手段５２から転送された測定データを数値化し、出力用演算回路６２に転送する。数値化された測定データは、出力用演算回路６２で、同期され、出力画面６３に図３に示すグラフとして表示される。また、図３に示すグラフはプリンター６４に送られ、印刷することができる。
【００２９】
図３のグラフにおいて、横軸は回転部材３０の回転時間、縦軸はシール摺動面３１の半径方向の寸法の変化量、およびシールリップ１４の半径方向の変位量を示している。
Ｄ１は回転部材３０の回転時間と、シール摺動面３１の半径方向の寸法の変化量との関係、Ｄ２は回転部材３０の回転時間と、シールリップ１４の測定点１５の半径方向の変位量との関係を示している。
【００３０】
図３のグラフにおけるＴ１は、シール摺動面３１の凸部３２が、シールリップ１４の測定点１５の径方向内方を通過し終わり、シール摺動面３１の半径方向の寸法変化が終了した時の時間である。Ｔ２はシール摺動面３１の凸部３２の移動によるシールリップ１４の測定点１５の半径方向の変位が完了し、凸部３２の影響が無くなった時の時間である。リップ復元時間Ｔは、前記シール摺動面の寸法変化が完了した時間Ｔ１から、前記シールリップの変位が完了する時間Ｔ２までの時間差であり、Ｔ＝Ｔ２−Ｔ１として求められる。
【００３１】
リップ復元時間Ｔは、シール摺動面３１の寸法変化に対するシールリップの応答特性を表しており、リップ復元時間Ｔが短いほどシールリップの追随性が優れている。本発明のシール性能評価方法によれば、リップ復元時間Ｔでシールリップの追随性を評価することにより、信頼性の高いシール性能評価が可能となる。
【００３２】
また、本実施形態のシール性能評価方法によれば、前記シールリップの半径方向の変位を直接測定するため、実機に即した信頼性の高い評価が可能である。このように、本実施形態の  シール性能評価方法によれば、従来のシール性能評価方法にくらべ信頼性の高いシール性能評価を行うことができる。
【００３３】
上述の一実施形態シール性能評価方法においては、シール１０は、外周に形成された嵌合面１３が、固定部材２０の内周に形成されたシール嵌合面２１に嵌入して固定され、内周に形成されたシールリップ１４が回転する回転部材３０の外周に形成されたシール摺動面３１に摺接して配置されている。この発明では、シールは、シールの内周面が固定部材の外周に嵌入して固定され、シールの外周のシールリップが、回転する回転部材の内周に形成されたシール摺動面に摺接して配置されていてもよい。
【００３４】
上述の一実施形態シール性能評価方法においては、回転部材３０はシール摺動面３１には、半径方向に突出する断面が半月形状の凸部３２が、円周上1箇所に形成されているが、この発明では、凸部は複数個所に形成されていて良い。また、凸部３２の断面の形状は、半月形状と異なっていてもよい。
【００３５】
本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは当然である。
【符号の説明】
【００３６】
１      ‥  シール評価装置
１０    ‥  シール
１１    ‥  シール本体
１２    ‥  芯金
１３    ‥  嵌合面（固定部）
１４    ‥  シールリップ
２０    ‥  固定部材
３０    ‥  回転部材
３１    ‥  シール摺動面
３２    ‥  凸部
Ｔ      ‥  リップ復元時間
Ｔ１    ‥  寸法変化が完了した時間
Ｔ２    ‥  変位が完了した時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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