(57)【要約】【課題】ハウジングと、ハウジングに対して相対的に回転する軸との間の環状隙間を密封するゴム状弾性体製のリップシールにおいて、摩耗による摺動面幅の拡大を抑制することを目的とする。【解決手段】ゴム状弾性体製のリップシール１２４は、リップ先端部１２４０を備え、リップ先端部１２４０は、ガータースプリング１３４が装着される環状溝１２４１を備えると共に、環状の突出部１２４２を内周面側に備える。突出部１２４２は、プロペラ軸２００の外周面２１１に対して摺動する摺動面１２４５と、第１側面１２４６と、第２側面１２４７と、を備え、第１側面１２４６と第２側面１２４７は、ガータースプリング１３４が装着され、且つ、摺動面１２４５が外周面２１１に対して摺動する状態において、互いに略平行となる。【選択図】図２
2017180534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジングが有する軸孔に挿通されて、前記ハウジングに対して相対的に回転する軸との間の環状隙間を密封するゴム状弾性体製のリップシールにおいて、
径方向内側に設けられたリップ先端部を備え、
前記リップ先端部は、
ガータースプリングが装着される環状溝を外周面側に備えると共に、
径方向内側に突出した環状の突出部を内周面側に備え、
前記突出部は、
前記軸の外周面に対して摺動する環状の摺動面と、
前記摺動面の軸方向一方側に設けられた第１側面と、
前記摺動面の軸方向他方側に設けられた第２側面と、を備え、
前記第１側面と前記第２側面は、前記環状溝に前記ガータースプリングが装着され、且つ、前記摺動面が前記軸の外周面に対して摺動する状態において、互いに略平行となることを特徴とするリップシール。
【請求項２】
前記第１側面と前記第２側面の何れもが、前記環状溝に前記ガータースプリングが装着され、且つ、前記摺動面が前記軸の外周面に対して摺動する状態において、前記軸の中心軸線に対して略垂直となることを特徴とする請求項１に記載のリップシール。
【請求項３】
前記第１側面の径方向の幅と前記第２側面の径方向の幅の何れもが、リップシールの初期状態において前記摺動面の軸方向の幅の０．７倍以上であることを特徴とする請求項２に記載のリップシール。
【請求項４】
軸孔を有するハウジングと、
前記軸孔に挿通された、前記ハウジングに対して相対的に回転する軸と、
前記ハウジングと前記軸との間の環状隙間を密封するゴム状弾性体製のリップシールと、
前記リップシールに装着されたガータースプリングと、を備える密封構造において、
前記リップシールは、
径方向内側に設けられたリップ先端部を備え、
前記リップ先端部は、
前記ガータースプリングが装着された環状溝を外周面側に備えると共に、
径方向内側に突出した、前記軸が挿通された環状の突出部を内周面側に備え、
前記突出部は、
前記軸の外周面に対して摺動する環状の摺動面と、
前記摺動面の軸方向一方側に設けられた第１側面と、
前記摺動面の軸方向他方側に設けられた、前記第１側面に対して略平行な第２側面と、を備えることを特徴とする密封構造。
【請求項５】
前記第１側面と前記第２側面の何れもが、前記軸の中心軸線に対して略垂直であることを特徴とする請求項４に記載の密封構造。
【請求項６】
前記第１側面の径方向の幅と前記第２側面の径方向の幅の何れもが、リップシールの初期状態において前記摺動面の軸方向の幅の０．７倍以上であることを特徴とする請求項５に記載の密封構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングと、前記ハウジングが有する軸孔に挿通されて、前記ハウジングに対して相対的に回転する軸との間の環状隙間を密封するゴム状弾性体製のリップシール、及び、密封構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶のプロペラ軸と、プロペラ軸が挿通された船尾管との間の環状隙間を密封するために、ゴム状弾性体製のリップシールが用いられている。このような船尾管用リップシールにおいては、船体の重量や海洋の波の影響で喫水が深くなると、水圧と船内圧との差圧、すなわち、リップシールに作用する正面側圧力と背面側圧力との差が比較的大きくなることがある。差圧が大きくなった場合には、プロペラ軸とリップシールとの間の摺動面の潤滑性が低下することがあるため、摺動面の摩耗が早まってしまうことがある。従来のリップシールにおいては、リップシールの先端がテーパ面から構成されていたため、摺動面が摩耗すると、摺動面幅（摺動面の軸方向の幅）が更に拡大されてしまうことがあった。その結果、摺動面の潤滑性が更に低下し、更に摩耗が進行してしまうおそれがあった。このように、船尾管用シールにおいては、摺動面幅の拡大を抑制する対策が求められる。
【０００３】
なお、従来、ハウジングと軸との間の環状隙間を密封するゴム状弾性体製のリップシールにおいて、リップ部の内周面に段差を設ける構成が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に開示された構成においては、軸に対して円筒面１３が摺動するが、円筒面１３の軸方向における両側には、機外側テーパ面１２ａと機内側テーパ面１１が設けられている。したがって、この構成においては、円筒面１３が摩耗するにつれて、摺動面幅が広くなってしまうため、摺動面間の潤滑性が低下するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−９０４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ハウジングと、前記ハウジングが有する軸孔に挿通されて、前記ハウジングに対して相対的に回転する軸との間の環状隙間を密封するゴム状弾性体製のリップシールにおいて、摩耗による摺動面幅の拡大を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【０００７】
すなわち、本発明に係るリップシールは、
ハウジングと、前記ハウジングが有する軸孔に挿通されて、前記ハウジングに対して相対的に回転する軸との間の環状隙間を密封するゴム状弾性体製のリップシールにおいて、
径方向内側に設けられたリップ先端部を備え、
前記リップ先端部は、
ガータースプリングが装着される環状溝を外周面側に備えると共に、
径方向内側に突出した環状の突出部を内周面側に備え、
前記突出部は、
前記軸の外周面に対して摺動する環状の摺動面と、
前記摺動面の軸方向一方側に設けられた第１側面と、
前記摺動面の軸方向他方側に設けられた第２側面と、を備え、
前記第１側面と前記第２側面は、前記環状溝に前記ガータースプリングが装着され、且つ、前記摺動面が前記軸の外周面に対して摺動する状態において、互いに略平行となることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、当該状態においては、第１側面と第２側面とが互いに略平行となるため、摺動面と軸の外周面との摺動によって摺動面が摩耗したとしても、摺動面幅は略一定になる。したがって、摺動面の摩耗による摺動面幅の拡大が抑制される。
【０００９】
また、前記第１側面と前記第２側面の何れもが、前記環状溝に前記ガータースプリングが装着され、且つ、前記摺動面が前記軸の外周面に対して摺動する状態において、前記軸の中心軸線に対して略垂直となるようにしてもよい。
【００１０】
これにより、軸の外周面に対する摺動面の接触状態がより安定するため、摺動面の幅が略一定に保たれやすくなる。
【００１１】
また、前記第１側面の径方向の幅と前記第２側面の径方向の幅の何れもが、リップシールの初期状態において前記摺動面の軸方向の幅の０．７倍以上であるようにしてもよい。
【００１２】
これにより、リップシールの使用期間に亘って摺動面幅を略一定に維持することができる。
【００１３】
なお、本発明に係る密封構造は、
軸孔を有するハウジングと、
前記軸孔に挿通された、前記ハウジングに対して相対的に回転する軸と、
前記ハウジングと前記軸との間の環状隙間を密封するゴム状弾性体製のリップシールと、
前記リップシールに装着されたガータースプリングと、を備える密封構造において、
前記リップシールは、
径方向内側に設けられたリップ先端部を備え、
前記リップ先端部は、
前記ガータースプリングが装着された環状溝を外周面側に備えると共に、
径方向内側に突出した、前記軸が挿通された環状の突出部を内周面側に備え、
前記突出部は、
前記軸の外周面に対して摺動する環状の摺動面と、
前記摺動面の軸方向一方側に設けられた第１側面と、
前記摺動面の軸方向他方側に設けられた、前記第１側面に対して略平行な第２側面と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、前記第１側面と前記第２側面の何れもが、前記軸の中心軸線に対して略垂直であるようにしてもよい。
【００１５】
また、前記第１側面の径方向の幅と前記第２側面の径方向の幅の何れもが、リップシールの初期状態において前記摺動面の軸方向の幅の０．７倍以上であるようにしてもよい。
【００１６】
上記の密封構造によれば、上記のリップシールと同様の作用効果が奏される。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、ハウジングと、前記ハウジングが有する軸孔に
挿通されて、前記ハウジングに対して相対的に回転する軸との間の環状隙間を密封するゴム状弾性体製のリップシールにおいて、摩耗による摺動面幅の拡大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例に係るリップシールが取り付けられた密封構造を示す模式的断面図である。
【図２】実施例に係るリップシールの使用時における断面図である。
【図３】実施例に係るリップシールの突出部の寸法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、本実施例に係るリップシール及び密封構造は、船舶のプロペラ軸と、プロペラ軸が挿通された船尾管との間の環状隙間を密封するために用いられる。ただし、本発明に係るリップシール及び密封構造の用途は、船舶の船尾管に限定されない。
【００２０】
（実施例）
図１〜図２を参照して、本発明の実施例に係るリップシール及び密封構造について説明する。
【００２１】
＜密封構造の全体構成＞
特に図１を参照して、本発明の実施例に係る密封構造の全体構成について説明する。この密封構造には、本発明の実施例に係るリップシールが用いられている。図１は、実施例に係る密封構造の構成を示す模式的断面図である。図１は、プロペラ軸２００の中心軸線Ｃを含む平面による断面であって、切断端面のみが示されている。
【００２２】
密封構造１００は、軸孔３０１を有するハウジングとしての船尾管３００と、軸孔３０１に挿通された、船尾管３００に対して回転するプロペラ軸２００と、船尾管３００とプロペラ軸２００との間の環状隙間を密封するゴム状弾性体製のリップシール１２１，１２２，１２３，１２４と、ガータースプリング１３１，１３２，１３３，１３４とを備えている。なお、本実施例においては、プロペラ軸２００の外周面側には、プロペラ軸２００の一部品としての円筒状のライナ２１０が固定されている。また、本実施例においては、船尾管３００には、船尾管３００の一部品としてのケース３１０が固定されている。以上の構成により、密封構造１００は、船尾管３００とプロペラ軸２００との間の環状隙間を密封して、図中左側の領域Ｗ内にある海水が船内に浸入することを防止すると共に、図中右側の領域Ｌ内にある潤滑液が船外に漏出することを防止する。プロペラ軸２００には、プロペラ軸２００と共に回転するプロペラ２３０が取り付けられている。プロペラ２３０は、ボルトによってライナ２１０に固定されている。プロペラ２３０の内周側には環状の切り欠き２３１が設けられており、この切り欠き２３１にシールリング２４０が装着されている。このシールリング２４０によって、プロペラ軸２００とライナ２１０との間に海水等が浸入してしまうことが抑制される。
【００２３】
プロペラ軸２００は軸受け２２０によって軸支されている。本実施例においては、潤滑液としては、水、または水溶性の潤滑剤が溶解した水を主成分とする潤滑液が用いられているため、ゴム材又は樹脂材から成る滑り軸受けが軸受け２２０として用いられている。一般に、水または水溶性潤滑剤が用いられた潤滑液は、漏出したとしても海洋を汚染しにくいため、環境性に優れている。なお、水等に替えて、潤滑液として油（潤滑油）が用い
られる場合には、金属製の軸受けが軸受け２２０に用いられる。
【００２４】
環状のケース３１０は、船尾管３００に対してボルトによって固定された金属製のフランジリング３１１と、複数の金属製の中間リング３１２，３１３，３１４と、金属製のカバーリング３１５とから構成される。これらの金属製の５つのリングは、軸方向に挿通される不図示のボルトによって組み合わされている。そして、これら５つのリングの間に、４つのリップシール１２１，１２２，１２３，１２４が、それぞれの外周側が締め付けられた状態で取り付けられている。なお、本実施例に係る４つのリップシールは同一の形状を有している。
【００２５】
リップシール１２１から１２４のそれぞれは、径方向内側に、詳細は後述するリップ先端部を備えている。リップシール１２１から１２４のそれぞれのリップ先端部には、ガータースプリング１３１から１３４がそれぞれ装着されている。また、各リップ先端部は、プロペラ軸２００の外周面２１１に対して摺動する摺動面が設けられた突出部を備えており、各摺動面によって、それぞれのリップシールによって隔てられた２つの領域間が密封される。これら４つのリップシールによって隔てられた環状の空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内には、潤滑液が封入（充填）されている。ここで、領域Ｌ、領域Ｗ、及び３つの空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内の流体圧力を、それぞれＰＬ，ＰＷ，ＰＳ１，ＰＳ２，ＰＳ３とすると、本実施例においては、ＰＬ＞ＰＳ１＞ＰＳ２、及び、ＰＷ＞ＰＳ３＞ＰＳ２が成立している。なお、これら３つの空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内には、潤滑液に替えて他の液体や空気などの気体が封入されていてもよい。この場合であっても、各流体圧力は上記の２つの関係を満たすように設定される。
【００２６】
＜リップシールの構成＞
特に図２を参照して、本実施例に係るリップシールの構成について説明する。なお、既に述べたように、本実施例に係る４つのリップシールは同一の形状を有している。したがって、以下においては、リップシール１２４を例にして、本実施例に係るリップシールの構成について説明する。
【００２７】
図２は、リップシール１２４の使用時（より詳細には、プロペラ軸２００の外周面２１１に対する摺動時）における断面図である。なお、図２には、プロペラ軸２００の中心軸線Ｃを含む平面による断面であって、切断端面のみが描かれている。ゴム状弾性体製のリップシール１２４は、径方向内側に設けられたリップ先端部１２４０と、リップ先端部１２４０よりも径方向外側に設けられ、径方向外側かつ軸方向一方側（図２中の右側）へ向かって延びた後に屈曲して径方向外側かつ軸方向他方側（図２中の左側）に向かって延びる屈曲部１２５０と、中間リング３１４とカバーリング３１５とによって締め付けられる被固定部１２６０とを備えている。なお、既に述べたように、図中右側の領域Ｗ内の流体圧力ＰＷは、図中左側の空間Ｓ３内の流体圧力ＰＳ３より高い。つまり、リップシール１２４は、屈曲部１２５０に対し、リップ先端部１２４０が高圧側に配置されるようにして、船尾管３００に対して固定される。
【００２８】
リップ先端部１２４０は、ガータースプリング１３４が装着される環状溝１２４１をその外周面側に備えると共に、径方向内側に突出した環状の突出部１２４２をその内周面側に備えている。また、リップ先端部１２４０の高圧側には、低圧側に向かうにつれて縮径する高圧側テーパ面１２４３が形成されている。また、リップ先端部１２４０の低圧側かつ径方向内側には、低圧側に向かうにつれて拡径する低圧側テーパ面１２４４と湾曲面１２４８とが形成されている。そして、突出部１２４２は、プロペラ軸２００の外周面としてのライナ２１０の外周面２１１に対して摺動する環状の摺動面１２４５と、摺動面１２４５の軸方向一方側である低圧側に設けられた第１側面１２４６と、摺動面１２４５の軸方向他方側である高圧側に設けられた第２側面１２４７と、を備えている。図２に示され
るように、高圧側テーパ面１２４３と第２側面１２４７とが接続しており、第１側面１２４６と低圧側テーパ面１２４４とが接続している。また、低圧側テーパ面１２４４は湾曲面１２４８と接続している。
【００２９】
なお、屈曲部１２５０は、リップ先端部１２４０の低圧側に接続し、径方向外側かつ低圧側へ向かって延びる径方向内側部１２５１と、径方向内側部１２５１に接続し、径方向外側かつ高圧側へ向かって延びて被固定部１２６０に接続する径方向外側部１２５２とから構成される。したがって、屈曲部１２５０は、断面が略Ｖ字型になる。なお、リップ先端部１２４０の湾曲面１２４８と、径方向内側部１２５１の内周面１２５３とが接続している。
【００３０】
そして、リップシール１２４においては、リップ先端部１２４０の環状溝１２４１にガータースプリング１３４が装着され、且つ、リップ先端部１２４０の摺動面１２４５がプロペラ軸２００の外周面２１１に対して回転摺動する状態において、第１側面１２４６と第２側面１２４７とが、互いに略平行（平行を含む）となるように設計されている。したがって、リップシール１２４においては、環状溝１２４１にガータースプリング１３４が装着され、且つ、摺動面１２４５がプロペラ軸２００の外周面２１１に対して回転摺動する状態において、第１側面１２４６と第２側面１２４７とが、互いに略平行（平行を含む）となる。なお、このようなリップシール１２４の設計は、リップシール１２４の各部位の寸法、弾性特性、ガータースプリング１３４の締め付け力、領域Ｗ内の流体圧力ＰＷや空間Ｓ３内の流体圧力ＰＳ３等を考慮して行えばよい。
【００３１】
また、リップシール１２４においては、リップ先端部１２４０の環状溝１２４１にガータースプリング１３４が装着され、且つ、リップ先端部１２４０の摺動面１２４５がプロペラ軸２００の外周面２１１に対して回転摺動する状態において、第１側面１２４６と第２側面１２４７の何れもが、プロペラ軸２００の中心軸線Ｃに対して略垂直（垂直を含む）となるように設計されている。したがって、リップシール１２４においては、環状溝１２４１にガータースプリング１３４が装着され、且つ、摺動面１２４５がプロペラ軸２００の外周面２１１に対して回転摺動する状態において、第１側面１２４６と第２側面１２４７の何れもが、プロペラ軸２００の中心軸線Ｃに対して略垂直（垂直を含む）となる。なお、このようなリップシール１２４の設計も、上述した各項目を考慮して行えばよい。
【００３２】
なお、同様にして、他のリップシール１２１，１２２，１２３についても、それぞれのリップ先端部の環状溝にガータースプリング１３１，１３２，１３３がそれぞれ装着され、且つ、リップ先端部の摺動面がプロペラ軸２００の外周面２１１に対して回転摺動する状態においては、それぞれの突出部の第１側面と第２側面とが、互いに略平行（平行を含む）となると共に、第１側面と第２側面の何れもが、プロペラ軸２００の中心軸線Ｃに対して略垂直（垂直を含む）となる。
【００３３】
＜本実施例に係るリップシール及び密封構造の優れた点＞
本実施例に係るリップシール１２４によれば、環状溝１２４１にガータースプリング１３４が装着され、且つ、摺動面１２４５がプロペラ軸２００の外周面２１１に対して回転摺動する状態においては、第１側面１２４６と第２側面１２４７とが互いに略平行となるため、摺動面１２４５と外周面２１１との回転摺動によって摺動面１２４５が摩耗したとしても、摺動面１２４５の幅（摺動面幅）は略一定になる。したがって、摺動面１２４５の摩耗による摺動面幅の拡大が抑制される。その結果、摺動面幅の拡大による摺動面１２４５の潤滑性低下が抑制されるため、摺動面１２４５の異常摩耗が抑制され、以てリップシール１２４の耐久性が向上する。
【００３４】
また、リップシール１２４によれば、当該状態においては、第１側面１２４６と第２側
面１２４７の何れもが、プロペラ軸２００の中心軸線Ｃに対して略垂直（垂直を含む）となる。これにより、外周面２１１に対する摺動面１２４５の接触状態がより安定するため、摺動面幅が略一定に保たれやすくなる。
【００３５】
以上の作用効果は、リップシール１２１から１２３においても同様に発揮される。
【００３６】
＜突出部の寸法について＞
次に、図３を用いて本実施例に係るリップシールの突出部の寸法について説明する。以下においても、リップシール１２４を例にして説明する。図３は、リップシール１２４の突出部１２４０の寸法を説明する図であって、リップシール１２４の中心軸を含む平面による断面の一部のみを示している。なお、図３は、初期状態（新品状態）にあるリップシール１２４が、プロペラ軸２００の外周面２１１に対して摺動しているときの状態を示している。なお、図３に示される形状は１例に過ぎず、リップシール１２４の各部位の形状は、図示された形状に限定されない。
【００３７】
図３に示されるように、リップシール１２４の摺動時における、摺動面１２４５の軸方向の幅（摺動面幅）をＤ、第１側面１２４６の径方向の幅（低圧側テーパ面１２４４との境界から末端までの幅）をＨ１、第２側面１２４７の径方向の幅（高圧側テーパ面１２４３との境界から末端までの幅）をＨ２とする。
【００３８】
ここで、船舶の定期点検は通常５年毎に行われるため、本実施例に係るリップシールは、５年毎に交換される。５年間の使用期間における突出部１２４５の最大許容摩耗深さ（交換の際、許容される磨耗深さ、つまり、磨耗量がその値を超えたときに交換しなければならない値）をＨとすると、リップシールの摺動幅Ｄ、及び、縦横比Ｈ／Ｄの値は、リップシールの直径に応じて下記表に示される値になる。
【表１】
2017180534.tif 000003
【００３９】
この表から、第１側面１２４６の径方向の幅Ｈ１と第２側面１２４７の径方向の幅Ｈ２について、リップシール直径に関わらず、Ｈ１／ＤとＨ２／Ｄがリップシールの初期状態において０．７以上であれば、５年間の使用期間に亘って、上述したリップシール１２４の優れた効果が発揮されることが分かる。したがって、突出部１２４０の寸法は、第１側面１２４６の径方向の幅Ｈ１と第２側面１２４７の径方向の幅Ｈ２の何れもが、初期状態において摺動面の軸方向の幅Ｄの０．７倍以上であるように設計するとよい。これにより、リップシール１２４の使用期間に亘って摺動面幅を略一定に維持することができる。リップシール１２１から１２３についても同様である。
【００４０】
（その他）
本発明に係るリップシール及び密封構造の構成は、上記の実施例で説明した態様に限られず、その作用効果が発揮される限りにおいて、種々の態様を採用することができる。特に、上記の実施例に係るリップシールの突出部においては、第１側面と第２側面の何れもが、環状溝にガータースプリングが装着され、且つ、摺動面がプロペラ軸の外周面に対して摺動する状態において、プロペラ軸の中心軸線に対して略垂直となるように構成されている。ただし、両側面のプロペラ軸の中心軸線に対する角度は略垂直に限定されず、両側面が互いに略平行となる限りにおいて、略垂直とは異なる角度であってもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１００：密封構造
１２１，１２２，１２３，１２４：リップシール
１３１，１３２，１３３，１３４：ガータースプリング
２００：プロペラ軸
２１０：ライナ
２１１：外周面
２３０：プロペラ
２４０：シールリング
３００：船尾管
３０１：軸孔
３１０：ケース
３１１：フランジリング
３１２，３１３，３１４：中間リング
３１５：カバーリング
１２４０：リップ先端部
１２４１：環状溝
１２４２：突出部
１２４３：高圧側テーパ面
１２４４：低圧側テーパ面
１２４５：摺動面
１２４６：第１側面
１２４７：第２側面
１２４８：湾曲面
１２５０：屈曲部
１２５１：径方向内側部
１２５２：径方向外側部
１２５３：内周面
１２６０：被固定部
【図１】
2017180534.tif 000004
【図２】
2017180534.tif 000005
【図３】
2017180534.tif 000006