(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸的に設けられ相対回転するハウジング及び軸のうち一方の部材に固定され、
該ハウジング及び軸の間の環状隙間において、所定の密封対象液体が収容された内部空間側を、外部空間側から前記軸の軸方向に沿って密封する密封装置であって、
前記ハウジング及び軸が、相対的に正逆の回転方向を変更しつつ、回転数が正逆にそれぞれ最大で３０００ｒｐｍまで達する回転動作を繰り返すような使用環境下で使用される密封装置において、
前記ハウジング及び軸のうちの他方の部材に摺動接触するメインリップを備えた第１のシール部材と、
順回転及び逆回転の両回転方向に対し密封対象液体を前記内部空間側に押し戻すためのネジ部と、
前記第１のシール部材に嵌着され、前記メインリップの内部空間側で前記他方の部材に対して環状の平らなシール面で摺動接触するサブリップを備えた第２のシール部材と、
を有し、
前記ネジ部は、前記メインリップの先端から前記軸の軸線方向に沿って異方向に傾斜して形成された複数のネジ突起を有しており、
異方向に傾斜した前記複数のネジ突起の前記軸の軸線に対するそれぞれの角度が、２０〜４０°であり、
前記複数のネジ突起間の間隔が、０．５〜０．９ｍｍであり、
前記複数のネジ突起の頂角が、１１０〜１３０°であ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、例えば各種内燃機関のトランスミッションや、産業ロボット等に用いられ、ハウジング等を貫通する軸部材の外周面と同ハウジングの内周面との間隙に設けられ、その間隙を介して同ハウジング内の密封液体が外部へ流出するのを防止する密封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種内燃機関のトランスミッションやパワーステアリング装置等においては、ハウジングを貫通する軸部材が、同ハウジングに対して相対回転するように設けられる部位が存在する。このような部位には一般に、軸部材の外周面と同ハウジングの内周面との間隙を介して同ハウジング内の作動油が外部へ流出するのを防止すべく、オイルシール（密封装置）が設けられる。
【０００３】
図４には、従来知られているこの種の密封装置の一例を示す断面構成図である。
【０００４】
同図に示すように、密封装置１０１は、ハウジング１０２と軸部材（回転軸）１０３との間隙において、ハウジング１０２の内周面１０２ａ、或いは回転軸１０３の外周面１０３ａに沿って周設されるよう環形状を有する。密封装置１０１は、密封対象液体（作動油）の満たされたハウジング１０２の密封液体側空間（内部空間）Ｓ１において回転軸１０３の外周面に摺接するメインリップ１１１と、ハウジング１０２の外部空間Ｓ２側において同じく回転軸１０３の外周面に摺接するダストリップ１１６とを備える。メインリップ１０４は、内部空間Ｓ１から外部空間Ｓ２への作動油の漏洩を防止する機能を主に有する。ダストリップ１１６は、外部空間Ｓ２から内部空間Ｓ１へのダスト等の侵入を防止する機能を主に有する。環状の金属製スプリング１１５は、メインリップ１１１を回転軸１０３の外周面に向かって付勢する。密封装置１０１本体に埋め込まれた金属製の補強環１１４は、密封装置１０１の形状を安定に保持する機能を有する。また、メインリップ１１１の表面に刻設されたポンプ溝１３５は、回転軸１０３ｂが回転することにより、内部空間Ｓ１から外部空間Ｓ２へ漏出した作動油を内部空間Ｓ１側に押し戻す機能（ポンプ作用）を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような密封装置１０１では、例えば図５に示すような態様で軸部材（或いはハウジング）の回転動作が正逆に高速で切り替わるようなシステムに採用された場合、漏出した作動油に対して十分なポンプ作用を発揮することができず、また軸部材やハウジングがそのように過渡的な動作をすることにより、密封装置１０１自体の形状を安定に保持することができなくなる懸念があった。
【０００６】
また、ハウジング内部の機械要素（例えばギヤ）から生成される摩耗紛等の量が多い環境下で使用する場合には、多量の摩耗紛がメインリップと回転軸との摺接部位に噛み込み、その密封性能を低下させてしまう懸念もあった。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ハウジング等を貫通する軸部材の外周面と同ハウジングの内周面との間隙に設けられ、その間隙を介して同ハウジング内の密封液体が外部へ流出するのを長期に亘って確実に防止することのできる密封装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、同軸的に設けられ相対回転するハウジング及び軸のうち一方の部材に固定され、該ハウジング及び軸の間の環状隙間において、所定の密封対象液体が収容された内部空間側を、外部空間側から前記軸の軸方向に沿って密封する密封装置であって、前記ハウジング及び軸が、相対的に正逆の回転方向を変更しつつ、回転数が正逆にそれぞれ最大で３０００ｒｐｍまで達する回転動作を繰り返すような使用環境下で使用される密封装置において、前記ハウジング及び軸のうちの他方の部材に摺動接触するメインリップを備えた第１のシール部材と、順回転及び逆回転の両回転方向に対し密封対象液体を前記内部空間側に押し戻すためのネジ部と、前記第１のシール部材に嵌着され、前記メインリップの内部空間側で前記他方の部材に対して環状の平らなシール面で摺動接触するサブリップを備えた第２のシール部材と、を有し、前記ネジ部は、前記メインリップの先端から前記軸の軸線方向に沿って異方向に傾斜して形成された複数のネジ突起を有しており、異方向に傾斜した前記複数のネジ突起の前記軸の軸線に対するそれぞれの角度が、２０〜４０°であり、前記複数のネジ突起間の間隔が、０．５〜０．９ｍｍであり、前記複数のネジ突起の頂角が、１１０〜１３０°であることを特徴とする。
【０００９】
同構成によれば、前記ハウジング及び前記軸が相対的に正逆いずれの方向に回転する場合であれ、メインリップの摺動面に漏出した密封対象液体が効率的に内部空間に押し戻されることとなる。
【００１０】
さらに、前記サブリップが前記メインリップへの異物の噛み込みを効率的に防止するため、前記ハウジング及び軸の相対回転の回転方向が過渡的に変更されるような使用環境下であっても、十分な密封機能が確保されるようになる。
【００１２】
同構成によれば、ネジ部の構造として突起形状を採用することにより、摺動接触面積が低減されるばかりでなく、当該ネジ部が前記メインリップの先端から前記軸の軸線方向に沿って斜方向に形成されたネジ形状を有することにより、前記ハウジング及び軸の相対回転の回転方向が、順回転及び逆回転の両回転方向に変更される際、当該構造の特定部位への応力集中が少なくなり、前記ネジ突起の変形も小さくなる。密封性能と耐久性能の向上が両立して図られ、高い密封性能が長期に亘って保証されるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態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かぎりは、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。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態にかかる密封装置１の概略構成断面図である。
【００１５】
図中１は密封装置全体を示すもので、ハウジング２に固定され、回転軸３との間の環状隙間を密封するものである。
【００１６】
密封装置１は、メインリップ１１を備えた第１シール部材１０と、第１シール部材１０よりも内部空間Ｓ１に配置された第２シール部材２０とから構成されている。
【００１７】
第１シール部材１０は、いわゆるばね付外周ゴム形のオイルシールであり、密封液体側空間Ｓ１に開く断面略コの字形の環状部材である。第１シール部材は、ハウジング２内周に嵌着される外筒部１２と、内周側で回転軸３に摺動接触するメインリップ１１とを備え、ゴム状弾性体１３と、ゴム状弾性体１３に埋設される金属環１４とから構成されている。
【００１８】
金属環１４は円筒部１４ａと、円筒部１４ａの大気側端部から内向きに伸びる内向きフランジ部１４ｂと、から構成される断面Ｌ字形状で、円筒部１４ａが外筒部１２のゴム状弾性体中に埋設され、内向きフランジ部１４ｂ内端にメインリップ１１の基端部１１ａが設けられている。
【００１９】
メインリップ１１のリップ先端部１１ｂの外周には、ばね部材１５が装着されて緊迫力が高められている。
【００２０】
また、このメインリップ１１の基端部１１ａには外部空間Ｓ２に伸びるダストリップ１６が設けられ、外部空間Ｓ２からダストが侵入するのを防止している。さらにメインリップ１１の外部空間Ｓ２の摺動面１１ｃには密封性向上のため、複数のネジ突起３１，３２が並列して設けられている。これらネジ突起３１，３２は、ハウジング２に対して回転軸３が順回転及び逆回転の両回転方向に対し密封対象液体（作動油）を密封対象液体側空間（内部空間）Ｓ１側に押し戻すためのネジ部を構成する。
【００２１】
第２シール部材２０は金属環２１と、金属環２１の内径に一体的に設けられ回転軸３に摺動自在に密封接触するゴム状弾性体製のサブリップ２２とを備えている。
【００２２】
メインリップ１１とサブリップ２２との間には環状密封領域７が形成されている。この環状密封領域７には所望に応じグリースが満たされ、各リップの摺動性の向上と密封性向上を図る場合がある。
【００２３】
金属環２１は第１シール部材の外筒部１２内周に嵌着される円筒部２１ａを形成しており、円筒部２１ａの内部空間Ｓ１側端縁から径方向内方に向かって伸びるフランジ部２１ｂを有している。サブリップ２２は、密封液体中のスラッジの噛み込みを防止し、メインリップ１１の密封性を維持させるため、密封液体側空間Ｓ１に傾斜しており、密封液体の環状密封領域への侵入を抑制する。本実施の形態ではメインリップにネジ部を有しており、該ネジ部にスラッシュ等が噛み込むと、ネジ部が損傷すること等に起因して、密封流体を押し戻す効果が少なくなる。特に突起状のネジの場合、軸に対する接触面積は小さくなるもののスラッジに対する影響も大きいためサブリップが必要である。ちなみに溝形状のネジの場合にも、溝内にスラッジがたまってネジ効果が少なくなることが考えられる。なお、円筒部２１ａ（外周面）と外筒部１２（内周面）との嵌着部位αにおいては、円筒部２１ａの一部が凸形状を、外筒部１２の一部が凹形状を形成することで、両部材２１ａ，１２が互いに嵌合するようになっている。このため、サブリップ２２に対し、同サブリップ２２がメインリップから離間する方向βに外力が加わったような場合であれ、こうした嵌合構造の働きにより、サブリップ２２がメインリップから抜け落ちることはない。
【００２４】
図２は、メインリップ１１の摺動面１１ｃに設けられたネジ突起３１，３２を拡大して示す平面図である。
【００２５】
同図２に示すように、摺動面１１ｃ上に形成される複数のネジ突起３１，３２は、所定間隔幅（Ｌ１，Ｌ２）をもって並列している。ここで、ネジ突起３１は回転軸３の軸線γに対し（軸線方向に対し）所定角度θ１をもって、またネジ突起３２は回転軸３の軸線γに対し所定角度θ２をもって、各々が異方向（本実施の形態では、軸線γに対し各々が略対称をなす方向）に傾斜している。
【００２６】
図３に、図２に示されるネジ突起３１のIII−III断面を示す。
【００２７】
同図３に示すように、ネジ突起３１（ネジ突起３２も同様）は、略二等辺三角形の断面形状を有する。
【００２８】
なお、ハウジング２に対し、回転軸３が過渡的に正逆の回転方向を変更しつつ、回転動作を繰り返す場合において、角度θ１，θ２を共に２０〜４０°（より好適には３０°程度）、間隔幅Ｌ１，Ｌ２を共に０．５〜０．９ｍｍ、ネジ突起３１の頂角θ３を１１０°〜１３０°（より好適には１２０°程度）に設定することで、最も高い形状の安定性と、密封性とを確保できることが、発明者によって確認されている。
【００２９】
このように、本実施の形態にかかる密封装置１によれば、ハウジング２及び回転軸３が相対的に正逆いずれの方向に回転する場合であれ、メインリップ１１の摺動面１１ｃに漏出した作動油（密封対象液体）が効率的に内部空間に押し戻される（ポンピングされる）こととなる。
【００３０】
また、摺動面１１ｃ上のネジ部として突起形状（図３参照）を採用することにより（メインリップ１１全体としての）摺動接触面積が低減され、耐久性が向上する。また、当該ネジ部が、メインリップ１１の先端１１ｂから回転軸３の軸線方向に沿って斜方向に形成されたネジ形状を有するため、ハウジング２及び回転軸３の相対回転の回転方向が変更される際、当該構造の特定部位への応力集中が少なくなり、ネジ突起３１，３２の変形も小さくなる。よって、密封性能と耐久性能の向上が両立して図られ、様々な外乱に対するロバスト性が向上することにより、高い密封性能が長期に亘って保証されるようになる。
【００３１】
また、サブリップ２２に対し、これがメインリップ１１から離間する方向（β）に外力（例えば金属環２１に対する外筒部１２の反力）が加わったような場合であれ、嵌合構造αの働きにより、第２シール部材２０が第１シール部材１０から抜け落ちることがなくなる。よって、ハウジング２及び回転軸３の相対回転の回転方向が過渡的に変更されるような使用環境下であっても、十分な密封機能が確保されるようになる。
【００３２】
なお、本実施の形態にかかる密封装置１は、固定されたハウジング２内において、回転軸３が回転動作を行う機構に採用されるものであるが、固定された軸部材に対して、ハウジングが回転動作を行うような機構に対しても、密封装置１と略同様の構造を適用して本実施の形態と同等若しくはこれに準ずる効果を奏することができる。
【００３３】
また、本実施の形態にかかる密封装置１は、ハウジング２の内周面に固定され、回転軸３の外周面に摺動接触するものであったが、回転軸３の外周面に固定され、ハウジング２の内周面に摺動接触するような構成を採用しても、本実施の形態と同等若しくはこれに準ずる効果を奏することができる。
【００３４】
なお、ネジ部の構造としては、突起形状からなるネジ突起３１，３２に代え、ネジ溝を採用することもできる。ただし、過渡的な相対回転動作に対しより高い密封性能や耐久性能を確保するためには、回転軸３の外周面に対する接触面積を効果的に低減することができるといった点で、上記実施の形態によるように突起形状（ネジ突起３１，３２）を採用するのがより好ましい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ハウジング及び軸が相対的に正逆いずれの方向に回転する場合であれ、メインリップの摺動面に漏出した密封対象液体が効率的に内部空間に押し戻されることとなる。よって、そのような相対回転の回転方向が過渡的に変更を繰り返すような使用環境下であれ、高い密封性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる密封装置の概略断面構成図。
【図２】同実施の形態にかかるメインリップのネジ突起を拡大して示す平面図。
【図３】図２のIII−III断面図。
【図４】従来の密封装置の概略構成図。
【図５】正逆回転が可能な軸部材の運動パターンの一例を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１  密封装置
２  ハウジング
３  回転軸
７  環状密封領域
１０  第１シール部材
１１  メインリップ
１２  外筒部
１４  金属環
１４ａ  円筒部
１４ｂ  内向きフランジ部
１６  ダストリップ
２０  第２シール部材
２１  金属環
２１ａ  円筒部
２１ｂ  フランジ部
２２  サブリップ
３１，３２  ネジ突起
【図１】
0004032730.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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