(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状隙間を形成する２対向面のいずれか一方の面に固定される嵌め合い部と、
前記嵌め合い部に設けられた支持部に支持され、他方の面に対してリップ先端を当接させるリップを軸方向に複数段有するシール部と、
を備え、
前記環状隙間を封止して密封側と反密封側とを遮断する密封装置において、
前記リップには、その外周にリップを前記他方の面に押し付けるスプリングが備えられる第１のリップと、第１のリップよりも反密封側に備えられる第２のリップが含まれており、これら第１のリップと第２のリップそれぞれの反密封側の斜面に、流体を密封側に搬送するポンプ効果を発揮するねじを形成すると共に、
前記第２のリップは、反密封側の斜面のリップ先端とねじとの間にねじが形成されていない摺動面部を備えることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記第１のリップのリップ先端に、該第１のリップの反密封側の斜面と前記他方の面とにより形成されるリップ角度よりも小さいリップ角度を有する帯状の当接面部を備えることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
前記帯状の当接面部に流体を密封側に搬送するポンプ効果を発揮するねじを形成したことを特徴とする請求項２に記載の密封装置。
【請求項４】
前記複数段のリップに形成されるねじの少なくとも１つは、斜面より突出したねじ山形状を有するものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の密封装置。
【請求項５】
前記摺動面部の幅は、リップ先端部から０．１〜０．５ｍｍの範囲である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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数段のリップを有する密封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、密封流体（作動油等）が作用する装置の駆動力伝達部等において、図６の断面構成説明図に示されるように、例えばハウジング１０１の軸孔１０１ａ内周面と該軸孔１０１ａに挿通される軸１０２（回転軸）の外周面１０２ａとの間の環状隙間１０３からの密封流体の漏れを防止するために密封装置１００（いわゆるオイルシール）が備えられている。  密封装置１００は、環状形状を呈しており、外周側の軸方向部１０５ａと軸方向部１０５ａの一端（反密封流体側０）より内側に折れ曲がった径方向部１０５ｂを有する断面略Ｌ字状の補強環１０５と、補強環１０５の周囲を雇うように一体的に形成されたゴム状弾性体からなる嵌め合い部１０６及びシール部１０７を備えている。
【０００３】
シール部１０７は、径方向部１０５ｂから密封側Ｍに延出し、摺動面である軸１０２の外周面１０２ａと接するメインシール部１０７ａと、大気側Ｏに延出して同様に外周面１０２ａと接するダストシール１０７ｂとから構成されている。
【０００４】
メインシール部１０７ａは、回転動に加え往復動が加わる部位や、軸や取り付け部の偏心が大きい部位に用いられる場合においては、リップの接触状態が不安定となり易いので、軸方向に２段のリップ１０７ｃ，１０７ｄを備えている。
【０００５】
２段のリップ１０７ｃ，１０７ｄを備えることにより、メインシール部１０７ａの挙動が安定することになる。
【０００６】
また、メインシール部１０７ａによるシール性を向上させるために、１段めのリップ１０７ｃにはポンプ効果を発揮するねじ１０７ｅが形成されている。ねじ１０７ｅは、ねじ溝またはねじ山あるいはスリット形状等を使用目的に合わせて選択採用することが可能である。  １０８は、メインシール部１０７ａに緊迫力を与えるスプリングである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の密封装置１００では、１段めのリップ１０７ｃにのみねじ１０７ｅが形成されていたが、さらなるポンプ効果の能力アップによるシール性能の向上が望まれるようになった。
【０００８】
リップのシール性能は、リップ先端部の摺動面に対し与えられる緊迫力と、リップ先端を形成する斜面と摺動面とにより形成されるリップ角度（リップ角度：具体的には、例えば軸１０２の中心軸を通る切断面において、リップ先端を形成するリップの斜面と軸１０２の外周面１０２ａとにより形成される角度）、及びリップの材料特性（表面粗さ）により流体力学的に与えられるものと言われ、密封装置の設計に際してはこれらを適切な値に設定することが行われている。さらに、シール性能を高めるためにねじによるポンプ効果を利用している。
【０００９】
ポンプ効果は、ねじが存在する近傍のリップ先端が摺動面である軸１０２の外周面１０２ａと接触する部位の接触圧力分布を変化させる（例えば、密封流体を侵入し易くするために反密封流体側から密封流体側へ向かう圧力勾配をより小さくする。）と共に、ねじによる摺動面部へ流体を送り込む流体搬送作用により得られると考えられている。
【００１０】
また、密封装置において使用による摩耗でリップ先端の形状が変化することは、回避困難な課題の一つであるが、リップにねじを備えたものでは、さらに摩耗によるポンプ効果の変化という課題をも有することになる。
【００１１】
リップ先端までねじを形成した場合には、使用初期からポンプ効果を期待することができるが、反面、リップ及びねじの摩耗による形状変化は使用初期時において最も大きく、摺動面部での密封流体の漏れ量とポンプ効果による戻し量のバランスの変化が大きい。
【００１２】
従って、シール性能の向上ということにおいて、偏心追随性と共に、初期摩耗やねじによるポンプ効果も考慮に入れ、より安定したシール性能を長期にわたり発揮させることが課題となっていた。
【００１３】
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、使用初期から長期間にわたり安定したシール性能を備えた密封装置を提供することにある。
【００１４】
【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、環状隙間を形成する２対向面のいずれか一方の面に固定される嵌め合い部と、前記嵌め合い部に設けられた支持部に支持され、他方の面に対してリップ先端を当接させるリップを軸方向に複数段有するシール部と、を備え、前記環状隙間を封止して密封側と反密封側とを遮断する密封装置において、前記リップには、その外周にリップを前記他方の面に押し付けるスプリングが備えられる第１のリップと、第１のリップよりも反密封側に備えられる第２のリップが含まれており、これら第１のリップと第２のリップそれぞれの反密封側の斜面に、流体を密封側に搬送するポンプ効果を発揮するねじを形成すると共に、前記第２のリップは、反密封側の斜面のリップ先端とねじとの間にねじが形成されていない摺動面部を備えることを特徴とする。
【００１５】
これにより、シール部のポンプ効果を大きくすることができ、シール性が向上する。
【００１７】
摺動面部を備えることで、使用初期段階におけるリップと他方の面との摺動が停止した時（以下、停止時と呼ぶ）の密封流体の漏れを抑制することが可能となる。そして、第１のリップは使用初期段階からねじによるポンプ効果を期待することができる。また、使用初期段階における停止時に（ねじの存在により）第１のリップから発生する漏れ（反密封側への流出）があったとしても、第２のリップの摺動面部により漏れは防止される。また、初期段階を経過した後は、停止時における第１のリップの先端の摩耗により停止時の漏れは減少するが、同時にねじの摩耗によるポンプ効果の減少も考えられる。しかし、第２のリップの摺動面部も摩耗してねじの効果が発揮可能となることにより、停止時の漏れ防止と稼動時のポンプ効果を使用初期から継続して得ることが可能となる。
【００１８】
前記第１のリップのリップ先端に、該第１のリップの反密封側の斜面と前記他方の面とにより形成されるリップ角度よりも小さいリップ角度を有する帯状の当接面部を備えることも好適である。この帯状の当接面部が初期摩耗を経過したリップ先端と同様に作用し、相手側摺動面である他方の面との接触状態により、安定したシール性とポンプ効果を得ることができる。また、停止時の漏れ防止と稼動時のポンプ効果を使用初期から継続して得ることがより可能となる。
【００１９】
前記帯状の当接面部に流体を密封側に搬送するポンプ効果を発揮するねじを形成したことも好適である。
【００２０】
密封流体の送り込み能力をさらに向上させることができる。
【００２６】
また、前記ねじは、斜面より突出したねじ山形状を有するものであることを特徴とする。これにより、シール部のポンプ効果を大きくすることができ、シール性が向上する。また、リップを形成する際に成形型の表面を凹ます（切削加工や金型表面に硬い突起物を押圧して塑性変形による加工）ことでねじが形成されるので、金型の製造を容易に行うことができ、コスト低減に寄与することが可能である。
【００２７】
前記摺動面部の幅は、リップ先端部から０．１〜０．５ｍｍの範囲であることが好適である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（参考例）
図１は参考例における密封装置１の構成を説明する図である。密封装置１は、２対向面としてのハウジング２の軸孔２ａと軸３の外周面３ａの間の環状隙間４をシールするものである。
【００２９】
密封装置１は、環状形状を呈しており、外周側の軸方向部５ａと軸方向部５ａの一端（反密封側（Ｏ）より内側に折れ曲がり支持部となる径方向部５ｂを有する断面略Ｌ字状の補強環５と、補強環５の周囲を覆うように一体的に形成されたゴム状弾性体からなる嵌め合い部６及びシール部７を備えている。
【００３０】
シール部７は、径方向部５ｂから密封側Ｍに延出するメインシール部７ａと反密封側０である大気側に延出するダストシール７ｂとから構成されている。
【００３１】
メインシール部７ａは、複数段のリップとしてメインシール部７ａにおける軸３の外周面３ａに対向する斜面に、軸方向に２段に形成されたリップ７ｃ，７ｄ（それぞれ第１のリップ，第２のリップ）を備えている。
【００３２】
２段のリップ７ｃ，７ｄを備えることにより、メインシール部７ａの挙動が安定することになる。
【００３３】
また、メインシール部７ａによるシール性を向上させるために、リップ７ｃ，７ｄの両方に密封側丸止に流体を押し戻すポンプ効果を発揮するねじ７ｅ，７ｆが形成されている。ねじ７ｅ，７ｆは、ねじ溝またはねじ山あるいはスリット形状等を使用目的に合わせて選択採用することが可能である。
【００３４】
８は、メインシール部７ａに緊迫力を与えるスプリングである。
【００３５】
従って、ポンプ効果を発揮するねじ７ｅ，７ｆをリップ７ｃ，７ｄのそれぞれに形成したことにより、メインシール部７ａのポンプ効果を大きくすることができ、シール性が向上する。
【００３６】
また、メインシール部７ａの反密封側０にダストシール７ｂを備えているので、メインシール部'Ｆａへの反密封側０からの異物の進入が抑制され、メインシー ル部７ａの損傷防止と、密封側Ｍへの異物の進入が抑制される。
【００３７】
（実施の形態１）
図２（ａ）は第１の実施の形態に係る密封装置２１を示す断面図であり、図２（ｂ）は密封装置２１の第１，第２のリップ２７，２８を拡大して示す拡大断面図である。図１において、密封装置２１は互いに同心的に相対回転自在に組み付けられるハウジング２２と回転軸２３間に装着されている。
【００３８】
密封装置２１はハウジング２２の軸孔２４内に嵌着固定される環状のシール本体２５と、このシール本体２５の内周側に一体的に設けられ、回転軸２３に摺動しながら流体の漏れを防ぐ第１のリップ２７及び第２のリップ２８と外部のダストの侵入を防ぐダストリップ２９とを有するシール部２６と、から構成されている。
【００３９】
密封装置２１はシール本体２５に断面Ｌ字形状の補強金属環を有し、この金属環の内外周にゴム状弾性体を焼結成形して形成されている環状の密封装置である。
【００４０】
第１のリップ２７はシール部２６の根本側の第２のリップ２８の先端から軸方向に延びており、第１のリップ２７及び第２のリップ２８で２段のリップを形成している。
【００４１】
また、第１のリップ２７外周には第１のリップ２７を回転軸２３に押し付ける力を高めるためのスプリング３０が備えられている。
【００４２】
本実施の形態においては、ダストリップ２９が設けられた側が反密封側Ｏであり、第１，第２のリップ２７，２８の設けられている側が、例えば油，水，薬品等の密封対象流体を密封する密封側Ｍである。
【００４３】
そして、第１のリップ２７及び第２のリップ２８の回転軸２３との摺動面には、回転軸２３との相対回転によってねじポンプ作用を成す第１ねじ部３１、第２ねじ部３２が設けられている。第１ねじ部３１は第２ねじ部３２よりもねじ山が小さく小型である。
【００４４】
即ち、第１ねじ部３１には、ねじ山の小さい平行ねじが設けられ、第２ねじ部３２には、ねじ山の大きい船底ねじが設けられている。
【００４５】
図２（ｂ）に示すように、第１のリップ２７は回転軸２３に対して第２のリップ２８よりも同心的に小径で、回転軸２３に対する侵入量が大きく設けられている。これにより、第２ねじ部３２が第１ねじ部３１よりも先に回転軸２３に当接することを防いでいる。
【００４６】
また、第１のリップ２７の回転軸２３に対するのリップ角度αを小さく設け、第１ねじ部３１が回転軸２３に当接する長さを伸ばしてねじポンプ作用によるポンプ量を増加させている。
【００４７】
このような密封装置２１では、回転軸２３の偏心時に、第２のリップ２８によって第１のリップ２７が支持されるため、第２のリップ２８が追随する範囲では、第１のリップ２７が回転軸２３に対して円周方向で均一にシール性を保ち、第１ねじ部３１も円周方向で均一に回転軸２３に対して当接する。これにより、偏心時でも、第１ねじ部３１のポンプ作用によるポンプ量を維持することができる。
【００４８】
以上のように密封装置２１では、リップ角度αを小さく設けてポンプ量を増加させていても、偏心時に第１のリップ２７が回転軸３に対して円周方向で均一にシール性を保つことができるので、第１のリップ２７先端が浮き上がったり、エアリークすることを防止できる。  さらに、第１のリップ２７が摩耗して第１ねじ部３１のポンプ量が減少した時であっても、第２のリップ２８の第２ねじ部３２が回転軸２３に当接してポンプ量を補うことができるので、密封装置２１のポンプ量を維持することができる。
【００４９】
本実施の形態の他の実施例として図３に第２ねじ部３２Ａが三角テーパねじである密封装置２１Ａを示す。このように、第２ねじ部３２Ａは第１ねじ部３１よりもねじ山の大きなものであれば、他の形状のテーパねじ等を用いることができる。尚、図２と同様の構成には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
（実施の形態２）
図４は第２の実施の形態の密封装置４１の主要部であるシール部４６を説明する断面構成説明図である。密封装置４１は第１の実施の形態の密封装置２１と同様の構成を備え、同一部材には同じ符号を付しその説明を省略する。
【００５１】
密封装置４１において、シール部４６のメインリップ側には、第１のリップ４７と第２のリップ４８の２段のリップが備えられ、各リップには第１の実施の形態と同様の第１ねじ部５１と第２ねじ部５２が形成されている。
【００５２】
第１ねじ部５１には、ねじ山の小さい平行ねじが設けられ、第２ねじ部５２には、ねじ山の大きい船底ねじが設けられている。
【００５３】
ねじの具体的な寸法としては、例えば第１ねじ部５１は、高さは０．００５〜０．１ｍｍ、傾斜角度８１は１０〜４５度、ねじ頂部の開き角度は９０〜１５０度が好ましい。また、第２ねじ部５１は、高さは０．１〜０．３ｍｍ、傾斜角度８２は１０〜４５度、ねじ頂部の開き角度は９０〜１５０度が好ましい。尚、第１ねじ部５１と第２ねじ部５２の高さの比率は、１：３〜１：１０程度に設定することが好ましい。
【００５４】
この実施の形態では、第１のリップ４７のリップ角度αと、第２のリップ４８のリップ角度βと、の関係は、リップ角度α＞リップ角度βとなっている。このリップ角度は、フリーの状態の時の角度で、摺動面に当接した時に漏れ防止を発揮する最適なリップ角度となるように設定されている。
【００５５】
リップ角度の関係をこのように設定することにより、第２のリップ４８のリップ先端の摺動面部４８ａの接触圧力分布の勾配を緩く設定されるので、反密封側Ｏからの密封流体（漏出した）を摺動面部４８ａへとより容易に導くことが可能となり、ポンプ効率を向上させることが期待される。
【００５６】
さらに、第１の実施の形態では図示したのみで説明しなかったが、第２のリップ４８の反密封側Ｏの斜面のリップ先端と第２ねじ部５２の先端との間に非ねじ形成部としての摺動面部４８ａが備えられている。摺動面部４８ａの幅は、例えば０．２ｍｍ程度に設定されている。尚、０．１〜０．５ｍｍの範囲であることで以下の効果を発揮するために都合が良い。  非ねじ形成部を備えることで、使用初期段階におけるリップと他方の面との摺動が停止した時の密封流体の漏れを抑制することが可能となる。
【００５７】
従って、第１のリップ４７は使用初期段階から第１ねじ部５１によるポンプ効果を期待することができる。また、使用初期段階における停止時に（ねじの存在により）第１のリップ４７から発生する漏れ（反密封側への流出）があったとしても、第２のリップ４８の非ねじ形成部である摺動面部４８ａにより漏れは防止される。
【００５８】
初期段階を経過した後は、停止時における第１のリップ４７の先端の摩耗により停止時の漏れは減少するが、同時に第１ねじ部５１の摩耗によるポンプ効果の減少も考えられる。しかし、第２のリップ４８の摺動面部４８ａも摩耗して第２ねじ部５２の効果がより発揮可能となることにより、停止時の漏れ防止と稼動時のポンプ効果を使用初期から継続して得ることが可能となる。
【００５９】
尚、非ねじ形成部である摺動面部４８ａの幅は、０に近づけることも可能であるが、摺動面部４８ａの幅に関係する第２ねじ部５２の形成位置を設定する場合に、実際には金型の表面に形成された第２ねじ部５２に対応する凹部の形成位置が問題となるので、摺動面部４８ａを設けることにより第２ねじ部５２の軸方向の多少の位置ズレを許容することができ、金型作成時の加工性を向上させることが可能となる。
【００６０】
逆に、摺動面部４８ａの幅を０．５ｍｍ以上とすると、第２ねじ部５２の効果を発揮させにくくなってしまう。
【００６１】
また、シール部の成形時においては、第２ねじ部５２の第２のリップ４８の斜面からの突出開始位置がリップ先端部より離れることになるので、ゴム状弾性体の生地を第２ねじ部５２に対応する凹部へ流動させながら充填することで巣ができにくくなり、ねじ部の成形品質を向上させることが可能となる。
【００６２】
（実施の形態３）
図５は第３の実施の形態の密封装置６１の主要部であるシール部６６を説明する断面構成説明図である。密封装置６１は第２の実施の形態の密封装置４１とほぼ同様の構成を備え、同一部材には同じ符号を付しその説明を省略する。
【００６３】
密封装置６１は、第１のリップ６７に特徴的な構成を備えている。第１のリップ６７の反密封側Ｏは、斜面６７ａと斜面６７ａとリップ先端６７ｂ（稜線）の問に第１のリップ６７の摺動面となる帯状の当接面部６７ｃが形成されている。
【００６４】
斜面６７ａのリップ角度α１と当接面部６７ｃのリップ角度α２の関係は、α１＞α２となっている。
【００６５】
また、斜面６７ａと当接面部６７ｃには、それぞれポンプ効果を発揮する第１ねじ部７１，第３ねじ部７２が設けられている。第３ねじ部７２には、ねじ山の小さい平行ねじが設けられ、第１ねじ部７１には、第３ねじ部７２よりもねじ山の大きい船底ねじが設けられている。
【００６６】
この当接面部６７ｃが初期摩耗を経過したリップ先端と同様に作用し、相手側摺動面との接触状態により、安定したシール性を得ることができ、ねじを形成したことで密封流体の送り込み能力をさらに向上させることができる。
【００６７】
このように、第１のリップ６７に当接面部６７ｃを備えることで、第２の実施の形態の作用・効果に加え、第１のリップ６７の摺動面の摩耗による変形を抑えることができ、使用初期段階から停止時の滴れ防止と稼動時のポンプ効果を継続して得ることが可能となる。
【００６８】
尚、当接面部６７ｃにおけるポンプ効果は期待できないが、当接面部６７ｃから第３ねじ部７２を除いた構成でもよく、摩耗による変形を抑えることができる。
【００６９】
【発明の効果】
上記に説明されたように、本発明を適用した密封装置によると、複数段のリップのそれぞれにねじ溝を形成したので、シール部のポンプ効果を大きくすることができシール性を高めることができる。
【００７１】
帯状の当接面部は、初期摩耗を経過したリップ先端と同様に作用し、相手側摺動面である他方の面との接触状態により、安定したシール性とポンプ効果を得ることができる。
【００７２】
また、第２のリップの、反密封側の斜面のリップ先端とねじとの間に摺動面部を備えることで、第１のリップは使用初期段階からねじによるポンプ効果を期待することができる。また、使用初期段階における停止時に（ねじの存在により）第１のリップから発生する漏れ（反密封側への流出）があったとしても、第２のリップの摺動面部により漏れは防止される。
【００７３】
初期段階を経過した後は、停止時における第１のリップの先端の摩耗により停止時の漏れは減少するが、同時にねじの摩耗によるポンプ効果の減少も考えられる。しかし、第２のリップの摺動面部も摩耗してねじの効果が発揮可能となることにより、停止時の漏れ防止と稼動時のポンプ効果を使用初期から継続して得ることが可能となる。
【００７４】
また、ねじは、斜面より突出したねじ山形状を有するものであることにより、シール部のポンプ効果を大きくすることができ、シール性が向上する。また、リップを形成する際に成形型の表面を凹ますことでねじが形成されるので、金型の製造を容易に行うことができ、コスト低減に寄与することが可能である。
【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の断面構成説明図。
【図２】図２は実施の形態に係る密封装置の断面構成説明図。
【図３】図３は実施の形態に係る密封装置の断面構成説明図。
【図４】図４は実施の形態に係る密封装置の断面構成説明図。
【図５】図５は実施の形態に係る密封装置の断面構成説明図。
【図６】図６は従来技術に係る密封装置の装着時の断面構成説明図。
【符号の説明】
１  密封装置
２  ハウジング
２ａ  軸孔
３  軸
３ａ  外周面
４  環状隙間
５  補強環
５ａ  軸方向部
５ｂ  径方向部
６  嵌め合い部
７  シール部
７ａ  メインシール部
７ｂ  ダストシール
７ｃ，７ｄ  リップ
７ｅ，７ｆ  ねじ
８  スプリング
Ｍ  密封側
Ｏ  大気側（反密封側）
【図１】
0004244442.tif 000002
【図２】
0004244442.tif 000003
【図３】
0004244442.tif 000004
【図４】
0004244442.tif 000005
【図５】
0004244442.tif 000006
【図６】
0004244442.tif 000007