(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同心的に相対回転自在に組み付けられる２部材間の環状の隙間を密封する密封装置であって、
前記２部材のうちの一方の部材に摺動自在に密封接触するメインリップと、
前記メインリップに対して環状空間を介して設けられ、反密封対象側からのダストの侵入を防止するダストリップと、を備えた密封装置において、
前記ダストリップは、
前記一方の部材に摺動自在に密封接触する接触部と、
前記ダストリップの密封対象側傾斜面に対して周方向に段差状となり、かつ両側壁面の間隔が密封対象側から反密封対象側に向かうにつれて徐々に拡がる形状となるように切り欠いて形成され、前記一方の部材の回転方向にしたがって傾斜して設けられた側壁面がダストを反密封対象側に搬送するポンプ効果を発揮するねじ状部として機能するとともに、前記環状空間と反密封対象側とを連通させる切り欠き部と、
をリップ先端に等配状に複数備え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、各種装置の軸封部に用いられるオイルシール等の密封装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の密封装置としては、例えば図５に示すようなものが知られている。図５は従来の密封装置１００を示す概略図である。
【０００３】
この密封装置１００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と、そのハウジング内に挿入される回転軸との間の環状の隙間を密封するもので、ハウジングの内周に嵌着される環状のシール本体１０３と、このシール本体１０３から密封対象側Ｍに延びて回転軸に摺動自在に密封接触するメインリップ１０２と、シール本体１０３から反密封対象側Ｏに延びて回転軸に摺動自在に密封接触するダストリップ１０１とを備えている。
【０００４】
そして、メインリップ１０２とダストリップ１０１との間には環状空間１０４が設けられており、メインリップ１０２及びダストリップ１０１のリップ先端が回転軸と密封接触することにより、環状空間１０４は環状空室を形成する。
【０００５】
このような構成において、回転軸が回転した場合、環状空室内の流体は、メインリップ１０２の密封作用により、密封対象側Ｍに流体吸込み作用を受ける。
【０００６】
ところが、ダストリップ１０１が回転軸と密封接触しているので環状空室内へは流体が流入しないから、環状空室内の圧力は負圧となってしまう。
【０００７】
このような場合、ダストリップ１０１とメインリップ１０２はゴム材製であるため、負圧の環状空室内に引寄せられるように変形する。この変形によりダストリップ１０１とメインリップ１０２とは回転軸の周面に押圧されて摩擦が増大し、この摩擦する部分が発熱及び異常摩耗等を引き起すことになる。
【０００８】
従って、密封性能に問題が生じてしまう。
【０００９】
そこで、図６〜図８に示すような、環状空室内の負圧の防止を目的とした密封装置が提案されている。
【００１０】
図６に示す密封装置２００は、回転軸に密封接触するダストリップ２０１に孔２０２を設けたものである。
【００１１】
図７に示す密封装置３００は、ダストリップ３０１を回転軸３０３に対して非接触に設けることで負圧を防止するとともに、ダストリップ３０１の環状空室側の周面にねじ突起３０２を設けることで環状空室内に侵入したダストを反密封対象側Ｏへ排出するものである。
【００１２】
図８に示す密封装置４００は、ダストリップ４０１を回転軸に密封接触して設け、ダストリップ４０１において回転軸との接触部よりも密封対象側Ｍの周面にリブ４０２を設け、負圧が発生した場合には、負圧によりダストリップが変形することにより、リブ４０２が環状空室の周面に当接するとともに、回転軸との接触部が回転軸と離れることで隣り合うリブとの間が連通路４０３となり負圧を防止するものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じる可能性がある。
【００１４】
密封装置２００のようにダストリップ２０１に孔２０２を設けたものは、常に孔２０２が開口していることにより、孔２０２から環状空室内にダストが侵入して、ダストリップ及びメインリップのシール面、特にメインリップのシール面に付着して早期に摺動面を摩耗させることが懸念される。そして、侵入したダスト等により孔が塞がれてしまう虞があった。
【００１５】
また、密封装置３００においては、ダストリップ３０１は回転軸に対して非接触なので、全周から環状空室内にダストが侵入しやすい状態であり、ねじ突起３０２によりダストを排出するものの、メインリップのシール面にダストが付着して、やはり早期にメインリップを摩耗させることが懸念される。
【００１６】
ここで、密封装置３００において、耐ダスト性の向上のため、ダストリップにしめ代を付けることも考えられるが、ねじ突起のポンプ作用により環状空室が負圧となってしまい、その結果メインリップが不安定な接触状態（不安定な接触応力分布）となり、漏れ発生の原因となってしまう。
【００１７】
また、密封装置４００では、負圧が生じることによりダストリップ４０１が変形してからリブ間の連通路が形成されるため、連通路が形成されるまでに発生する負圧により、メインリップ及びダストリップは軸の周面に押圧されて摩耗してしまうことが懸念される。
【００１８】
本発明は上記の従来技術の課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、リップ間の負圧の発生を防止するとともに、ダストの侵入を防止することが可能な、密封性能を向上させた信頼性の高い密封装置を提供することにある。
【００１９】
【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、
互いに同心的に相対回転自在に組み付けられる２部材間の環状の隙間を密封する密封装置であって、前記２部材のうちの一方の部材に摺動自在に密封接触するメインリップと、前記メインリップに対して環状空間を介して設けられ、反密封対象側からのダストの侵入を防止するダストリップと、を備えた密封装置において、前記ダストリップは、前記一方の部材に摺動自在に密封接触する接触部と、前記ダストリップの密封対象側傾斜面に対して周方向に段差状となり、かつ両側壁面の間隔が密封対象側から反密封対象側に向かうにつれて徐々に拡がる形状となるように切り欠いて形成され、前記一方の部材の回転方向にしたがって傾斜して設けられた側壁面がダストを反密封対象側に搬送するポンプ効果を発揮するねじ状部として機能するとともに、前記環状空間と反密封対象側とを連通させる切り欠き部と、をリップ先端に等配状に複数備えることを特徴とする。
【００２０】
従って、メインリップとダストリップとの間に負圧が発生することはなくなり、かつ、ダストの侵入を防止し、ダストが侵入してもねじ状部のポンプ効果によりかき出すことができるので、ダストによる影響を抑制させることができる。
【００２１】
【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、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る密封装置１を示す概略図であり、同図（ａ）は密封装置１の概略断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の要部（切り欠き部８）の拡大図である。
【００２３】
本実施の形態に係る密封装置１は、互いに同心的に相対回転自在に組み付けられる２部材としてのハウジング２と、そのハウジング２内に挿入される、２部材のうちの一方の部材としての回転軸３との間の環状の隙間を密封するものである。
【００２４】
密封装置１は、概略、ハウジング２の内周に嵌着される環状のシール本体４と、このシール本体４から密封対象側Ｍに延びてリップ先端が回転軸３に摺動自在に密封接触するゴム状弾性材製のメインリップ５と、シール本体４から反密封対象側Ｏに延びてリップ先端が回転軸３に摺動自在に密封接触するゴム状弾性材製のダストリップ６と、を備えている。
【００２５】
シール本体４は、断面Ｌ字形状の金属環４ａと、この金属環４ａに一体的に形成されるゴム状弾性体４ｂと、から構成されている。
【００２６】
金属環４ａは、円筒部４ｃと、円筒部４ｃの反密封対象側Ｏ端部から半径方向内方に延びる内向きフランジ部４ｄと、を備えた円筒状部材である。
【００２７】
ここで、金属環４ａの円筒部４ｃと、円筒部４ｃの外周に一体的に形成されたゴム状弾性体４ｂとによりハウジング２の内周に嵌着される嵌め合い部が構成されている。
【００２８】
メインリップ５は、金属環４ａの内向きフランジ部４ｄの内径端部から軸方向密封対象側Ｍに延びて、リップ先端が回転軸３に摺動自在に密封接触している。
【００２９】
メインリップ５のリップ先端の内周形状は、径方向内側に向かって突出する断面山形状で、摺動面となる頂部５ａから軸方向反密封対象側Ｏに向けて徐々に小径となるように傾斜する周面としての反密封対象側傾斜面５ｂと、頂部５ａから軸方向密封対象側Ｍに向けて徐々に小径となるように傾斜する密封対象側傾斜面５ｃと、を有している。
【００３０】
図１に示す密封装置１では図示していないが、例えば後述する図２に示す密封装置１１のように、メインリップ５の反密封対象側傾斜面５ｂには、平行ねじ突起が円周方向に沿って所定間隔で複数形成されていても好適である。
【００３１】
平行ねじ突起は反密封対象側傾斜面５ｂと回転軸３の軸心を通る平面との交線（反密封対象側傾斜面５ｂを構成する円錐の母線に対応する）に対して同一方向に所定角度傾斜して設けられる。これにより、密封対象流体を密封対象側Ｍに搬送するポンプ機能を発揮するものである。
【００３２】
また、メインリップ５のリップ先端の外周側にはガータースプリング等のばね部材７が装着され、リップ先端のシール部に緊迫力を付与している。
【００３３】
そして、ダストリップ６は、金属環４ａの内向きフランジ部４ｄの内径端部から軸方向反密封対象側Ｏに向けて徐々に小径となるように傾斜して延びて、リップ先端の接触部が回転軸３に摺動自在に密封接触している。
【００３４】
また、ダストリップ６とメインリップ５との間には環状空間が設けられており、ダストリップ６とメインリップ５とが回転軸３と密封接触することにより、環状空間は環状空室９を形成する。
【００３５】
以下に、本実施の形態の特徴的な構成である、ダストリップ６について説明する。
【００３６】
ダストリップ６のリップ先端には、図１の密封装置１の断面において鎖線Ａで示すように略軸方向に切り欠かれ、ダストリップ６の密封対象側Ｍと反密封対象側Ｏとを連通する貫通部としての切り欠き部８が等配状に設けられている。
【００３７】
そして、この切り欠き部８の形状は、環状空室９内に侵入したダストを押し戻すポンプ効果を発揮するねじ状となっている。
【００３８】
密封装置１では、図に示すように、切り欠き部８は、密封対象側Ｍから反密封対象側Ｏに向けて、ダストリップ６の密封対象側傾斜面６ａと回転軸３の軸心を通る平面との交線（密封対象側傾斜面６ａを構成する円錐の母線に対応する）に対して拡開した形状となっており（図１（ｂ）において、８ａ＜８ｂ）、密封対象側傾斜面６ａに対して周方向に段差が形成されるねじ状部としての側壁面８ｃ，８ｄを有している。
【００３９】
これにより、回転軸３の回転方向に応じて、切り欠き部８を構成している側壁面８ｃ，８ｄのいずれかがダストを積極的に反密封対象側Ｏにかき出すことができる。図１（ａ）において、回転軸３が密封装置１に対して相対的にＢ方向に回転した場合には、切り欠き部８の側壁面８ｃがダストをかき出し（図において点線で示す）、回転軸３がＣ方向に回転した場合には、側壁面８ｄがダストをかき出すこととなる（図において実線で示す）。
【００４０】
すなわち、軸の回転方向を問題とせず、軸がどちらに回転してもポンプ効果を発揮することが可能である。
【００４１】
上記構成の密封装置１にあっては、ダストリップ６が回転軸３に常に接触しているので、従来のダストリップを非接触としていたものに比べて、ダストの侵入を防ぐことができ、耐ダスト性の向上が可能となる。
【００４２】
さらに、ダストリップ６において、常に環状空室９と反密封対象側Ｏとを連通させる切り欠き部８を設けたことにより、環状空室９に負圧が発生することはない。従って、負圧によりメインリップ及びダストリップが変形して軸に押圧され摩耗してしまうようなことはなくなる。
【００４３】
ここで、切り欠き部８においては、ポンプ効果を発揮するねじ状としているので、仮に切り欠き部８からダストが環状空室９に侵入してしまった場合でも、ダストを積極的にかき出すことができる。従って、環状空室９内に侵入したダストがダストリップ及びメインリップのシール面に付着して摺動面を摩耗させることを防止することが可能となる。
【００４４】
なお、切り欠き部８の大きさや、そのテーパの角度（８ａと８ｂの長さ；反密封対象側傾斜面６ａと回転軸３の軸心を通る平面との交線（反密封対象側傾斜面６ａを構成する円錐の母線に対応する）に対して側壁面８ｃ，８ｄがなす角度）や、切り欠き部８の数は、装置の仕様に応じて適宜採用することが可能である。
【００４５】
（参考例１）
図２は参考例１に係る密封装置１１を示す概略図である。密封装置１１は、実施の形態１で示した密封装置１に対してダストリップ６に設けられた切り欠き部の形状が異なるものである。
【００４６】
本参考例は、回転軸３の回転方向が一方向（図に示すＤ方向）の場合を示すものであり、ダストリップ６には、回転軸３の回転方向に従った貫通部としての切り欠き部１８が設けられている。
【００４７】
切り欠き部１８は、反密封対象側傾斜面６ａと回転軸３の軸心を通る平面との交線（反密封対象側傾斜面６ａを構成する円錐の母線に対応する）に対して傾斜して設けられることにより、ねじ状部を構成している。
【００４８】
切り欠き部１８の大きさや、その角度（反密封対象側傾斜面６ａと回転軸３の軸心を通る平面との交線（反密封対象側傾斜面６ａを構成する円錐の母線に対応する）に対する角度）や、切り欠き部１８の数は、装置の仕様に応じて適宜採用することが可能である。また、切り欠き部１８は、反密封対象側Ｏと環状空室９とを連通する領域を有し、環状空室９に対して有底状となる溝である。
【００４９】
また、メインリップ５の反密封対象側傾斜面５ｂには、回転軸３の回転方向に従い密封対象側Ｍにポンプ機能を発揮する平行ねじ突起５ｄが円周方向に沿って所定間隔で複数形成されている。
【００５０】
平行ねじ突起は反密封対象側傾斜面５ｂと回転軸の軸心を通る平面との交線（反密封対象側傾斜面５ｂを構成する円錐の母線に対応する）に対して同一方向に所定角度傾斜して設けられている。これにより、密封対象流体を密封対象側Ｍに搬送するポンプ機能を発揮するものである。
【００５１】
本参考例においても、実施の形態１で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
（参考例２）
図３は、参考例２に係る密封装置２１を示す概略図である。
【００５３】
上述した実施の形態１では、ダストリップの先端の一部分の周壁を切り欠いて切り欠き部を設けたが、本参考例においては、ダストリップ２２の回転軸３との摺動自在に密封接触する接触部２３に切り欠き部２４を設けたことを特徴とする。
【００５４】
図３に示すように、ダストリップ２２のリップ先端の接触部２３に設けられた貫通部としての切り欠き部２４は、実施の形態１で説明した図１に示す密封装置１の切り欠き部８のように、密封対象側Ｍから反密封対象側Ｏに向けて、回転軸３の軸方向に対して拡開した形状となっており、接触部２３に対して周方向に段差を形成するねじ状部としての側壁面２４ａ，２４ｂを有している。
【００５５】
これにより、回転軸３の回転方向に応じて、切り欠き部２４を構成している側壁面２４ａ，２４ｂのいずれかがダストを積極的に反密封対象側Ｏにかき出すことができる。図３において、回転軸３が密封装置２１に対して相対的にＥ方向に回転した場合には、切り欠き部２４の側壁面２４ａがダストをかき出し（図において実線で示す）、回転軸３がＦ方向に回転した場合には、側壁面２４ｂがダストをかき出すこととなる（図において点線で示す）。
【００５６】
すなわち、軸の回転方向を問題とせず、軸がどちらに回転してもポンプ効果を発揮することが可能である。
【００５７】
さらに、切り欠き部２４においては、拡開して設けられた側壁面２４ａ，２４ｂ間に形成された周方向面２４ｃを、軸方向に対して傾斜させて設けている。すなわち、切り欠き部２４の周方向面２４ｃにおいて、反密封対象側Ｏの端部は密封対象側Ｍの端部２４ｄよりも外径側に設けられている。そして、回転軸３の外周面に対する端部２４ｄの位置の設定により、密封対象側Ｍと反密封対象側Ｏとを貫通する領域（貫通部）の大きさを設定することができる。
【００５８】
このように構成される密封装置２１にあっては、ダストリップ２２が回転軸に常に接触しているので、従来のダストリップを非接触としていたものに比べて、ダストの侵入を防ぐことができ、耐ダスト性の向上が可能となる。
【００５９】
さらに、ダストリップ２２において、常に環状空室と反密封対象側Ｏとを連通させる切り欠き部２４を設けたことにより、環状空室に負圧が発生することはない。従って、負圧によりメインリップ及びダストリップが変形して軸に押圧され摩耗してしまうようなことはなくなる。
【００６０】
さらに、切り欠き部２４は、ダストリップ２２において回転軸３との接触部２３に設けたので、ダストリップ２２の接触部２３において、密封対象側Ｍすなわち環状空室に侵入しようとするダストに対してポンプ効果を発揮することができるので、早期にダストが侵入するのを防止することができる。
【００６１】
また、切り欠き部２４を構成する周方向面２４ｃにおいて、テーパを設けた（軸方向に対して傾斜させた）ので、ダストが環状空室に侵入するのを防止することができ、さらに、回転軸３の外周面に対する端部２４ｄの位置の設定により、負圧が発生しない限度となるように貫通部を設定することにより、特に、回転軸の停止状態において効果的である。
【００６２】
（参考例３）
図４は、参考例３に係る密封装置３１を示す概略図である。
【００６３】
上述した実施の形態では、ダストリップに切り欠き部を設けていたが、本参考例に係る密封装置３１においては、ダストリップ３２のリップ先端部分に突起が位置するように、ねじ状部としてのねじ突起３３を設けたことを特徴としている。
【００６４】
ねじ突起３３は、密封対象側Ｍから反密封対象側Ｏに向けて、ダストリップ３２の密封対象側傾斜面３５と回転軸の軸心を通る平面との交線（密封対象側傾斜面３５を構成する円錐の母線に対応する）に対して同一方向に所定角度傾斜した形状となっている。
【００６５】
そして、ダストリップ３２においては、ねじ突起３３が回転軸に常に接触した状態となっており、接触部を構成している。
【００６６】
ねじ突起３３が回転軸と接触することにより、隣り合うねじ突起と回転軸とで貫通部としての貫通口３４が形成されることとなる。
【００６７】
このように本参考例においては、ダストリップ３２においては、ねじ突起３３が回転軸に接触しているので、従来のダストリップを非接触としていたものに比べて、ダストの侵入を防ぐことができ、耐ダスト性の向上が可能となる。
【００６８】
さらに、ダストリップ３２に設けられたねじ突起３３が回転軸に接触することにより、ねじ突起間に貫通口３４が形成されるので、環状空室に負圧が発生することはない。従って、負圧によりメインリップ及びダストリップが変形して軸に押圧され摩耗してしまうようなことはなくなる。
【００６９】
また、仮に貫通口３４からダストが環状空室へ侵入してしまっても、ねじ突起３３がポンプ効果を発揮することにより、環状空室に侵入したダストをかき出すので、環状空室内に侵入したダストがダストリップ及びメインリップのシール面に付着して摺動面を摩耗させることを防止することが可能となる。
【００７０】
なお、ねじ突起３３においては、平行ねじ突起としてもよいが、突出高さ及び幅のうちの少なくとも突出高さがダストリップのリップ先端から密封対象側Ｍに向けて徐々に高くなる船底ねじ突起とすることにより、経時的にゴム状弾性材の摩耗が進行した場合においても、ねじ突起の残存部を接触させてねじポンプ効果を維持させることができるので、経時的なゴム状弾性材の摩耗による密封性能の低下をも抑える効果が得られる。この場合、図に示すように、メインリップにも船底ねじ突起を設けると好適である。
【００７１】
ここで、船底ねじ突起の数、すなわち貫通口を形成する船底ねじ突起間の間隔、及び、船底ねじ突起の長さ方向や突起の突出高さ方向は、材質や使用状況等に応じて適宜設定されればよい。
【００７２】
なお、一般的に、船底ねじ突起とは、ねじ突起をなだらかに湾曲しながら高さが高くなる船底形状をした突起を表すが、直線状に高さが高くなるような、いわゆるテーパ形状のテーパねじ突起としてもよい。
【００７３】
また、ねじ突起３３として、リップ先端には、その高さおよび幅が同等なねじを有し、前記ねじから連続的に形成された船底形状のねじを有する突起とすれば、初期摩耗を高さおよび幅が同等なねじが作用し、摩耗が進んだ際には船底形状のねじによりシール効果を得ることができる。
【００７４】
また、本実施の形態ではシール本体４がハウジング３に固定されメインリップ５が回転軸３に密封接触するいわゆるインナーシールについて説明したが、シール本体が回転軸に固定されメインリップがハウジング内周に密封接触するいわゆるアウターシールについても適用することもできる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ダストリップは、一方の部材に摺動自在に接触する接触部を備えるので、メインリップとダストリップとの間に負圧が発生することを防止でき、かつ、ポンプ効果を発揮するねじ状部を有した貫通部を備えるので、ダストの侵入を防止し、ダストが侵入してもかき出すことによりダストによる影響を抑制させ、密封性能を向上させた信頼性の高い密封装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態１に係る密封装置を示す概略図であり、同図（ａ）は密封装置の概略断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の要部の拡大図である。
【図２】参考例１に係る密封装置を示す概略図である。
【図３】参考例２に係る密封装置を示す概略図である。
【図４】参考例３に係る密封装置を示す概略図である。
【図５】従来技術に係る密封装置を示す概略図である。
【図６】従来技術に係る密封装置を示す概略図である。
【図７】従来技術に係る密封装置を示す概略図である。
【図８】従来技術に係る密封装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１ 密封装置
２ ハウジング
３ 回転軸
４ シール本体
４ａ 金属環
４ｂ ゴム状弾性体
４ｃ 円筒部
４ｄ 内向きフランジ部
５ メインリップ
５ａ 頂部
５ｂ 反密封対象側傾斜面
５ｃ 密封対象側傾斜面
６ ダストリップ
６ａ 密封対象側傾斜面
７ ばね部材
８ 切り欠き部
８ａ，８ｂ 側壁面８ｃ，８ｄ間の長さ
８ｃ，８ｄ 側壁面
９ 環状空室
１８ 切り欠き部
２２ ダストリップ
２３ 接触部
２４ 切り欠き部
２４ａ，２４ｂ 側壁面
２４ｃ 周方向面
２４ｄ 密封対象側Ｍの端部
３２ ダストリップ
３３ ねじ突起
３４ 貫通口
３５ 密封対象側傾斜面
Ｍ 密封対象側
Ｏ 反密封対象側
【図１】
0004380111.tif 000002
【図２】
0004380111.tif 000003
【図３】
0004380111.tif 000004
【図４】
0004380111.tif 000005
【図５】
0004380111.tif 000006
【図６】
0004380111.tif 000007
【図７】
0004380111.tif 000008
【図８】
0004380111.tif 000009