(57)【要約】【課題】密封性能を高めつつ、摺動性の向上を図った密封装置を提供する。【解決手段】軸に対して相対的に回転するように用いられ、該軸の表面に摺動自在に接触するシールリップ１３０を備えた密封装置１００において、シールリップ１３０における環状のリップ先端１３１が、周方向に沿って軸方向に往復的に変位する形状となるように構成されると共に、シールリップ１３０におけるリップ先端１３１よりも反密封領域（Ａ）側の傾斜面１３０Ｆ上に、軸方向の領域において、リップ先端１３１のうち最も反密封領域（Ａ）側の位置（ラインＬ１）よりも反密封領域（Ａ）側から密封領域（Ｏ）側の位置まで伸びるネジ突起１３２が設けられていることを特徴とする。【選択図】図１
2009281562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸に対して相対的に回転するように用いられ、該軸の表面に摺動自在に接触するシールリップを備えた密封装置において、
前記シールリップにおける環状のリップ先端が、周方向に沿って軸方向に往復的に変位する形状となるように構成されると共に、
前記シールリップにおけるリップ先端よりも反密封領域側の傾斜面上に、軸方向の領域において、前記リップ先端のうち最も反密封領域側の位置よりも反密封領域側から密封領域側の位置まで伸びるネジ突起が設けられていることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記シールリップにおけるリップ先端よりも反密封領域側の傾斜面上に、軸方向の領域において、前記リップ先端のうち最も反密封領域側の位置から更に反密封領域側まで伸びる副ネジ突起が設けられてい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】
前記環状のリップ先端の形状は、周方向に沿って軸方向に振幅を有する波形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の密封装置。
【請求項４】
前記環状のリップ先端の形状は、軸方向にずれた位置にある同径の２つの仮想同心円の一部である円弧部分を交互に複数有し、かつ隣り合う交互の円弧部分をそれぞれ接続する複数の曲線部を有する形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸の表面に摺動自在に接触するシールリップを有する密封装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、リップライン（シールリップ先端が描くライン（環状のリップ先端の形状））が、波形状（例えば、周方向に沿って正弦曲線形状）で構成されたウェーブシールが知られている（特許文献１〜３参照）。このような密封装置によれば、一般的な密封装置（リップラインが円形のもの）に比べて、油膜を形成するための油供給性が優れており、これに伴いリップ先端の摺動部分の昇温を抑制することもできる。従って、密封性や耐久性に優れた密封装置として知られている。
【０００３】
このような従来例に係る密封装置の一例を、図５を参照して説明する。図５は従来例に係る密封装置が適用された密封構造の模式的断面図である。
【０００４】
図示のように、従来例に係る密封装置５００は、軸２００とハウジング３００（ハウジング３００に設けられた軸孔内周面）との間の環状隙間を密封するものである。そして、この密封装置５００は、軸２００の表面に摺動自在に接触するシールリップ５１０を備えている。このシールリップ５１０における環状のリップ先端の形状が波形状となっている。図５において、軸２００の表面に描かれたラインＬＸは、ある時点におけるリップ先端の接触ライン（リップライン）を示している。また、図中、矢印Ｔは、密封装置５００に対する軸２００の相対的な回転方向を示している。また、図中（Ｏ）は密封対象流体である油が密封された領域（密封領域）を示し、（Ａ）は反密封領域（例えば、大気領域）を示している。
【０００５】
以上のように構成される密封構造においては、軸２００の表面におけるリップ先端付近の油の流れとして、密封領域（Ｏ）側から反密封領域（Ａ）側に流れる流れ（図中、矢印Ｒ１０）と、反密封領域（Ａ）側から密封領域（Ｏ）側に流れる流れ（図中、矢印Ｒ２０）がある。以下、説明の便宜上、リップラインのうち矢印Ｒ１０の流れが形成される領域を第１ラインＬＸ１，矢印Ｒ２０の流れが形成される領域を第２ラインＬＸ２と称する。第１ラインＬＸ１の付近の油の流れは、リップ先端付近に油膜を積極的に形成する利点がある反面、油漏れを助長してしまう。第２ラインＬＸ２の付近の油の流れは、漏れ出た油の一部を密封領域（Ｏ）側に戻すと共に、これに伴い油膜を形成する機能も発揮する。
【０００６】
しかしながら、反密封領域（Ａ）側から第２ラインＬＸ２に流れていく油の量は位置によって異なる。そのため、部分的に油膜形成が不十分な箇所が生じてしまう。特に、リップラインのうち最も反密封領域（Ａ）側と密封領域（Ｏ）側の中間付近に油が供給されにくく、油膜形成が不十分になり易い。油膜形成の不十分な箇所が生じると、摺動抵抗の増加やトルク増加の原因となり望ましくない。また、第１ラインＬＸ１の付近で生じる油の流れによって、油の一部は、第２ラインＬＸ２において回収できない領域まで流れてしまい油漏れの原因となってしまう。
【０００７】
特許文献３においては、リップ先端よりも反密封領域（Ａ）側に軸２００の表面に摺動自在に接触する突起を設ける技術が開示されている。図５において、ラインＬＹは、ある時点における当該突起の軸２００の表面に対する接触ラインを示している。このような突起を設けることによって、リップラインよりも反密封領域（Ａ）側に漏れ出た油を密封領域（Ｏ）側に戻すことが可能となる（図中、矢印Ｒ２１参照）。しかしながら、第２ライ
ンＬＸ２に流れていく油の量の不均一の問題については解決されていない。特に、リップラインのうち最も反密封領域（Ａ）側の付近は、そもそも突起がなくても油が流れていき易い領域であり、油膜形成が不十分になり易い部分が存在することへの対策はなされていない。
【０００８】
また、リップラインが波形状ではなく、最も密封領域（Ｏ）側の部分と、最も反密封領域（Ａ）側の部分が円弧（軸心上に中心点を有する円の円弧）で構成された技術も知られている（特許文献３の図１２参照）。この場合には、特に円弧の部位において、より一層油膜形成が不十分となり易い。
【特許文献１】特開平１１−１５９６２９号公報
【特許文献２】特開平２−１１３１７４号公報
【特許文献３】特開昭４８−７３６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、密封性能を高めつつ、摺動性の向上を図った密封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
すなわち、本発明は、軸に対して相対的に回転するように用いられ、該軸の表面に摺動自在に接触するシールリップを備えた密封装置において、
前記シールリップにおける環状のリップ先端が、周方向に沿って軸方向に往復的に変位する形状となるように構成されると共に、
前記シールリップにおけるリップ先端よりも反密封領域側の傾斜面上に、軸方向の領域において、前記リップ先端のうち最も反密封領域側の位置よりも反密封領域側から密封領域側の位置まで伸びるネジ突起が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
ここで、「ネジ突起」とは、反密封領域側に漏れ出る密封対象流体を、密封装置と軸との相対的な回転に伴って密封領域側に戻す、いわゆる「ポンプ効果」を発揮する突起を意味する。密封装置と軸との相対的な回転方向が１方向のときのみポンプ効果を発揮するネジ突起（一方向ネジ）を採用することもできるし、両方向に対してポンプ効果を発揮するネジ突起（両方向ネジ）を採用することもできる。また、ネジ突起の形状は、適宜、公知のものを採用することができ、直線状の平行ネジや曲線状（例えば船底形状）のネジを採用することができる。更に、ネジ突起は、初期の状態からネジ突起の全域が軸表面に対して接触する構成のものを採用してもよいし、摩耗の進行と共に軸表面に接触する位置が変化していく（接触領域が徐々に反密封領域側に延びていく）構成のものを採用してもよい。
【００１３】
本発明によれば、シールリップにおける環状のリップ先端が、周方向に沿って軸方向に往復的に変位する形状となるように構成されている。これにより、リップ先端付近においては、密封領域側から反密封領域側に流れる密封対象流体の流れと、反密封領域側から密封領域側に流れる密封対象流体の流れが生じる。また、本発明においては、シールリップにおけるリップ先端よりも反密封領域側の傾斜面上に、軸方向の領域において、リップ先端のうち最も反密封領域側の位置よりも反密封領域側から密封領域側の位置まで伸びるネジ突起が設けられている。これにより、リップ先端のうち最も反密封領域側の位置よりも反密封領域側に漏れ出た密封対象流体は、ネジ突起によって密封領域側に戻される。従って、密封性能が向上する。
【００１４】
そして、このネジ突起は、軸方向の領域において、リップ先端のうち最も反密封領域側の位置よりも密封領域側の位置まで伸びるように構成されている。これにより、ネジ突起がない場合には、密封対象流体が供給されにくい、リップラインのうち最も反密封領域側と密封領域側の中間付近にも、密封対象流体が供給される。そのため、密封対象流体の供給量の不均一を抑制することができ、密封対象流体により形成される膜の厚みの均一化を図ることができる。従って、摺動性が向上する。
【００１５】
前記シールリップにおけるリップ先端よりも反密封領域側の傾斜面上に、軸方向の領域において、前記リップ先端のうち最も反密封領域側の位置から更に反密封領域側まで伸びる副ネジ突起が設けられているとよい。
【００１６】
これにより、この副ネジ突起によっても、リップ先端のうち最も反密封領域側の位置よりも反密封領域側に漏れ出た密封対象流体が、密封領域側に戻される。
【００１７】
前記環状のリップ先端の形状は、周方向に沿って軸方向に振幅を有する波形状であるとよい。
【００１８】
前記環状のリップ先端の形状は、軸方向にずれた位置にある同径の２つの仮想同心円の一部である円弧部分を交互に複数有し、かつ隣り合う交互の円弧部分をそれぞれ接続する複数の曲線部を有する形状であってもよい。
【００１９】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、密封性能を高めつつ、摺動性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、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。
【００２２】
（実施例１）
図１及び図２を参照して、本発明の実施例１に係る密封装置について説明する。図１は本発明の実施例１に係る密封装置の模式的断面図である。図２は本発明の実施例１に係る密封装置が適用された密封構造の模式的断面図である。
【００２３】
＜密封装置及び密封構造＞
本実施例に係る密封装置全体の構成、及び、本実施例に係る密封装置が適用された密封構造全体の概略を説明する。
【００２４】
本実施例に係る密封装置１００は、軸２００とハウジング３００（ハウジング３００に設けられた軸孔内周面）との間の環状隙間を密封するものである。図中（Ｏ）は密封対象流体である油が密封された領域（密封領域）を示し、（Ａ）は反密封領域（例えば、大気領域）を示している。
【００２５】
そして、密封装置１００は、断面がＬ字形状の金属環１１０と、金属環１１０に一体成形されるゴム状弾性体製のシール本体Ｓとを備える。シール本体Ｓは、ハウジング３００の軸孔内周面に密着した状態で固定される外周シール部１２０と、軸２００の表面に摺動
自在に接触するシールリップ１３０と、同じく軸２００の表面に摺動自在に接触するダストリップ１４０とを備えている。シールリップ１３０は密封対象流体（本実施例では油）の漏れを防止する役割を担い、ダストリップ１４０は埃や塵などの密封領域（Ｏ）側への侵入を防止する役割を担っている。また、シールリップ１３０の外周側には、シールリップ１３０のリップ先端１３１を軸２００の表面に押し付けるスプリング１５０が装着されている。これにより、シールリップ１３０のリップ先端１３１は、軸２００の表面に密着した状態が安定的に保たれる。
【００２６】
＜シールリップ＞
シールリップ１３０について、更に詳細に説明する。本実施例に係るシールリップ１３０における環状のリップ先端１３１の形状は、周方向に沿って軸方向に振幅を有する波形状となるように構成されている。そして、シールリップ１３０におけるリップ先端１３１よりも反密封領域（Ａ）側の傾斜面１３０Ｆ上には、複数のネジ突起１３２が設けられている。ここで、複数のネジ突起１３２は、軸方向の領域において、リップ先端１３１のうち最も反密封領域側の位置（図中点線ラインＬ１に相当）よりも反密封領域（Ａ）側から密封領域（Ｏ）側の位置まで伸びるように構成されている。なお、ネジ突起１３２は、リップ先端１３１に繋がらないように構成するのが望ましい。
【００２７】
また、本実施例においては、シールリップ１３０におけるリップ先端１３１よりも反密封領域（Ａ）側の傾斜面１３０Ｆ上に、軸方向の領域において、リップ先端１３１のうち最も反密封領域（Ａ）側の位置から更に反密封領域（Ａ）側まで伸びる副ネジ突起１３３も設けられている。この副ネジ突起１３３は、リップ先端１３１に繋がるように構成されている。
【００２８】
＜リップ先端付近の動作＞
シールリップ１３０におけるリップ先端１３１付近の動作（特に、密封対象流体である油の流れ方）について説明する。図１において、矢印Ｓは、軸２００の表面に対するリップ先端１３１の相対的な移動方向を示している。また、図２において、矢印Ｔは、密封装置１００に対する軸２００の相対的な回転方向を示している。また、図２において、軸２００の表面に描かれたラインＬは、ある時点におけるリップ先端１３１の接触ライン（リップライン）を示している。また、図２中の点線ラインＬ１は、リップ先端１３１のうち最も反密封領域（Ａ）側の部分が通る軌跡を示している。また、図２中、ラインＭは、ある時点におけるネジ突起１３２の接触ラインを示している。更に、図２中、ラインＮは、ある時点における副ネジ突起１３３の接触ラインを示している。
【００２９】
本実施例においては、軸２００の表面におけるリップ先端１３１付近の油の流れとして、密封領域（Ｏ）側から反密封領域（Ａ）側に流れる流れ（図中、矢印Ｒ１）と、反密封領域（Ａ）側から密封領域（Ｏ）側に流れる流れ（図中、矢印Ｒ２）がある。以下、説明の便宜上、リップラインのうち矢印Ｒ１の流れが形成される領域を第１ラインＬＸ１，矢印Ｒ２の流れが形成される領域を第２ラインＬＸ２と称する。第１ラインＬＸ１の付近の油の流れは、リップ先端付近に油膜を積極的に形成する利点がある反面、油漏れを助長してしまう。第２ラインＬＸ２の付近の油の流れは、漏れ出た油の一部を密封領域（Ｏ）側に戻すと共に、これに伴い油膜を形成する機能も発揮する。
【００３０】
そして、本実施例においては、更に、油の流れとして、ネジ突起１３２によるポンプ効果によって生じる、反密封領域（Ａ）側から密封領域（Ｏ）側に向けた流れ（図中、矢印Ｒ３）と、副ネジ突起１３３によるポンプ効果によって生じる、反密封領域（Ａ）側から密封領域（Ｏ）側に向けた流れ（図中、矢印Ｒ４）も存在する。
【００３１】
＜本実施例の優れた点＞
本実施例によれば、リップ先端１３１付近において、第１ラインＬＸ１付近における密封領域（Ｏ）側から反密封領域（Ａ）側に流れる油の流れ（矢印Ｒ１）と、第２ラインＬＸ２付近における反密封領域（Ａ）側から密封領域（Ｏ）側に流れる油の流れ（矢印Ｒ２）が生じる。これにより、油漏れを抑制しつつ、リップ先端１３１付近に積極的に油膜を形成させることができる。
【００３２】
そして、本実施例に係る密封装置においては、シールリップ１３０におけるリップ先端１３１よりも反密封領域（Ａ）側の傾斜面１３０Ｆ上に、軸方向の領域において、リップ先端１３１のうち最も反密封領域側の位置（点線ラインＬ１に相当）よりも反密封領域（Ａ）側から密封領域（Ｏ）側の位置まで伸びる複数のネジ突起１３２が設けられている。
【００３３】
これにより、ネジ突起１３２によるポンプ効果によって、点線ラインＬ１よりも反密封領域（Ａ）側から密封領域（Ｏ）側に向かう油の流れ（矢印Ｒ３）が生じる。従って、点線ラインＬ１よりも反密封領域（Ａ）側に漏れ出た油は密封領域（Ｏ）側に戻される。従って、密封性能が向上する。
【００３４】
また、上記の複数のネジ突起１３２は、軸方向の領域において、点線ラインＬ１よりも密封領域（Ｏ）側の位置まで伸びるように構成されている。これにより、ネジ突起がない場合には、油が供給されにくい、リップラインＬのうち最も反密封領域（Ａ）側と密封領域（Ｏ）側の中間付近にも、油が供給される。そのため、油の供給量の不均一を抑制することができ、油膜の厚みの均一化を図ることができる。従って、摺動性が向上する。更に、本実施例においては、ネジ突起１３２がリップ先端１３１に繋がらないように構成している。この理由は次の通りである。仮に、ネジ突起１３２がリップ先端１３１に繋がる構成を採用した場合、ネジ突起１３２により回収された油は、その殆どが、リップラインＬに流れていく。そうすると、ある特定のネジ突起１３２（第１ラインＬＸ１において反密封領域側に向かって流れる油（矢印Ｒ１）を受け止め易い位置にあるネジ突起１３２）によって、反密封領域（Ａ）に流れてきた油の殆どを回収してしまうおそれがある。この場合には、複数のネジ突起１３２のうち、一部のネジ突起１３２においてのみに油の流れが集中してしまう。そうすると、リップラインＬへの油の供給量が不均一になってしまう。これに対して、本実施例では、ネジ突起１３２がリップ先端１３１に繋がらない構成を採用することで、全てのネジ突起１３２において油の流れが生じるようにし、リップラインＬへの油の供給量の均一化を図っている。
【００３５】
更に、本実施例においては、副ネジ突起１３３によっても、点線ラインＬ１よりも反密封領域（Ａ）側に漏れ出た油が密封領域（Ｏ）側に戻される。
【００３６】
（実施例２）
図３及び図４には、本発明の実施例２が示されている。本実施例においては、シールリップにおける環状のリップ先端の形状が、実施例１とは異なる場合の構成について示す。その他の基本的な構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。図３は本発明の実施例２に係る密封装置の模式的断面図である。図４は本発明の実施例２に係る密封装置が適用された密封構造の模式的断面図である。
【００３７】
本実施例に係る密封装置１００ａにおいては、シールリップ１３０ａにおける環状のリップ先端１３１ａの形状が実施例１とは異なっている。その他の構成については、実施例１と同一であるので、その説明は省略する。
【００３８】
本実施例に係るシールリップ１３０ａにおける環状のリップ先端１３１ａの形状は、軸方向にずれた位置にある同径の２つの仮想同心円（図３中、点線ラインＬ１ａと点線ライ
ンＬ２に相当）の一部である円弧部分を交互に複数有し、かつ隣り合う交互の円弧部分をそれぞれ接続する複数の曲線部Ｌ３を有する形状である。
【００３９】
本実施例においても、上記実施例１の場合と同様に、シールリップ１３０ａにおけるリップ先端１３１ａよりも反密封領域（Ａ）側の傾斜面１３０Ｆ上には、複数のネジ突起１３２及び副ネジ突起１３３が設けられている。
【００４０】
図４において、軸２００の表面に描かれたラインＬａは、ある時点におけるリップ先端１３１ａの接触ライン（リップライン）を示している。また、図４中の点線ラインＬ１ａは、リップ先端１３１ａのうち最も反密封領域（Ａ）側の部分が通る軌跡（上記仮想同心円のうち反密封領域（Ａ）側のものに相当する）を示している。また、図４中、ラインＭは、ある時点におけるネジ突起１３２の接触ラインを示している。更に、図４中、ラインＮは、ある時点における副ネジ突起１３３の接触ラインを示している。
【００４１】
本実施例においても、軸２００の表面におけるリップ先端１３１ａ付近の油の流れとして、密封領域（Ｏ）側から反密封領域（Ａ）側に流れる流れ（図中、矢印Ｒ１）と、反密封領域（Ａ）側から密封領域（Ｏ）側に流れる流れ（図中、矢印Ｒ２）がある。
【００４２】
また、本実施例においても、更に、油の流れとして、ネジ突起１３２によるポンプ効果によって生じる、反密封領域（Ａ）側から密封領域（Ｏ）側に向けた流れ（図中、矢印Ｒ３）と、副ネジ突起１３３によるポンプ効果によって生じる、反密封領域（Ａ）側から密封領域（Ｏ）側に向けた流れ（図中、矢印Ｒ４）も存在する。
【００４３】
以上のような構成により、本実施例に係る密封装置１００ａの場合においても、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。なお、本実施例の場合のように、リップライン（環状のリップ先端１３１ａの形状）に円弧部分（特に、反密封領域（Ａ）側の円弧部分）が存在する場合には、当該部分において油膜切れが生じ易い。しかしながら、本実施例の場合には、副ネジ突起１３３を設けたことで、この円弧部分に対して積極的に油が供給される。従って、この円弧部分における油膜切れを好適に抑制することができる。
【００４４】
（その他）
上記実施例１，２によって、シールリップにおける環状のリップ先端の形状（リップライン）について２種類示したが、当該形状は、これらの実施例１，２に示したものに限定されない。本発明は、環状のリップ先端の形状が、周方向に沿って軸方向に往復的に変位する各種形状のものに対して適用可能である。
【００４５】
また、上記実施例１，２では、密封装置と軸との相対的な回転方向が１方向のときのみポンプ効果を発揮するネジ突起（一方向ネジ）を採用する場合を示した。しかしながら、１方向ネジに限らず、両方向に対してポンプ効果を発揮するネジ突起（両方向ネジ）を採用することもできる。
【００４６】
更に、上記実施例１，２では、船底形状のネジ突起を採用する場合を示した。船底形状のネジ突起においては、摩耗の進行と共に軸表面に接触する位置が変化していく（接触領域が徐々に反密封領域側に延びていく）特徴があり、一般的に、耐久性に優れたものである。しかしながら、ネジ突起の形状はこれに限られるものではなく、例えば、平行ネジなども採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は本発明の実施例１に係る密封装置の模式的断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例１に係る密封装置が適用された密封構造の模式的断面図である。
【図３】図３は本発明の実施例２に係る密封装置の模式的断面図である。
【図４】図４は本発明の実施例２に係る密封装置が適用された密封構造の模式的断面図である。
【図５】図５は従来例に係る密封装置が適用された密封構造の模式的断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１００，１００ａ  密封装置
１１０  金属環
１２０  外周シール部
１３０，１３０ａ  シールリップ
１３０Ｆ  傾斜面
１３１，１３１ａ  リップ先端
１３２  ネジ突起
１３３  副ネジ突起
１４０  ダストリップ
１５０  スプリング
２００  軸
３００  ハウジング
【図１】
2009281562.tif 000003
【図２】
2009281562.tif 000004
【図３】
2009281562.tif 000005
【図４】
2009281562.tif 000006
【図５】
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