(57)【要約】【課題】相手部材の周面に摺動自在に密接するシールリップ６を設け、シールリップ６に密封流体側斜面７および反密封流体側斜面８を設け、反密封流体側斜面８に回転時のポンピング作用によって密封流体を押し戻す作用を奏するネジ部９を設けてなる密封装置１において、摺動面における流体膜を厚くすることで流体潤滑にもとづく低トルク化を実現する。【解決手段】密封流体側斜面７および反密封流体側斜面８の間に中間面１１を設け、中間面１１に回転時のポンピング作用によって密封流体を吸い込む作用を奏する逆方向のネジ部１２を設ける。逆方向のネジ部１２は、相手部材の摺動方向へ向けて徐々に高さが高くなる傾斜面１３ａを有する凸形状とする。【選択図】図２
2009250434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸等の相手部材の周面に摺動自在に密接するシールリップを設け、前記シールリップに密封流体側斜面および反密封流体側斜面を設け、前記反密封流体側斜面に回転時のポンピング作用によって密封流体を押し戻す作用を奏するネジ部を設けてなる密封装置において、
前記密封流体側斜面および反密封流体側斜面の間に中間面を設け、前記中間面に回転時のポンピング作用によって密封流体を吸い込む作用を奏する逆方向のネジ部を設け、
前記逆方向のネジ部は、前記相手部材の摺動方向へ向けて徐々に高さが高くなる傾斜面を有する凸形状とされていることを特徴とする密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密封装置に係り、更に詳しくは、シールリップを有する密封装置に関するものである。本発明の密封装置は例えば、自動車関連の分野において用いられ、あるいは汎用機械等の分野において用いられる。
【背景技術】
【０００２】
シールリップを有する密封装置においては一般に、シールリップの摺動摩耗を抑制すべく低トルク化が求められている。低トルク化の手法としては、シールリップの小断面化などによる緊迫力の低減、材料の変更や表面の改質（例えばフッ素樹脂コーティング）などの低摩擦係数化が検討されているが、更なる低トルク化を実現するため、摺動面における流体膜（油膜）を厚くすることで流体潤滑にもとづく低トルク化を実現することが考えられる。
【０００３】
従来技術としては、図９に示すように、シールリップ５１の密封流体側斜面５２および反密封流体側斜面５３にそれぞれネジ部５４，５５を設け、このネジ部５４，５５の奏するポンピング作用によって、リップ摺動部へ浸入してきた密封流体（油）を密封流体側へ押し戻す技術が開発されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】実開平３−２９７６８号公報
【０００４】
しかしながら、この従来技術によると、ネジ部５４，５５の奏するポンピング作用によって密封流体を密封流体側へ押し戻すことから、密封性能は高められるものの、リップ摺動部における流体膜について云えばその厚さは薄くならざるを得ず、よって流体潤滑にもとづく低トルク化を実現することができない。
【０００５】
また、密封流体側斜面と反密封流体側斜面との間に中間面を設ける技術が下記特許文献２に記載されているが、この先行技術は、中間面に逆ネジ部を設けるものではない。
【特許文献２】特開２００３−２５４４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みて、上記したようにリップ摺動部における流体膜を厚くすることで流体潤滑にもとづく低トルク化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の密封装置は、軸等の相手部材の周面に摺動自在に密接するシールリップを設け、前記シールリップに密封流体側斜面および反密封流体側斜面を設け、前記反密封流体側斜面に回転時のポンピング作用によって密封流体を押し戻す作用を奏するネジ部を設けてなる密封装置において、前記密封流体側斜面および反密封流体側斜面の間に中間面を設け、前記中間面に回転時のポンピング作用によって密封流体を吸い込む作用を奏する逆方向のネジ部を設け、前記逆方向のネジ部は、前記相手部材の摺動方向へ向けて徐々に高さが高くなる傾斜面を有する凸形状とされていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成を備えた本発明の密封装置においては、シールリップの密封流体側斜面および反密封流体側斜面の間に、所定の軸方向幅をもって相手部材の周面に接触する中間面が設けられているために、シールリップは摺動摩耗が抑制されて相手部材への接触状態が安定化し、しかもそのうえで中間面に、回転時のポンピング作用によって密封流体を吸い込む作用を奏する逆方向のネジ部（以下、「逆ネジ部」とも称する）が設けられているために、この逆ネジ部の奏するポンピング作用によって中間面に密封流体が積極的に導入され、中間面に動圧が発生し、流体膜が厚く設定される。中間面は、密封装置の中心軸線に対して平行とされ、あるいは密封装置の中心軸線に対する傾斜角度が密封流体側斜面および反密封流体側斜面よりも小さく設定されている。したがって当該密封装置によれば、流体膜の厚い部分が広い領域に亙って設定されることから、本発明所期の目的どおり、流体潤滑にもとづく低トルク化を実現することができる。また、中間面に導入される密封流体は、反密封流体側斜面に設けられるネジ部（以下、「正ネジ部」とも称する）の奏するポンピング作用によって押し戻されるので、反密封流体側へ漏洩することはない。
【０００９】
更にまた、本発明では特に、逆ネジ部が相手部材の摺動方向へ向けて徐々に高さが高くなる傾斜面を有する凸形状とされているために、逆ネジ部と相手部材との間にも効率的に密封流体が供給される。したがって、逆ネジ部の接触による摩擦・摩耗の増大を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）幾何形状をリップに付与し油膜を厚くすることで低トルク化を実現する。
（２）リップ摺動面内の油膜を厚くして、かつシール性を確保するために、フラットリップ形状のフラット部（中間面）に例えば逆方向のネジを設け、大気側部（反密封流体側斜面）には従来どおりのネジをもつリップ形状とする。
（３）逆ネジにより、漏れ勝手とすることで、摺動面内に動圧が発生し、油膜が厚くなることで、低トルクが期待できる。
（４）リップ形状はフラット形状とすることで、逆ネジ部の接触幅が大きくなり、摺動面の油膜も厚い部分を広くできる。
（５）リップにおけるトータルの漏れを防止するため、フラット部に設ける逆ネジのポンプ力（吸込み力）よりも大気側部に設けるネジのポンプ力（吐出力）のほうを大きく設定する。
（６）フラットリップ部分に逆ネジを付与することで摺動面の油膜を厚くして低トルク化を実現することができるが、ネジ部が摺動幅全体に貫通すると、静止漏れの発生が懸念される。そこで、ネジ部を摺動幅の途中までに留めることで静止漏れの発生を防止し、さらにその非貫通領域が、摺動幅に対して同じ部分に来ないようにすることで、油膜増加効果と静止漏れ防止効果とを両立させることができる。
【００１１】
（７）従来、中間面の角度は、大気側（反密封流体側）に角度をもっており、摺動は、中間面と油側面（密封流体側斜面）の間のラインである。したがって、ネジの作用は、大気側のみと大差なく、摺動部の油膜が薄いため、トルクが高い欠点がある。
（８）そこで、油側面（密封流体側斜面）と大気側面（反密封流体側斜面）の間に装着状態において油側に角度（０度を超え２５度以下、一層好ましくは０．１度以上２０度以下）のある中間面を設け、この中間面に逆ネジを設ける。
（９）リップの摺動は、正ネジのある大気側面（反密封流体側斜面）と逆ネジのある中間面の間になる。油（密封流体）は、大気側正ネジと中間面逆ネジの作用で、摺動ラインに集まり、摺動部の油膜が厚くなり、低トルクとなる。シール性は大気側正ネジのポンプ作用で保たれ、シール性と低トルクが両立される。
（１０）油側面（密封流体側斜面）と大気側面（反密封流体側斜面）の間に装着状態において油側に角度（０度を超え２５度以下、一層好ましくは０．１度以上２０度以下）のある中間面を設け、大気側面に正ネジ、中間面に逆ネジを設ける。ここで正ネジの形態は問わない（例えば、舟形ネジや平行ネジなど）。リップの摺動は、正ネジのある大気側面と逆ネジのある中間面の間のラインになる。油（密封流体）は、大気側正ネジと中間面逆ネジの作用で、摺動ラインに集まり、摺動部の油膜が厚くなり、低トルクとなる。シール性は大気側正ネジのポンプ作用で保たれ、シール性と低トルクが両立される。さらに低トルクであるため、摺動発熱が小さく、油膜が厚いため、摩耗も少なく、長寿命でもある。
【００１２】
（１１）逆ネジの形状を、中間面に軸の摺動方向に沿って徐々に高さが高くなるような凸形とする。
（１２）逆ネジの上流側の斜面は平面でも曲面でもよいが、曲面である場合は、中間面との角度が軸の摺動方向に沿って徐々に小さくなる形状が望ましい。
（１３）逆ネジの下流側の斜面は特に形状を問わないが、中間面と直交する、あるいは摺動方向に沿って徐々に高さが低くなる形状が望ましい。
（１４）逆ネジの頂上部は特に形状を問わない（平坦であっても曲面であっても頂点であっても良い）。
（１５）上記構成によれば、逆ネジが存在することによって、中間面に密封流体が積極的に導入されるため動圧が発生し、中間面の油膜厚さを増大させることができる。
（１６）また、逆ネジの上流側斜面が傾斜しているため、凸部と軸の間にも効率的に密封流体が供給され、凸部の接触による摩擦・摩耗の増大を防ぐことができる。
（１７）逆ネジと中間面のなす角度が大き過ぎると、密封流体が堰き止められてしまい、逆ネジと軸の間に密封流体が供給されにくい。これに対して上流側に傾斜を設けることで、逆ネジと軸の間へ密封流体が供給されやすくなり、膜厚の増大が期待できる。尚、密封流体が堰き止められると中間面への密封流体の供給は効率的に行なわれるところ、上流側に傾斜を設ける場合には、逆ネジ部への供給量が多くなる分、中間面への供給量は減少するが、逆ネジの本数を増やしたり傾きを調整したりすることで補えると考えられる。
【実施例】
【００１３】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施例に係る密封装置（オイルシール）１の要部断面を示している。図２は図１の要部を拡大して示している。図３（Ａ）は図２におけるＥ方向矢視図であってかつ環状の中間面１１を平面状に展開して示している。図３（Ｂ）は中間面１１の一部斜視図である。図３（Ａ）では逆ネジ部１２の形状を判りやすく示すため、逆ネジ部１２を構成する突起１３の密封流体側立ち上がり面１３ｄのみを描いてなり、矢視Ｅ方向から視認されるはずの下流側立ち上がり面１３ｃはこれを面として描いていない。図４は作動説明図である。当該実施例に係る密封装置１は以下のように構成されている。
【００１５】
すなわち先ず、金属環２に被着（加硫接着）されたゴム状弾性体３によって外周シール部４およびダストリップ５とともに、軸（相手部材）２１（図４参照）の周面２１ａに摺動自在に密接するシールリップ６が設けられており、このシールリップ６の先端摺動部に密封流体側斜面（油槽側斜面）７および反密封流体側斜面（大気側斜面）８が設けられ、後者の反密封流体側斜面８に、軸回転時のポンピング作用によって密封流体（油）を密封流体側Ｆへ押し戻す作用を奏するネジ部（正ネジ部）９が設けられている。ネジ部９は円周上多数設けられた螺旋状の突起１０群により構成されている。ネジ部９すなわち各突起１０の螺旋の向きはその反密封流体側端部１０ａから密封流体側端部１０ｂへかけて軸２１の摺動方向（軸２１の回転方向、矢印Ｇ、以下「軸回転方向」とも称する）の前方へ向けて傾斜する向きに設定されている。
【００１６】
また、密封流体側斜面７および反密封流体側斜面８の間に、所定の軸方向幅Ｌ１に亙って軸２１の周面２１ａに面接触する形状の円筒面状を呈する中間面（フラット面）１１が設けられており、この中間面１１に、軸回転時のポンピング作用によって密封流体をリップ摺動部に吸い込む作用を奏する逆方向のネジ部（逆ネジ部）１２が設けられている。逆ネジ部１２は円周上多数設けられた螺旋状の突起１３群により構成され、突起１３はそれぞれ軸回転方向Ｇへ向けて徐々に高さが高くなる傾斜面１３ａを有する凸形状とされ、更に詳しくは、前記傾斜面１３ａすなわち軸回転方向Ｇへ向けて高さが徐々に高くなる傾斜面状の上流側立ち上がり面１３ａ、中間面１１に平行な頂面１３ｂ、中間面１１と直交する垂直面状の下流側立ち上がり面１３ｃ、中間面１１と直交する垂直面状の密封流体側立ち上がり面１３ｄ、および中間面１１と直交する垂直面状の反密封流体側立ち上がり面１３ｅよりなる５面の組み合わせにより形成されている。
【００１７】
また、逆ネジ部１２すなわち各突起１３の螺旋の向きは、その反密封流体側端部から密封流体側端部へかけて軸回転方向Ｇの後方へ向けて傾斜する向きに設定され、すなわち中間面１１と上流側立ち上がり面１３ａとが交差する辺、上流側立ち上がり面１３ａ、上流側立ち上がり面１３ａと頂面１３ｂとが交差する辺、頂面１３ｂ、頂面１３ｂと下流側立ち上がり面１３ｃとが交差する辺、下流側立ち上がり面１３ｃ、および下流側立ち上がり面１３ｃと中間面１１とが交差する辺はいずれもその反密封流体側端部から密封流体側端部へかけて軸回転方向Ｇの後方へ向けて傾斜する向きに設定されている。
【００１８】
また、突起１３の密封流体側立ち上がり面１３ｄは、密封流体側斜面７と中間面１１とが交差する辺（両面７，１１の境界部）１４上に設けられている（突起１３は密封流体側斜面７に達している）が、反密封流体側立ち上がり面１３ｅおよび反密封流体側斜面８と中間面１１とが交差する辺（両面８，１１の境界部）１５の間には所定の軸方向間隔Ｌ２が設定され（突起１３は反密封流体側斜面８に達していない）、これにより逆ネジ部１２と境界部１５との間に、全周に亙って軸２１の周面２１ａに密接する形状の帯状を呈するネジ不存在領域１６が設定されている。
【００１９】
また、ネジ部９の突起１０の高さ寸法は実寸で１８０〜２４０μｍ程度、逆ネジ部１２の突起１３の高さ寸法は実寸で１０〜３５μｍ程度、中間面１１の軸方向幅Ｌ１は実寸で０．５ｍｍ（０．１〜１．０ｍｍ）程度の各大きさに設定されている。
【００２０】
上記構成の密封装置１においては、シールリップ６の密封流体側斜面７および反密封流体側斜面８の間に、所定の軸方向幅Ｌ１をもって軸２１の周面２１ａに面接触する形状の中間面１１が設けられているために、シールリップ６は摺動摩耗が抑制されて軸２１への接触状態が安定化する。そしてそのうえで、中間面１１に、回転時のポンピング作用によって密封流体を吸い込む作用を奏する逆ネジ部１２が設けられているために、この逆ネジ部１２の奏するポンピング作用によって中間面１１に密封流体が積極的に導入され、中間面１１に動圧が発生し、流体膜（油膜）が厚く設定される。したがって、流体膜の厚い部分が広い領域に亙って設定されることから、流体潤滑にもとづく低トルク化を実現することができる。
【００２１】
尚、中間面１１に導入される密封流体は、反密封流体側斜面８に設けられるネジ部９の奏するポンピング作用によって押し戻されるので、反密封流体側へ漏洩することはなく、このシール作用を全うするため、ネジ部９のポンピング力は逆ネジ部１２のポンピング力よりも大きく設定されている。
【００２２】
また、中間面１１に全周に亙って軸２１の周面２１ａに密接する形状の帯状を呈するネジ不存在領域１６が設定されているために、このネジ不存在領域１６がシールダムとして作用し、よって軸回転の停止時おけるいわゆる静止漏れが発生するのを防止することができる。
【００２３】
更にまた、逆ネジ部１２における突起１３が軸回転方向Ｇへ向けて徐々に高さが高くなる傾斜面１３ａを有する凸形状とされているために、突起１３と軸２１との間に密封流体が効率的に供給される。
【００２４】
すなわち、比較例として示す図４（Ａ）（Ｂ）のように、突起１３と中間面１１のなす角度が大き過ぎると（図では直角）、突起１３によって密封流体が堰き止められてしまい、密封流体は突起１３を迂回することになって（矢印Ｈの流れ）、突起１３の頂面と軸２１の周面２１ａとの間に密封流体が供給されにくい（矢印Ｉの流れが生じにくい）。これに対して本発明実施例では、図４（Ｃ）（Ｄ）に示すように突起１３の上流側に傾斜面１３ａが設けられているために、これを案内として突起１３の頂面１３ｂと軸２１の周面２１ａとの間に密封流体が供給されやすく（矢印Ｊの流れが生じやすい）、突起１３および軸２１間に形成される流体膜の厚みを増大させることができる。したがって、逆ネジ部１２が軸２１に接触して摩擦・摩耗が増大するのを有効に防止することができる。また突起１３および軸２１間で徐々に間隙が狭まることから動圧が発生することを期待することができ、発生する動圧は、傾斜面１３ａの下流側に中間面１１と平行な形状の頂面１３ｂが設けられているために高圧状態が持続されることになる。
【００２５】
上記実施例に係る密封装置１は、その構成を以下のように付加・変更することが考えられる。
【００２６】
上記実施例では、逆ネジ部１２の突起１３における傾斜面１３ａすなわち軸回転方向Ｇへ向けて高さが徐々に高くなる傾斜面状の上流側立ち上がり面１３ａを平面状のものとしたが、これに代えて図５および図６に示すように、曲面状のものとする。この場合、曲面としては中間面１１との角度が軸回転方向Ｇに沿って徐々に小さくなる形状であることが望ましい。
【００２７】
また上記実施例では、逆ネジ部１２の突起１３における下流側立ち上がり面１３ｃを中間面１１と直交する垂直面状のものとしたが、これに代えて図７および図８に示すように、軸回転方向Ｇへ向けて高さが徐々に低くなる傾斜面状のものとしても良い。
【００２８】
尚、上記中間面１１は、環状体である密封装置１の中心軸線（図示せず）に対して平行とされ、あるいは密封装置１の中心軸線に対する傾斜角度が密封流体側斜面７および反密封流体側斜面８よりも小さく設定されたものである。したがって上記中間面１１の態様としては、装着状態（軸挿入時）において、
（１）密封装置１の中心軸線に対して平行な円筒面状のもの、
（２）反密封流体側に角度をもつ傾斜面状（円錐面状）のもの（内径寸法が密封流体側から反密封流体側へかけて拡大するもの）、
（３）図２、図５または図７の各図に示すように、密封流体側Ｆに角度θをもつ傾斜面状（円錐面状）のもの（内径寸法が反密封流体側Ｋから密封流体側Ｆへかけて拡大するもの）
の３種類があり、本発明にはその何れもが含まれるが、このうち（３）には以下の作用効果がある。
【００２９】
すなわち上記（３）では、中間面１１が密封流体側Ｆに角度θをもつ傾斜面状とされているので、シールリップ６の摺動が反密封流体側斜面８と中間面１１との間のライン（境界部１５）で行なわれることになり、その一方で、このラインは、反密封流体側斜面８に設けたネジ部９によるポンピング作用と、中間面１１に設けた逆ネジ部１２によるポンピング作用とによって密封流体が最も集められる部位でもある。したがってシールリップ６の摺動が、密封流体が最も集められる部位で行なわれることから、上記（１）または（２）と比較して摺動部の流体膜が一層厚くなり、一層の低トルク化が実現される。装着状態における密封流体側Ｆへの中間面１１の傾斜角度θの大きさとしては、０＜θ≦２５度が好適であり、０．１≦θ≦２０度が一層好適である。
【００３０】
また、因みに、上記（２）に係る装着状態における反密封流体側Ｋへの中間面１１の傾斜角度θの大きさとしては、これも０＜θ≦２５度が好適であり、密封流体側斜面７の傾斜角度の大きさは５０±１０度、反密封流体側斜面８の傾斜角度の大きさは２０±１０度が好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例に係る密封装置の要部断面図
【図２】図１の要部拡大図
【図３】（Ａ）は図２におけるＥ方向矢視図であって中間面を平面状に展開して示す図、（Ｂ）は中間面の一部斜視図
【図４】（Ａ）および（Ｂ）は比較例に係る作動説明図、（Ｃ）および（Ｄ）は実施例に係る作動説明図
【図５】本発明の他の実施例に係る密封装置の要部断面図
【図６】（Ａ）は図５におけるＬ方向矢視図であって中間面を平面状に展開して示す図、（Ｂ）は中間面の一部斜視図
【図７】本発明の他の実施例に係る密封装置の要部断面図
【図８】（Ａ）は図７におけるＭ方向矢視図であって中間面を平面状に展開して示す図、（Ｂ）は中間面の一部斜視図
【図９】従来例に係る密封装置の要部断面図
【符号の説明】
【００３２】
１  密封装置
２  金属環
３  ゴム状弾性体
４  外周シール部
５  ダストリップ
６  シールリップ
７  密封流体側斜面
８  反密封流体側斜面
９  ネジ部
１０，１３  突起
１０ａ  反密封流体側端部
１０ｂ  密封流体側端部
１１  中間面
１２逆方向のネジ部（逆ネジ部）
１３ａ  傾斜面（上流側立ち上がり面）
１３ｂ  頂面
１３ｃ  下流側立ち上がり面
１３ｄ  密封流体側立ち上がり面
１３ｅ  反密封流体側立ち上がり面
１４，１５  辺（境界部）
１６  ネジ不存在領域
２１  回転軸（相手部材）
２１ａ  周面
【図１】
2009250434.tif 000003
【図２】
2009250434.tif 000004
【図３】
2009250434.tif 000005
【図４】
2009250434.tif 000006
【図５】
2009250434.tif 000007
【図６】
2009250434.tif 000008
【図７】
2009250434.tif 000009
【図８】
2009250434.tif 000010
【図９】
2009250434.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月28日(2008.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009250434.tif 000012
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2009250434.tif 000013
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2009250434.tif 000014
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2009250434.tif 000015
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2009250434.tif 000016
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2009250434.tif 000017
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2009250434.tif 000018
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2009250434.tif 000019