(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと回転軸の間に介装され、該回転軸に摺接するシールエレメントと、該シールエレメントよりも流体収納室側に配設されて上記回転軸に摺接するリップ先端部を有するゴム製シール部材とを、備えた耐圧用回転軸シールに於て、該リップ先端部は該回転軸の軸心に対して所定の傾斜角度を有し、かつ、該回転軸の軸心に対して所定の傾斜角度を成す勾配受け面を有するサポート金具を付設して、該サポート金具により、上記流体収納室側へ次第に縮径する上記リップ先端部の内周面から上記回転軸と平行な円筒部の内周面を経て該回転軸に直交する方向に立ち上がる立上り部の背面を保持させると共に、上記ゴム製シール部材のリップ先端部の外周面から上記円筒部の外周面に至る部分を覆う補強外被金具を付設して、該補強外被金具を、アウターケースの上記立上り部内に設けられた内鍔部に、一体的に連設したことを特徴とする耐圧用回転軸シール。
【請求項２】
ハウジングと回転軸の間に介装され、該回転軸に摺接するシールエレメントと、該シールエレメントよりも流体収納室側に配設されて上記回転軸に摺接するリップ先端部を有するゴム製シール部材とを、備えた耐圧用回転軸シールに於て、該リップ先端部は該回転軸の軸心に対して所定の傾斜角度を有し、かつ、該回転軸の軸心に対して所定の傾斜角度を成す勾配受け面を有するサポート金具を付設して、該サポート金具により、上記流体収納室側へ次第に縮径する上記リップ先端部の内周面から上記回転軸と平行な円筒部の内周面を経て該回転軸に直交する方向に立ち上がる立上り部の背面を保持させると共に、上記ゴム製シール部材のリップ先端部の外周面から上記円筒部の外周面を経て上記立上り部の外面に至る部分を覆う補強外被金具を上記ゴム製シール部材に一体に設け、上記リップ先端部は、最先端部を残してサンドイッチ状として上記両金具によって保持されていることを特徴とする耐圧用回転軸シール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸シールに関し、特にカーエアコン用コンプレッサ等に於ける高圧流体を密封するのに用いられる回転軸シールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の回転軸シールとしては、図８に示すようなものが知られている。即ち、この回転軸シールは、コンプレッサのケース等のハウジング31と、回転軸32の間に介装され、流体収納室33内の流体や気体を密封する。
【０００３】
その構造は、アウターケース34にゴム製シール部材35が接着され、さらに、螺旋溝付きの合成樹脂製（ＰＴＦＥ等）の第１シールエレメント36・第２シールエレメント37を、第１インナーケース38・ワッシャ39・第２インナーケース40等を介して、アウターケース34内に（かしめにて）一体化されている。
【０００４】
ゴム製シール部材35は、流体収納室33側へ次第に縮径するリップ先端部41を有し、このリップ先端部41の先端が、回転軸32に対して略線接触状に接触して密封作用をなす。即ち、静止時は流体収納室33の圧力、及びリップ先端部41自身のゴム弾性力によって、流体が完全に密封される。
【０００５】
そして、回転軸32の回転時には、リップ先端部41と回転軸32の摺接部から僅かな漏れを発生するが、第１・第２シールエレメント36，37の螺旋溝（スクリュ溝）のハイドロダイナミック効果により上記漏れを（図８の左方向へ）押しもどし、回転軸シール全体としては密封を行いえる構造である。
【０００６】
上述の従来のシールに於て、流体収納室33の圧力が高い場合、（図８中に矢印Ｐ方向に高圧力が作用して）リップ先端部41が大きく変形し、回転軸32と面接触状態となり、密封性（シール性）が不安定となり、かつ、第１シールエレメント36の密封性（シール性）にも影響し、早期に漏れが発生するという問題、及び、リップ先端部41の回転軸32との接触部位の摩耗も大きくなるという問題等があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題点を解決するために、例えば、ゴム材よりなるリップ先端部の内周面（背面）を補強部材で支持させるようにしたもの（実公平２-47311号公報）や、リップ先端部を流体収納室側から補強部材で覆うように構成したもの（特開平６-58426号公報、実開平４-134962 号公報及び実公平７-20449号公報）等々が提案されている。
【０００８】
しかし、高圧の冷媒（ＣＯ2 等）が使用される場合には、流体収納室33内は３〜10ＭＰａ程度の高圧力となるため、リップ先端部の内周面を補強部材で保持させたり、逆に、リップ先端部を流体収納室側から補強するのみでは、不十分で、リップ先端部の変形が大きくなって、面接触となり、摩耗が甚だしくなり、かつ、シール性が不安定になるという問題があった。また、リップ先端部のシール性が不安定になることによって、その背面（後方）側に設けられているシールエレメントの密封性も低下し、十分な耐久性を確保することができなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、高圧下におけるリップ先端部の変形が少なくて、摩耗が少なく、シール性が安定し、かつ、耐久性の優れた耐圧用回転軸シールを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハウジングと回転軸の間に介装され、該回転軸に摺接するシールエレメントと、該シールエレメントよりも流体収納室側に配設されて上記回転軸に摺接するリップ先端部を有するゴム製シール部材とを、備えた耐圧用回転軸シールに於て、該リップ先端部は該回転軸の軸心に対して所定の傾斜角度を有し、かつ、該回転軸の軸心に対して所定の傾斜角度を成す勾配受け面を有するサポート金具を付設して、該サポート金具により、上記流体収納室側へ次第に縮径する上記リップ先端部の内周面から上記回転軸と平行な円筒部の内周面を経て該回転軸に直交する方向に立ち上がる立上り部の背面を保持させると共に、上記ゴム製シール部材のリップ先端部の外周面から上記円筒部の外周面至る部分を覆う補強外被金具を付設して、該補強外被金具を、アウターケースの上記立上り部内に設けられた内鍔部に、一体的に連設するように構成している。
【００１１】
あるいは、ハウジングと回転軸の間に介装され、該回転軸に摺接するシールエレメントと、該シールエレメントよりも流体収納室側に配設されて上記回転軸に摺接するリップ先端部を有するゴム製シール部材とを、備えた耐圧用回転軸シールに於て、該リップ先端部は該回転軸の軸心に対して所定の傾斜角度を有し、かつ、該回転軸の軸心に対して所定の傾斜角度を成す勾配受け面を有するサポート金具を付設して、該サポート金具により、上記流体収納室側へ次第に縮径する上記リップ先端部の内周面から上記回転軸と平行な円筒部の内周面を経て該回転軸に直交する方向に立ち上がる立上り部の背面を保持させると共に、上記ゴム製シール部材のリップ先端部の外周面から上記円筒部の外周面を経て上記立上り部の外面に至る部分を覆う補強外被金具を上記ゴム製シール部材に一体に設け、上記リップ先端部は、最先端部を残してサンドイッチ状として上記両金具によって保持されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
【００１３】
図１は本発明に係る耐圧用回転軸シールを示し、例えば、流体収納室33側に高圧の冷媒（ＣＯ2 等）が作用するカーエアコンコンプレッサ等に使用される。即ち、この回転軸シールは、コンプレッサのケース等のハウジング31と、回転軸32（の外周面）との間に介装され、高圧の冷媒等の流体を密封するのに用いられる。
【００１４】
この耐圧用回転軸シールの具体的構成は、内鍔部２，３を有する金属製アウターケース１と、このアウターケース１の円筒部４の外周面と内鍔部２の両面に接着・溶着・焼付等によって固着一体化されたゴム製シール部材５と、螺旋溝６…付きの第１シールエレメント７・第２シールエレメント８と、第１インナーケース９と、ワッシャ10と、第２インナーケース11と、サポート金具12と、上記アウターケース１の内鍔部２に一体的に連設された補強外被金具21と、から成る。
【００１５】
ゴム製シール部材５は、ハウジング31の内周面に弾発的に接して密封作用を成すために（自由状態では）凹凸波状に外周面が形成された円筒部被覆部５ａと、一方の内鍔部２の内外両面を被覆する内鍔外被部５ｂと、この内鍔外被部５ｂの内周側から流体収納室33側へ突設されたリップ部13と、から構成されている。
【００１６】
このリップ部13は、さらに、回転軸32と平行な短円筒部（円筒部）13ａと、流体収納室33側へ次第に縮径するリップ先端部13ｂとから成り、（図１のように）断面“へ”の字状に折曲がった形状である。このリップ先端部13ｂの最先端部14が、後で詳述するように、装着（使用）状態では回転軸32（の外周面）に線接触状態で接してすぐれた密封作用を発揮する。
【００１７】
サポート金具12は、第１シールエレメント７とゴム製シール部材５との間に、介装されている。そのリップ先端部13ｂの内周面から短円筒部13ａの内周面を経て（回転軸32に直交する方向に立ち上がる）内鍔外被部（立上り部）５ｂの背面が、リング状のサポート金具12によって保持される一方、そのリップ先端部13ｂの外周面から短円筒部５ｂの外周面に至る部分が補強外被金具21によって覆われており、リップ先端部13ｂが、（最先端部14を残して、）上記両金具12，21によってサンドイッチ状に保持されている。
【００１８】
図２と図１に示すように、回転軸32の軸心Ｌに対して、リップ先端部13ｂは10°〜45°の傾斜角度を有するので、これに対応させてサポート金具12は、上記軸心Ｌに対して、10°〜45°の傾斜角度θを成すように勾配受け面Ａを有する。
【００１９】
具体的には、サポート金具12は、軸心Ｌに直交する平板部15と、軸心Ｌを中心とする短円筒状の円筒部16と、から成り、断面略Ｌ字形であるが、その円筒部16の（流体収納室33側の）先端部16ａを、先端へ次第に縮径するように折曲部17にて前記傾斜角度θをもって折曲げて、該先端部16ａの外周面を前記勾配受け面Ａとしている。
【００２０】
この折曲部17は、シール部材５の短円筒部13ａとリップ先端部13ｂの折曲内隅部に対応して密着する。そして、図２（Ｂ）に示すように、サポート金具12の勾配受け面Ａの先端角部にアール状面取り部20を形成し、圧力Ｐが作用したとき、サポート金具12の先端角部がリップ部13のリップ先端部13ｂに食い込んで亀裂が入るのを、効果的に防止できるようにするのが好ましい。
【００２１】
一方、リップ先端部13ｂの外周面を覆う補強外被金具21は、前述したように、金属製アウターケース１の内鍔部２に一体的に連設・形成されている。つまり、図２（Ａ）（Ｂ）のように、リップ先端部13ｂの外周面に於て、最先端部14を残して、被覆状に補強外被金具21が一体的に接着（焼付け）等されている。
【００２２】
この補強外被金具21によって、高い圧力Ｐ…が、直接、リップ先端部13ｂの全体に作用するのを防ぐことができ、サポート金具12との協働作用によって、流体収納室33内の圧力が、比較的に高い場合（例えば、３〜10ＭＰａ程度）においても、リップ先端部13ｂの変形を少なくして、高いシール性を確保することができる。
【００２３】
より具体的には、補強外被金具21は、リップ先端部13ｂの全体を覆うのではなく、補強外被金具21の先端は、回転軸32に線接触するリップ先端部13ｂの最先端部14を除いた位置まで延設される。言い換えると、それよりも先端側の外周面には補強外被金具21によって覆われない露出部13ｃを設け、その露出部13ｃにのみ、直接、高圧Ｐを作用させ、（サポート金具12との協働作用によって、）リップ先端部13ｂの最先端部14と回転軸32との間に、適切な線接触圧の状態を形成し、高い密封性を確保できるようにしている。
【００２４】
このような露出部13ｃを外周面に形成したリップ先端部13ｂの基部（折曲部17の近傍）の内周面は、前述したように、サポート金具12の勾配受け面Ａに保持されているため、リップ先端部13ｂの基部は、サポート金具12と補強外被金具21とにサンドイッチ状に挟まれて、内外両側から十分に補強されている。従って、高い圧力Ｐが作用しても、リップ先端部13ｂの全体に大きな変形がないため、回転軸32との間に過度の面圧の面接触状態となることを防止して、リップ部13の早期摩耗を防ぐことができる。
【００２５】
ところで、サポート金具12、第１・第２インナーケース９，11、ワッシャ10、補強外被金具21及びアウターケース１の材質は鋼等の金属とし、かつ、第１・第２シールエレメント７，８はＰＴＦＥ等のふっ素系樹脂とし、さらに、シール部材５は耐冷媒性を考慮してＨＮＢＲを用いるが、特に好ましくは、受圧時の変形を防止するため（配合によって）ＪＩＳ硬度を87〜96に設定したものが良い。ＪＩＳ硬度が87未満であると変形が多くなり、逆に96を越すと弾性がやや不足する。
【００２６】
このような耐圧用回転軸シールの製作については、図１に示したように、ゴム製シール部材５が予め接着等によって一体化されている（補強外被金具21及び）アウターケース１の他方の内鍔部３が形成されていないストレート状態（円筒状態）のものに対して、サポート金具12、第１シールエレメント７、第１インナーケース９、ワッシャ10、第２シールエレメント８、第２インナーケース11を順次嵌込み、その後、かしめ加工にて内鍔部３を折曲・形成して、全体を一体化すればよい。
【００２７】
特に、アウターケース１の内鍔部２には、予め、開孔22…を形成しておくことによって、ゴム製シール部材５との一体化をより強固なものとし、さらに、製造時にゴム予備成形品を、内鍔部２を間に介在させて成形した際に、開孔22…から、内鍔外被部（立上り部）５ｂの内側への充填を容易とできる。
【００２８】
次に、図３と図４（Ａ）は、本発明の他の実施の形態を示し、この場合、ゴム製シール部材５のリップ先端部13ｂの外周面から短円筒部（円筒部）13ａの外周面を経て立上り部（内鍔外被部）５ｂに至る部分を覆う補強外被金具21を、アウターケース１とは分離形成し、その補強外被金具21と、アウターケース１の内鍔部２との間に、ゴム製シール部材５の一部を介在させている。なお、この場合、補強外被金具21は、リップ先端部13ｂと短円筒部13ａの外周面を覆う先端部211 と、立上り部５ｂを覆う基部212 と、が一体的に形成された横断面略Ｌ字形乃至略Ｊ字形である。
【００２９】
この場合においても、リップ先端部13ｂの外周面先端には、補強外被金具21によって覆われない露出部13ｃを形成し、前実施の形態と同様に、露出部13ｃと対応する最先端部14のリップ部が回転軸32に対して適切な圧接力の線接触状態となるようにしている。また、前実施の形態と同様に、図４（Ｂ）に示すように、サポート金具12の勾配受け面Ａの先端角部にアール状面取り部20を形成して、リップ先端部13ｂにサポート金具12の先端角部が食い込んで亀裂が入るのを、効果的に防止できるようにするのが好ましい。
【００３０】
更に、図５と図６は、本発明の別の実施の形態を示し、この場合、第１シールエレメント７を省略し、その代わりに、サポート金具12に十分な肉厚寸法Ｔを与え、かつ、そのサポート金具12は（図１の折曲部17等を省略して）先端面をシール部材５のリップ部13の裏面（背面）側に密着状態に対応する形状となるように勾配受け面Ａを形成している。
【００３１】
この場合にも、図１及び図２に示す実施の形態と同様な作用効果が得られる。なお、その勾配受け面Ａが、回転軸の軸心Ｌをなす傾斜角度θは図１及び図２に示す実施の形態についての説明内容と同様の数値範囲に設定されるものとし、それ以外の点についても、同一部材には同一符号を付し説明を省略する。また、図示は省略するが、この実施の形態に、図３及び図４に示す実施の形態を組み合わせてもよい。
【００３２】
また、図７（Ａ）（Ｂ）は補強外被金具21の変形例を示し、図７（Ａ）に示す変形例では、補強外被金具21の先端部211 の最先端をリップ部13の最先端部14まで延長している。また、図７（Ｂ）に示す変形例では、補強外被金具21の先端部211 の最先端をリップ部13の側に折曲し、その折曲部213 を、リップ部13の最先端部14の最先端面141 に係止させるようにしている。このような構成により、補強外被金具21とリップ部13の剥離の発生を防ぐことができる。なお、図７（Ａ）（Ｂ）の変形例は、前述の各実施の形態に、適宜に組み合わせて適用されてもよい。
【００３３】
なお、本発明は、アウターケースやシールエレメント、サポート金具、補強外被金具等の構成部材を実施の形態のものに限定するのではなく、少なくとも、ゴム製シール部材のリップ先端部の内周面がサポート金具に保持されると共に、その外周面に補強外被金具が被嵌され、該リップ先端部が上記両金具によってサンドイッチ状に補強されておればよく、上述の各構成部材は、使用条件等に応じて適宜に設計変更や改良がなされてよく、その形状や組み合わせ等の如何を問わず、本発明を適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は上述の構成により次のような著大な効果を奏する。
【００３５】
請求項１，２記載の本発明によれば、サポート金具12と補強外被金具21とによって、リップ先端部13ｂが（最先端部14を残して）内外両側から補強されているため、特に、高圧下におけるリップ先端部13ｂの変形が少なくなり、その最先端部14が回転軸32に対して線接触状態に密接し、高いシール性（密封性）を確保することができると共に、リップ部の摩耗が少なくなり耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す半截正面図である。
【図２】要部拡大断面図である。
【図３】他の実施の形態を示す半截正面図である。
【図４】要部拡大断面図である。
【図５】別の実施の形態を示す半截正面図である。
【図６】要部拡大断面図である。
【図７】補強外被金具の変形例を示す要部断面図である。
【図８】従来例の半截正面図である。
【符号の説明】
１  アウターケース
２  内鍔部
５  ゴム製シール部材
５ｂ  立上り部（内鍔外被部）
７  第１シールエレメント
８  第２シールエレメント
12  サポート金具
13ａ  円筒部（短円筒部）
13ｂ  リップ先端部
21  補強外被金具
31  ハウジング
32  回転軸
33  流体収納室
Ａ  勾配受け面
Ｌ  軸心
θ  傾斜角度
【図１】
0003768722.tif 000002
【図２】
0003768722.tif 000003
【図３】
0003768722.tif 000004
【図４】
0003768722.tif 000005
【図５】
0003768722.tif 000006
【図６】
0003768722.tif 000007
【図７】
0003768722.tif 000008
【図８】
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