説明

回転軸シール

【課題】高回転、低リークなどの厳しい要求に於ても、長期にわたって安定したシール性能を維持することができる回転軸シールを提供する。
【解決手段】弯曲壁部5を介して断面略J字状に弯曲した基本肉厚寸法Tを有する第1・第2シールエレメント1・2をシャフト軸心Lに沿って相反方向へ弯曲するように配設した回転軸シールに於て、第1・第2シールエレメント1・2の各々の弯曲壁部5の対向面6に帯状の凹周溝部7を形成する。(装着)使用状態下で、最先端縁部8が接触面圧のピークをもって、かつ、基本肉厚寸法Tの2倍以下の接触幅寸法Eをもって、回転軸9の外周面9aに接触するよう構成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回転軸シールに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、コンプレッサ等に用いられる回転軸シールとして、断面略T字状に弯曲した均等な肉厚寸法を有する第1・第2シールエレメントをシャフト軸心に沿って相反方向へ弯曲するように配設した回転軸シールが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
しかし、近年、高効率化および製造装置の大型化にともない高排出能力のポンプが求められており、このポンプに用いられる回転軸シールに対しても高回転、低リークなどの厳しい使用環境への適用が要求されている。また、従来の回転軸シールには、回転軸シールの緊迫力(シャフトを締め付ける力)が過大で、フリクション(摺動トルク)が大きくなる欠点があり、さらに、第1・第2シールエレメントの間の空室部に封入したグリースの流失量も多く、第1・第2シールエレメントの摩耗量が大きいという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平7−317912号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
解決しようとする課題は、高回転、低リークなどの厳しい要求に於て、回転軸シールの緊迫力(シャフトを締め付ける力)が過大であるので、シールエレメントの摩耗量が大きく、また、グリースの流失量も多い点である。そして、上記のような要求では長期にわたって安定したシール性能を維持することが困難な点である。
【課題を解決するための手段】
【0006】
そこで、本発明に係る回転軸シールは、弯曲壁部を有する第1・第2シールエレメントをシャフト軸心に沿って相反方向へ弯曲するように配設し、上記第1・第2シールエレメントの各々の上記弯曲壁部の対向面に帯状の凹周溝部を形成したものである。
また、弯曲壁部を介して断面略J字状に弯曲した基本肉厚寸法を有する第1・第2シールエレメントをシャフト軸心に沿って相反方向へ弯曲するように配設した回転軸シールに於て、上記第1・第2シールエレメントの各々の上記弯曲壁部の対向面に帯状の凹周溝部を形成したものである。
【0007】
また、上記第1・第2シールエレメントが基本肉厚寸法を有し、上記第1・第2シールエレメントの各々の上記弯曲壁部の対向面に帯状の凹周溝部を形成し、使用状態下で、最先端縁部が接触面圧のピークをもって、かつ、上記基本肉厚寸法の2倍以下の接触幅寸法をもって、回転軸の外周面に接触するよう構成したものである。
また、上記第1・第2シールエレメントが基本肉厚寸法を有し、上記第1・第2シールエレメントの各々の上記弯曲壁部の対向面に帯状の凹周溝部を形成し、初期使用状態で、最先端縁部が線接触状に回転軸の外周面に接触するように第1・第2シールエレメントの孔の径寸法を大きく設定したものである。
【0008】
また、使用状態下で、上記第1・第2シールエレメントと回転軸の外周面との間に形成された中間空室部にグリースを封入したものである。
また、上記第1・第2シールエレメントを挟持するアウターケースとインナーケースを備え、該アウターケースとインナーケースの内鍔部の内周端縁部のラジアル方向位置を上記第1・第2シールエレメントの凹周溝部の存在する薄肉部に対応するように構成したものである。
また、上記第1・第2シールエレメントを挟持する一対のインナーケースを備え、該インナーケースの内鍔部の内周端縁部のラジアル方向位置を上記第1・第2シールエレメントの凹周溝部の存在する薄肉部に対応するように構成したものである。
【発明の効果】
【0009】
本発明の回転軸シールによれば、第1・第2シールエレメントの(シャフトを締め付ける)緊迫力を軽減でき、フリクション(摺動トルク)を低減することができる。高回転、低リークなどの厳しい使用環境に於ても、長期にわたって安定したシール性能を維持することができ、耐久性に優れる。また、封入するグリース量を多くすることができると共にグリースの流失量も低減できて、第1・第2シールエレメントの摩耗量がさらに低減して寿命が延びる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の第1の実施の形態の使用状態を示す要部断面正面図である。
【図2】要部断面正面図である。
【図3】説明図である。
【図4】第2の実施の形態の使用状態を示す要部断面正面図である。
【図5】第3の実施の形態の使用状態を示す要部断面正面図である。
【図6】要部断面正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図1〜図3は、本発明の第1の実施の形態を示す。この回転軸シールは、ポンプやコンプレッサ等の回転軸シールで、作動油がほとんど接近しない密封箇所等に用いられる。第1・第2シールエレメント1・2を挟持するアウターケース3とインナーケース4を備える。第1・第2シールエレメント1・2は、例えば、PTFE等から成る。アウターケース3とインナーケース4は、例えば、鋼板等の金属や合成樹脂から成り、アウターケース3は、ハウジング20の孔部21へ嵌着される。
【0012】
弯曲壁部5を介して断面略J字状に弯曲した基本肉厚寸法Tを有する第1・第2シールエレメント1・2をシャフト軸心Lに沿って相反方向(逆方向)へ弯曲するようにハの字型に配設する。そして、第1・第2シールエレメント1・2の各々の弯曲壁部5の対向面6に帯状の凹周溝部(カットバック)7が形成されている。
なお、シールエレメント1,2は、図3に点線にて示すように均等な肉厚寸法の場合に限らず、不均一な肉厚寸法としてもよい(図示省略)。本発明に於て、基本肉厚寸法Tとは、回転軸9に接触する領域(範囲)の平均肉厚寸法を言う。
【0013】
使用状態下(すなわち、装着後で使用中の状態下)で、第1・第2シールエレメント1・2の最先端縁部8の角部8aが接触面圧のピークPmax をもって、かつ、基本肉厚寸法Tの2倍以下の接触幅寸法Eをもって、回転軸9の外周面9aに接触するよう構成されている。すなわち、使用状態下で、基本肉厚寸法Tと接触幅寸法Eは、E≦2・Tに設定されている。E>2・Tの場合、使用状態下で、接触面圧のピークが最先端縁部8以外の部分(最先端縁部8より後述の中間空室部13側)にまで拡大して凹状の摩耗が発生し、漏洩を生じる。
【0014】
そして、アウターケース3とインナーケース4の内鍔部10の内周端縁部11のラジアル方向位置が第1・第2シールエレメント1・2の凹周溝部7の存在する薄肉部12に対応するように構成されている。平板円環状のガスケット22を介して、サンドウィッチ状に第1・第2シールエレメント1・2の固定平板部が、上記内鍔部10,10によって挟圧状に保持される。(後述の)中間空室部13とは反対側両面から、上記内鍔部10,10が第1・第2シールエレメント1・2を保持し、略J字状に断面形状を維持している。
使用状態下で、第1・第2シールエレメント1・2と回転軸9の外周面9aとの間に形成された中間空室部13にグリースGが封入されている。
【0015】
図3に示すように、凹周溝部7の深さ寸法Hと基本肉厚寸法Tの間には、0.15×T≦H≦0.50×Tの関係があり、さらに好ましくは、0.20×T≦H≦0.40×Tに設定する。深さ寸法Hがこの範囲にある場合、使用時に第1・第2シールエレメント1・2から回転軸9に対してかかる緊迫力を適切な大きさにすることができる。すなわち、深さ寸法Hが下限値未満の場合、使用時に大きな緊迫力がかかってしまう。深さ寸法Hが上限値を越す場合、使用時に緊迫力が小さ過ぎて適切にシールすることができない。
【0016】
凹周溝部7の幅寸法Wと基本肉厚寸法Tの間には、 1.0×T≦W≦ 5.0×Tの関係がある。幅寸法Wがこの範囲にある場合、使用時に第1・第2シールエレメント1・2から回転軸9に対してかかる緊迫力を適切な大きさにすることができる。すなわち、W< 1.0×Tの場合、使用時に大きな緊迫力がかかってしまう。 5.0×T<Wの場合、使用時に緊迫力が小さ過ぎて適切にシールすることができない。
【0017】
図4は、第2の実施の形態を示す。初期使用状態下(すなわち、装着直後で摩耗が発生しない状態下)で、最先端縁部8の角部8aが線接触状に回転軸9の外周面9aに接触するように第1・第2シールエレメント1・2の孔14の径寸法D(図2参照)が大きく設定されている。その他の構成は、第1の実施の形態と同様である。
なお、図1〜図6に於ては、シールエレメント1・2が略J字状断面の場合について説明したが、所望により略L字状断面とすることもできる(図示省略)。
【0018】
次に、図5と図6に示した第3の実施の形態では、1本(又は複数本)の独立した同心溝30が付加される。すなわち、第1・第2シールエレメント1・2が回転軸9に摺接する接触幅寸法E内に、1本(又は図示省略した2本以上)の独立した同心溝30を形成する。このように同心溝30を形成すれば、グリースGの外部漏洩を有効防止し、さらに、この同心溝30にグリースが浸入保持されて、回転軸9との摺接部の早期摩耗を防止する。なお、図5,図6は、既述の図1,図2に各々対応し、同一符号は同じ構成と作用であるので、説明を省略する。
【0019】
次に、図2,図4,図6等に示すように、インナーケース4の内鍔部10の内周端面11Aのラジアル方向位置は、第1シールエレメント1の凹周溝部7のラジアル方向範囲内に設け、かつ、アウターケース3の内鍔部10の内周端面11Aのラジアル方向位置は、第2シールエレメント2の凹周溝部7のラジアル方向範囲内に設けられている。このように構成すれば、第1・第2シールエレメント1・2の(弯曲壁部5として)弯曲を開始する位置が正確に定まる。
なお、(図示省略するが、)一対のインナーケース4,4によって第1・第2シールエレメント1・2を挟持する場合は、一対の該インナーケース4,4の内鍔部10の内周端縁部11のラジアル方向位置を上記第1・第2シールエレメント1・2の凹周溝部7の存在する薄肉部12に対応させる。
【0020】
以上のように、本発明は、弯曲壁部5を有する第1・第2シールエレメント1・2をシャフト軸心Lに沿って相反方向へ弯曲するように配設し、上記第1・第2シールエレメント1・2の各々の上記弯曲壁部5の対向面6に帯状の凹周溝部7を形成したので、第1・第2シールエレメント1・2の緊迫力(全体の合計のシャフト締め付け力)を軽減でき、フリクション(摺動トルク)を低減することができる。また、耐久性を改善することができる。すなわち、高回転、低リークなどの厳しい要求に於ても、長期にわたって安定したシール性能を維持することができる。また、封入するグリース量を多くすることができる。さらに、摩耗形態に優れる。第1・第2シールエレメント1・2の摩耗量が小さく、また、グリースGの流失量が少ない。
【0021】
また、弯曲壁部5を介して断面略J字状に弯曲した基本肉厚寸法Tを有する第1・第2シールエレメント1・2をシャフト軸心Lに沿って相反方向へ弯曲するように配設した回転軸シールに於て、第1・第2シールエレメント1・2の各々の弯曲壁部5の対向面6に帯状の凹周溝部7を形成したので、第1・第2シールエレメント1・2の緊迫力(全体の合計のシャフト締め付け力)を軽減でき、フリクション(摺動トルク)を低減することができる。また、耐久性を改善することができる。すなわち、高回転、低リークなどの厳しい要求に於ても、長期にわたって安定したシール性能を維持することができる。また、封入するグリース量を多くすることができる。さらに、摩耗形態に優れる。第1・第2シールエレメント1・2の摩耗量が小さく、また、グリースGの流失量が少ない。
【0022】
また、上記第1・第2シールエレメント1・2が基本肉厚寸法Tを有し、第1・第2シールエレメント1・2の各々の弯曲壁部5の対向面6に帯状の凹周溝部7を形成し、(装着)使用状態下で、最先端縁部8が接触面圧のピークをもって、かつ、基本肉厚寸法Tの2倍以下の接触幅寸法Eをもって、回転軸9の外周面9aに接触するよう構成したので、第1・第2シールエレメント1・2の緊迫力(全体の合計のシャフト締め付け力)を軽減でき、フリクション(摺動トルク)を低減することができる。また、耐久性を改善することができる。すなわち、高回転、低リークなどの厳しい使用環境に於ても、長期にわたって安定したシール性能を維持することができる。また、封入するグリース量を多くすることができる。さらに、摩耗形態に優れる。第1・第2シールエレメント1・2の摩耗量が小さく、また、グリースGの流失量が少ない。
【0023】
また、上記第1・第2シールエレメント1・2が基本肉厚寸法Tを有し、第1・第2シールエレメント1・2の各々の弯曲壁部5の対向面6に帯状の凹周溝部7を形成し、初期使用状態下で、最先端縁部8が線接触状に回転軸9の外周面9aに接触するように第1・第2シールエレメント1・2の孔14の径寸法Dを大きく設定したので、最先端縁部8が接触面圧のピークをもって回転軸9の外周面9aに接触する。そして、第1・第2シールエレメント1・2の緊迫力を軽減でき、フリクション(摺動トルク)を低減することができる。また、耐久性を改善することができる。すなわち、高回転、低リークなどの厳しい使用環境に於ても、長期にわたって安定したシール性能を維持することができる。また、封入するグリース量を多くすることができる。さらに、摩耗形態に優れる。第1・第2シールエレメント1・2の摩耗量が小さく、また、グリースGの流失量が少ない。
【0024】
また、使用状態下で、第1・第2シールエレメント1・2と回転軸9の外周面9aとの間に形成された中間空室部13にグリースGを封入したので、耐久性を大幅に改善することができる。特に、凹周溝部7,7によって、その中間空室部13の容積が増加して長期にわたってグリースGによる潤滑が行われる。
また、第1・第2シールエレメント1・2を挟持するアウターケース3とインナーケース4を備え、アウターケース3とインナーケース4の内鍔部10の内周端縁部11(内周端面11A)のラジアル方向位置を第1・第2シールエレメント1・2の凹周溝部7の存在する薄肉部12に対応するように構成したので、第1・第2シールエレメント1・2が弯曲を開始する位置が正確に定まって、第1・第2シールエレメント1・2の弯曲壁部5,5の形状が正確となり、両シールエレメント1・2が大きく開脚方向に変形して異常摩耗することを有効に防止でき、かつ、緊迫力の大きさを適切な大きさにすることができる。
また、上記第1・第2シールエレメント1・2を挟持する一対のインナーケース4,4を備え、該インナーケース4,4の内鍔部10の内周端縁部11のラジアル方向位置を上記第1・第2シールエレメント1・2の凹周溝部7の存在する薄肉部12に対応するように構成したので、第1・第2シールエレメント1・2の弯曲壁部5,5の形状が正確となり、両シールエレメント1・2が大きく開脚方向に変形して異常摩耗することを有効に防止でき、かつ、緊迫力の大きさを適切な大きさにすることができる。
【符号の説明】
【0025】
1 第1シールエレメント
2 第2シールエレメント
3 アウターケース
4 インナーケース
5 弯曲壁部
6 対向面
7 凹周溝部
8 最先端縁部
9 回転軸
9a 外周面
10 内鍔部
11 内周端縁部
12 薄肉部
13 中間空室部
14 孔
D 径寸法
E 接触幅寸法
G グリース
L シャフト軸心
T 基本肉厚寸法

【特許請求の範囲】
【請求項1】
弯曲壁部(5)を有する第1・第2シールエレメント(1)(2)をシャフト軸心(L)に沿って相反方向へ弯曲するように配設し、上記第1・第2シールエレメント(1)(2)の各々の上記弯曲壁部(5)の対向面(6)に帯状の凹周溝部(7)を形成したことを特徴とする回転軸シール。
【請求項2】
弯曲壁部(5)を介して断面略J字状に弯曲した第1・第2シールエレメント(1)(2)をシャフト軸心(L)に沿って相反方向へ弯曲するように配設した回転軸シールに於て、
上記第1・第2シールエレメント(1)(2)の各々の上記弯曲壁部(5)の対向面(6)に帯状の凹周溝部(7)を形成したことを特徴とする回転軸シール。
【請求項3】
上記第1・第2シールエレメント(1)(2)が基本肉厚寸法(T)を有し、上記第1・第2シールエレメント(1)(2)の各々の上記弯曲壁部(5)の対向面(6)に帯状の凹周溝部(7)を形成し、使用状態下で、最先端縁部(8)が接触面圧のピークをもって、かつ、上記基本肉厚寸法(T)の2倍以下の接触幅寸法(E)をもって、回転軸(9)の外周面(9a)に接触するよう構成した請求項1又は2記載の回転軸シール。
【請求項4】
上記第1・第2シールエレメント(1)(2)が基本肉厚寸法(T)を有し、上記第1・第2シールエレメント(1)(2)の各々の上記弯曲壁部(5)の対向面(6)に帯状の凹周溝部(7)を形成し、初期使用状態下で、最先端縁部(8)が線接触状に回転軸(9)の外周面(9a)に接触するように第1・第2シールエレメント(1)(2)の孔(14)の径寸法(D)を大きく設定した請求項1又は2記載の回転軸シール。
【請求項5】
使用状態下で、上記第1・第2シールエレメント(1)(2)と回転軸(9)の外周面(9a)との間に形成された中間空室部(13)にグリース(G)を封入した請求項1,2,3又は4記載の回転軸シール。
【請求項6】
上記第1・第2シールエレメント(1)(2)を挟持するアウターケース(3)とインナーケース(4)を備え、該アウターケース(3)とインナーケース(4)の内鍔部(10)の内周端縁部(11)のラジアル方向位置を上記第1・第2シールエレメント(1)(2)の凹周溝部(7)の存在する薄肉部(12)に対応するように構成した請求項1,2,3,4又は5記載の回転軸シール。
【請求項7】
上記第1・第2シールエレメント(1)(2)を挟持する一対のインナーケース(4)(4)を備え、該インナーケース(4)(4)の内鍔部(10)の内周端縁部(11)のラジアル方向位置を上記第1・第2シールエレメント(1)(2)の凹周溝部(7)の存在する薄肉部(12)に対応するように構成した請求項1,2,3,4又は5記載の回転軸シール。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2011−202755(P2011−202755A)
【公開日】平成23年10月13日(2011.10.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−71511(P2010−71511)
【出願日】平成22年3月26日(2010.3.26)
【特許番号】特許第4651744号(P4651744)
【特許公報発行日】平成23年3月16日(2011.3.16)
【出願人】(000003263)三菱電線工業株式会社 (734)
【Fターム(参考)】