JP3196644U - シール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筒状ケースが、シール装置の構成部材を密接して所定の位置に確実に挟持するシール装置を提供する。【解決手段】シール装置１は、回転軸６０の外周面と摺接可能な第１シールリップ部１１を有するエラストマ製の第１シールリング部材１０と、回転軸の外周側に同心で円筒状に形成された円筒部２１、円筒部の、密封空間Ｘ側に位置する一端から、径方向内側に向かって延在する内向き端部２２、および円筒部２１の、密封空間側とは反対側に位置する他端から径方向内側に向かって延在するカシメ部２３を有し、第１シールリング部材１０の少なくとも一部を収容する、金属製の筒状ケース２０とを具え、筒状ケース２０は、カシメ部の厚さが、円筒部の厚さの０．５〜０．７倍であり、カシメ部の起点位置２３ａが、カシメ部と円筒部との厚さが変化する境界位置であるように構成されている。【選択図】図３

Description

本考案は、軸孔を有するハウジングと、このハウジングの軸孔に嵌装された回転軸との間をシールして、密封空間内に収容されている被密封流体の、大気側への漏洩を防止するシール装置に関する。

従来のシール装置としては、例えば、自動車の空調装置等における圧縮機の回転軸周りをシールするために用いられ、回転軸の外周面に摺接されるシールリング部材によって、密封空間の密封状態を維持するシール装置が知られている。このようなシール装置を構成するシールリング部材は、密封性に優れたゴム等のエラストマ材料からなり、シールリング部材のシールリップ部と回転軸の外周面とが常に接触するように構成され、密封対象となる圧縮機の機内空間内に充填された被密封流体である冷媒ガスや潤滑油を密封して、機内空間を密封空間とし、被密封流体が機内空間から機外へ漏洩することを防止している。

従来のシール装置１００は、図１に示すように、回転軸１６０の外周面と摺接可能な第１シールリップ部１１１を有するエラストマ製の第１シールリング部材１１０と、この第１シールリング部材１１０の少なくとも一部を収容する、金属製の筒状ケース１２０と、第１シールリング部材１１０の機外（大気）Ｙ側に位置する樹脂製の第２シールリング部材１３０と、この第２シールリング部材１３０の大気Ｙ側に位置するバックアップリング部材１４０とを具えている。また、筒状ケース１２０は、回転軸１６０の外周側に同心で円筒状に形成された円筒部１２１と、この円筒部１２１の、機内空間（密封空間）Ｘ側に位置する一端から、径方向内側に向かって延在する内向き端部１２２と、円筒部１２１の、密封空間Ｘ側とは反対側に位置する他端から径方向内側に向かって延在するカシメ部１２３とを有している。

そして、シール装置１００は、例えば加硫接着により、第１シールリング部材１１０内に埋設されて一体化された筒状ケース１２０内に、第２シールリング部材１３０およびバックアップリング部材１４０を収容した後に、筒状ケース１２０の大気Ｙ側の端部を、径方向内側に向かってかしめることで、各部材１１０，１３０，１４０を内向き端部１２２とカシメ部１２３との間で挟持固定することによって製造されるのが一般的である。

このようにして製造される従来のシール装置１００は、通常、筒状ケース１２０が、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、かしめ加工前の、円筒部１２１に相当する板材部分１２１′の厚さＴ１と、カシメ部１２３に相当する板材部分１２３′の厚さＴ２とが同じであるとともに、かしめ加工後においても、円筒部１２１およびカシメ部１２３の厚さは、これらの間に存在する屈曲位置１２３ａの厚さＴ３を含めてほぼ同じになる。

すなわち、従来の筒状ケース１２０を構成する板材の厚さは、かしめ加工の前後とも同じであり、かしめ加工を施す際の屈曲の起点となる部分を設けていないため、かしめ加工の際に、屈曲位置１２３ａが、設計上、正しい屈曲位置からずれることがあり、正しい屈曲位置でかしめ加工するという点において問題があった。仮に、誤った屈曲位置１２３ａでかしめ加工が行われた場合、カシメ部１２３と内向き端部１２２との間で挟持される、シール装置１００の構成部材１１０，１３０，１４０間に隙間が生じることになり、筒状ケース１２０はその挟持機能を充足することができない。

本考案の目的は、筒状ケースの構造の適正化を図ることにより、筒状ケースが、シール装置の構成部材を挟持する挟持機能を確実に発揮することができる、シール装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本考案の要旨構成は以下の通りである。

（１）軸孔を有するハウジングと、該ハウジングの前記軸孔に嵌装された回転軸との間をシールして、密封空間内の流体を密封するシール装置であって、前記回転軸の外周面と摺接可能な第１シールリップ部を有するエラストマ製の第１シールリング部材と、前記回転軸の外周側に同心で円筒状に形成された円筒部、該円筒部の、前記密封空間側に位置する一端から、径方向内側に向かって延在する内向き端部、および前記円筒部の、前記密封空間側とは反対側に位置する他端から径方向内側に向かって延在するカシメ部を有し、前記第１シールリング部材の少なくとも一部を収容する、金属製の筒状ケースとを具えるシール装置において、前記カシメ部の厚さが、前記円筒部の厚さの０．５〜０．７倍の範囲であり、カシメ部の起点位置が、前記カシメ部と前記円筒部との厚さが変化する境界位置であることを特徴とする、シール装置。

（２）前記筒状ケースは、前記円筒部および前記内向き端部が前記第１シールリング部材内に埋設され、前記第１シールリング部材を補強する、上記（１）に記載のシール装置。

（３）前記シール装置は、前記第１シールリング部材の、前記密封空間とは反対側の背面側に位置し、前記回転軸の外周面と摺接可能な第２シールリップ部を有する樹脂製の第２シールリング部材と、該第２シールリング部材の背面側に位置し、前記第２シールリング部材を支持する金属製のバックアップリング部材とをさらに具え、前記筒状ケースは、前記カシメ部と前記内向き端部との間に、前記第１シールリング部材、前記第２シールリング部材および前記バックアップリング部材の少なくとも一部分を収容した状態でかしめ固定されることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載のシール装置。

本考案によれば、筒状ケースのカシメ部の厚さが、円筒部の厚さの０．５〜０．７倍の範囲であり、カシメ部の起点位置を、カシメ部と円筒部との厚さが変化する境界位置とすることにより、筒状ケースのかしめ加工を、所期した目標位置で正確かつ容易に実施することができ、その結果、筒状ケース内に収容されている、シール装置の構成部材を密接させて確実に挟持固定することができるシール装置の提供が可能になった。

図１は、従来のシール装置の半断面図であって、ハウジングの軸孔と、この軸孔に嵌装されたときの回転軸の配設位置を仮想線で示す。 図２（ａ）、（ｂ）は、従来のシール装置を構成する筒状ケースのカシメ部をかしめ加工によって形成する方法を説明するための図であって、図２（ａ）が、かしめ加工前の筒状ケースの部分断面図であり、図２（ｂ）が、かしめ加工後の筒状ケースの部分断面図である。 図３は、本考案のシール装置の半断面図であって、ハウジングの軸孔と、この軸孔に嵌装されたときの回転軸の配設位置を仮想線で示す。 図４（ａ）、（ｂ）は、本考案のシール装置を構成する筒状ケースのカシメ部をかしめ加工によって形成する方法を説明するための図であって、図４（ａ）が、かしめ加工前の筒状ケースの部分断面図であり、図４（ｂ）が、かしめ加工後の筒状ケースの部分断面図である。 図５は、本考案のシール装置の製造方法の手順を説明するための図である。

次に、本考案の実施形態について図面を参照しながら以下で説明する。

図３は、本考案に従うシール装置１の縦断面を半部だけ示したものであり、図４（ａ）は、図３に示した筒状ケース２０の、かしめ加工前の機外（大気）Ｙ側の端部を拡大して示したものであり、図４（ｂ）は、かしめ加工後の大気Ｙ側の端部を拡大して示したものであり、図５は、シール装置の製造方法の手順を説明するために示したものである。

図３に示すシール装置１は、軸孔５１を有するハウジング５０と、このハウジング５０の軸孔５１に嵌装された回転軸６０との間をシールして、密封空間Ｘ内の流体を密封するためのものであって、主に、第１シールリング部材１０と、筒状ケース２０とを具えている。

第１シールリング部材１０は、エラストマ製であり、第１シールリップ部１１と、図３に示す実施形態では、筒状ケース２０が埋設されて補強されている補強端部１２とで構成されている。

第１シールリップ部１１は、回転軸６０の外周面と摺接可能なリップ先端部１１ａと、回転軸６０の外周側に同心で円筒状に形成された第１円筒部１１ｂとで構成されている。回転軸６０の外周面に接触する第１シールリップ部１１のリップ先端部１１ａは、回転軸６０に向かって機内空間（密封空間）Ｘ側に傾斜して延在し、回転軸線６１を中心に回転する回転軸６０の外周面に対し、低接触抵抗になるように小接触面積で緊密接触するように弾性変形する。回転軸６０の外周面に対するリップ先端部１１ａの面圧を高めることによって、シール機能を発揮し、シール装置１の内周部と回転軸６０との間で、密封空間Ｘから大気Ｙ側への被密封流体の漏洩を防ぐことができる。

補強端部１２は、第１シールリップ部１１の、大気Ｙ側の一端から径方向外側に延在する外向き延在部１２ａと、この外向き延在部１２ａから、大気Ｙ側に向かって延在する、回転軸６０の外周側に同心で円筒状に形成された第２円筒部１２ｂとで構成されている。第２円筒部１２ｂの外周面は、複数の環状凸部１３として形成されている。環状凸部１３は、シール装置１をハウジング５０の軸孔５１に嵌装すると、軸孔５１の内周面５２に接触して、第２円筒部１２ｂの外周面と略同一径にまで弾性変形して密着固定される。

筒状ケース２０は、金属製であり、第１シールリング部材１０の少なくとも一部を収容している。図３に示すように、筒状ケース２０は、回転軸６０の外周側に同心で円筒状に形成された第３円筒部２１と、この第３円筒部２１の密封空間Ｘ側の端部分で、径方向内側に曲げ加工された内向き端部２２と、第３円筒部２１の大気Ｙ側の端部分で、かしめ加工により径方向内側に曲げられたカシメ部２３とを有する。筒状ケース２０は、第３円筒部２１および内向き端部２２がそれぞれ、第１シールリング部材１０の第１円筒部１２ｂおよび外向き延在部１２ａ内に埋設され、第１シールリング部材１０の、特に補強端部１２を補強する。

また、図３に示すシール装置１は、シール装置１の内周部と、回転軸６０の外周面との間におけるシール性をより一層高める観点から、第１シールリング部材１０の背面側（図３では大気Ｙ側）に位置し、回転軸６０の外周面と摺接可能な第２シールリップ部３１を有する樹脂製の第２シールリング部材３０を具えた実施形態の例を示している。第２シールリップ部３１は、回転軸６０に向かって密封空間Ｘ側に傾斜して延在する。第２シールリップ部３１は、ハウジング５０の軸孔５１内に回転軸６０が嵌装された状態では、第１シールリング部材１０の第１シールリップ部１１と同様に、弾性変形して、回転軸６０の外周面に摺接可能に密接した状態になる。

図示の第２シールリング部材３０は、第２シールリップ部３１から径方向外側に延在し、シール装置１の筒状ケース２０内で固定される固定端部３２をさらに有する。第２シールリング部材３０の材質としては、特に規定しないが、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の低摩擦性の合成樹脂材料を用いることが好ましい。

図３に示すシール装置１は、バックアップリング部材４０をさらに有している。バックアップリング部材４０は、金属製であり、第２シールリング部材３０の背面側に位置し、第２シールリング部材３０を背面から支持してその変形を制限する。バックアップリング部材４０は、第２シールリング部材３０の固定端部３２の背面に密接して延び、固定端部３２を、第１シールリング部材１０の補強端部１２の外向き延在部１２ａとともに挟持して固定する環状固定部４１と、この環状固定部４１の径方向外側の一端から、大気Ｙ側に向かって延在し、回転軸６０と同心で円筒状に形成された第４円筒部４２とを有する。

第２シールリング部材３０およびバックアップリング部材４０は、筒状ケース２０内に収容された部分が、第１シールリング部材１０の収容された部分とともに、カシメ部２３および内向き端部２２の間でかしめ固定されている。

そして、本考案の構成上の主な特徴は、筒状ケース２０の構造の適正化を図ることにあり、より具体的には、筒状部材２０は、カシメ部２３の厚さＴ２が、第３円筒部２１の厚さＴ１の０．５〜０．７倍の範囲であり、カシメ部２３の起点位置２３ａが、カシメ部２３と第３円筒部２１との厚さが変化する境界位置であることにあり、この構成を採用することによって、筒状ケース２０のかしめ加工を、所期した目標位置で正確かつ容易に実施することができ、その結果、筒状ケース２０内に収容されている、シール装置１の構成部材１０、３０および４０を密接させて確実に挟持固定することができるシール装置１を提供することができる。

カシメ部２３の起点位置２３ａは、種々の加工方法により形成することができるが、例えば筒状ケース２０のカシメ部２３となる板材部分２３′に、板厚を減じるようなしごき加工を施すことによって形成することができ、カシメ部２３と第３円筒部２１との厚さが変化する境界位置である。なおここでいう「境界位置」とは、第３円筒部２１とカシメ部２３との厚さが変化する始点位置を意味し、例えば、図４（ｂ）に示す実施形態のように、第３円筒部２１とカシメ部２３との間に遷移部２４が存在する場合には、遷移部２４の厚さが最も薄くなっている位置を意味する。また、図４（ａ）に示す実施形態では、筒状ケース２０のカシメ部２３となる板材部分２３′の内周面のみに、板厚を減じるようなしごき加工を施した場合を示しているが、筒状ケース２０のカシメ部２３となる板材部分２３′の外周面のみ、または内周面および外周面の双方ともに、板厚を減じるようなしごき加工を施してもよい。

カシメ部２３は露出していてもよいが、図３〜図５に示すように、第１シールリング部材１０と同一のシール部材によって被覆されていてもよい。

カシメ部２３が、第１シールリング部材１０によって被覆されている場合であっても、かしめ加工の際にカシメ部２３を屈曲形成するときの起点位置２３ａ′を、筒状ケース２０′に予め形成しておくことで、起点位置２３ａを起点にして容易にかしめることができる（図４（ｂ））。これにより、かしめ加工時に、設計上、目標位置からずれた予期しない位置で板材部分２３′が屈曲するのを回避することができ、かしめ加工を行なう作業者の技量に依存することなく、常に所期した目標位置での屈曲を容易に行うことができる結果、筒状ケース２０内に収容されている、シール装置１の構成部材１０、３０および４０を密接させて確実に挟持固定することができる。

また、図１に示す従来のシール装置では、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、筒状ケース１２０′の屈曲位置１２３ａ′における板材部分の厚さが厚く、カシメ部１２３の屈曲形成の起点位置も存在しないため、かしめ加工直後にいわゆるスプリングバックが生じて、曲げ位置が安定しない。その結果、十分なかしめ固定ができず、確実にかしめ固定を達成するためにより大きな力でかしめ加工を行なうと、特にカシメ部１２３の外面をゴム被覆した場合には、被覆したゴムも剥がれやすい状況にあった。これに対して、本考案のシール装置１のカシメ部２３における厚さＴ２は、第３円筒部２１における厚さＴ１よりも薄く設定されているため、かしめ加工直後にスプリングバックが生じにくく、曲げ位置が安定する結果、筒状ケース２０′の板材部分２３′に、正確かつ容易にかしめ加工を行なうことができ、加えて、カシメ部２３の外面をゴム被覆した場合であっても、被覆したゴムの剥がれも防止することができる。

次に、図５に基づいて、シール装置１の製造方法の一例について説明する。

まず、筒状ケース２０′を、その第３円筒部２１′および内向き端部２２′が埋設するように、第１シールリング部材１０′と加硫接着により一体化した後、この筒状ケース２０′内に、矢印Ｓ１の方向に第２シールリング部材３０′およびバックアップリング部材４０′を挿入する。

このとき、第２シールリング部材３０′が第１シールリング部材１０′の補強端部１２′の外向き延在部１２ａ′に密着するまで押し込まれ、次いで、バックアップリング部材４０′が環状固定部４１′が、固定端部３２′に密着するまで押し込まれる。そして、第１シールリング部材１０′、第２シールリング部材３０′およびバックアップリング部材４０′が互いに密着した状態で、筒状ケース２０のカシメ部２３に相当する板材部分２３′に、起点位置２３ａ′を屈曲点として、矢印Ｓ２で示す径方向内側に向けてかしめ加工を施すことによって、筒状ケース２０内に収容された、第１シールリング部材１０、第２シールリング部材３０およびバックアップリング部材４０の部分が、筒状ケース２０内でかしめ固定される。

これにより、筒状ケース２０の内側を向いているカシメ部２３の面が、バックアップリング部材４０の第４円筒部４２の端面に密接する。第２シールリング部材３０およびバックアップリング部材４０は互いに、カシメ部２３と、第１シールリング部材１０の外向き延在部１２ａを介した筒状ケース２０の内向き端部２２との間で、密接に挟持固定された状態で筒状ケース２０内に収容される。

上述したところは、この考案の一実施形態の一例を示したにすぎず、実用新案登録請求の範囲の範囲において種々の変更を加えることができる。

本考案によれば、筒状ケースのかしめ加工を、所期した目標位置で正確かつ容易に実施することができ、その結果、筒状ケース内に収容されている、シール装置の構成部材を密接させて確実に挟持固定することができるシール装置の提供が可能になった。

１ シール装置
１０，１０′ 第１シールリング部材
１１，１１′ 第１シールリップ部
１１ａ リップ先端部
１１ｂ 第１円筒部
１２ 補強端部
１２ａ 外向き延在部
１２ｂ 第２円筒部
１３，１３′ 環状凸部
２０，２０′ 筒状ケース
２１，２１′ 第３円筒部
２２，２２′ 内向き端部
２３ カシメ部
２３′ 筒状ケースのカシメ部に相当する板材部分
２３ａ，２３ａ′ 起点位置
２３ｂ，２３ｂ′ 自由端
２４，２４′ 遷移部
３０，３０′ 第２シールリング部材
３１，３１′ 第２シールリップ部
３２，３２′ 固定端部
４０，４０′ バックアップリング部材
４１，４１′ 環状固定部
４２，４２′ 第４円筒部
５０ ハウジング
５１ 軸孔
５２ 軸孔の内周面
６０ 回転軸
６１ 回転軸線
Ｔ１ 筒状ケースの円筒部の厚さ
Ｔ２ 筒状ケースのカシメ部の厚さ
Ｘ 機内空間（または密封空間）
Ｙ 機外（または大気）

Claims (3)

1. 軸孔を有するハウジングと、該ハウジングの前記軸孔に嵌装された回転軸との間をシールして、密封空間内の流体を密封するシール装置であって、
   前記回転軸の外周面と摺接可能な第１シールリップ部を有するエラストマ製の第１シールリング部材と、
   前記回転軸の外周側に同心で円筒状に形成された円筒部、該円筒部の、前記密封空間側に位置する一端から、径方向内側に向かって延在する内向き端部、および前記円筒部の、前記密封空間側とは反対側に位置する他端から径方向内側に向かって延在するカシメ部を有し、前記第１シールリング部材の少なくとも一部を収容する、金属製の筒状ケースと、
   を具えるシール装置において、
   前記筒状ケースは、前記カシメ部の厚さが、前記円筒部の厚さの０．５〜０．７倍の範囲であり、カシメ部の起点位置が、前記カシメ部と前記円筒部との厚さが変化する境界位置であることを特徴とする、シール装置。
2. 前記筒状ケースは、前記円筒部および前記内向き端部が前記第１シールリング部材内に埋設され、前記第１シールリング部材を補強する、請求項１に記載のシール装置。
3. 前記シール装置は、
   前記第１シールリング部材の、前記密封空間とは反対側の背面側に位置し、
   前記回転軸の外周面と摺接可能な第２シールリップ部を有する樹脂製の第２シールリング部材と、
   該第２シールリング部材の背面側に位置し、
   前記第２シールリング部材を支持する金属製のバックアップリング部材と、
   をさらに具え、
   前記筒状ケースは、
   前記カシメ部と前記内向き端部との間に、前記第１シールリング部材、前記第２シールリング部材および前記バックアップリング部材の少なくとも一部を収容した状態でかしめ固定されることを特徴とする、請求項１または２に記載のシール装置。

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