JP4898799B2 - 独立したシーリングリップを有するシャフトシール - Google Patents

Description

発明の背景
１．技術分野
この発明は、ＰＴＦＥシール要素を含み半径方向に作用する動的なシャフトシールに関する。

２．関連技術
シャフトシールの応用例においては、ＰＴＦＥシール要素が一般に用いられている。ＰＴＦＥ要素は、接合されたケース部材間に当該要素を締め付けることにより、または、ゴムなどの中間のエラストマー材料によってＰＴＦＥ要素をケーシングに接着することにより、シールアセンブリの剛性の環状のケーシングに固定することができる。また、シャフトがその回転の真の中心から半径方向にずれてしまうシャフトの軸振りの状態中にＰＴＦＥ要素が曲がってシャフトと封止接触したままになることを可能にするように、ゴム材料に柔軟なジョイントを設けることが公知である。

封止性能を高めるためにシャフトと封止接触した状態でも延び得るエラストマー材料から１つ以上のシーリングリップを形成することも一般的である。

この発明の目的は、このようなシール、特に、ＰＴＦＥおよびゴムのシーリングリップの柔軟性および感度を向上させることである。

発明の概要
シャフトシールは、剛性の環状のケーシングと、当該ケーシングに成型され、当該ケーシングの内側で半径方向に延在する少なくとも１つの環状のエラストマーシーリングリップを規定するエラストマーシール体と、当該エラストマーシールリップに対して軸方向に間隔をあけた関係でＰＴＦＥシールリップを規定するようエラストマーシール体に接着されたＰＴＦＥシール要素とを含む。当該シール体は、柔軟性を高めるアンダーカット領域がエラストマーシールリップの半径方向に内側のシャフト係合面からＰＴＦＥシールリップの下方の位置まで延在した状態で形成される。

このようなシール構造は、ＰＴＦＥシールリップの柔軟性を高め、エラストマーシールリップが曲がるのとは無関係に当該ＰＴＦＥシールリップが曲がることを可能にするという利点を有する。アンダーカット領域は、ＰＴＦＥリップとエラストマーリップとが互いとは無関係に作用するように、当該ＰＴＦＥリップおよびエラストマーリップの曲がる動作を実質的に分離する。

さらなる好ましい特徴にしたがうと、ケーシングの一部が２つのリップ間において軸方向に位置しており、当該２つのリップは、当該２つのリップ間においてエラストマー体の中央の剛性区域を規定する。２つのシールリップは、剛性区域の反対側に位置する関連するヒンジを有しており、これにより、使用時における当該リップの曲がる動作が互いから確実に隔てられる。

このような隔てられたシールリップにより、リップがシャフトに及ぼす圧力を製造業者
が正確に制御することが可能となる。たとえば、ＰＴＦＥシールリップは、最適な性能のためにシャフトの形状や半径方向の如何なる動きにも容易に適合し得る、極めて感度が高く、低圧力で、非常に柔軟に延びるシールとして製造可能であり、エラストマーリップは、その荷重がＰＴＦＥリップの荷重と同じくらい軽くなり得るか、または、要望に応じて、場合によってはもう少し強いかもしくは軽くなり得る。

この発明のこれらおよび他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面に関連して考慮されるとより容易に認識されるだろう。

詳細な説明
この発明に従ったシャフトシールアセンブリの現在好ましい実施例が、図において概略的に１０で示される。シールアセンブリ１０は、好ましくは型押しされた金属から作製される剛性の環状のキャリア１２を含む。当該キャリア１２は、軸方向に延在し概して円筒形の装着部分１４と、半径方向に内向きに延在するフランジ部分１６とを含む。フランジ部分１６は、その内側の端部が、軸方向に延在する概して円筒形の脚部分１８において終端しており、当該円筒形の脚部分１８は、装着部分１４の端部とは軸方向に反対方向に延在している。脚部分を含むフランジ部分１６が概してＵ字型の断面構成を有し得ることが分かるだろう。

シーリング材料、好ましくはゴム、のエラストマー体２０はキャリア１２に成型される。エラストマー材料は、脚部分１８がエラストマー材料２０に埋込まれ、フランジ１６のオイル側２２の周りにおいて装着部分の半径方向の外面２４にわたって延在するように、脚部分１８に成型される。図２に図示のとおり、キャリアは、回転可能なシャフト３０が延在するハウジング２８のボア２６に装着される。ボア２６とシャフト３０との間の空隙はシールアセンブリ１０によって封止されることとなる。外面２４上のエラストマーシール材料２０が、キャリア１２とボア２６の壁との間にシールをもたらす。

エラストマー体２０は、キャリア１２の内側で半径方向に延在する第１のエラストマー環状シールリップ３２を含む。当該リップ３２は、シャフト３０を封止係合するための半径方向に内側のシャフト係合面３４を有する。リップ３２は、キャリア１２のオイル側２２から軸方向に離れて延在する。リップ３２は、キャリア１２のオイル側２２においてキャリア１２の脚部分１８に隣接したヒンジ３６を有する。当該ヒンジ３６は、リップ３２が半径方向に曲がり、シャフト３０のいかなる半径方向の軸振り動作にも従って動くことを可能にする。

環状のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）シール要素３８はエラストマー体２０に接着される。ＰＴＦＥ要素３８は、動作時にシャフト３０に当接し、当該シャフト３０を封止係合するための半径方向に内側のシャフト係合面４０を有する。当該要素３８は、そのシャフト係合面４０に沿って、要素３８の厚さの数倍の長さを有する。要素３８は、当業者に周知である流体力学的な溝または特徴（図示せず）を備えて形成されてもよい。ＰＴＦＥ要素３８は、好ましくは要素３８の全長を伸ばすエラストマー材料の細片４２によって裏打ちされている。要素３８および細片４２は、環状のＰＴＦＥシールリップ４４を形成するように半径方向に延在している。シールリップ４４は、エラストマーリップ３２から軸方向に間隔をあけて配置される。

柔軟性を高めるアンダーカット領域４６を備えたシール体２０が形成される。当該アンダーカット領域４６は、エラストマーシールのシャフト係合側４０からＰＴＦＥリップ４４に向かって軸方向に当該ＰＴＦＥリップ４４の下方に延在する。アンダーカット領域はまた、ＰＴＦＥシールリップ４４が、キャリア１２の反対側の空気側５０に隣接するヒン
ジ領域４８から脚領域１８の下方においてシールアセンブリのオイル側２２の方向にエラストマーシールリップ３２に向かって延在するように、キャリアの脚部分１８にわたって延在する。脚領域１８は、好ましくはエラストマー材料２０で覆われ、リップ３２、４４のそれぞれのヒンジ３６、４８を分離する体２０の比較的剛性の区域５２を規定する。こうして、ＰＴＦＥリップ４４のヒンジ４８がエラストマーリップ３２のヒンジ３６とは別個であり当該ヒンジ３６から分離されているので、シールリップ３２、４４が互いとは別個に曲がることが可能となる。アンダーカット領域４６がＰＴＦＥ要素３８の実質的な長さにわたって延在していることが分かるだろう。換言すれば、ＰＴＦＥシールリップ４４は、ＰＴＦＥシール要素３８の自由なオイル側端部から実質的に、好ましくは完全に、要素３８の反対側の空気側端部までアンダーカットされている。

エラストマー体２０は少なくとも第２のエラストマーシールリップ５４を含み得る。当該第２のリップ５４は、第１のエラストマーシールリップ３２とは軸方向に反対側のシールの空気側においてＰＴＦＥリップ４４から軸方向に間隔をあけて配置される。第２のリップ５４は、ＰＴＦＥリップ４４とは軸方向に反対方向に延在する。

上述の教示を考慮すると、明らかに、この発明の多くの変更および変形が可能である。したがって、特に規定のない限り、この発明が添付の特許請求の範囲内で実施可能であることが理解されるはずである。

この発明に従って構成されたシールの断面図である。 図１と同様であるが、シャフトの封止時に用いられるシールを示す図である。

Claims (14)

1. シャフトシールアセンブリであって、
   全体として円筒状であって、軸方向に延びる装着部分、前記装着部分に接続されていて半径方向の内向きに延びるフランジ部分、および前記フランジ部分から軸方向に延びる環状の脚部分を有して半径方向の剛性区域を与える剛性の環状のケーシングと、
   前記ケーシングに成型され、シャフトにシール係合するように前記ケーシングから半径方向の内向きに延在する少なくとも１つの環状のエラストマーシールリップを有するエラストマーシール体と、
   ＰＴＦＥシール要素の実質的に全軸長に沿って前記シャフトに係合するための内側係合面を有してＰＴＦＥシールリップを規定するように前記エラストマーシール体に接着された前記ＰＴＦＥシール要素と、
   前記ＰＴＦＥシールリップの半径方向の外側で前記ＰＴＦＥシール要素の長さに沿って軸方向に延びる前記エラストマーシール体のアンダーカット領域とを含み、
   前記アンダーカット領域は前記環状の脚部分と前記ＰＴＦＥシールリップとの間で半径方向に存在し、アンダーカットを含まない場合に比べて前記ＰＴＦＥシールリップの柔軟な動きを高める、シャフトシールアセンブリ。
2. 前記アンダーカット領域は、前記エラストマーシールリップのエラストマーヒンジから分離されている前記ＰＴＦＥシールリップのエラストマーヒンジを規定する、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記ＰＴＦＥシールリップおよび前記少なくとも１つのエラストマーシールリップは同じ軸方向に延在する、請求項１に記載のアセンブリ。
4. 前記少なくとも１つのエラストマーシールリップの前記ヒンジとＰＴＦＥシールリップの前記ヒンジは、前記ケーシングの前記フランジ部分の軸方向に反対側に位置する、請求項２に記載のアセンブリ。
5. 前記アンダーカット領域がＰＴＦＥシール要素の実質的な長さにわたって延在する、請求項４に記載のアセンブリ。
6. 前記シール体が、前記少なくとも１つのエラストマーシールリップと同様に前記ＰＴＦＥシールリップの軸方向に反対側に形成される少なくとも別のシールリップを含む、請求項３に記載のアセンブリ。
7. 前記少なくとも別のエラストマーシールリップは、ＰＴＦＥシールリップとは軸方向に反対の方向に延在する、請求項６に記載のアセンブリ。
8. 前記ＰＴＦＥシールリップが、前記脚部分の１つの軸側に配置された関連するエラストマーヒンジを含み、前記少なくとも１つのエラストマーシールリップが、前記脚部分の軸
   方向に反対側に、関連するエラストマーヒンジを含む、請求項１に記載のアセンブリ。
9. 前記ＰＴＦＥシール要素が前記エラストマー体材料によって裏打ちされ、前記ＰＴＦＥシール要素の自由端に向かって連続的に低減する軸方向の厚さを有する、請求項１に記載のアセンブリ。
10. 前記半径方向の剛性区域は前記複数のエラストマーヒンジの間で延在して互いに分離している、請求項２に記載のアセンブリ。
11. 前記アンダーカット領域は、前記ＰＴＦＥシール要素の内側シャフト係合面の実質的長さに軸方向に延びている、請求項１に記載のアセンブリ。
12. 前記アンダーカット領域は前記ＰＴＦＥシール要素の半径方向に内側のシャフト係合面から前記ＰＴＦＥシールリップと重なる位置まで延びており、前記アンダーカット領域は前記ＰＴＦＥシール要素がシャフトに係合するときに前記ＰＴＦＥシール要素の前記内側シャフト係合面に全体として平行である、請求項１に記載のアセンブリ。
13. 前記脚部分は、前記エラストマーシールリップと前記ＰＴＦＥシールリップとの間に半径方向に剛性区域を与えるように、前記フランジ部分から前記エラストマーシールリップの方へ軸方向に延びている、請求項１２に記載のアセンブリ。
14. 前記脚部分は前記ＰＴＦＥシールリップから半径方向に隔てられている、請求項１３に記載のアセンブリ。

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