特許 7425545 シール機構及び当該シール機構を備えた装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-23

(45)【発行日】2024-01-31

(54)【発明の名称】シール機構及び当該シール機構を備えた装置

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/3204 20160101AFI20240124BHJP

   F16C 33/78 20060101ALI20240124BHJP

   F16J 15/3256 20160101ALI20240124BHJP

【ＦＩ】

F16J15/3204 201

F16C33/78 Z

F16J15/3256

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019094704

(22)【出願日】2019-05-20

(65)【公開番号】P2019203600

(43)【公開日】2019-11-28

【審査請求日】2022-04-20

(31)【優先権主張番号】P 2018097477

(32)【優先日】2018-05-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】503405689

【氏名又は名称】ナブテスコ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126572

【弁理士】

【氏名又は名称】村越 智史

(72)【発明者】

【氏名】紀平 誠人

(72)【発明者】

【氏名】片岡 佑介

(72)【発明者】

【氏名】四十 薫

(72)【発明者】

【氏名】松本 崇

【審査官】大山 広人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－６９４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭４８－１１１７５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５１－０３６７４９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６２－０１８４３２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０６－０１４６３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０２－０４２２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３３７５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００１／００５４７９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国実用新案第２０３３６２８４６（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｊ １５／３２０４

Ｆ１６Ｊ １５／３２３２

Ｆ１６Ｊ １５／３２５６

Ｆ１６Ｃ ３３／７２－３３／８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフト部材の外周面に取り付けられた筒状部と、前記筒状部から前記シャフト部材の径方向の外側に向けて突出するフランジ部と、を有するスリンガと、
前記スリンガと前記シャフト部材の少なくとも一部を収容するケースとの間に設けられたシール部材と、
前記シャフト部材の外周面から前記径方向の外側に向かって延伸し、前記スリンガと前記シャフト部材との間に設けられた弾性部材と、
を備え、
前記シール部材は、前記シャフト部材と同軸又はほぼ同軸に配置された筒状部及び前記筒状部の一方の端部から前記径方向の内側に向かって突出する環状部を有しており、前記シャフト部材の回転軸を通る断面においてＬ字状を呈する基部と、前記シャフト部材の回転軸方向において前記基部と重ならない位置に配置されており前記スリンガの外周面に接するメインリップと、を有し、
前記弾性部材は、前記フランジ部の前記径方向の外側の端部と前記シール部材の前記基部の前記筒状部の内周面との間に介在し、前記フランジ部の前記径方向の外側の端部及び前記シール部材の前記基部の前記筒状部の内周面の各々に接している、
シール機構。

【請求項2】

前記メインリップは、前記回転軸方向において前記環状部と重ならない位置に配置される、
請求項１に記載のシール機構。

【請求項3】

前記シール部材は、ダストリップを有し、
前記ダストリップは、前記回転軸方向において前記基部と重ならない位置に配置される、
請求項２に記載のシール機構。

【請求項4】

前記メインリップは、前記ダストリップに対して前記回転軸方向の一方側に配置される、
請求項３に記載のシール機構。

【請求項5】

前記ダストリップは、前記シャフト部材の径方向において前記環状部の内側に配置される、
請求項３に記載のシール機構。

【請求項6】

前記メインリップに設けられたスプリングリングと、
前記スプリングリングを前記シャフト部材の径方向外側から覆うカバー部と、
を備える請求項１から５までのいずれか１項に記載のシール機構。

【請求項7】

前記カバー部は、前記基部から前記シャフト部材の回転軸方向へ突出するように設けられる、請求項６に記載のシール機構。

【請求項8】

前記メインリップ及び前記ダストリップは、該スリンガの外周面に接する、
請求項３に記載のシール機構。

【請求項9】

前記メインリップは、前記シャフト部材の回転軸方向において、前記環状部に対して前記筒状部の反対側に配置されている
請求項１に記載のシール機構。

【請求項10】

シャフト部材と、
前記シャフト部材の少なくとも一部を収容するケースと、
前記シャフト部材の外周面に取り付けられた筒状部と、前記筒状部から前記シャフト部材の径方向の外側に向けて突出するフランジ部と、を有するスリンガと、
前記シャフト部材の外周面から前記径方向の外側に向かって延伸し、前記スリンガと前記シャフト部材との間に設けられた弾性部材と、
前記ケースと前記スリンガとの間に設けられたシール部材を有しており、前記シャフト部材と前記ケースとの間をシールするシール機構と、を備え、
前記シール部材は、前記シャフト部材と同軸又はほぼ同軸に配置された筒状部及び前記筒状部の一方の端部から前記径方向の内側に向かって突出する環状部を有しており、前記シャフト部材の回転軸を通る断面においてＬ字状を呈する基部と、前記シャフト部材の回転軸方向において前記シール部材の基部とは重ならない位置に配置されたメインリップと、を有し、
前記弾性部材は、前記フランジ部の前記径方向の外側の端部と前記シール部材の前記基部の前記筒状部の内周面に介在し、前記フランジ部の前記径方向の外側の端部及び前記シール部材の前記基部の前記筒状部の内周面の各々に接している、
装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、装置内にある流体の当該装置外への流出及び当該装置内への外部からの流体の流入を防ぐためのシール機構、及び、当該シール機構を備えた装置に関する。

【背景技術】

【0002】

回転部材と該回転部材を収容するケースとの間をシールするシール機構が知られている。

【0003】

従来のシール機構が特開２０１６－８４９１１号公報（特許文献１）に開示されている。同公報には、外輪と内輪との間をシールするシール機構が開示されている。このシール機構は、シール部材とシール部材に取り囲まれたスリンガとを有する。このスリンガは、シャフトを取り囲むスリーブと、当該シャフトを取り囲むハウジングに向けて折り曲げられたフランジと、を有する。当該フランジは、スリンガの剛性を向上させる。このフランジにより、当該シール機構の装置への組み込み時にシール部材の変形を防止することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－８４９１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１のシール機構のシール部材は、芯金と、この芯金の径方向内側に設けられたメインリップとを有する。この芯金とメインリップとの干渉を防ぐために、引用文献１のシール機構は、その径方向の寸法を大きくする必要がある。また、シール機構の径方向の寸法が大きくなると、このシール機構が組み付けられる装置の設計自由度が低下するという問題がある。

【0006】

本発明の目的の一つは、径方向における寸法を小型化できるシール機構及び当該シール機構を備えた装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一実施形態に係るシール機構は、シャフト部材と前記シャフト部材の少なくとも一部を収容するケースとの間に設けられたシール部材を備えている。当該シール部材は、基部と、前記シャフト部材の回転軸方向において前記基部と重ならない位置に配置されたメインリップと、を有する。

【0008】

本発明の一実施形態において、前記基部は、筒状部と、環状部とを有している。一実施形態において、前記メインリップは、前記回転軸方向において前記環状部と重ならない位置に配置される。

【0009】

本発明の一実施形態において、前記シール部材は、ダストリップを有する。一実施形態において、前記ダストリップは、前記回転軸方向において前記基部と重ならない位置に配置される。一実施形態において、前記メインリップは、前記ダストリップに対して前記回転軸方向の一方側に配置される。

【0010】

本発明の一実施形態に係るシール機構は、前記メインリップに設けられたスプリングリングと、前記スプリングリングを前記シャフト部材の径方向外側から覆うカバー部と、を備える。本発明の一実施形態において、前記カバー部は、前記基部から前記シャフト部材の回転軸方向へ突出するように設けられる。

【0011】

本発明の一実施形態に係るシール機構は、前記シャフト部材の外周面に設けられたスリンガを備える。一実施形態において、前記シール部材は、前記ケースと前記スリンガとの間に設けられる。

【0012】

本発明の一実施形態において、前記シール部材は、前記ケースと前記スリンガとの間に設けられる。一実施形態において、前記メインリップ及び前記ダストリップは、前記スリンガの端面と接する。

【0013】

本発明の一実施形態に係るシール機構は、シャフト部材と前記シャフト部材の少なくとも一部を収容するケースとの間に設けられたシール部材を備える。前記シール部材は、基部と、前記シャフト部材の回転軸方向において前記基部の反対側に配置されたメインリップと、を有する。本発明の一実施形態において、前記基部は、筒状部と、環状部とを有する。一実施形態において、前記環状部は、前記メインリップと前記筒状部の間に配置される。

【0014】

本発明の一実施形態に係る装置は、シャフト部材と、前記シャフト部材の少なくとも一部を収容するケースと、前記シャフト部材と前記ケースとの間をシールするシール機構と、を備える。一実施形態において、前記シール機構は、前記ケースと前記シャフト部材との間に設けられたシール部材を有する。一実施形態において、前記シール部材は、前記シャフト部材の回転軸方向において前記シール部材の基部とは重ならない位置に配置されたメインリップを有する。

【0015】

本発明の各実施形態に係るシール機構は、様々な装置に好適に適用可能である。

【発明の効果】

【0016】

径方向における寸法を小型化可能なシール機構及び当該シール機構を備えた装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態におけるシール機構の概略的な断面図である。

【図2】図１のシール機構の一部を拡大して示す概略的な拡大断面図である。

【図3】本発明の他の実施形態におけるシール機構の概略的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１は、本発明の一実施形態におけるシール機構１を備えた装置１０の断面図を示す。

【0019】

装置１０は、シャフト部材４、ケース５、及びシール機構１を備える。本発明の一実施形態におけるシール機構１は、シャフト部材４とケース５との間をシールする。これにより、シール機構１は、装置１０の内部空間を外部空間（例えば、大気）からシールする。

【0020】

装置１０は、シール機構１、シャフト部材４、及びケース５を備えるが、装置１０の構成要素はこれらに限られない。すなわち、当該装置１０は、シール機構１、シャフト部材４及びケース５以外の構成部材を備えてもよい。

【0021】

装置１０は、例えば、減速機である。装置１０は、減速機以外の装置であってもよい。シャフト部材４は、例えば、減速機が作動することで回転する部材である。シャフト部材４は、これ以外の回転可能な回転部材であってもよい。シール機構１は、特定の装置にのみ設けることを意図するものではなく、回転部材を備える任意の装置に適用可能である。

【0022】

本発明の一実施形態におけるシャフト部材４は、回転軸ＲＡＸ周りに回転するよう構成される。シャフト部材４は、円柱状、円筒状、又はそれ以外の形状を有する。図１には、シャフト部材４の回転軸に平行に延びる２本の矢印を示している。その矢印のうち１本（紙面の右側を向いている矢印）は、シャフト部材４の回転軸に平行な方向であって、ケース５の内部空間の内側を向いており、その矢印のうち他方（紙面の左を向いている矢印）は、シャフト部材４の回転軸に平行な方向であって、ケース５の外部空間に向かう方向に向いている。

【0023】

本発明の一実施形態におけるケース５は、シャフト部材４と同軸又はほぼ同軸に配置されている。本発明の一実施形態におけるシャフ卜部材４及びケース５の少なくとも一方は、回転軸ＲＡＸ周りに回転する。固定されたケース５に対してシャフト部材４が回転軸ＲＡＸ周りに回転してもよいし、固定されたシャフト部材４に対してケース５が回転軸ＲＡＸ周りに回転してもよい。

【0024】

本発明の一実施形態におけるケース５は、内部空間を有しており、この内部空間にシャフト部材４の一部が収容される。当該ケース５の内部空間には、装置１０のシャフト４以外の構成部材が収容されてもよい。一例として、ケース５の内部空間には、シャフ卜部材４に連結され得る歯車ユニットが収容されてもよい。

【0025】

本発明の一実施形態におけるシール機構１は、シャフ卜部材４とケース５との間の環状の空間に設けられ、これにより、ケース５の内部空間を外部空間からシールする。

【0026】

本発明の一実施形態におけるシャフ卜部材４は、外周面（端面）１４を有する。シール機構１の内周面は、このシャフト部材４の外周面１４に密着する。

【0027】

本発明の一実施形態におけるケース５は、内周面１５を有する。シール機構１の外周面２３は、ケース５の内周面１５に密着する。このように、シール機構１は、ケース５の内周面１５とシャフト部材４の外周面１４との間に挟まれるように配置される。

【0028】

本発明の一実施形態におけるシール機構１は、スリンガ２と、シール部材３と、を有する。シール機構１は、スリンガ２を含まなくともよい。スリンガ２は、円筒状の筒状部１１と、当該筒状部１１からシャフト部材４の径方向（以下、単に「径方向」ということがある。）の外側方向に突出するフランジ部１２を備える。スリンガ２は、筒状部１１及びフランジ部１２以外の構成部材を含んでいてもよい。本発明の一実施形態において、シール部材３は、ケース５と該スリンガ２との間に設けられる。一実施形態において、シール機構１は、シール部材３に加えて、別のシール部材を有していてもよい。この別のシール部材は、シール部材３に隣接する位置に配置されてもよい。この別のシール部材は、シャフト部材４の回転軸ＲＡＸ周りを取り囲むようリング形状または円筒形状を有していてもよい。この別のシール部材は、シール部材３の回転軸方向外側に配置されてもよい。

【0029】

一実施形態において、スリンガ２は、シャフト部材４の外周面１４に密着するように設けられる。図示のように、スリンガ２は、弾性部材９を介してシャフト部材４の外周面１４に設けられてもよい。弾性部材９は、シャフト部材４の外周面１４に沿って延伸し、その端部から径方向外側に延伸している。弾性部材９は、ゴムなどの弾性変形可能な部材である。弾性部材９の材料として、弾性変形可能な公知の材料を適宜採用することができる。

【0030】

スリンガ２の筒状部１１は、その一部又は全体が筒状に形成される。筒状部１１の一端又は両端は、面取りされていてもよい。スリンガ２の筒状部１１は、内周面２１と、当該内周面２１とは反対側の外周面２０と、を備える。筒状部１１の内周面２１とシャフト部材４の外周面１４との間には、弾性部材９が設けられている。この弾性部材９に代えて接着層が設けられてもよい。この接着層によって、スリンガ２がシャフト部材４の外周面１４に接着される。筒状部１１の内周面２１とシャフト部材４の外周面１４には、接着層以外の部材を設けてもよい。

【0031】

本発明の一実施形態において、シール部材３は、リング形状を有する。シール部材３は、シャフト部材４の回転軸を取り囲むように配置される。一実施形態において、シール部材３は、基部１３と、主リング部２４と、シャフト部材４の回転軸方向において基部１３と重ならない位置に配置されたメインリップ２５と、ダストリップ２６と、スプリングリング２７と、を有する。ダストリップ２６は、外部空間で浮遊する塵挨等の異物が内部空間に侵入することを防ぐために用いられる。

【0032】

次に、図２を参照して、シール部材３の詳細について説明する。図２は、図１のシール部材３を拡大して示す拡大断面図である。図示のように、本発明の一実施形態におけるシール部材３は、ケース５の内周面１５に接する外周面２３を有する。主リング部２４は、シャフト部材４の回転軸に一致又は略一致する中心軸を有する円筒形状の第１部分２４１と、第１部分２４１の端部からシャフト部材４の径方向内側に向けて突出するリング状の第２部分と、を有する。主リング２４は、第１部分２４１においてケース５の内周面１５に接する。メインリップ２５及び／又はダストリップ２６は、主リング部２４と一体に形成されてもよい。メインリップ２５及び／又はダストリップ２６は、ゴム等の弾性部材により形成されてもよい。ダストリップ２６は、主リング部２４に設けられてもよい。ダストリップ２６は、主リング部２４と一体に形成されてもよい。スプリングリング２７は、シャフト部材４の径方向においてメインリップ２５の外側に設けられる。一実施形態において、メインリップ２５及び／又はダストリップ２６は、スリンガ２の端面２０と接するように配置されてもよい。

【0033】

本発明の一実施形態において、基部１３は、耐食性金属、例えば、ステンレスにより形成される。図示の実施形態において、基部１３は、シャフト部材４の回転軸ＲＡＸを通る断面においてＬ字状に形成される。基部１３の形状、構造、寸法、及び材料は、本明細書において明示的に説明されたものには限定されない。本発明の一実施形態において基部１３は、筒状部１６と、環状部１７とを有する。筒状部１６は、シャフト部材４の回転軸ＲＡＸと同軸又はほぼ同軸に配置される。環状部１７は、筒状部１６の回転軸方向における一方の端部からシャフト部材４の内方に向かって突出している。

【0034】

一実施形態において、メインリップ２５は、主リング部２４の第２部分２４２の回転軸方向内側の端面２４２ａよりも回転軸方向内側にある部材である。図２には、破線Ｌにより、主リング２４とメインリップ２５との境界が示されている。図２の破線Ｌは、主リング２４とメインリップ２５との境界の一例であり、他の位置に主リング部２４とメインリップ２５との境界が設けられてもよい。一実施形態において、メインリップ２５は、シャフト部材４の回転軸方向において環状部１７と重ならない位置に配置される。一実施形態において、メインリップ２５は、回転軸方向においてダストリップ２６の一方側に配置されてもよい。図示の実施形態において、メインリップ２５は、ダストリップ２６よりも回転軸方向内側に配置されている。メインリップ２５は、ダストリップ２６よりも回転軸方向外側に配置されてもよい。

【0035】

図示の実施形態において、ダストリップ２６は、環状部１７の径方向内側に設けられている。本発明の他の実施形態において、ダストリップ２６は、シャフト部材４の回転軸方向において基部１３と重ならない位置に配置されてもよい。一実施形態において、ダストリップ２６は、回転軸方向において、環状部１７に対し外部空間とは反対側に配置されていてもよい。つまり、ダストリップ２６は、環状部１７よりも回転軸方向内側に配置されていてもよい。

【0036】

本発明の一実施形態において、メインリップ２５は、回転軸方向において、環状部１７に対して筒状部１６とは反対側に配置される。一実施形態において、環状部１７は、メインリップ２５と筒状部１６との間に配置されてもよい。

【0037】

図示のように、ダストリップ２６の先端は、筒状部１１の外周面２０に接する。シャフ卜部材４及びケース５のうち少なくとも一方が回転している問、ダストリップ２６の先端は、シャフト部材４の端面１４若しくはスリンガ２の筒状部１１と擦れる。一実施形態において、スリンガ２は、シャフト部材４よりも耐摩耗性に優れた材料から形成されるので、ダストリップ２６との接触によるスリンガ２の摩耗を抑制できる。

【0038】

メインリップ２５は、圧接リング２５１と、連結リング２５２と、を有する。圧接リング２５１は、ダストリップ２６と内部空間との聞において、シャフト部材４の端面１４又は筒状部１１の外周面２０に接する。連結リング２５２は、圧接リング２５１を、主リング部２４の回転軸方向内側の端部に連結させる。

【0039】

シャフト部材４の径方向においてメインリップ２５の外側には、メインリップ２５を取り囲むようにスプリングリング２７が設けられる。スプリングリング２７は、シャフト部材４の径方向内側に向かう力を、メインリップ２５の圧接リング２５１に加える。これにより、圧接リング２５１は、シャフト部材４の端面１４若しくは筒状部１１の外周面２０に密着され、圧接リング２５１と筒状部１１の外周面２０に密着する。これにより、ケース５の内部空間に収容された液体(例えば、潤滑油など)が、圧接リング２５１と筒状部１１の外周面２０との聞から外部空間への漏出することが防止される。

【0040】

次に、図３を参照して、本発明の他の実施形態におけるシール機構を説明する。図１と共通の部分については、説明を省略する。図３に示されているシール機構１は、カバー部１８を備える点で図１に示されているシール機構１と異なっている。カバー部１８は、スプリングリング２７を前記シャフト部材４の径方向外側から覆うように構成及び配置される。

【0041】

一実施形態において、カバー部１８は、基部１３の環状部１７又は主リング部２４から回転軸ＲＡＸ方向内側へ突出するように設けられる。カバー部１８は、基部１３又は主リング部２４と一体であってもよいし、別体であってもよい。カバー部１８により、スプリングリング２７のメインリップ２５からの脱落を防止することができる。

【0042】

続いて、本発明の実施形態が奏する作用効果について説明する。上記の各実施形態によれば、シャフト部材４の回転軸方向においてメインリップ２５がシール部材３の基部１３と重ならない位置に配置されているので、シャフト部材４の径方向においてメインリップ２５と基部１３とが重複することによるシール機構１の大型化を防止できる。これにより、シャフト部材４の径方向におけるシール機構１の寸法の小型化が可能となる。

【0043】

上記の実施形態によれば、メインリップ２５が回転軸方向において環状部１７と重ならない位置に配置されるので、シャフト部材４の径方向においてメインリップ２５と環状部１７とが重複することによるシール機構１の大型化を防止できる。これにより、シャフト部材４の径方向におけるシール機構１の寸法の小型化が可能となる。

【0044】

上記の実施形態によれば、ダストリップ２６が回転軸方向において基部１３と重ならない位置に配置されるので、シャフト部材４の径方向においてダストリップ２６がと基部１３とが重複することによるシール機構１の大型化を防止できる。これにより、シャフト部材４の径方向におけるシール機構１の寸法の小型化が可能となる。

【0045】

上記の実施形態によれば、ダストリップ２６がシャフト部材４の径方向において環状部１７の内側に配置される。これにより、ダストリップ２６によるシール力を高めることができる。

【0046】

以上のように、シャフト部材４の径方向におけるシール機構１の寸法の小型化が可能となるため、シール機構１及び当該シール機構１を備える装置１０の設計自由度を高めることができる。

【符号の説明】

【0047】

１シール機構
２スリンガ
３シール部材
４シャフト部材
５ケース
１０装置
１１筒状部
１２フランジ部
１３基部
１４端面（外周面）
１５端面（内周面）
１６筒状部
１７環状部
１８カバー部
２０端面
２１内周面
２３外周面
２４主リング部
２５メインリップ
２６ダストリップ
２７スプリングリング
ＲＡＸ 回転軸

【図1】

【図2】

【図3】