特許 7478516 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】2024-04-24

(45)【発行日】2024-05-07

(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】

   F16C 33/78 20060101AFI20240425BHJP

   F16J 15/3204 20160101ALI20240425BHJP

【ＦＩ】

F16C33/78 Z

F16J15/3204 201

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019072419

(22)【出願日】2019-04-05

(65)【公開番号】P2019184064

(43)【公開日】2019-10-24

【審査請求日】2022-03-04

(31)【優先権主張番号】P 2018074229

(32)【優先日】2018-04-06

(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】小笠原 康展

(72)【発明者】

【氏名】桃井 直生

(72)【発明者】

【氏名】四十 薫

(72)【発明者】

【氏名】市浦 大進

(72)【発明者】

【氏名】片岡 佑介

【審査官】藤村 聖子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－００６９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１７２１７１３６（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｃ ３３／７８

Ｆ１６Ｊ １５／３２０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸方向に沿って延びるシャフト部材と該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をシールするシール機構であって、
前記シャフト部材の外周面に設けられたスリンガと、
前記ケースと該スリンガとの間に設けられたシール部材と、
前記スリンガに前記ケースの内側に向かう外力が作用することを抑制するために、前記スリンガの少なくとも一部の露出を防止するカバー部材と、
を備え、
前記スリンガは、前記回転軸方向における一端から他端まで円筒形状に形成されている筒状部と、前記筒状部の前記一端から前記シャフト部材の径方向内側に延伸するフランジ部と、から成り、
前記回転軸方向において、前記スリンガは、前記カバー部材から離間した位置に配置されており、
前記シャフト部材の径方向において、前記カバー部材の高さは、前記スリンガの高さと同じかそれよりも低い、
シール機構。

【請求項2】

前記カバー部材は、前記スリンガの端面の少なくとも一部を覆うよう構成される、請求項１に記載のシール機構。

【請求項3】

前記カバー部材は、前記シャフト部材と一体に形成される、請求項１又は２に記載のシール機構。

【請求項4】

前記シャフト部材の径方向において、前記カバー部材の外周面と前記ケースの内周面との間の間隔が、伸展姿勢における前記シール部材の寸法よりも大きくなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のシール機構。

【請求項5】

回転軸方向に沿って延びるシャフト部材と、
該シャフト部材の少なくとも一部を収容するケースと、
該シャフト部材と該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と、
前記ケースと該スリンガとの間に設けられたシール部材と、
前記スリンガに前記ケースの内側に向かう外力が作用することを抑制するために、前記スリンガの少なくとも一部の露出を防止するカバー部材と、
を含み、
前記スリンガは、前記回転軸方向における一端から他端まで円筒形状に形成されている筒状部と、前記筒状部の前記一端から前記シャフト部材の径方向内側に延伸するフランジ部と、から成り、
前記回転軸方向において、前記スリンガは、前記カバー部材から離間した位置に配置されており、
前記シャフト部材の径方向において、前記カバー部材の高さは、前記スリンガの高さと同じかそれよりも低い、
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２００９－１５０４１７号公報（特許文献１）に開示されている。同公報には、シール部材と、当該シール部材に取り囲まれたスリンガと、を有するシール機構が開示されている。当該スリンガは、継手装置の外側継手部材を取り囲むように設けられている。当該スリンガは、当該シール部材の継手装置への組み込み時にシール部材の変形を防止する役割を果たす。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－１５０４１７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に開示のシール部材においては、スリンガが外部空間へ露出するように配置されている。このため、洗浄用水などによってスリンガに外力が作用することにより、当該スリンガが所定の設置位置からずれてしまうことがある。また、振動等によりスリンガが設置位置から脱落してしまうという問題がある。

【0006】

本発明は、外力がスリンガへ作用することを抑制することが可能なシール機構、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は、シャフト部材と該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をシールするシール機構に関する。当該シール機構は、前記シャフト部材の外周面に設けられたスリンガと、前記ケースと該スリンガとの間に設けられたシール部材と、前記スリンガの少なくとも一部の露出を防止するカバー部材と、を備える。

【0008】

本発明の一実施形態は、シャフト部材と、該シャフト部材の少なくとも一部を収容するケースと、該シャフト部材と該ケースとの間をシールするシール機構と、を備える装置である。当該装置において、前記シール機構は、前記シャフト部材の外周面に設けられたスリンガと、前記ケースと該スリンガとの間に設けられたシール部材と、前記スリンガの少なくとも一部の露出を防止するカバー部材と、を備える。

【0009】

本発明の一実施形態に係るシール機構では、カバー部材は、前記スリンガの端面の少なくとも一部を覆うよう構成される。

【0010】

本発明の一実施形態に係るシール機構では、カバー部材は、前記シャフト部材と一体に形成される。

【0011】

本発明の一実施形態に係るシール機構では、前記シャフト部材の径方向において、前記カバー部材の外周面と前記ケースの内周面との間の間隔が、伸展姿勢における前記シール部材の寸法よりも大きくなる。

【0012】

本発明の一実施形態に係るシール機構では、前記シャフト部材の径方向におけるカバー部材の高さは、前記スリンガの同方向における高さと同じかそれよりも低くなる。

【0013】

本発明の一実施形態に係るシール機構は、前記スリンガと前記シャフト部材の外周面との間に設けられた弾性部材を備え、該弾性部材は凹部を有する。

【0014】

本発明の一実施形態に係るシール機構において、弾性部材は、筒状部を備え、前記凹部は、該筒状部に配置される。

【0015】

本発明の一実施形態に係るシール機構において、弾性部材は、筒状部と、該筒状部から該シャフト部材の径方向内側に延伸するフランジ部と、を備える。前記凹部は、該筒状部と該フランジ部との間の角部に配置される。

【0016】

本発明の上記一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】

【0017】

スリンガへの外力の作用を抑制することで、スリンガの設置位置からのずれや脱落を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【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】本発明の別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】

【0019】

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。

【0020】

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からシールする。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

本発明の一実施形態におけるシャフト部材４は、所定の回転軸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、その矢印のうち一方（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の内部空間に向かう方向に向いており、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。

【0024】

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と同軸に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が回転してもよい。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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

【0028】

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、このケース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。

【0029】

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。スリンガ２は、円筒状の筒状部１１と、当該筒状部１１の端部からシャフト部材４の径方向内側方向に突出するフランジ部１２と、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。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１７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１７は、ゴムなどの弾性変形可能な部材である。弾性部材１７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。

【0031】

シール機構１は、スリンガ２の外部空間への露出を防止するように構成及び配置されたカバー部材１６を備える。カバー部材１６は、スリンガ２の少なくとも一部の露出を防止するように構成及び配置される。

【0032】

本発明の一実施形態に係る装置１０において、カバー部材１６によりスリンガ２への外力の作用を抑制することで、スリンガ２の設置位置からのずれや脱落を防止することが可能となる。

【0033】

図示の実施形態において、カバー部材１６は、シャフト部材４と一体に設けられている。これにより、シール機構１を組み付けた後にカバー部材を後付けする場合と比べて、シール機構１の装置１０への組込み作業を効率化することができる。

【0034】

本発明の一実施形態において、カバー部材１６は、スリンガ２の端面２ａの少なくとも一部を覆うよう構成される。これにより、スリンガ２の端面２ａに対する外力の作用を抑制することができる。この端面２ａは、ケース５の回転軸に沿う方向において、ケース５の内部空間とは反対側の端面を指す。カバー部材１６によってスリンガ２の端面２ａの少なくとも一部を覆うことにより、スリンガ２に対してケース５の内部へ押し込む方向の外力が作用することを効果的に防止できる。これにより、スリンガ２の設置位置からのずれを効果的に防止でき、特に、スリンガ２が本来の設置位置よりもケース５の内部へ移動することを防止できる。スリンガ２がケース５の内部方向へ移動してしまうと、装置１０の他の部材とスリンガ２との干渉により、装置１０が破損する原因となる。カバー部材１６によって、スリンガ２の端面２ａのケース５の内部方向への移動を防止又は抑制することで、装置１０の破損を防止することができる。

【0035】

本発明の一実施形態においては、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。）におけるカバー部材１６の高さＨ１は、スリンガ２の同方向における高さＨ２と同じかそれよりも低い。スリンガ２及びシール部材３は、シャフト部材４の外周面１４とケース５の内周面１５との間に圧入される。カバー部材１６の高さが高く、そのためにカバー部材１６とシャフト部材４の外周面１４との段差が大きくなると、圧入時にスリンガ２及びシール部材３の変形量が大きくなってしまい、スリンガ２及びシール部材３が破損しやすくなる。カバー部材１６の高さＨ１をスリンガ２の同方向における高さＨ２と同じかそれよりも低くなるようにすることで、シール部材３及びスリンガ２の圧入時の破損を防止できる。本発明の一実施形態において、シャフト部材４の径方向におけるカバー部材１６の高さＨ１は、弾性部材１７の同方向における高さＨ３と同じかそれ以上となる。これにより、スリンガ２への外力の作用を抑制することができる。これにより、スリンガ２の設置位置からのずれや脱落を防止することができる。

【0036】

図１において、シール部材３は、シャフト部材４の外周面１４とケース５の内周面１５との間に圧入されているため、シャフト部材４の径方向において縮んでいる。シール部材３は、外部からの圧縮力が作用していないときには、自らの弾性により伸展姿勢をとる。よって、シャフト部材４の径方向におけるシール部材の寸法は、伸展姿勢を取っているときの寸法が図１に示されている屈曲姿勢を取っているときの寸法よりも大きくなる。本発明の一実施形態において、径方向におけるカバー部材１６の高さＨ１は、径方向におけるカバー部材１６の外周面１６ａとケース５の内周面１５との間の間隔が、伸展姿勢を取っているシール部材３のシャフト部材４の径方向における寸法よりも大きくなるように定められる。これにより、カバー部材１６の外周面１６ａは、伸展姿勢を取っているシール部材３の径方向内側の端面又は端部よりもシャフト部材４の径方向内側に位置する。これにより、シール部材３を装置１０への組込み際に、シール部材３とカバー部材１６との干渉を防止することができる。このため、シール部材３の装置１０への組み込み作業を効率化することができ、また、シール部材３の破損を防止することができる。

【0037】

次に、図２を参照して、本発明の他の実施形態によるシール機構１について説明する。図２に示されているシール機構１においては、弾性部材１７が凹部１３を有している点で図１に示されているシール機構１と異なっている。スリンガ２は締め代を有するため、スリンガ２をシャフト部材４へ圧入するときに、スリンガ２にはシャフト部材４の外表面１４からの摩擦抵抗が作用する。この抵抗が大きくなると、スリンガ２を規定の設置位置まで挿入できないという問題がある。また、無理にスリンガ２を圧入すると、スリンガ２の変形及び破損の原因となりえる。

【0038】

この問題に対応するために、図２のシール機構１において、弾性部材１７は、凹部１３を備える。弾性部材１７は、凹部１３を一つだけ備えてもよいし、図２に示されているように２つの凹部１３を備えてもよい。凹部１３は、弾性部材１７のうちシャフト部材４の外周面１４と対向する面に設けられてもよい。

【0039】

この凹部１３により、スリンガ２を圧入する際にシャフト部材４から弾性部材１７へ作用する抵抗力が大きくなった場合においても、弾性部材１７が凹部１３により画定される空間へ移動することで、スリンガ２に対するシャフト部材４からの抵抗を低減できる。このため、スリンガ２を規定の設置位置まで挿入することが容易になる。

【0040】

図示の実施形態では、弾性部材１７は、シャフト部材４の回転軸を囲む筒状部１８を備える。凹部１３は、この筒状部１８に設けられてもよい。

【0041】

図示の実施形態において、弾性部材１７は、筒状部１８の端部からシャフト部材４の径方向内側に延伸するフランジ部１９と、筒状部１８とフランジ部１９と間にある角部２８と、を備える。凹部１３は、この角部２８に設けられてもよい。これにより、スリンガ２を圧入する際に、角部２８に設けられた凹部１３で画定される空間に弾性部材１７が移動できるため、スリンガ２を規定の設置位置まで容易に挿入することが可能となる。

【0042】

弾性部材１７に設けられる凹部１３の数及び寸法は、スリンガ２に作用する抵抗及びそれ以外の条件を考慮して適宜設定することができる。

【0043】

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。図示の実施形態において、筒状部１１の内周面２１とシャフト部材４の外周面１４には弾性部材１７が設けられている。この弾性部材１７に代えて接着層を設けてもよい。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。

【0044】

スリンガ２をシャフト部材４に圧入する際には、シャフト部材４に対する設置位置を決める不図示の治具を使用してもよい。

【0045】

再び図１を参照して、シール部材３についてさらに説明する。本発明の一実施形態におけるシール部材３は、シャフト部材４の回転軸周りを取り囲むリング状の主リング部２４を有する。主リング部２４は、円筒形状の円筒部２４１と、シャフト部材４の径方向において円筒部２４１よりも内側に設けられた内側端部２４３と、この円筒部２４１と内側端部２４３とを接続する接続部２４２と、を有する。接続部２４２は、概ねリング形状を有する。シール部材２３は、この主リング部２４の（円筒部２４１の）外周面２３がケース５の内周面１５に接するように配置される。内側端部２４３は、環状のメインリップ２５と、環状のダストリップ２６と、を有する。シャフト部材４の径方向においてメインリップ２５の外側にはスプリングリング２７が設けられている。

【0046】

ダストリップ２６は、主リング部２４の内側端部２４３から外部空間及びシャフト部材４の径方向内側に向けて斜めに突出する。ダストリップ２６は、外部空間で浮遊する塵挨などの異物が内部空間に侵入することを防ぐ。

【0047】

当該ダストリップ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、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。このため、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。

【0048】

メインリップ２５は、筒状部１１の外周面２０に接する。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に加える。これにより、メインリップ２５は、筒状部１１の外周面２０に密着する。これにより、内部空間に収容された液体(例えば、潤滑油)が、メインリップ２５と筒状部１１の外周面２０との間から外部空間へ漏出することが防止される。

【0049】

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間、圧接リング２５１は、スリンガ２の筒状部１１と擦れる。上述のとおり、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。このため、メインリップ２５との接触によるスリンガ２の摩耗を抑制できる。

【0050】

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もよい。この別のシール部材は、シール部材３に隣接するように設けられる。この別のシール部材は、シャフト部材４の回転軸を取り囲むように設けられる。この別のシール部材は、シャフト部材４の回転軸方向において外側（外部空間側）に配置されてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0051】

上述の実施形態の原理は、様々な機械設備に利用可能である。

【符号の説明】

【0052】

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 凹部
１６ カバー部材
１７ 弾性部材
１８ 筒状部
１９ フランジ部
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
２８ 角部

【図1】

【図2】