JPS6256389B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は軸の回転方向と無関係に回転する軸の
まわりにシールを生ずるための回転両方向動的軸
シールに関する。シールは環状ケーシング上に支
持された弾性材料を有し、且第１及び第２の先細
りの切頭円錐面で形成された環状のシール縁即ち
唇を有する。第１切頭円錐面はシール縁のいわゆ
る湿り側即ち油側にあり、第２切頭円錐面はシー
ル縁のいわゆる乾き側、外側、即ち空気側にあ
る。シール縁は軸と共にシールを生じ、油が空気
側に洩れるのを防ぐ。

回転軸シールにはらせんに置かれたリブ又は溝
が設けられ、これらは回転軸と共に油上に流体圧
力効果を生じ、油をシール縁の下に戻し押圧す
る。しかしリブ又は溝がらせん型に置かれるため
にこの流体力学的助力は軸の一方向の回転にのみ
有効であつた。

それゆえ、軸シールは、シール縁を経て洩れた
油をシール縁の下から油側、即ち湿り側に戻すよ
うポンプ作用するためシール縁の空気側、即ち乾
き側に流体力学的助力を得るよう開発されてい
る。色々の型の突起が空気側、即ち乾き側上のシ
ール縁の近くの切頭円錐面上に設けられ軸と係合
して、油をシール縁の下から湿り側即ち油側に戻
すようポンプ作用されている。このポンプ作用突
起の側面はアメリカ特許第3586342号、第3873104
号、第3868105号、第3895814号に示されている。
これら特許に示されたポンプ作用突起は軸と係合
するため１個の注目すべきポンプ作用面を有して
いる。

ある作業条件下では、軸は誤整合、即ち偏心し
て回転するかも知れない。軸が偏心して回転する
時、軸の軸線はシールの軸から偏り、それによつ
て軸はシールの周辺の一部とはより密に、即ちよ
りかたく接触して回転し、第１の部分からシール
のまわりで180゜の部分とはよりゆるく接触して
回転する。軽く接触する側では、ポンプ作用突起
は全然軸とは接触せず、シール縁だけが軸と接触
する。高く接触する側では、ポンプ作用突起の後
方の部分だけが軸と接触し、その近くのシール縁
は軸と接触せず、それゆえ洩れが生じる。

本発明の目的は前記問題に打勝つことである。

本発明は、一方が軸線のまわりで回転する一対
の相対的回転可能部材間をシールするための回転
両方向動的軸シールを得ており、シールは共通軸
線のまわりに延びる第１及び第２の先細りの切頭
円錐面と、前記切頭円錐面の一つから延びる複数
個の流体力学的ポンプ作用突起とを有し、前記各
ポンプ作用突起は、前記シール縁からほぼ軸線方
向に、且前記第２切頭円錐面から半径方向内方に
延びる主ポンプ作用面を持ち、且前記ポンプ作用
突起の後方末端を形成するよう前記第２切頭円錐
面から半径方向内方に延びる戻り面とを持ち、前
記各ポンプ作用突起は、前記主ポンプ作用面と前
記戻り面との間を軸線方向に延び、且前記主ポン
プ作用面に関して浅い角度で前記主ポンプ作用面
から半径方向外方に延びる副ポンプ作用面を有す
ることを特徴とする。この二重角度ポンプ作用突
起の利点は、軸が誤整合、即ちいくらか偏心して
回転するのでない、通常の、期待されるシールと
軸との接触時に、主ポンプ作用面は軸と係合して
油をシール縁の下から油側に戻すようポンプ作用
することである。しかし、軸が誤整合即ちいくら
か偏心して回転するならば、組立体の高く接触す
る側では主及び副ポンプ作用面の両方が軸と係合
する。軽く接触する側では、主ポンプ作用面は軸
と接触する筈である。両側でシール縁は軸と係合
を維持する。

一方が軸線のまわりで回転する一対の相対回転
可能の部材間をシールするための回転両方向動的
軸シールは全体として第１図、第２図に１０で示
されている。図示のように、軸シールは軸線のま
わりで回転する回転軸１２の面の湿り側、即ち油
側と空気側、即ち乾き側との間にシールを生ず
る。

シール１０は弾性部材１４を有し、この部材は
環状金属ケーシング１６により支持され、弾性部
材１４は環状ケーシング１６に接着又はその他の
方法で取付けられる。

部材１４は半径方向内方に延びる環状のシール
縁１８を形成し、このシール縁は共通軸線のまわ
りに延びる第１、第２の先細り切頭円錐面２０，
２２、又はその交差部により形成される。切頭円
錐面２０はシールの湿り側即ち油側に開き、切頭
円錐面２２は乾き側、即ち空気側に開く。

シールは空気側即ち乾き側上の切頭円錐面２２
から延びる複数個の周辺方向に離隔された流体力
学的ポンプ作用突起を有する。ポンプ作用突起と
呼ぶ代りに、これらは縦溝、又はリブ状上昇部、
又はポンプ作用要素、又は流体力学的シール要素
として述べられることがあり、これら術語のすべ
ては技術上使われている。各ポンプ作用突起は第
２切頭円錐面２２と離隔関係でシール縁１８から
ほぼ軸線方向に延びる主ポンプ作用面２４と、ポ
ンプ作用突起の後方末端を形成するよう切頭円錐
面２２から上方に延びる戻り面２６とを持つてい
る。後方即ち戻り面２６は切頭円錐面２２からほ
ぼ半径方向に延びる。

本発明は主ポンプ作用面２４に関し、浅い角度
(A)（第３図）で、主ポンプ作用面２４と戻り面２
６との間に延びる副ポンプ作用面２８を有するこ
とを特徴とする。角度(A)は約25゜が好ましい。一
体の弾性部材１４が軸と係合していないその自由
の状態で、主ポンプ作用面２４はシール縁１８か
らシールの軸線に関して内方に僅かな角度で延び
ているが、シールが図示のように軸上のシール位
置にある時は部材１４は半径方向外方に僅かに動
き、主ポンプ作用面２４はシールの軸線とほぼ平
行に延在する。それゆえ全体として、主ポンプ作
用面２４はシールの軸線にほぼ平行に延在する。
第１図に示すように、主ポンプ作用面２４は、外
方に突出する隆起即ち頂点２５の所で副ポンプ作
用面２８と交差し、副ポンプ作用面２８は外方に
突出する隆起、即ち頂点２７の所で戻り面２６と
交差し、戻り面２６は内方に延びる谷２９の所で
第２切頭円錐面２２と交差する。各ポンプ作用突
起の端面は外方に、シール縁１８から遠ざかる方
向に互に拡がる。

油側の第１切頭円錐面２０はシール縁１８から
シールの軸線に関し空気側の第２切頭円錐面２２
よりも急な角度で延在し、ポンプ作用突起はシー
ル縁１８を経て洩れた油を油側の溜めにシール縁
１８の下から戻すようポンプ作用するため空気側
にある。

一体の弾性部材１４はシール縁１８とほぼ半径
方向に独立して環状のばね溝を持ち、ガーターば
ね３０が溝の中に置かれ、シール縁１８を軸１２
と係合するよう押圧している。

第３図は軸１２がシール１０の軸線と同心で回
転する好ましい作動条件下で軸１２と接触してい
るシールを示している。この状態で、主ポンプ作
用面２４はシール縁１８と同様軸と係合してい
る。これは第４図に示され、ここで打点領域は弾
性部材１４のこの部分を示し、この部分は軸１２
と接触し、副ポンプ作用面２８は軸１２と接触し
ていない事が注目される。しかし第５図は、軸が
シールの軸線に関しいくらか偏心して回転してい
る場合の軸１２と接触するシールを示している。
第５図に示すように、シールは軸の側部で軸と係
合して示され、軸はシール内に半径方向に動かさ
れ、それにより主ポンプ作用面２４と副ポンプ作
用面２８との両者は軸１２と係合している。又第
６図には打点領域が軸と接触するシールの領域で
あることを示している。第５図、第６図に示す接
触点から180゜の位置ではシールは軸と軽く接触
し、ここで縁１８と主ポンプ作用面２４とは軸と
軽く接触して維持されるが、ポンプ作用を続ける
には十分である。

本発明は示すために述べられ、使われている術
語は限定するのではなく、説明用語の性格内にあ
るよう考えられている事を理解すべきである。

明らかに、本発明の多くの修正、変更が上記説
明の様相内で可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のポンプ作用突起を有する軸シ
ールを示す拡大断片斜視図、第２図は通常の回転
状態で軸と係合している軸シールを示す断片断面
図、第３図は第２図と同様な拡大断片断面図、第
４図は第３図のほぼ線４−４における断片拡大断
面図、第５図は軸が一側のシールと、反対側のも
のより以上に係合するよう動いた時の軸と係合し
て回転するシールを示す拡大断片断面図、第６図
は第５図のほぼ線６−６における拡大断片面であ
る。第７図と第８図はそれぞれシール部材のシー
ル縁部分の拡大断面図である。 １０……シール、１２……軸、１４……部材、
１６……ケーシング、１８……シール縁、２０，
２２，２４……面、２５……頂点、２６……面、
２７……頂点、２８……面、２９……谷、３０…
…ばね、３１……面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一方の部材１２が軸線のまわりで回転する一
   対の相対回転可能な部材の間をシールするための
   回転両方向動的軸シールにして、共通軸線のまわ
   りに延びる第１及び第２の先細りの切頭円錐面２
   ０，２２により形成される半径方向に延びる環状
   シール縁１８と、前記切頭円錐面の一つから延び
   る複数個の流体力学的ポンプ作用突起２４，２
   ６，２８とを有し、前記各ポンプ作用突起は前記
   シール縁からほぼ軸線方向に延び、且前記第２切
   頭円錐面から半径方向内方に延びる主ポンプ作用
   面２４と、前記ポンプ作用突起の後方末端を形成
   するよう前記第２切頭円錐面２２から半径方向内
   方に延びる戻り面２６とを持つ回転両方向動的軸
   シールにおいて、前記各ポンプ作用突起は前記主
   ポンプ作用面２４と前記戻り面２６との間で軸線
   方向に延び、且前記主ポンプ作用面２４に関し浅
   い角度(A)で前記主ポンプ作用面から半径方向外方
   に延びる副ポンプ作用面２８を有することを特徴
   とする回転両方向動的軸シール。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の軸シールにおい
   て、さらに前記シールが前記一対の回転可能の部
   材の他方上にあるとき、前記主ポンプ作用面２４
   は前記軸線にほぼ平行に延びることを特徴とする
   回転両方向動的軸シール。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の軸シールにおい
   て、さらに前記副ポンプ作用面２８は前記主ポン
   プ作用面２４に関しほぼ25゜又はそれより少ない
   角度(A)で延びていることを特徴とする回転両方向
   動的軸シール。 ４ 特許請求の範囲第２項記載の軸シールにおい
   て、さらに前記第１切頭円錐面２０は前記シール
   縁から、前記軸線に関し前記第２切頭錐面２２よ
   りも急な角度で延びていることを特徴とする回転
   両方向動的軸シール。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の軸シールにおい
   て、さらに環状ケーシング１６を有し、前記シー
   ル縁１８、前記切頭円錐面２０，２２、前記ポン
   プ作用突起は前記ケーシング１６により支持され
   る一体の弾性部材１４により形成されることを特
   徴とする回転両方向動的軸シール。 ６ 特許請求の範囲第５項記載の軸シールにおい
   て、さらに前記弾性部材１４は前記シール縁１８
   にほぼ対立する環状ばね溝を持ち、前記ばね溝内
   に環状のガーター型ばねが着座していることを特
   徴とする回転両方向動的軸シール。 ７ 特許請求の範囲第１項記載の軸シールにおい
   て、さらに、前記各ポンプ作用突起は互に周辺方
   向に離隔され、前記各ポンプ作用突起の前記主及
   び副ポンプ作用面２４，２８の各々はその前記
   夫々の周辺方向に離隔された端部の所で前記第２
   切頭円錐面２２と合流し、前記各主ポンプ作用面
   の軸線方向の最前部は共通の角度で前記環状シー
   ル縁１８に集つていることを特徴とする回転両方
   向動的軸シール。