JPS63163028A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業、Ｆ：、の利用分野〉 本発明は、高清浄度な場所とその雰囲気を汚染する要素
を用いている部分とを遮蔽する密封装置であっζ、特に
磁性流体を用いる密封装置に関するものである。

〈従来の技術〉 従来のこの種の密封装置として第８図を参照して説明す
る。

図において、符号ｌはシャフトで、このシャフトｌは玉
軸受２を介して筒状のハウジング３に支持されており、
両者が相対的に回転するようになっている。

符号４は密封装置であり、この密封装置４は、３ピース
タイプのシールリング５と磁性流体６とを備えている。

シールリング５は、環状磁石７．磁性材製の環状磁性板
８．９よりなる。環状磁石７は環状磁性板８．９で挟ま
れており、環状ｆ■磁性板が環状磁石７のＮ極１ａの磁
極面７ｃに接合されているとともに、環状磁性板９がＳ
極７ｂの磁極面７ｄに接合されている。

このＮ極７ａ、　　Ｓ極７ｂがシャフトｌおよびハウジ
ング３の軸心方向に沿って配向される状態に、環状磁石
７のＮ極７ａ＋　　Ｓ極７ｂそれぞれの外周面が環状磁
性板８．９の外周面とともにハウジング３の内周面に固
定されている。

そして、環状磁石７のＮ極７ａ、　　Ｓ極７ｂそれぞれ
の内周面とシャフトｌの外周面との間には隙間り。

が形成されているとともに、環状磁性板８．９の内周面
とシャフト１の外周面との間には前記隙間り、よりも小
さな隙間り、、ｈ、が形成されている。

このような密封装置４においては、環状磁石７により磁
化されている環状磁性板８．９により、これらに対向す
るシャフト１が磁化されるから、シャフト１を介して環
状磁石７のＮ極７ａ側の環状磁性板８とＳ極７ｂ側の環
状磁性板９との間に磁気回路Ｇ（図中一点鎖線で示す）
が構成される。

この磁気回路Ｇにおいて、環状磁石７のＮ極７ａから出
る磁力線は環状磁性板８の内部に集まって環状磁性板８
の内周縁からシャフトｌの内部を介して環状磁性板９の
内周縁に集中して入り、Ｓ極７ｂに戻るようになってい
るから、環状磁性板８゜９の各内周縁とこれに対向する
シャフトｌの外周面との間つまり隙間ｈ！、ｈ、の２箇
所が高磁束密度部分になっている。

この２箇所の高磁束密度部分に磁性流体６が集中して保
持されている。つまり、３ピースタイプの密封装置４は
１つの磁気回路Ｇを構成して、軸方向に所定間隔離れた
２箇所に高磁束密度部分を形成している。

なお、前記磁性流体６の注入量を隙間ｈ１〜ｈ。

の容積よりも多めにする場合には、隙間り、、ｈ３の各
高６ｎ束密度部分に保持される磁性流体６が、隙間り、
に存在する磁性流体６の外部流出を防止することとなる
。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような構成を有する従来例の場合に
は、次のような問題点がある。

以上説明した３ピースタイプの密封装置４は、環状磁石
７の両側に設けた環状磁性板８．９により、シャフト１
との間に２箇所の高磁束密度部分を形成するようになっ
ているから、環状磁性板８゜９を用いていない１ピース
タイプの密封装置（不図示）と比較すると、耐圧性能が
優れている。

この反面、３ピースタイプの密封装置４は磁性材製の環
状磁性板８．９を用いるから、１ピースタイプのものよ
りもコストが高くなってしまうとともに、環状Ｉｆ性１
８．９の分だけ全体的な幅寸法が大きくなってしまう。

本発明はこのような事情に鑑みて創案されたもので、コ
ストの低減および幅寸法の縮小を図り、なおかつ耐圧性
能を向上することを目的とし°ζいる。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明はこのような目的を達成するために、次のような
構成をとる。

即ち、本発明にかかる密封装置は、 同軸状に配されて相対回転する第１．第２部材と、 第１．第２の両磁極が前記第１．第２部材の軸心方向に
沿って配向された環状磁石およびこの環状磁石の第１磁
極の磁極面側に接合された磁性材製の環状磁性板からな
る２ピースタイプのシールリングとを備え、 このシールリングが前記第２部材との間に隙間を形成す
る状態で前記第１部材に支持され、前記隙間に磁性流体
が保持された密封装置において、前記第１磁極の磁極面
の両角部のうち前記隙間側の角部に、前記環状磁性板と
の間に空隙をつくる環状陥没部が形成されており、 前記第２部材を介して環状磁性板と第２磁極との間に第
１Ｔ６１気回路が形成されるとともに、第２部材を介し
て第１磁極の環状陥没部と第２磁極との間に第２磁気回
路が形成され、 前記環状磁性板と第２部材との間、第１Ｍ１極の環状陥
没部と第２部材との間および第２　＆ｌ極と第２部材と
の間の３箇所に高磁束密度部分が形成されている。

く作用〉 本発明の構成による作用は次のとおりである。

環状磁石の第１磁極の磁極面側に環状磁性板を設けるだ
けにして、第２磁極の磁極面側に環状磁性板を配設して
いないから、３ピースタイプのものよりも部品点数が少
なくなる。

しかも、第１磁掻の隙間側の角部に環状磁性板との間に
空隙をつくる環状陥没部を形成しているから、環状磁性
板に接合された第１磁極の磁極面と第ｔｍ極における環
状陥没部の磁極面とにより、第２部材を介して環状磁性
板と第２＆１１極との間に第１磁気回路が、第２部材を
介して第１るｎ極の環状陥没部と第２磁極との間に第２
磁気回路が構成される。

この２つの磁気回路において、環状磁性板の周縁とこれ
に対向する第２部材との間、環状陥没部の磁極面と第２
部材との間および第２磁極の磁極面と第２部材との間の
３箇所に高磁束密度部分が形成されることとなる。

このように、本発明の密封装置では、２つの磁気回路が
構成され、軸方向に所定間隔ずつ離れた３箇所の高磁束
密度部分が形成される。

〈実施例〉 以下、本発明の各実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明の第１実施例を示している。ここでは密
封装置を軸受の内部に設けた例を説明す同図において、
符号ｌＯは玉軸受で、この玉軸受ｌＯは、内輪１１．外
輪１２．ボール１３．保持器１４を備えており、内輪１
１．外輪１２およびポール１３は軸受鋼よりなる。

符号２０は密封装置であり、２ピースタイプのシールリ
ング２１と、磁性流体２２とを備えている。

シールリング２Ｉは、環状磁石２３．断面はぼＬ字形状
の磁性材製の環状磁性板２４よりなる。

環状磁石２３は、例えばプラスチノクマグ不ソトからな
り、そのＮ極２３ａの磁極面２３ｃが環状磁性板２４の
一側面に接合されている。

この密封装置２０は、玉軸受１０の内輪１１と外輪１２
との間の一方の周縁側に配設されている。

この外輪１２の内周面の周縁には周溝１２ａが形成され
ていて、この周溝１２ａにシールリング２１が非磁性材
製の環状ゴムリング３０を介して支持されている。

この環状ゴムリング３０は、玉軸受ｌＯの軸受鋼よりな
る外輪１２側で、環状磁石２３による磁気回路を構成し
ないようにするためのものである。

本実施例では、原状ゴムリング３０をインサート成形す
る際に、シールリング２１の環状磁性板２４を環状ゴム
リング３０の芯金としている。この環状磁性板２４は、
玉軸受１０の内部側に配置されていて、内輪１１の段差
部１１ａの側面とで後述のラビリンスシールの一部を構
成しているとともに、環状磁石２３のＮ極２３ａから出
る磁力線を集中させる。このように、本実施例では環状
磁性板２４に３つの働きを備えさせている。

さて、シールリング２１の環状磁石２３は、そのＮ極２
３ａ、Ｓ極２３ｂが内輪１１および外輪１２の軸心方向
に沿って配向されており、環状磁石２３のＮ極２３ａ、
　　５ｆｉ２３ｂの各内周面は内輪１１の外周面の周縁
に形成されている段差部１１ａの外周面との間にそれぞ
れ所定の隙間を介して対向している。

Ｎ極２３ａの内周面の角部には、環状磁性板２４との間
に空隙をつくる環状陥没部２５が形成されていて、この
環状陥没部２５によってＮ極２３ａの磁極面２３ｃが段
付きになっているので、環状陥没部２５の内側面がＮ極
２３ａの磁極面にされている。

このために、Ｎ極２３ａの磁極面は環状磁性板２４に接
合されているＮ極２３ａの磁極面の他に１つ増えている
。

そして、環状陥没部２５の内周面と内輪１１の段差部１
１ａの外周面との間には隙間２Ｉが、Ｓ極２３ｂの内周
面と内輪１１の段差部１１ａの外周面との間には隙間１
２が、また環状磁性板２４の内周面と内輪１１の段差部
１１ａの外周面との間には隙間ｌ、がそれぞれ形成され
ている。隙間１１は隙間’！＋１３よりも大きくて、隙
間１つと隙間！、はほぼ等しい関係になっている。

また、環状磁性板２４の内側面と段差部１１ａの側面と
の間から環状ゴムリング３０のフランジ３１の内周面と
内輪１１の外周面との間にわたって、ラビリンスシール
が形成されている。このラビリンスシールは、玉軸受Ｉ
Ｏの内部の潤滑剤（グリース）が隙間Ｊ、％１３内に保
持されている磁性流体２２に混入するのを防止する。磁
性流体２２に潤滑剤が混入するのを防止しているから、
その濃度が低下しなくなり、耐圧性能の低下を防止でき
る。

以上説明した構成の密封装置２０において、環状磁石２
３により環状Ｉｉｆ性板２４が磁化され、この環状磁性
板２４により内輪１１が磁化されるから、内輪Ｕを介し
て環状磁性板２４とＳ極２３ｂとの間に第１磁気回路Ｇ
、が、また、Ｓ極２３ｂによりこの近傍の内輪１１が磁
化されるから、内輪１１を介して環状陥没部２５の内側
面角部とＳ極２３ｂとの間に第２磁気回路Ｇ２がそれぞ
れ構成される。

この２つの第１．第２磁気回路Ｇ、、Ｇ２において、環
状磁性板２４の内周面と内輪１１の段差部１１ａの外周
面との間の隙間１．と、環状陥没部２５の内周面と内輪
１１の段差部１１ａの外周面との間およびＳ極２３ｂの
磁極面２３ｄと内輪１１の段差部１１ａの外周面との間
の３箇所にそれぞれ磁力線が集中するから、この部位が
それぞれ高磁束密度部分になっている。

この軸方向に離れた３箇所の高磁束密度部分に磁性流体
２２が集中して保持されている。但し、磁性流体２２の
注入量を多めにする場合には、隙間１１〜β３の総てに
磁性流体２２が保持されることとなる。この場合、隙間
ｊ！１に存在する磁性流体２２は両側の高磁束密度部分
の磁性流体２２により外部流出が防止されることとなる
。

このように、本実施例の密封装置２０によれば、環状磁
性板２４を１つしか用いなくとも、２つの磁気回路を構
成して、軸方向に離れた３箇所に高磁束密度部分を形成
し、その３箇所に磁性流体２２を保持させるので、従来
例で説明した３ピースタイプの密封装置に比べてコスト
の低減および幅寸法の縮小を図りながらも、耐圧性能を
向上することができている。

第２図は本発明の第２実施例を示している。同図におい
て、第１図に付しである符号と同一の符号は同一部品も
しくは対応する部分を指す。

本実施例において、第１実施例と異なる構成は、Ｎ極２
３ａの磁極面２３Ｃが環状陥没部２５の近傍に環状四部
２６を備えている点である。

ところで、Ｎ極２３ａの磁極面２３ｃと環状磁性板２４
との接合面が荒くて、環状磁性板２４との間に微小隙間
が形成されている場合には、玉軸受１０の内輪１１．外
輸１２の相対回転に伴う遠心力および前記微小隙間によ
る毛細管現象などにより、隙間１２゜１３における高磁
束密度部分に保持させている磁性流体２２が前記接合面
全体に引きこまれるおそれがあり、前記高磁束密度部分
における磁性流体２２の址が減ることになる。

この環状凹部２６は、前記微小隙間による毛細管現象を
抑え、前記接合面全面に磁性流体２２が引きこまれるの
を防止して、前記高磁束密度部分の磁性流体２２の量を
一定に保つものである。

また、本発明にかかる密封装置２０としては上記第１実
施例で説明した構造のものに限定されず、例えば第３図
および第４図に示すような構造のものも考えられる。

第３図は本発明の第３実施例を示している。同図におい
て、第１図に付しである符号と同一の符号は同一部品も
しくは対応する部分を指す。

本実施例において第１実施例と異なる構成は、環状磁性
板２４の形状である。ここでの環状磁性板２４は、第１
図に示す環状磁性板２４のような外側フランジ２４ａが
ない形状で、単に環状磁石２３のＮ極２３ａの磁極面２
３ｃを覆うだけになっている。

第４図は本発明の第４実施例を示している。同図におい
て、第３図に付しである符号と同一の符号は同一部品も
しくは対応する部分を指す。

本実施例において第３実施例と異なる構成は、環状ゴム
リング３０が第１〜第３実施例のそれと異なり、環状磁
石２３の外周面を覆うような環状のものであって、第１
〜第３実施例のようなラビリンスシールを形成していな
い。

本実施例のように、ラビリンスシールを形成していない
場合には、玉軸受１０の内部の潤滑剤（グリース）が、
玉軸受１０側に位置する隙間１３に保持されている磁性
流体２２と混入するおそれがある。

しかし、本実施例においても、磁性流体２２を３箇所で
保持しているとともに、その３箇所が軸方向に離れてい
るために、仮に、玉軸受ｌＯの内部の潤滑剤が、前記隙
間ｌ、に保持されている磁性流体２２に混入してとして
も、ここで前記潤滑剤の混入を食い止めることができる
。したがって、環状陥没部２５と内輪１１との間および
Ｓ極２３ｂと内輪１１との間の２箇所に保持されている
磁性流体２２で耐圧性能の著しい低下を防止することと
なる。

なお、上記第１〜第４実施例における玉軸受１０の外輪
１２がセラミックスなどの非磁性材で構成されている場
合や、或いは軸受鋼で構成されていても表面に非磁性材
がコーティングされている場合には外輪１２側に磁気回
路が構成されないので、環状ゴムリング３０を用いずに
、環状磁性板２４を直接外輪１２に固定するようにして
もかまわない。

また、上記第１〜第４実施例は、密封装置２０を玉軸受
１０の内部に設けた例を説明しているが、本発明にかか
る密封装置２０はこれに限定されず、第５図および第６
図に示すような場所に配設することも可能である。

即ち、第５図は本発明の第５実施例を示している。同図
において、第１図に付しである符号と同一の符号は同一
部品もしくは対応する部分を１旨している。

図中、符号４０はシャフト、符号５０は筒状のハウジン
グで、両者は相対的に回転するようになっている。この
シャフト４ｏは玉軸受６ｏを介してハウジング５０に支
持されている。この玉軸受６ｏの一側方に第１図に示す
密封装置２０と同一の構成の密封装置２０が配設されて
いる。

この密封装置２０の環状ゴムリング３０がハウジング５
０の内周面に固定されていて、シャフト４０の外周面と
の間の３箇所に高磁束密度部分を形成している。この高
磁束密度部分に磁性流体２２が保持されている。また、
環状ゴムリング３０および環状磁性板２４と、内輪６１
およびシャフト４０とでラビリンスシールを形成してい
る。

第６図は本発明の第６実施例を示している。同図におい
ても第１図に付しである符号と同一の符号は同一部品も
しくは対応する部分を指す。

本実施例において第５実施例と異なる構成は、シャフト
４０に軌道面４１が形成されていて、このシャフト４０
が玉軸受６０の内輪６１を兼ねている点であり、その他
の構成部分は第５実施例と同様であるので、その説明を
省略する。

この第５．第６実施例におけるハウジング５０がセラミ
ックスなどの非磁性材で構成されている場合や、或いは
表面に非磁性材がコーティングされている場合には、ハ
ウジング５０側で磁気回路が構成されないので、環状ゴ
ムリング３０を用いずに、環状磁性板２４を直接ハウジ
ング５０に固定するようにしてもかまわない。

なお、以上の各実施例において、Ｎ極２３ａとＳ極２３
ｂを逆の関係にすることも可能であり、この場合には、
Ｓ極２３ｂの磁極面を環状磁性板２４に接合させ、この
Ｓ極２３ｂに環状陥没部２５を設ければよい。

また、以上の各実施例において、シールリング２１の環
状磁性板２４を玉軸受ｌＯの内部側に配置させているが
、本発明はこれに限定されず、外側に配置させてもかま
わない。

さらに、環状陥没部２５は断面はぼ矩形状になっている
が、この形状は特に限定されず、例えば第７図に示すよ
うに、テーバ状になっているものも本発明に含む。

加えて、以上の実施例において、密封装置２ｏを玉軸受
１０．６０の一方側にのみ設けているとして説明してい
るが、本発明の密封袋Ｗ２０を玉軸受１０゜６０の両側
方に設けるか、一方何のみに設けるかは任意である。

〈発明の効果〉 本発明によれば、次の効果が発揮される。

環状磁石の第１１極側に環状磁性板を設けるだけにして
、第２磁極側には環状磁性板を設けずに、シールリング
を２ピースタイプにしであるから、３ピースタイプシー
ルリングををする密封装置に比べて、環状磁性板の枚数
を半減した分だけコストを低減することができるととも
に、幅寸法を縮小することができる。

しかも、環状磁石の第１磁極のみに設けた環状陥没部に
より、第ｔｍ気回路に加え第２磁気回路を構成すること
ができるから、環状磁性板とこれに対向する第２部材と
の間、環状陥没部における第１磁橿とこれに対向する第
２部材との間および第２磁極とこれに対向する第２部材
との間の軸方向に離れた３箇所に高磁束密度部分が形成
される。

この３箇所の部位に磁性流体を集中して保持することが
できるから、２箇所にしが磁性流体を保持させない３ピ
ースタイプのものよりも耐圧性能を向トすることができ
る。

このように、本発明によれば、耐圧性能に優れ、かつ低
コストでコンパクトな密封装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例にががり、密封装置を軸受
内部に配設した状態を示す縦断面図である。 第２図ないし第４図は本発明の第２〜第４実施例にかか
り、密封装置を軸受内部に配設した状態を示す縦断面図
である。 第５図および第６図は本発明の第５．第６実施例にかか
り、ハウジングとシャフトとの間に密封装置を配設した
状態を示す縦断面図である。 第７図は本発明の第７実施例にかがり、環状陥没部近傍
を示す縦断面図である。 また、第８図は従来例にかかる密封装置を示す縦断面図
である。 １１・・・内輪（第１部材または第２部材）１２・・・
外輪（第２部材または第１部材）２０・・・密封装置 ２１・・・シールリング ２２・・・磁性流体 ２３・・・環状磁石 ２３ａ・・・Ｎｉ（第１磁極または第２磁掻）２３ｂ・
・・Ｓ極（第２磁極または第１磁極）２３ｃ・・・Ｎ極
の磁極面 ２３ｄ・・・Ｓ極の磁極面 ２４・・・環状磁性板 ２５・・・環状陥没部 Ｇ１・・・第１＆１１気回路 Ｇ２・・・第２磁気回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）同軸状に配されて相対回転する第１、第２部材と
   、 第１、第２の両磁極が前記第１、第２部材の軸心方向に
   沿って配向された環状磁石およびこの環状磁石の第１磁
   極の磁極面側に接合された磁性材製の環状磁性板からな
   る２ピースタイプのシールリングとを備え、 このシールリングが前記第２部材との間に隙間を形成す
   る状態で前記第１部材に支持され、前記隙間に磁性流体
   が保持された密封装置において、前記第１磁極の磁極面
   の両角部のうち前記隙間側の角部に、前記環状磁性板と
   の間に空隙をつくる環状陥没部が形成されており、 前記第２部材を介して環状磁性板と第２磁極との間に第
   １磁気回路が形成されるとともに、第２部材を介して第
   １磁極の環状陥没部と第２磁極との間に第２磁気回路が
   形成され、 前記環状磁性板と第２部材との間、第１磁極の環状陥没
   部と第２部材との間および第２磁極と第２部材との間の
   ３箇所に高磁束密度部分が形成されていることを特徴と
   する密封装置。
2. （２）前記シールリングの環状磁性板が、密封すべき側
   に配されている特許請求の範囲第（１）項記載の密封装
   置。
3. （３）前記環状磁性板に接合された第１磁極の磁極面が
   、その環状陥没部の近傍に環状凹部を備えている特許請
   求の範囲第（１）項または第（２）項のいずれか１項に
   記載の密封装置。