ロータリーのシール溝と表面仕上げの要件

ロータリーシールの性能設計の基本

溝の形状と表面仕上げが重要な理由

回転シール（リップ型オイルシール、回転軸シール、特殊回転動圧シール）は、潤滑を維持し、異物を排除し、摩擦および熱サイクルに耐える必要があります。溝の形状と接触面の仕上げは、リップの接触圧、流体力学的挙動、リーク経路、発熱、摩耗に直接影響します。溝の設計が不十分であったり、シャフトの仕上げが適切でなかったりすると、リップの急速な劣化、漏れ、スティックスリップ、過度の摩擦が生じる可能性があります。

寸法と仕上げを決定する機能目標

設計上の優先事項は、1) 圧縮と摩擦を予測可能な状態で安定したシール接触を確立すること、2) 潤滑油膜と圧力差を管理すること、3) 局所的な応力集中や突出を回避すること、4) 製造性と検査の再現性を維持することです。これらの目標は、溝公差、ラジアル/アキシャルクリアランス、および表面粗さの目標値に反映されます。

推奨溝形状と許容差

基本的な溝の種類とその使い方

回転用途で一般的に使用される溝には、軽負荷シャフト用のシングルリップハウジング、汚染環境用のダブルリップ（ダストリップ付き）、そして高速・高圧シナリオ向けのスプリング式またはセグメント溝などがあります。選択は、シャフト速度、流体の種類、圧力、温度、および汚染の程度によって異なります。

重要な寸法公差

キー溝寸法：ラジアルハウジングクリアランス（フェースシールの場合はアキシャルハウジングクリアランス）、リップ予圧（圧縮）、ラジアル振れ許容値、およびアキシャル位置決め公差。公差を厳しくするとリップ接触の安定性は確保されますが、加工コストは増加します。以下の実用的な推奨事項は業界で広く採用されており、シールメーカーのガイドでも裏付けられています。

• ラジアルハウジングクリアランス：通常 0.1～0.3 mm（シール断面積と熱膨張によって異なります）。
• 軸方向の位置公差: リップがハウジングに擦れることなく噛み合った状態を維持するための ±0.05 ～ 0.15 mm。
• スプリング式シールの軸方向および半径方向のスプリング突出：メーカー仕様による（通常 0.05～0.2 mm）。

表面仕上げ、シャフト硬度、形状

推奨シャフト表面粗さとプロファイル

回転軸の表面仕上げは、初期の慣らし運転、潤滑剤の保持、そしてリップの摩耗を左右します。ほとんどのオイルリップ回転用途において、一般的に推奨される算術平均粗さ（Ra）は0.2～0.8µm（8～32µin）です。潤滑剤ポケットを保持しつつ摩耗ピークを回避するためには、制御されたマイクログルーブを備えた平坦な表面が望ましいです。

シャフトの硬度、波状度、同心度

シャフト硬度は、アブレッシブ摩耗に耐え、微小変形によるリップのスカロップ現象を防止するのに十分な硬度が必要です。実用的産業ガイドラインでは、一般的にHRC 45～55（またはHB相当）以上のシャフト硬度が推奨されています。より高い硬度や表面処理が必要な過酷な用途については、シールベンダーにご相談ください。波状性とラジアル振れは最小限に抑える必要があります。重要な回転シールでは、リップへの周期的な過負荷を防止するため、総指示振れ（TIR）は0.02～0.05mm以下を目標とすることが一般的です。

定量的ガイダンス：表面と溝のパラメータ

標準仕様表

以下の表は、汎用ロータリーオイルシール用途における、業界で一般的に認められている目標値をまとめたものです。高速、高圧、極度の温度、または汚染環境で使用する場合は、必ずシールメーカーにご確認ください。

表の解釈に関する注意

値は一般的な出発点です。例えば、柔らかいエラストマー（シリコーン、低デュロメータNBR）には、より滑らかなシャフトが必要です。高粘度流体や低速アプリケーションでは、多少粗い仕上げでも許容されます。高速、高温、または研磨性のある媒体の場合は、材質と寸法の推奨事項が変わります。

材料、潤滑、試験方法

材料の選択と互換性

流体の適合性、温度範囲、および動摩擦のニーズに応じて、エラストマーまたはPTFE材料を選択してください。中温の鉱油にはNBR（ニトリル）が一般的です。高温および耐薬品性に​​はFKM、過酷な化学薬品への曝露にはFFKMが適しています。低摩擦またはドライランニングの回転面には、充填PTFE（グラファイト、ブロンズ、MoS₂充填）が適しています。材料の選択は、推奨される溝充填量、予圧、および表面仕上げの許容範囲に影響します。

検査、試験、検証方法

組立前の主な検査：シャフト粗さ測定（スタイラスプロファイロメーター）、TIR測定（ダイヤルインジケータまたはランアウトプローブ）、硬度試験（ロックウェルまたはビッカース）、溝の寸法検査（CMMまたは校正済みマイクロメータ）。組立後は、ならし運転試験、リークレート測定、温度モニタリングにより設計上の選定を検証します。重要な用途では、代表的な圧力、速度、および汚染条件下での耐久試験が不可欠です。

一般的な障害モードとトラブルシューティング

摩耗パターンとその根本原因

一般的な摩耗の兆候と考えられる原因:

• 研磨またはグレージング: 多くの場合、潤滑剤の不足またはシャフト表面の保持不足 (滑らかすぎる) によって発生します。
• スカロップまたはリップ スコアリング: 通常、過度の振れ、シャフト表面の柔らかさ、または研磨媒体が原因で発生します。
• リップの裂け目または押し出し: 溝内の圧力が高すぎるか、バックアップ サポートが不十分です。

実践的な是正措置

具体的な手順としては、シャフト仕上げ（ラップ仕上げまたはプラトー仕上げ）の調整、シャフト硬度の向上または表面硬化処理の追加、機械加工/サポートの改善による振れの低減、より硬いリップ材質またはバックアップリングの選択、または溝クリアランスの再設計によるはみ出しの低減などが挙げられます。不具合箇所を文書化し、実際の表面粗さと振れを測定し、プロトタイプテストを繰り返し実施します。

メーカーの考慮事項とポリパックプロファイル

サプライヤーの技術力が重要な理由

シール性能は設計だけでなく、材料配合の管理、金型精度、そして品質保証にも左右されます。材料開発とカスタム配合をサポートするサプライヤーは、リスクを軽減し、現場での不具合の解決を迅速化できます。大学や試験機関との連携により、特殊な動作条件における予測能力が向上します。

Polypac — 機能と製品概要

Polypac は、シール製造、シール材料の開発、特殊な作業条件向けのカスタマイズされたシール ソリューションを専門とする科学的かつ技術的な油圧シール製造業者およびオイル シール サプライヤーです。ポリパックのカスタムゴムリングおよびOリング工場は、10,000平方メートルを超える敷地面積を誇り、工場敷地面積は8,000平方メートルです。当社の生産設備および試験設備は、業界最先端の水準を誇ります。中国最大級のシール製造・開発企業として、国内外の数多くの大学や研究機関と長年にわたる連携・協力関係を維持しています。2008年に設立されたPolypacは、ブロンズ充填PTFE、カーボン充填PTFE、グラファイトPTFE、MoS₂充填PTFE、ガラス充填PTFEなどの充填PTFEシールの製造からスタートしました。現在では、NBR、FKM、シリコン、EPDM、FFKMなど、様々な材質のOリングも製造しており、製品ラインを拡大しています。

主力製品と強み：

• Oリング - 複数のエラストマーとカスタムコンパウンド
• ロッドシールとピストンシール - 低リーク油圧アプリケーション
• エンドフェイススプリングシール - 回転シールと面シール
• スクレーパーシール、ロータリーシール、ダストリング - 汚染制御
• バックアップリング - 高圧サービスの押し出し保護

標準、参考文献、参考文献

設計時に参照する標準

最終的な合格基準については、関連するメーカーの技術マニュアルおよび国際ガイドラインを参照してください。多くのOEMは、表面仕上げと硬度に関して、ISO、SAE、およびベンダー固有の公表値を組み合わせて使用​​しています。油圧システムのシールについては、OEMのサービスマニュアルおよびシールメーカーのエンジニアリングガイドを参照してください。

参考文献

• SKF — ロータリーシャフトシールの製品情報とアプリケーションアドバイス。https://www.skf.com/group/products/seals/rotary-shaft-seals (アクセス日 2026-01-08)
• パーカー・ハネフィン — Oリングハンドブックおよびシール設計ガイド（エンジニアリングハンドブック）。https://www.parker.com/literature/Seals%20and%20Automation%20Division%20Literature/English/2800000000-ENG.pdf（アクセス日：2026年1月8日）
• オイルシール（リップシール） — Wikipediaの記事。https://en.wikipedia.org/wiki/Oil_seal（2026年1月8日アクセス）
• Freudenberg Sealing Technologies — 回転シールと表面仕上げに関する技術ノート。https://www.fst.com/en/ (アクセス日 2026年1月8日)

FAQ - ロータリーシールの溝と表面仕上げに関するよくある質問

1. 標準オイルリップロータリーシールに最適なシャフト仕上げは何ですか?

ほとんどのオイルリップ式ロータリーシールでは、Raを0.2～0.8µm（8～32µin）の範囲に抑えることを目標としています。潤滑油を保持しつつ、急激な凹凸を最小限に抑える平坦な仕上げが理想的です。極低速運転やドライ運転の条件については、シールメーカーにご確認ください。

2. シール損傷を防ぐためにシャフトはどの程度硬くする必要がありますか?

実用的な工業用硬度範囲はHRC45～55（または同等）です。軟らかいシャフトは変形してスカロップ現象を引き起こしますが、硬いシャフトは摩耗に強いです。極限の負荷に耐えるシールについては、材料専門家に具体的な推奨事項についてご相談ください。

3. 管理しなければならない主な溝の許容差は何ですか?

ハウジングのラジアルクリアランス（通常 0.10 ～ 0.30 mm）、軸方向の位置決め許容差（±0.05 ～ 0.15 mm）を制御し、ランアウトを低く抑え（TIR ≤ 0.02 ～ 0.05 mm）、周期的なリップの過負荷と漏れを防止します。

4. O リングとリップ型回転シールに同じ溝設計を使用できますか?

いいえ。Oリング溝の形状（静的／動的）とリップシールハウジングは異なります。Oリングは制御されたスクイーズとグランド形状に依存しますが、リップシールは精密なシャフト仕上げ、リップのプリロード、およびラジアルクリアランスを必要とします。それぞれの設計は、シールの種類と動作条件に合わせて調整する必要があります。

5. ロータリーシールの初期漏れをトラブルシューティングするにはどうすればよいですか?

まず、シャフトの粗さ、振れ、硬度を測定します。溝の寸法を確認し、適切な組み立て方向を確認します。汚染の有無を検査し、潤滑剤の適合性を確認します。一般的な修正方法としては、シャフト仕上げのやり直し、取り付け公差の改善、またはシール材質／形状の変更などが挙げられます。

設計サポート、カスタムコンパウンドの開発、または特定の回転用途における試験が必要な場合は、Polypacまでお問い合わせください。技術サポートと製品サンプルをご提供いたします。製品をご覧いただくか、お見積もりをご依頼いただき、お客様の作業条件に最適なシールをお選びください。

お問い合わせと製品のCTA

Polypacは、お客様に合わせたロータリーシールソリューション、サンプルテスト、エンジニアリングサポートを提供しています。ロータリーシール、Oリング、ロッドシール、ピストンシール、エンドフェイススプリングシール、スクレーパーシール、バックアップリング、ダストリングに関するお問い合わせは、Polypacの販売チャネルからご相談またはお見積もりをご依頼ください。当社の技術チームが、動作条件に基づいた溝形状、材料選定、テストプランの策定をお手伝いいたします。

参考文献と情報源

• SKF — ロータリーシャフトシール。https://www.skf.com/group/products/seals/rotary-shaft-seals（アクセス日：2026年1月8日）
• パーカー・ハネフィン — Oリングハンドブックおよびシーリング設計ガイダンス。https://www.parker.com/literature/Seals%20and%20Automation%20Division%20Literature/English/2800000000-ENG.pdf (アクセス日 2026年1月8日)
• オイルシール（リップシール） — Wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/Oil_seal (アクセス日 2026-01-08)
• Freudenberg Sealing Technologies — 技術リソース。https://www.fst.com/en/ (アクセス日 2026-01-08)