JP2005240996A - Lip type end face sealing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シールリップが端面に密接することによりシールを行うリップ型端面シール装置に関するものである。 The present invention relates to a lip type end face sealing device that performs sealing by bringing a seal lip into close contact with an end face.
湿式エンジンにおけるエンジンオイルとクラッチオイルとの間を密封するシール装置の典型的な従来技術が、例えば下記の特許文献1に開示されている。
図16は、特許文献1における第5図に記載されたものと同種の従来のシール装置100を示す半断面図である。すなわち、このシール装置100は、ハウジング120の内周面に圧入嵌着される環状の金属ケース101に、ゴム状弾性材料で成形され、互いに軸方向反対側を向いた一対のラジアルシールリップ102,103を有し、その外周に、回転軸130への緊迫力を付与するエキステンションスプリング104,105を装着したものである。一方のラジアルシールリップ102はエンジンオイルを密封対象としており、他方のラジアルシールリップ103はクラッチオイルを密封対象としている。
FIG. 16 is a half sectional view showing a
しかしながら、図16に示されたシール装置100は、ラジアルシールリップ102,103が、回転軸130への緊迫力によって摩耗するのでシール寿命が比較的短く、しかも回転軸130に対して僅かに偏心した状態で装着された場合、ラジアルシールリップ102,103の円周方向一部で回転軸130との摺動面圧が過小になり、あるいは隙間を発生して、軸方向両側の異種の液同士が混合してしまうおそれがある。しかも、回転軸130に外挿して装着する際には、ラジアルシールリップ102,103を損傷することのないように、細心の注意を払う必要があった。
However, the
また、このような観点から、近年は、特許文献1における第1図に記載されたもののように、シールリップを、軸心と垂直なスリンガの端面に摺接させる端面シール式の端面シール装置に変更する傾向がある。しかしながら、端面シール式の場合は、回転時の遠心力によって、両シールリップ摺動部で密閉されたシール内部空間に負圧が発生し、このためシールリップがスリンガの端面にベタ当たりして摺動負荷が増大し、結果的に密封性の低下を来すおそれがあった。
From this point of view, in recent years, as described in FIG. 1 of
本発明は、以上の問題に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、密封性に優れ、かつ耐久性に優れたリップ型端面シール装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and a technical problem thereof is to provide a lip type end face sealing device having excellent sealing performance and excellent durability.
上述の技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項1の発明に係るリップ型端面シール装置は、ハウジングの内周面に固定される環状のケースに一体的に設けられて軸方向に対して互いに背反するテーパ状に開いた一対のシールリップと、前記ハウジングの内周に挿通された回転軸の外周に密嵌され鍔部で前記各シールリップと摺接される一対のスリンガと、前記両シールリップと前記両スリンガとの摺動部間のシール内部空間の圧力を開放する通気路とを備えるものである。このため、スリンガの回転による遠心力で前記両シールリップと両スリンガの摺動部間のシール内部空間から空気が排出されても、負圧にならない。
As a means for effectively solving the above technical problem, a lip-type end face seal device according to the invention of
請求項2の発明に係るリップ型端面シール装置は、請求項1に記載の構成において、ケースが一対のケース部材からなり、通気路が、ハウジングの内周面に開口されたベント孔と、前記ケースにおける前記ハウジングの内周面との嵌合面に前記一対のケース部材の間に臨んで開設され前記ベント孔に連通される通気孔とからなるものである。すなわち、両シールリップと両スリンガとの摺動部間のシール内部空間を、ケースを構成する一対のケース部材の間から、ケースの通気孔及びハウジングのベント孔を通じて圧力開放するように構成したものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a lip-type end face sealing device according to the first aspect, wherein the case is composed of a pair of case members, and the vent path is a vent hole opened in the inner peripheral surface of the housing; The case includes a vent hole that is opened to face a fitting surface with the inner peripheral surface of the housing between the pair of case members and communicates with the vent hole. That is, the seal internal space between the sliding portions of both seal lips and both slinger is configured to release pressure from between the pair of case members constituting the case through the vent hole of the case and the vent hole of the housing. It is.
請求項3の発明に係るリップ型端面シール装置は、請求項1に記載の構成において、通気路が、ハウジングの内周面に開口されたベント孔と、一端が前記ベント孔に接続され他端が両シールリップと両スリンガとの摺動部間のシール内部空間に連通される通気チューブとからなるものである。すなわち、両シールリップと両スリンガとの摺動部間のシール内部空間を、通気チューブからハウジングのベント孔を通じて圧力開放するように構成したものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the lip type end face sealing device according to the first aspect, wherein the ventilation path has a vent hole opened in the inner peripheral surface of the housing, and one end connected to the vent hole. Consists of a ventilation tube communicating with the seal internal space between the sliding portions of both seal lips and both slinger. That is, the seal internal space between the sliding portions of both the seal lips and both slinger is configured to release pressure from the vent tube through the vent hole of the housing.
請求項4の発明に係るリップ型端面シール装置は、請求項1に記載の構成において、一方のシールリップが液体を密封対象とし、他方のシールリップが大気側のダストを密封対象とし、通気路がスリンガに形成され、両シールリップと両スリンガとの摺動部間のシール内部空間を、ダストフィルタを介して前記大気側と連通させてなるものである。このため、通気路をハウジング側に形成する必要がなく、両シールリップと両スリンガとの摺動部間のシール内部空間に吸入される空気はダストフィルタによって濾過される。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a lip-type end face sealing device according to the first aspect, wherein one seal lip has liquid as a sealing target, and the other sealing lip has atmospheric dust as a sealing target. Is formed in the slinger, and the seal internal space between the sliding portions of both seal lips and both slinger is communicated with the atmosphere side through a dust filter. For this reason, it is not necessary to form a ventilation path on the housing side, and the air sucked into the seal internal space between the sliding portions of both seal lips and both slinger is filtered by the dust filter.
請求項5の発明に係るリップ型端面シール装置は、ハウジングの内周面に固定される環状のケースに一体的に設けられて密封対象液側へテーパ状に開いたシールリップと、前記ハウジングの内周に挿通された回転軸の外周に密嵌され鍔部で前記シールリップと摺接されるスリンガと、前記回転軸の外周に前記スリンガの大気側に位置して密嵌され外周のダストリップが前記ケースのフランジ部に摺接されるダストカバーとを備え、このダストカバーに、前記シールリップと前記ダストリップの摺動部間のシール内部空間の圧力を大気側へ開放する通気路が形成され、この通気路にダストフィルタが設けられたものである。このため、シールリップとスリンガの摺動部及びダストリップとケースの摺動部間のシール内部空間から、摺動部に作用する遠心力で空気が排出されても、前記シール内部空間は通気路を介して圧力開放されているので負圧にならない。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a lip-type end face sealing device integrally provided in an annular case fixed to an inner peripheral surface of a housing and opened in a tapered shape toward the liquid to be sealed, A slinger that is tightly fitted to the outer periphery of the rotating shaft inserted through the inner periphery and is in sliding contact with the seal lip at the flange portion, and a duster that is closely fitted to the outer periphery of the rotating shaft and located on the atmosphere side of the slinger. Is provided with a dust cover that is slidably contacted with the flange portion of the case, and an air passage is formed in the dust cover to release the pressure in the seal internal space between the seal lip and the sliding portion of the dust lip to the atmosphere side. In addition, a dust filter is provided in the air passage. For this reason, even if air is discharged from the seal inner space between the sliding part of the seal lip and the slinger and the sliding part of the dust lip and the case by the centrifugal force acting on the sliding part, the inner space of the seal remains in the air passage. Since the pressure is released via the negative pressure, no negative pressure is generated.
請求項6の発明に係るリップ型端面シール装置は、請求項1〜5のいずれかに記載の構成において、シールリップとスリンガとの互いの摺接面に、前記スリンガの回転に伴って外周側へのポンピングを行うスパイラル溝が形成されたものである。 A lip-type end face sealing device according to a sixth aspect of the present invention is the structure according to any one of the first to fifth aspects, wherein the seal lip and the slinger come into contact with each other on the outer peripheral side as the slinger rotates. A spiral groove for pumping is formed.
請求項7の発明に係るリップ型端面シール装置は、請求項5に記載の構成において、通気路がゴム層を貫通する部分でスリット状に形成されたものである。すなわち、通気路がゴム層を貫通してスリット状をなす部分は通常閉じた状態にあり、シール内部空間に負圧が発生した時に開くように動作するため、その内側に位置するダストフィルタが、常時外部ダストに曝されることがなく、粒子の大きなダストの侵入も遮断される。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the lip type end face sealing device according to the fifth aspect, wherein the air passage is formed in a slit shape at a portion penetrating the rubber layer. That is, the portion of the air passage that passes through the rubber layer and forms a slit is normally closed, and operates so as to open when negative pressure is generated in the seal internal space. There is no constant exposure to external dust, and the intrusion of large dust particles is also blocked.
請求項8の発明に係るリップ型端面シール装置は、請求項5に記載の構成において、通気路が、ダストカバーの内周部における回転軸との嵌着部を螺旋状に延びるものである。これによって通気路内のダストフィルタによる濾過経路を長くすることができる。 In the lip-type end face sealing device according to an eighth aspect of the present invention, in the configuration according to the fifth aspect, the air passage extends in a spiral manner at the fitting portion with the rotation shaft in the inner peripheral portion of the dust cover. Thereby, the filtration path by the dust filter in the ventilation path can be lengthened.
請求項9の発明に係るリップ型端面シール装置は、請求項5に記載の構成において、ダストカバーの内周部がスリンガの大気側の端部に当接されることにより位置決めされたものである。この構成によれば、シールの装着過程で、ダストカバーの内周部を、スリンガの大気側の端部と当接させることによって、スリンガに対するダストカバーの位置決めを行うことができる。
The lip-type end face sealing device according to the invention of claim 9 is positioned by the inner peripheral portion of the dust cover contacting the end portion of the slinger on the atmosphere side in the configuration of
請求項10の発明に係るリップ型端面シール装置は、ハウジングの内周面に固定される環状のケースに一体的に設けられて密封対象液側へテーパ状に開いたシールリップと、前記ハウジングの内周に挿通された回転軸の外周に密嵌され鍔部で前記シールリップと摺接されるスリンガと、前記回転軸の外周に前記スリンガの大気側に位置して密嵌され外周のダストリップが前記ケースに摺接されるダストカバーとを備え、前記ダストリップが、所定以上の回転速度において遠心力により前記ケースから離間することによって、ダストカバーの内側空間の圧力を外部へ開放するものである。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a lip-type end face sealing device integrally provided in an annular case fixed to an inner peripheral surface of a housing and opened in a tapered shape toward the liquid to be sealed; A slinger that is tightly fitted to the outer periphery of the rotating shaft inserted through the inner periphery and is in sliding contact with the seal lip at the flange portion, and a duster that is closely fitted to the outer periphery of the rotating shaft and located on the atmosphere side of the slinger. A dust cover that is slidably contacted with the case, and the dust lip is separated from the case by centrifugal force at a rotational speed greater than or equal to a predetermined speed, thereby releasing the pressure in the space inside the dust cover to the outside. is there.
請求項11の発明に係るリップ型端面シール装置は、ハウジングの内周面に固定される環状のケースに一体的に設けられて密封対象液側へテーパ状に開いたシールリップと、前記ハウジングの内周に挿通された回転軸の外周に密嵌され鍔部で前記シールリップと摺接されるスリンガと、前記回転軸の外周に前記スリンガの大気側に位置して密嵌され外周のダストリップが前記ケースに摺接されるダストカバーとを備え、互いに摺接される前記ダストリップとケースの摺動面のうち少なくとも一方が、粗面加工されたものである。これによって、前記ケースとの間に微小なラビリンス状の無数の通気路が形成される。
The lip-type end face sealing device according to the invention of
請求項1〜4の発明に係るリップ型端面シール装置によれば、シールリップが、スリンガの鍔部と密接されるため、摺動に伴う負荷が小さく、しかも、両シールリップと両スリンガの摺動部間のシール内部空間が通気路を介して圧力開放されているので、スリンガの回転に伴って前記空間が負圧になることがなく、このため負圧によるシールリップとスリンガのベタ当たりも防止され、長期間にわたって優れた密封性を維持することができる。 According to the lip type end face sealing device according to the first to fourth aspects of the present invention, since the seal lip is brought into close contact with the flange portion of the slinger, the load caused by sliding is small, and the sliding of both the seal lip and both slinger Since the space inside the seal between the moving parts is released through the air passage, the space does not become negative pressure as the slinger rotates, and therefore the sticking between the seal lip and slinger due to the negative pressure also occurs. It is prevented and excellent sealing performance can be maintained over a long period of time.
また、請求項4の発明に係るリップ型端面シール装置によれば、請求項1による効果に加え、大気中のダストが密封対象の液体中に侵入することがなく、かつ簡易なシール構造とすることができる。
According to the lip type end face sealing device of the invention of
請求項5〜9の発明に係るリップ型端面シール装置によれば、シール内部空間が通気路を介して圧力開放されているので、負圧によるシールリップ及びダストリップのベタ当たりが防止され、長期間にわたって優れた密封性を維持することができる。しかも、通気孔をハウジング側に形成する必要がないので、簡易なシール構造とすることができ、シール内部空間に吸入される空気がダストフィルタによって濾過されるので、大気中のダストが密封対象の液体中に侵入することがない。 According to the lip type end face sealing device of the fifth to ninth aspects of the present invention, since the pressure in the seal internal space is released through the air passage, the sticking of the seal lip and the dust lip due to negative pressure is prevented, and Excellent sealability can be maintained over a period of time. In addition, since it is not necessary to form a ventilation hole on the housing side, a simple seal structure can be achieved, and air sucked into the seal internal space is filtered by the dust filter, so that dust in the atmosphere is sealed. There is no penetration into the liquid.
請求項6の発明に係るリップ型端面シール装置によれば、スパイラル溝が、スリンガの回転に伴って発生するポンピング作用によって、シールリップとスリンガとの摺動部へ外周側から侵入しようとする密封対象液を排除することができ、したがって密封性を著しく向上することができる。 According to the lip-type end face sealing device of the sixth aspect of the invention, the spiral groove is sealed so as to enter the sliding portion between the seal lip and the slinger from the outer peripheral side by the pumping action generated with the rotation of the slinger. The target liquid can be eliminated, and thus the sealing performance can be significantly improved.
請求項7の発明に係るリップ型端面シール装置によれば、ダストフィルタが常時外部ダストに曝されることがなく、粒子の大きなダストの侵入も遮断されるので、請求項5による効果に加えて、一層ダストの除去機能が高まり、ダストフィルタの目詰まりも起こりにくくすることができる。 According to the lip-type end face sealing device of the seventh aspect of the invention, the dust filter is not always exposed to external dust, and intrusion of large dust particles is also blocked. Further, the dust removing function is further enhanced, and the dust filter can be hardly clogged.
請求項8の発明に係るリップ型端面シール装置によれば、請求項5による効果に加えて、ダストフィルタによる濾過経路が長くなるので、一層ダストの除去機能を高めることができる。 According to the lip type end face sealing device of the eighth aspect of the invention, in addition to the effect of the fifth aspect, since the filtration path by the dust filter becomes longer, the dust removing function can be further enhanced.
請求項9の発明に係るリップ型端面シール装置によれば、請求項5による効果に加えて、シール装着の際にスリンガに対するダストカバーの位置決めを容易に行うことができる。 According to the lip type end face sealing device of the ninth aspect of the invention, in addition to the effect of the fifth aspect, the dust cover can be easily positioned with respect to the slinger when the seal is attached.
請求項10の発明に係るリップ型端面シール装置によれば、回転時に、ダストリップが遠心力で開いてシール内部空間が圧力開放されるので、負圧によるシールリップ及びダストリップのベタ当たりが防止され、長期間にわたって優れた密封性を維持することができる。しかも、通気孔を形成する必要がないので、簡易なシール構造とすることができ、シール内部空間に吸入される空気がダストフィルタによって濾過されるので、大気中のダストが密封対象の液体中に侵入することがない。 According to the lip-type end face sealing device of the tenth aspect of the invention, during rotation, the dust lip is opened by centrifugal force and the seal internal space is released from pressure, so that the seal lip and dust lip are prevented from sticking to each other due to negative pressure. And excellent sealing performance can be maintained over a long period of time. In addition, since it is not necessary to form a vent hole, a simple seal structure can be achieved, and the air sucked into the seal internal space is filtered by the dust filter, so that dust in the atmosphere is contained in the liquid to be sealed. There is no invasion.
請求項11の発明に係るリップ型端面シール装置によれば、ダストリップの摺動部の粗面加工によるラビリンス隙間を介して、シール内部空間が圧力開放されるので、負圧によるシールリップ及びダストリップのベタ当たりが防止され、長期間にわたって優れた密封性を維持することができる。しかも、通気孔を形成する必要がないので、簡易なシール構造とすることができ、シール内部空間に吸入される空気が前記ラビリンス隙間及びダストフィルタによって濾過されるので、大気中のダストが密封対象の液体中に侵入することがない。
According to the lip type end face sealing device of the invention of
図1は、本発明に係るリップ型端面シール装置を、建築機械等の湿式エンジンにおけるエンジンオイルとクラッチオイルとの間のシール手段として適用した好適な第一の形態の装着状態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図、図2は、未装着状態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。 FIG. 1 shows a mounting state of a preferred first embodiment in which the lip type end face sealing device according to the present invention is applied as a sealing means between engine oil and clutch oil in a wet engine such as a construction machine. FIG. 2 is a half sectional view showing a non-mounted state by cutting along a plane passing through the axis.
まず図1において、参照符号1は湿式エンジンのクランクケース、2はこのクランクケース1における軸孔1aの開口部外周に取り付けられたハウジング、3はクランクケース1の軸孔1aに略水平方向挿通され軸受11によって回転可能に軸支されたクランク軸、4はクランク軸3の後端部3aにボルト41によって取り付けられたフライホイール、5はフライホイール4の内周に一端が軸受51を介して回転自在に支持されたトランスミッション軸である。クランク軸3は請求項1に記載された回転軸に相当するものであり、ハウジング2の内周面と、クランクケース1の軸孔1aから突出したクランク軸3の後端部3aの外周面との間には、本発明の第一の形態によるリップ型端面シール装置6が装着されている。
First, in FIG. 1,
リップ型端面シール装置6は、ハウジング2の内周面2aに密嵌される環状のケース61と、このケース61の内周に一体的に設けられた一対のシールリップ(第一及び第二シールリップ)62,63と、クランク軸3の後端部3aの外周面に取り付けられた一対のスリンガ(第一及び第二スリンガ)64,65とを備える。
The lip-type end
図1及び図2に示されるように、ケース61は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形した一対のケース部材(第一及び第二ケース部材)611,612からなる。詳しくは、第一ケース部材611は、ハウジング2の内周面2aに所定の締め代をもって圧入され密嵌される嵌合筒部611aと、その一端から内周側へ延びる内周フランジ部611bからなる。また第二ケース部材612は、第一ケース部材611における嵌合筒部611aの内周面に圧入され密接状態に嵌着された嵌合筒部612aと、その一端から内周側へ延びる内周フランジ部612bからなる。内周フランジ部611b,612bの間には、径方向に延びる通気空間S1が形成されており、第一ケース部材611の嵌合筒部611aにおける第二ケース部材612の嵌合筒部612aとの嵌合部の内側には、前記通気空間S1に臨む通気孔611cが開設されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
第一及び第二シールリップ62,63は、ゴム状弾性材料で成形されたものであって、それぞれ、基部62a,63aが、ケース61における第一及び第二ケース部材611,612の内周フランジ部611b,612bに、その内周部を包み込むように一体的に加硫接着されており、この基部62a,63aから外周側へ、軸方向に対して互いに背反するテーパ状に開いた形状に形成されている。また、基部62a,63aの内周には、それぞれ軸方向に対して互いに背反する方向を向いた舌片部62b,63bが形成されている。
The first and
第一及び第二スリンガ64,65は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形したものであって、それぞれ内周に嵌合筒部64a,65aを有し、この嵌合筒部64a,65aが互いに密接状態に圧入嵌着されることによって一体化されている。そして、相対的に内周側にあるスリンガ65の嵌合筒部65aが、所定の締め代をもってクランク軸3の後端部3aの外周面に密接状態に圧入嵌着されている。
The first and
第一スリンガ64は、ケース61における第一ケース部材611の内周フランジ部611bの軸方向内側(クランクケース1側)に位置する鍔部64bを有し、第二スリンガ65は、ケース61における第二ケース部材612の内周フランジ部612bの軸方向外側(フライホイール4側)に位置する鍔部65bを有する。そして第一及び第二シールリップ62,63は、その互いに背反する端縁62c,63cが、第一及び第二ケース部材611,612の内周フランジ部611b,612b側へ僅かに曲げ変形された状態で、軸心に対して略垂直な前記鍔部64b,65bの端面に密接されている。
The
第一スリンガ64の鍔部64bにおける第一シールリップ62との摺動面には、回転によって流体を外周側へ押し出すポンピング作用を奏する複数(例えば4条)のスパイラル溝64cが形成されている。また、第二スリンガ65の鍔部65bにおける第二シールリップ63との摺動面は平滑な面とするが、第一スリンガ64のスパイラル溝64cと対称のスパイラル溝を形成して、回転時に流体を外周側へ押し出すポンピング作用を奏するようにしても良い。
On the sliding surface of the
第一シールリップ62は、所定の金型(不図示)内に、予め内周フランジ部611bに加硫接着剤を塗布した第一ケース部材611をセットし、型閉じ状態において前記内周フランジ部611bの周囲から延びるように画成された環状のキャビティ内に、成形用未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することにより、加硫成形と同時に第一ケース部材611と一体化されたものである。第二シールリップ63も、同様にして第二ケース部材612と一体的に成形されたものである。そして成形後、第一ケース部材611の嵌合筒部611aに第二ケース部材612の嵌合筒部612aを圧入嵌合することによって、第一及び第二シールリップ62,63を一体に有するケース61を組み立て、更にその軸方向両側から、第一及び第二スリンガ64,65を、その嵌合筒部64a,65aの圧入嵌合によって一体化すれば、図2に示されるようにユニット化される。
The
図1に示されるハウジング2の内周面2aには、リップ型端面シール装置6のケース61を圧入して位置決め固定した時の通気孔611cと対応する軸方向位置に、環状溝21が形成されており、この環状溝21の円周方向一部には、ベント孔22が開口している。通気空間S1、通気孔611c、通気溝21及びベント孔22は、請求項1に記載された通気路を構成するものであり、すなわち、図示の装着状態では、第一及び第二シールリップ62,63と第一及び第二スリンガ64,65による摺動部の間のシール内部空間S2は、ケース61における第一ケース部材611と第二ケース部材612の間の通気空間S1、通気孔611c、通気溝21及びベント孔22を通じて大気開放されている。
An
以上の構成において、クランクケース1内のクランク室S3の下部には、軸受11や、エンジン内部のピストン等を潤滑する適量のエンジンオイル(不図示)が貯留されており、一方、ハウジング2の内室(図1における右側)にはトランスミッション軸5の内周孔5aを通って噴射口5bからクラッチ板へ供給されるクラッチオイル(不図示)が貯留されている。そして、リップ型端面シール装置6は、クランク室S3内で飛散するエンジンオイルと、ハウジング2内で飛散するクラッチオイルがクランク軸3の後端部3aの軸周を介して互いに混合することのないように、これをシールするものである。
In the above configuration, an appropriate amount of engine oil (not shown) that lubricates the
詳しくは、クランク軸3の回転時には、このクランク軸3と一体回転される第一及び第二スリンガ64,65の鍔部64b,65bが、ケース61(第一及び第二ケース部材611,612)を介してハウジング2側に固定された非回転の第一及び第二シールリップ62,63の端縁62c,63cと密接摺動される。そして、リップ型端面シール装置6とクランクケース1の間の空間S4に達したエンジンオイルは、第一スリンガ64の鍔部64bと第一シールリップ62との摺動部を内周側へ通過しようとしても、このエンジンオイルは、鍔部64bの回転に伴う遠心力によって外周側へ排除される。同様に、リップ型端面シール装置6とフライホイール4との間の空間S5に達したクラッチオイル飛沫は、第二スリンガ65の鍔部65bと第二シールリップ63との摺動部を内周側へ通過しようとしても、このクラッチオイルは、鍔部65bの回転に伴う遠心力によって外周側へ排除される。
Specifically, when the
ここで、クランク室S3から空間S4に達するエンジンオイルの油量は、空間S5へ飛散するクラッチオイルの油量よりも、遥かに多い。しかし、このエンジンオイルをシールする第一スリンガ64の鍔部64bと第一シールリップ62との摺動部では、第一スリンガ64の回転に伴って、鍔部64bに形成されたスパイラル溝64cが、流体を外周側へ排除するポンピング作用を奏するので、鍔部64bの回転による遠心力と相俟って、優れた密封性を発揮する。
Here, the amount of engine oil reaching the space S4 from the crank chamber S3 is much larger than the amount of clutch oil scattered in the space S5. However, in the sliding portion between the
また、リップ型端面シール装置6内のシール内部空間S2に存在する空気は、第一スリンガ64の鍔部64bと第一シールリップ62との摺動部においてスパイラル溝64cにより発生するポンピング作用及び遠心力と、第二スリンガ65の鍔部65bと第二シールリップ63との摺動部において発生する遠心力によって、前記摺動部から外周側へ排除されるが、前記シール内部空間S2は、ケース61における第一ケース部材611と第二ケース部材612の間の通気空間S1、通気孔611c、通気溝21及びベント孔22を通じて大気開放されているため、負圧になることはない。したがって、第一及び第二シールリップ62,63が、負圧によって第一及び第二スリンガ64,65の鍔部64b,65bにベタ当たりすることはない。しかも、第一及び第二シールリップ62,63は、先に説明した図5のようなラジアルシールリップと異なり、軸方向の曲げ反力で第一及び第二スリンガ64,65に密接されるため、その面圧は小さいものとなっている。したがって、摺動負荷の増大や、これに起因する第一及び第二シールリップ62,63の早期摩耗等を、有効に防止することができる。
Further, the air existing in the seal internal space S2 in the lip type end
なお、第一及び第二スリンガ64,65の鍔部64b,65bと第一及び第二シールリップ62,63との摺動部における上半部からその内周側へ、僅かな量のエンジンオイル又はクラッチオイルが侵入した場合、この漏液は、鍔部64b,65b側では遠心力やポンピング作用によって外周側へ押し戻されるが、第一及び第二シールリップ62,63の上半部側では、そのテーパ状の表面を伝って下方へ流れ、舌片部62b,63bで受け止められる。更にこの漏液は、舌片部62b,63bと第一及び第二シールリップ62,63の間の円周溝に沿ってその下半部へ流れ、第一及び第二シールリップ62,63の下半部のテーパ状の表面を伝って下方すなわち外周側へ流れ落ちるので、結局、鍔部64b,65bとの摺動部から遠心力やポンピング作用によって外周側へ押し戻される。
A slight amount of engine oil from the upper half portion of the sliding portion between the
次に図3は、本発明に係るリップ型端面シール装置を、建築機械等の湿式エンジンにおけるエンジンオイルとクラッチオイルとの間のシール手段として適用した好適な第二の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。すなわちこのリップ型端面シール装置6は、ハウジング2の内周面2aに密嵌される環状のケース61と、このケース61の内周に一体的に設けられた一対のシールリップ(第一及び第二シールリップ)62,63と、不図示のクランク軸の後端部外周面に取り付けられる一対のスリンガ(第一及び第二スリンガ)64,65とを備える。
Next, FIG. 3 shows a second preferred embodiment in which the lip-type end face sealing device according to the present invention is applied as a sealing means between engine oil and clutch oil in a wet engine such as a construction machine. It is a half sectional view cut and shown by a plane. That is, the lip-type end
ケース61は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形したものであって、ハウジング2の内周面2aに所定の締め代をもって圧入され密嵌される嵌合筒部61aと、その一端から内周側へ延びる内周フランジ部61bからなる。
The
第一及び第二シールリップ62,63は、ゴム状弾性材料で成形されたものであって、互いに共有する基部66を介して互いに連続しており、軸方向に対して互いに背反するテーパ状に開いた形状に形成されている。また、基部66は、ケース61に一体的に加硫接着されており、その外周部は、ケース61の嵌合筒部61aの外周側へ廻り込んで、ハウジング2の内周面2aに所定のつぶし代で密接されるガスケット部66aを構成している。
The first and
第一及び第二スリンガ64,65は、先に説明した図1及び図2の形態と同様のものであって、第一スリンガ64の鍔部64bにおける第一シールリップ62との摺動面には、回転によって流体を外周側へ押し出すポンピング作用を奏する複数(例えば4条)のスパイラル溝64cが形成されている。また、この形態においても、第二スリンガ65の鍔部65bにおける第二シールリップ63との摺動面は平滑な面とするが、第一スリンガ64のスパイラル溝64cと対称のスパイラル溝を形成しても良い。
The first and
第一及び第二シールリップ62,63は、その互いに背反する端縁62c,63cが、第一及び第二ケース部材611,612の内周フランジ部611b,612b側へ僅かに曲げ変形された状態で、軸心に対して略垂直な第一及び第二スリンガ64,65の鍔部64b,65bに密接されている。
The first and
第一及び第二シールリップ62,63の基部66の内周部には、通気チューブ67が挿通され、この通気チューブ67の外周面と基部66は、互いに密封的に接合されている。通気チューブ67の一端67aは、基部66の内周に開口し、他端67bは、ハウジング2の内周面2aに開口したベント孔22に密接状態に接続可能となっている。すなわち、リップ型端面シール装置6の装着状態では、第一及び第二シールリップ62,63と第一及び第二スリンガ64,65の鍔部64b,65bによる摺動部の間のシール内部空間S2は、通気チューブ67及びベント孔22を通じて大気開放されている。
A ventilation tube 67 is inserted into the inner peripheral portion of the
以上の構成を備える第二の形態によるリップ型端面シール装置6も、第一の形態と同様、ケース61がハウジング2の内周面2aに取り付けられ、第一及び第二スリンガ64,65が、クランク軸3の後端部3aの外周面に取り付けられて、図1に示されるクランク室S3内のエンジンオイルと、ハウジング2内で飛散するクラッチオイルが、クランク軸3の後端部3aの軸周を介して互いに混合することのないように、第一及び第二シールリップ62,63と第一及び第二スリンガ64,65の鍔部64b,65bとの摺動部でシールするものである。
Similarly to the first embodiment, the lip-type end
そしてこの場合も、第一シールリップ62と第一スリンガ64の鍔部64bとの摺動部に達したエンジンオイルは、鍔部64bの回転に伴う遠心力及びスパイラル溝64cのポンピング作用によって外周側へ排除され、第二シールリップ63と第二スリンガ65の鍔部65bとの摺動部に達したクラッチオイル飛沫は、鍔部65bの回転に伴う遠心力によって外周側へ排除される。
In this case as well, the engine oil that has reached the sliding portion between the
また、第一及び第二シールリップ62,63と第一及び第二スリンガ64,65の鍔部64b,65bとの摺動部の間のシール内部空間S2は、通気チューブ67及びベント孔22を通じて大気開放されているので、上述した第一スリンガ64の鍔部64bと第一シールリップ62との摺動部に発生するポンピング作用及び遠心力と、第二スリンガ65と第二シールリップ63の鍔部65bとの摺動部に発生する遠心力によって負圧になることはない。したがって、第一及び第二シールリップ62,63が、負圧によって第一及び第二スリンガ64,65の鍔部64b,65bにベタ当たりすることはなく、しかも、第一及び第二シールリップ62,63は軸方向の曲げ反力で鍔部64b,65bに密接され、その面圧は小さいものとなっているため、摺動負荷の増大や、これに起因する第一及び第二シールリップ62,63の早期摩耗等を、有効に防止することができる。
Further, the seal internal space S2 between the sliding portions between the first and
先に説明した図1及び図2に示される第一の形態と、図3に示される第二の形態は、いずれも、第一及び第二シールリップ62,63を一体化し、かつ第一及び第二スリンガ64,65を嵌合一体化しているが、エンジンオイルを密封対象とする第一シールリップ62及び第一スリンガ64と、クラッチオイルを密封対象とする第二シールリップ63及び第二スリンガ65は、互いに別部材であっても良い。図4は、このような構造とした本発明の第三の形態によるリップ型端面シール装置を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
The first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 and the second embodiment shown in FIG. 3 both integrate the first and
すなわちこのリップ型端面シール装置6は、一対の端面シール6A,6Bからなるものであって、このうち、第一端面シール6Aは、ハウジング2の内周面2aにおけるクランクケース寄り(図4における左側)に密嵌される環状のケース61Aと、このケース61Aの一体的に設けられたシールリップ62と、クランク軸3の後端部外周面におけるクランクケース寄り(図4における左側)に取り付けられる第一スリンガ64とを備える。第二端面シール6Bも同様であって、ハウジング2の内周面2aにおけるフライホイール寄り(図4における右側)に密嵌される環状のケース61Bと、このケース61Bの一体的に設けられたシールリップ63と、クランク軸3の後端部外周面におけるフライホイール寄り(図4における右側)に取り付けられる第二スリンガ65とを備える。
That is, the lip-type end
ケース61A,61Bは、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形したものであって、共に、ハウジング2の内周面2aに所定の締め代をもって圧入され密嵌される嵌合筒部61aと、その一端から内周側へ延びる内周フランジ部61bからなり、内周フランジ部61b同士が背中合わせに離間対向した状態に配置されている。
The
第一端面シール6Aにおける第一シールリップ62はゴム状弾性材料で成形されたものであって、クランクケース側(図4における左側)へ向けてテーパ状に開いた形状に形成されている。第一シールリップ62の基部62aは、ケース61Aに一体的に加硫接着されており、この基部62aの外周部は、ケース61Aの嵌合筒部61aの外周側へ廻り込んで、ハウジング2の内周面2aに所定のつぶし代で密接されるガスケット部62dを構成している。また、基部62aの内周には、クランクケース側(図4における左側)を向いた舌片部62bが形成されている。
The
第二端面シール6Bにおける第二シールリップ63も同様であって、第一シールリップ62と対称に配置され、すなわちフライホイール側(図4における右側)へ向けてテーパ状に開いた形状に形成されている。第二シールリップ63の基部63aは、ケース61Bに一体的に加硫接着されており、この基部63aの外周部は、ケース61Bの嵌合筒部61aの外周側へ廻り込んで、ハウジング2の内周面2aに所定のつぶし代で密接されるガスケット部63dを構成している。また、基部63aの内周には、フライホイール側(図4における右側)を向いた舌片部63bが形成されている。
The
第一端面シール6Aにおける第一スリンガ64は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形したものであって、クランク軸3の後端部外周面に所定の締め代をもって密着状態に圧入嵌着される嵌合筒部64aを有し、軸心に対して略垂直な鍔部64bに、第一シールリップ62が、ケース61Aの内周フランジ部61b側へ僅かに曲げ変形された状態で、その外周端縁62cが密接されている。また、第一スリンガ64の鍔部64bにおける第一シールリップ62との摺動面には、回転によって流体を外周側へ押し出すポンピング作用を奏する複数(例えば4条)のスパイラル溝64cが形成されている。
The
一方、第二端面シール6Bにおける第二スリンガ65も同様、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形したものであって、クランク軸3の後端部外周面に所定の締め代をもって密着状態に圧入嵌着される嵌合筒部65aを有し、第一スリンガ64と対称に配置され、軸心に対して略垂直な鍔部65bに、第二シールリップ63が、ケース61Bの内周フランジ部61b側へ僅かに曲げ変形された状態で、その外周端縁63cが密接されている。また、この第二スリンガ65の鍔部65bにおける第二シールリップ63との摺動面は平滑な面とするが、第一スリンガ64のスパイラル溝64cと対称のスパイラル溝を形成しても良い。
On the other hand, the
ハウジング2の内周面2aには、第一端面シール6Aにおけるケース61Aの装着位置と、第二端面シール6Bにおけるケース61Bの装着位置との間に位置して、ベント孔22が開口している。すなわち、第一端面シール6A及び第二端面シール6Bの装着状態では、第一及び第二シールリップ62,63と第一及び第二スリンガ64,65による摺動部の間のシール内部空間S2は、ベント孔22を通じて大気開放されている。
A
したがって、この第三の形態によるリップ型端面シール装置6においても、先に説明した第一の形態又は第二の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、第一端面シール6Aと第二端面シール6Bの間に画成されたシール内部空間S2は、ベント孔22を通じて大気開放されているので、第一スリンガ64の鍔部64bと第一シールリップ62との摺動部に発生するポンピング作用及び遠心力と、第二スリンガ65の鍔部65bと第二シールリップ63との摺動部に発生する遠心力によって負圧になることはなく、摺動負荷の増大や、これに起因する第一及び第二シールリップ62,63の早期摩耗等を、有効に防止することができる。また、舌片部62b,63bも、第一の形態で説明したのと同様の機能を有するものである。
Therefore, also in the lip type end
次に図5は、例えば建設機械のエンジンなどのような、外部ダスト環境の厳しいエンジンにおけるエンジンオイルと大気との間のシール手段として適用した本発明の第四の形態によるリップ型端面シール装置を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。すなわちこのリップ型端面シール装置6は、先に説明した第二の形態(図3)と同様、嵌合筒部61aにおいてハウジング2の内周面2aに圧入される環状のケース61と、このケース61の内周に一体的に設けられた一対のシールリップ(第一及び第二シールリップ)62,63と、クランク軸3の後端部外周面に取り付けられる一対のスリンガ(第一及び第二スリンガ)64,65とを備える。第一シールリップ62が図中左側のエンジンオイルを密封対象とし、第二シールリップ63が図中右側の大気中のダストを密封対象としている。
Next, FIG. 5 shows a lip type end face sealing device according to a fourth embodiment of the present invention applied as a sealing means between engine oil and the atmosphere in an engine having a severe external dust environment such as an engine of a construction machine. FIG. 3 is a half cross-sectional view cut along a plane passing through the axis. That is, the lip type end
第二の形態と異なる点について詳しく説明すると、第一スリンガ64は、嵌合筒部64aにおいて、所定の締め代をもってクランク軸3の後端部3aの外周面に密接状態に圧入嵌着され、軸心に対して略垂直な鍔部64bにおいて、第一シールリップ62の端縁62cと密接される。一方、第二スリンガ65は、所定の締め代をもって第一スリンガ64の嵌合筒部64aにおけるクランクケース側(図5における左側)寄りの外周面に圧入嵌着される嵌合筒部65aから、軸方向外側(図5における右側)へ向けて延びる保持筒部65cが形成されており、軸心に対して略垂直な鍔部65bは、この保持筒部65cの端部から展開している。
The
第一及び第二スリンガ64,65は、その双方の鍔部64b,65bの摺動面に、回転によって流体を外周側へ押し出すポンピング作用を奏する複数(例えば4条)のスパイラル溝64c,65dが、互いに対称に形成されている。また、大気側となる第二スリンガ65の鍔部65bと第二シールリップ63との摺動部には、潤滑のためのグリース(不図示)が充填される。
The first and
第二スリンガ65における保持筒部65cの内周面は、第一スリンガ64の嵌合筒部64aの外周面よりも大径であって、すなわち第二スリンガ65の保持筒部65cと第一スリンガ64の嵌合筒部64aとの間には通気空間S6が形成されている。また、前記保持筒部65cにおける嵌合筒部65a寄りの位置には通気孔65eが開設されており、この通気孔65eと前記通気空間S6によって、第一及び第二シールリップ62,63と第一及び第二スリンガ64,65による摺動部の間のシール内部空間S2を大気側(図5における右側)に開放する通気路を構成している。
The inner peripheral surface of the holding
通気空間S6には、ダストフィルタ68が充填されており、第一スリンガ64の嵌合筒部64aの端部に形成されたカシメ部64dによって抜け止めされている。このダストフィルタ68は、合成繊維のファブリックや綿等のような繊維集合体からなり、繊維間の微細間隙によって通気性を有する。
The ventilation space S <b> 6 is filled with a
以上の構成を備える第四の形態によるリップ型端面シール装置6は、ケース61がハウジング2の内周面2aに取り付けられ、第一及び第二スリンガ64,65が、クランク軸3の後端部3aの外周面に取り付けられ、第一シールリップ62と第一スリンガ64の鍔部64bとの摺動部において、エンジンのクランク室内のエンジンオイルが機外へ漏出するのを防止し、第二シールリップ63と第二スリンガ65の鍔部65bとの摺動部において、大気中のダストがエンジンのクランク室内へ侵入するのを防止するものである。また、ハウジング2の内周面2aとケース61の嵌合筒部61aの間は、第一及び第二シールリップ62,63の共有基部66から延びるガスケット部66aによって密封される。
In the lip type end
そして、第一及び第二スリンガ64,65の鍔部64b,65bと第一及び第二シールリップ62,63との摺動部では、回転に伴って、鍔部64b,65bに形成されたスパイラル溝64c,65dが、流体を外周側へ排除するポンピング作用を奏するので、鍔部64b,65bの回転による遠心力と相俟って、優れた密封性を発揮する。なお、舌片部62bは、第一の形態で説明したのと同様の機能を有するものである。
And in the sliding part of the
またリップ型端面シール装置6内のシール内部空間S2に存在する空気は、前記ポンピング作用及び遠心力によって、前記鍔部64b,65bと第一及び第二シールリップ62,63との摺動部から外周側へ排除されるため、前記シール内部空間S2には、通気空間S6内のダストフィルタ68及び通気孔65eを通じて機外の空気が吸入される。したがって、第一及び第二シールリップ62,63が、負圧によって第一及び第二スリンガ64,65の鍔部64b,65bにベタ当たりすることはなく、しかも、第一及び第二シールリップ62,63は、軸方向の曲げ反力で第一及び第二スリンガ64,65に密接されるため、その面圧は小さいものとなっており、摺動負荷の増大や、これに起因する第一及び第二シールリップ62,63の早期摩耗等を、有効に防止することができる。
Further, air existing in the seal internal space S2 in the lip type end
また、通気空間S6及び通気孔65eを通じてシール内部空間S2へ吸入される機外の空気中に含まれるダストは、前記通気空間S6に充填されたダストフィルタ68によって分離されるので、シール内部空間S2には清浄な空気が吸入される。したがって、第一スリンガ64の鍔部64bと第一シールリップ62との摺動部からクランク室内のエンジンオイルへのダストの侵入を防止することができる。
Further, dust contained in the outside air sucked into the seal inner space S2 through the vent space S6 and the
そしてこの構成によれば、ダストフィルタ68は、静止側と回転側との間に介在させた場合のように摺動によって摩耗することはなく、ハウジング2とクランク軸3との偏心によって隙間を生じることもない。そして、図示の形態のように、ダストフィルタ68を筒状に形成すると共に、通気孔65eをダストフィルタ68の端部に位置して形成することによって、空気の濾過経路が長くなるので、ダストに対する優れた除去性能を得ることができる。しかもこの形態によれば、通気空間S6及び通気孔65eからなる通気路がリップ型端面シール装置6のみで構成されるため、ハウジング2にベント孔等を形成する必要がない。
According to this configuration, the
図6及び図7は、それぞれ、上述した図5に示される第四の形態によるリップ型端面シール装置の形状変更例を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。 6 and 7 are half cross-sectional views showing examples of the shape change of the lip-type end face sealing device according to the fourth embodiment shown in FIG. 5 described above, cut along a plane passing through the axis.
まず図6に示されるリップ型端面シール装置6は、基本的には図5と同様、ハウジング2の内周面2aに圧入される環状のケース61と、このケース61の内周に一体的に設けられた第一及び第二シールリップ62,63と、クランク軸3側に取り付けられる第一及び第二スリンガ64,65とを備える。第一シールリップ62は図中左側のエンジンオイルを密封対象とし、第二シールリップ63は図中右側の大気中のダストを密封対象としている。
First, the lip type end
図5の形態と異なる点について詳しく説明すると、第一スリンガ64の嵌合筒部64aの外周面には環状ホルダ69が圧入嵌着されており、第二スリンガ65は、嵌合筒部65aが、この環状ホルダ69における嵌合筒部69aの外周面に圧入嵌着されている。環状ホルダ69は鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形したものであって、第二スリンガ65と同様、軸心に対して略垂直な鍔部69bを有し、この鍔部69bは、第二スリンガ65の鍔部65bとの間には通気空間S7が形成されている。また、第二スリンガ65の鍔部65bにおける内周寄りの位置には通気孔65eが開設されており、この通気孔65eと前記通気空間S7によって、第一及び第二シールリップ62,63と第一及び第二スリンガ64,65による摺動部の間のシール内部空間S2を、大気側(図6における右側)に開放する通気路を構成している。
5 will be described in detail. An
通気空間S7には、ダストフィルタ68が充填されている。このダストフィルタ68は、軸方向に対して扁平な環状、すなわち円盤状をなし、図5のものと同様、合成繊維のファブリックや綿等のような繊維集合体からなり、繊維間の微細間隙によって通気性を有する。
A
以上の構成を備える図6のリップ型端面シール装置6によれば、基本的には図5の形態と同様の機能を奏するものである。すなわち、回転時に第一及び第二スリンガ64,65の鍔部64b,65bと第一及び第二シールリップ62,63との摺動部からシール内部空間S2内の空気が排除されるのに伴って、環状ホルダ69の鍔部69bと第二スリンガ65の鍔部65bとの間の通気空間S7及び通気孔65eを通じて機外の空気が吸入されるので、シール内部空間S2の負圧発生が防止され、吸入される機外の空気中に含まれるダストは、通気空間S7に充填されたダストフィルタ68によって除去される。
According to the lip type end
また、この形態によれば、ダストフィルタ68が円盤状に成形されるため、通気孔65eをダストフィルタ68の内周部に位置するように第二スリンガ65の鍔部65bに開設することによって、空気の濾過経路が長くなるので、ダストに対する優れた除去性能を得ることができ、図5と同様、ハウジング2にベント孔等を形成する必要がない。しかもこの形態によれば、ダストフィルタ68が鍔部65b,69bの間に挟持されているため、組立に際してダストフィルタ68に位置ずれを生じたり損傷を受けるおそれがない。
Further, according to this embodiment, since the
一方、図7に示されるリップ型端面シール装置6も、基本的には図5と同様に構成されていて、第一シールリップ62が図中左側のエンジンオイルを密封対象とし、第二シールリップ63が図中右側の大気中のダストを密封対象とするものである。
On the other hand, the lip-type end
図5あるいは図6の形態と異なる点について詳しく説明すると、第一スリンガ64の嵌合筒部64aの外周面には、第二スリンガ65の嵌合筒部65aが圧入嵌着されており、この第二スリンガ65における鍔部65bの内周部には、通気孔65eが開設されている。そして、前記鍔部65bの内周部の内側面には、通気孔65eを塞ぐように、環状のダストフィルタ68が添設されている。このダストフィルタ68も、合成繊維のファブリックや綿等のような繊維集合体からなるものであって、繊維間の微細間隙によって通気性を有し、適当な接着剤等によって固定されている。
The difference from the embodiment shown in FIG. 5 or FIG. 6 will be described in detail. The
以上の構成を備える図7のリップ型端面シール装置6も、基本的には図5の形態と同様の機能を奏するものである。そして、回転時に第一及び第二スリンガ64,65の鍔部64b,65bと第一及び第二シールリップ62,63との摺動部から、遠心力あるいはスパイラル溝64c,65dのポンピング作用によってシール内部空間S2内の空気が排除されるのに伴い、第二スリンガ65の鍔部65bに開設された通気孔65eを通じて機外の空気が吸入されるので、シール内部空間S2の負圧発生が防止され、吸入される機外の空気中に含まれるダストは、通気孔65eに設けられたダストフィルタ68によって除去される。
The lip type end
また、この形態によれば、シール内部空間S2の圧力を大気側へ開放する通気路が第二スリンガ65の鍔部65bに開設された通気孔65eのみからなり、ダストフィルタ68が第二スリンガ65の鍔部65bに接着されたものであるため、部品数を少なくし、構造を簡素にすることができる。
Further, according to this embodiment, the air passage for releasing the pressure in the seal internal space S2 to the atmosphere side is composed only of the
次に図8は、外部ダスト環境の厳しいエンジンにおけるエンジンオイルと大気との間のシール手段として適用した本発明の第五の形態によるリップ型端面シール装置を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。 Next, FIG. 8 shows a lip-type end face sealing device according to a fifth embodiment of the present invention applied as a sealing means between engine oil and air in an engine having a severe external dust environment, cut along a plane passing through the axis. FIG.
このリップ型端面シール装置6は、端面シール6Cとダストカバー6Dからなるものであって、このうち、端面シール6Cは、嵌合筒部61aにおいてハウジング2の内周面2aに圧入される環状のケース61と、このケース61の内周に一体的に設けられたシールリップ62と、クランク軸3の外周面に取り付けられるスリンガ64と、第一のダストフィルタ68Aとを備える。
The lip-type end
端面シール6Cにおけるケース61は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形したものであって、ハウジング2の内周面2aに所定の締め代をもって圧入され密嵌される嵌合筒部61aと、その一端から内周側へ延びる外周フランジ部61cと、更にその内周からクランクケース側(図8における左側)へ延びる中間部61dを介して内周側へ延びる内周フランジ部61bからなる。
The
端面シール6Cにおけるシールリップ62はゴム状弾性材料で成形されたものであって、クランクケース側(図8における左側)へ向けてテーパ状に開いた形状に形成されている。シールリップ62の基部62aは、ケース61に一体的に加硫接着されており、この基部62aの外周部は、ケース61の嵌合筒部61aの外周側へ廻り込んで、ハウジング2の内周面2aに所定のつぶし代で密接されるガスケット部62dを構成している。また、基部62aの内周には、クランクケース側を向いた舌片部62bが形成されており、ケース61の外周フランジ部61cにおける大気側(図8における右側)を向いた端面は、シールリップ62の基部62aから延びるゴム層から露出している。
The
端面シール6Cにおけるスリンガ64は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス成形したものであって、クランク軸3の外周面に所定の締め代をもって密着状態に圧入嵌着される嵌合筒部64aを有し、軸心に対して略垂直な鍔部64bに、シールリップ62が僅かに開くように曲げ変形された状態で、その外周端縁62cが摺動可能に密接されている。また、スリンガ64の鍔部64bにおけるシールリップ62との摺動面には、回転によって流体を外周側へ押し出すポンピング作用を奏する複数のスパイラル溝を形成しても良い。
The
第一のダストフィルタ68Aは、端面シール6Cの内周部に、舌片部62bの大気側に位置して取り付けられている。この第一のダストフィルタ68Aは、合成繊維のファブリックや綿等のような繊維集合体からなり、繊維間の微細間隙によって通気性を有するもので、内周部がスリンガ64の嵌合筒部64aの外周面に摺動可能に接触している。
The
ダストカバー6Dは、ゴム状弾性材料で成形されたダストリップ70と、鋼板等の金属板を打ち抜きプレスすることにより成形されダストリップ70の内周基部70cに埋設された補強環71と、第二のダストフィルタ68Bからなる。ダストリップ70は、そのリップ本体部70aがクランクケース側(図8における左側)へ向けてテーパ状に開いた形状に形成されており、適当に曲げ変形された状態で、その先端面70bが端面シール6Cにおけるケース61の外周フランジ部61cの端面に摺動可能に密接され、内周基部70cがクランク軸3の外周面にスリンガ64の大気側に位置して密嵌されている。
The
ダストカバー6D(ダストリップ70)におけるリップ本体部70aと内周基部70cとの間には、ダストリップ70の内周部のゴム層及びこれに埋設された補強環71を貫通した通気孔70dが、円周方向一箇所乃至複数箇所に開設されている。この通気孔70dは、端面シール6Cにおけるシールリップ62の摺動部と、ダストカバー6Dにおけるダストリップ70の摺動部との間のシール内部空間S2,S8の圧力を大気側へ開放するもので、請求項6に記載された通気路に相当し、円周方向一箇所乃至複数箇所に開設されている。
Between the lip
第二のダストフィルタ68Bは、合成繊維のファブリックや綿等のような繊維集合体からなり、繊維間の微細間隙によって通気性を有するもので、環状に成形されており、ダストリップ70の内周側に通気孔70dを塞ぐように、接着剤等によって固定されている。
The
したがって、上述の構成によれば、端面シール6Cは、シールリップ62とスリンガ64の鍔部64bとの摺動部において、エンジンのクランク室内のエンジンオイルが機外へ漏出するのを防止するものであり、ダストカバー6Dは、端面シール6Cにおけるケース61の外周フランジ部61cとのダストリップ70の摺動部において、大気中のダストがエンジンのクランク室側へ侵入するのを防止するものである。なお、舌片部62bは、第一の形態で説明したのと同様の機能を有する。
Therefore, according to the above-described configuration, the
また端面シール6Cのシール内部空間S2に存在する空気は、スリンガ64の鍔部64bとシールリップ62との摺動部に回転に伴って生じる遠心力あるいはスパイラル溝のポンピング作用によって、前記摺動部から外周側へ排除され、端面シール6Cとダストカバー6Dの間のシール内部空間S8に存在する空気も、ダストリップ70の摺動部に回転に伴って生じる遠心力によって、外周側へ排除されるが、このような空気排除作用に伴って、シール内部空間S8には、通気孔70d及び第二のダストフィルタ68Bを通じて機外の空気が吸入される。更に、シール内部空間S8に吸入された空気の一部は、第一のダストフィルタ68Aを通じて、端面シール6Cのシール内部空間S2へ吸入される。
Further, the air present in the seal internal space S2 of the
したがって、シールリップ62及びダストリップ70が、負圧によってスリンガ64の鍔部64b及びケース61の外周フランジ部61cにベタ当たりすることはなく、シールリップ62及びダストリップ70は、軸方向の曲げ反力のみで密接力を得るため、その面圧は小さいものとなっており、摺動負荷の増大や、これに起因するシールリップ62及びダストリップ70の早期摩耗等を、有効に防止することができる。しかもこの形態によれば、通気路がダストカバー6Dの通気孔70dのみで構成されるため、ハウジング2にベント孔等を形成する必要がない。
Therefore, the
また、シール内部空間S8及びS2へ吸入される機外の空気中に含まれるダストは、その吸入過程で、第二のダストフィルタ68B及び第一のダストフィルタ68Aによって分離されるので、シール内部空間S8及びS2には清浄な空気が吸入される。したがって、スリンガ64の鍔部64bとシールリップ62との摺動部からクランク室内のエンジンオイルへダストが侵入するのを防止することができる。
Further, dust contained in the outside air sucked into the seal inner spaces S8 and S2 is separated by the
第一のダストフィルタ68Aは、回転するスリンガ64の嵌合筒部64aとの摺動によって経時的な摩耗を生じるが、第二のダストフィルタ68Bは非摺動であるため、摩耗を生じることはない。このため、ダストに対する優れた除去性能が維持される。
The
次に、図9は、上述した図8に示される第五の形態によるリップ型端面シール装置の形状変更例を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図、図10は、図9におけるX方向の矢視図である。 Next, FIG. 9 is a half sectional view showing a shape modification example of the lip-type end face sealing device according to the fifth embodiment shown in FIG. 8 described above, cut along a plane passing through the axis, and FIG. FIG.
このリップ型端面シール装置6は、ダストカバー6Dの通気孔70dが、図10に示されるようにスリット状をなしているものであって、他の部分は図8と同様に構成されている。詳しくは、ダストリップ70を形成しているゴム層は、補強環71の大気側を覆う部分では比較的薄肉の膜状に形成されており、通気孔70dは、ダストカバー6Dに埋設された補強環71を貫通した内側通気孔70d1では、図10に破線で示されるように、例えば円形孔状に形成されているが、その大気側の膜状ゴム層70eを貫通した外側通気孔70d2では、スリット状に形成されている。
In this lip type end
この形態によれば、ダストカバー6Dの通気孔70dが、ゴム層70eに形成された外側通気孔70d2でスリット状をなしているため、この外側通気孔70d2は通常閉じた状態にあり、シール内部空間S8,S2に負圧が発生した時の大気側との圧力差によって、ゴム層が変形を受けると、外側通気孔70d2は僅かに開くように動作する。すなわち、通気孔70dの内側に位置する第二のダストフィルタ68Bが、常時外部ダストに曝されることがなく、粒子の大きなダストの侵入も遮断される。したがって、図8に示される形態による効果に加え、一層ダストの除去機能が高まり、しかも第二のダストフィルタ68Bの目詰まりが起こりにくいといった効果を奏することができる。
According to this embodiment, the
次に、図11は、上述した図8に示される第五の形態によるリップ型端面シール装置の他の形状変更例を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。 Next, FIG. 11 is a half sectional view showing another example of the shape change of the lip-type end face sealing device according to the fifth embodiment shown in FIG. 8 described above, cut along a plane passing through the axis.
このリップ型端面シール装置6は、ダストカバー6Dにおけるダストリップ70の内周基部70cが、端面シール6Cにおけるスリンガ64の嵌合筒部64a側を向いているものであって、他の部分は図8と同様に構成されている。前記内周基部70cは、請求項9に記載されたダストカバーの内周部に相当する。
In the lip type end
詳しくは、クランク軸3の外周面に密嵌されたダストリップ70の内周基部70cは、これに埋設された補強環71の内周筒部71aと共に前記嵌合筒部64a側を向くように円筒状に延びており、その先端部が、前記嵌合筒部64aの端部と当接した状態では、ダストリップ70のリップ本体部70aの先端面70bが、端面シール6Cにおけるケース61の外周フランジ部61cの端面に、適切な面圧で密接されている。また、端面シール6Cは、未装着状態では、着脱可能な適当な補助金具(不図示)によって、ケース61(シールリップ62)とスリンガ64が、軸方向に相対的に位置決めされるようになっている。
Specifically, the inner
また、ダストリップ70の内周基部70cの外周面には、嵌合溝70fが形成されており、第二のダストフィルタ68Bは、その内周部が前記嵌合溝70fに嵌着されている。すなわち、第二のダストフィルタ68Bは、嵌合溝70fとの嵌合によって、通気孔70dの内側に、非接着で取り付けられている。
A
したがって、この形態によれば、クランク軸3の外周面に装着する時に、ダストカバー6Dにおけるダストリップ70の内周基部70cの先端部を、スリンガ64の嵌合筒部64aと当接させることによって、ダストカバー6Dを、そのダストリップ70の先端面70bがケース61の外周フランジ部61cに適切な面圧で密接された状態に、容易に位置決めすることができる。
Therefore, according to this embodiment, when the
また、この図11に示される形態においても、通気孔70dは、図9及び図10と同様に構成することができる。
Further, also in the embodiment shown in FIG. 11, the
次に、図12は、先の図8に示される第五の形態によるリップ型端面シール装置の更に他の形状変更例を、その軸心を通る平面で切断して示す半断面図、図13は、図12におけるダストカバーを、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。 Next, FIG. 12 is a half sectional view showing still another modification of the shape of the lip-type end face sealing device according to the fifth embodiment shown in FIG. 8, cut by a plane passing through its axis, and FIG. FIG. 13 is a half sectional view showing the dust cover in FIG. 12 cut along a plane passing through the axis.
このリップ型端面シール装置6は、通気孔70dが、ダストカバー6Dの内周基部70cにおけるクランク軸3との嵌着部を螺旋状に延びるものである。その他の部分は、基本的に図8と同様に構成されている。
In the lip type end
詳しくは、図13に示されるように、ダストカバー6Dは、クランク軸3の外周面に密嵌された内周基部70cの内周面に、その大気側の端部とシール内部空間S8側の端部との間を螺旋状に連続した溝(以下、螺旋溝という)72が形成されており、この螺旋溝72には、第二のダストフィルタ68Bが充填されている。第二のダストフィルタ68Bは、合成繊維のファブリックや綿等のような繊維集合体やフェルトからなり、繊維間の微細間隙によって通気性を有し、接着剤などで固定されている。
Specifically, as shown in FIG. 13, the
端面シール6Cは、図8と同様の構造を有し、シールリップ62とスリンガ64の鍔部64bとの摺動部において、エンジンのクランク室内のエンジンオイルが機外へ漏出するのを防止するものであるため、端面シール6Cのシール内部空間S2に存在する空気は、スリンガ64の鍔部64bとシールリップ62との摺動部に回転に伴って生じる遠心力やこの摺動部に設けたスパイラル溝のポンピング作用によって、前記摺動部から外周側へ排除される。また、端面シール6Cとダストカバー6Dの間のシール内部空間S8に存在する空気も、ダストリップ70の摺動部に回転に伴って生じる遠心力によって、外周側へ排除される。そして、このような空気排除作用に伴って、シール内部空間S8には、螺旋溝72及びこれに充填された第二のダストフィルタ68Bからなる通気孔70dを通じて機外の空気が吸入される。更に、シール内部空間S8に吸入された空気の一部は、第一のダストフィルタ68Aを通じて、端面シール6Cのシール内部空間S2へ吸入される。
The
したがって、シールリップ62及びダストリップ70が、負圧によってスリンガ64の鍔部64b及びケース61の外周フランジ部61cにベタ当たりするのを防止して、摺動負荷の増大や、これに起因するシールリップ62及びダストリップ70の早期摩耗等を、有効に防止することができる。
Accordingly, the
また、シール内部空間S8及びS2へ吸入される機外の空気中に含まれるダストは、その吸入過程で、第二のダストフィルタ68B及び第一のダストフィルタ68Aによって分離される。しかも、ダストカバー6Dの内周基部70cに形成された通気孔70d及びこれに充填された第二のダストフィルタ68Bは、螺旋状に長く延びているので、ダストの除去効果が高いものとなっている。したがって、シール内部空間S2へは清浄な空気のみが吸入されるので、スリンガ64の鍔部64bとシールリップ62との摺動部からクランク室内のエンジンオイルへダストが侵入するのを防止することができる。
The dust contained in the air outside the machine sucked into the seal inner spaces S8 and S2 is separated by the
なお、第二のダストフィルタ68Bは、クランク軸3に対するダストカバー6Dの内周基部70cの締め代によって適宜圧縮されるので、繊維の密度がある程度粗いものであっても良い。
The
次に、図14は、外部ダスト環境の厳しいエンジンにおけるエンジンオイルと大気との間のシール手段として適用した本発明の第六の形態によるリップ型端面シール装置を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図で、端面シール6Cは、図8と同様に構成されている。
Next, FIG. 14 shows a lip-type end face sealing device according to a sixth embodiment of the present invention, which is applied as a sealing means between engine oil and air in an engine having a severe external dust environment, cut along a plane passing through the axis. The
ダストカバー6Dは、端面シール6Cにおけるシールリップ62と同様のゴム状弾性材料で環状に成形されたものであって、厚肉の基部70cの内周面が、スリンガ64における嵌合筒部64aより大気側でクランク軸3の外周面に密嵌され、端面シール6C側へ向けてテーパ状に開いたダストリップ70の先端面70bが、端面シール6Cにおけるケース61の外周フランジ部61cの端面に摺動可能に密接されている。
The
クランク軸3と共に回転するダストカバー6Dには、回転による遠心力が、ダストリップ70を拡径変形させるように作用する。そして所定の回転数以上では、図14に一点鎖線で示されるように、遠心力の増大によって拡径変形するダストリップ70の先端面70bが、端面シール6Cにおけるケース61の外周フランジ部61cの端面から離れるように、このダストリップ70の剛性や質量が設定されている。
On the
以上の構成によれば、端面シール6Cは図8と同様、シールリップ62とスリンガ64の鍔部64bとの摺動部において、エンジンのクランク室内のエンジンオイルが機外へ漏出するのを防止するものである。ここで、低速回転時は、クランク軸3と共に回転するダストカバー6Dのダストリップ70を拡径変形させるように作用する遠心力が小さく、シール内部空間S2,S8内の空気に作用する遠心力も小さい。このため、シールリップ62及びダストリップ70を押し開くほどの大きな空気排除力は発生せず、したがってシール内部空間S2,S8は、殆ど負圧にならない。またこのため、ダストリップ70は端面シール6Cにおけるケース61の外周フランジ部61cの端面と密接摺動状態にあり、大気側からのダストの侵入を遮断する。
According to the above configuration, the
そして、この状態からクランク軸3の回転数が上昇して行くと、シールリップ62とスリンガ64の鍔部64bとの摺動部では、空気に作用する遠心力や、この摺動部に設けたスパイラル溝のポンピング作用による空気排除力が大きくなるが、クランク軸3と共に回転するダストカバー6Dのダストリップ70に作用する遠心力も増大するので、このダストリップ70が、図14に一点鎖線で示されるように変形して、その先端面70bが、端面シール6Cにおけるケース61の外周フランジ部61cの端面から僅かに離れるので、シール内部空間S2,S8に生じる負圧が解消される。したがって、シールリップ62及びダストリップ70が、負圧によってスリンガ64の鍔部64b及びケース61の外周フランジ部61cにベタ当たりするのを防止して、摺動負荷の増大や、これに起因するシールリップ62及びダストリップ70の早期摩耗等を、有効に防止することができる。
When the rotational speed of the
また、この状態にある時には、ダストリップ70の先端面70bとケース61の外周フランジ部61cとの間に形成された僅かな隙間を通じて、機外の空気がシール内部空間S8へ吸入され、更に端面シール6Cのシール内部空間S2へ吸入されるが、この空気に含まれるダストは、ダストフィルタ68によって分離される。したがって、シール内部空間S2へは清浄な空気のみが吸入されるので、スリンガ64の鍔部64bとシールリップ62との摺動部からクランク室内のエンジンオイルへダストが侵入するのを防止することができる。
In this state, air outside the machine is sucked into the seal internal space S8 through a slight gap formed between the
なお、ダストリップ70に上述のような動作を確実に生じるようにするには、例えばダストリップ70の外周部に、遠心力による拡径力を増大させるためのウエイトを円周方向等間隔で埋設したり、あるいはダストリップ70が容易に拡径するための薄肉部を、このダストリップ70に円周方向所定間隔で形成することなどが考えられる。
In order to ensure that the operation described above occurs in the
次に、図15は、外部ダスト環境の厳しいエンジンにおけるエンジンオイルと大気との間のシール手段として適用した本発明の第七の形態によるリップ型端面シール装置を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図で、端面シール6Cは、図8と同様に構成されている。
Next, FIG. 15 shows a lip type end face sealing device according to a seventh embodiment of the present invention, which is applied as a sealing means between engine oil and the atmosphere in an engine having a severe external dust environment, cut along a plane passing through the axis. The
ダストカバー6Dは、基本的には図14と同様、厚肉の基部70cの内周面が、スリンガ64における嵌合筒部64aより大気側に位置してクランク軸3の外周面に密嵌され、端面シール6C側へ向けてテーパ状に開いたダストリップ70の先端面70bが、端面シール6Cにおけるケース61の外周フランジ部61cの端面に摺動可能に密接されている。また、ダストリップ70は、先に説明した図14のものに比較して充分に厚肉であり、このため、端面シール6Cにおけるケース61の外周フランジ部61cの端面61eに対する摺動幅、言い換えればダストリップ70の先端面70bの径方向幅が、比較的大きいものとなっている。
As in FIG. 14, the
端面シール6Cにおけるケース61の外周フランジ部61cの端面61eと、これに摺接されるダストリップ70の先端面70bのうち、いずれか一方又は双方に、梨地処理による粗面加工が施されている。このため、互いに接触した前記端面61eと先端面70bとの間には、微細なラビリンス状の無数の通気路(図示省略)が形成される。
Either one or both of the
以上の構成によれば、端面シール6Cは図8と同様、シールリップ62とスリンガ64の鍔部64bとの摺動部において、エンジンのクランク室内のエンジンオイルが機外へ漏出するのを防止するものであるため、シール内部空間S2に存在する空気は、スリンガ64の鍔部64bとシールリップ62との摺動部に回転に伴って生じる遠心力やこの摺動部に設けたスパイラル溝のポンピング作用によって、前記摺動部から外周側へ排除される。しかし、前記シール内部空間S2は、ダストフィルタ68と、ダストカバー6Dの内側のシール内部空間S8と、ケース61の外周フランジ部61cの端面61eとダストリップ70の先端面70bとの摺動部に粗面加工により形成されたラビリンス状の無数の通気路を通じて、大気側へ開放されているので、前記空気排除作用によって、シール内部空間S2,S8に顕著な負圧を生じることはない。したがって、シールリップ62及びダストリップ70が、負圧によってスリンガ64の鍔部64b及びケース61の外周フランジ部61cにベタ当たりするのを防止して、摺動負荷の増大や、これに起因するシールリップ62及びダストリップ70の早期摩耗等を、有効に防止することができる。
According to the above configuration, the
また、上述のような空気排除作用に伴って、ダストカバー6Dの内側のシール内部空間S8には、ケース61の外周フランジ部61cの端面61eとダストリップ70の先端面70bとの摺動部におけるラビリンス状の無数の通気路を通じて機外の空気が吸入されるが、この通気路は梨地処理により形成された微細なもので、かつラビリンス状をなすため、吸入される空気に含まれるダストはシール内部空間S8へ容易に通過することができない。また、シール内部空間S8へ流入した空気中にダストが含まれていても、更に端面シール6Cのシール内部空間S2へ吸入される過程でに、前記ダストは、ダストフィルタ68によって分離される。したがって、シール内部空間S2へは清浄な空気のみが吸入されるので、スリンガ64の鍔部64bとシールリップ62との摺動部からクランク室内のエンジンオイルへダストが侵入するのを防止することができる。
In addition, due to the above-described air evacuation action, the seal inner space S8 inside the
2 ハウジング
2a 内周面
21 環状溝(通気路)
22 ベント孔(通気路)
3 クランク軸(回転軸)
6 リップ型端面シール装置
6A 第一端面シール
6B 第二端面シール
6C 端面シール
6D ダストカバー
61,61A,61B ケース
61c 外周フランジ部
61e 端面
611,612 ケース部材
611b,612b 内周フランジ部
611c,65e,70d 通気孔(通気路)
62,63 シールリップ
62a,63a,66 基部
62b,63b 舌片部
62c,63c 端縁
64,65 スリンガ
64a,65a 嵌合筒部
64b,65b 鍔部
64c スパイラル溝
62d,66a ガスケット部
67 通気チューブ(通気路)
68,68A,68B ダストフィルタ
69 環状ホルダ
70 ダストリップ
70b 先端面
70c 内周基部(内周部)
70d1 内側通気孔
70d2 外側通気孔
70e ゴム層
70f 嵌合溝
71 補強環
72 螺旋溝
S1,S6,S7 通気空間(通気路)
S2,S8 シール内部空間
2
22 Vent hole (air passage)
3 Crankshaft (Rotating shaft)
6 Lip type end
62, 63
68, 68A,
70d 1
S2, S8 Seal internal space
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