JP2005315398A - オイルシール - Google Patents

Abstract

【課題】シールリップ２の摺動部２ａに両方向ネジリブ５を設けてなるオイルシールにおいて、軸が正方向に回転する場合に逆方向ネジリブ７に発生する流体掻き出し力を低減させることができ、軸が逆方向に回転する場合に正方向ネジリブ６に発生する流体掻き出し力を低減させることができ、もって流体漏れ量を減らして密封性能を向上させることができるオイルシールを提供する。
【解決手段】正方向ネジリブ６および逆方向ネジリブ７の組み合わせよりなる両方向ネジリブ５をシールリップ２の摺動部２ａに設けてなるオイルシールにおいて、ネジリブ６，７の断面形状をネジリブ６，７の先端部にてアール形状６ａ，７ａとすることにより、ネジリブ６，７に発生する流体掻き出し力を低減させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、密封装置の一種であるオイルシールに係り、更に詳しくは、シールリップの摺動部に両方向ネジリブを設けてなるオイルシールに関するものである。本発明のオイルシールは例えば、軸受においてオイルを密封するために用いられる。

従来から、オイル等の密封流体に対する密封性能を向上させるためにシールリップの摺動部に流体ポンピング作用をなすネジリブを設けてなるオイルシールが知られており、回転軸等の相手摺動部材（以下、単に軸とも称する）が正逆両方向に回転するものである場合には、図７に示すように、シールリップ５１の摺動部５１ａに両方向ネジリブ５２が設けられている。

この両方向ネジリブ５２は、軸が正方向に回転するときにポンピングによるシール作用をなす正方向ネジリブ５３と、軸が逆方向に回転するときにポンピングによるシール作用をなす逆方向ネジリブ５４とを数本ないし数十本毎に円周上交互に並べて配置したものであって、図８（Ａ）および（Ｂ）に拡大して示すように、各ネジリブ５３，５４はその断面形状を三角形とされて、先の尖った尖端５３ａ，５４ａを有している。

上記両方向ネジリブ５２の軸に対するコンタクトラインＣＬを観察すると図９に示すとおりであり、図上右側の逆方向ネジリブ５４は、その背面側部位（軸の正回転方向側の部位）５４ｂにて局部隙間（微小隙間）や応力低下が発生している。したがって、軸の正方向回転速度が速くなると、逆方向ネジリブ５４の背面側部位５４ｂにてオイル漏れ（飛沫漏れ）が生じ（矢印Ｂ）、更に漏れたオイルが逆方向ネジリブ５４の尖端５４ａによって掻き出される（矢印Ｃ）ことから、オイル漏れが増長され、密封性が低下すると云う不都合がある。

尚、正方向ネジリブ５３の正面側部位（軸の逆回転方向側の部位）５３ｂも同様のコンタクト状態となるが、こちらの方は流体掻き出しが漏れ方向ではないため、密封性低下の問題は生じない（但し、軸が逆方向に回転する場合には、この正方向ネジリブ５３側で同様の問題が生じる）。

また、本願に対する他の従来技術として、第２５５３４３５号実用新案登録公報（特許文献１）の第２図に、ネジリブの先端に微小アールが付けられたオイルシールが掲載されている。

しかしながら、この従来技術はもっぱら、断面三角形状を呈するネジリブの頂角の大きさを１２０〜１４０度に規定するものであって、本発明のようにネジリブの断面形状をネジリブの先端部にて積極的にアール形状とするものではない。実際の加工では、ネジカッター自体が完全な鋭角を出すのが難しく、またゴム材料を金型に押し込んだときにも「だれ」が生じてネジリブの先端に微小アールが付けられるのは避けられないところであって、この特許文献１第２図にはこのような意味合いの微小アール（この微小アールはその曲率半径をネジリブの高さ寸法よりも小さく形成されている）が描かれているに過ぎず、本発明とは峻別されるべきものである。

第２５５３４３５号実用新案登録公報（第２図）

本発明は以上の点に鑑みて、シールリップの摺動部に両方向ネジリブを設けてなるオイルシールにおいて、軸が正方向に回転する場合に逆方向ネジリブに発生する流体掻き出し力を低減させることができ、また反対に軸が逆方向に回転する場合に正方向ネジリブに発生する流体掻き出し力を低減させることができ、もって流体漏れ量を減らして密封性能を向上させることができるオイルシールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるオイルシールは、正方向ネジリブおよび逆方向ネジリブの組み合わせよりなる両方向ネジリブをシールリップの先端部に設けてなるオイルシールにおいて、前記ネジリブの断面形状を、ネジリブの先端部にてアール形状としたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２によるオイルシールは、上記した請求項１のオイルシールにおいて、ネジリブの先端部に形成したアール形状は、その曲率半径が前記ネジリブの高さ寸法よりも大きく設定されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３によるオイルシールは、上記した請求項１または２のオイルシールにおいて、ネジリブの先端部に形成したアール形状は、その幅方向中央部に平坦部が形成されていることを特徴とするものである。

上記従来技術において比較的大きな流体掻き出し力がネジリブ５３，５４に発生していたのは、ネジリブ５３，５４の断面形状が三角形とされて各ネジリブ５３，５４に先の尖った尖端５３ａ，５４ａが設けられていたために、この尖端５３ａ，５４ａによるスクレーパー現象が発生したためと考えられる。これに対して本発明によれば、ネジリブの断面形状をネジリブの先端部にてアール形状としたことから、発生するスクレーパー現象を低減させることができ、よってこの分、ネジリブによる流体掻き出し力を低減させることが可能となる。尚、請求項２に記載したように、アール形状はその曲率半径をネジリブの高さ寸法よりも大きく設定するのが好ましい。また、請求項３のように、アール形状の幅方向中央部に平坦部を設けると、ネジリブの軸に対する接触面積が拡大し接触状態が安定することから、逆方向ネジリブの背面側部位や正方向ネジリブの正面側部位に発生する局部隙間（微小隙間）や応力低下そのものを低減させることが可能となる。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項１または２によるオイルシールにおいては、両方向のネジリブの断面形状がネジリブの先端部にてアール形状とされているために、発生するスクレーパー現象を低減させることができ、よってこの分、ネジリブによる流体掻き出し力を低減させることができる。したがって、軸が正方向に回転する場合には、逆方向ネジリブに発生する流体掻き出し力を低減させることができ、また軸が逆方向に回転する場合には、正方向ネジリブに発生する流体掻き出し力を低減させることができることから、何れの場合も、流体漏れ量を減らして密封性能を向上させることができる。

またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求項３によるオイルシールにおいては、アール形状の幅方向中央部に平坦部が設けられているために、ネジリブの軸に対する接触面積が拡大し接触状態が安定し、これにより逆方向ネジリブの背面側部位や正方向ネジリブの正面側部位に発生する局部隙間（微小隙間）や応力低下そのものを低減させることができる。したがって、軸の高速回転時に逆方向ネジリブの背面側部位や正方向ネジリブの正面側部位にて発生するオイル漏れ（飛沫漏れ）を低減させることができることから、この点からも密封性能を向上させることができる。

本発明には、以下の実施形態が含まれる。

請求項１および２関連・・・
主リップの摺動部に正方向ネジリブおよび逆方向ネジリブを円周上交互に配列した両方向ネジリブを有するオイルシールにおいて、ネジリブの断面形状はネジ山先端部をアール形状としたことを特徴とするオイルシール。断面アール形状としたネジ山先端部の両側部位（裾野部位）は断面直線状とするが、断面曲線状であっても良い。

請求項３関連・・・
（１）飛沫漏れ対策として、ネジ山先端をアール形状（平行ネジ）とする。また、リップ摩耗および軸摩耗に対する耐久性向上として、平行ネジと船底ネジとの組み合わせとする。
（２）ネジ山先端をアール形状とすることで、接触面積を大きくしリップ先端とネジ山との間に生じる微小隙間の発生を抑制し、軸との接触状態を連続的、直線的にする。必要に応じてアール形状の幅方向中央部には平坦部を形成する。断面アール形状としたネジ山先端の両側部位（裾野部位）は断面直線状であっても断面曲線状であっても良い。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第一実施例・・・
図１は、本発明の第一実施例に係るオイルシール１の要部断面を示している。また、図２（Ａ）は同オイルシール１の要部拡大断面を示しており、更に図２（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＤ−Ｄ線拡大断面を示している。

図１に示すように、当該実施例に係るオイルシール１は、金属環３に加硫接着されたゴム状弾性材製のシールリップ２を有しており、このシールリップ２における、軸４の周面に摺動自在に密接する摺動部２ａであってその大気側斜面２ｂに、全体を符号５で示す両方向ネジリブが設けられている。

この両方向ネジリブ５は、軸４が正方向に回転するときにポンピングによるシール作用をなす正方向ネジリブ６と、軸４が逆方向に回転するときにポンピングによるシール作用をなす逆方向ネジリブ７との組み合わせよりなり、両ネジリブ６，７が数本ないし数十本毎に円周上交互に並べて配置されている。両ネジリブ６，７は、互いに反対向きに傾斜するよう設けられており、またそれぞれシールリップ２の先端頂部２ｃに達してこの先端頂部２ｃと交差するよう設けられている。

図２（Ｂ）に拡大して示すように、各ネジリブ６，７は、その断面形状（各ネジリブ６，７の長手方向と直交する向きの断面形状）を三角形を基調とされているが、その先端部は丸みを帯びて断面円弧形のアール形状６ａ，７ａに形成されている。各ネジリブ６，７に、上記従来技術に係るような尖端は形成されておらず、上記特許文献１に係るような微小アールも、これを上回る大きさのアール形状６ａ，７ａが形成されていることから、形成されていない。尚、上記微小アールは一般にＲ０．０１ｍｍ未満の大きさであるので、本発明に係るアール形状６ａ，７ａを数値的に特定すれば、その大きさはＲ０．０１ｍｍ以上であり、上記微小アールとの相違を一層明確に区別する意味合いからすればＲ０．０２ｍｍ以上とする（従来、加工の都合でＲ０．０１ｍｍ程度の微小アールが付くことはあるが、本発明では所期の目的を達成するために、Ｒ０．０２ｍｍ以上のアールを積極的に設ける）。

また、このアールの大小をネジリブ６，７の高さ寸法ｈ_２との比較から説明すると、上記特許文献１に係る微小アールはその曲率半径がネジリブの高さ寸法よりも小さく形成されていたのに対して、当該実施例では、アール形状６ａ，７ａの曲率半径Ｒがネジリブ６，７の高さ寸法ｈ_２よりも大きく設定されている。

上記構成を備えたオイルシール１の軸４に対するコンタクトラインＣＬ自体は図９と同じであって、軸４の正方向高速回転時に逆方向ネジリブ７の背面側部位にて微量のオイル漏れ（矢印Ｂ）が生じることも同じであるが、ネジリブ７の断面形状がネジリブ７の先端部にてアール形状７ａとされているために、発生するスクレーパー現象を低減させることができ、よってこの分、ネジリブ７による流体掻き出し力を低減させることができる。したがって、流体漏れ量を低減させることができ、密封性能を向上させることができる。また、軸４が逆方向に回転する場合には正方向ネジリブ６に同様の現象が生じることから、同様の作用効果が発揮される。

尚、本願発明者らは、上記オイルシール１の性能比較試験を行なったので、つぎにその内容と結果を説明する。
実施例品の内容
（１）オイルシール１のゴム材質：フッ素系ゴム
（２）ネジリブ６，７のシールリップ先端頂部２ｃに対する角度θ_１：２０度
（３）ネジリブ６，７の幅ｗ：０．１０ｍｍ
（４）ネジリブ６，７の頂角θ_２：１２０度
（５）アール形状６ａ，７ａ形成前におけるネジリブ６，７の高さ（基調とする三角形の高さ）ｈ_１：０．０２９ｍｍ
（６）アール形状６ａ，７ａの曲率半径Ｒ：０．０６ｍｍ
（７）アール形状６ａ，７ａ形成後におけるネジリブ６，７の高さｈ_２：０．０２ｍｍ
比較例品の内容
（６）アール形状６ａ，７ａの曲率半径Ｒ：０．０１ｍｍ未満
上記（１）〜（５）については実施例品と同じ
試験条件
（Ａ）軸径：１７０ｍｍ
（Ｂ）回転数：１８５０ｒｐｍ（正回転、逆回転）
（Ｃ）密封流体：タービン油
（Ｄ）試験温度：１００℃
（Ｅ）試験時間：２０ｈ
結果
上記比較例品の試験結果が「飛沫漏れ有り」であるのに対して、実施例品は「漏れ無し」であり、よって本発明による効果を確認することができた。

第二実施例・・・
図３は、本発明の第二実施例に係るオイルシール１の要部断面を示している。また、図４は同オイルシール１の要部拡大断面を示しており、更に図５は図４におけるＥ−Ｅ線拡大断面を示している。

図３に示すように、当該実施例に係るオイルシール１は、金属環３に加硫接着されたゴム状弾性材製のシールリップ２を有しており、このシールリップ２における、軸４の周面に摺動自在に密接する摺動部２ａであってその大気側斜面２ｂに、全体を符号５で示す両方向ネジリブが設けられている。

この両方向ネジリブ５は、軸４が正方向に回転するときにポンピングによるシール作用をなす正方向ネジリブ６と、軸４が逆方向に回転するときにポンピングによるシール作用をなす逆方向ネジリブ７との組み合わせよりなり、両ネジリブ６，７が数本ないし数十本毎に円周上交互に並べて配置されている。両ネジリブ６，７は、互いに反対向きに傾斜するよう設けられており、またそれぞれシールリップ２の先端頂部２ｃに達してこの先端頂部２ｃと交差するよう設けられている。

図４に拡大して示すように、正方向ネジリブ６は、シールリップ２の先端頂部２ｃ側に配置された平行ネジ８と、この平行ネジ８の大気側に一連に配置された船底ネジ９との組み合わせによって構成されており、このうち平行ネジ８の断面形状（平行ネジ８の長手方向と直交する向きの断面形状）が図５に示すようにその先端部において丸みを帯びて断面円弧形のアール形状８ａとされている。また、このアール形状８ａにおける幅方向中央部には、大気側斜面２ｂと平行な直線断面よりなる所定の幅寸法ｗ_１を備えた平坦部８ｂが形成されており、これにより軸４に対する接触面積の拡大が実現されている。

また、図４に拡大して示すように、逆方向ネジリブ７も同様に、シールリップ２の先端頂部２ｃ側に配置された平行ネジ１０と、この平行ネジ１０の大気側に一連に配置された船底ネジ１１との組み合わせによって構成されており、このうち平行ネジ１０の断面形状（平行ネジ１０の長手方向と直交する向きの断面形状）が図５に示すようにその先端部において丸みを帯びて断面円弧形のアール形状１０ａとされている。また、このアール形状１０ａにおける幅方向中央部には、大気側斜面２ｂと平行な直線断面よりなる所定の幅寸法ｗ_１を備えた平坦部１０ｂが形成されており、これにより軸４に対する接触面積の拡大が実現されている。

尚、平行ネジ８，１０とは、シールリップ２の大気側斜面２ｂの表面を見たときにネジ形状が２つの平行線８ｃ，８ｃ、１０ｃ，１０ｃによって形成されているものを云う（断面形状は問わない）。また、船底ネジ９，１１はその名のとおり船底状をしたものであって、断面形状が長手方向に沿って徐々に大きくなりまた小さくなるような形状に形成されている。船底ネジ９，１１の断面形状は一般に三角形であって、稜線部９ａ，１１ａとその両側の斜面部９ｂ，１１ｂとを有している。

上記構成を備えたオイルシール１の軸４に対するコンタクトラインＣＬを示すと図６のようになり、従来例に係る図９との比較から判るように、逆方向ネジリブ７の背面側部位や正方向ネジリブ６の正面側部位に発生する局部隙間（微小隙間）や応力低下そのものが低減されている（局部隙間（微小隙間）をなす凹部が消滅している）。したがって、軸４の高速回転時に逆方向ネジリブ７の背面側部位や正方向ネジリブ６の正面側部位にて発生するオイル漏れ（飛沫漏れ）を低減させることができることから、密封性能を向上させることができる。

また、平行ネジ８，１０と船底ネジ９，１１との組み合わせよりなるネジリブ６，７には、リップ摩耗および軸摩耗に対する耐久性を向上させることができるメリットもある。

本発明の第一実施例に係るオイルシールの要部断面図 図２（Ａ）は同オイルシールの要部拡大断面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＤ−Ｄ線拡大断面図 本発明の第二実施例に係るオイルシールの要部断面図 同オイルシールの要部拡大断面図 図４におけるＥ−Ｅ線拡大断面図 同オイルシールの軸に対するコンタクトラインを示す説明図 従来例に係るオイルシールの半裁断面図 図８（Ａ）は同オイルシールの要部拡大断面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）におけるＡ−Ａ線拡大断面図 同オイルシールの軸に対するコンタクトラインを示す説明図

符号の説明

１ オイルシール
２ シールリップ
２ａ 摺動部
２ｂ 大気側斜面
２ｃ 先端頂部
３ 金属環
４ 軸
５ 両方向ネジリブ
６ 正方向ネジリブ
６ａ，７ａ，８ａ，１０ａ アール形状
７ 逆方向ネジリブ
８，１０ 平行ネジ
８ｂ，１０ｂ 平坦部
８ｃ，１０ｃ 平行線
９，１１ 船底ネジ
９ａ，１１ａ 稜線部
９ｂ，１１ｂ 斜面部

Claims (3)

1. 正方向ネジリブ（６）および逆方向ネジリブ（７）の組み合わせよりなる両方向ネジリブ（５）をシールリップ（２）の摺動部（２ａ）に設けてなるオイルシールにおいて、
   前記ネジリブ（６）（７）の断面形状を、ネジリブ（６）（７）の先端部にてアール形状（６ａ）（７ａ）としたことを特徴とするオイルシール。
2. 請求項１のオイルシールにおいて、
   ネジリブ（６）（７）の先端部に形成したアール形状（６ａ）（７ａ）は、その曲率半径（Ｒ）が前記ネジリブ（６）（７）の高さ寸法（ｈ_２）よりも大きく設定されていることを特徴とするオイルシール。
3. 請求項１または２のオイルシールにおいて、
   ネジリブ（６）（７）の先端部に形成したアール形状（８ａ）（１０ａ）は、その幅方向中央部に平坦部（８ｂ）（１０ｂ）が形成されていることを特徴とするオイルシール。
   

Images