JP2006046551A

JP2006046551A - 密封装置

Info

Publication number: JP2006046551A
Application number: JP2004230195A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Date; 雅充伊達
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】液体飛沫を密封対象とする密封装置の摺動部Ｓの潤滑性を確保してその耐久性を向上させる。
【解決手段】非回転のハウジング２０１側に固定されて先端１２１ａが外周側を向いたシールリップ１２１を有する静止側密封要素１と、ハウジング２０１の内周に挿通された回転体２０２に固定されてシールリップ１２１と摺動可能に密接される回転側密封要素２と、ハウジング２０１側に設けられてシールリップ１２１と回転側密封要素２の摺動部Ｓを密封対象空間Ａ側から包囲しその被包囲空間Ｃの下部に液溜まりＣ_Ｏを形成するカバー３とを備え、このカバー３は、内周に密封対象空間Ａと反対側を向いた返し部３３を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸の外周を、シールリップの摺動により密封する密封装置に関する。

密封装置の一種として、例えばエンジンのクランクシャフトの端部外周を密封する手段として用いられ、シールリップを円盤の端面に密接させて密封を行うタイプのものが知られている。図４は、この種の密封装置の典型的な従来例を、軸心を通る平面で切断して示す断面図で、参照符号２０１は非回転のハウジング、２０２はハウジング２０１の内周に挿通されたクランクシャフトである。この密封装置１００は、図における左側に存在するエンジンのクランク室Ａから飛来するミスト状のエンジンオイルが、ハウジング２０１の内周から図における右側のエンジン外部空間Ｂへ漏洩するのを防止するもので、ハウジング２０１側に装着されるゴム状弾性体からなる静止側シールリップ１０１と、クランクシャフト２０２の外周面に装着される金属製の回転側スリンガ１０２とを備える。

シールリップ１０１は、先端が外周側を向くようなテーパ状をなすものであって、金属製の取付環１０３に一体的に成形されており、この取付環１０３を介してハウジング２０１の内周面に固定される。一方、スリンガ１０２は、クランクシャフト２０２の外周に嵌合される内周スリーブ１０２ａと、その一端から円盤状に展開しシールリップ１０１の先端が密接されるシールフランジ１０２ｂとを有する。

すなわちこの密封装置１００は、シールフランジ１０２ｂとシールリップ１０１との密接摺動部Ｓにおいて、クランクシャフト２０２と一体的に回転するシールフランジ１０２ｂによる振り切り作用と相俟って、クランク室Ａ側から飛散するエンジンオイルがシールリップ１０１の内周側へ漏洩するのを阻止するものである。また、シールリップ１０１の外側には、合成繊維による不織布等からなるダストフィルタ１０４が設けられ、エンジン外部空間Ｂからの異物の侵入を阻止している（例えば特許文献１参照）。
特開２０００−１９９５６８

しかしながら、この種の密封装置１００は、上述のようなクランクシャフト２０２の端部外周において、エンジンオイルの飛沫を密封対象とするものである場合、シールリップ１０１とスリンガ１０２のシールフランジ１０２ｂとの密接摺動部Ｓの潤滑が、クランク室Ａ側から飛来するエンジンオイルの飛沫にのみ依存されるので、潤滑不足によって、シールリップ１０１の早期摩耗や熱劣化が起こるおそれがある。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、液体飛沫を密封対象とする密封装置の摺動部の潤滑性を確保してその耐久性を向上させることにある。

上述した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の発明に係る密封装置は、非回転のハウジング側に設けられて先端が外周側を向いたシールリップを有する静止側密封要素と、前記ハウジングの内周に挿通された回転体に設けられて前記シールリップと摺動可能に密接される回転側密封要素と、前記ハウジング側に設けられて前記シールリップと回転側密封要素の摺動部を密封対象空間側から包囲しその包囲された空間の下部に液溜まりを形成するカバーと、を備え、このカバーは、内周に前記密封対象空間と反対側を向いた返し部を有するものである。

この密封装置は、静止側密封要素の非回転のシールリップが、回転体と共に回転する回転側密封要素と密接摺動されることによって、密封対象空間の密封対象液の漏出を防止するものである。密封対象流体が液体飛沫である場合、カバーに包囲された空間にいったん侵入した飛沫の一部は、カバーの返し部の存在によって、密封対象空間へ戻りにくくなるので、前記空間の下部に落下して液溜まりを形成する。そして、カバーはシールリップと回転側密封要素との摺動部を密封対象空間側から包囲するように設けられるため、前記液溜まりのレベルが前記摺動部の下端を浸漬する高さまで上昇可能であり、良好な液体潤滑が確保される。

請求項２の発明に係る密封装置は、請求項１に記載の構成において、カバーの下部に返し部よりも相対的に密封対象空間側へ延びる導油部が形成されたものである。

請求項２の構成によれば、カバーの下部に、相対的に密封対象空間側に位置する導油部が形成されたため、密封対象空間からの飛沫や液滴を、カバーで包囲された空間に容易に取り込むことができる。また、回転側密封要素の回転によって、液溜まりから前記空間の上部へ刎ね上げられた液は、カバーの上部に形成された返し部に受け止められるので、密封対象空間側へ流出しにくく、前記返し部から落下する液は、相対的に密封対象空間側へ延びる前記導油部によって液溜まりに還流されるため、所要の液量が保持される。

請求項１の発明に係る密封装置によれば、液体飛沫を密封対象とするものであるにも拘らず、静止側密封要素のシールリップと回転側密封要素との摺動部が良好に液体潤滑されるため、シール寿命を長久化することができる。

請求項２の発明に係る密封装置によれば、密封対象空間からの液体飛沫や液滴を、カバーに包囲された空間に一層容易に取り込むことができるので、請求項１による効果を一層高めることができる。

以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１は、本発明に係る密封装置の第一の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の断面図である。

図１における参照符号参２０１は非回転のハウジング、２０２はハウジング２０１の内周に挿通されたクランクシャフトである。クランクシャフト２０２は請求項１に記載された回転体に相当するものであって、図の左側において、エンジンのクランクケースのジャーナル部（不図示）の内周を貫通しており、すなわち図の左側に、請求項１における密封対象空間に相当するクランク室Ａが存在し、図の右側に、エンジン外部空間Ｂが存在する。

この形態による密封装置は、ハウジング２０１側に設けられる静止側密封要素１及びカバー３と、クランクシャフト２０２側に設けられたスリンガ２とを備える。

詳しくは、静止側密封要素１は、ハウジング２０１の内周面２０１ａに圧入嵌着される取付環１１と、この取付環１１に一体的に設けられたシールリング１２及びダストフィルタ１３とで構成される。

取付環１１は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス加工することによって製作されたものであって、ハウジング２０１の内周面２０１ａに圧入嵌合される外周嵌着部１１ａと、この外周嵌着部１１ａからクランク室Ａと反対側へ、小径に段付き形成されたガスケット支持部１１ｂと、そこから内周側へ延びる外周径方向部１１ｃと、その内周からクランク室Ａ側へ延びる内周筒部１１ｄと、更にその端部から内周側へ延びる内周フランジ部１１ｅからなる。

シールリング１２は、ゴム状弾性材料からなるものであって、取付環１１における内周フランジ部１１ｅに一体的に成形されて先端１２１ａが外周側を向くようなテーパ状をなしてクランク室Ａ側へ延びるシールリップ１２１と、取付環１１におけるガスケット支持部１１ｂの外周に一体的に成形されてハウジング２０１の内周面２０１ａとの間に所定のつぶし代をもって介在されるガスケット部１２２と、このガスケット部１２２とシールリップ１２１との間を連続して延び、取付環１１の外側面を覆うように一体的に成形された弾性層１２３からなる。このシールリング１２は、図示されていない金型に取付環１１を位置決めセットし、型締めによって、取付環１１と金型内面との間に画成された環状のキャビティ内に、未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって、加硫成形と取付環１１への加硫接着とを同時に行って製作したものである。

ダストフィルタ１３は、合成樹脂繊維の不織布からなるものであって、その外周部が、静止側密封要素１における取付環１１の内周フランジ部１１ｅの背面側に、シールリング１２の弾性層１２４を介して接合され、内周部１３ａが、スリンガ２における後述のスリーブ２１の外周面に摺動可能に密接される。

スリンガ２は、請求項１に記載された回転側密封要素に相当するものであって、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス加工することによって製作され、クランクシャフト２０２の外周面に密嵌されるスリーブ２１と、その機内側の端部から円盤状に展開するシールフランジ２２とを有する。静止側密封要素１におけるシールリング１２のシールリップ１２１は、このスリンガ２におけるシールフランジ２２の内側面２２ａに、先端１２１ａの全周が摺動可能に密接される。

カバー３は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス加工することによって製作されたものであって、ハウジング２０１側に、静止側密封要素１におけるシールリップ１２１とスリンガ２におけるシールフランジ２２との摺動部Ｓをクランク室Ａ側から包囲するように設けられている。

詳しくは、このカバー３は、静止側密封要素１における取付環１１の外周嵌着部１１ａの内周に圧入嵌着された外周筒部３１と、そのクランク室Ａ側の端部から内周側へ、スリンガ２におけるシールフランジ２２のクランク室Ａ側を、前記摺動部Ｓよりも内周側の位置まで延びる径方向部３２と、さらにその内周端からクランク室Ａと反対側へ延びて前記シールフランジ２２と対向する円筒状の返し部３３とからなる。外周筒部３１の内径はスリンガ２におけるシールフランジ２２の外径よりも大径である。

カバー３の下部内周は、静止側密封要素１におけるシールリップ１２１とスリンガ２におけるシールフランジ２２との摺動部Ｓの下端より上側へ延びている。すなわち、カバー３における返し部３３の下端内周面の高さｈ_１は、摺動部Ｓの下端の高さｈ_２より高くなっている。

以上のように構成された第一の形態による密封装置は、クランク室Ａ側のエンジンオイルを密封対象とするもので、すなわちこのエンジンオイルは、スリンガ２のシールフランジ２２と静止側密封要素１のシールリップ１２１との互いの摺動部Ｓにおいて、エンジン外部空間Ｂ側への漏出を阻止される。しかも、この密封装置によれば、クランクシャフト２０２と一体的に回転するスリンガ２のシールフランジ２２が、摺動部Ｓの内周側へ侵入しようとするエンジンオイルを遠心力によって外周側へ振り切るので、優れたシール機能を発揮する。また、ダストフィルタ１３は、エンジン外部空間Ｂから摺動部Ｓへ異物が侵入するのを防止する。

そして、この第一の形態によれば、カバー３の外周筒部３１は静止側密封要素１における取付環１１の外周嵌着部１１ａの内周に圧入嵌着することによって、カバー３と静止側密封要素１が予め一体化され、これによってスリンガ２も、シールフランジ２２がカバー３と静止側密封要素１の間に保持されると共に、スリーブ２１がダストフィルタ１３の内周に挿通された状態に仮組みすることができるので、取扱が容易になる。

ここで、クランク室Ａから飛来してカバー３の内周の環状隙間Ｇを通って、カバー３に包囲された空間（以下、被包囲空間という）Ｃへ侵入したエンジンオイル飛沫や、クランクシャフト２０２の外周面をスリンガ２側へ伝って来るエンジンオイルの液滴は、回転するスリンガ２のシールフランジ２２における内周部の外側面２２ｂに付着して遠心力により振り切られ、被包囲空間Ｃへ取り込まれる。そして被包囲空間Ｃにいったん取り込まれたエンジンオイルは、カバー３の返し部３３によって、容易にクランク室Ａへ戻ることができないので、前記被包囲空間Ｃの下部へ落下して蓄積され、液溜まりＣ_Ｏを形成する。

液溜まりＣ_Ｏの液面レベルは、返し部３３の下端内周面の高さｈ_１まで上昇することが可能であるから、スリンガ２のシールフランジ２２と静止側密封要素１のシールリップ１２１との互いの摺動部Ｓの下端を、前記液溜まりＣ_Ｏに浸漬された状態とすることができる。すなわち、シールリップ１２１との摺動部Ｓにおけるスリンガ２のシールフランジ２２は、１回転毎に液溜まりＣ_Ｏに浸漬されることになるので、前記摺動部Ｓは液溜まりＣ_Ｏのエンジンオイルによって良好に潤滑され、したがって摩耗や発熱が抑制されて、優れた耐久性が確保される。

また、液溜まりＣ_Ｏのエンジンオイルは、回転するスリンガ２のシールフランジ２２との接触によって被包囲空間Ｃの上部へ刎ね上げられるが、刎ね上げられたエンジンオイルの飛沫は、静止側密封要素１における取付環１１の内面を伝って、あるいはカバー３における外周筒部３１の内周面の上部３１ａから、径方向部３２の内側面３２ａや返し部３３の外周面３３ａを伝って落下し、被包囲空間Ｃの下部の液溜まりＣ_Ｏに還流される。このため、前記液溜まりＣ_Ｏの液量が保持され、摺動部Ｓの良好な潤滑状態が維持される。

次に、図２は、本発明に係る密封装置の第二の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の断面図、図３は、第二の形態におけるカバーを図２の矢印III方向から見た図である。

この第二の形態において、静止側密封要素１及びスリンガ２は、図１に示される第一の形態と同様の構成を有する。

カバー３は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス加工することによって製作されたものであって、図２に示される装着状態においてハウジング２０１の内周面２０１ａに圧入嵌着された外周筒部３１と、そのクランク室Ａ側の端部から内周側へ、スリンガ２のシールフランジ２２のクランク室Ａ側を、静止側密封要素１のシールリップ１２１とスリンガ２のシールフランジ２２との摺動部Ｓよりも内周側の位置まで延びる径方向部３２と、その内周端のうちクランクシャフト２０２の軸心より下側となる部分をクランク室Ａ側へテーパ状に屈曲させた導油部３４と、この導油部３４より上側において、径方向部３２の内周からクランク室Ａと反対側へ延びて前記シールフランジ２２と対向する返し部３３とからなる。前記外周筒部３１におけるクランク室Ａと反対側の端部は、静止側密封要素１における取付環１１の端部と軸方向に衝合している。

図３に示されるように、カバー３における導油部３４の円周方向両端と返し部３３の間には、切欠部３５が形成されている。すなわち、曲げ方向の異なる返し部３３と導油部３４とを、切欠部３５によって互いに分離しているものである。また、導油部３４とクランクシャフト２０２及びスリンガ２のシールフランジ２２との隙間Ｇ_１，Ｇ_２は、クランク室Ａ側から飛来するエンジンオイル飛沫を容易に取り込むことができるように、十分に大きく取ってある。

以上のように構成された第二の形態による密封装置は、第一の形態と同様に、スリンガ２のシールフランジ２２と静止側密封要素１のシールリップ１２１との互いの摺動部Ｓにおいて、クランク室Ａ内のエンジンオイルを密封し、かつダストフィルタ１３によって、エンジン外部空間Ｂからの異物の侵入を防止するものである。

ここで、クランク室Ａから飛来するエンジンオイル飛沫の一部や、クランクシャフト２０２の外周面をスリンガ２側へ伝って来るエンジンオイルの液滴は、回転するスリンガ２のシールフランジ２２における内周部の外側面２２ｂに付着して遠心力により振り切られ、カバー３による被包囲空間Ｃへ取り込まれる。また、カバー３の下部にはクランク室Ａ側へ張り出した導油部３４が形成されているので、クランク室Ａの下部（オイルパン）側から刎ね上がるエンジンオイル飛沫などを容易に取り込むことができる。

カバー３による被包囲空間Ｃへいったん取り込まれたエンジンオイルは、容易にクランク室Ａへ戻ることができず、前記被包囲空間Ｃの下部へ落下して蓄積され、液溜まりＣ_Ｏを形成する。そして、この液溜まりＣ_Ｏの液面レベルは、導油部３４の円弧状先端縁におけるボトム位置３４ａの高さｈ_３及び切欠部３５の下端高さｈ_４のうち、いずれか低いほうのレベルまで上昇することが可能であるから、スリンガ２のシールフランジ２２と静止側密封要素１のシールリップ１２１との互いの摺動部Ｓの下端は、前記液溜まりＣ_Ｏに浸漬された状態とすることができる。すなわち、シールリップ１２１との摺動部Ｓにおけるスリンガ２のシールフランジ２２は、１回転毎に液溜まりＣ_Ｏに浸漬されることになるので、前記摺動部Ｓは液溜まりＣ_Ｏのエンジンオイルによって良好に潤滑され、したがって摩耗や発熱が抑制されて、優れた耐久性が確保される。

また、液溜まりＣ_Ｏのエンジンオイルは、回転するスリンガ２のシールフランジ２２との接触によって被包囲空間Ｃの上部へ刎ね上げられるが、刎ね上げられたエンジンオイルの飛沫は、静止側密封要素１における取付環１１の内面を伝って、あるいはカバー３における外周筒部３１の内周面の上部３１ａから、径方向部３２の内側面３２ａや返し部３３の外周面を伝って落下し、被包囲空間Ｃの下部の液溜まりＣ_Ｏに還流される。このため、前記液溜まりＣ_Ｏの液量が保持され、摺動部Ｓの良好な潤滑状態が維持される。

なお、この形態においても、図１の形態と同様に、カバー３の外周筒部３１を静止側密封要素１における取付環１１の外周嵌着部１１ａの内周に圧入嵌着することによって、カバー３と静止側密封要素１を予め一体化した構成とすることもできる。

本発明に係る密封装置の第一の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の断面図である。本発明に係る密封装置の第二の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の断面図である。第二の形態におけるカバーを図２の矢印III方向から見た図である。従来の技術による密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。

符号の説明

１静止側密封要素
１１取付環
１２シールリング
１２１シールリップ
１２１ａ先端
１２２ガスケット部
１２３弾性層
１３ダストフィルタ
２スリンガ（回転側密封要素）
２１スリーブ
２２シールフランジ
３カバー
３１外周筒部
３２径方向部
３３返し部
３４導油部
３５切欠部
２０１ハウジング
２０２クランクシャフト（回転体）
Ａクランク室（密封対象空間）
Ｂエンジン外部空間
Ｃ被包囲空間（カバーに包囲された空間）
Ｃ_Ｏ液溜まり
Ｓ摺動部

Claims

非回転のハウジング（２０１）側に設けられて先端（１２１ａ）が外周側を向いたシールリップ（１２１）を有する静止側密封要素（１）と、前記ハウジング（２０１）の内周に挿通された回転体（２０２）に設けられて前記シールリップ（１２１）と摺動可能に密接される回転側密封要素（２）と、前記ハウジング（２０１）側に設けられて前記シールリップ（１２１）と回転側密封要素（２）の摺動部（Ｓ）を密封対象空間（Ａ）側から包囲しその包囲された空間（Ｃ）の下部に液溜まり（Ｃ_Ｏ）を形成するカバー（３）と、を備え、このカバー（３）は、内周に前記密封対象空間（Ａ）と反対側を向いた返し部（３３）を有することを特徴とする密封装置。
カバー（３）の下部に、返し部（３３）よりも相対的に密封対象空間（Ａ）側へ延びる導油部（３４）が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。