JP2007064458A

JP2007064458A - オイルシール

Info

Publication number: JP2007064458A
Application number: JP2005254902A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Nakagawa; 岳洋中川
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】シールリップにねじポンプ作用のための突条を有するオイルシールにおいて、低摺動トルクで優れた密封性能を実現可能とする。
【解決手段】シールリップ１の内周面に、シールエッジ部１１と、このシールエッジ部１１から反密封空間Ｂ側へ向けて大径になる反密封空間側円錐面１３が形成され、この反密封空間側円錐面１３におけるシールエッジ部１１側の所定幅の領域に、円周方向に対して所定の傾斜角度θをなして延びる多数の第一ねじ突条１４が形成され、第一ねじ突条１４の形成領域よりも相対的に反密封空間Ｂ側の領域に、第一ねじ突条１４と平行な方向へ延びると共に突出高さｈ_１５が第一ねじ突条１４の突出高さｈ_１４より高くかつ反密封空間Ｂ側へ向けて突出高さｈ_１５が漸次増大する舟底形の複数の第二ねじ突条１５が形成され、第一ねじ突条１４のピッチｐ_１４が第二ねじ突条１５のピッチｐ_１５より小さい。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車や一般機械、産業機械等における回転体の外周を密封するオイルシールにおいて、特に、ねじポンプ作用による密封性を得るための突条をシールリップに形成したものに関する。

オイルシールの典型的な従来技術としては、特許文献１，２に記載のようなものが知られている。
特開２０００−８１１４９号公報特開２００２−２２０２７号公報

図６は、特許文献１と同種のオイルシールを示す部分的な断面図、図７は、図６に示されるオイルシールのシールリップの断面形状とリップラインを示す説明図である。図６に示されるオイルシールは、ゴム状弾性材料で成形されたシールリップ１００を備え、このシールリップ１００の内周面に、最も小径のシールエッジ部１０１を境にして、密封空間（機内）Ａ側へ向けて大径になる密封空間側円錐面１０２と、反密封空間（機外）Ｂ側へ向けて大径になる反密封空間側円錐面１０３が形成され、反密封空間側円錐面１０３には、高さｈがシールエッジ部１０１側で反密封空間Ｂ側へ向けて漸次増大する舟底形の多数のねじ突条１０４が形成されている。１０５は回転軸２００に対するシールリップ１００の緊迫力を補償するためのエキステンションスプリング（ガータスプリングともいう）である。

このオイルシールは、シールリップ１００におけるシールエッジ部１０１が、回転軸２００の外周面と密封的に摺接されることによって軸封機能を奏し、密封空間Ａの密封対象流体（例えば油）が軸周から反密封空間Ｂである機外の大気側へ漏洩するのを阻止するものである。とくに、ねじ突条１０４，１０４，…が、回転軸２００の回転に伴ってねじポンプ作用を奏し、すなわち軸周を大気Ｂ側へ漏れ出そうとする密封対象流体を密封空間Ａ側へ押し戻す自吸作用を奏するため、優れた密封性能を発揮する。

この種のオイルシールにおいて、摺動トルクの低減及び摺動発熱の低減を図る場合は、回転軸２００に対するシールリップ１００の緊迫力を低下させるといった手法、あるいはシールリップ１００の表面にＰＴＦＥなどの低摩擦材料をコーティングする手法が採用される。ところがこの場合、回転軸２００の外周面に接触したねじ突条１０４，１０４，…が十分に潰れにくくなり、このため、回転軸２００の外周面に対するシールエッジ部１０１の密接領域（図７に示されるリップラインＬＬ）が、ねじ突条１０４によって円周方向に不連続となり、すなわちシールエッジ部１０１と回転軸２００の間に部分的に微小間隙を生じて、ここからの飛沫漏れを発生する問題があった。特に、このような飛沫漏れは、回転軸２００の外周面の周速が大きいほど発生しやすくなっていた。

したがって、このような飛沫漏れの発生を防止するには、ねじ突条１０４の高さを低くする必要があるが、ねじ突条１０４を低くすると、反密封空間Ｂの大気側へ漏れ出そうとする密封対象流体を密封空間Ａ側へ押し戻すねじポンプ作用による自吸性も低下する問題がある。

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、その技術的課題とするところは、シールリップにねじポンプ作用のための突条を有するオイルシールにおいて、低緊迫力でも優れた密封性能を実現可能とすることにある。

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の発明に係るオイルシールは、シールリップの内周面に、シールエッジ部と、このシールエッジ部から反密封空間側へ向けて大径になる反密封空間側円錐面が形成され、この反密封空間側円錐面における前記シールエッジ部側の摺動領域に、円周方向に対して所定の傾斜角度をなして延びる多数の第一ねじ突条が形成され、前記反密封空間側円錐面における前記第一ねじ突条の形成領域よりも相対的に反密封空間側の領域に、前記第一ねじ突条と対応する方向に延びると共に前記反密封空間側円錐面からの突出高さが前記第一ねじ突条より高くかつ前記反密封空間側へ向けて漸次増大する舟底形の複数の第二ねじ突条が形成され、前記第一ねじ突条のピッチが前記第二ねじ突条のピッチより小さいことを特徴とするものである。

この構成を備えるオイルシールは、シールリップのシールエッジ部で回転体の外周面と摺動可能に密接されることによって、密封機能を奏するものである。そして、反密封空間側円錐面に形成された第一ねじ突条及び第二ねじ突条が、回転体の回転時に漏洩流体を機内側へ押し戻すねじポンプ作用による自吸効果を発揮し、密封性を向上させる。特に、第二ねじ突条は、シールエッジ部寄りの部分が長い範囲にわたって回転軸の外周面と接触ないし極めて近接した状態となり、顕著な自吸効果を得るものである。また、摺動領域に設けられた第一ねじ突条は、突出高さが第二ねじ突条より相対的に低いので、シールリップの緊迫力が小さくても十分に潰れやすくなって、飛沫漏れの原因となる間隙の発生が抑制され、前記突出高さが低いことによるねじポンプ作用の低下は、第二ねじ突条よりピッチを小さくしたことによって補償される。

請求項２の発明に係るオイルシールは、請求項１に記載の構成において、反密封空間側円錐面は、第二ねじ突条が形成された領域に比較して、それよりシールエッジ部側の、第一ねじ突条が形成された領域が、緩勾配に形成されたことを特徴とするものである。

この構成によれば、第一ねじ突条の接触領域が大きくなるので、ねじポンプ作用による所要の自吸効果が確保される。

請求項１又は２の発明に係るオイルシールによれば、低緊迫力でも第一ねじ突条及び第二ねじ突条による所要の自吸効果を確保すると共に、飛沫漏れを防止して、密封性能を有効に高めることができる。

図１は、本発明に係るオイルシールの第一の形態を示す部分的な断面図、図２は、第一の形態によるシールリップの断面形状とリップラインを示す説明図、図３は、図１の要部を拡大して示す説明図である。すなわちこのオイルシールは、図１に示されるように、耐熱性、耐寒性、耐油性及び耐摩耗性などを考慮して選択されたゴム状弾性材料で成形されたものであって、装着状態において密封空間（機内）Ａ側を向くシールリップ１と、そのヘッド１０の外周に装着されて回転軸３の外周面に対する緊迫力を補償するためのエキステンションスプリング（ガータスプリングともいう）２を備える。

シールリップ１におけるヘッド１０の内周面は、最も小径であるシールエッジ部１１と、このシールエッジ部１１から密封空間Ａ側へ向けて大径になる密封空間側円錐面１２と、前記シールエッジ部１１から反密封空間（機外）Ｂ側へ向けて大径になる反密封空間側円錐面１３が形成され、すなわちシールエッジ部１１は、互いに逆向きの密封空間側円錐面１２及び反密封空間側円錐面１３によって断面形状が略Ｖ字形に形成されている。

反密封空間側円錐面１３におけるシールエッジ部１１側の所定幅の領域には、多数の第一ねじ突条１４が形成されている。この第一ねじ突条１４は、図３に拡大して示されるように、それぞれその延長方向と直交する断面が山形をなすものであって、円周方向に対して所定の傾斜角度θをなして延び、詳しくは回転軸３の回転方向へ向かってシールエッジ部１１側へ傾斜するように、すなわち螺旋の一部をなすように延びている。このため、軸回転時に、密封空間Ａ側から回転軸３の外周面との密封摺動部を漏れ出した密封対象油を密封空間Ａ側へ押し戻すねじポンプ作用を惹起するものである。

また、第一ねじ突条１４が形成された領域よりも相対的に反密封空間Ｂ側の領域には、第一ねじ突条１４と平行な方向へ延びる舟底形の複数の第二ねじ突条１５が形成されている。したがって、この第二ねじ突条１５も、軸回転時に、密封空間Ａ側から回転軸３の外周面との密封摺動部を漏れ出した密封対象油を密封空間Ａ側へ押し戻すねじポンプ作用を惹起するものである。そしてこの第二ねじ突条１５における少なくとも長手方向両端以外の部分は、反密封空間側円錐面１３からの突出高さｈ_１５が第一ねじ突条１４の突出高さｈ_１４より高く、シールエッジ部１１側の端部から長手方向中間部にかけての部分は、前記突出高さｈ_１５が反密封空間Ｂ側へ向けて漸次増大している。

また、第二ねじ突条１５のピッチｐ_１５は、例えば0.6〜0.8ｍｍ程度であるのに対し、第一ねじ突条１４のピッチｐ_１４はそれより小さく、例えば0.4〜0.06ｍｍ程度である。図３に示される例では、第二ねじ突条１５のシールエッジ部１１側の端部が、第一ねじ突条１４に複数本おきに連続して形成されている。

以上のように構成されたオイルシールは、シールリップ１が密封空間（機内）Ａ側を向くように機器の軸孔ハウジング（不図示）に圧入嵌着されると共に、シールリップ１におけるヘッド１０の内周のシールエッジ部１１が、前記軸孔ハウジングに挿通された回転軸３の外周面に摺動可能に密接されることによって、密封空間Ａ内の密封対象の油が軸周から反密封空間（大気）Ｂ側へ漏洩するのを阻止するものである。そして、軸回転時には、反密封空間側円錐面１３に形成された多数の第一ねじ突条１４及び第二ねじ突条１５が、密封空間Ａ側からシールエッジ部１１と回転軸３の外周面との密封摺動部を反密封空間Ｂ側へ通過した油を密封空間Ａ側へ押し戻すねじポンプ作用による自吸効果を惹起するため、優れた密封機能を奏する。

第一ねじ突条１４及び第二ねじ突条１５の自吸効果について、更に詳しく説明すると、第二ねじ突条１５は、図２に示されるように、シールエッジ部１１側（第一ねじ突条１４側）の部分１５ａが、長い範囲にわたって回転軸３の外周面と接触ないし極めて近接した状態となるので、顕著な自吸効果を発揮する。また、第一ねじ突条１４は、突出高さｈ_１４が低いものであるが、ピッチｐ_１４が第二ねじ突条１５のピッチｐ_１５より狭いことによって、所要の自吸効果が補償されている。

このオイルシールは、摺動トルクの低減及び摺動発熱の低減を図るために、回転軸３に対するシールリップ１の緊迫力を小さく設定してあり、このため、シールエッジ部１１の潰し代が小さなものとなっているが、シールエッジ部１１の近傍に位置する第一ねじ突条１４は、突出高さｈ_１４が、低緊迫力でも潰れる程度の低いものであるため、回転軸３の外周面に対する反密封空間側円錐面１３のシールエッジ部１１近傍の密接領域（図２に示されるリップラインＬＬ）が、第一ねじ突条１４によって円周方向に不連続となるようなことはない。したがって、高回転時の飛沫漏れの発生を有効に防止することができる。

また、図３に示されるように、第一ねじ突条１４，１４の裾部間は僅かに離間しており、すなわち第一ねじ突条１４，１４の間にはフラット部１４ａが形成されているため、目詰まりによる第一ねじ突条１４，１４の自吸効果の低下が起こりにくいものとなっている。

次に、図４は、本発明に係るオイルシールの第二の形態を示す部分的な断面図、図５は、第二の形態によるシールリップの断面形状とリップラインを示す説明図である。すなわちこのオイルシールにおいて、上述した第一の形態と異なるところは、シールリップ１における反密封空間側円錐面１３は、第二ねじ突条１５の形成領域１３ｂに比較して、それよりシールエッジ部１１側の第一ねじ突条１４の形成領域１３ａが緩勾配に形成されたことにあり、その他の構成は、基本的に第一の形態と同様である。

第二の形態によれば、反密封空間側円錐面１３におけるシールエッジ部１１側の第一ねじ突条１４の形成領域１３ａが緩勾配に形成されたことによって、図５に示されるように、回転軸３の外周面に対する反密封空間側円錐面１３のシールエッジ部１１近傍の密接幅（図５に示されるリップラインＬＬ）が広くなる。このため、図２との比較からわかるように第一ねじ突条１４の密接長さが長くなるので、低緊迫力でも、ねじポンプ作用による優れた自吸効果を確保することができる。

本発明に係るオイルシールの第一の形態を示す部分的な断面図である。第一の形態によるシールリップの断面形状とリップラインを示す説明図である。図１の要部を拡大して示す説明図である。本発明に係るオイルシールの第二の形態を示す部分的な断面図である。第二の形態によるシールリップの断面形状とリップラインを示す説明図である。従来技術によるオイルシールを示す部分的な断面図である。図６に示されるオイルシールのシールリップの断面形状とリップラインを示す説明図である。

符号の説明

１シールリップ
１０ヘッド
１１シールエッジ部
１２密封空間側円錐面
１３反密封空間側円錐面
１３ａ第一ねじ突条の形成領域
１３ｂ第二ねじ突条の形成領域
１４第一ねじ突条
１５第二ねじ突条
２エキステンションスプリング
３回転軸
Ａ密封空間
Ｂ反密封空間

Claims

シールリップ（１）の内周面に、シールエッジ部（１１）と、このシールエッジ部（１１）から反密封空間（Ｂ）側へ向けて大径になる反密封空間側円錐面（１３）が形成され、この反密封空間側円錐面（１３）における前記シールエッジ部（１１）側の所定幅の領域に、円周方向に対して所定の傾斜角度（θ）をなして延びる多数の第一ねじ突条（１４）が形成され、前記反密封空間側円錐面（１３）における前記第一ねじ突条（１４）の形成領域よりも相対的に反密封空間（Ｂ）側の領域に、前記第一ねじ突条（１４）と平行な方向へ延びると共に前記反密封空間側円錐面（１３）からの突出高さが前記第一ねじ突条（１４）より高くかつ前記反密封空間（Ｂ）側へ向けて漸次増大する舟底形の複数の第二ねじ突条（１５）が形成され、前記第一ねじ突条（１４）のピッチ（ｐ_１４）が前記第二ねじ突条（１５）のピッチ（ｐ_１５）より小さいことを特徴とするオイルシール。
反密封空間側円錐面（１３）は、第二ねじ突条（１５）が形成された領域（１３ｂ）に比較して、それよりシールエッジ部（１１）側の、第一ねじ突条（１４）が形成された領域（１３ａ）が、緩勾配に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のオイルシール。