JP2010048284A - オイルシール及びそれを使用した回転軸のシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸のシール構造において、使用するオイルシールのシール部のリップエッジが傷ついて油漏れが生じるのを防ぐ。
【解決手段】オイルシールは、円筒状の外周部２２と、フランジ部２３と、筒状のシール部２４を柔軟弾性材料により一体的に形成したシール本体２１を備え、シール部の内周には回転軸１５の外周に当接されるリップエッジ２４ａが形成されている。シール部の先端部から同軸的に延びる筒状の保護リップ２６は、シール部の先端部に連結されてシール部から離れるにつれて次第に径が減少する縮径部２６ａと、それに続いて次第に径が増大する円錐状の内面２６ｄを有する先端部２６ｂよりなり、保護リップの内面の縮径部と先端部の境界部となる最小径部２６ｃの径はリップエッジの径よりも小とする。先端部にスプライン１６が形成された回転軸の外周には、スプラインから離れた位置に保護リップの最小径部よりも小径となる逃げ部１７を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケーシングに設けられた回転軸の壁部を貫通する部分に装着されて、壁部の両側の空間の間をシールするオイルシールと、このオイルシールを使用した回転軸のシール構造に関する。

この種のオイルシールとしては例えば特許文献１に開示されたものがある。図３はこれと実質的に同じ構造のオイルシール１を示したものであり、円筒状の外周部３と、この外周部３の一端縁から内方に延びるフランジ部４と、このフランジ部４の内縁から外周部３と略平行に延びる筒状のシール部５を柔軟弾性材料により一体的に形成したシール本体２を備え、ケーシングに装着される外周部３とそれに続くフランジ部４には金属環７を一体的に設けて補強し、シール部５の内周には内方に突出して、ケーシングに支持される回転軸の外周面（符号１５Ａで示す）に締め代ｈが与えられて当接されるリップエッジ５ａを一体的に形成し、シール部５には軸線方向においてリップエッジ５ａ付近となる外周にガータスプリング８を装着したものである。シール本体２には、シール部５の根本部から半径方向内方に斜め外向きに突出するダストリップ６が一体形成されている。
特開２００８−２００３１号公報（図１及び図６）。

図１に示すように転がり軸受１１を介してケーシング１０に支持された回転軸１５を、上述したような従来技術のオイルシール１によりシールする場合には、回転軸１５をその先端側からシール部５内に挿入して、オイルシール１の外周部３をケーシング１０の取付孔１０ｃに装着する。シール部５のリップエッジ５ａには回転軸１５の外周面との間でシールするために締め代ｈが与えられているので、図１に示すように回転軸１５の先端側にスプライン１６が形成されている場合には、リップエッジ５ａはこの挿入の際に締め代ｈの分だけスプライン１６の外周に弾性的に押し付けられて摺動されるので、スプライン１６の山部の角により傷つけられるおそれが大きい。シールのためにリップエッジ５ａが接触する部分は、スプライン１６から根本側に外れた回転軸１５の円筒状の外周面１５ａであるが、リップエッジ５ａが一旦傷つけられるとリップエッジ５ａと外周面１５ａの間の接触部分から油漏れが生じるという問題が生じる。本発明はこのような問題を解決することを目的とする。

このために、本発明によるオイルシールは、円筒状の外周部と、この外周部の一端縁から内方に延びるフランジ部と、このフランジ部の内縁から外周部と同軸的に軸線方向に延びる筒状のシール部を柔軟弾性材料により一体的に形成し、シール部の内周にはフランジ部から軸線方向に離れた位置に、外周部と同軸的に配置される回転軸の外周に締め代が与えられて当接されるリップエッジを内方に突出して一体的に形成したシール本体を備えたオイルシールにおいて、シール本体にはシール部のリップエッジよりも先となる先端部から同軸的にフランジ部と反対側に延びる筒状の保護リップを一体的に形成し、保護リップは、シール部の先端部に連結されてシール部から離れるにつれて次第に径が減少する縮径部と、この縮径部に続いてシール部から離れるにつれて次第に径が増大する円錐状の内面を有する先端部よりなり、保護リップの内面の縮径部と先端部の境界部となる最小径部の径はリップエッジの径よりも小としたことを特徴とするものである。

前項に記載のオイルシールにおいて、自由状態における保護リップの最小径部の径は、その径を回転軸の外周の径となるまで拡開すれば、シール部のリップエッジの径が回転軸の外周の径と同一またはそれよりも大となるように設定することが好ましい。

前２項に記載のオイルシールにおいて、シール部には、軸線方向においてリップエッジ付近となる外周にガータスプリングを装着することが好ましい。

前３項に記載のオイルシールにおいて、シール本体の外周部及びフランジ部には補強用の金属環を一体的に設けることが好ましい。

また、本発明によるオイルシールを使用した回転軸のシール構造は、ケーシングの壁部に形成された取付孔に円筒状の外周部が装着された請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のオイルシールと、ケーシングに取付孔を同軸的に貫通するように設けられて先端部にスプラインが形成された回転軸よりなるオイルシールを使用した回転軸のシール構造において、回転軸の外周にはスプラインの根本部から軸線方向にスプラインの山径とほゞ同径で滑らかな円筒状の外周面をおいてオイルシールの保護リップの最小径部よりも小径となる逃げ部を形成し、オイルシールがケーシングの取付孔に装着された状態では、リップエッジは回転軸の滑らかな外周面に当接され、保護リップの最小径部は逃げ部内に位置されていることを特徴とするものである。

本発明によるオイルシールは、先端側にスプラインなどが形成されこのスプラインなどの根本部から軸線方向に滑らかな円筒状の外周面をおいて外周に逃げ部が形成された回転軸と組み合わせて使用するものである。請求項１の発明によれば、シール本体にはシール部のリップエッジよりも先となる先端部から同軸的にフランジ部と反対側に延びる筒状の保護リップを一体的に形成し、保護リップは、シール部の先端部に連結されてシール部から離れるにつれて次第に径が減少する縮径部と、この縮径部に続いてシール部から離れるにつれて次第に径が増大する円錐状の内面を有する先端部よりなり、保護リップの内面の縮径部と先端部の境界部となる最小径部の径はリップエッジの径よりも小としたので、オイルシールを装着するために回転軸をシール部内に挿入すると、柔軟弾性材料よりなる保護リップの先端部の円錐状の内面が先ず回転軸のスプラインなどの先端部に当接して、保護リップの内面の縮径部と先端部の境界部となる最小径部の径がスプラインの山径となるまで拡開されて、スプラインが最小径部内に挿入される。縮径部のこの拡開により保護リップと一体形成されたシール部のリップエッジも拡開されて、回転軸の外周との間の締め代が減少し、あるいは回転軸の外周との間に隙間が生じるので、回転軸を挿入する際に、リップエッジがスプラインの山部などの回転軸の外周の突出部との摺動により傷つけられるおそれは減少し、あるいは全くなくなる。従って回転軸の外周とリップエッジの接触部分から油漏れが生じるおそれは減少し、あるいは全くなくなる。外周部が取付孔内に嵌合されてオイルシールがケーシングに装着された状態では、最小径部は逃げ部内に入って回転軸と接触しなくなり、リップエッジはスプラインの根本部と逃げ部の間となる回転軸の滑らかな外周面に締め代が与えられて当接されて、オイルシールの両側の空間の間はシールされる。

自由状態における保護リップの最小径部の径は、その径を回転軸の外周の径となるまで拡開すれば、シール部のリップエッジの径が回転軸の外周の径と同一またはそれよりも大となるように設定するようにした請求項２の発明によれば、保護リップの最小径部の径がスプラインの山径となるまで拡開されれば、シール部のリップエッジの径が回転軸の外周の径と同一またはそれよりも大となって回転軸の外周との間の締め代が０となり、あるいは回転軸の外周との間に隙間が生じるので、回転軸を挿入する際に、リップエッジがスプラインとの摺動により傷つけられるおそれは全くなくなる。従って回転軸の外周とリップエッジの接触部分から油漏れが生じるおそれも全くなくなる。

シール部には、軸線方向においてリップエッジａ付近となる外周にガータスプリングを装着するようにした請求項３の発明によれば、オイルシールのシール性を高めるためにシール部の柔軟性を高めてもリップエッジによる回転軸の外周に対する締め付け力を安定した値とすることができるので、オイルシールのシール性を向上させることができる。

シール本体の外周部及びフランジ部には補強用の金属環を一体的に設けた請求項４の発明によれば、オイルシールのシール性を高めるためにシール本体の柔軟性を高めても、ケーシングに対するオイルシールの取り付けを確実に行うことができる。

また、ケーシングの壁部に形成された取付孔に円筒状の外周部が装着された前述した各請求項に記載のオイルシールと、ケーシングに取付孔を同軸的に貫通するように設けられて先端部にスプラインが形成された回転軸よりなるオイルシールを使用した回転軸のシール構造において、回転軸にはスプラインの根本部から軸線方向にスプラインの山径とほゞ同径で滑らかな外周面をおいてオイルシールの保護リップの最小径部よりも小径となる逃げ部を形成し、オイルシールがケーシングの取付孔に装着された状態では、リップエッジは回転軸の滑らかな外周面に当接され、保護リップの最小径部は逃げ部内に位置されている請求項５の発明によれば、外周部が取付孔内に嵌合されてオイルシールがケーシングに装着された状態では、最小径部は逃げ部内に入って回転軸と接触することはなく、従ってリップエッジはスプラインの根本部と逃げ部の間となる回転軸の滑らかな外周面に締め代が与えられて確実に当接されるので、オイルシールの両側の空間の間はシールされる。オイルシールを装着する際には、回転軸をシール部内に挿入すれば、柔軟弾性材料よりなる保護リップの先端部の円錐状の内面が先ず回転軸のスプラインの先端部に当接して、保護リップの内面の縮径部と先端部の境界部となる最小径部はスプラインの山径となるまで拡開されて、スプラインが最小径部内に挿入される。縮径部のこの拡開により保護リップと一体形成されたシール部のリップエッジも拡開されて、回転軸の外周との間の締め代が減少し、あるいは回転軸の外周との間に隙間が生じるので、回転軸をシール部に挿入する際に、リップエッジがスプラインの山部などの回転軸の外周の突出部との摺動により傷つけられるおそれは減少し、あるいは全くなくなる。上述のようにオイルシールが装着された状態では、リップエッジは滑らかな外周面に締め代が与えられて確実に当接され、また回転軸をシール部に挿入する際に、リップエッジがスプラインの山部などとの摺動により傷つけられるおそれは減少し、あるいは全くなくなるので、オイルシールの両側の空間の間は確実にシールされ、回転軸の外周とリップエッジの接触部分から油漏れが生じるおそれは減少し、あるいは全くなくなる。

以下に、図１及び図２により、本発明によるオイルシールの最良の形態の説明をする。この実施形態のオイルシールは、柔軟弾性材料により外周部２２とフランジ部２３とシール部２４とダストリップ２５と保護リップ２６を一体的に形成したシール本体２１と、補強のために外周部２２とフランジ部２３の内部に埋設固着された金属環２７と、シール部２４の外周に装着されたガータスプリング２８により構成されている。

図１及び図２に示すように、シール本体２１は外径に比して短い円筒状の外周部２２と、この外周部２２の一側縁から内方に延びるフランジ部２３と、このフランジ部２３の内縁から外周部２２と同軸的に軸線方向に延びる筒状のシール部２４と、シール部２４に続く保護リップ２６を、略コ字形となるようにニトリルゴムなどの弾性ゴム（柔軟弾性材料）により一体的に形成したものである。シール部２４はフランジ部２３の内縁に一端が連結されて軸線方向に延びる筒状で、その内周にはフランジ部２３から軸線方向に離れた位置に、リップエッジ２４ａが内方に突出して一体的に形成されている。シール部２４には軸線方向においてリップエッジ２４ａ付近となる外周に環状溝２４ｂが形成され、この環状溝２４ｂにはリップエッジ２４ａによる後述する回転軸１５の外周に対する締め付け力を安定させるためのガータスプリング２８が装着されている。フランジ部２３とシール部２４の境界部付近からは半径方向内方に斜め外向きに突出するダストリップ２５が一体形成され、外周部２２とフランジ部２３内には補強のためのＬ形断面形状の金属環２７が一体的に埋設固着されている。

シール部２４には、リップエッジ２４ａよりも先となる先端部から同軸的にフランジ部２３と反対側に延びる筒状の保護リップ２６が一体的に形成されている。この保護リップ２６は、シール部２４の先端部に一体的に連結されてシール部２４から離れるにつれて次第に径が減少する縮径部２６ａと、この縮径部２６ａに続いてシール部２４から離れるにつれて次第に径が増大する円錐状の内面２６ｄを有する先端部２６ｂよりなり、保護リップ２６の内面の縮径部２６ａと先端部２６ｂの境界部には最小径部２６ｃが形成される。この保護リップ２６が本発明によるオイルシールの特徴部分を構成している。

上述した構造のオイルシール２０のシール部２４のリップエッジ２４ａの径は、外力が加わっていない自由状態では、後述する回転軸１５の外周（図２に符号１５Ａで示す）よりも半径において距離ｅだけ小さくなっている。またこの自由状態では、保護リップ２６の内周面の縮径部２６ａと先端部２６ｂの境界部となる最小径部２６ｃの径は、半径において距離ｅよりも相当大きい距離ｆだけ、回転軸１５の外周よりも小さくなっている。保護リップ２６とシール部２４は柔軟弾性材料により一体形成されているので、保護リップ２６の最小径部２６ｃの径を弾性的に拡開すればそれにつれてシール部２４及び保護リップ２６の各部も変形し、ガータスプリング２８もともに変形する。この実施形態では、自由状態における保護リップ２６の最小径部２６ｃの径は、その径を回転軸１５の外周の径となるまで拡開した場合に、シール部２４のリップエッジ２４ａの径が回転軸１５の外周の径よりも半径でわずかな距離ｇだけ大となるように設定する。

上述したオイルシール２０が装着されるケーシング１０には、図１に示すように、壁部１０ａに形成したボス部１０ｂ内に嵌合した軸受１１を介して回転軸１５が支持され、この回転軸１５はボス部１０ｂに同軸的に形成した取付孔１０ｃを貫通して外部に延び、その先端部には部品を取り付けるためのスプライン１６とその谷径よりも細い締付ねじ１８が形成されている。オイルシール２０は、ボス部１０ｂに形成した取付孔１０ｃに外周部２２が嵌合されて取り付けられる。回転軸１５の外周には、スプライン１６の根本部から、軸線方向にスプライン１６の山径とほゞ同径で滑らかな円筒状の外周面１５ａをおいて、オイルシール２０の保護リップ２６の最小径部２６ｃよりも小径となる逃げ溝（逃げ部）１７が形成されている。

次に上述したような回転軸１５が支持されたケーシング１０に、前述したオイルシール２０を装着する手順を、図１により説明をする。先ず回転軸１５と同軸的にオイルシール２０を保持してスプライン１６の先端側から回転軸１５に接近させる。二点鎖線２０Ａに示すように、回転軸１５の最先端の締付ねじ１８だけが保護リップ２６の最小径部２６ｃに挿入された状態では、オイルシール２０の何れの部分も回転軸１５と接触されず、保護リップ２６の最小径部２６ｃの径は自由状態のままで、半径において距離ｆだけ回転軸１５の外周よりも小さくなっている。矢印ａに示すようにオイルシール２０をケーシング１０に向けて押し進めれば、保護リップ２６の先端部２６ｂの円錐状の内面２６ｄがスプライン１６の先端の面取り部１５ｂに当接して保護リップ２６の最小径部２６ｃの径は押し広げられ、回転軸１５のスプライン１６の山径（スプライン１６の根本部から逃げ溝１７の間の滑らかな円筒状の外周面１５ａの径とほゞ同じ）まで弾性的に拡開され、最小径部２６ｃ内にスプライン１６が押し込まれて二点鎖線２０Ｂに示す状態となる。この状態ではシール部２４も保護リップ２６とともに弾性変形され、そのリップエッジ２４ａの径は拡開されてスプライン１６の山径よりも大となり、スプライン１６の山部との間に隙間ｇが生じるので、シール部２４内に回転軸１５を挿入する際にリップエッジ２４ａがスプライン１６の山部により傷つけられるおそれはない。

この状態から矢印ｂに示すようにオイルシール２０をケーシング１０に向けてさらに押し進めれば、外周部２２がケーシング１０の取付孔１０ｃに嵌合されるとともに、リップエッジ２４ａはスプライン１６の根本部を通り過ぎて滑らかな円筒状の外周面１５ａの範囲に入り、さらに進んで外周部２２が取付孔１０ｃの最奥部まで嵌合されて停止される。この状態では図１の実線で示すように、保護リップ２６の最小径部２６ｃは逃げ溝１７内に入って回転軸１５と接触しなくなって、シール部２４は図１の二点鎖線２０Ａで示す状態に戻るので、リップエッジ２４ａは回転軸１５の滑らかな円筒状の外周面１５ａに締め代ｅが与えられて当接されて、オイルシール２０の両側の空間の間はシールされる。

このように上述した実施形態によれば、回転軸１５をシール部２４に挿入してオイルシール２０をケーシング１０に装着する際にリップエッジ２４ａがスプライン１６の山部により傷つけられるおそれはなく、また装着が完了した状態ではリップエッジ２４ａは回転軸１５の滑らかな円筒状の外周面１５ａに締め代ｅが与えられて当接されるので、回転軸１５の外周とリップエッジ２４ａの接触部分から油漏れが生じるおそれはなくなる。

なお上述した実施形態では、自由状態における保護リップ２６の最小径部２６ｃの径は、その径を回転軸１５の外周の径となるまで拡開すれば、シール部２４のリップエッジ２４ａの径が回転軸１５の外周の径よりも半径でわずかな距離ｇだけ大となるように設定しており、このようにすればシール部２４のリップエッジ２４ａとスプライン１６の山部との間にわずかな隙間ｇが生じるので、シール部２４内に回転軸１５を挿入する際にリップエッジ２４ａがスプライン１６の山部により傷つけられるおそれは全くない。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、自由状態における保護リップ２６の最小径部２６ｃの径は、その径を回転軸１５の外周の径となるまで拡開すれば、シール部２４のリップエッジ２４ａの径が回転軸１５の外周の径と同一またはそれよりも多少小さくなるように設定してもよい。その場合は図１の二点鎖線２０Ｂで示す状態におけるリップエッジ２４ａとスプライン１６の山部との間に隙間ｇが０になり、あるいは多少の締め代が生じるようになるが、そのような締め代がある限度以下であれば、オイルシール２０をケーシング１０に装着する際にリップエッジ２４ａがスプライン１６の山部により傷つけられることはないので、回転軸１５の外周とリップエッジ２４ａの接触部分から油漏れが生じることはない。

また上述した実施形態では、シール部２４には、軸線方向においてリップエッジ２４ａ付近となる外周にガータスプリング２８を装着しており、このようにすればオイルシールのシール性を向上させるためにシール部２４の柔軟性を高めてもリップエッジ２４ａによる回転軸１５の外周に対する締め付け力を安定した値とすることができるので、オイルシールのシール性を向上させることができる。

また上述した実施形態では、シール本体２１の外周部２２及びフランジ部２３には補強用の金属環２７を一体的に設けており、このようにすればオイルシールのシール性を高めるためにシール本体２１の柔軟性を高めても、ケーシング１０に対するオイルシールの取り付けを確実に行うことができる。

なお上述した実施形態では、回転軸１５の先端にスプライン１６が形成された例につき説明したが、回転軸１５をシール部２４に挿入する際にリップエッジ２４ａを傷つけるおそれがあるのはスプライン１６に限らず、ねじその他の突出部でも同様であり、本発明はそのような突出部を先端に設けた回転軸１５に対しても適用可能である。

本発明による回転軸のシール構造の一実施形態の構造及び作用を説明する部分断面図である。 図１に使用するオイルシールの構造を示す部分断面図図である。 従来技術によるオイルシールの一例の図２に相当する断面図である。

符号の説明

１０…ケーシング、１０ａ…壁部、１０ｃ…取付孔、１５…回転軸、１５ａ…外周面、１６…スプライン、１７…逃げ部（逃げ溝）、２０…オイルシール、２１…シール本体、２２…外周部、２３…フランジ部、２４…シール部２４、２４ａ…リップエッジ、２６…保護リップ、２６ａ…縮径部、２６ｂ…先端部、２６ｃ…最小径部、２６ｄ…内面、２７…金属環、２８…ガータスプリング、ｅ…締め代。

Claims (5)

1. 円筒状の外周部と、この外周部の一端縁から内方に延びるフランジ部と、このフランジ部の内縁から前記外周部と同軸的に軸線方向に延びる筒状のシール部を柔軟弾性材料により一体的に形成し、前記シール部の内周には前記フランジ部から軸線方向に離れた位置に、前記外周部と同軸的に配置される回転軸の外周に締め代が与えられて当接されるリップエッジを内方に突出して一体的に形成したシール本体を備えたオイルシールにおいて、
   前記シール本体には前記シール部の前記リップエッジよりも先となる先端部から同軸的に前記フランジ部と反対側に延びる筒状の保護リップを一体的に形成し、
   前記保護リップは、前記シール部の前記先端部に連結されて前記シール部から離れるにつれて次第に径が減少する縮径部と、この縮径部に続いて前記シール部から離れるにつれて次第に径が増大する円錐状の内面を有する先端部よりなり、前記保護リップの内面の前記縮径部と前記先端部の境界部となる最小径部の径は前記リップエッジの径よりも小としたことを特徴とするオイルシール。
2. 請求項１に記載のオイルシールにおいて、自由状態における前記保護リップの最小径部の径は、その径を前記回転軸の外周の径となるまで拡開すれば、前記シール部のリップエッジの径が前記回転軸の外周の径と同一またはそれよりも大となるように設定したことを特徴とするオイルシール。
3. 請求項１または請求項２に記載のオイルシールにおいて、前記シール部には、軸線方向において前記リップエッジ付近となる外周にガータスプリングを装着したことを特徴とするオイルシール。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のオイルシールにおいて、前記シール本体の外周部及びフランジ部には補強用の金属環を一体的に設けたことを特徴とするオイルシール。
5. ケーシングの壁部に形成された取付孔に円筒状の外周部が装着された請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のオイルシールと、
   前記ケーシングに前記取付孔を同軸的に貫通するように設けられて先端部にスプラインが形成された回転軸
   よりなるオイルシールを使用した回転軸のシール構造において、
   前記回転軸の外周には前記スプラインの根本部から軸線方向に前記スプラインの山径とほゞ同径で滑らかな円筒状の外周面をおいて前記オイルシールの保護リップの最小径部よりも小径となる逃げ部を形成し、
   前記オイルシールが前記ケーシングの取付孔に装着された状態では、前記リップエッジは前記回転軸の滑らかな外周面に当接され、前記保護リップの最小径部は前記逃げ部内に位置されていることを特徴とする回転軸のシール構造。

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