JP2011220518A - 主リップ及びダストリップヒンジ点を備える省エネルギー型シール - Google Patents

Abstract

【課題】真空圧によってシールリップがシャフトから持ち上がらないようにする。
【解決手段】シール１０は、ボアに収容される外径面１４を有する取付部１２を備えている。脚部１８は取付部１２から軸方向に延びている。ヒンジ部２０は、軸方向に延びる脚部１８の端部１８ａに配置されており、該軸方向に延びる脚部１８の端部１８ａよりも大きい直径を備えたほぼ円形の断面を有している。主シールリップ２２とダストリップ２４はヒンジ部２０から延びている。
【選択図】図１

Description

本発明は、シール、特に主リップ及びダストリップヒンジ点を備えるシールに関する。

本節では、必ずしも従来技術ではない本開示に関連する背景情報を提供する。

シールリップとクランクシャフトとの間の摩擦を減少させることによって封止性能を向上させる省エネルギー型ラジアルシャフトシールが知られている。摩擦の改善が、消費電力を低減し且つ燃費を改善するのみならず、シールリップとクランクシャフトとの境界面に生じる熱量を低減する。

省エネルギー型シールは、オイルをエンジン又はトランスミッションへ戻す回転シャフトと対面する精密成形された螺旋を介してオイルを圧送することによって働く。螺旋パターンによってシャフトに多数の箇所で接触することにより、一箇所でシャフトと当接するばね付きリップシールでしばしば生じるシャフトの穴や欠陥に関連した危険性が小さくなる。

幾つかの用途では、省エネルギー型シールは、シールリップをシャフトから持ち上げる原因となる真空圧に耐える必要がある。

本発明に係るシールは、ボアに収容される外径面を有する取付部と、前記取付部から軸方向に延びる脚部と、前記軸方向に延びる脚部の端部に配置され、前記軸方向に延びる脚部の前記端部の直径よりも大きい直径を有するヒンジ部と、前記ヒンジ部から延びる主シールリップと、前記ヒンジ部から延びるダストリップとを備えることを特徴とする。

取り付けられていない状態において、前記主シールリップは、前記ダストリップに対して７０゜〜１１０゜の角度で前記ヒンジ部から延びていてもよい。

前記主シールリップは、溝を備えた接触面を有していてもよい。

また、前記主シールリップは、前記主シールリップの接触面とは反対側の面から延びる、厚さが増大した領域を有していてもよい。

前記シールはゴムから形成されていてもよい。

前記取付部は、金属性の挿入体を含み、前記金属製の挿入体は、前記外径面に対してほぼ平行な軸方向に延びる脚部と、前記軸方向に延びる脚部の端部から延びており且つ前記取付部の半径方向内方に延びる部分内に配置されている、半径方向内方に延びる脚部とを有していてもよい。

シャフトに取り付けられた状態において、前記主シールリップと前記ダストリップとが、前記シャフトと係合するように前記ヒンジ部と共に回動してもよい。

前記主シールリップと前記ダストリップが夫々、前記ヒンジ部の直径よりも小さい厚さを有していてもよい。

また、本発明に係るシールは、ボアに収容される外径面と、半径方向内方に延びる脚部とを備える取付部と、前記半径方向内方に延びる脚部の内方端部から延びており、軸方向に延びる脚部と、前記軸方向に延びる脚部の端部に配置され、前記軸方向に延びる脚部の前記端部より大きい直径を備えたほぼ円形の断面を有するヒンジ部と、前記ヒンジ部から延びる主シールリップと、前記ヒンジ部から延びるダストリップとを備えることを特徴とする。

取り付けられていない状態において、前記主シールリップが、前記ダストリップに対して７０゜〜１１０゜の角度で前記ヒンジ部から延びていてもよい。

前記主シールリップは、溝付きの接触面を有していてもよい。

また、前記主シールリップは、前記主シールリップの接触面とは反対側の面から延びる、厚さが増大した領域を有していてもよい。

前記シールはゴムから形成されていてもよい。

前記取付部は、金属性の挿入体を含み、前記金属製の挿入体は、前記外径面に対してほぼ平行な軸方向に延びる脚部と、前記軸方向に延びる脚部の端部から延びており且つ前記取付部の前記半径方向内方に延びる脚部内に配置されている、半径方向内方に延びる脚部とを有していてもよい。

シャフトに取り付けられた状態において、前記主シールリップと前記ダストリップとが、シャフトと係合するように前記ヒンジ部と共に回動してもよい。

前記主シールリップと前記ダストリップが夫々、前記ヒンジ部の直径よりも小さい厚さを有していてもよい。

本発明によれば、ボアに収容されるための外径面を有する取付部と、半径方向内方に延びる脚部とを備えるシールが提供される。軸方向に延びる脚部は、前記半径方向内方に延びる脚部の内方の端部から延びている。前記軸方向に延びる脚部の端部にはヒンジ部が配置されており、このヒンジ部は、該ヒンジ部が取り付けられている前記軸方向に延びる脚部の前記端部よりも大きい直径を備えるほぼ円形の断面を有している。主シールリップとダストリップは、夫々ヒンジ部から延びている。このヒンジ部により、主リップとダストリップが、該主リップとダストリップとの間の角度を維持しながら回動することができ、真空圧の間、ヒンジ部は、ダストリップがシャフトとより迅速に係合することを助け、これにより、真空圧の間に主リップが持ち上がるときに、封止接触を実現する。

その他の適用分野が、本明細書に提供された説明より明らかとなるであろう。この概要における説明及び特定の例は、単に例示のためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

また、ここで説明する図面は、全ての可能な実施態様ではなく、選択された実施形態を例示するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明の原理によるシールの断面図であり、シールは組み立てられていない状態である。 図１に示すシールの断面図であり、シールは組み立てられた状態である。 図１に示すシールの断面図であり、シールは組み立てられた状態であり、例示の２ｐｓｉの真空圧がシールに加えられている。 図１に示すシールの断面図であり、シールは組み立てられた状態であり、例示の３ｐｓｉの真空圧がシールに加えられている。

以下、添付の図面を参照して実施形態を詳細に説明する。

実施形態は、この開示が十分であるように且つ範囲を当業者に完全に伝えるように提供されている。特定の構成要素、装置及び方法の例等の多くの特定の詳細が、本開示の実施形態の十分な理解を与えるために記載されている。特定の詳細が採用される必要はなく、実施形態は多くの異なる形式で実施されてよく、開示範囲を限定するものと解釈されるべきではないことが当業者に明らかとなるであろう。幾つかの実施形態においては、公知の方法、公知の装置構造及び公知の技術は詳細に説明されていない。

本実施形態で使用される専門用語は、特定の実施形態を説明するためのものであり、限定しようとするものではない。また、ここで使用される用語「及び／又は」は、関連される列挙された部材のうちの１つ又は２つ以上のいずれか及び全ての組合せを含む。

以下、図１乃至図４を参照して、本開示の原理による省エネルギー型シール１０を説明する。尚、対応する参照符号は、複数の図面を通じて対応する部材を示す。

図１乃至図４において、シール１０は取付部１２を有しており、この取付部１２は、ボアに収容されるための外径面１４を有していてもよく、また、半径方向内方に延びる部分１６を有していてもよい。軸方向に延びる脚部１８は、取付部１２の半径方向内方に延びる部分１６の半径方向内方の端部から軸方向に延びている。ヒンジ部２０は、軸方向に延びる脚部１８の端部に配置されている。ヒンジ部２０は、ほぼ円形の断面を有していてもよいが、その他の形状が用いられてもよい。ヒンジ部２０は、好適には、ヒンジ部２０が結合された軸方向に延びるアームの端部１８ａよりも大きい直径を有している。主シールリップ２２はヒンジ部２０から延びている。また、ダストリップ２４はヒンジ部２０から延びている。

取付部１２の外径面１４には、外径面１４と、ボア３１の内面との封止係合を向上させる突出したビード３０が設けられている（図２）。取付部１２は、従来周知のように多くの形状を成すことができ、ここで示される実施形態には、ボア３１とのより優れた封止係合のために外径面１４を構造的に支持することができる軸方向に延びる部分３４を有する金属製の挿入体３２を含んでいてもよい。挿入体３２は、半径方向内方に延びる脚部１６内に配置された半径方向内方に延びる部分３６を有していてもよく、これにより、半径方向内方に延びる脚部１６に剛性を付与している。挿入体３２は選択的であり、挿入体３２の構成は、取付部の所望の特性に応じて変更することができる。

軸方向に延びる脚部１８は、取付部から、特に取付部１２の半径方向内方に延びる部分１６から延びていてもよい。軸方向に延びた脚部１８は、取付部１２に結合された近位端部から、脚部１８がヒンジ部２０に結合された遠位端部１８ａまで、その厚さが徐々に減少していてもよい。

ヒンジ部２０は、軸方向に延びる脚部１８の端部１８ａから軸方向及び半径方向内方に延びていてもよい。ヒンジ部２０は、好適には、軸方向に延びた脚部１８の遠位端部１８ａよりも大きい直径を有しており、これにより、ヒンジ部は、ヒンジ部自体が撓むよりもむしろ端部１８ａに対して曲がり易く又は回動し易くなっている。装着されていない状態では、主シールリップ２２は、ダストリップ２４に対して７０゜〜１１０゜の角度αでヒンジ部２０から延びている。

主シールリップ２２は、溝付きの接触面を有していてもよく、主シールリップは、シールのオイル側へオイルを戻す回転シャフトと対面する精密成形された螺旋を通ってオイルを圧送することによって作動する。主シールリップ２２の裏側には突出したビード部４２が設けられてもよく、このビード部４２は、シールリップの拡開に反作用するために回転シャフトに対して主シールリップ２２を付勢するための一体形成されたばねとして機能する補強ビードを提供する。通常、シールリップの自由縁部はオイル側に面している。

シール１０は、ゴム等のエラストマ材料から形成されてもよい。

図２は、シャフトＳにおける通常の取付け位置におけるシール１０を示す。通常の取付け位置において、主シールリップ２２及びダストリップ２４は、シャフトＳと当接している。主シールリップ２２及びダストリップ２４は夫々、ヒンジ部２０の厚さよりも小さい厚さを有しているので、主シールリップ及びダストリップ２４は、シャフトＳとの係合を確保するために、主シールリップ及びダストリップの長さに沿って撓む。

図３は、組み立てられた状態のシール１０を示しており、例示の２ｐｓｉ（pounds per square inch）の真空圧がシールに加えられている。この条件においては、主シールリップ２２はシャフトＳから持ち上がり始め、ヒンジ部２０は、図３に示したように、時計回りに回転し始め、これにより、シャフトＳに当接するダストリップ２４に、より大きな圧力を加えるようになる。

図４を参照すると、３ｐｓｉのより大きな真空圧が示されており、主シールリップ２２はシャフトＳから持ち上がっており、ヒンジ部２０は、図４に示したように、時計回りにさらに回転し、これにより、ダストリップ２４に対してより大きな力を加え、シャフトＳとの係合を維持している。

シール１０のヒンジ部２０は、主リップ２２とダストリップ１４との間の角度αを維持しながら、主リップ２２及びダストリップ２４をヒンジ点を中心に回動させてもよい。この角度を維持することにより、シールは、適度なシャフトずれにおいて真空圧に耐えることのできる改良された性能を有する。特に、真空圧の間、ヒンジ部は、ダストリップがシャフトとより迅速に係合するのを助け、これにより封止接触を維持する。このヒンジの特徴は、真空プロセスの間の主リップの持ち上がりをも遅らせる。シャフトへの主リップの封止接触と、シャフトへのダストリップの封止接触とが同時に重複して行われることにより、シールは、真空プロセス全体に亘って、封止係合を継続して実現することができる。

本実施形態の前記記載は、例示及び説明のためのものであり、網羅的なものではなく、また、本発明を限定するものではない。特定の実施形態の個々の要素又は特徴は、概して、その特定の実施形態に限定されず、適用可能である場合には入れ替え可能であり、特に示されたり説明されていなくとも、選択された実施形態において用いることができる。また、同じことが多くの形式で変更されてもよい。このような変更は、発明から逸脱するとみなされるべきではなく、全てのこのような変更が発明の範囲に含まれる。

本実施形態において示される１つの部材又は１つの構成要素は、文脈で明らかに示されない限り、複数の部材又は複数の構成要素を含むものとする。用語「備える」、「含む」及び「有する」は、包括的であり、したがって、上述の特徴、整数、操作、エレメント、及び／又は構成要素の存在を明示するものであるが、１つ又は２つ以上のその他の特徴、整数、操作、エレメント、構成要素、及び／又はこれらのグループの存在又は付加を排除するものではない。

また、本実施形態において、エレメントが、他のエレメントの「上にある」と言った場合や、他のエレメントに「係合される」、「結合される」又は「連結される」と言った場合、エレメントは、他のエレメントの上に直接にあるか、他のエレメントに直接に係合、結合又は連結されているか、介在するエレメント又は層が存在していてもよい。これに対し、エレメントが、他のエレメントの「上に直接ある」、他のエレメントに「直接に係合される」、「直接に結合される」又は「直接に連結される」と言った場合には、介在するエレメント又は層は存在しない。エレメントの間の関係を説明するために使用される他の文言は同様に解釈されるべきであり、例えば、「間に」と「間に直接に」、「隣接する」と「直接に隣接する」等がこれに該当する。

１０ シール
１２ 取付部
１４ 外径面
１６ 半径方向内方に延びる部分
１８ 脚部
１８ａ 端部
２０ ヒンジ部
２２ 主シールリップ
２４ ダストリップ
３０ ビード
３２ 挿入体
３４ 軸方向に延びた部分
３６ 半径方向内方に延びる部分

Claims (16)

1. ボアに収容される外径面を有する取付部と、
   前記取付部から軸方向に延びる脚部と、
   前記軸方向に延びる脚部の端部に配置され、前記軸方向に延びる脚部の前記端部の直径よりも大きい直径を有するヒンジ部と、
   前記ヒンジ部から延びる主シールリップと、
   前記ヒンジ部から延びるダストリップとを備えることを特徴とするシール。
2. 取り付けられていない状態において、前記主シールリップは、前記ダストリップに対して７０゜〜１１０゜の角度で前記ヒンジ部から延びていることを特徴とする請求項１記載のシール。
3. 前記主シールリップは、溝を備えた接触面を有することを特徴とする請求項１記載のシール。
4. 前記主シールリップは、前記主シールリップの接触面とは反対側の面から延びる、厚さが増大した領域を有することを特徴とする請求項１記載のシール。
5. 前記シールはゴムから形成されていることを特徴とする請求項１記載のシール。
6. 前記取付部は、金属性の挿入体を含み、
   前記金属製の挿入体は、前記外径面に対してほぼ平行な軸方向に延びる脚部と、前記軸方向に延びる脚部の端部から延びており且つ前記取付部の半径方向内方に延びる部分内に配置されている、半径方向内方に延びる脚部とを有することを特徴とする請求項１記載のシール。
7. シャフトに取り付けられた状態において、前記主シールリップと前記ダストリップとが、前記シャフトと係合するように前記ヒンジ部と共に回動することを特徴とする請求項１記載のシール。
8. 前記主シールリップと前記ダストリップが夫々、前記ヒンジ部の直径よりも小さい厚さを有することを特徴とする請求項１記載のシール。
9. ボアに収容される外径面と、半径方向内方に延びる脚部とを備える取付部と、
   前記半径方向内方に延びる脚部の内方端部から延びており、軸方向に延びる脚部と、
   前記軸方向に延びる脚部の端部に配置され、前記軸方向に延びる脚部の前記端部より大きい直径を備えたほぼ円形の断面を有するヒンジ部と、
   前記ヒンジ部から延びる主シールリップと、
   前記ヒンジ部から延びるダストリップとを備えることを特徴とするシール。
10. 取り付けられていない状態において、前記主シールリップが、前記ダストリップに対して７０゜〜１１０゜の角度で前記ヒンジ部から延びていることを特徴とする請求項９記載のシール。
11. 前記主シールリップは、溝付きの接触面を有することを特徴とする請求項９記載のシール。
12. 前記主シールリップは、前記主シールリップの接触面とは反対側の面から延びる、厚さが増大した領域を有することを特徴とする請求項９記載のシール。
13. 前記シールはゴムから形成されていることを特徴とする請求項９記載のシール。
14. 前記取付部は、金属性の挿入体を含み、
    前記金属製の挿入体は、前記外径面に対してほぼ平行な軸方向に延びる脚部と、前記軸方向に延びる脚部の端部から延びており且つ前記取付部の前記半径方向内方に延びる脚部内に配置されている、半径方向内方に延びる脚部とを有することを特徴とする請求項９記載のシール。
15. シャフトに取り付けられた状態において、前記主シールリップと前記ダストリップとが、シャフトと係合するように前記ヒンジ部と共に回動することを特徴とする請求項９記載のシール。
16. 前記主シールリップと前記ダストリップが夫々、前記ヒンジ部の直径よりも小さい厚さを有することを特徴とする請求項９記載のシール。

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