JP2013061022A - オイルシール - Google Patents

Abstract

【課題】シールリップの摺動摩耗が進行してもネジ山による流体吸込み能力が低下するのを極力抑制することができるオイルシールを提供する。
【解決手段】軸の周面に摺動可能に密接するシールリップの大気側傾斜面にポンピング作用をなすためのネジ山を備えるオイルシールにおいて、ネジ山は、大気側傾斜面上に設けられた突起状の基部と、基部上に設けられたネジとの組み合わせよりなる２段構造とされ、基部は、大気側に向かうにしたがってその高さ寸法および幅寸法が大きくなる形状とされていることを特徴とする。また、基部における軸回転方向に対する前面側に緩斜面、後面側に急斜面が設けられ、ネジの頂角をＡ、緩斜面のネジ中心線に対する角度をＢ、急斜面のネジ中心線に対する角度をＣとして、Ａ／２＜Ｂ，Ａ／２＞Ｃの関係を充足するように形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

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、軸の周面に摺動可能に密接するシールリップの大気側傾斜面にポンピング作用をなすためのネジ山を備えるオイルシールに関する。

従来から図５に示すように、軸の周面に摺動可能に密接するシールリップ５２を備え、このシールリップ５２の大気側傾斜面５３に、軸回転時にポンピング作用をなして密封流体を吸い込むためのネジ山５４を設けてなるオイルシール５１が知られている（特許文献１の図７〜図９参照）。

しかしながら、この従来のオイルシール５１においては、ネジ山５４がそのリップ端側端部５４ａから大気側端部５４ｂへかけて長手方向の全長に亙って一定の高さ寸法および幅寸法を備えるように形成されているために、以下の不都合がある。

すなわち図６（Ａ）は、新品のオイルシール５１を軸６１の外周に装着した状態を示しており、このオイルシール５１がシールリップ５２の摺動摩耗により経時的に変化すると図６（Ｂ）のようになる。図６（Ａ）に示すようにシールリップ５２は当初、軸６１により押し拡げられるので、大気側傾斜面５３の軸６１に対する傾斜角度α_０が小さく設定されるが、図６（Ｂ）に示すようにシールリップ５２の摺動摩耗が進行すると、この傾斜角度が大きくなる（α_０→α_１）。

したがって、この図６（Ａ）（Ｂ）に示すオイルシール５１に上記図５のネジ山５４が設けられていると、大気側傾斜面５３の軸６１に対する傾斜角度が大きくなるのに伴ってネジ山５４の軸６１に対する傾斜角度も同様に大きくなるため、ネジ山５４が謂わば立ち過ぎの状態となって、ネジ山５４による流体吸込み能力が低下してしまうことになる。

尚、本願出願人は先に、図７に示すネジ山５４を備えるオイルシール５１（特許文献１の図５〜図６参照）や、図８に示すネジ山５４を備えるオイルシール５１（特許文献２参照）を提案しているが、これらはいずれもネジ山５４の断面形状に工夫を凝らしたものであって、ネジ山５４がそのリップ端側端部５４ａから大気側端部５４ｂへかけて長手方向の全長に亙って一定の高さ寸法および幅寸法を備える点については上記図５のオイルシール５１と異なるところがない構成となっている。

特許第４０９７８２５号公報 特許第４６６６１３２号公報

本発明は以上の点に鑑みて、シールリップの摺動摩耗が進行してもネジ山による流体吸込み能力が低下するのを極力抑制す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、軸の周面に摺動可能に密接するシールリップの大気側傾斜面にポンピング作用をなすためのネジ山を備えるオイルシールにおいて、前記ネジ山は、前記大気側傾斜面上に設けられた突起状の基部と、前記基部上に設けられたネジとの組み合わせよりなる２段構造とされ、前記基部は、大気側に向かうにしたがってその高さ寸法および幅寸法が大きくなる形状とされていることを特徴とする。

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記載のオイルシールにおいて、前記基部における軸回転方向に対する前面側に緩斜面、後面側に急斜面がそれぞれ設けられ、前記ネジの頂角をＡ、前記緩斜面のネジ中心線に対する角度をＢ、前記急斜面のネジ中心線に対する角度をＣとして、
Ａ／２＜Ｂ，Ａ／２＞Ｃ
の関係を充足するように形成されていることを特徴とする。

上記構成を備える本発明のオイルシールにおいては、ネジ山が、シールリップの大気側傾斜面上に設けられた突起状の基部と、この基部上に設けられたネジとの組み合わせよりなる２段構造とされ、このうち１段目の基部が、大気側に向かうにしたがってその高さ寸法および幅寸法が大きくなる形状とされているために、この上に設けられる２段目のネジには大気側傾斜面とは異なる傾斜角度が設定され、すなわち２段目のネジの軸に対する傾斜角度が大気側傾斜面の軸に対する傾斜角度よりも小さく設定される。したがってシールリップの摺動摩耗に伴って大気側傾斜面の軸に対する傾斜角度が大きくなってもネジ山の軸に対する傾斜角度がそれほど大きくならないと云う状況が出来し、よってネジ山による流体吸込み能力が極端に低下するのを抑制することが可能となる。

尚、ネジ山の軸に対する傾斜角度が小さいと云うことは、この傾斜角度を規定する基部の上面と軸の周面とのなす角度が小さいと云うことであるので、上記状況はこれを両面間の狭まり隙間によるくさび効果として説明することもでき、すなわち本発明では上記構成により両面間に小さな角度の狭まり隙間が設定されるので、大きなくさび効果が発揮され、よってネジ山によるポンプ量を増大させることが可能となる。

また、上記状況は、オイルシールの軸方向に関するものであるが、円周方向についても同様に小さな角度の狭まり隙間を設定して大きなくさび効果を発揮することによりポンプ量を増大させることが考えられる。したがってこれに対応する場合には、突起状の基部における軸回転方向に対する前面側に緩斜面を設けることとし、この緩斜面と軸の周面の間に小さな角度の狭まり隙間を設定する。

また、このように基部における軸回転方向に対する前面側に緩斜面を設ける場合、反対側の後面側に同様に緩斜面を設けると、２段目のネジが摺動摩耗により消失して１段目の基部が軸と摺動する状況となったときに、摺動面積が極端に増大して摺動トルクが増大することが懸念される。そこでこれに対策するため、反対側の後面側には緩斜面ではなく急斜面を設けることとし、これにより摺動面積が極端に増大するのを可及的に防止する。

緩斜面は、軸に対する傾斜角度が２段目のネジの側面の傾斜角度より小さなものであり、一方、急斜面は反対に、軸に対する傾斜角度が２段目のネジの側面の傾斜角度より大きなものである。すなわち換言するとネジの頂角をＡ、緩斜面のネジ中心線に対する角度をＢ、急斜面のネジ中心線に対する角度をＣとして、
Ａ／２＜Ｂ，Ａ／２＞Ｃ
の関係を充足するように形成される。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明のオイルシールにおいては上記したように、ネジ山が、大気側傾斜面上に設けられた突起状の基部と、この基部上に設けられたネジとの組み合わせよりなる２段構造とされ、このうち１段目の基部が、大気側に向かうにしたがってその高さ寸法および幅寸法が大きくなる形状とされているために、この上に設けられる２段目のネジに大気側傾斜面と異なる傾斜角度が設定され、すなわち２段目のネジの軸に対する傾斜角度が大気側傾斜面の軸に対する傾斜角度よりも小さく設定される。したがってシールリップの摺動摩耗に伴って大気側傾斜面の軸に対する傾斜角度が大きくなってもネジ山の軸に対する傾斜角度がそれほど大きくならないため、ネジ山による流体吸込み能力が極端に低下するのを抑制することができる。

また、基部における軸回転方向に対する前面側に緩斜面を設けることによりオイルシールの円周方向についても狭まり隙間を設定して流体吸込み能力を確保することができ、反対側の後面側に急斜面を設けることにより摺動面積が極端に増大して摺動トルクが極端に増大するのを抑制することができる。

本発明の実施例に係るオイルシールの要部断面図 図１におけるＤ−Ｄ線拡大断面図 同オイルシールが備えるネジ山の断面形状を示す説明図 同ネジ山の作動を示す説明図 従来例に係るオイルシールを示す図であって、図５（Ａ）は同オイルシールの要部断面図、図５（Ｂ）は同オイルシールが備えるネジ山の拡大図、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）におけるＥ−Ｅ線拡大断面図 同オイルシールの作動を示す図であって、図６（Ａ）はシールリップが摺動摩耗する前の状態を示す説明図、図６（Ｂ）はシールリップが摺動摩耗した後の状態を示す説明図 他の従来例に係るオイルシールを示す図であって、図７（Ａ）は同オイルシールの断面図、図７（Ｂ）は同オイルシールが備えるネジ山の拡大図、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）におけるＦ−Ｆ線拡大断面図 他の従来例に係るオイルシールを示す図であって、図８（Ａ）は同オイルシールの要部断面図、図８（Ｂ）は同オイルシールが備えるネジ山の拡大断面図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）ねじ山、ねじ本数は従来のまま、リップ摩耗に伴うシールの吸込み能力（ポンプ量）の低下を抑制する。このため以下の構成とする。
（１−１）基部の突起の上に、ねじを設ける。
（１−２）基部は以下のように設定する。
（１−２−１）大気側に向かうにしたがい、高さ・幅が高く、広くなる。
（１−２−２）軸回転方向に対して前面は緩斜面とし、後面は急斜面とする。
（１−２−３）ねじの頂角をＡとし、基部の緩斜面側斜面のねじ中心線に対する角度をＢ、基部の急斜面側斜面のねじ中心線に対する角度をＣとした場合、
Ａ／２＜Ｂ，Ａ／２＞Ｃ
とする。
（２）ねじ直下に軸回転方向に対して前面を緩斜面とし、狭まり隙間を作ることでポンプ量を向上させる。また、軸とリップ表面とのクリアランスを狭くすることで大気側へ逃げる飛沫油を回収しやすくする。
（３）リップ摩耗が進むと軸方向の狭まり隙間のくさび効果が低下（α_０→α_１と大きくなる）し、吸込み能力が低下する傾向となるが、基部の高さを大気側に向かうにしたがい高く設定することで、油が集まるねじ山の軸回転方向に対して前面側斜面の、ねじ山と基部との境界であるねじ根元付近における、軸方向の狭まり隙間のくさび効果の低下を低く抑えることができる。

（４）
（４−１）上記「α_０→α_１と大きくなる」とは具体的には図６に示す状態を表している。
（４−２）図６で云えば、新品α_０＝１３°→摩耗後α_１＝２５°と角度が大きくなる。軸によって押し拡げられることでリップ大気側面の角度は小さくなっているが、リップ先端の摩耗が進むことでその角度は徐々に大きくなっていく。
（４−３）リップの摩耗が進行することで、新品α_０＝１３°→摩耗後α_１＝２５°となり、先狭まりの角度が大きくなる（＝狭まり隙間の効果が低下する）。
（４−４）図６で示すリップ断面自体のリップ角度（大気側面角度α）はリップ摩耗が大きくなるとともに大きくなる。ねじ山の基部を大気側に向かって高くすることで、軸とねじ根元付近のねじ山基部との距離は近付くため、ねじ根元付近においては狭まり隙間が大きくなることを小さく抑えることができる。
（５）基部の角度を、本発明のように設定することで、ねじが摩耗し基部の摩耗まで進行した場合に、基部における軸回転方向に対する前面側および後面側を共に緩斜面とした場合と比較して、摩耗幅の増加を小さく抑えることができる。すなわちゴムと軸との接触面積の増加を抑えることができるので、トルクの上昇を低く抑えることができる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１および図２に示すように、当該実施例に係るオイルシール１は、軸６１の周面６１ａに摺動可能に密接するシールリップ１１を備え、このシールリップ１１の大気側傾斜面１２に、軸６１の回転時にポンピング作用をなして密封流体を吸い込む（ポンピング作用により密封流体を密封流体側空間へ押し戻す）ためのネジ山２１が設けられている。ネジ山はネジ突起と称されることもある。ネジ山２１は以下のように構成されている。

すなわち、所定のゴム状弾性体よりなるシールリップ１１の大気側傾斜面１２および密封流体側傾斜面１３が交差する尖端状のリップ内周端部１４から大気側（図１では下方）へ所定の軸方向長さＬ_１に亙ってネジ山形成の第１領域Ｅ_１が設定され、この第１領域Ｅ_１の更に大気側に所定の軸方向長さＬ_２に亙ってネジ山形成の第２領域Ｅ_２が設定されている。

第１領域Ｅ_１には、通常の１段構造の、断面三角形状の第１ネジ山３１が設けられている。この第１ネジ山３１は、そのリップ端側端部３１ａから大気側端部３１ｂへかけて長手方向の全長に亙って一定の高さ寸法（径方向高さ寸法）および幅寸法（円周方向幅寸法）を備えるように形成されており、すなわち長手方向のどの位置でも同一の断面形状となるように形成されている。

第２領域Ｅ_２には、大気側傾斜面１２上に設けられた突起状の基部４２と、この基部４２上に設けられたネジ４３との組み合わせよりなる２段構造の第２ネジ山４１が設けられている。基部４２は、大気側に向かうにしたがってその高さ寸法および幅寸法が一定の割合で徐々に大きくなる形状に形成されている。一方、ネジ４３は、そのリップ端側端部４３ａから大気側端部４３ｂへかけて長手方向の全長に亙って一定の高さ寸法および幅寸法を備えるように形成されており、すなわち長手方向のどの位置でも同一の断面形状となるように形成されている。またこのネジ４３は、第１ネジ山３１と同様、断面三角形状に形成され、そのリップ端側端部４３ａで第１ネジ山３１の大気側端部３１ｂにそのまま一連に繋がっている。

基部４２における軸回転方向（図２に矢印Ｐで示す）に対する前面側に緩斜面４４が設けられ、これに対し、基部４２における軸回転方向Ｐに対する後面側に急斜面４５が設けられている。緩斜面４４および急斜面４５はいずれも円周方向をネジ４３に近付くにしたがってその高さ寸法が一定の割合で徐々に大きくなる向きに傾斜するよう形成されている。傾斜角度の大小関係としては図３に示すように、ネジ４３の頂角をＡ、緩斜面４４のネジ中心線０に対する角度をＢ、急斜面４５のネジ中心線０に対する角度をＣとして、
Ａ／２＜Ｂ・・・・（イ）式
Ａ／２＞Ｃ・・・・（ロ）式
の関係を充足するように形成されている。

ネジ山２１は、軸６１の回転時にポンピング作用をなして密封流体を吸い込むものであるので、その長手方向がオイルシール１の軸方向および円周方向に対して所定の角度を持つように形成されている。また、図１では作図の都合としてネジ山２１を３組のみ描いているが、実際には多数が円周上の全周にわたり等配で配置される。

上記構成のオイルシール１においては、ネジ山形成の第２領域Ｅ_２に設けられた第２ネジ山４１が、大気側傾斜面１２上に設けられた突起状の基部４２と、この基部４２上に設けられたネジ４３との組み合わせよりなる２段構造のネジ山とされ、このうち１段目の基部４２が、大気側に向かうにしたがってその径方向高さ寸法および円周方向幅寸法が徐々に大きくなる形状とされているために、この１段目の基部４２上に設けられた２段目のネジ４３に大気側傾斜面１２と異なる傾斜角度が設定され、すなわち２段目のネジ４３の軸６１に対する傾斜角度が大気側斜面１２の軸６１に対する傾斜角度よりも小さく設定される。したがって上記図６（Ａ）から（Ｂ）へと示したようにシールリップ１１の摺動摩耗に伴って大気側傾斜面１２の軸６１に対する傾斜角度が大きくなってもネジ山２１の軸６１に対する傾斜角度はそれほど大きくならず、よってネジ山２１による流体吸込み能力が極端に低下するのを抑制することができる。

また、１段目の基部４２における軸回転方向Ｐに対する前面側に緩斜面４４が設けられているために、図２に示すようにこの緩斜面４４と軸６１の周面との間に小さな狭まり角度の狭まり隙間４６が形成される。したがってこの狭まり隙間４６によるくさび効果によってネジ山２１によるポンプ量を増大させることができる。図４に示すように狭まり隙間４６は、２段目のネジ４３が摺動摩耗しても消失せず、却って径方向間隙が狭められるので、くさび効果がますます大きくなる。

また、１段目の基部４２における軸回転方向Ｐに対する前面側に緩斜面４４が設けられるとともに後面側に急斜面４５が設けられているために、この緩斜面４４および急斜面４５の組み合わせによれば、緩斜面２つの組み合わせの場合よりも基部４２の円周方向幅寸法が小さく設定される。したがって２段目のネジ４３が摺動摩耗により消失して１段目の基部４２が軸６１と摺動する状況となったときに、摺動面積が極端に増大して摺動トルクが増大するのを抑制することができる。

尚、上記実施例では、シールリップ１１の大気側傾斜面１２に通常の１段構造の第１ネジ山３１と、基部４２およびネジ４３の組み合わせよりなる２段構造の第２ネジ山４１とを併設する構成としたが、第１ネジ山３１はこれを省略しても良い。この場合、リップ内周端部１４と第２ネジ山４１との間にはネジなし領域が設定されるが、これも省略して、第２ネジ山４１がリップ内周端部１４から始まるようにしても良い。また上記実施例では、図１に示すように互いに隣り合うネジ山２１同士の間に円周方向にネジ山のない部分を設定していないが、ここにそのような部分を設定するようにしても良い。

１ オイルシール
１１ シールリップ
１２ 大気側傾斜面
１３ 密封流体側傾斜面
１４ リップ内周端部
２１ ネジ山
３１ 第１ネジ山
３１ａ，４３ａ リップ端側端部
３１ｂ，４３ｂ 大気側端部
４１ 第２ネジ山
４２ 基部
４３ ネジ
４４ 緩斜面
４５ 急斜面
４６ 狭まり隙間
６１ 軸
６１ａ 周面
Ｅ_１ ネジ山形成第１領域
Ｅ_２ ネジ山形成第２領域
０ ネジ中心線

Claims (2)

1. 軸の周面に摺動可能に密接するシールリップの大気側傾斜面にポンピング作用をなすためのネジ山を備えるオイルシールにおいて、
   前記ネジ山は、前記大気側傾斜面上に設けられた突起状の基部と、前記基部上に設けられたネジとの組み合わせよりなる２段構造とされ、
   前記基部は、大気側に向かうにしたがってその高さ寸法および幅寸法が大きくなる形状とされていることを特徴とするオイルシール。
2. 請求項１記載のオイルシールにおいて、
   前記基部における軸回転方向に対する前面側に緩斜面、後面側に急斜面がそれぞれ設けられ、
   前記ネジの頂角をＡ、前記緩斜面のネジ中心線に対する角度をＢ、前記急斜面のネジ中心線に対する角度をＣとして、
   Ａ／２＜Ｂ，Ａ／２＞Ｃ
   の関係を充足するように形成されていることを特徴とするオイルシール。

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