JP2014084934A

JP2014084934A - オイルシール

Info

Publication number: JP2014084934A
Application number: JP2012233637A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Nakagawa; 岳洋中川
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2014-05-12
Anticipated expiration: 2032-10-23
Also published as: KR20150077440A; EP2913566A1; CN104769338A; EP2913566B1; US10371260B2; JP6054135B2; EP2913566A4; US20150285380A1; CN104769338B; KR102143056B1; WO2014065014A1

Abstract

【課題】ダストリップとしてファブリックを用いる場合と比較して摺動トルクを低減させることができるオイルシールを提供する。
【解決手段】スリンガーは、フランジ部の機外側端面に径方向外方へ向けてポンピング作用をなすネジ溝を備える。リップシール部材は、メインリップ、ゴム状弾性体製のダストリップおよび同じくゴム状弾性体製の中間リップを備える。中間リップは、リップ端を機内側へ向け、リップ端をもって全周に亙ってスリンガーに密接し、さらにスリンガーに対する対向部に環状の第１突起および円周上一部の第２突起を備える。第１突起は、スリンガーとの間に微小間隙を形成してダストがリップ端のほうへ通過しにくくする構造を備える。第２突起は、第１突起より高さの高い部分を有して回転軸に偏心が生じたときに微小間隙を適正に保つ構造を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、シール技術に係る密封装置の一種であるオイルシールに関する。本発明のオイルシールは例えば、自動車（エンジン）関連の分野で用いられ、または一般産機の分野などで用いられる。

図４に示すように従来から、ダストリップとしてファブリック５１を用いるオイルシールが知られており、このオイルシールは例えば、自動車エンジン（ディーゼルエンジン）の分野においてクランクシャフトの回りをシールするために用いられる。

この従来技術において、ファブリック５１はその初期的な内径寸法（スリンガー５２挿入前の内径寸法）ｄ_１をスリンガー５２のファブリック摺動部分の外径寸法ｄ_２より小さく設定され、これによりファブリック５１は締め代を有し、スリンガー５２が挿入されるとスリンガー５２に沿ってファブリック５１が拡がり、スリンガー５２との接触幅を確保する構造となっている。

したがってここでは、ファブリック５１が円周上均一に押し拡げられるようにファブリック５１の締め代が大きく設定されているため、またファブリック５１自身の伸び荷重が高く、緊迫力が高くなるため、ファブリック５１の摺動トルクが高く、燃費向上の妨げとなっている。

また、ファブリック５１は通気性を備えるため、以下の利点および難点を有している。
利点・・・・
ファブリック５１およびメインリップ５３間の空間５４の圧力が低下する状況が発生する場合、ファブリック５１が機外Ｂのエア（大気）を取り込む（通過させる）ことにより圧力の低下が抑制される。したがってファブリック５１およびメインリップ５３間の空間５４の圧力が低下してメインリップ５３がスリンガー５２にベタ当たりするのを抑制することができる（ファブリックのエア取り込みによる利点）。
難点・・・・
オイルシール出荷時にエアリーク検査を行なうことがあり、検査は一般に機内側から正圧をかけてファブリック５１側でエア漏れ量を測定することにより行なわれる。この場合、上記従来技術ではファブリック５１がエアを放出する（通過させる）ため、オイルシールが正常であっても漏れ量がゼロとならない。したがって漏れ許容値を設定したうえで検査を行なう必要があり、漏れしきい値をゼロ設定とする簡易な検査を行なうことができない（ファブリックのエア放出による難点）。

特開平１０−１１５３７５号公報特開平７−２０８６１０号公報

本発明は以上の点に鑑みて、ダストリップとしてファブリックを用いる場合と比較して摺動トルクを低減させることができ、さらにファブリックのエア放出による難点を解消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、本発明のオイルシールは、ハウジングの軸孔内周に固定されるリップシール部材および前記軸孔に挿通する回転軸に固定されるスリンガーの組み合わせよりなり、機内の密封流体が機外へ漏洩するのを抑制するとともに機外のダストが機内へ侵入するのを抑制するオイルシールであって、前記スリンガーは、前記回転軸に嵌合される筒状部と前記筒状部から径方向外方へ向け立ち上げ形成されたフランジ部とを一体に備え、前記フランジ部の機外側端面に径方向外方へ向けてポンピング作用をなすネジ溝を備え、前記リップシール部材は、前記スリンガーにおけるフランジ部の機外側端面に摺動可能に密接して前記密封流体をシールするメインリップと、前記メインリップの機外側に配置されたゴム状弾性体製のダストリップと、前記メインリップおよび前記ダストリップの中間に配置された同じくゴム状弾性体製の中間リップとを備え、前記中間リップは、そのリップ端を機内側へ向け、前記リップ端をもって全周に亙って前記スリンガーにおける筒状部の外周面に摺動可能に密接し、さらに前記スリンガーにおける筒状部の外周面に対する対向部に環状の第１突起および円周上一部の第２突起を備え、前記第１突起は、前記スリンガーにおける筒状部の外周面との間に微小間隙を形成して前記ダストが前記リップ端のほうへ通過しにくくする構造を備え、前記第２突起は、前記第１突起より高さの高い部分を有して前記回転軸に偏心が生じたときに前記微小間隙を適正に保つ構造を備え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、ダストリップがファブリックではなくゴム状弾性体よりなるものとされ、ゴム状弾性体よりなるダストリップは薄肉に成形可能であるとともに弾性変形しやすいため、ファブリックと同等の締め代でありながら緊迫力が低減される。したがってダストリップの摺動トルクを低減させることが可能とされる。

また、本発明において、ファブリックのエア放出による難点は、以下のように解消される。

すなわち本発明においては、上記したようにスリンガーにおけるフランジ部の機外側端面に径方向外方へ向けてポンピング作用をなすネジ溝が設けられているため、機内の密封流体に対して優れたシール効果が発揮されるが、このようなネジ溝が設けられるとこのネジ溝を伝ってのエア流路が形成されるため、オイルシール出荷時にエアリーク検査を行なう場合、このエア流路を流れるエアが漏れとして検知されてしまう。

これに対しては、メインリップおよびダストリップの間に中間リップが配置され、この中間リップはそのリップ端を機内側へ向け、リップ端をもって全周に亙ってスリンガーに密接するため、この中間リップがネジ溝を伝ってオイルシール内部へ入ってくるエアをダストリップに届かせることなく途中で堰き止めてシールする。したがってオイルシールが正常である場合、ダストリップ側でエア漏れは検知されないことになり、よってエア漏れのしきい値をゼロ設定とする簡易な検査を行なうことが可能とされる。

また、本発明においては、ダストを以下のようにシールする。

すなわち本発明においては、上記したようにメインリップの機外側にゴム状弾性体製のダストリップが設けられているため、このダストリップがダストの侵入を抑制すべくシール作用を発揮する。またメインリップおよびダストリップ間に中間リップが配置され、中間リップに環状の第１突起が設けられ、この第１突起は、スリンガーにおける筒状部の外周面との間に微小間隙を形成してダストがリップ端のほうへ通過しにくくする構造を備えている。したがってこの第１突起の微小間隙によるラビリンス構造によってもダストをシールすることが可能とされる。

尚、中間リップは、環状の第１突起とともに円周上一部の第２突起を備え、この第２突起は、第１突起より高さの高い部分を有して回転軸に偏心が生じたときに第１突起の微小間隙を適正に保つ構造を備えている。したがって第１突起の微小間隙によるラビリンス構造は、軸偏心が生じたときにも失われにくいものとされている。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明においては以上説明したようにダストリップがファブリックではなく、薄肉に成形可能であるとともに弾性変形しやすいゴム状弾性体よりなるものとされるため、ダストリップの摺動トルクを低減させることが可能とされる。

また、オイルシール出荷時にエアリーク検査を行なう場合、中間リップがネジ溝を伝ってオイルシール内部へ入ってくるエアをダストリップに届かせることなく途中でシールするため、オイルシールが正常であればダストリップ側でエア漏れは検知されないことになる。したがってエア漏れのしきい値をゼロ設定とする簡易な検査を行なうことが可能とされる。

また、メインリップおよびダストリップ間に中間リップが配置され、中間リップに環状の第１突起が設けられ、第１突起がスリンガーとの間に微小間隙を形成してダストがリップ端のほうへ通過しにくくする構造を備えているため、この第１突起の微小間隙によるラビリンス構造によりダストをシールすることが可能とされる。

また、中間リップに第１突起とともに円周上一部の第２突起が設けられ、第２突起が第１突起より高さの高い部分を有して回転軸に偏心が生じたときに第１突起の微小間隙を適正に保つ構造を備えているため、第１突起の微小間隙によるラビリンス構造は、軸偏心が生じたときにも失われにくい。したがって軸偏心が生じてもダストをシールすることが可能とされる。

本発明の実施例に係るオイルシールの要部断面図同オイルシールにおけるリップシール部材をスリンガーと組み合わせる前の状態を示す要部断面図図１におけるＣ方向矢視図であって同オイルシールにおけるネジ溝の説明図従来例に係るオイルシールの要部断面図

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は、本発明の実施例に係るオイルシール１の要部断面を示しており、図２は同オイルシール１におけるリップシール部材１１をスリンガー３１と組み合わせる前の状態を示している。

図１に示すオイルシール１は、ハウジング（図示せず）の軸孔内周に固定されるリップシール部材１１と、前記軸孔に挿通する回転軸（図示せず）に固定されるスリンガー３１との組み合わせよりなり、機内Ａの密封流体が機外Ｂへ漏洩するのを抑制するとともに機外Ｂのダストが機内Ａへ侵入するのを抑制する。

スリンガー３１は、金属材よりなり、回転軸の外周面に嵌合される筒状部３１ａの機内側端部に径方向外方へ向けてフランジ部３１ｂを一体成形したものであって、フランジ部３１ｂの機外側端面３１ｃに、軸回転時に径方向外方へ向けてのポンピング作用をなすネジ溝３２（図３参照）が設けられている。図３に示すようにネジ溝３２は右４条ネジよりなり、すなわち内側（内径側）から外側（外径側）へかけて右回転で進む４等配の溝とされ、このようなネジ溝３２がフランジ部３１ｂにおける屈曲部３１ｄから先端部３１ｅへかけての範囲に設けられている。

リップシール部材１１は、取付環１２と、この取付環１２に被着されたゴム状弾性体１３とを備えている。取付環１２は、金属材よりなり、ハウジングの軸孔内周面に嵌合される筒状部１２ａの機外側端部に径方向内方へ向けてフランジ部１２ｂを一体成形したものである。ゴム状弾性体１３は、取付環１２に被着された被着ゴム部１４と、この被着ゴム部１４に支持されてスリンガー３１におけるフランジ部３１ｂの機外側端面３１ｃに摺動可能に密接して密封流体をシールするメインリップ（サイドリップ）１５と、同じく被着ゴム部１４に支持されてメインリップ１５の機外側に配置されるとともにスリンガー３１における筒状部３１ａの外周面に摺動可能に密接してダストの侵入を抑制するダストリップ１６と、同じく被着ゴム部１４に支持されてメインリップ１５およびダストリップ１６の中間に配置されるとともにスリンガー３１における筒状部３１ａの外周面に摺動可能に密接する中間リップ１７とを一体に備えている。

このうちメインリップ１５は、そのリップ端１５ａを機内側であって且つ径方向外方へ向けて斜めに設けられており、このリップ端１５ａをもって全周に亙ってスリンガー３１におけるフランジ部３１ｂの機外側端面３１ｃに摺動可能に密接する。

ダストリップ１６は、そのリップ端１６ａを機外側であって且つ径方向内方へ向けて斜めに設けられており、このリップ端１６ａをもって全周に亙ってスリンガー３１における筒状部３１ａの内周面に摺動可能に密接する。

ダストリップ１６の内周面には図２に示すように、スリンガー３１における筒状部３１ａの内周面に摺動可能に接触する円周上一部の突起部（第３突起）２０が複数（例えば２個ずつ３等配）設けられている。

中間リップ１７は、そのリップ端１７ａを機内側であって且つ径方向内方へ向けて斜めに設けられており、このリップ端１７ａをもって全周に亙ってスリンガー３１における筒状部３１ａの外周面に摺動可能に密接する。

中間リップ１７の内周面には図２に示すように、環状の第１突起１８および円周上一部の第２突起１９が設けられている。

このうち第１突起１８は、スリンガー３１における筒状部３１ａの外周面に接触することなく、スリンガー３１における筒状部３１ａの外周面との間に微小間隙（図示せず）を形成してダストがリップ端１７ａのほうへ通過しにくくする構造を備えている。第１突起１８は複数（例えば２本）が同心円状に設けられている。第１突起１８の断面形状は断面三角形とされている。

第２突起１９は、第１突起１８より高さの高い部分を有してスリンガー３１における筒状部３１ａの外周面に摺動可能に接触し、回転軸に偏心が生じたときに第１突起１８およびスリンガー３１間の微小間隙を適正に保つ構造を備えている。すなわち第２突起１９が設けられていないと回転軸に偏心が生じたときに第１突起１８およびスリンガー３１間の微小間隙が円周上一部で拡大し、この拡大した部分でラビリンスシール効果を果たさなくなる虞があるところ、本案では第２突起１９が設けられているため、中間リップ１７の軸偏心に対する追随性が向上する。したがって第１突起１８およびスリンガー３１間の微小間隙が円周上一部で拡大することがなく、ラビリンスシール効果が維持される。第２突起１９は複数が等配状に設けられている。第２突起１９の断面形状は断面三角形とされ、第２突起１９は全体として軸方向に延びる舟底状（長手方向中央部の高さおよび幅が最も大きい形状）に形成されている。また第１突起１８および第２突起１９は互いに交差するように設けられている。

上記構成のオイルシール１は例えば、自動車エンジンにおけるクランクシャフトの軸回りをシールするために用いられ、上記したように機内Ａの密封流体（オイル）が機外Ｂへ漏洩するのを抑制するとともに機外Ｂのダストが機内Ａへ侵入するのを抑制する。オイルシール１は上記構成を備えるため、以下の作用効果が発揮される。

すなわち上記構成のオイルシール１においては、ダストリップ１６がファブリックではなくゴム状弾性体よりなるものとされ、ゴム状弾性体よりなるダストリップ１６は薄肉に成形可能であるとともに弾性変形しやすいため、ファブリックと同等の締め代でありながら緊迫力が低減される。したがってダストリップ１６の摺動トルクを低減させることができる。

また、上記構成のオイルシール１において、ファブリックのエア放出による難点は、以下のように解消されている。

すなわち上記構成のオイルシール１においては、上記したようにスリンガー３１におけるフランジ部３１ｂの機外側端面３１ｃに径方向外方へ向けてのポンピング作用をなすネジ溝３２が設けられているため、機内Ａの密封流体に対して優れたシール効果が発揮されるが、このようなネジ溝３２が設けられるとこのネジ溝３２を伝ってのエア流路が形成されるため、オイルシール１の出荷時にエアリーク検査を行なう場合、このエア流路を流れるエアが漏れとして検知されてしまう。

これに対して上記構成のオイルシール１においては、メインリップ１５およびダストリップ１６間に中間リップ１７が配置され、この中間リップ１７はリップ１７ａ端を機内側へ向け、リップ端１７ａをもって全周に亙ってスリンガー３１に密接するため、この中間リップ１７が、ネジ溝３２を伝ってオイルシール１の内部へ入ってくるエアをダストリップ１６に届かせることなく途中で堰き止めてシールする。したがってオイルシール１が正常である場合、ダストリップ１６側でエア漏れは検知されないことになり、よってエア漏れのしきい値をゼロ設定とする簡易な検査を行なうことができる。

また、上記構成のオイルシール１においては、ダストを以下のようにシールする。

すなわち上記構成のオイルシール１においては、上記したようにメインリップ１５の機外側にゴム状弾性体製のダストリップ１６が設けられているため、このダストリップ１６がダストの侵入を抑制すべくシール作用を発揮する。またメインリップ１５およびダストリップ１６間に中間リップ１７が配置され、中間リップ１７に環状の第１突起１８が設けられ、第１突起１８は、スリンガー３１における筒状部３１ａの外周面との間に微小間隙を形成してダストがリップ端１７ａのほうへ通過しにくくする構造を備えている。したがってこの第１突起１８の微小間隙によるラビリンス構造によってもダストをシールすることができる。

また、中間リップ１７は、環状の第１突起１８とともに円周上一部の第２突起１９を備え、第２突起１９は、第１突起１８より高さの高い部分を有して回転軸に偏心が生じたときに第１突起１８の微小間隙を適正に保つ構造を備えている。したがって第１突起１８の微小間隙によるラビリンス構造は軸偏心が生じたときにも失われにくいものであって、よって軸偏心が生じたときにもダストを有効にシールすることができる。

また、ダストリップ１６の内周面に設けられた突起部２０も同様に、ダストリップ１６の軸偏心に対する追随性を向上させるものである。

尚、上記実施例においては、ダストリップ１６のリップ端１６ａが全周に亙ってスリンガー３１における筒状部３１ａの外周面に摺動可能に密接するものとされているが、突起部２０をスペーサーとしてリップ端１６ａをスリンガー３１から浮き上がらせてリップ端１６ａおよびスリンガー３１間に微小間隙を設定することにより、上記したファブリックのエア取り込みによる利点と同等の効果を得ることができる。

すなわち上記構成のオイルシール１においては、スリンガー３１におけるフランジ部３１ｂの機外側端面３１ｃに径方向外方へ向けてのポンピング作用をなすネジ溝３２が設けられているため、機内Ａの密封流体に対して優れたシール効果が発揮されるが、このようなネジ溝３２が設けられると軸の回転時、ネジ溝３２のポンピング作用に伴ってメインリップ１５および中間リップ１７間の空間４１の圧力が低下しやすく負圧が発生しやすく、メインリップ１５がスリンガー３１にベタ当たりしやすい。

これに対して上記構成のオイルシール１においては、上記したようにダストリップ１６のリップ端１６ａおよびスリンガー３１間に微小間隙が設定され、スペーサーとして機能する突起部２０は円周上一部の突起よりなるため、メインリップ１５および中間リップ１７間の空間４１の圧力が低下する状況が発生すると、機外Ｂのエア（大気）が微小間隙および突起部２０間の間隙を経由してダストリップ１６および中間リップ１７間の空間４２へ流入する。また中間リップ１７はそのリップ端１７ａをもって全周に亙ってスリンガー３１に密接するが、リップ端１７ａを機内側へ向けているため、ダストリップ１６および中間リップ１７間の空間４２へ機外Ｂのエア（大気）が流入するとその圧力によってリップ端１７ａが押し拡げられ、機外Ｂのエア（大気）がメインリップ１５および中間リップ１７間の空間４１へ流入する。したがってこのような経路で機外Ｂのエア（大気）がメインリップ１５および中間リップ１７間の空間４１へ流入するため、メインリップ１５および中間リップ１７間の空間４１の圧力が極端に低下したり負圧が発生したりするのを抑制することができ、これによりメインリップ１５がスリンガー３１にベタ当たりするのを抑制することができることになる。

更にまた、ダストリップ１６のリップ端１６ａおよびスリンガー３１間に常時開形の微小間隙を設定しなくても、メインリップ１５および中間リップ１７間の空間４１の圧力が低下する状況となったときにダストリップ１６が梃子の原理にもとづいて作動することにより、機外Ｂのエア（大気）をダストリップ１６および中間リップ１７間の空間４２へ、延いてはメインリップ１５および中間リップ１７間の空間４１へ流入させることができる。これは、以下の作動による。

すなわち、メインリップ１５および中間リップ１７間の空間４１の圧力が低下する状況となると、相対に高圧となるダストリップ１６および中間リップ１７間の空間４２の圧力が中間リップ１７を押し開いてメインリップ１５および中間リップ１７間の空間４１へ流入し、これにより相対に高圧となる大気圧によってダストリップ１６がスリンガー２１における筒状部２１ａの外周面に押し付けられ、このとき、ダストリップ１６の内周面に設けられた円周上一部（例えば２個ずつ３等配）の突起部２０が梃子の支点として作用するとともにリップ端１６ａが梃子の作用点として作用し、よってリップ端１６ａがスリンガー２１における筒状部２１ａの外周面から離れることになる。したがって機外Ｂのエア（大気）がダストリップ１６および中間リップ１７間の空間４２へ、延いてはメインリップ１５および中間リップ１７間の空間４１へ流入するため、メインリップ１５および中間リップ１７間の空間４１の圧力が極端に低下したり負圧が発生したりするのを抑制することができ、これによりメインリップ１５がスリンガー３１にベタ当たりするのを抑制することができる。突起部２０にはこれが円周上２個ずつ設けられているため、円周上左右にぐらつきにくく、よって梃子の原理にもとづいてリップ端１６ａを持ち上げやすい効果がある。リップ端１６ａは円周上一部（突起部２０が設けられている部位）で持ち上げられ、または全周に亙って持ち上げられる。

１オイルシール
１１リップシール部材
１２取付環
１２ａ，３１ａ筒状部
１２ｂ，３１ｂフランジ部
１３ゴム状弾性体
１４被着ゴム部
１５メインリップ
１５ａ，１６ａ，１７ａリップ端
１６ダストリップ
１７中間リップ
１８第１突起
１９第２突起
２０突起部
３１スリンガー
３１ｃ機外側端面
３１ｄ屈曲部
３１ｅ先端部
３２ネジ溝
４１，４２空間
Ａ機内
Ｂ機外

Claims

ハウジングの軸孔内周に固定されるリップシール部材および前記軸孔に挿通する回転軸に固定されるスリンガーの組み合わせよりなり、機内の密封流体が機外へ漏洩するのを抑制するとともに機外のダストが機内へ侵入するのを抑制するオイルシールであって、
前記スリンガーは、前記回転軸に嵌合される筒状部と前記筒状部から径方向外方へ向け立ち上げ形成されたフランジ部とを一体に備え、前記フランジ部の機外側端面に径方向外方へ向けてポンピング作用をなすネジ溝を備え、
前記リップシール部材は、前記スリンガーにおけるフランジ部の機外側端面に摺動可能に密接して前記密封流体をシールするメインリップと、前記メインリップの機外側に配置されたゴム状弾性体製のダストリップと、前記メインリップおよび前記ダストリップの中間に配置された同じくゴム状弾性体製の中間リップとを備え、
前記中間リップは、そのリップ端を機内側へ向け、前記リップ端をもって全周に亙って前記スリンガーにおける筒状部の外周面に摺動可能に密接し、さらに前記スリンガーにおける筒状部の外周面に対する対向部に環状の第１突起および円周上一部の第２突起を備え、
前記第１突起は、前記スリンガーにおける筒状部の外周面との間に微小間隙を形成して前記ダストが前記リップ端のほうへ通過しにくくする構造を備え、
前記第２突起は、前記第１突起より高さの高い部分を有して前記回転軸に偏心が生じたときに前記微小間隙を適正に保つ構造を備えることを特徴とするオイルシール。