JP2018185010A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ作用を利用した場合であっても軸の回転速度の値に拘らず密封対象物の滲み出を抑制することができる密封装置を提供する。
【解決手段】密封装置１において密封装置本体２は、環状の補強環１０と環状の弾性体部２０とを備える。スリンガ３は外周側に向かって延びる環状のフランジ部３１を有し、弾性体部２０は内側に向かって延びるフランジ部３１に外側から接触する環状の端面リップ２１を有している。スリンガ３のフランジ部３１の外側には少なくとも１つの溝３３が形成され、端面リップ２１の内周面２２には複数の突起２３が周方向に並んで形成されている。突起２３は端面リップ２１がスリンガ３に接触するスリンガ接触部２４よりも内周側に形成されている。突起２３の内側端２３ａは、突起２３の外側端２３ｂよりも軸の回転方向側に位置しており、突起２３は、延び方向における少なくとも一部に波形に延びる波形部４０を有している。
【選択図】 図４

Description

本発明は、軸とこの軸が挿入される孔との間の密封を図るための密封装置に関する。

車両や汎用機械等において、例えば潤滑油等の密封対象物の漏洩の防止を図るために、軸とこの軸が挿入される孔との間を密封するために従来から密封装置が用いられている。このような密封装置においては、シールリップを軸に又は軸に取りつけられる環状部材に接触させることにより軸と密封装置との間の密封を図っている。密封のためのこのシールリップの軸との接触は軸に対する摺動抵抗（トルク抵抗）ともなっている。近年、車両等の低燃費化の要求から、密封装置には、軸に対する摺動抵抗の低減が求められており、密封性能を維持又は向上させつつ軸に対する摺動抵抗の低減を図ることができる構造が求められている。

密封装置の密封性能の向上にはシールリップの数を増やすことが考えられるが、シールリップの数を増やすことにより摺動抵抗が上昇してしまう。これに対して、シールリップの増加によるものではなく、シールリップ又は軸に取り付けられる環状部材にネジ構造を設けて、このネジ構造が発揮するポンプ作用によって密封装置の密封性能の向上を図る構造が開示されている（例えば、特許文献１，２参照。）。

特許第５６３７１７２号公報 国際公開第２０１５／１９０４５０号

このようなポンプ作用を利用した従来の密封装置においては、密封性能の向上を図りつつ摺動抵抗の低減を図ることができる。しかしながら、このようなポンプ作用を利用した従来の密封装置である、軸に固定されたスリンガのフランジ面にシールリップが接触する所謂端面シールタイプの密封装置においては、軸の回転速度が高速になると密封対象物が外部に滲み出てきてしまう場合がある。

このように、従来のポンプ作用を利用した密封装置においては、軸の回転速度が高速になった場合でも密封対象物が滲み出ることがない構造が求められていた。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポンプ作用を利用した場合であっても、軸の回転速度の値に拘らず密封対象物の滲み出を抑制することができる密封装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る密封装置は、軸と該軸が挿入される孔との間の環状の隙間の密封を図るための密封装置であって、前記孔に嵌着される密封装置本体と、前記軸に取り付けられるスリンガとを備え、前記密封装置本体は、軸線周りに環状の補強環と、該補強環に取り付けられている弾性体から形成されている前記軸線周りに環状の弾性体部とを有しており、前記スリンガは、外周側に向かって延びる前記軸線周りに環状の部分であるフランジ部を有しており、前記弾性体部は、前記軸線方向において一方の側に向かって延びる、前記フランジ部に前記軸線方向において他方の側から接触する前記軸線周りに環状のリップである端面リップを有しており、前記スリンガの前記フランジ部の前記他方の側には少なくとも１つの溝が形成されており、前記端面リップの内周側の面には、複数の突起が周方向に並んで形成されており、前記突起は、前記他方の側から前記一方の側に向かって延びており、前記端面リップにおいて前記端面リップが前記スリンガに接触する部分であるスリンガ接触部よりも内周側に形成されており、前記突起の前記一方の側の端は前記突起の前記他方の側の端よりも前記周方向において前記軸の回転方向側に位置しており、前記突起は前記突起の延び方向における少なくとも一部に波形に延びる波形部を有していることを特徴とする。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記波形部は、前記突起の少なくとも前記他方の側の部分に形成されている。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記突起は、前記波形部において、滑らかな波形に延びている。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記突起は、前記波形部において、ジグザグ状の波形に延びている。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記突起は、前記密封装置における還流領域からポンプ領域に至るように、前記端面リップにおいて前記スリンガ接触部から間隔を空けて形成されている。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記スリンガに形成された溝はネジ溝である。

本発明に係る密封装置によれば、ポンプ作用を利用した場合であっても、軸の回転速度の値に拘らず密封対象物の滲み出を抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る密封装置の概略構成を示すための軸線ｘに沿う断面における断面図である。 本発明の実施の形態に係る密封装置の軸線に沿う断面の一部を拡大して示す部分拡大断面図である。 図１に示す密封装置における密封装置本体を内側から見た斜視図である。 図３の線Ａ−Ａに沿う断面を示す密封装置本体の部分斜視図である。 図１に示す密封装置における突起を拡大して示す斜視図である。 図１に示す密封装置における突起を拡大して示す上面図である。 図１に示す密封装置におけるスリンガを外側から見た図である。 取付対象としてのハウジング及び軸孔に挿入された軸に取り付けられた使用状態における図１に示す密封装置の部分拡大断面図である。 端面リップの突起の作用による密封対象物の流れの様子を示すための図である。 突起の第１の変形例を示す突起を上方から見た図である。 突起の第２の変形例の斜視図である。 突起の第２の変形例を示す突起を上方から見た図である。 突起の第３の変形例を示す突起を上方から見た図である。 突起の第４の変形例を示す突起を上方から見た図である。 突起の第５の変形例を示す突起の斜視図である。 密封装置におけるスリンガの溝の変形例を示すための図であり、図１６（ａ）は溝の一変形例を示し、図１６（ｂ）は溝の他の変形例を示している。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る密封装置１の概略構成を示すための軸線ｘに沿う断面における断面図であり、図２は、本発明の実施の形態に係る密封装置１の軸線ｘに沿う断面の一部を拡大して示す部分拡大断面図である。本実施の形態に係る密封装置１は、軸とこの軸が挿入される孔との間の環状の隙間の密封を図るための密封装置であり、車両や汎用機械において、軸とハウジング等に形成されたこの軸が挿入される孔（軸孔）との間を密封するために用いられる。例えば、エンジンのクランクシャフトとフロントカバーやシリンダブロック及びクランクケースに形成されている軸孔であるクランク孔との間の環状の空間を密封するために用いられる。なお、本発明の実施の形態に係る密封装置１が適用される対象は、上記に限られない。

以下、説明の便宜上、軸線ｘ方向において矢印ａ（図１参照）方向（軸線方向において一方の側）を内側とし、軸線ｘ方向において矢印ｂ（図１参照）方向（軸線方向において他方の側）を外側とする。より具体的には、内側とは、密封対象空間の側（密封対象物側）であり潤滑油等の密封対象物が存在する空間の側であり、外側とは内側とは反対の側である。また、軸線ｘに垂直な方向（以下、「径方向」ともいう。）において、軸線ｘから離れる方向（図１の矢印ｃ方向）を外周側とし、軸線ｘに近づく方向（図１の矢印ｄ方向）を内周側とする。

図１に示すように、密封装置１は、後述する取付対象としての孔に嵌着される密封装置本体２と、後述する取付対象としての軸に取り付けられるスリンガ３とを備えている。密封装置本体２は、軸線ｘ周りに環状の補強環１０と、補強環１０に取り付けられている弾性体から形成されている軸線ｘ周りに環状の弾性体部２０とを備えている。スリンガ３は、外周側（矢印ｃ方向）に向かって延びる軸線ｘ周りに環状の部分であるフランジ部３１を有している。弾性体部２０は、軸線ｘ方向において一方の側（内側、矢印ａ方向）に向かって延びる、フランジ部３１に軸線ｘ方向において他方の側（外側、矢印ｂ方向側）から接触する軸線ｘ周りに環状のリップである端面リップ２１を有している。

スリンガ３のフランジ部３１の他方の側（外側）には、少なくとも１つの溝３３が形成されており、端面リップ２１の内周側の面（内周面２２）には、複数の突起２３が周方向に並んで形成されている。突起２３は、他方の側（外側）から一方の側（内側）に向かって延びており、端面リップ２１において端面リップ２１がスリンガ３に接触する部分であるスリンガ接触部２４よりも内周側に形成されている。突起２３の一方の側（内側）の端（内側端２３ａ）は、突起２３の他方の側（外側）の端（外側端２３ｂ）よりも周方向において軸の回転方向側に位置している（後述する図３参照）。また、突起２３は、突起２３の延び方向における少なくとも一部に波形に延びる波形部４０を有している。

以下、密封装置１の密封装置本体２及びスリンガ３の各構成について具体的に説明する。

密封装置本体２において補強環１０は、図１，２に示すように、軸線ｘを中心又は略中心とする環状の金属製の部材であり、後述するハウジングの軸孔に密封装置本体２が圧入されて嵌合されて嵌着されるように形成されている。補強環１０は、例えば、外周側に位置する筒状の部分である筒部１１と、筒部１１の外側の端部から内周側に延びる中空円盤状の部分である円盤部１２と、円盤部１２の内周側の端部から内側且つ内周側へ延びる円錐筒状の環状の部分である錐環部１３と、錐環部１３の内側又は内周側の端部から内周側へ径方向に延びて補強環１０の内周側の端部に至る中空円盤状の部分である円盤部１４とを有している。補強環１０の筒部１１は、より具体的には、外周側に位置する円筒状又は略円筒状の部分である外周側円筒部１１ａと、外周側円筒部１１ａよりも外側及び内周側において延びる円筒状又は略筒状の部分である内周側円筒部１１ｂと、外周側円筒部１１ａと内周側円筒部１１ｂとを接続する部分である接続部１１ｃと有している。筒部１１の外周側円筒部１１ａは、密封装置本体２が後述するハウジングの軸孔（図８参照）に嵌着された際に、密封装置本体２の軸線ｘと軸孔の軸線との一致が図られるように、軸孔に嵌め込まれる。補強環１０には、略外周側及び外側から弾性体部２０が取り付けられており、弾性体部２０を補強している。

弾性体部２０は、図１，２に示すように、補強環１０の円盤部１４の内周側の端の部分に取り付けられている部分である基体部２５と、補強環１０の筒部１１に外周側から取り付けられている部分であるガスケット部２６と、基体部２５とガスケット部２６との間において外側から補強環１０に取り付けられている部分である後方カバー部２７とを有している。ガスケット部２６は、より具体的には、図２に示すように、補強環１０の筒部１１の内周側円筒部１１ｂに取り付けられている。また、ガスケット部２６の外径は、後述する軸孔の内周面（図８参照）の径よりも大きくなっている。このため、密封装置本体２が後述する軸孔に嵌着された場合、ガスケット部２６は、補強環１０の内周側円筒部１１ｂと軸孔との間で径方向に圧縮され、軸孔と補強環１０の内周側円筒部１１ｂとの間を密封する。これにより、密封装置本体２と軸孔との間が密封される。ガスケット部２６は、軸線ｘ方向全体に亘って外径が軸孔の内周面の径よりも大きくなっていなくてもよく、一部において外径が軸孔の内周面の径よりも大きくなっていてもよい。例えば、ガスケット部２６の外周側の面に、先端の径が軸孔の内周面の径よりも大きい環状の凸部が形成されていてもよい。

また、弾性体部２０において、端面リップ２１は、軸線ｘを中心又は略中心として円環状に基体部２５から内側（矢印ａ方向）に向かって延びており、密封装置１が取付対象において所望の位置に取り付けられた後述する密封装置１の使用状態において、先端部が所定の締め代（スリンガ接触部２４）を持ってスリンガ３のフランジ部３１に外側から接触するように形成されている。端面リップ２１は、例えば、軸線ｘ方向において内側（矢印ａ方向）に向かうに連れて拡径する円錐筒状の形状を有している。つまり、図１，２に示すように、端面リップ２１は、軸線ｘに沿う断面（以下、単に断面ともいう。）において、基体部２５から内側及び外周側に、軸線ｘに対して斜めに延びている。端面リップ２１の内周面２２には、複数の突起２３が設けられている。突起２３の詳細については後述する。

また、弾性体部２０は、ダストリップ２８と中間リップ２９とを有している。ダストリップ２８は、基体部２５から軸線ｘに向かって延びるリップであり、軸線ｘを中心又は略中心として円環状に基体部２５から延びており、後述する密封装置１の使用状態において、先端部が所定の締め代を持ってスリンガ３に外周側から接触するように形成されている。ダストリップ２８は、例えば、軸線ｘ方向において外側（矢印ｂ方向）に向かうに連れて縮径する円錐筒状の形状を有している。ダストリップ２８は、使用状態において、密封対象物側とは反対側である外側からダストや水分等の異物が密封装置１の内部に侵入することの防止を図っている。ダストリップ２８は、密封装置１の使用状態においてスリンガ３に接触しないように形成されていてもよい。

中間リップ２９は、図２に示すように、基体部２５から軸線ｘに向かって延びるリップであり、軸線ｘを中心又は略中心として円環状に基体部２５から延びており、後述する密封装置１の使用状態において、スリンガ３と接触していない。中間リップ２９は、例えば、軸線ｘ方向において内側（矢印ａ方向）に向かうに連れて縮径する円錐筒状の形状を有している。中間リップ２９は、他の形状であってもよく、密封装置１の使用状態においてスリンガ３に接触するように形成されていてもよい。

次いで、端面リップ２１の形状についてより詳細に説明する。図３は、密封装置本体２を内側から見た斜視図であり、図４は、図３の線Ａ−Ａに沿う断面を示す密封装置本体２の部分斜視図である。図３，４に示すように、端面リップ２１の内周面２２には、複数の突起２３が、同一の又は略同一の円周上に、周方向に等角度間隔又は略等角度間隔で配列されており、等ピッチ間隔又は略等ピッチ間隔で配列されている。各突起２３は、上述したように、内側端２３ａが外側端２３ｂよりも、周方向において後述する軸（スリンガ３）の回転方向側に位置しており、各突起２３は、端面リップ２１の根元２１ｂ側から端面リップ２１の先端２１ａ側に向かってスリンガ３の回転方向に傾斜して配置されている。また、各突起２３は、スリンガ接触部２４から間隔を空けて形成されており、スリンガ接触部２４よりも内周側（外側）に、つまりスリンガ接触部２４よりも端面リップ２１の根元２１ｂの側に形成されている。

端面リップ２１において、突起２３は、スリンガ接触部２４から間隔を空けて形成されている。具体的には、図３，４に示すように、突起２３の内側端２３ａは、スリンガ接触部２４の外側（内周側）の縁部である外側縁２４ａから、内周面２２に沿って軸線ｘに沿った方向に、所定の間隔Ｇを空けた位置に位置している。この間隔Ｇは、後述する密封装置１の使用状態において、スリンガ３の溝３３に基づくポンプ作用が発生する領域よりも内周側の領域に、少なくとも部分的に突起２３が存在するような間隔である。また、突起２３は、端面リップ２１の内周面２２に沿って中間リップ２９まで延びており、突起２３の外側端２３ｂは、中間リップ２９の外周側の面である外周面２９ａに接続している。

上述のように、突起２３は、端面リップ２１の内周面２２において、スリンガ接触部２４の外側縁２４ａから間隔Ｇの位置から中間リップ２９の外周面２９ａまでリブ状に形成されており、周方向に面する面である側面２３ｃ，２３ｄが端面リップ２１の内周面２２から立ち上がっている。

図５，６に示すように、各突起２３は、内側端２３ａと外側端２３ｂとの間における少なくとも一部に波形に延びる波形部４０を有している。なお、図５，６は、端面リップ２１に外力が加わっていない状態である自由状態における突起２３を示している。本実施の形態においては、突起２３の内側端２３ａと外側端２３ｂとの間における全体に、波形部４０が形成されている。

図５，６に示すように、突起２３は、波形部４０において、滑らかな波形に延びている。具体的には、図６に示すように、波形部４０は、周方向においてスリンガ３の回転方向に向かって出っ張るように湾曲する部分と、周方向においてスリンガ３の回転方向とは反対方向に向かって出っ張るように湾曲する部分とが、交互に滑らかに接続して形成されている。つまり、端面リップ２１の側面２３ｃ，２３ｄは、周方向に向かう凹凸を形成しており、スリンガ３の回転方向に向かって出っ張るように湾曲する曲面と、周方向においてスリンガ３の回転方向とは反対方向に向かって出っ張るように湾曲する曲面とが、交互に滑らかに接続して形成されている。

密封装置１の使用状態において、端面リップ２１はスリンガ３に接触しており、端面リップ２１は、外側に向かって反るように変形しており、これにより所望の締め代でスリンガに接触している。また、密封装置１の使用状態においてスリンガ３が密封装置１に対して軸線ｘ方向に相対移動した場合、端面リップ２１はスリンガ３に追従して外側又は内側に向かって変形し、これにより締め代の維持が図られている。突起２３は、上述のように波形部４０を有しており、外側端２３ｂから内側端２３ａに向かう方向である突起２３の延び方向に伸縮することができるようになっている。このため、突起２３は、端面リップ２１が変形した際に、端面リップ２１に過大な張力を発生させることがなく、突起２３が端面リップ２１の変形の自由を阻害することが抑制又は防止されている。これにより、密封装置１の使用状態において、突起２３の作用による端面リップ２１とスリンガ３との間の締め代の減少が抑制又は防止されている。

また、各突起２３は、後述するように、密封装置１の使用状態において、スリンガ３と接触しないような形状に形成されている。つまり、使用状態において、突起２３がスリンガ３のフランジ部３１の外側の面に接触しないように、突起２３の内周面２２からの高さ、及び間隔Ｇが設定されている。本実施の形態においては、突起２３は、図２，４に示すように、内側端２３ａから外側端２３ｂに向かって内周面２２からの高さが高くなっている。また、突起２３は、外側端２３ｂにおいて中間リップ２９の外周面２９ａの軸線ｘ方向における幅全体に亘って延びており、突起２３の外側端２３ｂは、中間リップ２９の根元から先端２９ｂまで延びている。

突起２３の内周面２２からの高さは上述の具体的な形状に限られない。突起２３は、内側端２３ａから外側端２３ｂに亘って内周面２２から一定の高さであってもよく、内側端２３ａから外側端２３ｂに向かって内周面２２からの高さが低くなっているものであってもよい。また、突起２３は、内側端２３ａから外側端２３ｂに亘る内周面２２からの高さが、上述の高くなる、低くなる、及び一定であるの種々の組み合わせであってもよい。また、突起２３の延び方向に直交する断面における形状は、種々の形状であってよく、例えば三角形や四角形、逆Ｕ字状等の形状である。密封装置１の使用状態において突起２３は、スリンガ３と接触しないような形状に形成されているため、突起２３によりスリンガ３に対する摺動抵抗が増加することはない。

上述のように、弾性体部２０は、端面リップ２１、基体部２５、ガスケット部２６、後方カバー部２７、ダストリップ２８、及び中間リップ２９を有しており、各部分は一体となっており、弾性体部２０は同一の材料から一体に形成されている。

上述の補強環１０は、金属材から形成されており、この金属材としては、例えば、ステンレス鋼やＳＰＣＣ（冷間圧延鋼）がある。また、弾性体部２０の弾性体としては、例えば、各種ゴム材がある。各種ゴム材としては、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等の合成ゴムである。

補強環１０は、例えばプレス加工や鍛造によって製造され、弾性体部２０は成形型を用いて架橋（加硫）成形によって成形される。この架橋成形の際に、補強環１０は成形型の中に配置されており、弾性体部２０が架橋接着により補強環１０に接着され、弾性体部２０と補強環１０とが一体的に成形される。

スリンガ３は、後述する密封装置１の使用状態において軸に取り付けられる環状の部材であり、軸線ｘを中心又は略中心とする円環状の部材である。スリンガ３は、断面が略Ｌ字状の形状を有しており、フランジ部３１と、フランジ部３１の内周側の端部に接続する軸線ｘ方向に延びる筒状又は略筒状の筒部３４とを有している。

フランジ部３１は、具体的には、筒部３４から径方向に延びる中空円盤状の又は略中空円盤状の内周側円盤部３１ａと、内周側円盤部３１ａよりも外周側において広がっている径方向に延びる中空円盤状の又は略中空円盤状の外周側円盤部３１ｂと、内周側円盤部３１ａの外周側の端部と外周側円盤部３１ｂの内周側の端部とを接続する接続部３１ｃとを有している。外周側円盤部３１ｂは、内周側円盤部３１ａよりも軸線ｘ方向において外側に位置している。なお、フランジ部３１の形状は、上述の形状に限られるものではなく、適用対象に応じて種々の形状とすることができる。例えば、フランジ部３１は、内周側円盤部３１ａ及び接続部３１ｃを有しておらず、外周側円盤部３１ｂが筒部３４まで延びており筒部３４に接続しており、筒部３４から径方向に延びる中空円盤状の又は略中空円盤状の部分であってもよい。

スリンガ３が端面リップ２１に接触する部分であるリップ接触部３２は、フランジ部３１において、外周側円盤部３１ｂの外側に面する面である外側面３１ｄに位置されている。外側面３１ｄは径方向に広がる平面に沿う面であることが好ましい。また、図７に示すように、フランジ部３１の外側面３１ｄには、内側に凹む凹部によって溝３３が形成されている。溝３３は、例えばネジ溝である。この溝３３により、スリンガ３が回転した際に、ポンプ作用を発生させることができる。フランジ部３１の外側面３１ｄにおいて、溝３３は、リップ接触部３２よりも内周側からリップ接触部３２よりも外周側の領域に亘って形成されている。溝３３は、外周側円盤部３１ｂの外側面３１ｄにおいて内周側の端部から外周側の端部まで延びて形成されていてもよく、リップ接触部３２を含む外側面３１ｄの径方向の一部の幅の領域（周面）に形成されていてもよい。また、溝３３は、外周側円盤部３１ｂの外側面３１ｄにおいて、リップ接触部３２よりも内周側に位置していてもよい。フランジ部３１の外側面３１ｄには、例えば複数の溝３３が形成されており、フランジ部３１の外側面３１ｄには、図７に示すように、例えば４つのネジ状の溝３３が形成されており、これら４つのネジ状の溝３３は４条ネジを形成している。溝３３の個数や溝３３が延びて描く形状は４条ネジではなく他のものであってもよい。溝３３は、例えば、円錐面に形成された螺旋状のネジ溝をこの円錐面の軸線に直交する平面に投影した際にこの平面に描かれる線に沿った形状となっている。

また、スリンガ３において、筒部３４は、図２に示すように、円筒状又は略円筒状の部分である円筒部３５を有しており、この円筒部３５は軸に嵌着可能に形成されている。つまり、円筒部３５が軸に締り嵌め可能となるように、円筒部３５の内径が軸の外周面の径よりも小さくなっている。スリンガ３は、円筒部３５が軸に締り嵌めされることにより固定されるものに限らず、筒部３４において軸に接着されて固定されるものであってもよく、他の公知の固定方法によって軸に固定されるものであってもよい。

スリンガ３は、金属材料を基材として作られており、例えば、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼）を基材とし、ＳＰＣＣにリン酸塩皮膜処理が施されて防錆処理がなされて作られている。リン酸塩皮膜処理としては、例えばリン酸亜鉛皮膜処理がある。防錆性能の高いスリンガ３により、端面リップ２１に対する摺動部であるリップ接触部３２に錆が発生することを抑制することができ、端面リップ２１の密封機能や密封性能を長く維持することができる。また、錆が発生することにより、溝３３の形状が変化することを抑制することができ、溝３３の発揮するポンプ効果の低減を抑制することができる。スリンガ３の基材としては、ステンレス等の耐錆性、防錆性に優れている他の金属が用いられてもよい。また、スリンガ３の基材の防錆処理は、金属メッキ等の他の処理であってもよい。

次いで、上述の構成を有する密封装置１の作用について説明する。図８は、密封装置１が取付対象としてのハウジング５０及びこのハウジング５０に形成された貫通孔である軸孔５１に挿入された軸５２に取り付けられた使用状態における密封装置１の部分拡大断面図である。ハウジング５０は、例えばエンジンのフロントカバー、又はシリンダブロック及びクランクケースであり、軸孔５１は、フロントカバー、又はシリンダブロック及びクランクケースに形成されたクランク孔である。また、軸５２は、例えば、クランクシャフトである。

図８に示すように、密封装置１の使用状態において、密封装置本体２は軸孔５１に圧入されて軸孔５１に嵌着されており、スリンガ３は軸５２に締り嵌めされて軸５２に取り付けられている。より具体的には、補強環１０の外周側円筒部１１ａが軸孔５１の内周面５１ａに接触して、密封装置本体２の軸孔５１に対する軸心合わせが図られ、また、弾性体部２０のガスケット部２６が軸孔５１の内周面５１ａと補強環１０の内周側円筒部１１ｂとの間で径方向に圧縮されてガスケット部２６が軸孔５１の内周面５１ａに密着して、密封装置本体２と軸孔５１との間の密封が図られている。また、スリンガ３の円筒部３５が軸５２に圧入され、円筒部３５の内周面３５ａが軸５２の外周面５２ａに密着し、軸５２にスリンガ３が固定されている。

密封装置１の使用状態において、弾性体部２０の端面リップ２１が、内周面２２の先端２１ａ側の部分であるスリンガ接触部２４において、スリンガ３のフランジ部３１の外周側円盤部３１ｂの外側面３１ｄの部分であるリップ接触部３２に接触するように、密封装置本体２とスリンガ３との間の軸線ｘ方向における相対位置が決められている。また、ダストリップ２８は先端側の部分においてスリンガ３の筒部３４に外周側から接触している。ダストリップ２８は、例えば、スリンガ３の円筒部３５の外周面３５ｂに接触している。

端面リップ２１は、スリンガ３のフランジ部３１に押し付けられ、外側に向かって反るように変形し、スリンガ接触部２４においてリップ接触部３２に接触し、所望の締め代が形成されている。上述のように、突起２３は、波形部４０を有しており、突起２３の延び方向に伸縮可能になっている。このため、端面リップ２１が変形した際に、突起２３が強く引っ張られて端面リップ２１に過度な張力を発生させることはなく、突起２３は、端面リップ２１の変形を阻害せず、所望の締め代が形成されることを阻害することはない。また、端面リップ２１とスリンガ３のフランジ部３１との間の軸線ｘ方向の相対移動により、端面リップ２１が変形する際にも、突起２３が端面リップ２１に過度な張力を発生させることはなく、端面リップ２１の変形を阻害せず、締め代の低下、又は、スリンガ接触部２４のフランジ部３１からの離間が起こることはない。また、突起２３により、端面リップ２１のスリンガ３に対する接触圧力が増加することはなく、端面リップ２１とスリンガ３との間に発生する摺動抵抗が増加することはない。

このように、波形部４０により、突起２３が端面リップ２１の変形を阻害することはなく、端面リップ２１とフランジ部３１との間の締め代を所望幅に維持することができる。また、使用状態において、突起２３は、波形部４０により、端面リップ２１に過度の張力を発生させることがなく、突起２３によって端面リップ２１とスリンガ３との間に発生する摺動抵抗が増加することをなくすことができる。

また、密封装置１の使用状態において、スリンガ３のフランジ部３１の外周側円盤部３１ｂに形成された４条ネジを形成する溝３３は、軸（スリンガ３）が回転した場合にポンプ作用をもたらす。軸（スリンガ３）の回転により、フランジ部３１と端面リップ２１との間の空間である挟空間Ｓにおいて、スリンガ接触部２４及びリップ接触部３２近傍の領域にポンプ作用が生じる。このポンプ作用により、密封対象物側から密封対象物が挟空間Ｓに滲み出た場合であっても、滲み出た密封対象物が挟空間Ｓからスリンガ接触部２４及びリップ接触部３２を越えて密封対象物側に戻される。このように、スリンガ３のフランジ部３１に形成された溝３３が生ずるポンプ作用により、挟空間Ｓへの密封対象物の滲み出が抑制されている。

挟空間Ｓにおいて、溝３３によるポンプ作用が生ずる領域（以下、ポンプ領域ともいう。）を越えて更に外部側に滲み出た密封対象物は、軸の回転により、ポンプ領域に内周側で隣接する領域において、スリンガ３の回転方向に軸線ｘ周りに回転し、その領域（以下、還流領域ともいう。）に留められる。

端面リップ２１には、内周面２２に突起２３が形成されており、突起２３は、スリンガ接触部２４の外側縁２４ａから間隔Ｇの位置より延びており、少なくとも部分的に還流領域の中に延びている。このため、還流領域に回転しながら留まる密封対象物は突起２３にぶつかり、又は還流領域に回転しながら留まる密封対象物は突起２３に沿って突起２３の外側端２３ｂ側から内側端２３ａに導かれ、還流領域に留まっていた密封対象物はポンプ領域に導かれる。突起２３によってポンプ領域に導かれた密封対象物はポンプ作用を受けて密封対象物側に戻される。

図９は、端面リップ２１の突起２３の作用を説明するための、端面リップ２１の突起２３の作用による密封対象物の流れの様子を示すための図である。図９において、破線で示すように、ポンプ領域を超えて還流領域側に滲み出た密封対象物は、突起２３の外周側に面する側面である側面２３ｃにぶつかり、ポンプ領域側に跳ね返されるか、突起２３の側面２３ｃに沿って内側端２３ａまで導かれ、内側端２３ａからポンプ領域に戻される。このため、突起２３は、端面リップ２１の内周面２２において、内側端２３ａ側の一部がポンプ領域に進入するように形成されていることが好ましい。後述するように、ポンプ領域は軸の回転速度によって径方向の幅が変化すると考えられる。このため、突起２３の内側端２３ａ側の一部は、軸の回転速度に拘らずにポンプ領域に進入しているように形成されていることが好ましい。また、突起２３全体が還流領域に存在するように形成されている場合は、上述のようにポンプ領域を超えて還流領域側に滲み出た密封対象物を再度ポンプ領域に戻すことができる範囲において、スリンガ接触部２４の外側縁２４ａからの間隔Ｇが設定されている。

また、突起２３の側面２３ｃに当たっても、跳ね返されず、また、側面２３ｃに沿って内側端２３ａまで導かれずに、側面２３ｃを越えて端面リップ２１の根元２１ｂ側に更に進む密封対象物もある。このため、突起２３は、軸５２（スリンガ３）の回転方向側において隣接する突起２３と、軸線ｘ方向において内周側（外側）から外周側（内側）に見て部分的に重なるように配列されていることが好ましい。図９の左側の破線で示すように、密封対象物が内側端２３ａ側の突起２３の側面２３ｃを越えて端面リップ２１の根元２１ｂ側に流れても、この突起２３を越えた密封対象物は、スリンガ３の回転方向側において隣接する突起２３の側面２３ｃに当たり、密封対象物を側面２３ｃに沿って内側端２３ａまで導き、内側端２３ａからポンプ領域に戻すことができるからである。また、スリンガ３の回転方向とは反対側で隣接する突起２３と軸線ｘ方向において外周側（内側）から内周側（外側）に見て重なっていない突起２３の部分に、スリンガ３の回転方向側で隣接する突起２３が軸線ｘ方向において内周側（外側）から外周側（内側）に見て部分的に重なるように、突起２３が配列されていることが好ましい。

また、上述の隣接する突起２３を越えた密封対象物をポンプ領域に戻す機能を向上させるために、互いに隣接する突起２３が軸線ｘ方向において内周側から外周側に見て重なる部分を大きくするために、突起２３の延び方向（角度）や、互いに隣接する突起２３の間隔（ピッチ）を調整することが好ましい。また、上述の突起２３の機能を端面リップ２１が周方向において均等に有するように、突起２３は、互いに等しい間隔で隣接していることが好ましい。

このように、密封装置１においては、ポンプ作用が働くポンプ領域を超えて更に還流領域にまで密封対象物が滲み出たとしても、この滲み出た密封対象物を突起２３によりポンプ領域に戻すことができ、更にポンプ作用により密封対象物側に戻すことができる。このように、密封装置１によれば、端面リップ２１に形成された突起２３により、スリンガ３に形成された溝３３の発揮するポンプ作用をより効果的に用いることができ、従来よりも密封対象物の滲み出を抑制することができる。また、突起２３はスリンガ３に接触しておらず、密封装置１によれば、スリンガ３に対する摺動抵抗を増加させることなく、密封対象物の滲み出を抑制することができる。

スリンガ３の溝３３に基づくポンプ作用は、スリンガ３の回転が高速になるほど低減する。これは、スリンガ３の回転が高回転になるほど、ポンプ領域がスリンガ接触部２４及びリップ接触部３２側に向かって収縮するためであると考えられる。このため、密封対象物が密封対象物側から挟空間Ｓに滲み出た場合、スリンガ３の回転が高速になるほど、還流領域に進入する密封対象物が増すことになる。還流領域を還流する密封対象物の量が、還流領域に留めておくことができる密封対象物の量を超えると、密封対象物は更に内部に滲み出ることになり、更に密封装置１の外部に滲み出ることがある。

本発明の実施の形態に係る密封装置１においては、上述のように、ポンプ領域を超えて還流領域にまで密封対象物が滲み出たとしても、この滲み出た密封対象物を突起２３によりポンプ領域に戻すことができ、更にポンプ作用により密封対象物側に戻すことができる。このため、スリンガ３の回転が高回転になり、還流領域に留まる密封対象物が増したとしても、この還流領域に留まる密封対象物を突起２３によりポンプ領域に戻すことができ、還流領域を還流する密封対象物の量が還流領域に留めておくことができる密封対象物の量を超えることを抑制することができる。また、スリンガ３の高回転によりポンプ作用が低減したとしても、突起２３により密封対象物をポンプ領域に戻すので、スリンガ３の高回転時において、ポンプ作用により密封対象物側に戻すことができる密封対象物を多くすることができる。

また、このようにポンプ作用を効果的にする突起２３が波形部４０を有することにより、端面リップ２１の変形を阻害することはなく、端面リップ２１とフランジ部３１との間の締め代を所望の幅に維持することができる。また、使用状態において、突起２３が端面リップ２１に過度の張力を発生させることはなく、突起２３により端面リップ２１とスリンガ３との間に発生する摺動抵抗を増加させることはない。このように、ポンプ作用を効果的にする突起２３が密封装置１のシール性能に影響を与えることを抑制又は防止することができ、また、摺動抵抗の増加をもたらすことを抑制又は防止することができる。

このように、本発明の実施の形態に係る密封装置１によれば、スリンガ３の溝３３によるポンプ作用を利用した場合であっても、軸の回転速度の値に拘らず密封対象物の滲み出を抑制することができる。

次いで、突起２３の変形例について説明する。図１０〜１５は、上述の突起２３の変形例の概略形状を示すための図である。図１０は、突起２３の第１の変形例を示し、図１１，１２は、突起２３の第２の変形例を示し、図１３は、突起２３の第３の変形例を示す。図１４は、突起２３の第４の変形例を示し、図１５は、突起２３の第５の変形例を示す。図１０〜１５は、端面リップ２１に外力が加わっていない状態である自由状態における突起２３を示している。

上述のように、突起２３は、延び方向の少なくとも一部に波形部４０を有していてもよく、図１０に示すように、突起２３の延び方向の一部に波形部４０が形成されていてもよい。使用状態において、端面リップ２１は、外側に向かって反るように変形し、この変形する部分に位置する突起２３の部分に、又はこの部分とその近傍に波形部４０が形成されており、他の部分は、延び方向に沿って延びるように形成されていてもよい。例えば、図１０に示すように、波形部４０は、突起２３の外側端２３ｂ側（外側）の部分に形成されており、突起２３の波形部４０よりも内側の他の部分は、延び方向に延びる平部４１となっている。平部４１において、突起２３の側面２３ｃ，２３ｄは、平らに延びている。使用状態において端面リップ２１は中間リップ２９側の部分が主に変形し、この変形により、この端面リップ２１の変形する部分に位置する突起２３の部分が、又はこの端面リップ２１の変形する部分に位置する突起２３の部分及びその近傍の突起２３の部分が、強く引っ張られる。本変形例においては、使用状態において端面リップ２１の変形により強く引っ張られる突起２３の部分に波形部４０が形成されていることにより、変形時の端面リップ２１に対して突起２３が及ぼす引っ張り力を低減でき、所望の締め代の形成のための端面リップ２１の変形が阻害されることはない。

突起２３において、波形部４０と平部４１との配置は上述のものに限られない。また、突起２３は、波形部４０と平部４１とを各１つ有するものに限られず、波形部４０及び平部４１を夫々複数有していてもよく、波形部４０及び平部４１のいずれか一方を１つ有しており他方を複数有していてもよい。

また、突起２３は、図１１，１２に示すように、滑らかな波形に延びる部分である波形部４０に変えて、ジグザグ状の波形に延びている部分である波形部４２を有していてもよい。つまり、第２の変形例に係る突起２３は、内側端２３ａと外側端２３ｂとの間における少なくとも一部にジグザグ状の波形に延びる波形部４２を有している。第２の変形例に係る突起２３は、例えば図１１，１２に示すように、突起２３の内側端２３ａと外側端２３ｂとの間における全体に、波形部４２が形成されている。

図１１，１２に示すように、突起２３は、波形部４２において、ジグザグを描いて延びている。具体的には、波形部４２は、周方向においてスリンガ３の回転方向に向かって出っ張る部分と、周方向においてスリンガ３の回転方向とは反対方向に向かって出っ張る部分とが、交互に接続して形成されている。つまり、突起２３の側面２３ｃ，２３ｄは、周方向に向かう凹凸を形成しており、互いに異なる方向に延びる平面又は略平面が連続して接続されて形成されている。

ジグザグ状の波形に延びている波形部４２を有する突起２３においても、上述の滑らかな波形に延びている波形部４０を有する突起２３と同様に、突起２３の延び方向に伸縮することができる。このため、突起２３は、端面リップ２１の変形を阻害することなく、使用状態において、端面リップ２１とフランジ部３１との間の締め代を所望の幅に維持することができる。また、使用状態において、突起２３が端面リップ２１に過度の張力を発生させることはなく、端面リップ２１とスリンガ３との間に発生する摺動抵抗が増加することがない。

上述のように、突起２３は、延び方向の少なくとも一部に波形部４２を有していてもよく、図１３に示すように、突起２３の延び方向の一部に波形部４２が形成されていてもよい。使用状態において、端面リップ２１は、外側に向かって反るように変形し、この変形する部分に位置する突起２３の部分に波形部４２が形成されており、他の部分は、延び方向に沿って延びるように形成されていてもよい。例えば、図１３に示すように、波形部４２は、図１０に示す変形例と同様に、突起２３の外側端２３ｂ側（外側）の部分に形成されており、突起２３の波形部４２よりも内側の他の部分は、延び方向に延びる平部４１となっている。

突起２３において、波形部４２と平部４１との配置は上述のものに限られず、また、突起２３は、波形部４２と平部４１とを各１つ有するものに限られず、波形部４２及び平部４１を夫々複数有していてもよく、波形部４２及び平部４１のいずれか一方を１つ有しており他方を複数有していてもよい。

また、突起２３の波形部４０は、図１４に示すように、周方向への出っ張りの大きさ（以下、振幅ともいう。）が一定でなくてもよく、内側端２３ａから外側端２３ｂに向かうに連れて振幅が大きくなっていてもよい。また、突起２３の振幅が内側端２３ａ側の部分よりも外側端２３ｂ側の部分で大きくなっていてもよい。上述のように、使用状態において端面リップ２１は中間リップ２９側の部分が主に変形し、この変形する端面リップ２１の部分に位置する突起２３の部分が強く引っ張られる。本変形例では、使用状態において端面リップ２１の変形により強く引っ張られる突起２３の部分において、波形部４０の振幅が大きく形成されていることにより、変形時の端面リップ２１に対して突起２３が及ぼす引っ張り力を低減でき、所望の締め代の形成のための端面リップ２１の変形が阻害されることはない。

また、同様に、図１１，１２に示すジクザグ状の波形部４２の振幅は、突起２３の内側端２３ａから外側端２３ｂに向かうに連れて大きくなっていてもよく、また、内側端２３ａ側の部分よりも外側端２３ｂ側の部分で大きくなっていてもよい。

また、図１５に示すように、突起２３は、周方向ではなく、突起２３の高さ方向（図１５の矢印ｅ方向）において、波形の振幅が変化する波形部４３を有するものであってもよい。より具体的には、高さ方向（矢印ｅ）においてスリンガ３側から端面リップ２１側に向かうに連れて、波形部４３の波形の振幅が小さくなるように、波形部４３は形成されていてもよい。波形部４３は、端面リップ２１の接続部において直線状になっていてもよい。

波形部４３の波形は、図１５に示すように、滑らかな波形であってもよく、又は、図１１，１２に示すようなジグザグ状の波形であってもよい。また、波形部４３の波形の振幅は、図６，１２に示すように突起２３の延び方向において一定であってもよく、図１４に示すように外側端２３ｂ側に向かうに連れて大きくなっていてもよい。また、波形部４３の波形の振幅は、内側端２３ａ側の部分よりも外側端２３ｂ側の部分で大きくなっていてもよい。また、波形部４３は、上述の変形例１，３のように、突起２３の一部に形成されていてもよい。

使用状態において端面リップ２１が変形した際に、突起２３はスリンガ３側の部分において強く引っ張られる。本変形例においては、この端面リップ２１の変形により強く引っ張られるスリンガ３側の部分において、波形部４３の振幅が大きく形成されていることにより、変形時の端面リップ２１に対して突起２３が及ぼす引っ張り力を低減でき、所望の締め代の形成のための端面リップ２１の変形が阻害されることはない。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に係る密封装置１に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。また、例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

スリンガ３の有する溝３３は、上述のように、図７に示すネジ（４条ネジ）形状に限らず、他の形状であってもよい。例えば、図１６（ａ）に示すように、内周側から外周側に向かって軸線ｘを中心又は略中心として放射状に延びる溝であってもよく、また、図１６（ｂ）に示すように、周方向に傾いて延びる溝であってもよい。

密封装置１において、弾性体部２０は、ダストリップ２８及び中間リップ２９を有しているとしたが、弾性体部２０は、ダストリップ２８及び中間リップ２９を有していなくてもよく、ダストリップ２８及び中間リップ２９のいずれか一方のみを有していてもよい。

また、本実施の形態に係る密封装置１は、エンジンのクランク孔に適用されるものとしたが、本発明に係る密封装置の適用対象はこれに限られるものではなく、他の車両や汎用機械、産業機械等、本発明の奏する効果を利用し得るすべての構成に対して、本発明は適用可能である。

１…密封装置、２…密封装置本体、３…スリンガ、１０…補強環、１１…筒部、１１ａ…外周側円筒部、１１ｂ…内周側円筒部、１１ｃ…接続部、１２，１４…円盤部、１３…錐環部、２０…弾性体部、２１…端面リップ、２１ａ…先端、２１ｂ…根元、２２…内周面、２３…突起、２３ａ…内側端、２３ｂ…外側端、２３ｃ，２３ｄ…側面、２４…スリンガ接触部、２４ａ…外側縁、２５…基体部、２６…ガスケット部、２７…後方カバー部、２８…ダストリップ、２９…中間リップ、２９ａ…外周面、２９ｂ…先端、３１…フランジ部、３１ａ…内周側円盤部、３１ｂ…外周側円盤部、３１ｃ…接続部、３１ｄ…外側面、３２…リップ接触部、３３…溝、３４…筒部、３５…円筒部、３５ａ…内周面、３５ｂ…外周面、４０，４２，４３…波形部、４１…平部、５０…ハウジング、５１…軸孔、５１ａ…内周面、５２…軸、５２ａ…外周面、Ｇ…間隔、Ｓ…挟空間、ｘ…軸線。

Claims (6)

1. 軸と該軸が挿入される孔との間の環状の隙間の密封を図るための密封装置であって、
   前記孔に嵌着される密封装置本体と、
   前記軸に取り付けられるスリンガとを備え、
   前記密封装置本体は、軸線周りに環状の補強環と、該補強環に取り付けられている弾性体から形成されている前記軸線周りに環状の弾性体部とを有しており、
   前記スリンガは、外周側に向かって延びる前記軸線周りに環状の部分であるフランジ部を有しており、
   前記弾性体部は、前記軸線方向において一方の側に向かって延びる、前記フランジ部に前記軸線方向において他方の側から接触する前記軸線周りに環状のリップである端面リップを有しており、
   前記スリンガの前記フランジ部の前記他方の側には少なくとも１つの溝が形成されており、
   前記端面リップの内周側の面には、複数の突起が周方向に並んで形成されており、
   前記突起は、前記他方の側から前記一方の側に向かって延びており、前記端面リップにおいて前記端面リップが前記スリンガに接触する部分であるスリンガ接触部よりも内周側に形成されており、前記突起の前記一方の側の端は前記突起の前記他方の側の端よりも前記周方向において前記軸の回転方向側に位置しており、前記突起は前記突起の延び方向における少なくとも一部に波形に延びる波形部を有していることを特徴とする密封装置。
2. 前記波形部は、前記突起の少なくとも前記他方の側の部分に形成されていることを特徴とする請求項１記載の密封装置。
3. 前記突起は、前記波形部において、滑らかな波形に延びていることを特徴とする請求項１又は２記載の密封装置。
4. 前記突起は、前記波形部において、ジグザグ状の波形に延びていることを特徴とする請求項１又は２記載の密封装置。
5. 前記突起は、前記密封装置における還流領域からポンプ領域に至るように、前記端面リップにおいて前記スリンガ接触部から間隔を空けて形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の密封装置。
6. 前記スリンガに形成された溝はネジ溝であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の密封装置。

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