JP2020063823A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】密封対象物側が負圧になったとしても密封性能の低下を防止する。【解決手段】密封装置１は、密封装置本体２とスリンガ３とを備えている。密封装置本体２は、補強環１０と弾性体部２０とを有している。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を有している。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。端面リップ２１は、端面リップ２１の内側端部２１ａに、二股を形成する二股リップ部２２と、端面リップ２１の二股リップ部２２よりも外側の部分であるリップ腕部２３とを有している。二股リップ部２２の各先端はフランジ部３１に接触するようになっている。【選択図】図２

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密封ではなく、スリンガのフランジ部に摺動自在に密接する端面リップを設けることにより、密封性能の向上及び摺動抵抗の低下を図れる所謂端面シール型の密封装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５９６４１６７号公報

上述のような密封装置は、自動車用エンジンのクランクシャフトのシール用部材としても用いられる。自動車用エンジンには、密封対象物側であるクランクケース内を負圧にするものがある。従来の密封装置は、密封対象物側が負圧になった場合に、端面リップの先端がスリンガのフランジ部の外側面から浮き上がってしまい、端面リップの先端とスリンガの外側面との間に間隙が生じて密封性能が低下してしまうことが考えられる。このように、従来の端面シール型の密封装置に対しては、密封対象物側が負圧になったとしても密封性能の低下を防止することができる構成が求められている。

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、密封対象物側が負圧になったとしても密封性能の低下を防止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、前記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、前記端面リップは、該端面リップの前記一方の側の端部に、二股を形成する二股リップ部と、前記端面リップの前記二股リップ部よりも前記他方の側の部分であるリップ腕部とを有しており、前記二股リップ部の各先端が前記フランジ部に接触す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、前記二股リップ部は、内周側に位置する環状の内周側リップ端と、外周側に位置する環状の外周側リップ端とを有しており、前記内周側リップ端は前記リップ腕部から前記一方の側に向かって内周側に傾いて延びており、前記外周側リップ端は前記リップ腕部から前記一方の側に向かって外周側に傾いて延びており、前記内周側リップ端と前記外周側リップ端とが二股を形成している。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記リップ腕部の少なくとも一部の剛性が、前記二股リップ部の剛性よりも高くなっている。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記補強環は、前記リップ腕部の前記他方の側の端部から前記リップ腕部の少なくとも一部に沿って延びるリップ腕部補強部を有している。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記リップ腕部の少なくとも一部の厚さが前記二股リップ部の前記内周側リップ端及び前記外周側リップ端の厚さよりも厚くなっている。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記リップ腕部の少なくとも一部は、前記二股リップ部の弾性体よりも高硬度の弾性体によって形成されている。

本発明に係る密封装置によれば、密封対象物側が負圧になったとしても密封性能の低下を防止することができる。

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、軸線に沿う断面における断面図である。 図１に示す密封装置の概略構成を示すための、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。 本発明の第１の実施の形態に係る密封装置が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密封装置の部分拡大断面図である。 図１に示す密封装置における端面リップの各部の幾何学的構造を説明するための端面リップを拡大して示す部分拡大断面図である。 本発明の第２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５に示す密封装置における端面リップの各部の幾何学的構造を説明するための端面リップ近傍の部分を拡大して示す部分拡大断面図である。 本発明の第３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７に示す密封装置における端面リップの各部の幾何学的構造を説明するための端面リップの部分を拡大して示す部分拡大断面図である。 本発明の第４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。

以下、本発明の実施の形態に係る密封装置について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の第１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、密封装置１の概略構成を示すための、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。密封装置１は、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、本発明の第１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）方向側を内側とし、軸線ｘ方向において矢印ｂ（図１参照）方向側を外側とする。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。

本実施の形態に係る密封装置１は、後述する取付対象の孔に嵌着される密封装置本体２と、後述する取付対象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とを有している。スリンガ３は、外周側（矢印ｃ方向側）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方向側）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。端面リップ２１は、端面リップ２１の一方の側（内側）の端部（内側端部２１ａ）に、二股を形成する二股リップ部２２と、端面リップ２１の二股リップ部２２よりも他方の側（外側）の部分であるリップ腕部２３とを有している。二股リップ部２２の各先端はフランジ部３１に接触するようになっている。以下、密封装置１の構造を具体的に説明する。

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、取付対象としての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筒部１１ａと、外周側筒部１１ａから外側及び内周側に延びる円錘筒状又は略円錐筒状の部分である内周側筒部１１ｂとを有している。筒部１１の外周側筒部１１ａは、密封装置本体２が後述するハウジングの軸孔に嵌着された際に、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、概ね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５１の内周面５１ａ（図３参照）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５１に嵌着された場合、ガスケット部２６は、補強環１０の内周側筒部１１ｂと軸孔５１との間で径方向に圧縮され、軸孔５１と補強環１０の内周側筒部１１ｂとの間を密封する。これにより、密封装置本体２と軸孔５１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５１の内周面５１ａ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５１の内周面５１ａ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５１の内周面５１ａ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方向側）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、二股リップ部２２の各先端が、所定のつぶし代だけ接触方向（軸線ｘ方向）に変形されて所定の締め代を持って、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。

具体的には、図２に示すように、端面リップ２１において、リップ腕部２３が、基体部２５から延びている部分であり、リップ腕部２３は、内側に向かって外周側に傾いて延びており、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又は略円錐筒状の形状を有している。このため、図１，２に示すように、端面リップ２１のリップ腕部２３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。

また、図２に示すように、端面リップ２１において、二股リップ部２２は、リップ腕部２３に続く部分であり、リップ腕部２３の外周側の端部（外周側端部２３ａ）に接続している部分である。二股リップ部２２は、内周側に位置する環状の内周側リップ端２４ａと、外周側に位置する環状の外周側リップ端２４ｂとを有している。内周側リップ端２４ａは、リップ腕部２３の外周側端部２３ａから内側に向かって内周側に傾いて延びており、外周側リップ端２４ｂは、リップ腕部２３の外周側端部２３ａから内側に向かって外周側に傾いて延びている。内周側リップ端２４ａ及び外周側リップ端２４ｂは、リップ腕部２３の外周側端部２３ａから互いに離間していくように内側に延びており、二股を形成している。密封装置１において、内周側リップ端２４ａは、内周側リップ端２４ａの先端２４ｃ（内側の端部）がスリンガ３のフランジ部３１の外側面３１ｄ（図３参照。）に所定の締め代を持って接触するようになっている。また、密封装置１において、外周側リップ端２４ｂは、外周側リップ端２４ｂの先端２４ｄ（内側の端部）がスリンガ３のフランジ部３１の外側面３１ｄ（図３参照。）に所定の締め代を持って接触するようになっている。

二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａは、リップ腕部２３の外周側端部２３ａから内側に向かって内周側に斜めに突出する環状の部分であり、軸線ｘ方向において内側に向かうに連れて縮径する形状を有している。例えば、図２に示すように、内周側リップ端２４ａは、軸線ｘに沿って延びる円錐筒状又は略円錐筒状の形状となっている。

また、二股リップ部２２の外周側リップ端２４ｂは、リップ腕部２３の外周側端部２３ａから内側に向かって外周側に斜めに突出する環状の部分であり、軸線ｘ方向において内側に向かうに連れて拡径する形状を有している。例えば、図２に示すように、外周側リップ端２４ｂは、軸線ｘに沿って延びる円錐筒状又は略円錐筒状の形状となっている。

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又は略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と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から内側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、基体部２５との間に内側に向かって開放する環状の凹部を形成している。中間リップ２９は、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、使用状態において、端面リップ２１の二股リップ部２２とスリンガ３のフランジ部３１との接触部を越えて密封対象物が内部に滲み入った場合に、ダストリップ２８側へ流れ出すことの防止を図るために形成されている。図示の例では、この滲み入った密封対象物の基体部２５との間に形成された凹部内への収容を図る形状に中間リップ２９は形成されている。中間リップ２９は、他の形状であってもよく、例えば軸線ｘ方向において内側に向かうに連れて縮径する円錐筒状の形状を有していてもよい。中間リップ２９は、その先端がスリンガ３に接触するように形成されていてもよい。

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を有している。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）成型によって成形される。この架橋成型の際に、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３３とを有している。

フランジ部３１は、具体的には、筒部３３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３３まで延びており筒部３３に接続しており、筒部３３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の二股リップ部２２の各先端（先端２４ｃ、２４ｄ）に接触する部分は、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は例えば径方向に広がる平面に沿う面である。

また、スリンガ３において、筒部３３は、図２に示すように、少なくとも部分的に、円筒状又は略円筒状の部分である円筒部３４を有しており、この円筒部３４は軸に嵌着可能に形成されている。つまり、円筒部３４が軸に締り嵌め可能となるように、円筒部３４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３４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３３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。なお、筒部３３は、その全体が円筒部３４によって形成されているものであってもよい。

スリンガ３は、金属材料から作られており、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。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３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３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が軸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３４が軸５２に圧入され、円筒部３４の内周面３５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の二股リップ部２２が、内周側リップ端２４ａ及び外周側リップ端２４ｂの夫々の先端２４ｃ，２４ｄ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３３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３４の外周面３６に接触している。

このように、密封装置１の使用状態において、端面リップ２１は、二股リップ部２２の各先端２４ｃ，２４ｄにおいて、フランジ部３１の外周側円盤部３１ｂの外周面３１ｄにフランジ部３１が摺動可能に接触しており、端面リップ２１及びスリンガ３は、その接触する部分を越えて密封対象物側から内部に潤滑油等の密封対象物が滲み出ることの防止を図っている。また、ダストリップ２８はスリンガ３の筒部３３が摺動可能に筒部３３に接触しており、外部から内部への異物の進入の防止を図っている。

また、図３に示すように、使用状態において、ハウジング５０内に負圧や正圧が発生していない状態（以下、無負荷状態ともいう。）では、二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａも外周側リップ端２４ｂも共に、フランジ部３１の外周側円盤部３１ｂの外周面３１ｄに接触している。

一方、使用状態において、ハウジング５０内に負圧が発生している場合、端面リップ２１に外力が働き、具体的には、端面リップ２１を外側に引っ張る力が端面リップ２１に働く。例えば自動車のエンジンには、運転時にクランクケース内が負圧とされているものがあり、ハウジング５０がこのようなエンジンのクランクケースである場合、ハウジング５０の内部が負圧になる。ハウジング５０内に負圧が発生している時、端面リップ２１を外側に引っ張る力によって、端面リップ２１は、二股リップ部２２がフランジ部３１から浮き上がって、二股リップ部２２とフランジ部３１との接触が解除されるように、外側に引っ張られるか又は外側に弾性変形しようとする。しかしながら、この端面リップ２１が引っ張られることによって又はこの端面リップ２１の弾性変形によって、二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａはフランジ部３１に押し付けられるため、二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａがストッパとなり、二股リップ部２２がフランジ部３１から浮き上がって二股リップ部２２とフランジ部３１との接触が解除されることが防止される。

このハウジング５０内の負圧の発生時には、二股リップ部２２の外周側リップ端２４ｂとフランジ部３１との接触が解除されていてもよく、二股リップ部２２の外周側リップ端２４ｂとフランジ部３１との接触が解除されていなくてもよい。つまり、端面リップ２１を引っ張る力又はこの引っ張る力による端面リップ２１の弾性変形によって、二股リップ部２２の外周側リップ端２４ｂはフランジ部３１から浮き上がり、二股リップ部２２の外周側リップ端２４ｂとフランジ部３１との接触が解除される。又は、端面リップ２１を引っ張る力又はこの引っ張る力による端面リップ２１が弾性変形しても、二股リップ部２２の外周側リップ端２４ｂもフランジ部３１から浮き上がることなく、二股リップ部２２の外周側リップ端２４ｂとフランジ部３１との接触も解除されない。

なお、使用状態において、ハウジング５０内に正圧が発生している場合、端面リップ２１には端面リップ２１をフランジ部３１側に押し付ける力が作用するので、二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａも外周側リップ端２４ｂも共に、フランジ部３１の外周側円盤部３１ｂの外周面３１ｄに接触しており、二股リップ部２２の外周側リップ端２４ｂとフランジ部３１との接触は解除されない。

このように、密封装置１によれば、端面リップ２１の先端部（内側端部２１ａ）に、内周側及び外周側に斜めに夫々延びて二股を形成する内周側リップ端２４ａ及び外周側リップ端２４ｂを有する二股リップ部２２が形成されているので、ハウジング５０内が負圧になっている場合でも、端面リップ２１のスリンガ３のフランジ部３１との接触を維持することができる。このため、ハウジング５０内が負圧になっている場合でも、端面リップ２１とフランジ部３１とによるシール機能を維持することができ、端面リップ２１の密封性能が低下することを防止することができる。

上述のように、本発明の第１の実施の形態に係る密封装置１によれば、密封対象物側が負圧になったとしても密封性能の低下を防止することができる。

なお、密封装置１の端面リップ２１が負圧状態において上述のように作用するためには、二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａ及び外周側リップ端２４ｂが所定の面圧でフランジ部３１に押し付けられる必要がある。このために、二股リップ部２２は所定の剛性を有するようになっている。例えば、図４に示すように二股リップ部２２の各部の寸法が下記の式（１）〜（４）の関係を有するように、二股リップ部２２は形成されている。

式（１），（２）における各値は以下の値を示す。
Ｐ：端面リップ２１による密封に必要な単位奥行き（接触部の周方向長さ）当たりの線圧(Ｎ／ｍｍ)
δ：つぶし代(ｍｍ)
Ｅ：二股リップ部２２のゴム硬度から求めたヤング率（Ｐａ）
Ｌ_１：外周側リップ端２４ｂの延び方向の長さ（ｍｍ）
Ｌ_２：内周側リップ端２４ａの延び方向の長さ（ｍｍ）
Ｉ_１：外周側リップ端２４ｂの断面二次モーメント（ｍｍ＾４）
Ｉ_２：内周側リップ端２４ａの断面二次モーメント（ｍｍ＾４）
θ_１：軸線ｘに沿う断面における外周側リップ端２４ｂとフランジ部３１の外側面３１ｄとのなす角度
θ_２：軸線ｘに沿う断面における内周側リップ端２４ａとフランジ部３１の外側面３１ｄとのなす角度
リップの密封に必要な単位奥行き当たりの線圧Ｐは、フランジ部３１の表面粗さや密封対象物側に作用する圧力値から決める値である。なお、奥行きとは、リップが接触する部分の長さであり、リップが接触する部分の幅（締め代）が続く長さである。本実施の形態においては、奥行きとは、リップが接触する部分の周方向の長さであり、リップが接触する部分の幅（締め代）が続く周方向の長さである。二股リップ部２２においては、内周側リップ端２４ａ又は外周側リップ端２４ｂがフランジ部３１に接触する部分の周方向の長さである。また、つぶし代は、リップの接触方向（本実施の形態では軸線ｘ方向）にリップが押し付けられる量である。

外周側リップ端２４ｂの延び方向の長さＬ_１は、式（１）を満たす値となっており、式（１）から外周側リップ端２４ｂの延び方向の長さＬ_１の上限が決まる。また、内周側リップ端２４ａの延び方向の長さＬ_２は、式（２）を満たす値となっており、式（２）から内周側リップ端２４ａの延び方向の長さＬ_２の上限が決まる。また、内周側リップ端２４ａの延び方向の長さＬ_２及び外周側リップ端２４ｂの延び方向の長さＬ_１の下限値は、フランジ部３１の外側面３１ｄと二股リップ部２２の底部２２ｂとの間の接触方向における間隔である深さＤとつぶし代δとの関係から決まる。具体的には、深さＤはつぶし代δよりも大きいという条件から、下記の式（３)，（４）が求められ、内周側リップ端２４ａの延び方向の長さＬ_２及び外周側リップ端２４ｂの延び方向の長さＬ_１の下限値が決まる。なお、二股リップ部２２の底部２２ｂは、外側において内周側リップ端２４ａと外周側リップ端２４ｂとが接続する部分である。

Ｄ＝Ｌ_１ｓｉｎθ_１＞δ （３）
Ｄ＝Ｌ_２ｓｉｎθ_２＞δ （４）

内周側リップ端２４ａの延び方向の長さＬ_２及び角度θ_２は、式（２），（４）を満たす値となるように決められる。同様に、外周側リップ端２４ｂの延び方向の長さＬ_１及び角度θ_１は、式（１），（３）を満たす値となるように決められる。このように、二股リップ部２２の幾何学的形状を決めることができる。

次いで、本発明の第２の実施の形態に係る密封装置４について説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態に係る密封装置４の概略構成を示すための、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。本発明の第２の実施の形態に係る密封装置４は、上述の本発明の第１の実施の形態に係る密封装置１に対して、密封装置本体の構成が異なり、密封装置１の密封装置本体２とは異なる密封装置本体５を有している。以下、密封装置４について、上述の密封装置１と同じ又は類似する機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略し、異なる構成についてのみを説明する。

密封装置４の密封装置本体５は、上述の密封装置本体２の補強環１０とは異なる補強環６０を有しており、また、上述の密封装置本体２の弾性体部２０の端面リップ２１とは異なる端面リップ７１を有する弾性体部７０を有している。密封装置４においては、端面リップ７１のリップ腕部７２の剛性が、二股リップ部２２の剛性よりも高くなっている。

補強環６０は、図５に示すように、リップ腕部７１の外側の端部（外側端部７１ａ）からリップ腕部７１の少なくとも一部に沿って延びるリップ腕部補強部６１を有している。リップ腕部補強部６１は、外側から内側に向かって延びる環状の部分であり、二股リップ部２２の付け根（付根部２２ａ）まで延びている。リップ腕部補強部６１は、例えば、図５に示すように、補強環６０の円盤部１４から延びている。リップ腕部補強部６１は、補強環６１の円盤部１４から延びていなくてもよく、錐環部１３等の補強環６１の他の部分から延びていてもよい。また、リップ腕部補強部６１は、例えば、図５に示すように、円筒状又は略円筒状となっている。リップ腕部補強部６１の形状は、円筒状又は略円筒状に限られず、円錐筒状であってもよく、補強環６０の部分から二股リップ部２２の付根部２２ａまで延びる形状であればよい。

弾性体部７０の端面リップ７１において、リップ腕部７２は、上述の密封装置１のリップ腕部２３よりも外周側から延びており、補強環６０のリップ腕部補強部６１に沿ってリップ腕部補強部６１の付根部６１ａからリップ腕部補強部６１の先端部６１ｂまで延びている。具体的には、リップ腕部７２は、リップ腕部補強部６１の内周側に面する面（内周面６１ｃ）に沿って付根部６１ａと先端部６１ｂとの間に延びて、二股リップ部２２の付根部２２ａに接続している。二股リップ部２２は、リップ腕部補強部６１の先端部６１ｂに二股リップ部２２の付根部２２ａが取り付けられて、リップ腕部補強部６１に支持されている。密封装置４は、使用状態において、上述の密封装置１と同様に作用し、密封対象物側が負圧になったとしても密封性能の低下を防止することができる。

上述のように、密封装置４においては、上述の密封装置１の端面リップ２１のリップ腕部２３が、リップ腕部７２とこれを補強する補強環６０のリップ腕部補強部６１とによって形成されている。このため、リップ腕部７２の剛性は二股リップ部２２の剛性よりも高くなっており、二股リップ部２２は、上述の密封装置１における二股リップ部２２よりも高い剛性を有する部材によって保持されている。このため、密封装置２の端面リップ７１が無負荷状態、正圧状態、及び負圧状態において上述のように作用するために、二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａ及び外周側リップ端２４ｂが所定の面圧でフランジ部３１に押し付けられる。

図示の例では、補強環６０のリップ腕部補強部６１はリップ腕部７２の延び方向全体に亘ってリップ腕部７２に沿って延びているが、リップ腕部補強部６１はリップ腕部７２の延び方向の一部に亘ってリップ腕部７２に沿って延びていてもよい。具体的には、リップ腕部補強部６１は、リップ腕部７２の基体部２５側の端部である付根部７２ａから、リップ腕部７２の内側の端部である先端部７２ｂと付根部７２ａとの間の部分まで、つまりリップ腕部７２の延び方向の途中まで、リップ腕部７２に沿って延びていてもよい。また、端面リップ７１はリップ腕部７２を有していなくてもよい。

なお、密封装置４の端面リップ７１が負圧状態において上述のように作用するためには、二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａ及び外周側リップ端２４ｂが所定の面圧でフランジ部３１に押し付けられる必要がある。このため、負圧発生時に、端面リップ７１を引っ張る力によってリップ腕部７２が折れ曲がらないようにするために、リップ腕部７２及びリップ腕部補強部６１が所定の剛性を有するようになっている。例えば、図６に示すように、補強環６０のリップ腕部補強部６１の寸法が下記の式（５）の関係を有するように、リップ腕部７２及びリップ腕部補強部６１は形成されている。

式（５）における各値は以下の値を示す。
Ｅｍ：補強環６０のヤング率
Ｌｍ：リップ腕部補強部６１の延び方向の長さ
Ｉｍ：リップ腕部補強部６１の断面二次モーメント
Ｗ_１：二股リップ部２２の外周側リップ端２４ｂに作用する反力
Ｗ_２：二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａに作用する反力
補強環６０のリップ腕部補強部６１の延び方向の長さＬｍは、式（５）を満たす値となるように決められる。このように、補強環６０のリップ腕部補強部６１及び端面リップ部７１のリップ腕部７２の幾何学的形状を決めることができる。

次いで、本発明の第３の実施の形態に係る密封装置６について説明する。図７は、本発明の第３の実施の形態に係る密封装置６の概略構成を示すための、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。本発明の第３の実施の形態に係る密封装置６は、上述の本発明の第１の実施の形態に係る密封装置１に対して、密封装置本体の構成が異なり、密封装置１の密封装置本体２とは異なる密封装置本体７を有している。以下、密封装置６について、上述の密封装置１と同じ又は類似する機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略し、異なる構成についてのみを説明する。

密封装置６の密封装置本体７は、上述の密封装置本体２の弾性体部２０の端面リップ２１とは異なる端面リップ７４を有する弾性体部７３を有している。密封装置６においては、端面リップ７４のリップ腕部７５の剛性が、二股リップ部２２の剛性よりも高くなっている。

密封装置６の密封装置本体７の弾性体部７３において、端面リップ７４は、上述のリップ腕部２１と同様に二股リップ部２２と基体部２５とを接続するリップ腕部７５を有しており、このリップ腕部７５は、図７に示すように、その厚さが二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａ及び外周側リップ端２４ｂの厚さよりも厚くなっている。なお、厚さとは延び方向に直交する方向の幅である。密封装置６は、使用状態において、上述の密封装置１と同様に作用し、密封対象物側が負圧になったとしても密封性能の低下を防止することができる。

上述のように、密封装置６においては、端面リップ７４のリップ腕部７５の厚さが、二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａ及び外周側リップ端２４ｂの厚さよりも厚くなっており、リップ腕部７５の剛性は二股リップ部２２の剛性よりも高くなっており、リップ腕部７５の剛性は上述のリップ腕部２３の剛性よりも高くなっている。このため、二股リップ部２２は、上述の密封装置１における二股リップ部２２よりも高い剛性を有する部材によって保持されている。これにより、密封装置６の端面リップ７４が無負荷状態、正圧状態、及び負圧状態において上述のように作用するために、二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａ及び外周側リップ端２４ｂが所定の面圧でフランジ部３１に押し付けられる。

図示の例では、リップ腕部７５の厚さは、リップ腕部７５の延び方向全体に亘って、二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａ及び外周側リップ端２４ｂの厚さよりも厚くなっているが、リップ腕部７５は、その厚さがリップ腕部７５の延び方向の一部に亘って、二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａ及び外周側リップ端２４ｂの厚さよりも厚くなっていてもよい。

なお、密封装置６の端面リップ７４が負圧状態において上述のように作用するためには、二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａ及び外周側リップ端２４ｂが所定の面圧でフランジ部３１に押し付けられる必要がある。このため、負圧発生時に、端面リップ７４を引っ張る力によってリップ腕部７５が折れ曲がらないようにするために、リップ腕部７５が所定の剛性を有するようになっている。例えば、図８に示すように、リップ腕部７５の寸法が下記の式（６）の関係を有するように、リップ腕部７５は形成されている。

式（６）における各値は以下の値を示す。
Ｅｇ：リップ腕部７５のヤング率
Ｌｇ：リップ腕部７５の長さ
Ｉｇ：リップ腕部７５の断面二次モーメント
θ_３：軸線ｘに沿う断面におけるリップ腕部７５とフランジ部３１の外側面３１ｄとのなす角度
Ｗ_１：二股リップ部２２の外周側リップ端２４ｂに作用する反力
Ｗ_２：二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａに作用する反力
Ｆ_１：二股リップ部２２の外周側リップ端２４ｂに作用するフランジ部３１の摩擦力
Ｆ_２：二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａに作用するフランジ部３１の摩擦力
リップ腕部７５の延び方向の長さＬｇ及び角度θ_３は、式（６）を満たす値となるように決められる。このように、端面リップ部７４のリップ腕部７５の幾何学的形状を決めることができる。

次いで、本発明の第４の実施の形態に係る密封装置８について説明する。図９は、本発明の第４の実施の形態に係る密封装置８の概略構成を示すための、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。本発明の第４の実施の形態に係る密封装置８は、上述の本発明の第１の実施の形態に係る密封装置１に対して、弾性体部２０を形成する弾性体が異なる。以下、密封装置８について、上述の密封装置１と同じ又は類似する機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略し、異なる構成についてのみを説明する。なお、密封装置８は、上述のように、弾性体部の材料のみが異なり、密封装置本体及びスリンガについては、密封装置１と同じ符号を付して説明する。

密封装置８の密封装置本体２の弾性体部２０において、リップ腕部２３の少なくとも一部は、二股リップ部２２の弾性体よりも高硬度（高剛性）の材質の弾性体によって形成されている。例えば、図９に示すように、弾性体部２０において、二股リップ部２２以外の部分は、二股リップ部２２を形成する弾性体よりも高硬度の材質を有する弾性体によって形成されている。弾性体部２０における弾性体の材質の違いは、図示のような配置となっていなくてもよく、リップ腕部２３の少なくとも一部が、二股リップ部２２の弾性体よりも高硬度の材質の弾性体によって形成されていてもよい。例えば、弾性体部２０において、二股リップ部２２とリップ腕部２３の二股リップ部２２に続く二股リップ部２２近傍の部分以外の部分が、これらの部分を形成する弾性体よりも高硬度の材質を有する弾性体によって形成されていてもよい。

密封装置８は、使用状態において、上述の密封装置１と同様に作用し、密封対象物側が負圧になったとしても密封性能の低下を防止することができる。また、上述のように、密封装置８においては、弾性体部２０において、リップ腕部２３の少なくとも一部が二股リップ部２２を形成する弾性体よりも高硬度な材質の弾性体によって形成されており、リップ腕部２３の剛性は二股リップ部２２の剛性よりも高くなっており、リップ腕部２３の剛性は上述の密封装置１におけるリップ腕部２３の剛性よりも高くなっている。このため、二股リップ部２２は、上述の密封装置１における二股リップ部２２よりも高い剛性を有する部材によって保持されている。これにより、密封装置８の端面リップ２１が無負荷状態、正圧状態、及び負圧状態において上述のように作用するために、二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａ及び外周側リップ端２４ｂが所定の面圧でフランジ部３１に押し付けられる。

密封装置８は、密封対象物側が負圧状態において、二股リップ部２２の内周側リップ端２４ａ及び外周側リップ端２４ｂが所定の面圧でフランジ部３１に押し付けられるように、端面リップ２１のリップ腕部２３が上述の密封装置６におけるリップ腕部７５と同様の幾何学的条件（式（６））を満たすようになっており、リップ腕部２３が所定の剛性を有するようになっている。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施の形態に係る密封装置１，４，６，８、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。例えば、上記実施の形態における、各構成の形状、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。

弾性体部２０，７０，７３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のいずれか一方又は両方を有していなくてもよい。

また、本実施の形態に係る密封装置１，４，６，８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。

１，４，６，８…密封装置、２，５，７…密封装置本体、３…スリンガ、１０，６０…補強環、１１…筒部、１１ａ…外周側筒部、１１ｂ…内周側筒部、１２…円盤部、１３…錐環部、１４…円盤部、２０，７０，７３…弾性体部、２１，７１，７４…端面リップ、２１ａ…内側端部、２２…二股リップ部、２２ａ…付根部、２２ｂ…底部、２３，７２，７５…リップ腕部、２３ａ…外周側端部、２４ａ…内周側リップ端、２４ｂ…外周側リップ端、２４ｃ，２４ｄ…先端、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、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、３３…筒部、３４…円筒部、３５…内周面、３６…外周面、５０…ハウジング、５１…軸孔、５１ａ…内周面、５２…軸、５２ａ…外周面、Ｓ…挟空間、６１…リップ腕部補強部、６１ａ…付根部、６１ｂ…先端部、６１ｃ…内周面、７１ａ…外側端部、７２ａ…付根部、７２ｂ…先端部

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、前記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、
   前記端面リップは、該端面リップの前記一方の側の端部に、二股を形成する二股リップ部と、前記端面リップの前記二股リップ部よりも前記他方の側の部分であるリップ腕部とを有しており、
   前記二股リップ部の各先端が前記フランジ部に接触することを特徴とする密封装置。
2. 前記二股リップ部は、内周側に位置する環状の内周側リップ端と、外周側に位置する環状の外周側リップ端とを有しており、前記内周側リップ端は前記リップ腕部から前記一方の側に向かって内周側に傾いて延びており、前記外周側リップ端は前記リップ腕部から前記一方の側に向かって外周側に傾いて延びており、前記内周側リップ端と前記外周側リップ端とが二股を形成していることを特徴とする請求項１記載の密封装置。
3. 前記リップ腕部の少なくとも一部の剛性が、前記二股リップ部の剛性よりも高くなっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の密封装置。
4. 前記補強環は、前記リップ腕部の前記他方の側の端部から前記リップ腕部の少なくとも一部に沿って延びるリップ腕部補強部を有していることを特徴とする請求項３記載の密封装置。
5. 前記リップ腕部の少なくとも一部の厚さが前記二股リップ部の前記内周側リップ端及び前記外周側リップ端の厚さよりも厚くなっていることを特徴とする請求項３記載の密封装置。
6. 前記リップ腕部の少なくとも一部は、前記二股リップ部の弾性体よりも高硬度の弾性体によって形成されていることを特徴とする請求項３記載の密封装置。

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