JP2020079613A - 気流発生構造体及び密封構造 - Google Patents

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純也 杉山
Junya Sugiyama
純也 杉山
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Abstract

【課題】ダストの侵入を更に一層抑制し得る気流発生構造体及び密封構造を提供する。【解決手段】密封構造1において、遠心フィン構造体60は、中央に貫通孔61hが形成された薄板円盤状の遠心フィン本体部61と、遠心フィン本体部61の外周面61gから外周側に放射状に延びる複数の遠心フィン羽根部62とを備えている。軸流フィン構造体70は、ハブ11と一体に形成された軸流フィン本体部71と、軸流フィン本体部71の外周面71gから外周側に延びる複数の軸流フィン羽根部72とを備えている。【選択図】図1

Description

本発明は、気流発生構造体及び密封構造に関し、例えば、車両等のエンジンの回転軸に発生する捩り振動を吸収するためのトーショナルダンパと、トーショナルダンパのためのオイルシールとによって形成される密封構造に適用されるものである。
従来から、例えば、車両のエンジンにおいて、クランクシャフトの一端には、クランクシャフトの回転変動によって発生する捩り振動を低減するために、トーショナルダンパが取り付けられている。一般に、車両のエンジンにおいて、このようなトーショナルダンパは、ダンパプーリとして用いられており、動力伝達用のベルトを介して、ウォーターポンプやエアコン用コンプレッサ等の補機にエンジンの動力の一部を伝達する。また、トーショナルダンパと、クランクシャフトが挿通される、例えば、フロントカバーの貫通穴との間の空間は、オイルシールによって密封されている。
車両のエンジンにおいて用いられているトーショナルダンパでは、例えば、トーショナルダンパにおけるハブの環状突起部とエンジンにおけるフロントカバーの環状突起部との間の組み合わせによる非接触のラビリンスシール構造が採用されている。このようなラビリンスシール構造においては、トルクを上昇させることなく、泥水や砂、ダスト等の異物に対する耐ダスト性を向上させるようになっている。
このような構造のトーショナルダンパにおいて、フロントカバーの環状突起部と対向する位置に、軸線に対して所定の角度で傾斜した複数のフィンが一体に設けられたトーショナルダンパが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
このような構成のトーショナルダンパにおいては、クランクシャフトと一体に回転した際、複数のフィンにより生じた風がハブの環状突起部とフロントカバーの環状突起部との間を内周側から外周側に向かって流れるので、ダストの侵入を抑制するようになっている。
特開2017−214994号公報
しかしながら、特許文献1のトーショナルダンパにおいては、複数のフィンにより生じた気流の風速が低く、ダストの侵入を抑制するには不十分であった。
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、ダストの侵入を更に一層抑制することができる気流発生構造体及び密封構造を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の気流発生構造体は、密封装置が取り付けられる被取付対象と、前記被取付対象の貫通穴を貫通する軸線周りに回転可能な軸部材の外周側に拡がるように延びて当該軸部材と一体に形成された円盤状部材との間の隙間に配置された遠心気流発生構造体と、前記円盤状部材に形成された軸流気流発生構造体とを備え、前記遠心気流発生構造体は、前記軸部材と一体に回転可能に取り付けられた遠心気流本体部と、前記遠心気流本体部の外周面から外周側に延びており、前記軸部材が回転した際に前記軸線とは垂直な遠心方向に気流を生じさせる複数の遠心気流羽根部とを有しており、前記軸流気流発生構造体は、前記軸部材と一体に回転可能に取り付けられた軸流気流本体部と、前記軸流気流本体部の外周面から外周側に延びており、前記軸部材が回転した際に外部側から内部側に向かって軸線方向に気流を生じさせる複数の軸流気流羽根部とを有していることを特徴とする。
本発明の一態様に係る気流発生構造体において、前記複数の軸流気流羽根部は、夫々、前記軸流気流本体部の外部側から内部側に延びるに連れて前記軸部材の回転方向に向かって延びる曲面を有している。
本発明の一態様に係る気流発生体構造において、前記遠心気流発生構造体は、前記軸部材と一体に回転可能に取り付けられており、前記遠心気流本体部及び前記複数の遠心気流羽根部と前記被取付対象又は前記円盤状部材との間に設けられた板状部を更に有しており、前記板状部には、前記密封装置よりも外周側において、少なくとも1つの通気孔が形成されている。
また、上記目的を達成するために、本発明の密封構造は、密封装置と、前記密封装置が取り付けられる被取付対象と、前記被取付対象の貫通穴を貫通する軸線周りに回転可能な軸部材と、前記軸部材の外周側に拡がるように延びて当該軸部材と一体に形成された円盤状部材と、前記被取付対象と前記円盤状部材との間の隙間に配置された遠心気流発生構造体と、前記円盤状部材に形成された軸流気流発生構造体とを備え、前記遠心気流発生構造体は、前記軸部材と一体に回転可能に取り付けられた遠心気流本体部と、前記遠心気流本体部の外周面から外周側に延びており、前記軸部材が回転した際に前記軸線とは垂直な遠心方向に気流を生じさせる複数の遠心気流羽根部とを有しており、前記軸流気流発生構造体は、前記軸部材と一体に回転可能に取り付けられた軸流気流本体部と、前記軸流気流本体部の外周面から外周側に延びており、前記軸部材が回転した際に外部側から内部側に向かって軸線方向に気流を生じさせる複数の軸流気流羽根部とを有していることを特徴とする。
本発明に係る気流発生構造体及び密封構造によれば、ダストの侵入を更に一層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ダンパプーリとオイルシールとを用いた密封構造の概略構成を示すための軸線に沿う断面における部分断面図である。 本発明の第1の実施の形態に係るダンパプーリ、遠心フィン構造体及び軸流フィン構造体の概略構成を示す斜視図である。 図2における分解斜視図である。 図2における断面図である。 本発明の第1の実施の形態に係る遠心フィン構造体の概略構成を示す正面図である。 本発明の第1の実施の形態に係る遠心フィン構造体の概略構成を示す斜視図である。 図5におけるA−A断面図である。 本発明の第1の実施の形態に係る軸流フィン構造体の概略構成を示す正面図である。 本発明の第1の実施の形態に係る軸流フィン構造体の概略構成を示す斜視図である。 図8におけるB−B断面図である。 本発明の第2の実施の形態に係るダンパプーリとオイルシールとを用いた密封構造の概略構成を示すための軸線に沿う断面における部分断面図である。 本発明の第2の実施の形態に係るダンパプーリ、遠心フィン構造体及び軸流フィン構造体の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第2の実施の形態に係る遠心フィン構造体の概略構成を示す正面図である。 本発明の第2の実施の形態に係る遠心フィン構造体の概略構成を示す斜視図である。 図13におけるC−C断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るダンパプーリ、遠心フィン構造体及び軸流フィン構造体の概略構成を示す斜視図である。
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、本発明の第1の実施の形態に係るダンパプーリ10とオイルシール20とを用いた密封構造の概略構成を示すための軸線xに沿う断面における部分断面図である。図2は、本発明の第1の実施の形態に係るダンパプーリ10、遠心フィン構造体60及び軸流フィン構造体70の概略構成を示す斜視図である。図3は、図2における分解斜視図であり、図4は、図2における断面図である。本発明の第1の実施の形態に係るダンパプーリ10とオイルシール20とを用いた密封構造1は、例えば、自動車のエンジンに適用されている。
以下、説明の便宜上、軸線x方向において矢印a(図1参照)方向を外側とし、軸線x方向において矢印b(図1参照)方向を内側とする。より具体的には、外側とは、エンジンから離れる方向であり大気側であり、内側とは、エンジンに近づく方向でありエンジン側である。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、本発明の第1の実施の形態に係る密封構造1は、トーショナルダンパとしてのダンパプーリ10と、オイルシール20とを備えている。ダンパプーリ10は、エンジン(図示せず)のクランクシャフト51の一端にボルト52によって固定されている。オイルシール20は、エンジンのハウジング53の貫通穴53hに装着されており、ハウジング53とダンパプーリ10との間を密封している。
ダンパプーリ10は、円盤状部材としてのハブ11と、プーリ12と、ハブ11とプーリ12との間に配設されたダンパ弾性体13とを備えている。ハブ11は、軸線xを中心とする環状の部材であり、内周側(矢印d方向)のボス部14と、外周側(矢印c方向)のリム部15と、ボス部14とリム部15との間に一体に形成された軸流フィン構造体70とを備えている。なお、軸流フィン構造体70の詳細については、後述する。
ハブ11のボス部14は、貫通穴14hが形成された軸線xを中心とする環状の部分であり、外側(矢印a方向)の部分の外周面から外周側(矢印c方向)に向かって軸流フィン構造体70が一体に形成されている。ボス部14は、円筒状の内側(矢印b方向)の部分において外周側(矢印c方向)の面となる外周面14bを備えている。ボス部14の外周面14bは、滑らかな面となっており、後述するように、オイルシール20が装着される際のシール面となっている。
ハブ11のリム部15は、軸線xを中心とする円筒状の部分であり、ボス部14に対して同心的にボス部14よりも外周側(矢印c方向)に位置する部分である。リム部15の内周側(矢印d方向)の面である内周面15aから内周側(矢印d方向)に向かって軸流フィン構造体70が一体に形成されている。リム部15の外周側(矢印c方向)の面である外周面15bにはダンパ弾性体13が圧着されている。
プーリ12は、軸線xを中心とする環状の部材であり、ハブ11の外周側(矢印c方向)を覆う形状を呈している。具体的には、プーリ12の内周側(矢印d方向)の面である内周面12aは、ハブ11のリム部15の外周面15bに対応した形状を有している。プーリ12は、その内周面12aがリム部15の外周面15bに径方向(矢印cd方向)において間隔を空けて対向するように位置している。また、プーリ12の外周側(矢印c方向)の面である外周面12bには、環状のv溝12cが複数形成されており、図示しないタイミングベルトが巻回可能である。
ダンパ弾性体13は、プーリ12とリム部15との間に設けられている。ダンパ弾性体13は、ダンパゴムであり、耐熱性、耐寒性、及び疲労強度において優れたゴム状弾性材料から架橋(加硫)成形されている。ダンパ弾性体13は、プーリ12とリム部15との間に圧入されており、プーリ12の内周面12aとリム部15の外周面15bとに嵌着されて固定されている。
ダンパプーリ10において、プーリ12とダンパ弾性体13とがダンパ部を形成しており、ダンパ部の捩り方向固有振動数が、クランクシャフト51の捩れ角が最大となる所定の振動数域である、クランクシャフト51の捩り方向固有振動数と一致するように同調されている。つまり、ダンパ部の捩り方向固有振動数がクランクシャフト51の捩り方向固有振動数と一致するように、プーリ12の円周方向の慣性質量と、ダンパ弾性体13の捩り方向剪断ばね定数とが調整されている。
上述のように、ダンパプーリ10は、エンジン(図示せず)においてクランクシャフト51の一端に取り付けられている。具体的には、クランクシャフト51の一端がハブ11のボス部14の貫通穴14hに挿通され、外側(矢印a方向)からボルト52がクランクシャフト51に螺合されて、ダンパプーリ10がクランクシャフト51に固定されている。また、クランクシャフト51とボス部14との間には、クランクシャフト51とボス部14とに係合する半月キー等のキーが設けられており、ダンパプーリ10がクランクシャフト51に対して相対回動不能になっている。
ダンパプーリ10は、クランクシャフト51に取り付けられた状態において、ボス部14の外周面14bのうち内側(矢印b方向)の部分が被取付対象としてのハウジング53の貫通穴53h内に挿通された状態になっており、ボス部14の外周面14bと、ハウジング53との間に環状の空間が形成されている。この環状の空間にオイルシール20が装着されている。
オイルシール20は、軸線xを中心とする環状の金属製の補強環21と、軸線xを中心とする環状の弾性体からなる弾性体部22とを備えている。弾性体部22は、補強環21に一体的に取り付けられている。補強環21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。弾性体部22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(HNBR)、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21は、例えば、プレス加工や鍛造によって製造され、弾性体部22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21は成形型の中に配置されており、弾性体部22が架橋(加硫)接着により補強環21に接着され、弾性体部22が補強環21と一体的に成形される。
補強環21は、例えば、断面略L字状の形状を呈しており、円盤部21aと、円筒部21bとを備えている。円盤部21aは、軸線xに略垂直な方向に広がる中空円盤状の部分である。円筒部21bは、円盤部21aの外周側(矢印c方向)の端部から軸線x方向において内側(矢印b方向)に延びる円筒状の部分である。
弾性体部22は、補強環21に取り付けられており、本発明の第1の実施の形態においては補強環21を外側(矢印a方向)及び外周側(矢印c方向)から覆うように補強環21と一体的に成形されている。弾性体部22は、リップ腰部23と、シールリップ24と、ダストリップ25とを備えている。
リップ腰部23は、補強環21の円盤部21aにおける内周側(矢印d方向)の端部の近傍に位置する部分である。シールリップ24は、リップ腰部23から内側(矢印b方向)に向かって延びる部分であり、補強環21の円筒部21bに対向して配置されている。ダストリップ25は、リップ腰部23から軸線x方向に向かって延びる部分である。
シールリップ24は、内側(矢印b方向)の端部に、その断面形状が内周側(矢印d方向)に向かって凸の楔形状の環状のリップ先端部24aを有している。リップ先端部24aは、後述するように、ハブ11のボス部14の外周面14bと摺動可能に外周面14bに密接して接触するように形成されており、ダンパプーリ10との間を密封するように取り付けられている。また、シールリップ24の外周側(矢印c方向)には、シールリップ24を径方向(矢印cd方向)において内周側(矢印d方向)に押し付けるガータースプリング26が嵌着されている。
ダストリップ25は、リップ腰部23から延びる部位であり、外側(矢印a方向)且つ内周側(矢印d方向)に斜めに延出している。ダストリップ25により、使用状態におけるリップ先端部24a方向への異物の侵入が防止されている。
また、弾性体部22は、外側カバー27と、ガスケット部28とを備えている。外側カバー27は、補強環21の円盤部21aを外側(矢印a方向)から覆い、ガスケット部28は、補強環21の円筒部21bを外周側(矢印c方向)から覆っている。
また、オイルシール20は、外側(矢印a方向)に向かって延びるサイドリップ29を備えている。サイドリップ29は、外側(矢印a方向)に延びており、具体的には、軸線xと平行に、又は、軸線xに対して外側(矢印a方向)及び外周側(矢印c方向)に斜めに延びた部位である。
上述のように、オイルシール20は、ハウジング53の貫通穴53hと、ダンパプーリ10のボス部14の外周面14bとの間に形成される空間を密封している。具体的には、オイルシール20は、ハウジング53の貫通穴53hに圧入されて取り付けられ、弾性体部22のガスケット部28が圧縮されてハウジング53の内周側(矢印d方向)の面である内周面53dに液密に当接している。
これにより、オイルシール20とハウジング53の貫通穴53hとの間が密閉されている。また、シールリップ24のリップ先端部24aが、ハブ11のボス部14の外周面14bに液密に当接し、オイルシール20とダンパプーリ10との間が密閉されている。
さらに、本発明の第1の実施の形態における密封構造1では、気流発生構造体として、ハウジング53とダンパプーリ10との間に配置された遠心フィン構造体60と、ダンパプーリ10に形成された軸流フィン構造体70とを有している。図1,2に示すように、遠心フィン構造体60及び軸流フィン構造体70は、ダンパプーリ10のハブ11のボス部14と一体化した状態でハブ11に取り付けられている。
図5は、本発明の第1の実施の形態に係る遠心フィン構造体60の概略構成を示す正面図であり、図6は、遠心フィン構造体60の概略構成を示す斜視図である。図7は、図5におけるA−A断面図である。遠心フィン構造体60は、中央に貫通孔61hが形成された薄板円盤状の遠心フィン本体部61と、遠心フィン本体部61の外周面61gから外周側(矢印c方向)に放射状に延びる複数(この場合、6個)の遠心フィン羽根部62とを備えている。
なお、遠心フィン構造体60は、樹脂やゴム状弾性部材又は金属からなり、射出成形又は削り出しにより形成される。ゴム状弾性部材としては、例えば、二トリルゴム(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。
遠心フィン構造体60の遠心フィン本体部61は、図7に示すように、プーリ12の内側(矢印b方向)の面である側端面12dとハウジング53の外側(矢印b方向)の外側面53aとの間の隙間よりも狭い軸線x方向の幅w1を有している。遠心フィン構造体60の遠心フィン本体部61の貫通孔61hは、ハブ11のボス部14の外周面14bと同じ又は僅かに小さくなっており、取り付け時には、ボス部14の外周面14bに対してしまり嵌めにより一体に固定される。
また、遠心フィン本体部61は、外側(矢印a方向)においてハブ11に当接される側の面であるハブ側面61aと、内側(矢印b方向)においてハウジング53と対向する側の面であるハウジング側面61bを有している。遠心フィン本体部61のハウジング側面61bには、貫通孔61hの近傍において、ハウジング側面61bから外側(矢印a方向)に凹む軸線xを中心とした環状の凹部61dが形成されている。凹部61dは、貫通孔61hと連通している。遠心フィン本体部61は、遠心フィン本体部61がボス部14の外周面14bに対して一体に固定される際、ハブ側面61aが後述する軸流フィン構造体70の軸流フィン本体部71のハウジング側面71aに当接された状態で取り付けられる。
遠心フィン羽根部62は、図5に示すように、遠心フィン本体部61の外周面61gから平面視において外周側(矢印c方向)に放射状に延びる遠心気流発生用の羽根であり、遠心フィン構造体60がハブ11に装着された状態において、遠心フィン羽根部62の外周側(矢印d方向)の端部62gは、ハブ11におけるプーリ12の外周側の端部にまで到達する長さを有している。また、遠心フィン羽根部62は、遠心フィン本体部61の外周面61gから外周側に向かって延びた後に、端部62gが平面視反時計回り方向の回転方向に向かって僅かに戻るように反った湾曲形状を有している。
遠心フィン羽根部62は、外側(矢印a方向)においてハブ11のプーリ12に当接される側の面であるプーリ側面62aと、内側(矢印b方向)においてハウジング53と対向する側の面であるハウジング側面62bを有している。遠心フィン羽根部62は、遠心フィン本体部61がボス部14の外周面14bに対して一体に固定される際、プーリ側面62aがプーリ12の側端面12dに当接された状態で取り付けられる。
また、遠心フィン羽根部62は、軸線xとは垂直な遠心方向(径方向(矢印cd方向))でかつ軸線xに沿う面(図示せず)と平行に形成されたブレード面62cを有し、遠心フィン構造体60の遠心フィン本体部61がクランクシャフト51と共に反時計回りの回転方向に回転したとき、ブレード面62cにより外周側(矢印d方向)に向かう気流V1(図1参照)を発生させる。なお、遠心フィン羽根部62は、この場合6個であるが、これに限らず、発生させたい気流の流速、流量、又は風圧に応じた任意の個数であってもよい。
このように密封構造1では、ハブ11と一体に固定された遠心フィン構造体60が、ハブ11とハウジング53との間に配置されることになる。このとき、遠心フィン構造体60の遠心フィン本体部61のハブ側面61aは後述する軸流フィン構造体70の軸流フィン本体部71のハウジング側面71aに当接されており、遠心フィン構造体60の遠心フィン羽根部62のプーリ側面62aはプーリ12の外側(矢印a方向)の側端面12dに当接されている。しかし、遠心フィン構造体60の遠心フィン本体部61のハウジング側面61b及び遠心フィン羽根部62のハウジング側面62bはハウジング53と当接されていない。従って、ハウジング側面61b,62bとハウジング53との間に一定の隙間が存在することになる。
また、密封構造1では、図1に示すように、遠心フィン構造体60の遠心フィン本体部61に形成された凹部61dとボス部14の外周面14bとの間に、軸線xを中心とした環状のポケットP1が画成されている。ポケットP1は、遠心フィン構造体60の遠心フィン本体部61のハウジング側面61bから環凹状に凹んだ軸線xを中心とする凹部である。すなわち、ポケットP1は、ボス部14の外周面14bを環状に取り囲んだ凹空間である。
ハウジング53とハブ11のボス部14との間には、オイルシール20が装着されており、オイルシール20のサイドリップ29がハウジング53の外側面53aから外側(矢印a方向)に突出している。
この場合、サイドリップ29の先端部が遠心フィン本体部61の凹部61dと径方向(矢印cd方向)において空間的に重なる位置に配置される。すなわち、サイドリップ29の先端部は、遠心フィン構造体60の遠心フィン本体部61におけるハウジング側面61bよりも僅かに外側(矢印a方向)に位置し、軸線x方向(矢印ab方向)において、ポケットP1の内部空間に進入しており、ポケットP1と軸線xと垂直な方向においてオーバーラップしている。
ここで、サイドリップ29の先端部と凹部61d(ポケットP1)とが接触することはなく、いわゆるラビリンスシールを形成している。ただし、これに限るものではなく、ラビリンスシールを形成することができれば、サイドリップ29の先端部が凹部61d(ポケットP1)の内部空間に進入しておらず、凹部61d(ポケットP1)と軸線xと垂直な方向において非オーバーラップ状態にあってもよい。
図8は、本発明の第1の実施の形態に係る軸流フィン構造体70の概略構成を示す正面図であり、図9は、軸流フィン構造体70の概略構成を示す斜視図である。図10は、図8におけるB−B断面図である。軸流フィン構造体70は、ハブ11のボス部14とリム部15と別体であり、ハブ11のボス部14とリム部15との間に例えば接着やねじ止め等により一体に取り付けられている(図1〜4参照)。
軸流フィン構造体70は、ハブ11のボス部14と一体に回転可能に取り付けられた軸流フィン本体部71を備えている。また、軸流フィン構造体70は、軸流フィン本体部71の外周面71gから外周側(矢印c方向)に延びる複数(この場合、6個)の軸流フィン羽根部72とを備えている。軸流フィン羽根部72は、ハブ11のボス部14が回転した際に外側(矢印a方向)から内側(矢印b方向)に向かって軸線x方向に気流V2(図1参照)を生じさせる。
なお、軸流フィン構造体70は、樹脂やゴム状弾性部材又は金属からなり、射出成形又は削り出しにより形成される。ゴム状弾性部材としては、例えば、二トリルゴム(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。
軸流フィン本体部71は、円筒状又は略円筒状に形成されており、図10に示すように、ハブ11と同じ又は略同じ軸線x方向の幅w2を有している。軸流フィン本体部71は、ハブ11のボス部14の外周面と同じ又は略同じ直径の貫通穴71hを有している。軸流フィン本体部71は、軸流フィン本体部71の貫通穴71hがハブ11のボス部14に挿通された状態で軸流フィン本体部71がハブ11のボス部14に例えば接着やねじ止め等により一体に取り付けられている。
軸流フィン本体部71は、内側(矢印b方向)においてハウジング53と対向して遠心フィン本体部61のハブ側面61aに当接される側の面であるハウジング側面71bを有している。軸流フィン本体部71のハウジング側面71bは、軸流フィン本体部71がボス部14の外周面に対して一体に固定される際、遠心フィン構造体60の遠心フィン本体部61のハブ側面61aに当接されるようになっている。
軸流フィン羽根部72は、図8に示すように、軸流フィン本体部71の外周面71gから平面視において外周側(矢印c方向)に放射状に延びる軸流気流発生用の羽根であり、軸流フィン羽根部72の外周側(矢印d方向)の端部72gは、ハブ11のリム部15の内周面15aに例えば接着等により一体に取り付けられている。外側(矢印a方向)の軸流フィン羽根部72は、平面視において軸流フィン本体部71のハウジング側面71bとオーバーラップしている。
軸流フィン羽根部72は、内側(矢印b方向)においてハウジング53と対向する側の面であるハウジング側面72bを有している。軸流フィン羽根部72は、夫々、軸流フィン本体部71のハウジング側面71bから外側(矢印a方向)に延びるに連れてハブ11のボス部14の反時計回りの回転方向に向かって延びるブレード曲面72cを有している。軸流フィン羽根部72の厚さは、夫々、略一様な厚さを有している。外側(矢印a方向)の軸流フィン羽根部72は、平面視において軸流フィン羽根部72のハウジング側面72bとオーバーラップしている。
軸流フィン羽根部72は、軸流フィン構造体70の軸流フィン本体部71がクランクシャフト51と共に反時計回りの回転方向に回転したとき、ブレード曲面72cにより内側(矢印b方向)に向かう気流V2(図1参照)を発生させる。なお、軸流フィン羽根部72は、この場合6個であるが、これに限らず、発生させたい気流の流速、流量、又は風圧に応じた任意の個数であってもよい。
以上の構成において、本発明の第1の実施の形態に係る密封構造1では、遠心フィン構造体60及び軸流フィン構造体70が、ダンパプーリ10のハブ11のボス部14と一体化した状態でハブ11に取り付けられている。軸流フィン構造体70は、軸流フィン羽根部72のブレード曲面72cにより内側(矢印b方向)に向かう気流V2(図1参照)を発生させ、遠心フィン構造体60は、遠心フィン羽根部62のブレード面62cにより外周側(矢印d方向)に向かう気流V1(図1参照)を発生させる。
このため、密封構造1では、内側(矢印b方向)に向かう空気の気流V2(図1参照)及び外周側(矢印d方向)に向かう空気の気流V1(図1参照)により従来に比して流速、流量及び風圧を増大させることができる。空気の気流V2は、複数の軸流フィン羽根部72において同時に発生し、空気の気流V1は、複数の遠心フィン羽根部62において同時に発生するので、ハブ11のボス部14の外周面14bの何れの部分においても、外側(矢印a方向)から内側(矢印b方向)に向かう空気の気流V2及び内周側(矢印d方向)から外周側(矢印c方向)に向かう空気の気流V1がボス部14の全周にわたって生じることになる。
また、遠心フィン羽根部62の端部62gがプーリ12の外周側(矢印c方向)の端部にまで到達していることにより、遠心フィン羽根部62により生じる空気の気流V1によって所謂エアーカーテンのように作用するので、ハブ11とハウジング53との間にダスト等の異物が侵入することを未然に防止することができる。
これにより、ハウジング53とハブ11との間からオイルシール20に向かって侵入しようとする異物を空気の気流V1によるエアーカーテンの作用により予め侵入させずに済むため、オイルシール20のサイドリップ29とポケットP1との間に形成されたラビリンスシールにダストが侵入することを予め防止し、低トルク状態を維持したまま耐ダスト性を向上することができる。
次に、本発明の第2の実施の形態の密封構造80について説明する。図11は、本発明の第2の実施の形態に係るダンパプーリ10とオイルシール20とを用いた密封構造80の概略構成を示すための軸線xに沿う断面における部分断面図である。図12は、本発明の第2の実施の形態のダンパプーリ10、遠心フィン構造体90及び軸流フィン構造体70の概略構成を示す斜視図である。
以下、上述の本発明の第1の実施の形態に係る密封構造1と同一の又は類似する構成に対し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説明する。第2の実施の形態に係る密封構造80は、第1の実施の形態に係る密封構造1に対して遠心フィン構造体の構成が異なり、具体的には、遠心フィン構造体60に代えて、遠心フィン構造体90が設けられている。
図13は、本発明の第2の実施の形態に係る遠心フィン構造体90の概略構成を示す正面図であり、図14は、遠心フィン構造体90の概略構成を示す斜視図である。図15は、図13におけるC−C断面図である。遠心フィン構造体90は、ハブ11のボス部14と一体に回転可能に取り付けられており、遠心フィン本体部61及び複数の遠心フィン羽根部62とハブ11との間に設けられた板状部93を更に有している。板状部93には、オイルシール20よりも外周側(矢印d方向)において、少なくとも1つの通気孔93pが形成されている。
遠心フィン構造体90は、中央に貫通孔61hが形成された薄板円盤状の遠心フィン本体部61と、遠心フィン本体部61の外周面61gから外周側(矢印c方向)に放射状に延びる複数(この場合、6個)の遠心フィン羽根部62と、遠心フィン本体部61及び遠心フィン羽根部62と外側(矢印a方向)において一体に設けられた板状部93とを備えている。
遠心フィン本体部61のハブ側面61aは、後述する遠心フィン構造体90の板状部93と一体に形成されている。遠心フィン本体部61と板状部93とを合わせた幅は、図15に示すように、プーリ12の側端面12dとハウジング53の外側面53aとの間の隙間よりも狭い軸線x方向の幅w3となっている。また、遠心フィン羽根部62のプーリ側面62aは、後述する遠心フィン構造体90の板状部93と一体に形成されている。
板状部93は、円盤状又は略円盤状に形成されており、板状部93の直径は、遠心フィン羽根部62の端部62gにまで到達する長さを有している。つまり、板状部93の外周側の端部は、軸流フィン構造体70の軸流フィン羽根部72の端部72gよりも外周側に位置している。なお、板状部93は、円盤状に限らず、例えば、遠心フィン羽根部62の個数に合わせて六角形板状に形成されていてもよく、板状の部材であればよい。また、板状部93は、遠心フィン羽根部62の端部62gにまで到達していなくてもよく、遠心フィン本体部61の外周面61gよりも外周側に延びていればよい。
また、板状部93は、外側(矢印a方向)においてハブ11のプーリ12に当接される側の面であるプーリ側面93aと、内側(矢印b方向)においてハウジング53と対向しており、遠心フィン本体部61及び遠心フィン羽根部62と一体に形成されている面であるハウジング側面93bとを有している。板状部93は、遠心フィン本体部61がボス部14の外周面14bに対して一体に固定される際、プーリ側面93aがプーリ12の側端面12dに当接された状態で取り付けられる。つまり、板状部93は、遠心フィン本体部61及び遠心フィン羽根部62とハブ11との間に、遠心フィン本体部61及び遠心フィン羽根部62とハウジング側面93bにおいて一体に設けられている。また、板状部93は、遠心フィン本体部61の貫通孔61hと同じ又は略同じ直径の貫通孔を有している。
また、板状部93には、オイルシール20よりも外周側(矢印d方向)において、少なくとも1つの通気孔93pが形成されている。通気孔93pは、遠心フィン本体部61の外周面61g近傍に形成されている。具体的に、板状部93には、遠心フィン本体部61と遠心フィン羽根部62とにより画成されるv状凸部における遠心フィン本体部61と遠心フィン羽根部62とにより挟まれた根元部分付近に複数(この場合、6個)の通気孔93pが形成されている。通気孔93pは、オイルシール20よりも外周側(矢印d方向)に軸線x周りに同心円状に等角度間隔に形成されている。通気孔93pは、平面視円状又は略円状に形成されているが、例えば、平面視矩形状や平面視六角形状等、種々の形状であってもよい。
以上の構成において、本発明の第2の実施の形態に係る密封構造80では、遠心フィン構造体90及び軸流フィン構造体70が、ダンパプーリ10のハブ11のボス部14と一体化した状態でハブ11に取り付けられている。また、密封構造80では、遠心フィン構造体90の板状部93が、遠心フィン本体部61及び遠心フィン羽根部62とハブ11との間に遠心フィン本体部61及び遠心フィン羽根部62と一体に設けられている。また、板状部93には、オイルシール20よりも外周側(矢印d方向)において、少なくとも1つの通気孔93pが形成されている。
このため、密封構造80では、軸流フィン構造体70を介して外側(矢印a方向)から泥水や砂、ダスト等の異物が侵入することを板状部93によって物理的に抑制しつつ、通気孔93pによって外側(矢印a方向)から内側(矢印b方向)に向かってダイレクトに流れる空気の気流V3(図11参照)を発生させることが可能となり、空気の気流V1の流速、流量及び風圧を増大させることができる。
特に、密封構造80では、通気孔93pが、遠心フィン本体部61と遠心フィン羽根部62とにより画成されるv状凸部における遠心フィン本体部61と遠心フィン羽根部62とにより挟まれた根元部分付近に形成されているため、より内周側(矢印d方向)から空気の気流V3を発生させることが可能となり、空気の気流V1の流速、流量及び風圧を更に増大させることができる。
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。
例えば、密封構造は、上述のトーショナルダンパであるダンパプーリ10とそのオイルシール20との間に適用された、トーショナルダンパとオイルシールとを用いた密封構造に限られるものではなく、軸部材又は回転する機能部材と、これらに用いられる密封装置との間に適用されるものであってもよい。例えば、本発明の実施の形態に係る密封構造は、エンジンの後端や、車輪を保持するためのハブベアリングや、ディファレンシャル装置等に適用することができる。
本発明の実施の形態に係る密封構造をエンジンの後端に適用する場合、クランクシャフトの後端においてケースとクランクシャフトの間の隙間を密封するために用いられるオイルシールが密封装置となり、フライホイールが機能部材となる。また、本発明の実施の形態に係る密封構造をディファレンシャル装置に適用する場合、ハウジングと出力軸との間の隙間を密封するために用いられるシールが密封装置となり、出力軸が軸部材となる。
また、上述のようなラビリンスシールを形成するポケットP1及びサイドリップ29をそれぞれ有しているものであれば、ダンパプーリ10、オイルシール20の形態は他の形態であってもよい。
また、本発明の実施の形態に係る遠心フィン構造体において、遠心フィン羽根部は、軸線xとは垂直な遠心方向(径方向)でかつ軸線xに沿う面(図示せず)と平行で、軸線xを中心とした回転方向に対して全体が正対する垂直なブレード面を有しているようにした場合について述べた。しかし、本発明はこれに限らず、遠心フィン羽根部の少なくとも一部だけが、軸線xとは垂直な遠心方向(径方向)でかつ軸線xに沿う面(図示せず)と平行で、軸線xを中心とした回転方向に対して全体が正対する垂直なブレード面を有しているようにしてもよい。
また、本発明の実施の形態に係る密封構造は、自動車のエンジンに適用されるものとしたが、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、産業機械等の回転軸等、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。
また、本発明の実施の形態に係る遠心フィン構造体において、板状部は、遠心フィン本体部及び遠心フィン羽根部とハブとの間に配置されている場合について述べたが、本発明はこれに限らず、遠心フィン本体部及び遠心フィン羽根部とハウジングとの間に配置されていてもよい。この場合、板状部は通気孔を有していなくてもよい。
また、本発明の実施の形態に係る軸流フィン構造体70は、ハブ11のボス部14及びリム部15と別体であり、ハブ11のボス部14とリム部15との間に例えば接着やねじ止め等により一体に取り付けられている場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、図16に示すように、金属材料から鋳造等によって一体に製造されていてもよい。
また、本発明の実施の形態に係る遠心フィン構造体90において、板状部93が遠心フィン本体部61及び遠心フィン羽根部62と一体である場合について述べたが、本発明はこれに限らず、板状部93が遠心フィン本体部61及び遠心フィン羽根部62と別体であってもよい。また、本発明の実施の形態に係る遠心フィン構造体60,90において、遠心フィン羽根部62のプーリ側面62a又は板状部93のプーリ側面93aは、プーリ12の側端面12dに当接されている場合について述べたが、本発明はこれに限らず、遠心フィン羽根部62のプーリ側面62a又は板状部93のプーリ側面93aがプーリ12の側端面12dと離間していてもよい。
1,80…密封構造、10…ダンパプーリ(トーショナルダンパ)、11…ハブ(円盤状部材)、12…プーリ、12a…内周面、12b…外周面、12c…v溝、13…ダンパ弾性体、14…ボス部(軸部材)、14b…外周面、14h…貫通穴、15…リム部、20…オイルシール(密封装置)、21…補強環、21a…円盤部、21b…円筒部、22…弾性体部、23…リップ腰部、24…シールリップ、24a…リップ先端部、25…ダストリップ、26…ガータースプリング、27…外側カバー、28…ガスケット部、29…サイドリップ、51…クランクシャフト(回転軸)、52…ボルト、53…ハウジング(被取付対象)、53a…外側面、53d…内周面、53h…貫通穴、60,
90…遠心フィン構造体、61…遠心フィン本体部、61a…ハブ側面、61b…ハウジング側面、61d…凹部、61h…貫通孔、61g…外周面、62…遠心フィン羽根部、62a…プーリ側面、62b…ハウジング側面、62c…ブレード面、70…軸流フィン構造体、71…軸流フィン本体部、71b…ハウジング側面、71h…貫通穴、71g…外周面、72…軸流フィン羽根部、72b…ハウジング側面、72c…ブレード曲面、72g…端部、93…板状部、93a…プーリ側面、93b…ハウジング側面、93p…通気孔、P1…ポケット、x…軸線、V1〜V3…気流、w1〜w2…幅

Claims (4)

  1. 密封装置が取り付けられる被取付対象と、前記被取付対象の貫通穴を貫通する軸線周りに回転可能な軸部材の外周側に拡がるように延びて当該軸部材と一体に形成された円盤状部材との間の隙間に配置された遠心気流発生構造体と、
    前記円盤状部材に形成された軸流気流発生構造体とを備え、
    前記遠心気流発生構造体は、前記軸部材と一体に回転可能に取り付けられた遠心気流本体部と、前記遠心気流本体部の外周面から外周側に延びており、前記軸部材が回転した際に前記軸線とは垂直な遠心方向に気流を生じさせる複数の遠心気流羽根部とを有しており、
    前記軸流気流発生構造体は、前記軸部材と一体に回転可能に取り付けられた軸流気流本体部と、前記軸流気流本体部の外周面から外周側に延びており、前記軸部材が回転した際に外部側から内部側に向かって軸線方向に気流を生じさせる複数の軸流気流羽根部とを有していることを特徴とする気流発生構造体。
  2. 前記複数の軸流気流羽根部は、夫々、前記軸流気流本体部の外部側から内部側に延びるに連れて前記軸部材の回転方向に向かって延びる曲面を有していることを特徴とする請求項1記載の気流発生構造体。
  3. 前記遠心気流発生構造体は、前記軸部材と一体に回転可能に取り付けられており、前記遠心気流本体部及び前記複数の遠心気流羽根部と前記被取付対象又は前記円盤状部材との間に設けられた板状部を更に有しており、
    前記板状部には、前記密封装置よりも外周側において、少なくとも1つの通気孔が形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の気流発生構造体。
  4. 密封装置と、
    前記密封装置が取り付けられる被取付対象と、
    前記被取付対象の貫通穴を貫通する軸線周りに回転可能な軸部材と、
    前記軸部材の外周側に拡がるように延びて当該軸部材と一体に形成された円盤状部材と、
    前記被取付対象と前記円盤状部材との間の隙間に配置された遠心気流発生構造体と、
    前記円盤状部材に形成された軸流気流発生構造体とを備え、
    前記遠心気流発生構造体は、前記軸部材と一体に回転可能に取り付けられた遠心気流本体部と、前記遠心気流本体部の外周面から外周側に延びており、前記軸部材が回転した際に前記軸線とは垂直な遠心方向に気流を生じさせる複数の遠心気流羽根部とを有しており、
    前記軸流気流発生構造体は、前記軸部材と一体に回転可能に取り付けられた軸流気流本体部と、前記軸流気流本体部の外周面から外周側に延びており、前記軸部材が回転した際に外部側から内部側に向かって軸線方向に気流を生じさせる複数の軸流気流羽根部とを有している
    ことを特徴とする密封構造。
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