JP2933483B2 - ハウジングカバーおよびシール組立体 - Google Patents

ハウジングカバーおよびシール組立体

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JP2933483B2
JP2933483B2 JP6034922A JP3492294A JP2933483B2 JP 2933483 B2 JP2933483 B2 JP 2933483B2 JP 6034922 A JP6034922 A JP 6034922A JP 3492294 A JP3492294 A JP 3492294A JP 2933483 B2 JP2933483 B2 JP 2933483B2
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    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3268Mounting of sealing rings
    • F16J15/3276Mounting of sealing rings with additional static sealing between the sealing, or its casing or support, and the surface on which it is mounted
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F11/00Arrangements of sealings in combustion engines 
    • F02F11/007Arrangements of sealings in combustion engines  involving rotary applications

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  • Gasket Seals (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に流体シール、
特に、例えばエンジンカバー内のクランクシャフトシー
ルのような、ハウジング内に取り付けられるオイルシー
ルに関する。
【0002】
【従来の技術およびその問題点】クランクシャフトのよ
うな円筒状部材と、液体環境を含むハウジングとの間に
別体のシール部材を使用して円筒状部材がハウジングを
挿通する箇所に流体シールを維持することは当該技術分
野において長年知られている。このシール装置は往復運
動するピストンあるいは回転軸に対して使用することが
でき、液圧装置および自動車用エンジン等の油冷もしく
は液冷エンジンに適用されている。そのようなシールの
設計上の主な関心事項は流密性、耐久性、コストおよび
重量である。シールのコストは、特に自動車業界におい
て益々重要な要因となっている。シールのコストに影響
を与える要因としては、使用材料、材料の使用量および
加工製造コスト等がある。更に、シールを受け入れるハ
ウジングのボアを準備するために要するコストがある。
シールおよびハウジングの重量はコストに関連するが、
特に自動車業界において、全体設計の観点から別の重要
な考慮事項がある。
【0003】シール効率を考える上で1つの重要な設計
事項はシールが軸線方向あるいは周方向に動かないよう
にシールをハウジング内に保持する保持力である。この
軸線方向あるいは周方向の動きはシールとハウジングと
の間のシール係合に悪影響を与える。また、保持力はシ
ールの耐久性にも直接関連する。シールをハウジング内
に固定する方法に関していくつかの特許がある。スギノ
に対する米国特許第4,747,603号は窒化金属製
強化リングの使用を教示しているが、窒化工程はよりコ
スト高である。また、窒化によりシールのハウジング内
への取り付け作業の負担が増加し、取り付け時間が増加
したり、取り付けエラーあるいはシールあるいはハウジ
ングの取り付けの際の損傷が多くなる。リリーに対する
米国特許第4,560,177号はスナップリング保持
装置を示しているが、スナップリングを収容する幅広の
ボアが必要となり、スナップリングという追加部品が必
要となり全体のシステムコストが増加する。ミムスに対
する英国特許第2,215,786号はシールをボア内
に音波溶接する追加の工程を教示しているが、この追加
の溶接工程はコストを増加させるだけでなく、シールの
交換が必要な場合、シールおよびハウジングのボアの双
方を交換しなければならず、補修コストを増加させる。
スチーブンスに対する米国特許第2,889,163号
はシールをハウジングボアに接着させるためにシールに
塗布される接着剤を必要とし、接着剤の追加コストおよ
び接着剤を塗布するための追加人件費を必要とする。更
に、接着剤を有効に作用させるためには注意深く塗布し
なければならない、過度の接着剤はシールリップ上に突
出しシール機能を阻害する可能性があり、また接着剤が
少なすぎると保持力が不十分となる可能性がある。よっ
てスチーブンスのシール装置の製造における人件費は増
加する。デューリングに対する米国特許第4,484,
751号ではシールリップをハウジングボアに直接接着
させている。これは接着工程のためにボアの綿密な準備
を必要とし、大きなキャリアおよびカバーをモールドキ
ャビティ内に取り付けるのが困難なために高生産率で実
施することが困難である。更に、シール交換が必要な場
合、シールおよびボアの双方を交換しなければならず、
補修コストを増加させる。
【0004】シールをハウジングのボア内に固定する別
の試みがベイナードに対する米国特許第4,026,5
63号に開示されており、これによればシールのリブを
受入れかつロックするためにハウジングのボア径に溝を
加工することが必要となる。この溝は連続しており、従
って、シールを軸線方向に保持するだけであり、周(回
転)方向には保持しない。更に、連続溝は一体型ボアあ
るいはハウジング内に成型することはできず、ハウジン
グのボアを準備するコストを増加させる加工工程あるい
は別の追加の工程を必要とする。ボアおよびシールの夫
々に対する同様な型式の周溝およびリブ構成がゲバート
に対する米国特許第2,834,616号に示されてい
る。
【0005】従って、本発明の目的は、シールが軸線方
向および周方向に確実に保持され、シールおよびハウジ
ング部材が可能な限り軽量であり、シールおよびハウジ
ングが可能な限り容易かつ効率的に生産もしくは製造さ
れる、シールおよびハウジング組立体を提供することで
ある。
【0006】本発明の他の目的は、軸線方向および周方
向に確実に保持されるが、できるだけ少ない力で取り付
けることができ、有効的かつ効率的に補修もしくは交換
することができるシールを提供することである。
【0007】本発明の更に別の目的は、簡単に成型ある
いは鋳造されかつシールボアのシール領域に影響を与え
ずにばり取りを可能とする、例えば軸用シールのような
シールを受入れるハウジングを製造する方法を提供する
ことである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、環状フ
ランジにより画定された円筒状の孔を含む第1表面を有
する単体構造のハウジングカバーであって、前記環状フ
ランジが周方向に整合た複数の半径方向溝を含みかつ
半径方向内面に周方向シール面を有している、前記ハウ
ジングカバーと、 前記複数の半径方向溝の少なくとも1
つとロック状態で係合する半径方向外方に延びているロ
ックリブを有する環状シェルを備えるシールとを含み、
前記半径方向溝は、前記周方向シール面に近接してお
り、 前記環状シェルは、前記ロックリブから軸線方向に
離隔された、半径方向外方に延びるシールリブを有し、
前記シールは、更に、その周のまわりに複数の突条を有
するシール面をその内周に備えており、これら突条は、
等間隔に離隔されかつ平行で、前記シールの軸線に対し
て斜めに配向され、また、これら突条は、前記ロックリ
ブ及び前記シールリブと軸線方向において重なるように
配向されかつ離隔されていることを特徴とするハウジン
グカバーおよびシール組立体が提供される。 また、本発
明によれば、ハウジングカバーの円筒状の孔内のシール
面と組み合わせて使用されるシールであって、 環状シェ
ルと、 該環状シェルから半径方向外方に延びる少なくと
も1つの環状リブとを有し、 前記シールの内周にはシー
ル面が備えられていて、このシール面はその周のまわり
に複数の突条を有し、これら突条は、等間隔に離隔され
かつ平行で、前記シールの軸線に対して斜めに配向さ
れ、また、これら突条は、前記環状リブと軸線方向にお
いて重なるように配向されかつ離隔されており、 前記環
状シェルから半径方向内方に垂下する環状シール部材が
備えられていて、前記シール面はこの環状シール部材に
配置されており、 少なくとも1つの前記環状リブは、環
状ロックリブと、このロックリブから軸線方向に離隔さ
れた環状シールリブとを含んでおり、前記環状ロックリ
ブの外径は、前記シール面の内径よりも大きいことを特
徴とするシールが提供される。 更に、本発明によれば、
半径方向外方に延びる少なくとも1つのリブを有するO
−リングシールと共に使用される一体型エンジンカバー
であって、 流体収容チャンバの一部を画定する面と、
径部にほぼ滑らかなシール面を有し且つ周方向に整合し
た複数の半径方向溝を有する環状フランジにより画定さ
れた、前記面内にある孔とを含み、 前記シール面を越え
て半径方向内方に複数のタブが延びており、これらタブ
は、複数の軸方向面を有し且つ前記半径方向溝に軸線方
向で近接しているとともに、該半径方向溝間に周方向に
離隔しており、 前記環状フランジから半径方向内方に突
起が延びており、この突起は前記半径方向溝の少なくと
も1つに近接していることを特徴とするエンジンカバー
が提供される。
【0009】
【実施例】次ぎに図面を参照すると、図1から図3まで
クランクシャフト(図示せず)用孔12を有するエンジ
ンカバー10を示している。このエンジンカバーは自動
車用エンジンが発生する熱および応力に耐えることがで
きる種々の材料、主に鋼で作られてきた。しかし、強度
/重量比を増加させるために、最近になってアルミニウ
ムがエンジンカバーの製造に使用されるようになった。
更にごく最近の技術の進歩によりエンジンカバーを成型
プラスチックで製造することが可能となった。本発明は
特にこのプラスチック製エンジンカバー構造体に関する
ものであるが、他の型式のエンジンカバー構造にも同様
の有用性を有していることは理解されるべきである。エ
ンジンカバーあるいはハウジング10は単体として好ま
しくは例えばアメリカン サイアナミド サイグラス6
95(登録商標)(American Cyanami
d CYGLAS 695)のようなビニールエステル
から射出成型されるのが好ましいが、好適ないかなるプ
ラスチックあるいは同様な材料でも使用可能である。こ
れにより、重量および人件費を増加させる余分な締結具
あるいは組立体は必要とされない。更に、プラスチック
材料の使用は金属と金属とのインターフェースを減少さ
せ、エンジンノイズの伝達を大幅に減少させる。
【0010】図4はエンジンカバーあるいはハウジング
10の孔12の横断面を示している。孔12は一般的に
エンジンカバーあるいはハウジングのボディ18から延
びる半径方向フランジ16を備えている。この円筒状フ
ランジ16は複数のリブ20により支持されている。フ
ランジ16の半径方向外面上の4つの突起17は環状フ
ランジ16のための別の構造上の支持部材を提供する。
本発明の改善されたロック装置により、フランジ16の
幅は従来技術と比較して大幅に減少し、カバー18の重
量および材料費を減少させる。一連の4つのタブ14が
エンジンカバーあるいはハウジングのボディ18から半
径方向内方に延びている。各タブ14はエンジンカバー
あるいはハウジング18の平坦面にほぼ平行な第1面2
2を有し;この面22は確実なシール挿入ストッパとし
て作用する。また、各タブ14はハウジング18の平坦
面にほぼ平行でかつ半径方向内方に延びる第2平坦面2
4を有している。この第2平坦面はクランクシャフト上
にカバー/シールを取り付ける際にシールのシールリッ
プおよびガーターばねを損傷から保護する。また、面2
2はシール32が孔12を過ぎてエンジン内に不注意か
つ不適当に挿入されることを防ぐ。
【0011】環状フランジ16はその内周面(内径)上
にほぼ滑らかなシール面26を有している。このシール
面は製造を容易としかつシール32の挿入および取り外
しを容易とするために、軸線方向外縁部(空気側)に向
かってテーパー状をなしているのが好ましい。溝部30
がシール面26の軸線方向内方にあり、タブ14間に延
在している。図4に示すように、溝30はタブ14の軸
線方向外方から延びている。
【0012】図5は、支持リブ20の1つに沿っていな
いが、溝30を含む図1のB−B線に沿う環状フランジ
16の断面を示している。
【0013】図6は、タブ14およびリブ20を示す図
1のC−C線に沿う環状フランジ16の横断面を示して
いる。
【0014】次に図7および図8を参照すると、シール
32は図1から図6までに示されたボア12の内径より
若干大きな全体外径を有している。シール32は弾性体
環状ベース部材34を備えている。ベース部材34は、
好ましくはフッ素弾性体ゴム(fluoroelast
omer rubber)材料から形成される。また、
ベース部材34は、シール32の強度および剛性に寄与
する金属製環状シェルあるいはケース36の周りに成型
されている。ロール状に包装したときにシールが互いに
粘着しないように、ベースの下部内面あるいは軸線方向
内面上に包装用の(1組3個からなる合計8組の)舌辺
あるいは粘着防止突条(図示せず)を設け、更に、成型
工程中、金属製シェルあるいはケース36の位置を制御
するために、ベースの上部外面あるいは軸線方向外面上
に(1組2個からなる合計8組の)成型位置決めピン用
ノッチ37を設けることが好ましい。環状コイルばね4
0を受け入れる溝を有する環状アーム38がベース34
から垂下している。環状ばね40は半径方向内方にばね
張力を与えて、孔12を介してハウジング内に入り込む
クランクシャフトあるいはその他の円筒状部材とアーム
38のシール面42とを係合状態に維持する。シール面
42より高い可撓性を有しかつシール面42に異物が入
り込むのを防止する半径方向リップ44もアーム38か
ら半径方向内方に垂下している。
【0015】シール32のベース部材34の外径に一対
の環状リブ46、48が設けられている。リブ46はシ
ールリブであり、リブ46が設けられた部分のシール3
2の外径はシール面26におけるボアの内径より若干大
きい。従って、シールリブ46はシール32がボア12
内に取り付けられるときに圧縮され、ボア内でシール係
合する。図9に示すように、ロックあるいは保持リブ4
8の外径もボア12のシール面26の内径より若干大き
く、取り付けられるときシール面26の内径に対応する
ように圧縮される。ベース部材34の軸線方向内端部5
0がタブ14の面22と当接し、保持あるいはロックリ
ブ48が図9に示されているように溝30と係合するま
でシール32は、軸線方向内方に挿入される。ロックリ
ブ48は溝30と係合すると、シール面26における内
径より大きい当初の外径に復元し、溝30の出っぱり5
2の軸線方向外縁部と当接したとき軸線方向外方の動き
に抗する。更に、このロック装置はシール32とエンジ
ンカバー10との間の相対的な周方向の動きに抗し、ク
ランクシャフトの回動により発生する摩擦力に抗する。
ロック装置の効率が上がることによりシール幅を減少さ
せることができ、シールの重量および材料コストを減少
させることができる。
【0016】次に図10を参照すると、この図面は半径
方向内方のシール面42の好ましい構造を示している。
シール面42は周方向等間隔に離隔されかつ右巻きのヘ
リカル構造に配置されている63個の一連のリブ51を
有している。油あるいはその他の使用される流体が面4
2とクランクシャフト(あるいはその他の円筒状部材)
との間に漏出した場合、軸の回転は(エンジンカバー1
0の外側あるいは空気側から見て)時計方向に油を動か
し、リブはこの油をエンジン内に戻す。従って、軸の回
転により“ポンピング”作用が発生する。反対方向の回
転を要する応用例の場合、リブ51の向きを逆にする。
【0017】図11から図13は本発明の他の実施例を
示し、環状突起102がボア12の内径内に成型されて
いる。その他の点は前の例と同様である。しかし、この
実施例においては、突起102を設けたことにより出っ
ぱり52の面が増加すると、突起はより大きなロック力
を与えるので、挿入を容易とするために保持リブ48に
おけるシールの外径は若干減少させることができる。こ
の実施例においては、リブ48の外径は実際上、シール
面26の内径より小さくすることができるであろう。
【0018】突起102は、いかなる態様においてもシ
ール領域26を切断したり、かき傷をつけたりあるいは
損傷させずに、この突起での成型されたハウジングのば
り取りを可能とする。ダイによるばり取りを行う追加の
工程は、シールを取り付けたときに折れて異物としてシ
ール不良を引き起こす可能性のあるモールド内のばりを
除去する。また、このダイのばり取り工程は面52にお
ける突起チップの鋭利な縁部を形成することができ、こ
の鋭利な縁部は不規則あるいはテーパ形状の縁部とは対
照的にシール保持力を改善する。
【0019】更に、成型工程において、モールドキャビ
ティ分割線(parting line)の縁部は時間
の経過と共に摩耗し、その結果、ばりが形成される。キ
ャビティが開くとばりは引抜きマークを残し、時間の経
過と共にこの引抜きマークは油漏出路を形成するほど深
くなる。突起102はボアの最小外径を形成し、従っ
て、上記モールドキャビティ分割線はこの点に形成さ
れ、引抜きマークは突起102の重要なシール領域でな
い内径に形成される。
【0020】図解的な態様で本発明について記載した。
使用されている用語は制限するためではなく説明のため
のものであると理解されなければならない。上記記載を
鑑みると多くの修正および変更が可能である。従って、
特許請求の範囲内において、本発明は特に記載した態様
以外で実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】クランクシャフト用の孔を含むエンジンカバー
の上面図。
【図2】図1に示されているエンジンカバーの底面図。
【図3】図1および図2に示されているエンジンカバー
の側面図。
【図4】図1のエンジンカバーの孔の断面A−Aに沿う
横断面図。
【図5】図1のエンジンカバーの孔の一部の断面B−B
に沿う横断面図。
【図6】図1のエンジンカバーの孔の断面C−Cに沿う
横断面図。
【図7】本発明によるシールの上面図。
【図8】図7のシールの断面D−Dに沿う横断面図。
【図9】本発明によるエンジンカバーの孔内に挿入され
かつこのエンジンカバーと作動上の関係の本発明による
シールの横断面図。
【図10】本発明によるシールの図9の断面E−Eに沿
う横断面図。
【図11】図1のハウジングあるいはエンジンカバーの
他の構造の横断面図。
【図12】図11に示されているものと同一な実施例の
横断面図。
【図13】図11および図12に示されているエンジン
カバー内に挿入されかつこのエンジンカバーと作動上の
関係の図7および図8に示されているシールの横断面
図。
【符号の説明】
10 エンジンカバー 12 ボア 14 タブ 16 フランジ 17 突起 18 エンジンカバーボディ 20 リブ 22 第1面 24 第2面 26 シール面 30 溝 32 シール 34 ベース部材 36 環状シェル 37 ノッチ 38 環状アーム 40 環状コイルばね 42 シール面 44 リップ 46,48 リブ 50 内端部 51 リブ 52 出っぱり 102 突起
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−13871(JP,A) 実開 平5−71542(JP,U) 実開 昭60−150366(JP,U) 実公 昭36−13017(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16J 15/32 311

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 環状フランジ(16)により画定された
    円筒状の孔(12)を含む第1表面を有する単体構造の
    ハウジングカバー(10)であって、前記環状フランジ
    (16)が周方向に整合した複数の半径方向溝(30)
    を含みかつ半径方向内面に周方向シール面(26)を有
    している、前記ハウジングカバー(10)と、 前記複数の半径方向溝(30)の少なくとも1つとロッ
    ク状態で係合する半径方向外方に延びているロックリブ
    (48)を有する環状シェル(36)を備えるシール
    (32)とを含み、 前記半径方向溝(30)は、前記周方向シール面(2
    6)に近接しており、 前記環状シェル(36)は、前記ロックリブ(48)か
    ら軸線方向に離隔された、半径方向外方に延びるシール
    リブ(46)を有し、 前記シール(32)は、更に、その周のまわりに複数の
    突条(51)を有するシール面(42)をその内周に備
    えており、これら突条(51)は、等間隔に離隔されか
    つ平行で、前記シール(32)の軸線に対して斜めに配
    向され、また、これら突条(51)は、前記ロックリブ
    (48)及び前記シールリブ(46)と軸線方向におい
    て重なるように配向されかつ離隔されていることを特徴
    とするハウジングカバーおよびシール組立体。
  2. 【請求項2】 ハウジングカバー(10)の円筒状の孔
    (12)内のシール面(26)と組み合わせて使用され
    るシール(32)であって、 環状シェル(36)と、 該環状シェル(36)から半径方向外方に延びる少なく
    とも1つの環状リブ(46,48)とを有し、 前記シール(36)の内周にはシール面(42)が備え
    られていて、このシール面(42)はその周のまわりに
    複数の突条(51)を有し、これら突条(51)は、等
    間隔に離隔されかつ平行で、前記シール(32)の軸線
    に対して斜めに配向され、また、これら突条(51)
    は、前記環状リブ(46,48)と軸線方向において重
    なるように配向されかつ離隔されており、 前記環状シェル(36)から半径方向内方に垂下する環
    状シール部材(38) が備えられていて、前記シール面
    (42)はこの環状シール部材(38)に配置されてお
    り、 少なくとも1つの前記環状リブは、環状ロックリブ(4
    8)と、このロックリブ(48)から軸線方向に離隔さ
    れた環状シールリブ(46)とを含んでおり、前記環状
    ロックリブ(48)の外径は、前記シール面(42)の
    内径よりも大きいことを特徴とするシール。
  3. 【請求項3】 半径方向外方に延びる少なくとも1つの
    リブ(46,48)を有するO−リングシール(32)
    と共に使用される一体型エンジンカバー(10)であっ
    て、 流体収容チャンバの一部を画定する面と、 内径部にほぼ滑らかなシール面(26)を有し且つ周方
    向に整合した複数の半径方向溝(30)を有する環状フ
    ランジ(16)により画定された、前記面内にある孔
    (12)とを含み、 前記シール面(26)を越えて半径方向内方に複数のタ
    ブ(14)が延びており、これらタブ(14)は、複数
    の軸方向面(22,24)を有し且つ前記半径方向溝
    (30)に軸線方向で近接しているとともに、該半径方
    向溝(30)間に周方向に離隔しており、 前記環状フランジ(16)から半径方向内方に突起(1
    02)が延びており、この突起(102)は前記半径方
    向溝(30)の少なくとも1つに近接していることを特
    徴とするエンジンカバー。
JP6034922A 1993-05-05 1994-03-04 ハウジングカバーおよびシール組立体 Expired - Fee Related JP2933483B2 (ja)

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US08/057,612 US5329898A (en) 1993-05-05 1993-05-05 Shaft seal and bore assembly
US057612 1993-05-05

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JPH0755015A JPH0755015A (ja) 1995-03-03
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