JP3180285B2 - オイルシール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、密封装置の一種である
オイルシールに関する。

【０００２】

【従来の技術】公知のオイルシールにおいては、図１４
に示すように、シールリップ１の先端が、密封流体側
（以下、油側とも称する）斜面２と反密封流体側（以
下、大気側とも称する）斜面３の二面から構成されてお
り、この両斜面２，３の間に、シャープなエッヂ４が形
成されている。したがって、このオイルシールの使用初
期においては、シールリップ１の先端と摺動の相手方で
ある軸（図示せず）との接触幅（摺動幅）が、小さい
（狭い）ものである。また密封流体側斜面２の角度（中
心軸線０に対する斜面の傾斜角度、以下同じ）αについ
ては、従来、４０〜５０度という数字が知られており、
また反密封流体側斜面３の角度βについては、同じく従
来、２０〜３０度という数字が知られている。

【０００３】オイルシールの密封性能は、その構成部品
の一つであるバネ５によってシールリップ１に付与され
る軸への緊迫力と、斜面２，３の角度α，βの差と、シ
ールリップ１の摺動面に充填剤によって形成された微小
な表面粗さとによって、流体力学的に与えられる。した
がってオイルシールを設計するに際しては、これらを適
切な大きさに設定することが行なわれており、更に場合
によっては、密封性能を一層、高めるために、反密封流
体側斜面３にネジ溝（図示せず）を形成することが行な
われている。またシールリップ１の摺動面における圧力
分布（軸方向の接触圧分布）については、圧力が密封流
体側で大きいことが、密封性能を高める上で必要条件と
なる。しかしながら上記オイルシールの使用初期におい
ては、上記したように接触幅が狭く、この狭い幅に圧力
が集中するために、圧力が必ずしも密封流体側で大きく
ならないことがあり、これを原因として、使用初期にお
いて、密封性能が低いことが見受けられる。

【０００４】一方、近年、製造コストの低減および型に
よる形状保証の要求から、オイルシールの製造方法に
は、射出成形によるモールドリップ方式が望まれてい
る。しかしながら、この方式による製造過程において
は、射出時、生地が型のキャビティに充填される際に、
シールリップ１の先端が丁度、生地の流れが滞溜する部
分に当たる。したがって密封性能の一因子である摺動面
上の微小な粗さが、生地の流れが不均一であることによ
って、不均一に形成されてしまうことがあり、これを原
因として、密封性能が低いことが見受けられる。

【０００５】またシールリップ１先端のエッヂ４がシャ
ープな形状であることに伴って、このエッヂ４を成形す
る型のキャビティ内壁がシャープな形状の凹みとして形
成されている。このため、この凹みに、成形による滓が
付着し易く、この滓がシールリップ１先端の正確な賦形
を阻害することがあり、これを原因として、成形不良が
発生し、密封性能が低いことが見受けられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点に鑑
み、使用初期における圧力分布を安定させることが可能
であり、微小な粗さを均一に形成することが可能であ
り、滓の付着による成形不良の発生を防止することが可
能であり、もって優れた密封性能を発揮するオイルシー
ルを提供することを目的とする。またこれに加えて、ネ
ジ溝によるポンピング作用を奏し、もって更に優れた密
封性能を発揮するオイルシールを提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１によるオイルシールは、シールリ
ップ先端の密封流体側斜面と反密封流体側斜面の間に、
反密封流体側に角度を備えた第三の斜面を設け、前記第
三の斜面の角度を前記反密封流体側斜面の角度より小さ
くし、前記密封流体側斜面と前記第三の斜面の間にエッ
ヂを設け、前記第三の斜面と前記反密封流体側斜面の間
に副エッヂを設け、前記第三の斜面はその略全面におい
て摺動の相手方に接触するものであることを特徴とす
る。本願発明者らが行なった試験の結果からして、密封
流体側斜面の角度は４０〜６０度、反密封流体側斜面の
角度は１５〜３０度、第三の斜面の角度は５〜１５度、
第三の斜面の長さは０．１〜１．０ｍｍがそれぞれ、好
適である。

【０００８】また本発明の請求項２によるオイルシール
は、シールリップ先端の密封流体側斜面と反密封流体側
斜面の間に、反密封流体側に角度を備えた第三の斜面を
設け、前記第三の斜面の角度を前記反密封流体側斜面の
角度より小さくし、前記密封流体側斜面と前記第三の斜
面の間にエッヂを設け、前記第三の斜面と前記反密封流
体側斜面の間にアールを設け、前記第三の斜面はその略
全面において摺動の相手方に接触するものであることを
特徴とする。本願発明者らが行なった試験の結果からし
て、密封流体側斜面の角度は４０〜６０度、反密封流体
側斜面の角度は１５〜３０度、第三の斜面の角度は５〜
１５度、エッヂと、第三の斜面の延長線と反密封流体側
斜面の延長線の交点との距離は０．１〜１．０ｍｍがそ
れぞれ、好適である。アールの大きさ（曲率）は特に限
定されない。

【０００９】また本発明の請求項３によるオイルシール
は、シールリップ先端の密封流体側斜面と反密封流体側
斜面の間にエッヂを設け、前記反密封流体側斜面に凸状
の曲面を設定し、前記エッヂにおける前記曲面の接線の
角度を５〜１５度とすることにした。本願発明者らが行
なった試験の結果からして、密封流体側斜面の角度は４
０〜６０度、反密封流体側斜面の角度は１５〜３０度が
それぞれ、好適である。また本発明の請求項４によるオ
イルシールは、請求項１、２または３を引用して、シー
ルリップの先端にネジ溝を設けることにした。

【００１０】

【作用】請求項１ないし３によるオイルシールにおいて
は、そのシールリップ先端の形状から、使用初期におけ
る圧力分布が、最大圧力が広めの接触幅における最も密
封流体側（すなわち、エッヂ）にある適正な分布状態と
なる。また射出時における生地の流れが均一になるため
に、微小な粗さを均一に形成することが可能となるとと
もに、型の凹みに滓が付着しにくくなるために、成形不
良の発生を防止することが可能となる。また請求項４に
よるオイルシールにおいては、ネジ溝が、シールリップ
の摺動時に、ポンピング作用を発揮する。

【００１１】

【実施例】つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説
明する。

【００１２】第一実施例・・・ 図１に示すように、シールリップ１先端の密封流体側斜
面２と反密封流体側斜面３の間に、反密封流体側に所定
の角度γを備えた第三の斜面６が設けられ、この新たに
設けられた第三の斜面６の角度γが、密封流体側斜面２
の角度αおよび反密封流体側斜面３の角度βより小さく
設定されており、具体的には、密封流体側斜面２の角度
αが約５０度、反密封流体側斜面３の角度βが約２０
度、第三の斜面６の角度γが約１０度にそれぞれ、設定
されている。また密封流体側斜面２と第三の斜面６の間
にエッヂ４が設けられ、第三の斜面６と反密封流体側斜
面３の間に副エッヂ７が設けられている。

【００１３】密封流体側斜面２、反密封流体側斜面３お
よび第三の斜面６はそれぞれ、中心軸線０を含む平面で
裁断した断面形状を直線状とされている。第三の斜面６
の長さＬは、実寸で０．１〜１．０ｍｍに設定されてい
る。シールリップ１は、ゴムと充填剤の複合材料によっ
て成形されている。第三の斜面６はモールドリップによ
り成形されるが、これをメスカットによって成形しても
良い。エッヂ４は、図１４に示した従来例におけるエッ
ヂ４より角度が大きくなっている。エッヂ４および副エ
ッヂ７はそれぞれ、出来る限り尖っていることが望まし
いが、成形上の都合から、半径０．１ｍｍ程度までのア
ールは許容されなければならない。５はバネ（スプリン
グまたはガータスプリングとも称する）、８は取付環
（外周環とも称する）である。

【００１４】上記構成を備えたオイルシールにおいて
は、第三の斜面６がその略全面において、摺動の相手方
である軸（図示せず）に接触し、これにより接触幅が従
来より広くなり、圧力分布が、最大圧力が最も密封流体
側（すなわち、エッヂ４）にある適正な分布状態とな
る。したがってこの結果、図１４に示した従来品と比較
して、図２および図３に示すように、吸込み能力が高
く、製品間のバラツキが小さくなり、密封性能が向上せ
しめられる。またエッヂ４の角度が従来より大きくなっ
たことに伴って、型のキャビティ内壁の凹みが従来より
角度的に大きくなるために、射出時における生地の流れ
が均一になるとともに、凹みに滓が付着しにくくなる。
したがって、これらにより微小な粗さが均一に形成され
るとともに、滓の付着による成形不良の発生が防止さ
れ、密封性能が向上せしめられる。

【００１５】図２および図３は、吸込み能力試験の手順
と結果を示している。すなわち、オイルシールの大気側
に故意に油を塗布して軸を回転させると、この油が大気
側から油側に吸い込まれていくことが一般に知られてい
る。そこで、図２に示すように、オイルシールを軸方向
に反対に取り付けて軸９を回転させ、油１０の単位時間
当りの掃出し量Ｑをもってオイルシールの吸込み力を評
価したものであり、図３のグラフ図に示すように、実施
例品の方が従来品より、吸込み能力が高く、製品間のバ
ラツキａ，ｂが小さくなっている（ａ＜ｂ）。

【００１６】第二実施例・・・ 図４および図５に示すように、シールリップ１先端の密
封流体側斜面２と反密封流体側斜面３の間に、反密封流
体側に所定の角度γを備えた第三の斜面６が設けられ、
この新たに設けられた第三の斜面６の角度γが、密封流
体側斜面２の角度αおよび反密封流体側斜面３の角度β
より小さく設定されており、具体的には、密封流体側斜
面２の角度αが約５０度、反密封流体側斜面３の角度β
が約２０度、第三の斜面６の角度γが約１０度にそれぞ
れ、設定されている。また密封流体側斜面２と第三の斜
面６の間にエッヂ４が設けられ、第三の斜面６と反密封
流体側斜面３の間にアール１１が設けられている。

【００１７】密封流体側斜面２、反密封流体側斜面３お
よび第三の斜面６はそれぞれ、中心軸線０を含む平面で
裁断した断面形状を直線状とされている。アール１１
は、中心軸線０を含む平面で裁断した断面形状を凸状の
円弧面とされているが、その大きさ（曲率）は特に限定
されないものである。エッヂ４と、第三の斜面６の延長
線と反密封流体側斜面３の延長線の交点との距離Ｍは、
実寸で０．１〜１．０ｍｍに設定されている。シールリ
ップ１は、ゴムと充填剤の複合材料によって成形されて
いる。第三の斜面６およびアール１１はモールドリップ
により成形されるが、これをメスカットによって成形し
ても良い。エッヂ４は、図１４に示した従来例における
エッヂ４より角度が大きくなっている。またエッヂ４は
出来る限り尖っていることが望ましいが、成形上の都合
から、半径０．１ｍｍ程度までのアールは許容されなけ
ればならない。５はバネ、８は取付環である。

【００１８】上記構成を備えたオイルシールにおいて
は、第三の斜面６の略全面およびアール１１の一部が、
摺動の相手方である軸（図示せず）に接触し、これによ
り接触幅が従来より広くなり、圧力分布が、最大圧力が
最も密封流体側（すなわち、エッヂ４）にある適正な分
布状態となる。したがってこの結果、図１４に示した従
来品と比較して、図６に示すように、吸込み能力が高
く、製品間のバラツキが小さくなり、密封性能が向上せ
しめられる。またエッヂ４の角度が従来より大きくなっ
たことに伴って、型のキャビティ内壁の凹みが従来より
角度的に大きくなるために、射出時における生地の流れ
が均一になるとともに、凹みに滓が付着しにくくなる。
したがって、これらのことから微小な粗さが均一に形成
されるとともに、滓の付着による成形不良の発生が防止
され、密封性能が向上せしめられる。

【００１９】第三実施例・・・ 図７および図８に示すように、シールリップ１先端の密
封流体側斜面２と反密封流体側斜面３の間にエッヂ４が
設けられ、反密封流体側斜面３がその略全面に亙って滑
らかな凸状の曲面とされている。密封流体側斜面２は、
中心軸線０を含む平面で裁断した断面形状を直線状とさ
れている。反密封流体側斜面３は、中心軸線０を含む平
面で裁断した断面形状を凸状の円弧面とされているが、
その大きさ（曲率）は特に限定されないものである。ま
たこの円弧面は真円の一部であるが、高次の曲線であっ
ても良く、曲線と直線の組み合わせであっても良い。密
封流体側斜面２の角度αは４０〜６０度、エッヂ７にお
ける反密封流体側斜面３の接線１２の角度δは５〜１５
度に設定され、具体的には、密封流体側斜面２の角度α
が約５０度、接線１２の角度δが約１０度に設定されて
いる。シールリップ１は、ゴムと充填剤の複合材料によ
って成形されている。エッヂ４は、図１４に示した従来
例におけるエッヂ４より角度が大きくなっている。また
エッヂ４は出来る限り尖っていることが望ましいが、成
形上の都合から、半径０．１ｍｍ程度までのアールは許
容されなければならない。５はバネ、８は取付環であ
る。

【００２０】上記構成を備えたオイルシールにおいて
は、反密封流体側斜面３がその曲面の一部において、摺
動の相手方である軸（図示せず）に接触し、これにより
接触幅が従来より広くなり、圧力分布が、最大圧力が最
も密封流体側（すなわち、エッヂ４）にある適正な分布
状態となる。したがってこの結果、図１４に示した従来
品と比較して、図９に示すように、吸込み能力が高く、
製品間のバラツキが小さくなり、密封性能が向上せしめ
られる。またエッヂ４の角度が従来より大きくなったこ
とに伴って、型のキャビティ内壁の凹みが従来より角度
的に大きくなるために、射出時における生地の流れが均
一になるとともに、凹みに滓が付着しにくくなる。した
がって、これらのことから微小な粗さが均一に形成され
るとともに、滓の付着による成形不良の発生が防止さ
れ、密封性能が向上せしめられる。

【００２１】上記各実施例に共通して、シールリップ１
先端の、摺動の相手方である軸と接触する面にネジ溝を
設けると、このネジ溝が摺動時に、ポンピング作用を発
揮するために、密封性能を更に高めることが可能であ
る。ネジ溝を設ける面は、第一実施例においては、第三
の斜面６および反密封流体側斜面３、第二実施例におい
ては、第三の斜面６、アール１１および反密封流体側斜
面３、第三実施例においては、反密封流体側斜面３であ
り、このうち、第一実施例に関するものを例として図を
もって説明すると、以下のとおりである。

【００２２】すなわち、先ず、図１０に示すように、片
回転用シールとして、一方向に傾斜したネジ溝１３を設
ける。また、図１１に示すように、両回転用シールとし
て、両方向に傾斜したネジ溝１３を設ける。また、図１
２に示すように、シールリップ１が摺動により摩耗する
ため、ネジ溝１３の寿命を長くすべく、長さを異にした
ネジ溝１３を設ける。

【００２３】そして、これらのネジ溝１３の一部が、角
度γが小さく、使用初期から軸に全面接触する第三の斜
面６に設けられているために、図１３に示すように、使
用初期から大きなポンピング作用が発揮せしめられる。
尚、図１３の結果を得た試験の条件は、軸９の回転数が
２０００ｒｐｍ、油１０の温度が１００℃であった。

【００２４】また各実施例に共通して、シールリップ１
は、弗素ゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、シリコー
ンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴムを基本とし、ＴＰ
Ｅ、およびゴム−プラスチックから構成される材料も使
用可能である。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以下の効果を奏する。

【００２６】すなわち、請求項１または２においては、
第三の斜面がその略全面において摺動の相手方に接触す
るために、シールリップの接触幅が広くなり、かつ第三
の斜面が反密封流体側に角度を備えているために、圧力
分布が、最大圧力が広い接触幅のうちでも最も密封流体
側（すなわち、エッヂ）にある適正な分布状態となる。
したがって吸込み能力が高く、製品間のバラツキが小さ
くなり、密封性能が向上せしめられる。またエッヂの角
度が従来より大きくなったことに伴って、型のキャビテ
ィ内壁の凹みが従来より角度的に大きくなるために、射
出時における生地の流れが均一になるとともに、凹みに
滓が付着しにくくなる。したがって、これらのことから
微小な粗さが均一に形成されるとともに、滓の付着によ
る成形不良の発生が防止され、密封性能が向上せしめら
れる。また、請求項３においては、シールリップの接触
幅が広くなり、圧力分布が、最大圧力が広い接触幅のう
ちでも最も密封流体側（すなわち、エッヂ）にある適正
な分布状態となる。したがって吸込み能力が高く、製品
間のバラツキが小さくなり、密封性能が向上せしめられ
る。またエッヂの角度が従来より大きくなったことに伴
って、型のキャビティ内壁の凹みが従来より角度的に大
きくなるために、射出時における生地の流れが均一にな
るとともに、凹みに滓が付着しにくくな る。したがっ
て、これらのことから微小な粗さが均一に形成されると
ともに、滓の付着による成形不良の発生が防止され、密
封性能が向上せしめられる。また請求項４においては、
これに加えて、ネジ溝によるポンピング作用によって、
更に優れた密封性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係るオイルシールの半裁
断面図

【図２】吸込み能力試験の手順を示す説明図

【図３】吸込み能力試験の結果を示すグラフ図

【図４】本発明の第二実施例に係るオイルシールの半裁
断面図

【図５】同オイルシールの要部拡大断面図

【図６】吸込み能力試験の結果を示すグラフ図

【図７】本発明の第三実施例に係るオイルシールの半裁
断面図

【図８】同オイルシールの要部拡大断面図

【図９】吸込み能力試験の結果を示すグラフ図

【図１０】ネジ溝の一例を示す、シールリップを径方向
内側から見た図

【図１１】ネジ溝の他の例を示す、シールリップを径方
向内側から見た図

【図１２】ネジ溝の他の例を示す、シールリップを径方
向内側から見た図

【図１３】吸込み能力試験の結果を示すグラフ図

【図１４】従来例に係るオイルシールの半裁断面図

【符号の説明】

１ シールリップ ２ 密封流体側斜面 ３ 反密封流体側斜面 ４ エッヂ ５ バネ ６ 第三の斜面 ７ 副エッヂ ８ 取付環 ９ 軸 １０ 油 １１ アール １２ 接線 １３ ネジ溝 ０ 中心軸線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 芳則 茨城県つくば市和台25番地 エヌオーケ ー株式会社内 (72)発明者 皆川 浩範 茨城県つくば市和台25番地 エヌオーケ ー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭49−63853（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−132352（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−23460（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−119667（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16J 15/32 311

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールリップ（１）先端の密封流体側斜
   面（２）と反密封流体側斜面（３）の間に、反密封流体
   側に角度（γ）を備えた第三の斜面（６）を設け、前記
   第三の斜面（６）の角度（γ）を前記反密封流体側斜面
   （３）の角度（β）より小さくし、前記密封流体側斜面
   （２）と前記第三の斜面（６）の間にエッヂ（４）を設
   け、前記第三の斜面（６）と前記反密封流体側斜面
   （３）の間に副エッヂ（７）を設け、前記第三の斜面
   （６）はその略全面において摺動の相手方に接触するも
   のであることを特徴とするオイルシール。
2. 【請求項２】 シールリップ（１）先端の密封流体側斜
   面（２）と反密封流体側斜面（３）の間に、反密封流体
   側に角度（γ）を備えた第三の斜面（６）を設け、前記
   第三の斜面（６）の角度（γ）を前記反密封流体側斜面
   （３）の角度（β）より小さくし、前記密封流体側斜面
   （２）と前記第三の斜面（６）の間にエッヂ（４）を設
   け、前記第三の斜面（６）と前記反密封流体側斜面
   （３）の間にアール（１１）を設け、前記第三の斜面
   （６）はその略全面において摺動の相手方に接触するも
   のであることを特徴とするオイルシール。
3. 【請求項３】 シールリップ（１）先端の密封流体側斜
   面（２）と反密封流体側斜面（３）の間にエッヂ（４）
   を設け、前記反密封流体側斜面（３）に凸状の曲面を設
   定し、前記エッヂ（４）における前記曲面の接線（１
   ２）の角度（δ）を５〜１５度としたオイルシール。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３のオイルシールに
   おいて、シールリップ（１）の先端にネジ溝（１３）を
   設けたことを特徴とするオイルシール。