JP4025984B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密封装置に係り、更に詳しくは、ロータリエンジンにおけるロータに装着されてロータとサイドハウジングとの間をシールする密封装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からロータリエンジンにおいては、ロータおよびサイドハウジング間からエンジンオイルが漏れることがないように密封装置が装着使用されており、従来の密封装置はその主たるシール部品として、ロータに設けた装着溝に装着されてサイドハウジングの表面に密接する金属環オイルシールを備えている。また、サイドハウジングの表面の加工精度が余り良くない場合に金属環オイルシールがサイドハウジングの表面に追従するよう金属環オイルシールをサイドハウジングに押し付ける板バネが設けられており、更に、金属環オイルシールおよびロータ間からオイルが漏れることがないよう、金属環オイルシールの側面に設けた溝に装着されてロータの装着溝内面に密接するゴム状弾性材製のＯリングが設けられている。
【０００３】
上記従来の密封装置において、Ｏリングは、金属環オイルシールの側面に設けた溝内に固定的に設置されるべきであるが、実際には回転運動の際につられてＯリングも回転してしまい、そのためにＯリングに円周方向の引っ張り荷重が作用する。また、エンジンの振動やサイドハウジングへの追従のために金属環オイルシールは軸方向に往復運動するが、このときＯリングには、その断面形状が円形であることから捩れ荷重が作用する。Ｏリングに捩れが生じると引っ張り強度が極端に低下する傾向がある。
【０００４】
この引っ張りと捩れ、更に近年におけるロータ回転の高速化に伴って従来の密封装置においてはＯリングに切れが発生することがあり、よってこれを原因としてシール性が低下する不都合がある。
【０００５】
また、上記Ｏリングの捩れを防止するには、その断面形状を円形からＸ字形または矩形に変更することが考えられるが、断面Ｘ字形のシールリング（Ｘリング）には、複数のリップが備えられているために、組込み作業性が余り良くない不都合があり、断面矩形のシールリング（角リング）には、ロータに対する接触面積が大きく摩擦抵抗が大きいために、上記板バネによる金属環オイルシールのサイドハウジングへの追従性が悪化すると云う不都合がある。
【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て、上記シールリングの組込み作業性や金属環オイルシールの追従性を損なうことなく、シールリングに捩れや切れが発生するのを防止することができるロータリエンジン用密封装置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による密封装置は、ロータリエンジンにおけるロータに装着されて前記ロータとサイドハウジングとの間をシールする密封装置であって、前記ロータに設けた装着溝に装着されて前記サイドハウジングに密接する金属環オイルシールと、前記金属環オイルシールを前記サイドハウジングに押し付けるバネ手段と、前記金属環オイルシールの側面に設けた溝に装着されて前記ロータに密接するゴム状弾性材製のシールリングとを有する密封装置において、前記ロータリエンジンの作動時に捩れ荷重および引っ張り荷重が同時に作用する前記シールリングはその断面形状が、前記溝の溝底部に着座する側は前記溝形状に沿った断面矩形状ないし略矩形状であって平坦な着座面を有する形状とされ、前記ロータに密接する側はＯリングを基調とした断面円弧形状または略円弧形状とされ、シールリングの挿入荷重を低減する溝状の凹部が前記シールリングの着座面に設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２による密封装置は、ロータリエンジンにおけるロータに装着されて前記ロータとサイドハウジングとの間をシールする密封装置であって、前記ロータに設けた装着溝に装着されて前記サイドハウジングに密接する金属環オイルシールと、前記金属環オイルシールを前記サイドハウジングに押し付けるバネ手段と、前記金属環オイルシールの側面に設けた溝に装着されて前記ロータに密接するゴム状弾性材製のシールリングとを有する密封装置において、前記ロータリエンジンの作動時に捩れ荷重および引っ張り荷重が同時に作用する前記シールリングはその断面形状が、前記溝の溝底部に着座する側は前記溝形状に沿った断面矩形状ないし略矩形状であって平坦な着座面を有する形状とされ、前記ロータに密接する側はＯリングを基調とした断面円弧形状または略円弧形状とされ、平坦な着座面の着座幅を拡大する突起状の拡大部がシールリングの側面に設けられ、シールリングの挿入荷重を低減する溝状の凹部が前記シールリングの着座面に設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
上記構成を備えた本発明の請求項１による密封装置においては、シールリングの断面形状が溝の溝底部に着座する側において溝形状に沿った断面矩形状ないし略矩形状であって平坦な着座面を有する形状とされているために、シールリングの着座姿勢を安定化させて、シールリングに捩れが発生するのを防止することが可能となる。
【００１１】
またその一方で、シールリングの断面形状がロータに密接する側においてはＯリングを基調とした断面円弧形状ないし略円弧形状とされているために、シールリングのロータに対する接触面積が大きくなって摩擦抵抗が大きくなるのを防止することが可能となる。
また、シールリングの挿入荷重を低減する溝状の凹部がシールリングの着座面に設けられているために、シールリングが装着時に弾性変形し易くなり、よってシールリングを溝に装着し易くなる。
【００１２】
またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求項２による密封装置においては、平坦な着座面の着座幅を拡大する突起状の拡大部がシールリングの側面に設けられているために、シールリングの着座姿勢を一層安定化させて捩れ防止に効果があり、また、シールリングを装着する溝の幅が比較的広い場合においてもシールリングのロータに密接する側の幅を比較的狭く設定することが可能となるために、この点からもシールリングのロータに対する接触面積が大きくなって摩擦抵抗が大きくなるのを抑えることが可能となる。
【００１４】
尚、本件出願には、以下の技術的事項が含まれる。
【００１５】
すなわち、上記目的（高負荷耐久性の向上など）を達成するため、本件出願が提案する一の密封装置は以下の内容を備えている。
【００１６】
（１）当該密封装置は、ロータリエンジンのロータに装着される金属環オイルシール（Ｏ／Ｓ）と組み合わされるシールを有する密封装置である。
（２）当該密封装置は、シール機能が適切となるＯリングを基調にして断面形状がシール面側はＯリングの半断面（半円）を有し、非シール側の残り半分は溝形状に沿った矩形となったロータリエンジンのシールとして使用するリング状シール（ゴム製）を有する密封装置である。
（３）当該密封装置は、断面Ｄ形のシールリングを有する密封装置であり、また断面Ｔ形のシールリング（溝幅が広い場合）を有する密封装置である。
（４）上記（２）ないし（３）の実施形態としては、用途に適するゴム材料の単素材製で、シール機能より最適なＯリングを設定（仮想）し、これを基に断面形状を、シール（運動）側はＯリング半円をそのままとし、非シール（非運動）側のもう半分は溝形状に沿った矩形とし、例えば断面をＤ形にする。また溝幅が広い場合、Ｄ形だと摩擦が大きくなり、金属環オイルシールのハウジングへの追従性が悪くなるので、断面をＴ形にする。
（５）上記（２）ないし（４）の構成によれば、Ｏリングと対比して同等のシール機能と摩擦特性を有し、捩れることなく、かつ断面形状が大きいので全体強度が大きくなり、切れ抗力が大きくなる。
【００１７】
（６）また当該密封装置は、シール機能が適切となるＯリングを基調にして断面形状がシール面側はＯリングの半断面（半円）を有し、非シール側の残り半分は溝形状に沿った矩形とし、かつ非シール側に三角形状の切欠を設けることで、シール面での荷重を軽減（挿入荷重低減）する形状としたロータリエンジンのシールとして使用するリング状シール（ゴム製）を有する密封装置である。
（７）上記（６）の実施形態としては、用途に適するゴム材料の単素材製で、シール機能より最適なＯリングを設定（仮想）し、これを基に断面形状を、シール（運動）側はＯリング半円をそのままとし、非シール（非運動）側のもう半分は溝形状に沿った矩形とし、かつ切欠を設ける。
（８）上記（７）の構成によれば、Ｏリングと対比して同等のシール機能と摩擦特性を有し、捩れることなく、かつ断面形状が大きいので全体強度が大きくなり、切れ抗力が大きくなる。また、切欠があるために弾性変形し易くなり、挿入荷重が減る。
【００１８】
（９）ＤリングやＴリングは従来から使われているが、シールリングに捩れおよび引っ張りが同時に作用する所に使われたことはない。本発明では、捩れの防止のみでなく、捩れおよび引っ張りによる切れの防止というロータリエンジン特有の課題を解決することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施例に係る密封装置を装着するロータリエンジンにおけるロータ１１を示しており、このロータ１１の端面部１１ａに環状の装着溝１２が設けられている。当該実施例に係る密封装置はこの装着溝１２に装着されてロータ１１の端面部１１ａとこれに対向するサイドハウジング１３（図２または図３参照）の表面１３ａとの間をシールするものである。符号１４は偏心軸（出力軸）を示している。
【００２１】
第一実施例・・・
図２は、本発明の第一実施例に係る密封装置１の断面を示しており、当該密封装置１は以下のように構成されている。
【００２２】
すなわち先ず、上記ロータ１１の装着溝１２に装着されてサイドハウジング１３の表面１３ａに摺動自在に密接する金属環オイルシール（金属製オイルシールとも称する）２が設けられており、この金属環オイルシール２の溝底側に、この金属環オイルシール２を軸方向一方（図上上方）に押圧してサイドハウジング１３の表面１３ａに弾性的に押し付けるバネ手段としての板バネ３が設けられている。また、金属環オイルシール２の側面であって内周面に環状の溝４が設けられており、この溝４に、ロータ１１における装着溝１２の内面１２ａに摺動自在に密接して金属環オイルシール２およびロータ１１間をシールするゴム状弾性材製のシールリング５が設けられている。
【００２３】
上記金属環オイルシール２は、その環状本体２ａの一端部に、サイドハウジング１３の表面１３ａに摺動自在に密接する環状のシールリップ２ｂを一体成形したものであり、環状本体２ａの側面であって内周面にシールリング５を装着するための上記溝４が形成されている。上記板バネ３は、環状の平板を波打ち状に成形したものである。
【００２４】
また、上記シールリング５は、溝４の溝底部に着座する着座部５ａに、ロータ１１における装着溝１２の内面１２ａに摺動自在に密接する摺動部５ｂを一体成形したものであり、前者の着座部５ａの断面形状は、溝形状に沿った断面矩形状ないし略矩形状であって平坦な着座面５ｃを有する形状とされており、後者の摺動部５ｂの断面形状は、Ｏリングを基調とした断面円弧状（半円形）ないし略円弧形状（略半円形）とされている。着座面５ｃはシールリング５の外周面に円筒面として形成されている。
【００２５】
上記構成の密封装置１は、エンジン内の潤滑用オイルがロータ１１およびサイドハウジング１２間の間隙を伝って図上矢印方向に漏洩しないようにこれをシールするものであって、上記構成により以下の作用効果を奏する点に特徴を有している。
【００２６】
すなわち、シールリング５の断面形状に関して、着座部５ａの断面形状が溝形状に沿った断面矩形状ないし略矩形状であって平坦な着座面５ｃを有する形状とされているために、エンジンの振動やサイドハウジング１３への追従のために金属環オイルシール２が軸方向に往復運動してもシールリング５の着座姿勢が安定し、シールリング５に従来のＯリングのような捩れが発生することがない。したがって、引っ張りおよび捩れの複合作用によってシールリング５に切れが発生するのを防止することができ、シール性を向上させることができる。
【００２７】
またその一方で、シールリング５における摺動部５ｂの断面形状がＯリングを基調とした断面円弧形状ないし略円弧形状とされているために、従来の角リングのようにロータ１１に対する接触面積が大きくなって摩擦抵抗が大きくなることがない。したがって、板バネ３の弾性付勢による金属環オイルシール２のサイドハウジング１３への追従性が悪化するのを防止することができ、シール性を向上させることができる。
【００２８】
また、上記構成により着座部５ａおよび摺動部５ｂを一体に備えるシールリング５の断面形状が総じてリップを備えないスクィーズ状とされることから、従来のＸリングのようにシールリング５の組込み作業性が悪化するのを防止することができる。
【００２９】
上記構成の密封装置１は、その構成を以下のように付加または変更することが可能である。
【００３０】
第二実施例・・・
図３および図４に示すように、シールリング５の側面（軸方向端面）に、着座面５ｃの着座幅（軸方向幅）を拡大するための突起状の拡大部５ｄを設ける。図では、シールリング５の両側面にそれぞれ、環状を呈する突起状の拡大部５ｄが一体成形されており、これにより着座面５ｃの着座幅が拡大されている。
【００３１】
そして、このようにシールリング５の側面に着座面５ｃの着座幅を拡大する拡大部５ｄを設けると、シールリング５の着座姿勢が一層安定するために、シールリング５に捩れが発生するのを一層有効に防止することができる。また、シールリング５を装着する溝４の幅（軸方向幅）が比較的広い場合であってもシールリング５の摺動部５ｂの幅（軸方向幅）を比較的狭く設定することが可能となるために、この点からもシールリング５のロータ１１に対する接触面積が大きくなって摩擦抵抗が大きくなるのを抑えることができる。
【００３２】
尚、図４においては、自由状態におけるシールリング５の高さをｘ、拡大部５ｄの高さをｙ、シールリング５の幅をｚ、組付状態における溝４の深さをＡ、溝４の幅をＢとして、
ｘ＝１．２Ａ
ｙ＝０．５ｘ
ｚ＝０．９Ｂ
Ｂ≒２Ａ
をそれぞれ充足するように各寸法が設定されている。また、図４で、リング径の中心は上下左右何れの場合もある。
【００３３】
第三実施例・・・
図５に示すように、シールリング５の側面（軸方向端面）に、着座面５ｃの着座幅（軸方向幅）を拡大するための突起状の拡大部５ｄを設け、かつ着座面５ｃに、シールリング５の挿入荷重を低減するための溝状の凹部５ｅを設ける。図では、シールリング５の両側面にそれぞれ環状を呈する突起状の拡大部５ｄが一体成形されて着座面５ｃの着座幅が拡大されており、かつ凹部５ｅが断面三角形ないし略三角形のものとして形成されている。
【００３４】
そして、このようにシールリング５の側面に着座面５ｃの着座幅を拡大する拡大部５ｄを設けると、シールリング５の着座姿勢が一層安定するために、シールリング５に捩れが発生するのを一層有効に防止することができ、またシールリング５を装着する溝４の幅（軸方向幅）が比較的広い場合であってもシールリング５の摺動部５ｂの幅（軸方向幅）を比較的狭く設定することが可能となるためにこの点からもシールリング５のロータ１１に対する接触面積が大きくなって摩擦抵抗が大きくなるのを抑えることができる。また、着座面５ｃにシールリング５の挿入荷重を低減する溝状の凹部５ｅを設けたことによりシールリング５が弾性変形し易くなるために、シールリング５の挿入荷重を低減させることができ、よってその組込み作業性を向上させることができる。凹部５ｅの幅（軸方向幅）は摺動部５ｂの幅と同等かまたは摺動部５ｂの幅よりも大きく形成するのが望ましい。また、図５のシールリング５はその形状からして、断面円形のシールリング本体５ｆに一対の着座用脚部５ｇを設けたものと云うこともできる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００３６】
すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項１による密封装置においては、シールリングの断面形状が溝の溝底部に着座する側において溝形状に沿った断面矩形状ないし略矩形状であって平坦な着座面を有する形状とされているために、シールリングの着座姿勢を安定化させることができ、シールリングに従来のＯリングのような捩れが発生するのを防止することができる。したがって、引っ張りおよび捩れの複合作用によってシールリングに切れが発生するのを防止することができ、これによりシール性を向上させることができる。
【００３７】
またその一方で、シールリングの断面形状がロータに密接する側においてはＯリングを基調とした断面円弧形状ないし略円弧形状とされているために、従来の角リングのようにロータに対する接触面積が大きくなって摩擦抵抗が大きくなるのを防止することができる。したがって、バネ手段による金属環オイルシールのサイドハウジングへの追従性が悪化するのを防止することができ、これによりシール性を向上させることができる。
【００３８】
また、上記構成によりシールリングの断面形状が総じてリップを備えないスクィーズ状の断面形状とされることから、従来のＸリングのようにシールリングの組込み作業性が悪化するのを防止することができる。
また、シールリングの挿入荷重を低減するための溝状の凹部がシールリングの着座面に設けられているために、シールリングが装着時に弾性変形し易くなり、シールリングを溝に装着し易くなる。したがって、シールリングの組込み作業性を向上させることができる。
【００３９】
またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求項２による密封装置においては、平坦な着座面の着座幅を拡大するための突起状の拡大部がシールリングの側面に設けられているために、シールリングの着座姿勢を一層安定化させることができ、シールリングに捩れが発生するのを一層有効に防止することができる。また、シールリングを装着する溝の幅が比較的広い場合においてもシールリングのロータに密接する側の幅を比較的狭く設定することが可能となるために、この点からもシールリングのロータに対する接触面積が大きくなって摩擦抵抗が大きくなるのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る密封装置を装着するロータの説明図
【図２】本発明の第一実施例に係る密封装置の半裁断面図
【図３】本発明の第二実施例に係る密封装置の半裁断面図
【図４】同密封装置におけるシールリングの拡大断面図（端面図）
【図５】本発明の第三実施例に係る密封装置におけるシールリングの断面図（端面図）
【符号の説明】
１ 密封装置
２ 金属環オイルシール
２ａ 環状本体
２ｂ シールリップ
３ 板バネ（バネ手段）
４ 溝
５ シールリング
５ａ 着座部
５ｂ 摺動部
５ｃ 着座面
５ｄ 拡大部
５ｅ 凹部
５ｆ シールリング本体
５ｇ 着座用脚部
１１ ロータ
１１ａ 端面部
１２ 装着溝
１２ａ 内面
１３ サイドハウジング
１３ａ 表面
１４ 偏心軸

Claims (2)

1. ロータリエンジンにおけるロータ（１１）に装着されて前記ロータ（１１）とサイドハウジング（１３）との間をシールする密封装置（１）であって、前記ロータ（１１）に設けた装着溝（１２）に装着されて前記サイドハウジング（１３）に密接する金属環オイルシール（２）と、前記金属環オイルシール（２）を前記サイドハウジング（１３）に押し付けるバネ手段（３）と、前記金属環オイルシール（２）の側面に設けた溝（４）に装着されて前記ロータ（１１）に密接するゴム状弾性材製のシールリング（５）とを有する密封装置（１）において、
   前記ロータリエンジンの作動時に捩れ荷重および引っ張り荷重が同時に作用する前記シールリング（５）はその断面形状が、前記溝（４）の溝底部に着座する側は前記溝（４）形状に沿った断面矩形状ないし略矩形状であって平坦な着座面（５ｃ）を有する形状とされ、前記ロータ（１１）に密接する側はＯリングを基調とした断面円弧形状または略円弧形状とされ、
   シールリング（５）の挿入荷重を低減する溝状の凹部（５ｅ）が前記シールリング（５）の着座面（５ｃ）に設けられていることを特徴とする密封装置。
2. ロータリエンジンにおけるロータ（１１）に装着されて前記ロータ（１１）とサイドハウジング（１３）との間をシールする密封装置（１）であって、前記ロータ（１１）に設けた装着溝（１２）に装着されて前記サイドハウジング（１３）に密接する金属環オイルシール（２）と、前記金属環オイルシール（２）を前記サイドハウジング（１３）に押し付けるバネ手段（３）と、前記金属環オイルシール（２）の側面に設けた溝（４）に装着されて前記ロータ（１１）に密接するゴム状弾性材製のシールリング（５）とを有する密封装置（１）において、
   前記ロータリエンジンの作動時に捩れ荷重および引っ張り荷重が同時に作用する前記シールリング（５）はその断面形状が、前記溝（４）の溝底部に着座する側は前記溝（４）形状に沿った断面矩形状ないし略矩形状であって平坦な着座面（５ｃ）を有する形状とされ、前記ロータ（１１）に密接する側はＯリングを基調とした断面円弧形状または略円弧形状とされ、
   平坦な着座面（５ｃ）の着座幅を拡大する突起状の拡大部（５ｄ）がシールリング（５）の側面に設けられ、
   シールリング（５）の挿入荷重を低減する溝状の凹部（５ｅ）が前記シールリング（５）の着座面（５ｃ）に設けられていることを特徴とする密封装置。

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