JP4975014B2

JP4975014B2 - オイルシール

Info

Publication number: JP4975014B2
Application number: JP2008501720A
Authority: JP
Inventors: 孝男鈴木; 伸一田村; 雅樹宗田; 哲也石川; 隆梅木
Original assignee: Arai Seisakusho Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Arai Seisakusho Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2027-02-20
Also published as: WO2007097320A1; CN101415973B; DE112007000330T5; CN101415973A; US20120217707A1; JPWO2007097320A1; US8191900B2; US20090085301A1

Description

本発明は、静止体とその静止体に回転自在に取付けられた回転体との間に設けられるオイルシールに関する。

オイル等の流体の漏洩を防止するオイルシールとして、回転体と静止体との間に設けられた所定の隙間に移動可能な浮動リングを設けるとともに、回転体の回転停止時に静止体と接触して所定の隙間を塞ぐリップシールを備えたものがある（特許文献１）。

特開２００４−１３２５２４号公報

特許文献１のオイルシールでは、回転体の回転速度の上昇に伴いリップシールが遠心力によって静止体から離れる方向に変位して、静止体とリップシールとが接触状態から非接触状態に変化する。これにより、静止体とリップシールとの間の摩擦抵抗が減少する。しかしながら、回転体の回転速度の上昇に伴って、静止体とリップシールとが非接触状態になるとリップシールで塞がれていた隙間が開かれるのでオイル漏れを誘発するおそれがある。

そこで、本発明は、回転体の回転速度の上昇に伴うオイル漏れを防止できるオイルシールを提供することを目的とする。

本発明の第１のオイルシールは、静止体と前記静止体に回転自在に取付けられる回転体との間に設けられるオイルシールであって、前記静止体に装着されるアウター部材と、前記回転体に一体回転可能に装着されるとともに、前記アウター部材との間に所定の隙間が形成されるようにして前記アウター部材と組み合わされるインナー部材と、前記所定の隙間に配置され、かつ前記回転体の回転停止時に前記アウター部材と非接触の状態で前記インナー部材に設けられるとともに、前記回転体の回転速度の上昇に伴って前記所定の隙間が塞がれるように前記アウター部材に接近する方向へ変位して前記アウター部材に接触する可動部材と、を備え、前記可動部材は、前記アウター部材と接触する接触部を有し、前記接触部は他の部分よりも摩擦係数が低い低摩擦材料で構成され、前記接触部は、前記低摩擦材料で構成された低摩擦領域と前記低摩擦材料よりも剛性の低い弾性材料で構成された弾性領域とを有し、前記低摩擦領域と前記弾性領域とは、前記回転体の回転速度の上昇に伴って、前記可動部材が前記アウター部材と前記低摩擦領域とが接触しかつ前記アウター部材と前記弾性領域とが接触しない状態から、前記アウター部材と前記低摩擦領域及び前記弾性領域の両者とが接触する状態へ変化するように、前記接触部にそれぞれ配置されているものである。また、本発明の第２のオイルシールは、静止体と前記静止体に回転自在に取付けられる回転体との間に設けられるオイルシールであって、前記静止体に装着されるアウター部材と、前記回転体に一体回転可能に装着されるとともに、前記アウター部材との間に所定の隙間が形成されるようにして前記アウター部材と組み合わされるインナー部材と、前記所定の隙間に配置され、かつ前記回転体の回転停止時に前記アウター部材と非接触の状態で前記インナー部材に設けられるとともに、前記回転体の回転速度の上昇に伴って前記所定の隙間が塞がれるように前記アウター部材に接近する方向へ変位して前記アウター部材に接触する可動部材と、を備え、前記可動部材は、前記アウター部材と接触する接触部を有し、前記接触部は他の部分よりも摩擦係数が低い低摩擦材料で構成され、前記アウター部材には、前記可動部材の前記接触部に対向し、かつ前記アウター部材の構成材料よりも剛性の低い弾性材料で構成された補助弾性部が設けられ、前記可動部材は、前記回転体の回転速度の上昇に伴って前記接触部が前記補助弾性部に接触するように変位するものである。

これらのオイルシールによれば、回転体の回転停止時にアウター部材と非接触の状態にあった可動部材が回転体の回転速度の上昇に伴ってアウター部材に接近する方向に変位してアウター部材に接触する。これにより、可動部材がアウター部材に接触するまでの間は可動部材と非接触の状態であるので摩擦抵抗が低減し、可動部材がアウター部材に接触した後は所定の隙間が塞がれるので回転体の回転速度の上昇に伴うオイル漏れを確実に防止できるようになる。第１のオイルシールによれば、摩擦抵抗の増大を抑えながらより強く可動部材をアウター部材に押し当てることができるのでオイルシールの耐圧性が向上する。また、アウター部材と低摩擦領域とが接触しかつアウター部材と弾性領域とが接触しない状態ではアウター部材と可動部材との間の摩擦抵抗を低減できる。そして、その状態よりも回転体の回転速度が上昇した場合には静止体の内部空間の圧力が高まるが、アウター部材と低摩擦領域及び弾性領域の両者とが接触するのでシール性が向上する。これにより、例えば何らかの原因によって内部空間１００の圧力が異常に高まった場合でも、オイル漏れを確実に防止できる。同時に外部からの異物侵入も防止することができる。第２のオイルシールによれば、摩擦抵抗の増大を抑えながらより強く可動部材をアウター部材に押し当てることができるのでオイルシールの耐圧性が向上する。また、補助弾性部はアウター部材の構成材料よりも剛性の低い弾性材料で構成されているため、アウター部材に補助弾性部材を介して接触することによりシール性が向上する。しかも、補助弾性部は静止するアウター部材に設けられているので、可動部材の重量増加を回避することができる。これにより、可動部材の応答性を維持しつつシール性を向上することができる。

本発明の第１又は第２のオイルシールにおいて、前記可動部材には、前記静止体の内部空間の圧力を受けて前記可動部材を前記接近する方向に付勢する受圧部が設けられてもよい。この態様によれば、受圧部が内部空間の圧力を受けることにより、可動部材がアウター部材に接近する方向へ付勢される。そのため、内部空間の圧力を利用して可動部材をアウター部材に押し当ることができるので、可動部材にて所定の隙間を塞ぐシール効果が向上する。この態様においては、前記受圧部は、前記可動部材が前記アウター部材と接触したときに前記アウター部材と接触するスカート部を有していてもよい。この場合、受圧部はスカート部によって内部空間の圧力を受け止め易くなるので、可動部材をアウター部材に対してより強く押し当てることができる。そして、可動部材がアウター部材に接触したときにはスカート部もアウター部材と接触する。従って、可動部材とアウター部材との接触がより強固なものとなるのでシール効果が更に向上する。

本発明の第１又は第２のオイルシールにおいて、前記所定の隙間に配置され、かつ前記回転体の回転停止時に前記アウター部材と接触して前記所定の隙間が塞がれた状態で前記インナー部材に設けられるとともに、前記回転体の回転速度の上昇に伴って前記所定の隙間が開かれるように前記アウター部材から離れる方向に変位する他の可動部材を更に備えてもよい。この態様によれば、二つの可動部材のそれぞれの変位の特性を適宜に設定することにより、オイルシールの特性を要求特性に応じて柔軟に対応させることができる。

本発明の第１又は第２のオイルシールにおいて、前記静止体として内燃機関のクランクケースが設けられるとともに、前記回転体として内燃機関のクランク軸が設けられてもよい。この態様によれば、クランク軸の回転速度が高回転の状態で負荷が増大することによりクランクケースの内圧が大気圧より高くなった場合でも、可動部材がアウター部材と接触して所定の隙間が塞がれるので、クランクケース内のオイルやブローバイガスの漏洩を確実に防止できる。

以上説明したように、本発明によれば、回転体の回転停止時にアウター部材と非接触の状態であった可動部材が回転体の回転速度の上昇に伴ってアウター部材に接近する方向に変位してアウター部材に接触する。これにより所定の隙間が塞がれるので回転体の回転速度の上昇に伴うオイル漏れを防止できる。

図１は、本発明の第１の形態に係るオイルシールを内燃機関に適用した要部を示した断面模式図である。図２は、クランク軸が回転状態の時の図１のオイルシールを示した図である。図３は、図２よりもクランク軸の回転速度が高い状態の図１のオイルシールを示した図である。図４は、本発明の第２の形態に係るオイルシールを内燃機関に適用した要部を示した断面模式図である。図５は、クランク軸が回転状態の時の図４のオイルシールを示した図である。図６は、本発明の第３の形態に係るオイルシールを内燃機関に適用した要部を示した断面模式図である。図７は、本発明の第４の形態に係るオイルシールを内燃機関に適用した要部を示した断面模式図である。図８は、本発明の第５の形態に係るオイルシールを内燃機関に適用した要部を示した断面模式図である。図９は、クランク軸が回転状態の時の図８のオイルシールを示した図である。図１０は、本発明の第６の形態に係るオイルシールを内燃機関に適用した要部を示した断面模式図である。図１１は、クランク軸が回転状態の時の図１０のオイルシールを示した図である。図１２は、図１１よりもクランク軸の回転速度が高い状態の図１０のオイルシールを示した図である。図１３は、本発明の第７の形態に係るオイルシールを内燃機関に適用した要部を示した断面模式図である。図１４は、クランク軸が回転状態の時の図１３のオイルシールを示した図である。図１５は、本発明の第８の形態に係るオイルシールを内燃機関に適用した要部を示した断面模式図である。図１６は、クランク軸が回転状態の時の図１５のオイルシールを示した図である。図１７は、図１６よりもクランク軸の回転速度が高い状態の図１５のオイルシールを示した図である。

（第１の形態）
図１は本発明の第１の形態に係るオイルシールが組み付けられた内燃機関の要部を示した断面模式図である。なお、図１及びその他の図において、本発明に係るオイルシールは軸線ＣＬに関して軸対称であるので片側の断面のみ図示することとする。図１はクランク軸１０１の回転停止状態を示しており、クランク軸１０１は軸線ＣＬ回りに回転自在な状態でクランクケース１００に取付けられている。オイルシール１Ａは、静止体としてのクランクケース１００と回転体としてのクランク軸１０１との間に設けられる。即ちオイルシール１Ａはクランクケース１００とクランク軸１０１との間に形成される環状の隙間に装着される。オイルシール１Ａはクランクケース１００の外側である大気側ＡＳとクランクケース１００の内側である密封側ＯＳとを区画することにより、密封側ＯＳから大気側ＡＳへのオイルやブローバイガス等の流体の漏洩を防止するとともに、大気側ＡＳから密封側ＯＳへの埃等の異物の侵入を防止する。オイルシール１Ａはクランク軸１０１と同軸的に設けられた環状のアウター部材２及び環状のインナー部材３をそれぞれ有している。アウター部材２はオイルシールリテーナ１０３を介在させてクランクケース１００に装着され、インナー部材３はクランク軸１０１に一体回転可能に装着されている。アウター部材２とインナー部材３とは、両者の間に隙間Ｇが形成されるように互いに離されて組み合わされている。

アウター部材２は、オイルシールリテーナ１０３に固定され、かつ軸線ＣＬ方向に延びる外側円筒部２１と、外側円筒部２１の大気側ＡＳの端部から径方向内側に延びる内向きフランジ部２２とを有している。内向きフランジ部２２は、外側円筒部２１に対して略直角に径方向内側に向かって立ち上がる直立壁部２２ａと、直立壁部２２ａに続いて密封側ＯＳに向かって傾く傾斜壁部２２ｂと、傾斜壁部２２ｂに続いて軸線ＣＬ方向に延びる側壁部２２ｃとを備えている。一方、インナー部材３は、クランク軸１０１に固定されかつ軸線ＣＬ方向に延びる内側円筒部３１と、内側円筒部３１の密封側ＯＳの端部から径方向外側に延びる外向きフランジ部３２とを有している。外向きフランジ部３２はアウター部材２の内向きフランジ部２２と対向するように配置される。即ち、外向きフランジ部３２は、内側円筒部３１に対して略直角に径方向外側に向かって立ち上がって内向きフランジ部２２の直立壁部２２ａと略平行な直立壁部３２ａと、直立壁部３２ａに続いて軸線ＣＬ方向に延びて内向きフランジ部２２の側壁部２２ｃと略平行な側壁部３２ｃと、側壁部３２ｃに続いて大気側ＡＳに向かって傾くように延びて内向きフランジ部２２の傾斜壁部２２ｂと略平行な傾斜壁部３２ｂとを備えている。

アウター部材２とインナー部材３とで形成される隙間Ｇのうち、内向きフランジ部２２の側壁部２２ｃとインナー部材３の内側円筒部３１との間に形成される隙間Ｇ１には、可動部材としての環状の第１可動リップ４が配置されている。第１可動リップ４はゴム等の弾性体で構成されていて、内側円筒部３１の密封側ＯＳの端部に取付けられた基端部４ａと、基端部４ａから大気側ＡＳに向かって延びる中間部４ｂと、中間部４ｂから径方向外側に折り返された先端部４ｃとを有している。先端部４ｃには、第１可動リップ４を径方向内側へ付勢する環状のガータースプリング７が取付けられている。図１に示した回転停止状態では、第１可動リップ４はガータースプリング７の弾性力によってアウター部材２と非接触の状態、つまり隙間Ｇ１が開かれた状態に保持されている。

また、アウター部材２とインナー部材３とで形成される隙間Ｇのうち、内向きフランジ部２２の側壁部２２ｃと外向きフランジ部３２の側壁部３２ｃとの間に形成される隙間Ｇ２には、他の可動部材としての環状の第２可動リップ５が配置されている。第２可動リップ５は第１可動リップ４と同様にゴム等の弾性体で構成されている。第２可動リップ５は外向きフランジ部３２の直立壁部３２ａと側壁部３２ｃとの境界に取付けられた基端部５ａと、基端部５ａから大気側ＡＳに向かって延びる中間部５ｂと、中間部５ｂから径方向内側に折り返された先端部５ｃとを有している。先端部５ｃには、第２可動リップ５を径方向内側へ付勢するための環状のガータースプリング８が取付けられている。図１に示した回転停止状態では、第２可動リップ５はガータースプリング８の弾性力によってアウター部材２に押し当てられており、第２可動リップ５によって隙間Ｇ２が塞がれた状態に保持されている。

また、アウター部材２とインナー部材３とで形成される隙間Ｇのうち、内向きフランジ部２２の傾斜壁２２ｂと外向きフランジ部３２の傾斜壁３２ｂとの間で形成される隙間Ｇ３には、浮動リング９が配置されている。浮動リング９はクランク軸１０１の回転中にアウター部材２及びインナー部材３のそれぞれと非接触の状態で隙間Ｇ３内を移動できる。つまり浮動リング９は、隙間Ｇ３内に存在するオイルを浮動リング９とアウター部材２との間及び浮動リング９とインナー部材３との間にそれぞれ介在させた状態で、インナー部材３の周速度よりも遅い速度でインナー部材３と同心的に回転するようになっている。浮動リング９の厚さ寸法は、浮動リング９、アウター部材２及びインナー部材３の三者の間でラビリンスシールが形成されるように隙間Ｇ３の大きさを考慮して設定される。

図２及び図３は、クランク軸１０１が回転状態にある場合のオイルシール１Ａを示しており、図３は図２の状態よりもクランク軸１０１の回転速度が高い状態を示している。クランク軸１０１が回転すると、インナー部材３がクランク軸１０１と一体回転するので、第１可動リップ４には径方向外側に向かう遠心力が作用する。その遠心力はクランク軸１０１の回転速度と比例して大きくなる。そのため、図３に示すように、クランク軸１０１の回転速度の上昇に伴って第１可動リップ４はアウター部材２に接近する方向に変位して第１可動リップ４がアウター部材２と接触するに至る。これにより、隙間Ｇ１が第１可動リップ４によって塞がれる。クランク軸１０１の回転速度の変化に応じた第１可動リップ４のこのような挙動は、例えばガータースプリング７の外径、ばね定数等の仕様や第１可動リップ４の構成材料を適宜に設定することで自在に制御可能である。例えば、クランク軸１０１の任意の回転速度を狙って第１可動リップ４がアウター部材２に接触するように構成できる。

また、クランク軸１０１の回転により隙間Ｇ２に設けられた第２可動リップ５にも径方向外側に向かう遠心力が作用する。クランク軸１０１の回転速度の上昇に伴ってその遠心力が大きくなる結果、第２可動リップ５をアウター部材２に押し当てる力が徐々に減少する。そして図２に示すように第２可動リップ５がアウター部材２から離れる方向に変位して隙間Ｇ２が開かれるようになる。第２可動リップ５の挙動も第１可動リップ４と同様に、ガータースプリング８の外径、ばね定数等の仕様や第２可動リップ５の構成材料を適宜に設定することにより、クランク軸１０１の任意の回転速度を狙って第２可動リップ５がアウター部材２から離れるように構成することができる。

（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を図４及び図５を参照して説明する。この形態に係るオイルシール１Ｂは、可動部材としての第１可動リップ２０４の構成を除き、第１の形態のオイルシール１Ａと同一である。図４及び図５には第１の形態と同一の構成に同一の参照符号が付されている。以下、第１の形態と重複する説明は省略する。

オイルシール１Ｂは、ゴム等の弾性体で構成された環状の第１可動リップ２０４を有しており、その第１可動リップ２０４は、インナー部材３の内側円筒部３１に取付けられた基端部２０４ａと、基端部２０４ａから密封側ＯＳに向かって延びる中間部２０４ｂと、中間部２０４ｂから径方向外側へ折り返された先端部２０４ｃとを備えている。オイルシール１Ｂは、図５に示すように、クランク軸１０１の回転速度の上昇に伴って第１可動リップ２０４がアウター部材２に接近する方向へ変位したときに第１可動リップ２０４の内周面２１０が密封側ＯＳに向く。クランクケース１００の内部空間１００ａの圧力（密封側ＯＳの圧力）が大気圧よりも高い場合には、その圧力が第１可動リップ２０４の内周面２１０に作用するので、その圧力を受けた第１可動リップ２０４はアウター部材２へ接近する方向へ付勢される。そのため、内部空間１００ａの圧力を利用して第１可動リップ２０４をアウター部材２に押し当ることができるので、第１可動リップ２０４によるシール効果が向上する。こうして、第１可動リップ２０４の内周面２１０は本発明の受圧部として機能する。

（第３の形態）
次に、本発明の第３の形態を図６を参照して説明する。この形態のオイルシール１Ｃは第２の形態の第１可動リップ２０４の内周面２１０にスカート部１１を設けたものであり、オイルシール１Ｂの変形例に相当する。以下、図６では第２の形態と同一構成に同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。オイルシール１Ｃのスカート部１１は第１可動リップ２０４から密封側ＯＡに向かって延びており、図６の実線で示すように、第１可動リップ２０４がアウター部材２に接触したときに、その先端がアウター部材２に接触するように構成されている。なお、クランク軸１０１の回転停止時においては、図６の破線で示すように第１可動リップ２０４はアウター部材２と非接触の状態に保持される。この形態によれば、スカート部１１が設けられることにより、クランクケース１００の内部空間１００ａの圧力を受け止め易くなるので、その圧力を利用して第１可動リップ２０４をより強くアウター部材２に押し当てることができる。このため、第１可動リップ２０４によるシール効果が第２の形態よりも更に向上する。オイルシール１Ｃでは、第１可動リップ２０４の内周面２１０及びスカート部１１が本発明の受圧部として機能する。

（第４の形態）
次に、本発明の第４の形態を図７を参照して説明する。この形態のオイルシール１Ｄは、ゴム等の弾性体で構成された環状の第１可動リップ４０４を有している。第１可動リップ４０４は、インナー部材３の内側円筒部３１に取付けられた基端部４０４ａを有し、その基端部４０４ａから密封側ＯＳに向かって延びるように構成される。第１可動リップ４０４は上述の各形態と異なり、その先端部にガータースプリングが取付けられていない。即ち、図７の破線で示すように第１可動リップ４０４は自身の弾性力によってクランク軸１０１の回転停止時にアウター部材２と非接触の状態に保持される。そして、クランク軸１０１の回転速度が上昇すると、その回転に伴って生じる遠心力が第１可動リップ４０４の弾性力に打ち勝ち、それによって図７の実線で示すように第１可動リップ４０４がアウター部材２に接近する方向に変位してアウター部材２に接触する。第１可動リップ４０４はその構造が上述の各形態よりも簡素化されるので、コストの削減に貢献できる。この形態の第１可動リップ４０４の内周面４１０は、アウター部材２に接近する方向へ変位したときに密封側ＯＳに向く。そのため、内周面４１０は第２及び第３の形態と同様に、クランクケース１００の内部空間１００ａの圧力を利用して第１可動リップ４０４をアウター部材２に押し当ることができ、内周面４１０は本発明の受圧部として機能する。もっとも、第１可動リップ４０４が延びる方向は、図７と反対向きに取付けられてもよい。つまり、第１の形態と同様に基端部４０４ａから大気側ＡＳに向かって延びるように構成されてもよい。

（第５の形態）
次に、本発明の第５の形態を図８及び図９を参照して説明する。図８に示すように、この形態のオイルシール１Ｅは、クランク軸１０１と同軸的に設けられた環状のアウター部材５０２及びインナー部材５０３をそれぞれ有している。アウター部材５０２はオイルシールリテーナ１０３を介在させてクランクケース１００に装着され、インナー部材５０３はクランク軸１０１に一体回転可能に装着されている。アウター部材５０２とインナー部材５０３とは、上述の各形態と同様に両者の間に隙間Ｇが形成されるように互いに離されて組み合わされている。

アウター部材５０２は、オイルシールリテーナ１０３に固定され、かつ軸線ＣＬ方向に延びる外側円筒部５２１と、外側円筒部５２１の大気側ＡＳの端部から径方向内側に延びる内向きフランジ部５２２とを有している。内向きフランジ部５２２は、外側円筒部５２１の大気側ＡＳの端部から大気側ＡＳに向かって傾く傾斜壁部５２２ａと、傾斜壁部５２２ａに続いて径方向内側に延びる水平壁部５２２ｂと、水平壁部５２２ｂに続いて軸線ＣＬ方向に延びる側壁部５２２ｃとを備えている。一方、インナー部材５０３は、クランク軸１０１に固定されかつ軸線ＣＬ方向に延びる内側円筒部５３１と、内側円筒部３１の密封側ＯＳの端部から径方向外側に延びる外向きフランジ部５３２とを有している。外向きフランジ部５３２は内側円筒部５３１の密封側ＯＳの端部から密封側ＯＳに向かって傾く傾斜壁部５３２ａと、傾斜壁部５３２ａに続いて径方向外側に延びる水平壁部５３２ｂと、水平壁部５３２ｂに続いて軸線方向に延びる側壁部５３２ｃとを有している。

アウター部材５０２とインナー部材５０３とで形成される隙間Ｇのうち、内向きフランジ部５２２の傾斜壁部５２２ａと、外向きフランジ部５３２の側壁部５３２ｃとの間に形成される隙間Ｇ１には、可動部材としての環状の第１可動リップ５０４が配置されている。第１可動リップ５０４はゴム等の弾性体で構成されていて、外向きフランジ部５３２の側壁部５３２ｃの大気側ＡＳの端部に取付けられた基端部５０４ａを有し、その基端部４ａから内向きフランジ部５２２の傾斜壁部５２２ａと略平行に延びるように構成されている。その先端部には、第４の形態と同様にガータースプリングが取付けられていない。従って、図８に示すように、第１可動リップ５０４は自身の弾性力によってクランク軸１０１の回転停止時にアウター部材５０２と非接触の状態に保持される。そして、クランク軸１０１の回転速度が上昇すると、図９に示すように、その回転に伴って生じる遠心力が第１可動リップ５０４の弾性力に打ち勝ち、それによって第１可動リップ５０４がアウター部材５０２に接近する方向に変位してアウター部材５０２に接触する。第１可動リップ５０４の内周面５１０は第２〜第４の形態と同様に、第１可動リップ５０４がアウター部材５０２に接近する方向へ変位したときに密封側ＯＳに向いている。そのため、第１可動リップ５０４の内周面５１０はクランクケース１００の内部空間１００ａの圧力を受けて、第１可動リップ５０４をアウター部材５０２へ接近する方向へ付勢できる。そのため、可動リップ５０４の内周面５１０は本発明の受圧部として機能する。

アウター部材５０２とインナー部材５０３とで形成される隙間Ｇのうち、内向きフランジ部５２２の側壁部５２２ｃと外向きフランジ部５３２の側壁部５３２ｃとの間に形成される隙間Ｇ２には、他の可動部材としての環状の第２可動リップ５０５が配置されている。第２可動リップ５０５は上述した各形態の第２可動リップと同一構成であり、図８に示すように、クランク軸１０１の回転停止時にはガータースプリング８の弾性力によってアウター部材５０２に押し当てられており、第２可動リップ５０５によって隙間Ｇ２が塞がれた状態に保持されている。そして、図９に示すように、クランク軸１０１の回転速度が上昇すると、その回転に伴って生じる遠心力により第２可動リップ５０５がアウター部材５０２から離れる方向に変位して隙間Ｇ２が開かれるようになる。

本実施の形態では、第１可動リップ５０４がアウター部材５０２と接触する接触部１２は他の部分よりも摩擦係数が低い低摩擦材料で構成されている。低摩擦材料としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂やダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などを使用できる。これにより、アウター部材５０２と第１可動リップ５０５とが接触した場合には、その接触による摩擦抵抗が低減するのでトルク損失の増加を抑えながらオイル漏れを確実に防止できるようになる。また、第２可動リップ５０５の接触部１３も同様に低摩擦材料で構成されている。また、上述した低摩擦部材は、第１可動リップ５０４および第２可動リップ５０５と接触するアウター部材５０２に構成することも可能である。つまり、第１可動リップ５０４又は第２可動リップ５０５と接触するアウター部材５０２の接触部を低摩擦材料で構成してもよい。なお、上述した各形態に係る可動リップの接触部を上記の低摩擦材料で構成することも可能である。

また、本実施の形態では、第１可動リップ５０４とアウター部材２とが互いに非接触状態にある場合に、第１可動リップ５０４とアウター部材２との間でオイルの漏洩を抑制できるラビリンスシールが形成されるように、第１可動リップ５０４とアウター部材２との間の間隔ｇが設定されている。その間隔ｇの大きさは、例えばクランクケース１００の内部空間１００ａに生じ得る圧力の大きさに応じて適宜に設定される。これにより、第１可動リップ５０４がアウター部材５０２と非接触の状態にある場合でも、アウター部材５０２と第１可動リップ５０４とによって形成されたラビリンスシールにてオイルの漏洩が抑制される。従って、上記各形態のように浮動リング等の別部品を設けて部品点数を増やすことなく、隙間Ｇ１が第１可動リップ５０４に塞がれる前のクランク軸１０１の低速回転時から隙間Ｇ１が第１可動リップ５０４に塞がれた後のクランク軸１０１の高速回転時に亘って効果的にオイル漏れを防止することができる。

（第６の形態）
次に、本発明の第６の形態を図１０〜図１２を参照して説明する。第６の形態は第５の形態の変形例に相当する。第６の形態と第５の形態との共通部分はこれらの図に同一の符号を付して説明を省略する。これらの図に示すように、オイルシール１Ｆはアウター部材５０２に接触する接触部１４を有した可動部材としての第１可動リップ６０４を備えている。第１可動リップ６０４の接触部１４は他の部分よりも摩擦係数が低い上述した低摩擦材料で構成された低摩擦領域１４ａとその低摩擦材料よりも剛性の低い弾性材料で構成された弾性領域１４ｂとを有している。低摩擦領域１４ａは第１可動リップ６０４の先端側に配置され、弾性領域１４ｂは第１可動リップ６０４の基端部６０４ａの側に配置され、これらの領域は互いに隣接している。弾性領域１４ｂは低摩擦領域１４ａよりも剛性が低く変形し易い。そのため、弾性領域１４ｂがアウター部材５０２と接触した際のシール性は低摩擦領域１４ａがアウター部材５０２と接触した際よりも高い。なお、弾性材料としてはポリアミド等を原料としたゴムが適している。

クランク軸１０１の回転速度が上昇すると、オイルシール１Ｆは図１０の状態から図１１の状態へ変化する。図１１の状態においては、第１可動リップ６０４はアウター部材５０２と接触部１４の低摩擦領域１４ａとが接触しかつアウター部材５０２と接触部１４の弾性領域１４ｂとが接触しない位置に変位する。そして、図１１の状態からクランク軸１０１の回転速度が更に上昇すると、図１２に示すように、可動リップ６０４はアウター部材５０２と低摩擦領域１４ａ及び弾性領域１４ｂの両者とが接触する位置に変位する。

この形態によれば、図１１の状態で低摩擦領域１４ａがアウター部材５０２に接触している場合には摩擦抵抗を低減できる。クランク軸１０１の回転速度が図１１の状態よりも上昇した場合にはクランクケース１００の内部空間１００ａの圧力が高まるが、図１２に示すように、アウター部材５０２と低摩擦領域１４ａ及び弾性領域１４ｂの両者とが接触するためシール性が向上する。これにより、例えば何らかの原因によってクランクケース１００の内部空間１００ａの圧力が異常に高まった場合でも、オイル漏れを確実に防止できる。同時に外部からの異物侵入も防止することができる。なお、第１可動リップ６０４の内周面６１０も本発明の受圧部として機能する。

（第７の形態）
次に、本発明の第７の形態を図１３及び図１４を参照して説明する。第７の形態は第５の形態の変形例に相当する。第７の形態と第５の形態との共通部分はこれらの図に同一の符号を付して説明を省略する。これらの図に示すように、オイルシール１Ｇはアウター部材５０２に接触する接触部１５を有した他の可動部材としての第２可動リップ７０５を備えている。第２可動リップ７０５の接触部１５は他の部分よりも摩擦係数が低い上述した低摩擦材料で構成された低摩擦領域１５ａとその低摩擦材料よりも剛性の低い弾性材料で構成された弾性領域１５ｂとを有しており、これらの領域は互いに隣接して配置される。図１３に示すように、第２可動リップ７０５がアウター部材５０２から離れる前、例えばクランク軸１０１の回転停止時においては、第２可動リップ７０５はアウター部材５０２と低摩擦領域１５ａ及び弾性領域１５ｂの両者とが接触する状態でインナー部材５０３に設けられている。図１４に示すように、クランク軸１０１の回転速度が上昇すると第２可動リップ７０５がアウター部材５０２から離れる状態となる。

第２可動リップ７０５がアウター部材５０２から離れる前の低回転速度時又は回転停止時はトルク変動が大きく軸ぶれも大きいため、第２可動リップ７０５がアウター部材５０２から離れ易くなる。接触部１５の全部を低摩擦材料で構成した場合には摩擦低減効果は向上するが、軸ぶれなどが起き易い低回転時においてシール性が悪化し易い。この形態によれば、アウター部材５０２と低摩擦領域１５ａ及び弾性領域１５ｂの両者とが接触しているためシール性の悪化を補うことができ、かつ接触部１５の全部を弾性材料で構成する場合よりも摩擦力を低減することができる。なお、この形態は図１０に示した第６の形態と組み合わせて実施することもできる。

（第８の形態）
次に、本発明の第８の形態を図１５〜図１７を参照して説明する。第８の形態は第５の形態の変形例に相当する。第７の形態と第５の形態との共通部分はこれらの図に同一の符号を付して説明を省略する。これらの図に示すように、オイルシール１Ｈのアウター部材５０２には、第１可動リップ５０４の接触部１２に対向する補助弾性部１６が設けられている。補助弾性部１６は環状に形成されるとともに、アウター部材５０２の構成材料よりも剛性の低い弾性材料で構成されている。弾性部材１６は第１可動リップ５０４との密着度が増すように、径方向外側に向かって厚さが徐々に薄くなった断面楔形状に構成される。補助弾性部１６はアウター部材５０２の構成材料よりも剛性の低い弾性材料で構成されているため、接触部１２がアウター部材５０２自体に接触する場合よりも、アウター部材５０２に補助弾性部材１６を介して接触する場合の方がシール性が向上する。

クランク軸１０１の回転速度が上昇すると、オイルシール１Ｈは図１５の状態から図１１６の状態へ変化する。図１５の状態においては、第１可動リップ５０４はアウター部材５０２と接触部１２とが接触しかつアウター部材５０２と補助弾性部１６とが接触しない位置に変位する。そして、図１６の状態からクランク軸１０１の回転速度が更に上昇すると、図１７に示すように、可動リップ５０４はその接触部１２と補助弾性部１６とが接触する位置に変位する。

この形態によれば、図１６の状態で接触部１２がアウター部材５０２に接触している場合には摩擦抵抗を低減できる。クランク軸１０１の回転速度が図１６の状態よりも上昇した場合にはクランクケース１００の内部空間１００ａの圧力が高まるが、図１７に示すように、接触部１２が補助弾性部１６とが接触するためシール性が向上する。これにより、例えば何らかの原因によってクランクケース１００の内部空間１００ａの圧力が異常に高まった場合でも、オイル漏れを確実に防止できる。同時に外部からの異物侵入も防止することができる。しかも、補助弾性部１６は静止するアウター部材５０２に設けられているので、第１可動リップ５０４の重量増加を回避することができる。これにより、第１可動リップ５０４の応答性を維持しつつシール性を向上することができる。なお、この形態は図１０に示した第６の形態又は図１３に示した第７の形態と組み合わせて実施することもできる。また、この形態において、クランク軸１０１の回転速度の上昇に伴って、第１可動リップ５０４が変位した場合に、図１７の状態を経ずに補助弾性部１６に接触部１２が接触するように補助弾性部１６を配置してもよい。

本発明は、上記各形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明のオイルシールの適用対象は、内燃機関の他、各種ポンプに適用することもできる。本発明のオイルシールをポンプに適用する場合には、本発明のオイルシールを静止体としてのポンプハウジングと、ポンプハウジングに回転自在に取付けられるポンプ軸との間に設けてもよい。

また、上述した各形態における第２可動リップは必須ではなく、これを省略した形態で本発明を実施しても構わない。この場合でも、回転体の回転速度の上昇に伴って第１可動リップがアウター部材に接触して隙間を塞ぐことができるので、回転体の回転速度の上昇に伴うオイル漏れを防止することができる。

Claims

静止体と前記静止体に回転自在に取付けられる回転体との間に設けられるオイルシールであって、
前記静止体に装着されるアウター部材と、前記回転体に一体回転可能に装着されるとともに、前記アウター部材との間に所定の隙間が形成されるようにして前記アウター部材と組み合わされるインナー部材と、前記所定の隙間に配置され、かつ前記回転体の回転停止時に前記アウター部材と非接触の状態で前記インナー部材に設けられるとともに、前記回転体の回転速度の上昇に伴って前記所定の隙間が塞がれるように前記アウター部材に接近する方向へ変位して前記アウター部材に接触する可動部材と、を備え、
前記可動部材は、前記アウター部材と接触する接触部を有し、前記接触部は他の部分よりも摩擦係数が低い低摩擦材料で構成され、
前記接触部は、前記低摩擦材料で構成された低摩擦領域と前記低摩擦材料よりも剛性の低い弾性材料で構成された弾性領域とを有し、
前記低摩擦領域と前記弾性領域とは、前記回転体の回転速度の上昇に伴って、前記可動部材が前記アウター部材と前記低摩擦領域とが接触しかつ前記アウター部材と前記弾性領域とが接触しない状態から、前記アウター部材と前記低摩擦領域及び前記弾性領域の両者とが接触する状態へ変化するように、前記接触部にそれぞれ配置されている、オイルシール。
静止体と前記静止体に回転自在に取付けられる回転体との間に設けられるオイルシールであって、
前記静止体に装着されるアウター部材と、前記回転体に一体回転可能に装着されるとともに、前記アウター部材との間に所定の隙間が形成されるようにして前記アウター部材と組み合わされるインナー部材と、前記所定の隙間に配置され、かつ前記回転体の回転停止時に前記アウター部材と非接触の状態で前記インナー部材に設けられるとともに、前記回転体の回転速度の上昇に伴って前記所定の隙間が塞がれるように前記アウター部材に接近する方向へ変位して前記アウター部材に接触する可動部材と、を備え、
前記可動部材は、前記アウター部材と接触する接触部を有し、前記接触部は他の部分よりも摩擦係数が低い低摩擦材料で構成され、
前記アウター部材には、前記可動部材の前記接触部に対向し、かつ前記アウター部材の構成材料よりも剛性の低い弾性材料で構成された補助弾性部が設けられ、
前記可動部材は、前記回転体の回転速度の上昇に伴って前記接触部が前記補助弾性部に接触するように変位する、オイルシール。
前記可動部材には、前記静止体の内部空間の圧力を受けて前記可動部材を前記接近する方向に付勢する受圧部が設けられている請求項１又は２に記載のオイルシール。
前記受圧部は、前記可動部材が前記アウター部材と接触したときに前記アウター部材と接触するスカート部を有している請求項３に記載のオイルシール。
前記所定の隙間に配置され、かつ前記回転体の回転停止時に前記アウター部材と接触して前記所定の隙間が塞がれた状態で前記インナー部材に設けられるとともに、前記回転体の回転速度の上昇に伴って前記所定の隙間が開かれるように前記アウター部材から離れる方向に変位する他の可動部材を更に備える請求項１〜４のいずれか一項に記載のオイルシール。
前記静止体として内燃機関のクランクケースが設けられるとともに、前記回転体として内燃機関のクランク軸が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のオイルシール。