JP5800148B2 - エンジンリアシール - Google Patents

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Description

本発明は、自動車等車両用エンジンにおけるクランクシャフトの後端部にてエンジンオイルをシールするとともに泥水の浸入を抑制するために用いられるエンジンリアシールに関するものである。
本願出願人が先に提案した図５に示すエンジンリアシールは、ハウジング５１の軸孔５１ａ内周に装着されてシャフト５２の周面に摺動自在に密接するオイルシール５３の機外側Ｂに、磁気エンコーダ５５およびハウジング端面５１ｂの組み合わせよりなる非接触式のダストシール５４を設けたものであって、ダストシール５４およびオイルシール５３よりなる二重のシール構造であるために、優れたシール性を発揮することが可能とされている。
しかしながら、オイルシール５３の機外側Ｂに設けられるのが非接触式のシール５４であることから、この非接触式のシール５４の間隙部５４ａを通って機外側Ｂの泥水が浸入することがあり、これに対し、対泥水のシール性（泥水シール性）を一層向上することが求められる。
特開２００６−４６０９７号公報
本発明は以上の点に鑑みて、泥水シール性を一層向上させることができ、しかも回転トルクが増大するのを抑制することもできるエンジンリアシールを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるエンジンリアシールは、ハウジングの機外側にエンドプレートが配置されるとともに前記エンドプレートの更に機外側にシャフトに連結されたフライホイールが配置されているエンジンリア部に装着されるエンジンリアシールにおいて、前記ハウジングの軸孔内周に装着されて前記シャフトの周面に摺動自在に密接するオイルシールと、前記オイルシールの機外側に配置される泥水防止用シールとを有し、前記泥水防止用シールは、前記シャフトの周面上に取り付けられる取付部と、前記取付部から径方向外方へ向け設けられて前記エンドプレートの機外側端面に摺動自在に密接するシールリップとを一体に有し、前記シールリップは、前記エンドプレートの機外側端面から遠ざかるのに伴って外径寸法が小さくなる向きの傾斜面状に形成されたリップ端背面部を有し、さらに前記シールリップは、前記シャフトの低速回転時にリップ端が前記エンドプレートの機外側端面に接触するとともに前記シャフトの高速回転時に遠心力の作用により前記リップ端が前記エンドプレートの機外側端面から離れる構造を有することを特徴とする。
また、本発明の請求項２によるエンジンリアシールは、上記した請求項１記載のエンジンリアシールにおいて、前記泥水防止用シールは、前記フライホイールとの間の軸方向間隙を３ｍｍ以下に設定された前記エンドプレートの内周側にて前記シャフトの周面上に取り付けられることを特徴する。
上記構成を備える本発明のエンジンリアシールにおいては、ハウジングの機外側にエンドプレートが配置されるとともにエンドプレートの更に機外側にシャフトに連結されたフライホイールが配置されていると云う状況のもとで、オイルシールに泥水防止用シールが組み合わせされ、この泥水防止用シールが、シャフトの周面上に取り付けられる取付部と、取付部から径方向外方へ向け設けられてエンドプレートの機外側端面に摺動自在に密接するシールリップとを一体に有するものとされ、すなわち接触式シールとされている。接触式シールは、シールリップが相手材（エンドプレート）に接触しているときに間隙を形成しないものであり、よって間隙を形成する非接触式シールと比較して、シール性に優れるものである。
また、この泥水防止用シールにおいて、シールリップは、エンドプレートの機外側端面から遠ざかるのに伴って外径寸法が小さくなる向きの傾斜面状に形成されたリップ端背面部を有し、すなわちスクレーパー状に形成されたリップ端背面部を有している。このスクレーパー状のリップ端背面部では図４（Ａ）に示すように、シールリップ３３の上方から浸入してきた泥水（矢印ｄ）がリップ端背面部３３ｂ上で傾斜面の傾きにしたがってエンドプレート４から遠ざかる方向に流れるため（矢印ｅ）、リップ端３３ａがエンドプレート４に接触する摺動部からシールリップ３３の内側空間へと泥水が浸入しにくくなり、よってシール性が向上する。これに対し、比較例として示す図４（Ｂ）ではリップ端背面部３３ｂの傾斜の向きが反対とされ、すなわちリップ端背面部３３ｂがエンドプレート４から遠ざかるのに伴って外径寸法が大きくなる向きの傾斜面状に形成されている。したがってシールリップ３３の上方から浸入してきた泥水（矢印ｄ）がリップ端背面３３ｂ上に溜まり、またはここから円周方向へ流れることになり、いずれにしてもリップ端３３ａがエンドプレート４に接触する摺動部からシールリップ３３の内側空間へと泥水が浸入する可能性が高いものである。
また、上記したように本発明のエンジンリアシールは、泥水防止用シールとして接触式シールを備えるので、シール性は向上しても、摺動トルクの増大による燃費の低下が懸念されるところ、本発明においてシールリップは、シャフトの低速回転時にリップ端がエンドプレートの機外側端面に接触するとともにシャフトの高速回転時に遠心力の作用によりリップ端がエンドプレートの機外側端面から離れる構造とされている。したがって摺動トルクが大きいシャフトの高速回転時に遠心力の作用によってリップ端がエンドプレートの機外側端面から離れるため、摺動トルクが極端に増大するのを抑制することが可能とされている。尚、泥水環境下では自動車等車両は低速走行することが想定され、このときシャフトは低速回転であってリップ端はエンドプレートの機外側端面に接触しているため、泥水シール性が不足する事態は発生しないと考えられる。
また、上記したように本発明のエンジンリアシールは、ハウジングの機外側にエンドプレートが配置されるとともにエンドプレートの更に機外側にシャフトに連結されたフライホイールが配置されると云う状況のもとで使用されるので、エンドプレートおよびフライホイール間に微小な軸方向間隙による非接触式シールを設定することにより泥水シール性を一層向上させることが考えられる。間隙の大きさとしては３ｍｍ以下が好適であり、この場合、間隙は狭いので、泥水防止用シールはエンドプレートの内周側にてシャフトの周面上に取り付けられる。
本発明は、以下の効果を奏する。
すなわち本発明のエンジンリアシールにおいては上記したように、ハウジングの機外側にエンドプレートが配置されるとともにエンドプレートの更に機外側にシャフトに連結されたフライホイールが配置されると云う状況のもと、オイルシールに泥水防止用シールが組み合わせされ、この泥水防止用シールが、シャフトの周面上に取り付けられる取付部と、取付部から径方向外方へ向け設けられてエンドプレートの機外側端面に摺動自在に密接するシールリップとを一体に有する接触式シールとされているために、泥水シール性を向上させることができる。
また、泥水防止用シールにおいて、リップ端背面部がスクレーパー状に形成され、浸入してきた泥水をリップ摺動部から遠ざかる方向に流すために、泥水シール性を一層向上させることができる。
また、摺動トルクが大きいシャフトの高速回転時に遠心力の作用によってリップ端がエンドプレートの機外側端面から離れるために、摺動トルクが極端に増大するのを抑制することができる。
また、泥水防止用シールが、フライホイールとの間の軸方向間隙を３ｍｍ以下に設定されたエンドプレートの内周側にてシャフトの周面上に取り付けられる場合には、オイルシールおよび泥水防止用シールに加えて、エンドプレートおよびフライホイール間に非接触式の第３シールが設定されるために、泥水シール性を一層向上させることができる。
本発明の実施例に係るエンジンリアシールの半裁断面図 同シールに用いられるオイルシールの単品状態を示す要部断面図 本発明の他の実施例に係るエンジンリアシールの要部断面図 （Ａ）は本発明に係るスクレーパー構造の説明図、（Ｂ）は比較例の説明図 従来例に係るエンジンリアシールの半裁断面図
本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）対泥水のシール性について、従来の仕様は、オイルシールのダストリップを強化することで対応してきたが、エンジンが水没するなどの苛酷な環境では、ダストリップのみでは摩耗の進行とともに、しめしろがなくなり、いずれ隙間になってくる。隙間になった場合は、即泥水浸入が起こるため、泥水の浸入によりエンジン自体の不具合が起こる。
（２）上記不都合を解消するため、本発明では、シールの大気側のスペースを利用して、泥水用のシールを追加する。泥水シールは、しめしろを小さく設定し、エンドプレートの端面に軽く接触する程度にする。リップ先端形状は、スクレーパー状とし、泥水の流れに対して、オイルシール部に来にくくなる形状とする。
軸回転が低回転の場合は、しめしろを有し、高回転になった場合には隙間が発生して、トルクへの影響を極力小さくする。泥水環境下で走行する場合は、低回転域と考えられる。エンドプレートとフライホイール（リングギヤ）の間でラビリンス構造をとり、泥水が来にくい構造とする。
（３）本発明による効果として、シール部に上方から泥水が来た場合は、リップ背面の斜面により、水は下方へ流れ、オイルシール側へは来ない。また、下方から来た場合でも低回転であれば、しめしろを有するため、対象シールで密封できる。回転数が上昇すると、遠心力により、リップはしめしろを失うため、トルクへの悪影響は最低限に抑えられる。また、エンドプレートとフライホイールによるラビリンスのため、高回転では、シール部へ泥水は来にくくなるため、対象シールのしめしろがなくても問題ない。しめしろを最低限にすることにより、摩耗の進行は遅く長期の密封が期待できる。
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
図１は、本発明の実施例に係るエンジンリアシール（密封装置）１の半裁断面を示している。図２は、同エンジンリアシール１に用いられるオイルシール１１の単品状態を示している。図１に示すように当該実施例に係るエンジンリアシール１は、自動車等車両用エンジンにおけるクランクシャフト２の後端部にて機内側（密封流体側）Ａのエンジンオイルをシールするとともに機外側（大気側）Ｂの泥水の浸入を抑制するために用いられるものであって、当該エンジンリアシール１が装着されるエンジンリア部（クランクシャフト後端部）の状況（構造）としては、ハウジング（エンジンハウジング）３の機外側Ｂにエンドプレート４が配置されるとともに、エンドプレート４の更に機外側Ｂに、シャフト２に連結されたフライホイール５が配置されている。尚、リップ１７，３３の自由状態を示すため、エンドプレート４は仮想線となっている。
当該エンジンリアシール１は、ハウジング３の軸孔３ａ内周に装着されてシャフト２の周面に摺動自在に密接するオイルシール１１と、このオイルシール１１の機外側Ｂに配置される泥水防止用シール３１とを有している。泥水防止用シール３１は、シャフト２の周面上に取り付けられる取付部３２と、この取付部３２から径方向外方へ向け設けられてエンドプレート４の機外側端面４ａに摺動自在に密接するシールリップ３３とを一体に有している。シールリップ３３は、リップ端３３ａを有し、またエンドプレート４の機外側端面４ａから遠ざかるのに伴って外径寸法が徐々に小さくなる向きの傾斜面状に形成されたリップ端背面部３３ｂを有している。さらにシールリップ３３は、シャフト２の低速回転時にリップ端３３ａがエンドプレート４の機外側端面４ａに接触するとともにシャフト２の高速回転時に遠心力の作用によりリップ端３３ａがエンドプレート４の機外側端面４ａから離れる接離可能な構造を有している。
各部ないし各部品の詳細は、以下のとおりとされている。
オイルシール１１は、所定のゴム状弾性体（耐熱性に優れるＦＫＭなど）によって環状に成形され、その構成要素として、ハウジング３の軸孔３ａ内周面に取り付けられる取付部１２と、取付部１２の機外側端部から径方向内方へ向けて設けられたフランジ部１３と、フランジ部１３の内周端部に設けられたシール部１４とを一体に有し、シール部１４に、機内側Ａを向きシャフト２の周面に摺動自在に密接するシールリップ（第１ラジアルリップ）１５と、機外側Ｂを向きシャフト２の周面に摺動自在に密接する第１ダストリップ（第２ラジアルリップ）１６と、同じく機外側Ｂを向きエンドプレート４の機内側端面４ｂに摺動自在に密接する第２ダストリップ（サイドリップ）１７が一体に設けられている。取付部１２およびフランジ部１３には断面略Ｌ字形の金属環１８が埋設されている。シールリップ１５にはガータスプリング１９が嵌着されている。また図２に示すように、シールリップ１５の内周面であって機外側斜面にはネジシールを構成するための突起２０が設けられており、第１ダストリップ（第２ラジアルリップ）１６の内周面には当該リップ１６の接触姿勢を制御するための突起２１が設けられている。
図１の説明に戻って、泥水防止用シール３１は、所定のゴム状弾性体（耐熱性に優れるＦＫＭ、または対泥水性に優れるＨＮＢＲなど）によって環状に成形され、その構成要素として、シャフト２の周面上に取り付けられる取付部３２と、取付部３２の機外側端部から径方向外方へ向け設けられてエンドプレート４の機外側端面４ａに摺動自在に密接するシールリップ３３とを一体に有している。取付部３２には金属環３４が埋設されている。
シールリップ３３は、その基端部よりも先端部のほうが機内側Ａに位置するよう斜め外方へ向けて成形され、その先端部であるリップ端３３ａをもってエンドプレート４の機外側端面４ａに摺動自在に密接する。
またシールリップ３３は、機内側端面３３ｃ、機外側端面３３ｄおよび先端面３３ｅよりなる３面を有している。このうち機内側端面３３ｃはその基端部よりも先端部のほうが機内側Ａに位置するよう斜め外方へ向け設けられて傾斜面をなしている。機外側端面３３ｄはこれもその基端部よりも先端部のほうが機内側Ａに位置するよう斜め外方へ向け設けられて傾斜面をなしている。先端面３３ｅは機内側端面３３ｃの先端部から機外側端面３３ｄの先端部へかけて外径寸法が徐々に小さくなる向きの傾斜面をなしている。上記リップ端３３ａは機内側端面３３ｃおよび先端面３３ｅが交差する部位によって形成されている。上記リップ端背面部３３ｂは先端面３３ｅによって形成されている。
また、このシールリップ３３は上記したように、シャフト２の低速回転時にリップ端３３ａがエンドプレート４の機外側端面４ａに接触するとともに、シャフト２の高速回転時に遠心力の作用によりリップ端３３ａが矢印ｆ方向に揺動してエンドプレート４の機外側端面４ａから離れるものである。
また、シールリップ３３を含む泥水防止用シール３１は、フライホイール５との間の軸方向間隙ｃを３ｍｍ以下（０＜ｃ≦３ｍｍ）に設定されたエンドプレート４の内周側にてシャフト２の周面上に取り付けられるものである。
上記構成を備えるエンジンリアシール１においては、ハウジング３の機外側Ｂにエンドプレート４が配置されるとともにエンドプレート４の更に機外側Ｂにシャフト２に連結されたフライホイール５が配置されていると云う状況のもとで、オイルシール１１の機外側Ｂに泥水防止用シール３１が組み合わせされ、この泥水防止用シール３１が、シャフト２の周面上に取り付けられる取付部３２と、取付部３２から径方向外方へ向け設けられてエンドプレート４の機外側端面４ａに摺動自在に密接するシールリップ３３とを一体に有するものとされ、すなわち接触式シールとされている。接触式シールは、シールリップ３３が相手材（エンドプレート４）に接触しているときに間隙を形成しないものであり、よって間隙を形成する非接触式シールと比較して、シール性に優れるものである。したがって本発明実施例によれば、泥水シール性を向上させることができる。
また、泥水防止用シール３１において、シールリップ３３は、エンドプレート４の機外側端面４ａから遠ざかるのに伴って外径寸法が徐々に小さくなる向きの傾斜面状に形成されたリップ端背面部３３ｂを有し、すなわちスクレーパー状に形成されたリップ端背面部３３ｂを有している。スクレーパー状のリップ端背面部３３ｂでは図４（Ａ）に示したように、シールリップ３３の上方から浸入してきた泥水（矢印ｄ）がリップ端背面部３３ｂ上で傾斜面の傾きにしたがってエンドプレート４から遠ざかる方向に流れるため（矢印ｅ）、リップ端３３ａがエンドプレート４に接触する摺動部からシールリップ３３の内側空間へと泥水が浸入しにくくなり、よってシール性が向上する。これに対し、比較例として示した図４（Ｂ）ではリップ端背面部３３ｂの傾斜の向きが反対とされ、すなわちリップ端背面部３３ｂがエンドプレート４の機外側端面４ａから遠ざかるのに伴って外径寸法が徐々に大きくなる向きの傾斜面状に形成されている。したがってシールリップ３３の上方から浸入してきた泥水（矢印ｄ）がリップ端背面部３３ｂ上に溜まり、またはここから円周方向へ流れ、いずれにしてもリップ端３３ａがエンドプレート４に接触する摺動部からシールリップ３３の内側空間へと泥水が浸入する可能性が高いものである。したがって本発明実施例によれば、泥水シール性を向上させることができる。
また、上記泥水防止用シール３１において、シールリップ３３は、シャフト２の低速回転時にリップ端３３ａがエンドプレート４の機外側端面４ａに接触するとともにシャフト２の高速回転時に遠心力の作用によりリップ端３３ａがエンドプレート４の機外側端面４ａから離れる構造とされている。したがって摺動トルクが大きいシャフト２の高速回転時に遠心力の作用によってリップ端３３ａがエンドプレート４の機外側端面４ａから離れるため、摺動トルクが極端に増大するのを抑制することができる。
また、上記泥水防止用シール３１は、フライホイール５との間の軸方向間隙ｃを３ｍｍ以下に設定されたエンドプレート４の内周側にてシャフト２の周面上に取り付けられるものとされている。したがってオイルシール１１および泥水防止用シール３１に更に加えて、エンドプレート４およびフライホイール５間に非接触式の第３シールが設定されるために、泥水シール性を一層向上させることができる。
尚、上記実施例において、泥水防止用シール３１は、取付部３２の機外側端部にシールリップ３３を一体成形したが、設置スペースの都合などによっては図３に示すように、取付部３２の機内側端部にシールリップ３３を一体成形するようにしても良い。また上記実施例において、泥水防止用シール３１は、シャフト２に対し金属環３４によって金属嵌合されるが、図３に示すように金属環３４の内周面にシールリップ３３と一体のゴム部３５を被着することによりシャフト２に対しゴム嵌合するようにしても良い。また図３のオイルシール１１では、第１ダストリップ（第２ラジアルリップ）１６が複数（２つ）設けられている。
１ エンジンリアシール
２ シャフト
３ ハウジング
３ａ 軸孔
４ エンドプレート
４ａ，３３ｄ 機外側端面
４ｂ，３３ｃ 機内側端面
５ フライホイール
１１ オイルシール
１２，３２ 取付部
１３ フランジ部
１４ シール部
１５，３３ シールリップ
１６，１７ ダストリップ
１８，３４ 金属環
１９ ガータスプリング
２０，２１ 突起
３１ 泥水防止用シール
３３ａ リップ端
３３ｂ リップ端背面部
３３ｅ 先端面
３５ ゴム部
ｃ 軸方向間隙
Ａ 機内側
Ｂ 機外側

Claims (2)

  1. ハウジングの機外側にエンドプレートが配置されるとともに前記エンドプレートの更に機外側にシャフトに連結されたフライホイールが配置されているエンジンリア部に装着されるエンジンリアシールにおいて、
    前記ハウジングの軸孔内周に装着されて前記シャフトの周面に摺動自在に密接するオイルシールと、前記オイルシールの機外側に配置される泥水防止用シールとを有し、
    前記泥水防止用シールは、前記シャフトの周面上に取り付けられる取付部と、前記取付部から径方向外方へ向け設けられて前記エンドプレートの機外側端面に摺動自在に密接するシールリップとを一体に有し、
    前記シールリップは、前記エンドプレートの機外側端面から遠ざかるのに伴って外径寸法が小さくなる向きの傾斜面状に形成されたリップ端背面部を有し、
    さらに前記シールリップは、前記シャフトの低速回転時にリップ端が前記エンドプレートの機外側端面に接触するとともに前記シャフトの高速回転時に遠心力の作用により前記リップ端が前記エンドプレートの機外側端面から離れる構造を有することを特徴とするエンジンリアシール。
  2. 請求項１記載のエンジンリアシールにおいて、
    前記泥水防止用シールは、前記フライホイールとの間の軸方向間隙を３ｍｍ以下に設定された前記エンドプレートの内周側にて前記シャフトの周面上に取り付けられることを特徴するエンジンリアシール。
JP2011279433A 2011-12-21 2011-12-21 エンジンリアシール Active JP5800148B2 (ja)

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