JP5894542B2 - 改善されたシール要素接合部を有する低トルクシャフトシール - Google Patents

Description

発明の背景
１．技術分野
本発明は、一般に、シールアセンブリに関し、特に、ＰＴＦＥシールリップを有する回転シャフトシールアセンブリに関する。

２．関連技術
シャフトシールは、一般に、多くの種類の車両用アプリケーションに用いられる。回転シャフトまたはウェアスリーブの滑り面に対する信頼性のあるシールをシャフトシールが確立することだけでなく、汚れの浸入および望ましい潤滑剤の放出を防ぐためにも、シャフトに対する最小の回転トルクをシールが与えることが望ましい。シールの回転トルクの低減は、車両全体の燃費を向上させるのに役立ち、トルクが低いほど、たとえばクランクシャフトなどのシャフトを回転させるために必要な寄生馬力が少なくなり、シャフトシールによって生じるシャフトの滑り面に対する抵抗が減少する。このように、滑り面と係合するシールリップの提供に低フリクション材料を用いることが知られている。そのような公知の材料の１つは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である。最適なシールを実現するためには、シールを形成する単一の有効成分としてのＰＴＦＥシールリップ上にシール面を与えることが望ましい。さらに、使用中のＰＴＦＥシールリップの曲げを規制して、それによって信頼性のあるシールを実現することが望ましい。

回転シャフトシールアセンブリは、中心軸の周囲に円筒状に伸びる壁、および壁から中心軸へ向けて径方向内側へ伸びる環状の脚を有する金属ケースを含む。エラストマー材料は脚に接合され、ＰＴＦＥシール要素は接合部においてエラストマー材料に取り付けられる。接合部は、脚から径方向内側へ離間して脚と径方向に並んでいる。

接合部は、シャフトまたはウェアスリーブの滑り面に対する信頼性のあるシールを形成するとともに維持する能力をＰＴＦＥシール要素に与える。接合部は、使用中に必要な曲げをＰＴＦＥシール要素に与えると同時に、エラストマー材料の曲げを抑制する。したがって、エラストマー材料は、ＰＴＦＥシール要素の曲げ動作から隔離され、または、実質的に隔離され、こうして、エラストマー材料は、使用中にＰＴＦＥシール要素の性能を損なわない。さらに、接合部から伝達される負荷が最小とされることで、シールアセンブリのこの領域における故障の可能性を低減することができる。さらにまた、低コストのエラストマー材料を用いてＰＴＦＥシール要素を金属キャリアへ取り付けることができるため、シールアセンブリの製造が経済的となる。

本発明におけるこれらならびに他の局面の特徴および利点は、以下の現在の好ましい実施形態およびベストモードの詳細な説明、添付されたクレーム、および付随する図面と関連して考慮されるときに、よりたやすく理解される。

本発明の一局面に従って構成されたシャフトシールアセンブリの取り外し状態を示す断面図である。 図１のシャフトシールアセンブリの取り付け状態を示す図である。 本発明の他の局面に従って構成されたシャフトシールアセンブリの取り外し状態を示す断面図である。 図３のシャフトシールアセンブリの取り付け状態を示す図である。

現在の好ましい実施形態の詳細な説明
図面をより詳細に参照して、図１は本発明に従って構成され、以下に概してアセンブリ１０と称される回転シャフトシールアセンブリを示す。アセンブリ１０は、外側の金属ケース１２を有し、外側の金属ケース１２は、ここでは例示としてかつ限定なく概してＬ字型として表され、アセンブリ１０の中心軸１６の周囲に円筒状に、または実質的に円筒状に伸びる外側の壁１４、および壁１４から中心軸１６へ向けて径方向内側へ伸びる脚１８を有する。ケース１２の形状は図示された形状に限定されないと認められるべきであり、外側のハウジングに取り付けられるために構成される好ましい形状はクレームの範囲内であることが企図されると認められるべきである。アセンブリ１０は、エラストマー材料２０およびＰＴＦＥシール要素２２をさらに含み、エラストマー材料２０は、たとえば、低コストのラバーであり、脚１８に接合され、ＰＴＦＥシール要素２２は、エラストマー材料２０に接合され、エラストマー材料２０とともに以下、接合部２４と称され、ＰＴＦＥシール要素２２と脚１８との間に挟まれるシール要素接合部を形成する。接合部２４は、脚１８から径方向内側へ離間して脚１８と径方向に並んでいる。使用中は、接合部２４は、曲げ動作から隔離され、または実質的に隔離されることで、信頼性のあるシールを提供するためにＰＴＦＥシール要素２２のアクティブシール部が必要に応じて曲がることを可能とする。

ケースの脚１８は、径方向内側に自由端２６まで伸びる。図１および図２に示される実施の形態では、脚１８は、横方向に、または実質的に横方向に軸１６まで伸びる第１の部分２８と、第１の部分２８から自由端２６まで伸びる第２の部分３０とを有する。第２の部分３０は、概して切頭円錐形であり、第１の部分２８から径方向において外側の壁１４の下方に伸び、外側の壁１４の少なくとも一部と径方向に離間して、径方向に並んでいる。第２の部分３０は、概して外側の壁１４を向くように傾斜したケース１２の内表面３２および概して軸１６を向くように傾斜したケース１２の外表面３４によって部分的に形成される。このように、内表面３２および外表面３４は、軸１６に対して斜め方向に伸び、内表面３２は、概してアセンブリ１０のオイル側Ｏを向いて傾斜し、外表面３４は、概してアセンブリ１０の空気側Ａを向いて傾斜する。このように、囲われた環状のポケット３６は、外表面３４、第１の部分２８、および外側の壁１４の間に境界づけられ、ポケット３６は、アセンブリ１０のオイル側Ｏに面する。

エラストマー材料２０は、接合部２４を形成するだけでなく、ケース１２の外表面３４の全体、または実質的に全体の周囲に成形されてもよい。このように、エラストマー材料２０の径方向の最外部３８は、外側の壁１４の外周面３４の周囲に成形されてもよく、最外部３８は、たとえば線接触またはわずかな接触による圧入によってハウジング（図示せず）のボアに受容される直径とされる。さらに、エラストマー材料２０は、脚の第１の部分２８の外周面３４の周囲に成形されてもよい。したがって、脚１８の外表面３４の全体は、エラストマー材料２０で覆われてもよく、それによってケース１２の腐食に対する保護を与えることができる。さらにまた、エラストマー材料２０は、環状の排除リップ３９を形成するように成形されてもよい。排除リップ３９は、一例として、概してＰＴＦＥシール要素２２から離れて、アセンブリ１０の空気側Ａへ向かって、脚１８の第１および第２の部分２８，３０間の接合部から伸び、混入物質がＰＴＦＥシール要素２２へ至るのを抑制するように図示される。

ＰＴＦＥシール要素２２は、第１の接合部分４０、および第２の不支持、非接合部分４２を有する。接合部分４０は、接合部２４に沿って伸び、脚の第２の部分３０の長さ方向に沿って伸び、または実質的に長さ方向に沿って伸びる。非接合部分４２は、接合部２４および脚１８の自由端２６を超えて、概して軸１６へ向けて径方向内側へ伸びる。このように、非接合部分４２は、外側の壁１４の少なくとも一部と径方向に並んで伸びる不支持部分を形成する。ケース１２へ成形される時、取り外し状態の間に、不支持部分４２は、シャフトの滑り面を超えて径方向内側へ伸び、シャフトの周囲へ取り付けられると、不支持部分４２のアクティブシール部分は、不支持部分４２の物理的および材料的な特性に基づく所定量のバイアスを伴って、シール状態でシャフトに係合する。取り付けられている間は、シャフトに対するＰＴＦＥシール要素２２の曲げは、不支持部分４２全体において発生し、接合部２４内では発生しない。したがって、不支持部分４２の曲げ量および不支持部分４２によって与えられるシール力の大きさは、しっかりと規制される。

使用中におけるシャフトに対するＰＴＦＥシール要素２２の不支持部分４２のアクティブシール部分の曲げを容易にするために、不支持部分４２は、たとえば、コイニング処理による波状の壁を有するように形成されてもよい。波状の壁は、対称でその全長に沿って均一な壁の厚さを有するように形成されてもよいし、もしくは非対称な壁の厚さを有するように形成されてもよく、それによって壁の厚みのある領域間の環状の曲げ接合部の厚みを低減することができる。

図３および図４では、本発明の他の局面に従って構成されるシャフトシールアセンブリ１１０が説明され、係数１００によってオフセットされた同一の参照符号が、上述と同様な特徴を示すために用いられる。アセンブリ１１０は、円筒状の外側の壁１１４および脚１１８を有するケース１１２を含む。脚１１８は、外側の壁１１４から中心軸１１６に向けて横方向に、または実質的に横方向に自由端１２６まで伸びる。このように、ケース１１２は、断面において概してＬ字型をしている。

エラストマー材料１２０は、自由端１２６に接合され、エラストマー材料１２０は、切頭円錐形の輪４６を形成し、切頭円錐形の輪４６は、「成形された」裏面ヒンジ領域４９からアセンブリ１１０のオイル側Ｏに向けて径方向内側へ向かい、径方向内側を向く接合面４８および径方向外側を向く面５０を与える。さらに、エラストマー材料１２０は、アセンブリの空気側Ａへ向けて分岐する排除リップ１３９を有するように形成される。接合面４６は、自由で、偏りがなく、組み付けられていない状態の間に、軸１１６に対して傾斜してアセンブリのオイル側Ｏへ向かい、一方、接合面４８の反対の面５０は、脚１１８の自由端１２６から径方向内側に離間して径方向に並び、自由端１２６と面５０との間に環状のＶ字型のポック１３６を与える。

シールアセンブリ１１０は、上述のように、第１の接合部分１４０および第２の不支持、非接合部分１４２を有するＰＴＦＥシール要素１２２を含む。接合部分１４０は、接合部１２４に沿ってエラストマー材料１２０の接合面４８へ接合され、接合部１２４は、脚１１８の自由端１２６から径方向内側に離間して径方向に並んでいる。非接合部分１４２は、上述のように、接合部１２４を超えて軸１１６に向けて概して径方向内側に伸び、ＰＴＦＥシール要素１２２の不支持部分１４２を形成し、ＰＴＦＥシール要素１２２は、外側の壁１１４の少なくとも一部と径方向に並んで伸びる。上述のように、取り付けられたときには、シャフトに対するＰＴＦＥシール要素１２２の曲げは、実質的に不支持部分１４２の全体にわたって生じ、接合部１２４には生じず、規制された曲げ量は、接合部１２４から離間したヒンジ領域４９において生じる。したがって、不支持部分１４２の曲げ量および不支持部分１４２によって与えられるシール力の大きさは、しっかりと規制される。

明らかに、上述の教示に照らして本発明の多くの修正、および変更が可能である。よって、添付されたクレームの範囲内において、本発明は特定の記載以外の方法で実施することができると理解されるべきである。

Claims (6)

1. 中心軸の周囲に円筒状に伸びる壁、および前記壁から前記中心軸へ向けて径方向内側へ伸びる環状の脚を含む金属ケースと、
   前記脚に接合されたエラストマー材料と、
   前記エラストマー材料によって形成された接合部において前記エラストマー材料に直接取り付けられたＰＴＦＥシール要素とを備え、
   前記接合部は、前記中心軸に対して斜めの関係でシールアセンブリのオイル側に向けて径方向内側へ向かい、前記脚から径方向内側へ離間して前記脚と径方向に並び、
   前記脚は、実質的に横方向に前記中心軸に向けて伸びる第１部分と、前記第１部分から径方向内方に伸びる第２部分とを有し、前記第２部分は前記中心軸に対して斜め方向に自由端まで伸び、前記第２部分は前記壁を向く表面を有し、前記壁、前記第１部分および前記第２部分の前記表面によって境界づけられる環状のポケットが形成され、
   前記ＰＴＦＥシール要素は、前記接合部を超えて伸びる不支持部分を有し、
   前記ＰＴＦＥシール要素の全体が前記壁の両端の間に位置する、シャフトシールアセンブリ。
2. 前記脚は、自由端まで伸び、
   前記接合部は、前記自由端から径方向内側へ離間している、請求項１に記載のシャフトシールアセンブリ。
3. 前記脚の前記第２部分は、径方向の内側が前記中心軸へ向いている面を有し、
   前記接合部は、前記面と実質的に平行に伸びる、請求項１に記載のシャフトシールアセンブリ。
4. 前記脚の前記第２部分は、前記壁の少なくとも一部と径方向に並んでいる、請求項３に記載のシャフトシールアセンブリ。
5. 前記ＰＴＦＥシール要素の前記不支持部分は、前記壁と径方向に並んで伸びる、請求項１に記載のシャフトシールアセンブリ。
6. 前記エラストマー材料から形成された環状の排除リップをさらに備え、
   前記環状の排除リップは、概して前記ＰＴＦＥシール要素から離れて前記中心軸に向かって伸びる、請求項１に記載のシャフトシールアセンブリ。

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