JP6231352B2

JP6231352B2 - オイルシール

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Publication number: JP6231352B2
Application number: JP2013224147A
Authority: JP
Inventors: 岳洋中川
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2017-11-15
Anticipated expiration: 2033-10-29
Also published as: US20150115543A1; CA2865621A1; JP2015086908A; CA2865621C; MX2014012129A

Description

本発明は、シール技術に係るオイルシールに関し、更に詳しくは、シールリップの摺動部に流体ポンピング作用を発揮するネジを設けたオイルシールに関する。本発明のオイルシールは例えば、自動車関連の分野で用いられ、または汎用機械の分野などで用いられる。

例えば自動車等車両のディファレンシャルギヤの右側・左側に使用されるオイルシールは従来、シールリップ摺動部の大気側側面に密封流体に対するポンピング作用を発揮する正方向ネジおよび逆方向ネジを円周上並べて設けた両方向ネジ仕様とされており、よって右側・左側に使用されるオイルシールは共用とされている。

これに対し昨今、オイルシールの密封性能を向上することが必要とされ、両方向ネジとしてこれまでの平行ネジではなく、ポンピング作用に一層優れた舟底状ネジを適用することが検討されている。

しかしながら、このように両方向ネジとして舟底状ネジを適用する場合には、その特有のネジ形状により飛沫漏れを生じることがあり、これを防止するには、両方向ネジ仕様を取り止め、一方向ネジ仕様とする必要がある。

したがってディファレンシャルギヤの右側・左側で別仕様のオイルシールを使用することになり、よって左右のシールの誤組み付けの発生が懸念として生じている。

特開平１−３１２２７４号公報特許第３２７８３４９号公報

本発明は以上の点に鑑みて、正方向ネジおよび逆方向ネジの組み合わせよりなる両方向ネジ仕様であってかつネジとして舟底状ネジを備えるオイルシールにおいて、そのネジによる密封性能を高めることができるオイル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によるオイルシールは、シールリップ摺動部の大気側側面に密封流体に対するポンピング作用を発揮する正方向ネジおよび逆方向ネジが円周上並んで設けられ、前記正方向ネジおよび逆方向ネジはそれぞれ、リップ先端から始まる平行ネジおよびこれに連続する舟底状ネジが１本に連続したものとされ、前記正方向ネジにおける舟底状ネジは、その軸正回転方向後方側の斜面の傾斜角が軸正回転方向前方側の斜面の傾斜角より大きく形成され、前記逆方向ネジにおける舟底状ネジは、その軸正回転方向前方側の斜面の傾斜角が軸正回転方向後方側の斜面の傾斜角より大きく形成され、前記正方向ネジにおける平行ネジは、その軸正回転方向後方側の斜面の傾斜角と軸正回転方向前方側の斜面の傾斜角が同等に形成され、前記逆方向ネジにおける平行ネジはこれも、その軸正回転方向前方側の斜面の傾斜角と軸正回転方向後方側の斜面の傾斜角が同等に形成されていることを特徴とする。

両方向ネジは、軸が正方向に回転（正回転）するときにポンピング作用によって密封流体を密封流体側へ押し戻すことによりシール機能を発揮する正方向ネジ（正ネジ部）と、軸が逆方向に回転（逆回転）するときにポンピング作用によって密封流体を密封流体側へ押し戻すことによりシール機能を発揮する逆方向ネジ（逆ネジ部）との組み合わせよりなる。

本発明おいて、正方向ネジおよび逆方向ネジはそれぞれ、リップ先端から始まる平行ネジおよびこれに連続する舟底状ネジの組み合わせよりなり、この平行ネジおよび舟底状ネジが１本に連続したものとされている。平行ネジは、その長手直角の断面形状（ネジ高さおよびネジ幅を含む）がネジ全長に亙って等しく形成されたネジである。舟底状ネジは、その長手直角の断面形状（ネジ高さおよびネジ幅を含む）がリップ先端側（密封流体側）から大気側へかけて徐々に大きくなる形状を備えるネジである。平行ネジはその長手直角の断面形状が三角形ないし略三角形とされ、舟底状ネジはこれもその長手直角の断面形状が三角形ないし略三角形とされている。

また、本発明において、正方向ネジにおける舟底状ネジは、その軸正回転方向後方側の斜面の傾斜角が軸正回転方向前方側の斜面の傾斜角より大きく形成されている。正方向ネジにおける舟底状ネジの軸正回転方向後方側の斜面は、軸が正回転するときに密封流体を回収する（押し戻す）側の斜面であり、正方向ネジにおける舟底状ネジの軸正回転方向前方側の斜面は、その反対側の斜面（逆ネジ側の斜面）である。

また、本発明において、逆方向ネジにおける舟底状ネジは、その軸正回転方向前方側の斜面の傾斜角が軸正回転方向後方側の斜面の傾斜角より大きく形成されている。逆方向ネジにおける舟底状ネジの軸正回転方向前方側の斜面は、軸が逆回転するときに密封流体を回収する（押し戻す）側の斜面であり、逆方向ネジにおける舟底状ネジの軸正回転方向後方側の斜面は、その反対側の斜面（逆ネジ側の斜面）である。

したがって本発明では、上記したように密封流体を回収する側の斜面である正方向ネジにおける舟底状ネジの軸正回転方向後方側の斜面が傾斜角を大きく形成されているため、軸の正回転時、この斜面が密封流体の流れに対する壁（堰）となり、よって密封流体を回収しやすくなる。また、反対側の斜面である逆方向ネジにおける舟底状ネジの軸正回転方向後方側の斜面が傾斜角を小さく形成されているため、軸の正回転時、密封流体はこのネジを乗り越えやすく、よって密封流体がこの斜面を伝って大気側へ流れるのを抑制し、併せて飛沫漏れが発生するのを抑制することが可能とされる。

また、軸の逆回転時は、この作用が円周上反対向きとなり、以下のようになる。

すなわち本発明では、上記したように密封流体を回収する側の斜面である逆方向ネジにおける舟底状ネジの軸正回転方向前方側の斜面が傾斜角を大きく形成されているため、軸の逆回転時、この斜面が密封流体の流れに対する壁（堰）となり、よって密封流体を回収しやすくなる。また、反対側の斜面である正方向ネジにおける舟底状ネジの軸正回転方向前方側の斜面が傾斜角を小さく形成されているため、軸の逆回転時、密封流体はこのネジを乗り越えやすく、よって密封流体がこの斜面を伝って大気側へ流れるのを抑制し、併せて飛沫漏れが発生するのを抑制することが可能とされる。

したがって軸の回転が正逆いずれの方向であっても、このように密封流体を回収しやすいため密封性能を向上させることが可能とされ、併せて飛沫漏れが発生するのを抑制することが可能とされる。

尚、上記したように本発明は、正方向ネジおよび逆方向ネジにおける舟底状ネジの左右斜面の傾斜角を互いに異ならせることによりオイルシールの性能向上を図るものであるが、舟底状ネジが連続するリップ端側の平行ネジについても同様のことが云える。

すなわち、密封流体を回収する側の斜面である正方向ネジにおける平行ネジの軸正回転方向後方側の斜面が傾斜角を大きく形成されると、軸の正回転時、この斜面が密封流体の流れに対する壁（堰）となり、よって密封流体を回収しやすくなる。また、反対側の斜面である逆方向ネジにおける平行ネジの軸正回転方向後方側の斜面が傾斜角を小さく形成されると、軸の正回転時、密封流体はこのネジを乗り越えやすく、よって密封流体がこの斜面を伝って大気側へ流れるのを抑制し、併せて飛沫漏れが発生するのを抑制することが可能とされる。

すなわち、密封流体を回収する側の斜面である逆方向ネジにおける平行ネジの軸正回転方向前方側の斜面が傾斜角を大きく形成されると、軸の逆回転時、この斜面が密封流体の流れに対する壁（堰）となり、よって密封流体を回収しやすくなる。また、反対側の斜面である正方向ネジにおける平行ネジの軸正回転方向前方側の斜面が傾斜角を小さく形成されると、軸の逆回転時、密封流体はこのネジを乗り越えやすく、よって密封流体がこの斜面を伝って大気側へ流れるのを抑制し、併せて飛沫漏れが発生するのを抑制することが可能とされる。

但し、このように正方向ネジおよび逆方向ネジにおける平行ネジの左右斜面の傾斜角を互いに異ならせることは任意であって、正方向ネジにおける平行ネジはその軸正回転方向後方側の斜面の傾斜角と軸正回転方向前方側の斜面の傾斜角が同等に形成されても良く、逆方向ネジにおける平行ネジはこれもその軸正回転方向前方側の斜面の傾斜角と軸正回転方向後方側の斜面の傾斜角が同等に形成されても良い。これらの場合は平行ネジが封止面で左右対称につぶれるので、円周上均一なシール面圧を得やすく、封止状態を安定化することが可能とされる。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち本発明においては以上説明したように、上記構成により、密封流体を回収しやすくなる効果と、飛沫漏れの発生を抑制する効果を同時的に発揮することが可能とされる。したがって本発明所期の目的どおり、両方向ネジ仕様であってかつネジとして舟底状ネジを備えるオイルシールにおいて、そのネジによる密封性能を高めることができる。

本発明の第１実施例に係るオイルシールの要部断面図図２（Ａ）は図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図、図２（Ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ線拡大断面図、図２（Ｃ）は図１におけるＣ−Ｃ線拡大断面図、図２（Ｄ）は図１におけるＤ−Ｄ線拡大断面図本発明の第２実施例に係るオイルシールの要部断面図図４（Ｅ）は図３におけるＥ−Ｅ線拡大断面図、図４（Ｆ）は図３におけるＦ−Ｆ線拡大断面図、図４（Ｇ）は図３におけるＧ−Ｇ線拡大断面図、図４（Ｈ）は図３におけるＨ−Ｈ線拡大断面図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）大きい舟底ネジのネジ山の傾斜角を左右非対称とする。油を回収する側の斜面については、ネジ山の傾斜角を大きくし、油の流れに対し壁となることで、油を回収し易くする。反対側の逆ネジ側の斜面については、ネジ山の傾斜角を小さくすることで油がネジ山を乗り越え易くなり、逆ネジ部により吸込み能力を低下させる作用を抑える。
（２）大型の舟底ネジ部で主なポンピングを発生させる。平行ネジは封止面を変形させないように小さくする。平行ネジは封止面までの整流作用の役目を果たすのみとする。
（３）舟底ネジの傾斜角非対称を平行ネジまで延長したタイプ。このタイプによれば、上記ポンピングを封止面まで維持できる。
（４）舟底ネジは傾斜角非対称であるが、平行ネジは傾斜角対称であるタイプ。のタイプによれば、平行ネジが封止面で対称につぶれるので、封止状態が安定する。環状均一なシール面圧を得られる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第１実施例・・・
図１および図２は、本発明の第１実施例に係るオイルシールを示している。当該実施例に係るオイルシールは、軸（相手部材、図示せず）が正逆両方向に回転するのに対応する両回転シールであって、以下のように構成されている。

すなわち図１に示すように、金属環（図示せず）に被着（加硫接着）されたゴム状弾性体によって軸の周面に摺動可能に密接するシールリップ１が設けられており、このシールリップ１の先端摺動部に密封流体側側面（斜面）２および大気側側面（斜面）３が設けられている。符号４は、両側面２，３が交差するリップ先端であって、尖端状とされている。

上記シールリップ１の両側面２，３のうちの大気側側面３に、軸が正方向に回転（正回転、矢印Ｚ）するときにポンピング作用によって密封流体を密封流体側Ｘへ押し戻すことによりシール機能を発揮する正方向ネジ（正ネジ部）１１が設けられ、また、軸が逆方向に回転（逆回転）するときにポンピング作用によって密封流体を密封流体側Ｘへ押し戻すことによりシール機能を発揮する逆方向ネジ（逆ネジ部）２１が設けられている。これらの正方向ネジ１１および逆方向ネジ２１は、１本ずつもしくは複数本ずつが円周上交互に設けられ（例えば８等配ずつ）、または円周上半周ずつ設けられ、何れにしても円周上並んで設けられている。

正方向ネジ１１は螺旋状の突起よりなる。螺旋の向きはその大気側端部１１ａから密封流体側端部１１ｂへかけて軸の正回転方向Ｚの前方へ向けて傾斜する向きとされている。またこの正方向ネジ１１は、リップ先端４から始まる平行ネジ１２およびこれに連続する舟底状ネジ１３が１本に連続したものとされている。

平行ネジ１２はその長手直角の断面形状（ネジ高さおよびネジ幅を含む）がネジ全長に亙って等しく形成され、舟底状ネジ１３はその長手直角の断面形状（ネジ高さおよびネジ幅を含む）がリップ先端４側（密封流体側Ｘ）から大気側Ｙへかけて徐々に大きくなる形状を備えている。平行ネジ１２および舟底状ネジ１３の長手直角の断面形状はそれぞれ三角形ないし略三角形とされている。

一方、逆方向ネジ２１はこれも螺旋状の突起よりなる。螺旋の向きはその大気側端部２１ａから密封流体側端部２１ｂへかけて軸の正回転方向Ｚの後方へ向けて傾斜する向きとされている。またこの逆方向ネジ２１は、リップ先端４から始まる平行ネジ２２およびこれに連続する舟底状ネジ２３が１本に連続したものとされている。

平行ネジ２２はその長手直角の断面形状（ネジ高さおよびネジ幅を含む）がネジ全長に亙って等しく形成され、舟底状ネジ２３はその長手直角の断面形状（ネジ高さおよびネジ幅を含む）がリップ先端４側（密封流体側Ｘ）から大気側Ｙへかけて徐々に大きくなる形状を備えている。平行ネジ２２および舟底状ネジ２３の長手直角の断面形状はそれぞれ三角形ないし略三角形とされている。

また、本発明にとくに特徴的な構成として、上記正方向ネジ１１における舟底状ネジ１３は図２（Ｂ）の拡大断面に示すように、その軸正回転方向後方側の斜面１３ａの傾斜角（側面３からの立ち上がり角）θ_１が軸正回転方向前方側の斜面１３ｂの傾斜角θ_２より大きく形成され（θ_１＞θ_２）、上記逆方向ネジ２１における舟底状ネジ２３は図２（Ｄ）に示すように、その軸正回転方向前方側の斜面２３ａの傾斜角θ_３が軸正回転方向後方側の斜面２３ｂの傾斜角θ_４より大きく形成されている（θ_３＞θ_４）。傾斜角θ_１，θ_３の大きさとしては４０〜５０°の範囲が好適であり、４５°とするのが一層好適である。傾斜角θ_２，θ_４の大きさとしては１０〜２０°の範囲が好適であり、１５°とするのが一層好適である。

また、上記正方向ネジ１１における平行ネジ１２は図２（Ａ）に示すように、その軸正回転方向後方側の斜面１２ａの傾斜角θ_５と軸正回転方向前方側の斜面１２ｂの傾斜角θ_６が同等に形成され（θ_５＝θ_６）、上記逆方向ネジ２１における平行ネジ２２はこれも図２（Ｃ）に示すように、その軸正回転方向前方側の斜面２２ａの傾斜角θ_７と軸正回転方向後方側の斜面２２ｂの傾斜角θ_８が同等に形成されている（θ_７＝θ_８）。これらの傾斜角θ_５，θ_６，θ_７，θ_８の大きさとしては２５〜３５°の範囲が好適であり、３０°とするのが一層好適である。

上記構成のオイルシールは例えば、上記したように自動車等車両のディファレンシャルギヤの右側・左側に共用部品として装着されるものであって、上記構成により以下の作用効果を発揮する点に特徴を有している。

すなわち上記構成を備えるオイルシールにおいては、正方向ネジ１１および逆方向ネジ２１がそれぞれ、そのネジ高さをリップ先端４から大気側Ｙへかけて徐々に大きくする形状の舟底状ネジ１３，２３を備えているため、軸との摺動に伴う摩耗が進行してもネジ高さが低くなりにくく、よってポンピング作用が低下しにくい。

また、軸の正回転時、密封流体を回収する側の斜面となる正方向ネジ１１における舟底状ネジ１３の軸正回転方向後方側の斜面１３ａの傾斜角θ_１が大きく形成されているため、この後方側の斜面１３ａが密封流体の流れに対する壁（堰）となり、密封流体を回収しやすい。したがって優れたポンピング作用が発揮される。また、反対側の斜面となる逆方向ネジ２１における舟底状ネジ２３の軸正回転方向後方側の斜面２３ｂの傾斜角θ_４が小さく形成されているため、密封流体がこのネジ２３を乗り越えやすい。したがって密封流体が斜面２３ｂを伝って大気側Ｙへ流れる量を抑制することができ、併せて飛沫漏れ量を抑制することができる。

また、軸の逆回転時、密封流体を回収する側の斜面となる逆方向ネジ２１における舟底状ネジ２３の軸正回転方向前方側の斜面２３ａの傾斜角θ_３が大きく形成されているため、この前方側の斜面２３ａが密封流体の流れに対する壁（堰）となり、密封流体を回収しやすい。したがって優れたポンピング作用が発揮される。また、反対側の斜面となる正方向ネジ１１における舟底状ネジ１３の軸正回転方向前方側の斜面１３ｂの傾斜角θ_２が小さく形成されているため、密封流体がこのネジ１３を乗り越えやすい。したがって密封流体が斜面１３ｂを伝って大気側Ｙへ流れる量を抑制することができ、併せて飛沫漏れ量を抑制することができる。

第２実施例・・・
図３および図４は、本発明の第２実施例に係るオイルシールを示している。当該実施例に係るオイルシールは、軸（相手部材、図示せず）が正逆両方向に回転するのに対応する両回転シールであって、以下のように構成されている。

すなわち図３に示すように、金属環（図示せず）に被着（加硫接着）されたゴム状弾性体によって軸の周面に摺動可能に密接するシールリップ１が設けられており、このシールリップ１の先端摺動部に密封流体側側面（斜面）２および大気側側面（斜面）３が設けられている。符号４は、両側面２，３が交差するリップ先端であって、尖端状とされている。

また、本発明にとくに特徴的な構成として、上記正方向ネジ１１における舟底状ネジ１３は図４（Ｆ）に示すように、その軸正回転方向後方側の斜面１３ａの傾斜角（側面３からの立ち上がり角）θ_１が軸正回転方向前方側の斜面１３ｂの傾斜角θ_２より大きく形成され（θ_１＞θ_２）、上記逆方向ネジ２１における舟底状ネジ２３は図４（Ｈ）に示すように、その軸正回転方向前方側の斜面２３ａの傾斜角θ_３が軸正回転方向後方側の斜面２３ｂの傾斜角θ_４より大きく形成されている（θ_３＞θ_４）。傾斜角θ_１，θ_３の大きさとしては４０〜５０°の範囲が好適であり、４５°とするのが一層好適である。傾斜角θ_２，θ_４の大きさとしては１０〜２０°の範囲が好適であり、１５°とするのが一層好適である。

また、上記第１実施例では平行ネジ１２．２２の断面形状は左右対称とされたが、当該第２実施例ではこれら平行ネジ１２．２２の断面形状が左右非対称とされている。

すなわち当該第２実施例では、上記正方向ネジ１１における平行ネジ１２は図４（Ｅ）に示すように、その軸正回転方向後方側の斜面１２ａの傾斜角θ_９が軸正回転方向前方側の斜面１２ｂの傾斜角θ_１０より大きく形成され（θ_９＞θ_１０）、また上記逆方向ネジ２１における平行ネジ２２は図４（Ｇ）に示すように、その軸正回転方向前方側の斜面２２ａの傾斜角θ_１１が軸正回転方向後方側の斜面２２ｂの傾斜角θ_１２より大きく形成されている（θ_１１＞θ_１２）。傾斜角θ_９，θ_１１の大きさとしては４０〜５０°の範囲が好適であり、４５°とするのが一層好適である。傾斜角θ_１０，θ_１２の大きさとしては１０〜２０°の範囲が好適であり、１５°とするのが一層好適である。

また、当該第２実施例では平行ネジ１２．２２の断面形状が左右非対称とされているために、追加的事項として以下の作用効果が発揮される。

すなわち軸の正回転時、密封流体を回収する側の斜面となる正方向ネジ１１における平行ネジ１２の軸正回転方向後方側の斜面１２ａの傾斜角θ_９が大きく形成されているため、この後方側の斜面１２ａが密封流体の流れに対する壁（堰）となりやすく、密封流体を回収しやすい。したがって優れたポンピング作用が発揮される。また、反対側の斜面となる逆方向ネジ２１における平行ネジ２２の軸正回転方向後方側の斜面２２ｂの傾斜角θ_１２が小さく形成されているため、密封流体がこのネジ２２を乗り越えやすい。したがって密封流体が斜面２２ｂを伝って大気側Ｙへ流れる量を抑制することができ、併せて飛沫漏れ量を抑制することができる。

また、軸の逆回転時、密封流体を回収する側の斜面となる逆方向ネジ２１における平行ネジ２２の軸正回転方向前方側の斜面２２ａの傾斜角θ_１１が大きく形成されているため、この前方側の斜面２２ａが密封流体の流れに対する壁（堰）となりやすく、密封流体を回収しやすい。したがって優れたポンピング作用が発揮される。また、反対側の斜面となる正方向ネジ１１における平行ネジ１２の軸正回転方向前方側の斜面１２ｂの傾斜角θ_１０が小さく形成されているため、密封流体がこのネジ１２を乗り越えやすい。したがって密封流体が斜面１２ｂを伝って大気側Ｙへ流れる量を抑制することができ、併せて飛沫漏れ量を抑制することができる。

１シールリップ
２密封流体側側面
３大気側側面
４リップ先端
１１正方向ネジ
１１ａ大気側端部
１１ｂ密封流体側端部
１２，２２平行ネジ
１２ａ，１３ａ，２２ｂ，２３ｂ軸正回転方向後方側の斜面
１２ｂ，１３ｂ，２２ａ，２３ａ軸正回転方向前方側の斜面
１３，２３舟底状ネジ
２１逆方向ネジ
θ_１〜θ_１２傾斜角
Ｘ密封流体側
Ｙ大気側

Claims

シールリップ摺動部の大気側側面に密封流体に対するポンピング作用を発揮する正方向ネジおよび逆方向ネジが円周上並んで設けられ、
前記正方向ネジおよび逆方向ネジはそれぞれ、リップ先端から始まる平行ネジおよびこれに連続する舟底状ネジが１本に連続したものとされ、
前記正方向ネジにおける舟底状ネジは、その軸正回転方向後方側の斜面の傾斜角が軸正回転方向前方側の斜面の傾斜角より大きく形成され、
前記逆方向ネジにおける舟底状ネジは、その軸正回転方向前方側の斜面の傾斜角が軸正回転方向後方側の斜面の傾斜角より大きく形成され、
前記正方向ネジにおける平行ネジは、その軸正回転方向後方側の斜面の傾斜角と軸正回転方向前方側の斜面の傾斜角が同等に形成され、
前記逆方向ネジにおける平行ネジはこれも、その軸正回転方向前方側の斜面の傾斜角と軸正回転方向後方側の斜面の傾斜角が同等に形成されていることを特徴とするオイルシール。