JP6372256B2 - オイルシール - Google Patents

Description

本発明は、軸と軸孔との間を封止するオイルシールに関する。

現在、クランクケース内圧が比較的に低いエンジンには、摩擦を低くすることによって抵抗力が低下されたリップシールの使用が推奨されている。ここで、オイルシールの径方向の力は、リップシールと軸との接触を保つのに十分でありつつ、摩擦が最小限となるように十分低くされる。しかしながら、ターボ式やスーパーチャージャー式等の過給エンジンの一部では、クランクケース内圧が負圧になることによって、リップシールが軸との接触を保てなくなることがある。これにより、大気側からクランクケース内へ向かう空気の流れが引き起こされる。この空気の流れは、シールリップ、オイル及び軸との相互作用によって、需要者にとって不快な異音（音程の高い異音）を生じ得る。したがって、オイル側に負圧が生じても軸との接触を保ち得る、低摩擦なオイルシールが望まれている。

米国特許第８０６６２８７号公報

本発明の目的は、軸と軸孔との間を封止して、大気側とオイル側とを隔てるオイルシールにおいて、オイル側に負圧が生じても軸との接触を保つことのできるオイルシールを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、本発明に係るオイルシールは、
軸と軸孔との間を封止して、大気側とオイル側とを隔てるオイルシールであって、
前記軸孔の内周面に対して固定される固定部と、
前記固定部から軸方向かつ径方向内側に延びるベローズ部と、
前記ベローズ部の径方向内側の端から前記大気側に向かって軸方向に延びる円筒部と、
前記円筒部の前記大気側の端から、径方向内側に、かつ、前記オイル側に向かって軸方向に延びる、前記軸の外周面に摺動自在に密着する寝かせられたシールリップと、
を備え、
前記シールリップの外周側に、径方向外側に突出する環状のビード部が設けられる。

このオイルシールにおいては、前記オイル側に負圧が生じているときに、前記円筒部が、前記負圧によって径方向内側に撓んで前記ビード部に密着するように構成されている。

これにより、オイル側に負圧が生じているときに、シールリップを軸に密着した状態で保持する自己接触構造が提供される。したがって、負圧によってシールリップを軸から離間させるような力が生じても、シールリップと軸との接触を保つことが可能になる。

また、本発明に係る他のオイルシールは、
軸と軸孔との間を封止して、大気側とオイル側とを隔てるオイルシールであって、
前記軸孔の内周面に対して固定される固定部と、
前記固定部から軸方向かつ径方向内側に延びるベローズ部と、
前記ベローズ部の径方向内側の端から前記大気側に向かって軸方向に延びる円筒部と、
前記円筒部の前記大気側の端から、径方向内側に、かつ、前記オイル側に向かって軸方向に延びる、前記軸の外周面に摺動自在に密着する寝かせられたシールリップと、
を備え、
前記円筒部の内周側に、径方向内側に突出する環状のビード部が設けられる。

このオイルシールにおいては、前記オイル側に負圧が生じているときに、前記円筒部が、前記負圧によって径方向内側に撓むことにより、前記ビード部が前記シールリップに密着するように構成されている。

これにより、オイル側に負圧が生じているときに、シールリップを軸に密着した状態で保持する自己接触構造が提供される。したがって、負圧によってシールリップを軸から離間させるような力が生じても、シールリップと軸との接触を保つことが可能になる。

なお、本発明に係るオイルシールは、前記ビード部に軸方向に貫通した通気孔が設けられてもよい。

これにより、負圧が生じているときに円筒部が撓むことによって形成される空洞内を真空にさせることができるため、シールリップと軸との間を適切に封止できるようになる。

また、本発明に係るオイルシールは、前記円筒部の前記大気側の端から、径方向内側に、かつ、前記大気側に向かって軸方向に延びるダストリップを更に備えてもよい。そして、前記オイル側に負圧が生じているときに、前記円筒部の前記大気側の端が、前記ダストリップを前記軸に密着させるように撓むようにしてもよい。

これにより、オイルシールに材料弛緩が生じた後においても、ダストリップを軸に対して接触させることによって、オイルシールを通過する空気の流れを発達させないようにすることができる。

また、前記シールリップが、内周側にポンプ溝を備えてもよい。

これにより、シールリップと軸との間の接触面の潤滑が維持される。

以上説明したように、本発明によれば、軸と軸孔との間を封止して、大気側とオイル側とを隔てるオイルシールにおいて、オイル側に負圧が生じても軸との接触を保つことのできるオイルシールが提供される。

本発明の実施例１に係るオイルシールの構成を示す模式的断面図であって、通常の使用条件下での状態を示している。 本発明の実施例１に係るオイルシールの模式的断面図であって、オイル側に負圧が発生しているときの状態を示している。 本発明の実施例１に係るオイルシールが材料弛緩した後の状態を示す模式的断面図であって、オイル側に負圧が発生しているときに、ダストリップが円筒部周りに揺動して軸に対して密着している状態を示している。 円筒部がビード部に接触しているときに形成される空洞内を真空にさせるための、ビード部を貫通した軸方向通気通路を有する、本発明の変形例に係るオイルシールの模式的断面図である。 本発明の実施例２に係るオイルシールの構成を示す模式的断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。本実施例に係るオイルシールは、エンジンのクランクケース内の空間を密封するために用いられるものである。

なお、以下の説明において、ある要素や層が、他の要素や層の「上にある」、「密着する」などと表現されている場合は、その要素や層は、直接的に他の要素や層の上にあったり、直接的に密着したりしてよく、あるいは、介在する要素や層が間に存在してもよい。

（実施例１）
図１を参照して、本発明の実施例１に係る、省エネ型で自己接触型のオイルシール１０について説明する。オイルシール１０は、軸１６と、ハウジング１４の軸孔１２との間を封止して、大気側Ａとオイル側Ｏを隔てるように設計されている。オイルシール１０は、軸孔１２の内周面に対して固定される固定部２０を備えている。本実施例においては、固定部２０は、軸孔１２の内周面に固定された、金属からなる環状部材２２に対して取り付けられている。なお、固定部２０と環状部材２２の形状は、図示された形状以外の形状であってもよい。また、環状部材２２を設けずに、固定部２０が軸孔１２の内周面に対して直接的に密着するように構成してもよい。

オイルシール１０は、固定部２０から軸方向かつ径方向内側に延びるベローズ部２４を備えている。ベローズ部２４は、軸方向と径方向の双方に延びているため、径方向内側に向かって撓むことが可能になる。また、オイルシール１０は、ベローズ部２４の径方向内側の端２５から大気側Ａに向かって軸方向に延びる円筒部２６を備えている。そして、オイルシール１０は、円筒部２６の大気側Ａの端部２８から、径方向内側に、かつ、オイル側Ｏに向かって軸方向に延びる、軸１６の外周面に摺動自在に密着する寝かせられたシールリップ３０を備えている。更に、オイルシール１０は、円筒部２６の端部２８から、径方向内側に、かつ、大気側Ａに向かって軸方向に延びるダストリップ３２を備えている。なお、ダストリップ３２は省かれてもよい。端部２８は、円筒部２６、シールリップ３０、ダストリップ３２の何れよりも肉厚に構成されている。これにより、端部２８を、容易に変形する形状ではなく、円筒部２６に対して旋回する（曲がる）ように構成することができる。

シールリップ３０は、径方向内側に複数のポンプ溝３４を備えている。また、シールリップ３０は、その外周側に、円筒部２６に向かって径方向外側に突出する環状のビード部３６を備えている。オイル側Ｏに負圧が発生していない、あるいは、発生していたとしても極僅かである使用条件下では、図１に示されるように、シールリップ３０が軸１６に密着するのに対して、ダストリップ３２は軸１６から離間する。リップシール３０は、軸１６に対して、低摩擦で密着するように構成されている。

オイル側Ｏに負圧が発生する使用状況下では、オイルシール１０の円筒部２６は、負圧によって、図２中の矢印に示される方向に向かって、径方向内側に撓む。なお、この負圧は、シールリップ３０を径方向外側へ向かって持ち上げるような（軸１６から離間させるような）傾向を有する。しかしながら、円筒部２６は、軸１６に対するシールリップ３０の密着を保つように、ビード部３６に対して自己接触する。この自己接触は、ビード部３６が円筒部２６を径方向外側へ向かって支持することによって、ダストリップ３２を軸１６から離間した状態で維持するように設計されている。このような自己接触は、オイルシ
ール１０が軸１６に対して低摩擦で接触する状態が維持されるように、ダストリップ３２と軸１６との間に微小隙間を保つために行われる。

ここで、軸孔１２に対する軸１６の位置決めの精度が低いときなどは、円筒部２６とビード部３６との自己接触が、オイルシール１０の周方向に連続しなくなる。このときには、空洞３８内を真空状態にする隙間が、円筒部２６とビード部３６との間に生じ得る。これにより、円筒部２６とシールリップ３０とが撓むことによって両者の全周的な自己接触が回復されるため、シールリップ３０が軸１６との間を適切に封止できるようになる。そこで、図４に示されるように、空洞３８内への真空の広がりをより強固なものとするために、オイル側Ｏと空洞３８とを連結して両領域間の圧力を平衡化する、ビード部３６を軸方向に貫通した通気孔としての軸方向通気通路４０を設けてもよい。

長期間に亘って使用された後には、オイルシール１０に重度の材料弛緩が生じることによって、円筒部２６とビード部３６との間の自己接触が周方向において大きく分断されることがある。この場合には、シールリップ３０と円筒部２６の撓みが、自己接触を誘発するのに十分でないことがある。しかしながら、シール全体が端部２８周りに図３の矢印で示されるように揺動するように、オイルシール１０を設計することで、オイル側Ｏに真空が形成されたときに、ダストリップ３２を軸１６に対して接触させて、オイルシール１０を通過する空気の流れを発達させないようにすることができる。円筒部２６は径方向内側に向かって撓むことができるため、オイル側Ｏに形成された真空によってビード部３６を再び円筒部２６に密着させることができる。ダストリップ３２を軸１６の近くに維持しておくことで、材料弛緩が進行した後に、ダストリップ３２を軸１６に対して接触させることが容易になる。

ビード部３６は、シールリップ３０の先端に設けられるように図示されているものの、自己接触するビード部３６の位置は、シールリップ３０上で変更することができる。加えて、ビード部３６の位置は、軸１６に対するシールリップ３０のシール接触圧力が最適化されるように選択してよく、更に、シールリップ３０の軸１６に対する接触面に設けられたポンプ溝３４のポンプ特性に応じて調節することができる。このポンプ特性には、加圧領域を有する固定された静的エッジ溝をポンプ溝３４に設けることや、中間帯に位置する特性や、他のポンプ特性が含まれる。ポンプ溝３４は、シールリップ３０と軸１６との間の接触面の潤滑が維持されるように設計されている。

シール材料の構成としては、プラスチック、ゴムや、ＰＴＦＥ、ＴＰＥ（熱可塑性エラストマー）、ＴＰＶ（架橋型熱可塑性エラストマー）等の幅広いエラストマーを用いることができる。

（実施例２）
次に、図５を参照して、本発明の実施例２に係る、省エネ型で自己接触型のオイルシール１１０について説明する。なお、オイルシール１１０も、軸１６と、ハウジング１４の軸孔１２との間を封止して、大気側Ａとオイル側Ｏを隔てるように設計されている。オイルシール１１０は、軸孔１２の内周面に対して固定される固定部１２０を備えている。本実施例においては、固定部１２０は、軸孔１２の内周面に固定された、金属からなる環状部材１２２に対して取り付けられている。なお、固定部１２０と環状部材１２２の形状は、図示された形状以外の形状であってもよい。また、環状部材１２２を設けずに、固定部１２０が軸孔１２の内周面に対して直接的に密着するように構成してもよい。

オイルシール１１０は、固定部１２０から軸方向かつ径方向内側に延びるベローズ部１２４を備えている。ベローズ部１２４は、軸方向と径方向の双方に延びているため、径方向内側に向かって撓むことが可能になる。また、オイルシール１１０は、ベローズ部２４
の径方向内側の端１２５から大気側Ａに向かって軸方向に延びる円筒部１２６を備えている。そして、オイルシール１１０は、円筒部１２６の大気側Ａの端部１２８から、径方向内側に、かつ、オイル側Ｏに向かって軸方向に延びる、軸１６の外周面に摺動自在に密着する寝かせられたシールリップ１３０を備えている。更に、オイルシール１１０は、円筒部１２６の端部１２８から、径方向内側に、かつ、大気側Ａに向かって軸方向に延びるダストリップ１３２を備えている。なお、ダストリップ１３２は省かれてもよい。端部１２８は、円筒部１２６、シールリップ１３０、ダストリップ１３２の何れよりも肉厚に構成されている。これにより、端部１２８を、容易に変形する形状ではなく、円筒部１２６に対して旋回する（曲がる）ように構成することができる。

シールリップ１３０は、径方向内側に複数のポンプ溝１３４を備えている。また、円筒部１２６は、その内周側に、シールリップ１３０に向かって径方向内側に突出する環状のビード部１３６を備えている。オイル側Ｏに負圧が発生していない、あるいは、発生していたとしても極僅かである使用条件下では、図５に示されるように、シールリップ１３０が軸１６に密着するのに対して、ダストリップ１３２は軸１６から離間する。リップシール１３０は、軸１６に対して、低摩擦で密着するように構成されている。

オイル側Ｏに負圧が発生する使用状況下では、オイルシール１１０の円筒部１２６は、負圧によって、図２中の矢印に示される方向と同様の方向に向かって、径方向内側に撓む。なお、この負圧は、シールリップ１３０を径方向外側へ向かって持ち上げるような（軸１６から離間させるような）傾向を有する。しかしながら、円筒部１２６のビード部１３６は、軸１６に対するシールリップ１３０の密着を保つように、シールリップ１３０に対して自己接触する。この自己接触は、ビード部１３６が円筒部１２６を径方向外側へ向かって支持することによって、ダストリップ１３２を軸１６から離間した状態で維持するように設計されている。このような自己接触は、オイルシール１１０が軸１６に対して低摩擦で接触する状態が維持されるように、ダストリップ１３２と軸１６との間に微小隙間を保つために行われる。なお、図４に示される構成と同様に、ビード部１３６は、軸方向に貫通した通気孔としての軸方向通気通路を備えていてもよい。以上のように構成されるオイルシール１１０は、上記のオイルシール１０と同様の作用効果を奏するものである。

１０、１１０：オイルシール １２：軸孔 １４：ハウジング 軸：１６
２０、１２０：固定部 ２４、１２４：ベローズ部
２６、１２６：円筒部 ３０、１３０：シールリップ
３２、１３２：ダストリップ ４０：軸方向通気通路
Ａ：大気側 Ｏ：オイル側

Claims (6)

1. 軸と軸孔との間を封止して、大気側とオイル側とを隔てるオイルシールであって、
   前記軸孔の内周面に対して固定される固定部と、
   前記固定部から軸方向かつ径方向内側に延びるベローズ部と、
   前記ベローズ部の径方向内側の端から前記大気側に向かって軸方向に延びる円筒部と、
   前記円筒部の前記大気側の端から、径方向内側に、かつ、前記オイル側に向かって軸方向に延びる、前記軸の外周面に摺動自在に密着する寝かせられたシールリップと、
   を備え、
   前記シールリップの外周側に、径方向外側に突出する環状のビード部が設けられると共に、
   前記オイル側に負圧が生じているときにおいて、前記円筒部が、前記負圧によって径方向内側に撓んで前記ビード部に密着するように構成されている、オイルシール。
2. 軸と軸孔との間を封止して、大気側とオイル側とを隔てるオイルシールであって、
   前記軸孔の内周面に対して固定される固定部と、
   前記固定部から軸方向かつ径方向内側に延びるベローズ部と、
   前記ベローズ部の径方向内側の端から前記大気側に向かって軸方向に延びる円筒部と、
   前記円筒部の前記大気側の端から、径方向内側に、かつ、前記オイル側に向かって軸方向に延びる、前記軸の外周面に摺動自在に密着する寝かせられたシールリップと、
   を備え、
   前記円筒部の内周側に、径方向内側に突出する環状のビード部が設けられると共に、
   前記オイル側に負圧が生じているときに、前記円筒部が、前記負圧によって径方向内側に撓むことにより、前記ビード部が前記シールリップに密着するように構成されている、オイルシール。
3. 前記ビード部に軸方向に貫通した通気孔が設けられている、請求項１または２に記載のオイルシール。
4. 前記円筒部の前記大気側の端から、径方向内側に、かつ、前記大気側に向かって軸方向に延びるダストリップを備える、請求項１，２または３に記載のオイルシール。
5. 前記オイル側に負圧が生じているときに、前記円筒部の前記大気側の端が、前記ダストリップを前記軸に密着させるように撓む、請求項４に記載のオイルシール。
6. 前記シールリップが、内周側にポンプ溝を備える、請求項１から５の何れか一項に記載のオイルシール。

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