JP6498472B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、相対回転可能に対向する部材相互間に設けられ、外部環境に対して内部環境を密封するための密封装置に関し、特に自動車などのエンジンからの動力を伝達するための回転軸と、これに対向するハウジングとの間の密封装置に関する。

回転軸とハウジングとの間や、往復動軸とハウジングとの間を密封する密封装置では、回転軸や往復動軸に摺接するゴム材料からなるシールを有し、シールにはハウジングに接触する摺接部が設けられ、これにより外部環境（大気）に対して内部環境（エンジン）を密封されている。そして、摺接部の摺接抵抗が大きくならないように、ハウジングとの間にグリースや潤滑油等の潤滑剤を介在させることによって、良好な潤滑維持がされている。

しかし、潤滑剤切れが発生すると密封性が悪くなると共に、摺接抵抗が大きくなるという課題がある。そこで、摺接抵抗をより低減させる目的で、摺接部の表面に、摺接部の周方向に対して、多数の独立した凹部又は凸部がそれぞれ隣接する凹部又は凸部から独立して形成させており、そして、これらの隣接する凹部又は凸部の間に潤滑剤を蓄えることによって、摺接抵抗を低減することができる技術思想が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００４−８４６７６号公報

ところで、上記したような隣接する凹部又は凸部の間に潤滑剤を蓄えるシールは、往復動するピストン軸に接触する摺接部における摩擦力の低減（潤滑性の維持）を図ることができるものの、往復動でなく回転する回転軸に接触する摺接部とした場合には、以下のような不具合が発生する虞がある。

特許文献１において、シールリップ表面に、シールリップの周方向に対して、多数の独立した凹部又は凸部がそれぞれ隣接する凹部又は凸部から独立して形成させているのは、ピストン軸の動きが摺接部であるシールリップの表面に対して軸方向の往復運動であるからであって、回転軸のように周方向の遠心力が生じると、回転軸に接触する摺接部に作用し、弾性を有する材料で形成されたシールが弾性変形（例えば、伸縮、屈曲）する場合があり、凹部又は凸部の隙間から潤滑剤が逃げてしまう虞もある。そうなると、密封性の向上と共に摩擦力の低減（潤滑性の維持）を図ることができなくなる。

本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、摺接部における回転軸に押圧されて摺接する領域以外の領域に、潤滑剤を溜める窪み領域を設け、摺接部と回転軸との間の良好な潤滑が維持されることにより、低トルク（摩擦力の低減）で耐久性に優れた密封装置を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明は、回転中心軸周りに相対回転可能に対向する部材相互間に設けられ、外部環境に対して内部環境を密封するための密封装置であって、一方の部材である前記静止部材に対して固定される固定部と、前記固定部から一体に設けられ、他方の部材である回転軸に押圧されて接触する摺接部とを有し、前記摺接部には、前記回転軸に押圧されて摺接する領域以外の領域に潤滑剤を溜める窪み領域が設けられ、前記回転軸に押圧されて接触する領域には、前記窪み領域から連通する第二の窪み領域が形成され、前記第二の窪み領域は、前記窪み領域から離れるにしたがって浅くなるように形成されている。
本発明において、前記窪み領域は、前記摺接部の前記回転軸に押圧された領域の近傍から潤滑剤封入環境寄りに向かって、前記回転軸に摺接する近傍で断面が半円形状に窪ませて環状に構成されている。

本発明によれば、摺接部における回転軸に押圧されて摺接する領域以外の領域に、潤滑剤を溜める窪み領域を設け、摺接部と回転軸との間の良好な潤滑が維持されることにより、低トルク（摩擦力の低減）で耐久性に優れた密封装置を実現することができる。

(ａ)は、本発明の一実施形態に係る密封装置の構成を示す断面図で、(ｂ)は、同図(ａ)に示されたオイル溜め部である窪み領域周辺を一部拡大して示す端面図で、（ｃ）は、本発明の他の実施形態で、当該窪み領域周辺を一部拡大して示す端面図ある。

以下、本発明の一実施形態に係る密封装置について、添付図面を参照して説明する。
本実施形態の密封装置は、回転中心軸周りに相対回転可能に対向する部材相互間に設けられ、外部環境（大気）に対して内部環境（エンジン）を密封することができるように構成されている。ここでは、図１（ａ）に示すように、相対回転可能に対向する部材として、回転中心軸Ａｘを中心に矢印Ｌ方向（図面上反時計回り）に回転する自動車のエンジンの回転軸３と、これと同中心に対向して非回転状態に維持された静止部材としてのハウジング４を想定する。

図１(ａ)において、本実施形態の密封装置１は、一方の部材である静止部材のハウジング４に固定される固定部６と、固定部６から一体に設けられ、他方の部材である回転軸３に押圧されて接触する摺接部（オイルシール）２とダストシール８を備えている。
固定部６は、所定幅の嵌合面を有する円環状で、固定部６の一側端から連続して固定部６の円環中心方向に連続して円板部６ｂが設けられ、円板部６ｂの内径から連続して摺接部（オイルシール）２とダストシール８が設けられて全体で中空円環状をなしている。

固定部６には、固定部６に沿って連続し、かつ、その一部が摺接部（オイルシール）２に向けて延出した断面Ｌ字状の補強金具（芯金）６ａが埋設されている。これにより、固定部６の剛性が一定に維持されることで、固定部６をハウジング４に対して堅牢に固定させることができる。この結果、摺接部（オイルシール）２を常時安定して回転軸３に摺接させることが可能となり、回転軸３が高速回転する環境下における密封性の維持向上を図ることができる。

また、密封装置１の摺接部（オイルシール）２には、ハウジング４に封入された潤滑剤が大気外に漏洩するのを防止すると共に、大気外に存する異物がハウジング４に浸入するのを防止するオイルシールリップ７が設けられている。これにより、ハウジング４内の潤滑剤封入環境寄りに潤滑剤が封入される。

具体的に説明すると、摺接部（オイルシール）２のうち潤滑剤封入環境寄りにオイルシールリップ７が設けられており、当該摺接部（オイルシール）２の外周に、無端状のガータースプリング５が巻回されている。これにより、オイルシールリップ７のリップ先端７ｔが常時一定の緊迫力で回転軸３に摺接した状態に維持される。なお、リップ先端７ｔを境界にして、その一方側（大気側）に外部環境が規定され、その他方側（密封側）に内部環境が規定され、潤滑剤封入環境に封入された潤滑剤の漏洩防止が図られている。

また、密封装置１には、摺接部（オイルシール）２の他に、外部環境寄りにダストシール８が設けられており、ダストシール８は、外部環境に向けて薄肉化させつつ傾斜した姿勢で突出し、その突出端が回転軸３に対して接触状態（或いは、僅かな隙間を隔てた非接触状態）に位置決めされている。これにより、外部環境に存するダストや液状物などの異物の浸入防止が図られている。

なお、本実施形態において、密封装置１は、自身の弾性力によってその摺接部（オイルシール）２を回転軸３に接触させるべく、弾性を有する材料で成形されている。例えば、フッ素ゴムなどである。

ところで、本実施形態の密封装置１は、図１（ａ）、(ｂ)に示すように、摺接部（オイルシール）２には、回転軸３に押圧されて摺接する領域以外の領域に潤滑剤を溜める窪み領域９が設けられている。そして、その窪み領域９は、摺接部（オイルシール）２の回転軸３に押圧された領域の近傍から潤滑剤封入環境寄りに向かって、回転軸３に摺接する近傍で断面が半円形状に窪ませて環状に構成されている。

図面では一例として、オイルシールリップ７の斜面には、リップ先端７ｔから潤滑剤封入環境寄りに向かって、回転軸３に摺接する近傍で他の斜面部位７ａ、７ｂよりも断面が半円形状に窪ませた窪み領域（オイル溜り部）９が構成されている。当該窪み領域（オイル溜り部）９は、オイルシールリップ７の斜面７ｂが回転軸３に対向して延在する円環状の周面３ｓと摺接する位置の近傍にあって、環状に設けられている。なお、窪み領域（オイル溜り部）９は、全周に亘って連続していても良いし、複数に分割されていても、本発明の実施範囲内である。

このように窪み領域（オイル溜り部）９を、摺接部（オイルシール）２の回転軸３に押圧されて摺接する領域以外の領域に環状にわたって設けることにより、回転軸３の回転時、遠心力によって、摺接部（オイルシール）２から潤滑剤が逃げようとしても、窪み領域（オイル溜り部）９に溜まった潤滑剤が壁となって、ブロックするように作用する。その結果、摺接部（オイルシール）２と回転軸３との間の良好な潤滑が維持されることにより、低トルク（摩擦力の低減）で耐久性に優れた密封装置を実現することができる。

仮に、窪み領域（オイル溜り部）９が従来技術のように凹部の穴状で点在して、本願発明のように環状に窪み領域（オイル溜り部）９がない場合には、穴状間に隙間があるため凹部の穴領域に溜まった潤滑剤がブロックするように作用することはなく、回転軸３の回転時、遠心力によって、摺接部（オイルシール）２から潤滑剤が逃げてしまう虞がある。
また、潤滑剤が逃げてしまわないように、ガータースプリング５の緊迫力を強めにすると、摩擦抵抗が増えて低トルク化に反することになってしまう。

また、図１(ｃ)に示すように、他の実施形態としての窪み領域（オイル溜り部）１０は、回転軸３に押圧されて接触する領域７ｂには、第一の窪み領域（オイル溜り部）１０ａから連通する第二の窪み領域１０ｂが形成され、第二の窪み領域１０ｂは、第一の窪み領域（オイル溜り部）１０ａから離れるにしたがって浅くなるように形成されている。
具体的には、窪み領域（オイル溜り部）１０は、摺接部（オイルシール）２の斜面に、オイルシールリップ７のリップ先端７ｔから潤滑剤封入環境寄りに向かって、回転軸３に摺接する近傍で他の斜面部位よりも窪ませる第一の窪み領域（オイル溜り部）１０ａに、さらに、オイルシールリップ７の先端部７ｔの方向に第二の窪み領域（オイル溜り部）１０ｂを複数構成し、第一の窪み領域（オイル溜り部）１０ａと第二の窪み領域（オイル溜り部）１０ｂと連通させ窪み領域（オイル溜り部）１０ａから離れるにしたがって浅くなるように形成されている。

第二の窪み領域（オイル溜り部）１０ｂは、オイルシールリップ７の斜面７ｂが回転軸３に対向して延在する円環状の周面３ｓと摺接する位置にあって、オイルシールリップ７の斜面７ｂの中間部分まで溝状が次第に浅くなるように円錐形状断面で複数独立して設けられている。この場合、第二の窪み領域（オイル溜り部）１０ｂは、上記したオイルシールリップ７の斜面７ｂの周面３ｓにさらに潤滑剤を介在させることができ、その結果、オイルシールリップ７と回転軸３との間の良好な潤滑が維持されることになり、低トルク（摩擦力の低減）で耐久性に優れた密封装置１を実現することができる。

ここで、窪み領域（オイル溜り部）９及び１０の形状は、半円形状としているが、四角形、台形、半楕円形等であっても良く、いずれの形状であっても本発明の範囲内である。
以上、本実施形態によれば、密封装置の本来の効果として、密封装置の摺接部（オイルシール）２に窪み領域（オイル溜り部）９及び１０を設けたことで、回転軸３との潤滑性を維持させ、回転軸３との摩擦力を低減（低トルク化）させることができる。

１ 密封装置
２ 摺接部（オイルシール）
３ 回転軸
４ ハウジング
５ ガータースプリング
６ 固定部
７ オイルシールリップ
８ ダストシール
９、１０ 窪み領域（オイル溜り部）

Claims (2)

1. 回転中心軸周りに相対回転可能に対向する部材相互間に設けられ、外部環境に対して内部環境を密封するための密封装置であって、
   一方の部材である前記静止部材に対して固定される固定部と、前記固定部から一体に設けられ、他方の部材である回転軸に押圧されて接触する摺接部とを有し、
   前記摺接部には、前記回転軸に押圧されて摺接する領域以外の領域に潤滑剤を溜める窪み領域が設けられ、
   前記回転軸に押圧されて接触する領域には、前記窪み領域から連通する第二の窪み領域が形成され、前記第二の窪み領域は、前記窪み領域から離れるにしたがって浅くなるように形成されていることを特徴とする密封装置。
2. 前記窪み領域は、前記摺接部の前記回転軸に押圧された領域の近傍から潤滑剤封入環境寄りに向かって、前記回転軸に摺接する近傍で断面が半円形状に窪ませて環状に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。

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