JP6708456B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、シール技術に係る密封装置に関する。本発明の密封装置は例えば、自動車関連の分野で用いられる。

従来から、自動車エンジンのクランクシャフトの回転数や回転角度をセンシングする技術として、そのコンパクト化やセンシング精度向上を目的に、図９に示すように、トーショナルダンパ５１のハブ５２に磁気エンコーダ６１を架橋接着したものが開発されている（特許文献１参照）。

トーショナルダンパ５１は、クランクシャフト（図示せず）に固定されるハブ５２にゴム状弾性体（ダンパバネ）５３を介して慣性質量体（ダンパマス）５４を連結したものであって、その共振作動によって、クランクシャフトに発生する捩れ振動を吸収し減衰させる。

磁気エンコーダ６１は、磁性粉を混入した所定のゴム状弾性材によって環状に成形され、その円周方向着磁パターンとしてＮ極およびＳ極を円周上交互に所定ピッチで多数磁極化したものであって、磁気センサ７１（図１０）と組み合わされて、クランクシャフトの回転数や回転角度などをセンシングする。

上記図９の技術では、センシング機能を発揮する磁気エンコーダ６１が併せて、シール機能を発揮するように構成されている。すなわち図１０に示すように、磁気エンコーダ６１がエンジンケース８１に対し近接配置されてエンジンケース８１との間に微小間隙ｃを形成することにより、ここに非接触式のラビリンスシール９１が形成され、これによりダストや泥水等の外部異物がエンジン内部へ侵入しないようにシールするシール構造が設定されている。

また、近年、トーショナルダンパ５１の軽量化のため、図１１に示すように、ハブ５２に窓部５５を設けることが行なわれている（特許文献２参照）。

特開２０１１−２４１９０７号公報 特開２０１４−２０６２４７号公報

しかしながら上記図９および図１０に示すトーショナルダンパ５１のハブ５２に、上記図１１に示す窓部５５を設けた場合、窓部５５からダストや泥水等の外部異物が侵入しやすくなることが懸念される。したがってこれに対応すべく、シール性の更なる向上が求められる。

また上記図９および図１０に示す技術では、ハブ５２に直接、磁気エンコーダ６１を架橋接着しているため、その製造に際して、ハブ５２の大きさに見合った大型の架橋用金型を用意しなければならないなど、製造に手間がかかる。したがって、製造しやすい構造が求められる。

本発明は以上の点に鑑みて、回転軸に装着するトーショナルダンパ等の回転体とこの回転体に併設するエンジンケース等の非回転の静止体との間をシールする密封装置であって、回転軸の回転を計測する磁気エンコーダを備える密封装置において、その製造を容易化することができる密封装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、以下の手段を採用した。
本発明の密封装置は、回転軸に装着する回転体と前記回転体に併設する非回転の静止体との間をシールする密封装置であって、前記回転軸の回転を計測する磁気エンコーダを架橋接着するとともに前記回転体に取り付けられる金属環によるシール構造を備え、前記金属環は、前記回転体に設けた段差状の取付部の外周面に嵌着される取付用筒部と、前記取付用筒部の軸方向一方の端部から径方向内方へ向けて設けられた端面部と、前記端面部の内周端部から軸方向一方へ向けて設けられたシール形成部とを一体に備え、前記取付用筒部の外周面に前記磁気エンコーダが架橋接着され、前記シール形成部によって前記シール構造が設定され、前記シール構造は、回転羽根部を備える回転羽根構造とされていることを特徴とする（請求項１）。

上記構成を備える本発明の密封装置は、回転体に取り付けられる金属環を備え、この金属環に磁気エンコーダを架橋接着するとともにこの金属環によりシール構造として、回転羽根部を備える回転羽根構造を設定する。したがって磁気エンコーダを架橋接着する相手方の部品がトーショナルダンパのハブなどの大型の部品ではなく、ハブに取り付けられる比較的小型の金属環とされるため、大型の架橋用金型を用意する必要がないなど、製造を容易化することが可能とされる。金属環の形状としては例えば、回転体に取り付けられる取付用筒部と、シール構造を形成するシール形成部とを一体に備え、取付用筒部の外周面に磁気エンコーダを架橋接着する。

シール構造としては、以下の態様とするのが好適である。
（１）金属環におけるシール形成部の外周側に回転羽根部を設ける。
（２）金属環におけるシール形成部の静止体側に回転羽根部を設ける。
（３）金属環におけるシール形成部が保持するゴム成形品を備え、このゴム成形品によって回転羽根部を設ける。

また、本発明の密封装置は上記したように例えば、自動車関連の分野で用いられ、この場合、回転軸は、エンジンの回転軸とされ、回転体は、回転軸に装着されるトーショナルダンパのハブとされ、静止体は、エンジンケースとされる。したがってこのような周辺環境下の用途に用いられる密封装置の製造を容易化することが可能とされる。

本発明によれば、回転軸の回転を計測する磁気エンコーダを架橋接着するとともに回転体に取り付けられる金属環によるシール構造を備えるため、密封装置の製造を容易化することができる。また、金属環によるシール構造として回転羽根部を備える回転羽根構造を設定するため、外部異物などのシール対象に対して十分なシール効果を発揮することができる。

本発明の第１実施例に係る密封装置の要部断面図 同密封装置に備えられる回転羽根部の斜視図 本発明の第２実施例に係る密封装置の要部断面図 同密封装置に備えられる回転羽根部の斜視図 回転羽根部の他の例を示す要部断面図 本発明の第３実施例に係る密封装置の要部断面図 同密封装置に備えられる回転羽根部の斜視図 回転羽根部の他の例を示す要部断面図 従来例に係る密封装置の要部断面図 同密封装置の装着状態を示す要部断面図 他の従来例に係る密封装置の要部断面図

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に示すように、密封装置１は、車両用エンジンのクランクシャフト（回転軸、図示せず）に装着するトーショナルダンパのハブ（回転体）５２とこのハブ５２に対し並んで配置するエンジンケース（非回転の静止体）８１との間で、ダストや泥水等の外部異物がエンジン内部Ｉへ侵入しないように外部異物をシールするものであって、ハブ５２に取り付けられる金属環１１を備え、この金属環１１に磁気エンコーダ２１が架橋接着されるとともに、この金属環１１によるシール構造３１が設定されている。

ハブ５２は、ボス部５２ａおよびフランジ部５２ｂを一体に備え、フランジ部５２ｂの軸方向一方（ケース８１側）の面に、金属環１１を取り付け可能な段差状の取付部５２ｃが設けられている。エンジンケース８１の内周面には、エンジン内部Ｉのオイルが外部へ漏洩しないようにオイルシール８２が取り付けられ、そのシールリップ８２ａがボス部５２ａの外周面に摺動可能に接触している。

金属環１１は、ハブ５２の取付部５２ｃの外周面に嵌着される取付用筒部１１ａを備え、この取付用筒部１１ａの軸方向一方の端部から径方向内方へ向けて端面部１１ｂが一体成形され、端面部１１ｂの内周端部から軸方向一方へ向けて、シール構造３１を形成するためのシール形成部１１ｃが一体成形されている。

磁気エンコーダ２１は、環状に成形され、金属環１１の取付用筒部１１ａの外周面に架橋接着されている。磁気エンコーダ２１は、磁性粉を混入した所定のゴム状弾性材によって環状に成形され、その円周方向着磁パターンとしてＮ極およびＳ極を円周上交互に所定ピッチで多数磁極化したものであって、磁気センサ（図示せず）と組み合わされて、クランクシャフトの回転数や回転角度などをセンシングする。

金属環１１におけるシール形成部１１ｃは、筒状に形成されている。この筒状に形成されたシール形成部１１ｃはケース８１へ向けて延び、ケース８１に対し近接配置され、ケース８１との間に微小間隙ｃを形成し、これにより金属環１１およびケース８１間に非接触式のラビリンスシール３２を形成している。

また、当該実施例では特に図２に示すように、シール形成部１１ｃの外周側に、回転時に発生する風力（空力）でシール対象であるダストや泥水等の外部異物を径方向外方へ向けて飛散させる回転羽根部３３を備える回転羽根構造が設けられている。

回転羽根部３３は、円周上複数（図では８枚）の羽根（羽根状突起）３３ａを等配状に備え、羽根３３ａはそれぞれシール形成部１１ｃの外周面から径方向外方へ向けて設けられている。羽根３３ａは所定のゴム状弾性体により成形されてシール形成部１１ｃの外周面に接着されているが、その材質はその他の材質、例えば金属などであっても良い。

上記構成を備える密封装置１においては、磁気エンコーダ２１を架橋接着するとともにハブ５２に取り付けられる金属環１１によるシール構造３１が設けられ、具体的には、金属環１１およびケース８１間に非接触式のラビリンスシール３２が設けられるとともに金属環１１に回転羽根部３３を備える回転羽根構造が設けられているため、ダストや泥水等の外部異物がエンジン内部Ｉへ侵入しないようにこれをシールすることができる。また、磁気エンコーダ２１を備えているため、クランクシャフトの回転数や回転角度などをセンシングすることができる。

また、ハブ５２に取り付けられる金属環１１に磁気エンコーダ２１が架橋接着されているため、ハブ５２に直接、磁気エンコーダ２１を架橋接着する場合と比較して、大型の架橋用金型を用意する必要がないなど、製造を容易化することができる。

第２実施例・・・・
上記図１および図２の第１実施例における金属環１１において、回転羽根部３３の羽根３３ａはそれぞれ筒状のシール形成部１１ｃに対し別体で成形されたうえでシール形成部１１ｃに取り付けられるが、金属環１１はこれを板金プレス法にて製作することが多いので、このプレス加工時に羽根３３ａを一体で形成することも考えられる。この場合、図３および図４に示すように、羽根３３ａは筒状のシール形成部１１ｃに切り込みを入れてシール形成部１１ｃから立ち上げ形成されるので、シール形成部１１ｃには、羽根３３ａ立ち上げ後の加工痕として凹み３３ｂが羽根３３ａに隣接して設けられる。当該実施例によれば、プレス加工時に羽根３３ａを一体で形成することができるので、回転羽根部３３を備える金属環１１を容易にかつ低コストで製造することができる。図３および図４に示す密封装置１においてその他の構成は上記第１実施例と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。

また、金属環１１におけるシール形成部１１ｃによって保持されるゴム成形品を設け、このゴム成形品によって回転羽根部３３を形成するようにしても良く、この場合、ゴム成形品は、環状の取付部と円周上複数の羽根とを一体に備えるものとされる。

このようなゴム成形品を設ける例として、図５（Ａ）に示す例では、金属環１１におけるシール形成部１１ｃの外周側にゴム成形品３４が嵌合、接着または一体成形等の手段によって保持されており、このゴム成形品３４が、環状（筒状）の取付部３４ａと、この取付部３４ａの外周側に設けられた円周上複数の羽根３４ｂとを一体に備えるものとされている。

環状の取付部３４ａの断面形状は、図５（Ｂ）に示すように筒部３４ｃおよび端面部３４ｄの組み合わせよりなる断面Ｌ字形としても良く、この場合には、取付部３４ａが羽根３４ｂの変形を抑制する羽根保持力を高めることができる。また、図５（Ｃ）に示すように取付部３４ａの一端に鉤状の係合部３４ｅを設け、この係合部３４ｅをシール形成部１１ｃの一端に差し込むようにしても良い。ゴムには金属と比較して軽量で取り扱いやすいメリットがある。

第３実施例・・・・
図６に示すように、密封装置１は、車両用エンジンのクランクシャフト（回転軸、図示せず）に装着するトーショナルダンパのハブ（回転体）５２とこのハブ５２に対し並んで配置するエンジンケース（非回転の静止体）８１との間で、ダストや泥水等の外部異物がエンジン内部Ｉへ侵入しないように外部異物をシールするものであって、ハブ５２に取り付けられる金属環１１を備え、この金属環１１に磁気エンコーダ２１が架橋接着されるとともに、この金属環１１によるシール構造３１が設定されている。

ハブ５２は、ボス部５２ａおよびフランジ部５２ｂを一体に備え、フランジ部５２ｂの軸方向一方（ケース８１側）の面に、金属環１１を取り付け可能な段差状の取付部５２ｃが設けられている。エンジンケース８１の内周面には、エンジン内部Ｉのオイルが外部へ漏洩しないようにオイルシール８２が取り付けられ、そのシールリップ８２ａがボス部５２ａの外周面に摺動可能に接触している。

金属環１１は、ハブ５２の取付部５２ｃの外周面に嵌着される取付用筒部１１ａを備え、この取付用筒部１１ａの軸方向一方の端部から径方向内方へ向けて端面部１１ｂが一体成形され、端面部１１ｂの内周端部から軸方向一方へ向けて、シール構造３１を形成するためのシール形成部１１ｃが一体成形されている。

磁気エンコーダ２１は、環状に成形され、金属環１１の取付用筒部１１ａの外周面に架橋接着されている。磁気エンコーダ２１は、磁性粉を混入した所定のゴム状弾性材によって環状に成形され、その円周方向着磁パターンとしてＮ極およびＳ極を円周上交互に所定ピッチで多数磁極化したものであって、磁気センサ（図示せず）と組み合わされて、クランクシャフトの回転数や回転角度などをセンシングする。

金属環１１におけるシール形成部１１ｃは、端面部１１ｂの内周端部から連続する筒状部１１ｆと、この筒状部１１ｆの軸方向一方の端部から径方向内方へ向けて一体成形されたフランジ部１１ｇとの組み合わせよりなり、このうちのフランジ部１１ｇのエンジンケース８１側に図７に示すように、シール構造３１として、回転時に発生する風力（空力）でシール対象であるダストや泥水等の外部異物を径方向外方へ向けて飛散させる回転羽根部３３を備える回転羽根構造が設けられている。

回転羽根部３３は、円周上複数（図では８枚）の羽根（羽根状突起）３３ａを等配状に備え、羽根３３ａはそれぞれフランジ部１１ｇから軸方向一方すなわちエンジンケース８１へ向けて設けられている。羽根３３ａはそれぞれエンジンケース８１に対しては非接触とされ、エンジンケース８１との間に微小間隙ｃを設定する。羽根３３ａはフランジ部１１ｇに切り込みを入れてシール形成部１１ｃから立ち上げ形成されるので、シール形成部１１ｃには、羽根３３ａ立ち上げ後の加工痕として凹み３３ｂが羽根３３ａに隣接して設けられている。

上記構成を備える密封装置１においては、磁気エンコーダ２１を架橋接着するとともにハブ５２に取り付けられる金属環１１によるシール構造３１が設けられ、具体的には、金属環１１に回転羽根部３３を備える回転羽根構造が設けられているため、ダストや泥水等の外部異物がエンジン内部Ｉへ侵入しないようにこれをシールすることができる。また、磁気エンコーダ２１を備えているため、クランクシャフトの回転数や回転角度などをセンシングすることができる。

また、ハブ５２に取り付けられる金属環１１に磁気エンコーダ２１が架橋接着されているため、ハブ５２に直接、磁気エンコーダ２１を架橋接着する場合と比較して、大型の架橋用金型を用意する必要がないなど、製造を容易化することができる。

また、金属環１１におけるシール形成部１１ｃの筒状部１１ｆに凹みが設けられていないため、ダストがエンジン内部に侵入しにくい。

上記回転羽根部３３については、金属環１１におけるシール形成部１１ｃによって保持されるゴム成形品を設け、このゴム成形品によって回転羽根部３３を形成するようにしても良く、この場合、ゴム成形品は、環状の取付部と円周上複数の羽根とを一体に備えるものとされる。

このようなゴム成形品を設ける例として、図８（Ａ）に示す例では、金属環１１のシール形成部１１ｃにおけるフランジ部１１ｇの軸方向一方の端面すなわちエンジンケース８１側の端面にゴム成形品３４が接着または一体成形等の手段によって保持されており、このゴム成形品３４が、環状の取付部３４ａと、この取付部３４ａの軸方向一方の端面すなわちエンジンケース８１側の端面に設けられた円周上複数の羽根３４ｂとを一体に備えるものとされている。

環状の取付部３４ａの断面形状は、図８（Ｂ）に示すように端面部３４ｄおよび筒部３４ｃの組み合わせよりなる断面Ｌ字形としても良く、この場合には、フランジ部１１ｇの内周側に筒部３４ｃを差し込む（嵌合する）ことによりフランジ部１１ｇにゴム成形品３４を取り付けることができる。また、図８（Ｃ）に示すように取付部３４ａの内周端部に鉤状の係合部３４ｅを設け、この係合部３４ｅをフランジ部１１ｇの内周端部に係合することによりフランジ部１１ｇに対してゴム成形品３４を抜け止めすることも考えられる。ゴムには金属と比較して軽量で取り扱いやすいメリットがある。

１ 密封装置
１１ 金属環
１１ａ 取付用筒部
１１ｂ，３４ｄ 端面部
１１ｃ シール形成部
１１ｆ 筒状部
１１ｇ，５２ｂ フランジ部
２１ 磁気エンコーダ
３１ シール構造
３２ ラビリンスシール
３３ 回転羽根部
３３ａ，３４ｂ 羽根
３３ｂ 凹み
３４ ゴム成形品
３４ａ 取付部
３４ｃ 筒部
３４ｅ 係合部
５２ ハブ（回転体）
５２ａ ボス部
５２ｃ 取付部
８１ エンジンケース（非回転の静止体）
８２ オイルシール
ｃ 微小間隙

Claims (4)

1. 回転軸に装着する回転体と前記回転体に併設する非回転の静止体との間をシールする密封装置であって、
   前記回転軸の回転を計測する磁気エンコーダを架橋接着するとともに前記回転体に取り付けられる金属環によるシール構造を備え、
   前記金属環は、前記回転体に設けた段差状の取付部の外周面に嵌着される取付用筒部と、前記取付用筒部の軸方向一方の端部から径方向内方へ向けて設けられた端面部と、前記端面部の内周端部から軸方向一方へ向けて設けられたシール形成部とを一体に備え、
   前記取付用筒部の外周面に前記磁気エンコーダが架橋接着され、
   前記シール形成部によって前記シール構造が設定され、
   前記シール構造は、回転羽根部を備える回転羽根構造とされていることを特徴とする密封装置。
2. 請求項１記載の密封装置において、
   前記金属環における前記シール形成部の外周側または静止体側に前記回転羽根部が設けられていることを特徴とする密封装置。
3. 請求項１記載の密封装置において、
   前記金属環における前記シール形成部が保持するゴム成形品を備え、
   前記ゴム成形品によって前記回転羽根部が設けられていることを特徴とする密封装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の密封装置において、
   前記回転軸は、車両用エンジンの回転軸であり、前記回転体は、前記車両用エンジンの回転軸に装着されるトーショナルダンパのハブであり、前記静止体は、エンジンケースであることを特徴とする密封装置。

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