JP6896536B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、密封装置に関し、例えば、自動車関連の分野において回転用シールとして用いられ、特に、機内に潤滑油が存在するエンジン用シールとして用いられるものである。

従来、エンジン用シールとして用いられる密封装置としては、機内に密封されている潤滑油が機外へ漏洩することを防止するために、例えば、エンジンハウジングとクランクシャフトとの間に装着されている。この密封装置としては、スリンガーのフランジ部に設けられたネジ部によって、クランクシャフトの回転時にポンピング作用を発揮し、機内の潤滑油をシールしている（例えば、特許文献１を参照。）。

図１０に示すように、このような密封装置１００としては、回転軸としてのクランクシャフト２０１の外周面に装着されて当該クランクシャフト２０１とともに回転するスリンガー１０１と、ハウジング２０２の内周面に装着されるシール部１０２とを備えている。

スリンガー１０１は、クランクシャフト２０１の外周面に装着される円筒部１０５と、当該円筒部１０５の機内Ａ側の端部から外周側へ拡がるフランジ部１０３とを備えている。フランジ部１０３には、機内Ａ側に膨らんだ中空円盤状の膨出部分１０３ｅと、当該膨出部分１０３ｅの外周側の端部から機外Ｂ側へ折り曲げされた後に外周側へ拡がる中空円盤状の円盤部分１０３ｆとを備えている。

この密封装置１００では、フランジ部１０３の円盤部分１０３ｆの軸方向における機外Ｂ側の端面である外側面１０３ａに対して、シール部１０２のメインリップ１１１が摺動可能に密接することにより、機内Ａに存在する潤滑油（オイル）が機外Ｂへ漏洩することを防止している。

この密封装置１００においては、メインリップ１１１が摺動可能に密接するフランジ部１０３の円盤部分１０３ｆの外側面１０３ａに対して複数のネジ溝１０４が設けられている。

ネジ溝１０４は、一定の間隔でそれぞれ独立して配置され、クランクシャフト２０１の回転方向に対応して内径側から外径側へ右回転で進む４等配の螺旋状の溝であり、個々の溝の始点および終点がそれぞれ異なっている。このネジ溝１０４は、スリンガー１０１におけるフランジ部１０３の円盤部分１０３ｆの外側面１０３ａに形成され、シール部１０２のメインリップ１１１のリップ先端１１１ａが４本のネジ溝１０４の範囲内で接触している。

したがって、密封装置１００では、スリンガー１０１とシール部１０２のシール部材１１０との間に囲まれた空間Ｓへ潤滑油が滲み出した場合でも、クランクシャフト２０１とともにスリンガー１０１が回転したときのフランジ部１０３の遠心力により潤滑油を空間Ｓから機内Ａ側へ戻す振切作用と、当該フランジ部１０３における円盤部分１０３ｆの回転時におけるネジ溝１０４の影響により潤滑油を空間Ｓから機内Ａ側へ戻す作用（以下、これを「ネジ作用」ともいう。）とを奏することができる。なお、このような振切作用およびネジ作用の双方により潤滑油を空間Ｓから機内Ａ側へ戻す効果をポンピング効果という。

特開２０１４−１２９８３７号公報

上述した密封装置１００において、クランクシャフト２０１の回転数が例えば5000rpm(revolution per minute)程度以下の低速で回転するディーゼルエンジンであれば、スリンガー１０１のフランジ部１０３とメインリップ１１１のリップ先端１１１ａとの隙間から空間Ｓへ潤滑油が滲み出すことはない。

しかしながら密封装置１００を、例えば6000rpm程度以上の高速でクランクシャフト２０１が回転するガソリンエンジンに適用した場合、スリンガー１０１のフランジ部１０３とメインリップ１１１のリップ先端１１１ａとの隙間から空間Ｓへ潤滑油が滲み出てしまい、空間Ｓに潤滑油が貯留してしまうおそれがあった。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、回転軸の回転数が所定以上の高速回転時であっても、機内側の潤滑油がスリンガーのフランジ部とメインリップとの隙間から滲み出て最終的に漏洩してしまうことを防止し得る密封装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明においては、ハウジングに対して回転する回転軸の外周面に装着される円筒部、および、当該円筒部の内側の端部から前記回転軸の軸線と離間する方向へ延びる円環状のフランジ部を有するスリンガーと、前記ハウジングに装着され、前記スリンガーのフランジ部の外側面と摺動自在に接触することにより潤滑油を前記ハウジングの機内側へシールするメインリップを有するシール部とを備え、前記フランジ部の外側面において前記メインリップと接触する部分には、回転時に前記潤滑油を前記ハウジングの機内側へ戻す排出作用を発揮するための溝が形成され、かつ、前記フランジ部の前記外側面と前記メインリップとが接触したときの当該フランジ部と当該メインリップとがなす相対的な接触角度が小さくなるように前記フランジ部が湾曲していることを特徴とする。

本発明において、前記フランジ部は、前記メインリップに対して凹状に湾曲されており、その湾曲した前記フランジ部の外側面と当該メインリップのリップ先端とが接触することを特徴とする。

本発明において、前記フランジ部は、前記メインリップに対して凸状に湾曲されており、その湾曲した前記フランジ部の外側面と当該メインリップのリップ先端とが接触することを特徴とする。

本発明において、前記フランジ部は、前記円筒部の内側の端部から前記回転軸の軸線と離間する外周側へ向かうに連れて凸状に膨出したアーチ形状を有していることを特徴とする。

本発明によれば、回転軸の回転数が所定以上の高速回転時であっても、機内側の潤滑油がスリンガーのフランジ部とメインリップとの隙間から滲み出て最終的に漏洩してしまうことを防止し得る密封装置を実現することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るオイルシールの装着状態を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオイルシールの単体の構成を示す拡大断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るスリンガーの構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るスリンガーの他の構成例を示す平面図である。 従来のメインリップとスリンガーのフランジ部との接触角度に応じた潤滑油の貯留量の説明に供する断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオイルシールにおいて、メインリップとスリンガーのフランジ部との接触角度に応じた潤滑油の貯留量の説明に供する平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオイルシールとスリンガーとの接触角度と潤滑油を含んだエアーのエアー吸込量との関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係るオイルシールの単体の構成を示す拡大断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るオイルシールの単体の構成を示す拡大断面図である。 従来の密封装置（オイルシール）の構成を示す拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照し説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るオイルシールの装着状態を示す断面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係るオイルシールの単体の構成を示す拡大断面図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係るスリンガーの構成を示す平面図である。図４は、本発明の第１の実施の形態に係るスリンガーの他の構成例を示す平面図である。図５は、従来のメインリップとスリンガーのフランジ部との接触角度に応じた潤滑油の貯留量の説明に供する断面図である。図６は、本発明の第１の実施の形態に係るオイルシールにおいて、メインリップとスリンガーのフランジ部との接触角度に応じた潤滑油の貯留量の説明に供する平面図である。

以下、説明の便宜上、軸線ｘ方向において矢印ａ（図１参照）方向を外側とし、軸線ｘ方向において矢印ｂ（図１参照）方向を内側とする。より具体的には、外側とは、エンジンから離れる機外Ｂ側であり、内側とは、エンジンの内部方向であり機内Ａ側である。また、軸線ｘに垂直な方向（以下、「径方向」ともいう。）において、軸線ｘから離れる方向（図１の矢印ｃ方向）を外周側とし、軸線ｘに近づく方向（図１の矢印ｄ方向）を内周側とする。

＜オイルシールの構成＞
図１および図２に示すように、本発明の実施の形態に係る密封装置としてのオイルシール１は、機内Ａに潤滑油が存在する自動車用エンジン（特にガソリンエンジン）のシールとして用いられ、機内Ａの潤滑油が機外Ｂへ漏洩するのを防止するとともに、機外Ｂから機内Ａへダスト等の異物が侵入するのを防止するものである。

オイルシール１は、エンジンハウジング（以下、これを単に「ハウジング」ともいう。）２０２の内周側（矢印ｄ方向）の面である内周面２０２ａに装着されるシール部１０と、ハウジング２０２に対して回転する回転軸としてのクランクシャフト２０１の外周側（矢印ｃ方向）の面である外周面２０１ａに装着されるスリンガー１３０とを備え、これらが組み合わされて構成されている。

シール部１０は、補強環２０と、当該補強環２０と一体に形成された弾性体部２１とを備えている。補強環２０は、軸線ｘを中心とする環状の金属材からなる。補強環２０の金属材としては、例えば、ステンレス鋼やＳＰＣＣ（冷間圧延鋼）がある。一方、弾性体部２１の弾性体としては、例えば、各種ゴム材がある。各種ゴム材としては、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等の合成ゴムである。

補強環２０は、例えばプレス加工や鍛造によって製造され、弾性体部２１は成形型を用いて架橋（加硫）成型によって成形される。この架橋成型の際に、補強環２０は成形型の中に配置されており、弾性体部２１が架橋（加硫）接着により補強環２０に接着され、弾性体部２１が補強環２０と一体的に成形される。

補強環２０は、例えば、断面略Ｌ字状の形状を呈しており、円筒部２０ａ、外周側円盤部２０ｂ、テーパー部２０ｃ、および、内周側円盤部２０ｄを備え、円筒部２０ａ、外周側円盤部２０ｂ、テーパー部２０ｃ、および、内周側円盤部２０ｄが全て一体に形成されている。

この場合、円筒部２０ａは、外周側（矢印ｃ方向）に向かって凸状に膨出した湾曲形状を有している。また、外周側円盤部２０ｂ、テーパー部２０ｃ、および、内周側円盤部２０ｄは、全体略Ｓ字状のフランジ部を形成している。

円筒部２０ａは、軸線ｘに沿って略平行に延びる円筒状の部分であり、ハウジング２０２の内周面２０２ａに対して内嵌される。外周側円盤部２０ｂは、軸線ｘと略垂直な方向、すなわち、円筒部２０ａの外側（矢印ａ方向）の端部から内周側（矢印ｄ方向）へ向かって広がる中空円盤状の部分である。テーパー部２０ｃは、外周側円盤部２０ｂの内周側（矢印ｄ方向）の端部から更に内周側（矢印ｄ方向）および内側（矢印ｂ方向）に向かって斜めに延びる中空円盤状の部分である。内周側円盤部２０ｄは、テーパー部２０ｃの内周側（矢印ｄ方向）の端部からさらに内周側（矢印ｄ方向）に向かって拡がる中空円盤状の部分である。

なお、補強環２０の円筒部２０ａは、この場合、外周側（矢印ｃ方向）に向かって凸状に膨出した湾曲形状を有しているが、これに限るものではなく、軸線ｘに沿って真っ直ぐに延びる円筒状の部分であってもよい。また、補強環２０は、外周側円盤部２０ｂ、テーパー部２０ｃ、および、内周側円盤部２０ｄにより全体略Ｓ字状に形成されているが、外周側円盤部２０ｂ、テーパー部２０ｃ、および、内周側円盤部２０ｄが軸線ｘと略垂直な方向に真っ直ぐに延びていてもよい。

弾性体部２１は、補強環２０に一体に取り付けられており、当該補強環２０を外側（矢印ａ方向）、外周側（矢印ｃ方向）の一部、および、内周側（矢印ｄ方向）を覆うように当該補強環２０と一体的に成形されている。

弾性体部２１は、補強環２０の円筒部２０ａにおける外周側（矢印ｃ方向）の一部を覆うリップ被覆部２１ａと、補強環２０の外周側円盤部２０ｂを外側（矢印ａ方向）から覆うリップ被覆部２１ｂと、補強環２０のテーパー部２０ｃを覆うリップ被覆部２１ｃと、補強環２０の内周側円盤部２０ｄを外側（矢印ａ方向）から覆うリップ被覆部２１ｄと、リップ被覆部２１ｄと一体化されたリップ腰部２１ｅと、当該リップ腰部２１ｅに一体形成されたメインリップ２２、ダストリップ２３、中間リップ２４とを備えている。

弾性体部２１のリップ腰部２１ｅは、補強環２０の内周側円盤部２０ｄにおける内周側（矢印ｄ方向）の端部の近傍に位置する部分であり、メインリップ２２、ダストリップ２３、および、中間リップ２４の基部である。

弾性体部２１のメインリップ２２は、リップ腰部２１ｅの内側（矢印ｂ方向）の端部から更に内側（矢印ｂ方向）かつ外周側（矢印ｃ方向）に向かって斜めに延びる、軸線ｘを中心とした環状のリップ部分であり、内周側（矢印ｄ方向）から外周側（矢印ｃ方向）へ向かって拡径している。

メインリップ２２は、リップ腰部２１ｅの内側（矢印ｂ方向）の端部から延びる付け根部分２２ｒの厚さが本体部分２２ｂの厚さよりも薄く形成されている。これは、弾性体部２１において、付け根部分２２ｒを起点としてメインリップ２２を付け根から曲がり易くするためである。このようなタイプのメインリップ２２については、本明細書中において薄肉リップと呼ぶ場合があるものとする。

弾性体部２１のダストリップ２３は、リップ腰部２１ｅの内周側（矢印ｄ方向）の端部から外側（矢印ａ方向）かつ内周側（矢印ｄ方向）に向かって斜めに延びる、軸線ｘを中心とした環状のリップ部分であり、外周側（矢印ｃ方向）から内周側（矢印ｄ方向）へ向かって拡径している。なお、ダストリップ２３が延びる延び方向は、メインリップ２２の延び方向とはほぼ反対向きである。

弾性体部２１の中間リップ２４は、リップ腰部２１ｅにおいてメインリップ２２よりも内周側（矢印ｄ方向）に位置し、かつ、ダストリップ２３よりも内側（矢印ｂ方向）に位置し、リップ腰部２１ｅの内周側（矢印ｄ方向）の端部から内側（矢印ｂ方向）に向かって僅かに延びる、軸線ｘを中心とした環状のリップ部分である。中間リップ２４は、そのリップ長が短く、リップ先端がスリンガー３０と接触することはない。

スリンガー１３０は、クランクシャフト２０１の外周面２０１ａに装着された状態で、当該クランクシャフト２０１の回転とともに連れ回る例えば金属製の板状部材であり、円筒部１３１、および、曲線状に湾曲した湾曲フランジ部１３３を備えている。スリンガー１３０は、例えば板状部材を曲げ加工により形成することが可能である。

スリンガー１３０の円筒部１３１は、軸線ｘに沿って略平行に延びる円筒状の部分であり、ハウジング２０２に対して回転するクランクシャフト２０１の外周面２０１ａに圧入して固定することにより装着される。円筒部１３１は、従来のスリンガー１０１の円筒部１０５に比べると軸線ｘ方向の長さが短くなっている。スリンガー１３０の円筒部１３１は、外周側（矢印ｃ方向）の面である外周面１３１ａを有しており、その外周面１３１ａに対して弾性体部２１のダストリップ２３のリップ先端が摺動自在に接触する。これにより、機外Ｂからダスト等の異物が機内Ａに侵入することを防止している。

湾曲フランジ部１３３は、円筒部１３１の内側（矢印ｂ方向）の端部からクランクシャフト２０１の軸線ｘと離間する方向へ曲線状に湾曲しながら延びた、軸線ｘを中心とする円環状のフランジ部分であり、弾性体部２１に対して凹状に形成されている。湾曲フランジ部１３３は、曲率半径の小さい小半径フランジ部分１３３ｍ、および、小半径フランジ部分１３３ｍよりも曲率半径の大きい大半径フランジ部分１３３ｓを備えている。小半径フランジ部分１３３ｍおよび大半径フランジ部分１３３ｓは、その外側（矢印ａ方向）の面である外側面１３３ａが滑らかに繋がるように一体化されている。

湾曲フランジ部１３３は、軸線ｘ方向に沿った長さが短い円筒部１３１の内側（矢印ｂ方向）の端部から湾曲した小半径フランジ部分１３３ｍを有しているため、弾性体部２１の中間リップ２４と軸線ｘ方向において対向したとき、当該中間リップ２４のリップ先端と湾曲フランジ部１３３（小半径フランジ部分１３３ｍ）の外側面１３３ａとの間隔が従来に比して狭くなっている。

大半径フランジ部分１３３ｓは、小半径フランジ部分１３３ｍに比べて曲率半径が非常に大きくなっており、外周側（矢印ｃ方向）の先端に向かうに連れてメインリップ２２に近付かないように湾曲部分の曲がりが緩やかになった、軸線ｘを中心とする円盤状部分である。

すなわち、大半径フランジ部分１３３ｓにおいて、機外Ｂ側の外側（矢印ａ方向）の端面である外側面１３３ａは、外周側（矢印ｃ方向）の先端に向かうに連れてメインリップ２２に近付かないように湾曲部分の曲がりが緩やかになっている。このため、メインリップ２２のリップ先端と大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａとの相対的な接触角度θ１（図２）を、従来のスリンガー１０１の円筒部１０５とメインリップ１１１との相対的な接触角度θ０（図５）よりも小さくしている。

なお、大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａの外周側（矢印ｃ方向）の端部領域には、空間Ｓに侵入した潤滑油Ｇ１（図５）を機外Ａへ排出するために用いられる４本の螺旋溝状のネジ溝３６が設けられている。

これら４本のネジ溝３６は、図３に示すように、それぞれの始点ｓｔが互いに９０度ずつ離間した位置に形成されるとともに、それぞれの終点ｅｔについても互いに９０度ずつ離間した位置に形成されている。ネジ溝３６は、始点ｓｔから終点ｅｔまで約１周分程度の螺旋状に形成されているが、これに限るものではなく、半周程度、３／４周程度等の１周以下であったり、１周半程度、２周程度等の１周以上の螺旋状に形成されていてもよい。

また、ネジ溝３６は、大半径フランジ部分１３３ｓの内径側から外径側へ向かって右回転向き（時計回り）に次第に半径を大きくしながら進む４等配の溝としてそれぞれ独立して形成されている。ただし、これに限るものではなく、ネジ溝３６は、２等配、３等配、６等配等のその他種々の本数であってもよい。なお、この場合、スリンガー１３０は、ネジ溝３６とは逆に図中矢印で示すように左回転（反時計回り）するものとする。

ただし、スリンガー１３０の湾曲フランジ部１３３の外側面１３３ａに形成される溝としては、ネジ溝３６である必要は必ずしもない。例えば、図４（Ａ）に示すように、スリンガー１３０ｓでは、フランジ部１３３の湾曲フランジ部１３３の内径側から外径側へ向かって延びる放射状であり、当該スリンガー１３０の軸線とは垂直な方向へ直線状に延びる放射状溝１３７（１３７ａ〜１３７ｈ）であってもよい。この場合、メインリップ２２のリップ先端が湾曲フランジ部１３３の外側面１３３ａと摺動するのは、例えば放射状溝３７のほぼ中央付近の位置ＰＯＳ１となる。

同様に、図４（Ｂ）に示すように、スリンガー１３０ｖでは、フランジ部１３３の湾曲フランジ部１３３の内径側から外径側へ向かって延びるが、内径側から外径側の外周方向へ向かって図中右側へ傾斜するように直線状に延びる傾斜状溝１３８（１３８ａ〜１３８ｈ）であってもよい。この場合、メインリップ２２のリップ先端が湾曲フランジ部１３３の外側面１３３ａと摺動するのは、例えば傾斜状溝３８のほぼ中央付近よりもやや外周寄りの位置ＰＯＳ２となる。

この場合、放射状溝１３７および傾斜状溝１３８は、ネジ溝３６に比べて始点ｓｔから終点ｅｔまでの長さが非常に短くなり、放射状溝１３７、傾斜状溝１３８を伝って潤滑油Ｇ１を短時間のうちに振り切り、機内Ａ側へ戻すことが可能となる。また、放射状溝１３７および傾斜状溝１３８は、ネジ溝３６に比べて溝本数を多く形成することができるので、ネジ溝３６よりも短時間のうちに多くの量の潤滑油Ｇ１を機内Ａ側へ戻すことが可能となる。

上述したように、湾曲フランジ部１３３の大半径フランジ部分１３３ｓは、弾性体部２１のメインリップ２２のリップ先端と外側面１３３ａとが接触する際の相対的な接触角度θ１（図２、図６）を、従来の接触角度θ０（図５）に比して小さくすることを目的として、大きな曲率半径により湾曲状に形成されている。

この場合、接触角度θ１が従来の接触角度θ０よりも小さくなる分だけ、メインリップ２２のリップ先端と大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａとの接触面積が増大するため密封性を維持し易くなる。ここで、接触角度θ１は、メインリップ２２のリップ先端が大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａに押し付けられているものの、当該メインリップ２２のリップ先端側が折れ曲がることのない程度のしめしろで大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａと接触した状態にあることを前提とする。ただし、これに限るものではなく、メインリップ２２の先端側が折れ曲がる程度のしめしろで大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａとリップ先端とが接触した状態にあってもよい。この場合、当該メインリップ２２のリップ先端から付け根までの長さのうち、リップ先端から約２０％の長さよりも短い先端側の位置で測定された接触角度θ１であるものとする。

このように、オイルシール１は、スリンガー１３０の湾曲フランジ部１３３における大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａと接触する弾性体部２１のメインリップ２２が機内Ａ側に配置されて潤滑油が滲み出すことを防止するとともに、スリンガー１３０の円筒部１３１の外周面１３１ａに接触する弾性体部２１のダストリップ２３が機外Ｂ側に配置されてダストの侵入および機外Ｂ側へ潤滑油が漏洩することを防止する構造を有している。

ところで、一般的にハブベアリングに用いられるハブシールは、スリンガーのフランジ部と接触する弾性体部のサイドリップ（メインリップ２２に相当）が機外Ｂ側に配置されてダストの侵入を防止するとともに、スリンガーの円筒部と接触するラジアルリップ（ダストリップ２３に相当）が機内Ａ側に配置されて潤滑油の漏洩を防止する構造を有している。

すなわち、本発明のオイルシール１は、ハブベアリングに用いられるハブシールと比べて、スリンガー１３０と接触するメインリップ２２の配置が真逆であり、かつ、その役割についても逆であるため、ハブシールとは根本的に異なるシール構造を有するものである。

このような構成のオイルシール１において、弾性体部２１のメインリップ２２、ダストリップ２３、および、スリンガー１３０の円筒部１３１の外周面１３１ａ、および、湾曲フランジ部１３３の小半径フランジ部分１３３ｍおよび大半径フランジ部分１３３ｓによって軸線ｘを中心とした環状の閉じた空間Ｓ（図６）が形成されている。

この空間Ｓは、スリンガー１３０の湾曲フランジ部１３３における大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａとメインリップ２２のリップ先端との隙間を伝って機内Ａ側から当該空間Ｓに滲み出た潤滑油Ｇ１（図６）を貯留する空間である。この空間Ｓに貯留された潤滑油Ｇ１は、ダストリップ２３の存在により機外Ｂ側へ漏洩することが抑制されている。

＜作用および効果＞
以上の構成において、第１の実施の形態におけるオイルシール１は、シール部１０がハウジング２０２の内周面２０２ａに圧入して固定されるとともに、スリンガー１３０がクランクシャフト２０１の外周面２０１ａに圧入して固定されることに装着される。

このとき、シール部１０における弾性体部２１のダストリップ２３をスリンガー１３０の円筒部１３１の外周面１３１ａに所定のしめしろで接触させるとともに、当該弾性体部２１のメインリップ２２をスリンガー１３０の湾曲フランジ部１３３の外側面１３３ａに所定のしめしろで接触させる。この場合、メインリップ２２は、付け根部分２２ｒの厚さが本体部分２２ｂよりも薄いため、当該メインリップ２２が付け根から曲がるとしてもリップ先端が撓むことない程度のしめしろである。

このとき、弾性体部２１のメインリップ２２のリップ先端は、４本のネジ溝３６の何れかとメインリップ２２のリップ先端とが必ず接触するように、シール部１０とスリンガー１３０とが組み合わされる。

上述したように組み合わされて取り付けられたシール部１０とスリンガー１３０とからなるオイルシール１は、クランクシャフト２０１の回転に伴ってスリンガー１３０が左回転（反時計回り）する。

このとき、オイルシール１は、湾曲フランジ部１３３の大半径フランジ部分１３３ｓにおける外周側（矢印ｃ方向）の端部領域に形成された４本のネジ溝３６の影響により、空間Ｓに滲み出た潤滑油Ｇ１を内周側（矢印ｄ方向）から外周側（矢印ｃ方向）へ向かって移動させ、大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａとメインリップ２２のリップ先端との隙間から機内Ａ側へ吸い込んで排出する（ネジ作用）ことができる。すなわち、ネジ溝３６は、潤滑油Ｇ１を空間Ｓから機内Ａ側へ吸い込んで排出する油排出作用を機能として有している。

なお、オイルシール１では、弾性体部２１の中間リップ２４の存在により、空間Ｓに滲み出てきた潤滑油Ｇ１を受け止めることができるので、ダストリップ２３に潤滑油Ｇ１が直接到達することを防ぎながら空間Ｓに侵入した潤滑油Ｇ１を機内Ａ側へ吸い出すことができる。

また、オイルシール１は、スリンガー１３０の湾曲フランジ部１３３の回転に伴う遠心力によって空間Ｓ内の潤滑油Ｇ１を内周側（矢印ｄ方向）から外周側（矢印ｃ方向）へ向かって移動させ、湾曲フランジ部１３３の大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａとメインリップ２２のリップ先端との隙間から機内Ａ側へ潤滑油Ｇ１を振り切りながら排出する（振切作用）ことができる。

すなわち、オイルシール１は、ネジ溝３６の影響による空間Ｓの潤滑油Ｇ１に対するネジ作用と、湾曲フランジ部１３３の大半径フランジ部分１３３ｓの遠心力による空間Ｓの潤滑油Ｇ１に対する振切作用とにより、空間Ｓに存在する潤滑油Ｇ１を機内Ａに排出するポンピング効果を働かせることができる。

ところで、図５に示すように、従来の密封装置１００（図１０）ではメインリップ１１１の内側の面である内側面１１１ｕとフランジ部１０３の外側面１０３ａとの相対的な接触角度θ０を有する。これに比べて、図６に示すように、本発明のオイルシール１ではメインリップ２２の内側面２２ｕと大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａとの相対的な接触角度θ１の方が接触角度θ０よりも小さくなっている（θ０＞θ１）。

従来の密封装置１００では、メインリップ１１１とフランジ部１０３との接触角度θ０が大きいため、当該メインリップ１１１の内側面１１１ｕとフランジ部１０３の外側面１０３ａとの間に表面張力により付着される潤滑油Ｇ０の量が少ない。そのため、ポンピング効果が働いても、空間Ｓに侵入した潤滑油Ｇ０が全て効率良く機内Ａ側へ排出されることがないので一部残留してしまう。

これに対して、本発明のオイルシール１では、メインリップ２２と湾曲フランジ部１３３の大半径フランジ部分１３３ｓとの相対的な接触角度θ１が従来の接触角度θ０よりも小さい。このため、メインリップ２２の内側面２２ｕと大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａとの間に表面張力により付着して貯留される潤滑油Ｇ１の量が従来よりも多くなっている。

すなわち、メインリップ２２の内側面２２ｕと大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａとに付着される潤滑油Ｇ１の付着面積が従来よりも大きくなっている。具体的には、メインリップ２２の内側面２２ｕおよび大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａに付着される潤滑油Ｇ１の付着幅Ｗ１が従来の密封装置１００（図５）よりも大きい。

このため、メインリップ２２の内側面２２ｕと大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａとの間に表面張力により付着された潤滑油Ｇ１がそのまま全てポンピング作用によって機内Ａ側へ効率よく排出されるため、空間Ｓに潤滑油Ｇ１が残留してしまうことを防止することができる。

ところで、従来のフランジ部１０３では、当該フランジ部１０３の外側面１０３ａに付着した潤滑油Ｇ０が遠心力により振り切られるときの外周側（矢印ｃ方向）へ向かう速度ベクトルが大きい。

これに対し、本発明のオイルシール１では、大半径フランジ部分１３３ｓが湾曲し、外側面１３３ａが従来ほど垂直ではなく傾斜しているため、当該大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａに付着している潤滑油Ｇ１が遠心力により振り切られるときの外周側（矢印ｃ方向）へ向かう速度ベクトルが従来のフランジ部１０３よりも小さくなる。

さらに、オイルシール１では、大半径フランジ部分１３３ｓが湾曲し、外側面１３３ａが従来ほど垂直ではないため、大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａに付着している潤滑油Ｇ１の方が従来のフランジ部１０３に付着している潤滑油Ｇ０よりも離間し難い状態にある。なお、オイルシール１では、大半径フランジ部分１３３ｓが湾曲しているため、当該大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａに付着した潤滑油Ｇ１は、遠心力と表面張力により当該大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａに沿って機内Ａ側へ効率良く排出される。

かくしてオイルシール１では、エンジンの回転数が所定回転数以上に高くなった場合であっても、湾曲フランジ部１３３の遠心力による潤滑油Ｇ１の振切作用と、ネジ溝３６により潤滑油Ｇ１を機内Ａ側へ戻すネジ作用が効果的に働く。

すなわちオイルシール１では、機内Ａ側から空間Ｓに滲み出た潤滑油Ｇ１を当該空間Ｓから機内Ａ側へ効率的かつ短時間のうちに戻すポンピング効果を十分に発揮させることができる。かくして、オイルシール１は、機内Ａの潤滑油Ｇ１が空間Ｓに滲み出たとしても、空間Ｓに残留してしまい、当該空間Ｓから機外Ｂへ潤滑油Ｇ１が漏洩することを大幅に低減することができる。

さらにオイルシール１では、スリンガー１３０の湾曲フランジ部１３３と中間リップ２４との間隔が従来の密封装置１００（図１０）よりも狭くなっているため、ラビリンス効果により機外Ｂ側から機内Ａ側へダストが侵入することを従来よりも効果的に防止することができる。

さらに、オイルシール１では、メインリップ２２のリップ先端と大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａとの相対的な接触角度θ１が従来よりも小さいので、メインリップ２２の内側面２２ｕと大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａとの密着度が従来よりも増し、ネジ溝３６を多く塞ぐことになるため、従来に比して静止漏れを抑制することができる。

＜実施例＞
本発明のオイルシール１において、エンジンの回転数が例えば8000rpmの場合であって、メインリップ２２と湾曲フランジ部１３３の大半径フランジ部分１３３ｓとが接触したときの相対的な接触角度θ１を約３０度程度の角度大から約０度の角度小まで次第に小さくした場合、空間Ｓに存在する潤滑油Ｇ１が含まれたエアーの機内Ａ側へのエアー吸込量の変化を計測した。図７は、その接触角度θ１とエアー吸込量との関係を表したグラフである。

ここで、オイルシール１のスリンガー１３０に用いられるメインリップ２２としては、上述したように薄肉リップだけではなく、付け根部分２２ｒの厚さが本体部分２２ｂの厚さとほぼ同一かそれ以上の厚さを有する厚肉リップであってもよく、以下の説明では薄肉リップ２２０ｎおよび厚肉リップ２２０ｋとして区別する。なお、比較対象として、ネジ溝３６が形成されていないスリンガー（本発明のスリンガー１３０に相当する形状のスリンガー）に用いられる薄肉リップについては、薄肉リップ２２０ｘとして区別する。

この計測結果では、接触角度θ１が大きい場合、薄肉リップ２２０ｎ、厚肉リップ２２０ｋおよび薄肉リップ２２０ｘの何れにおいても、エアー吸込量が０[ml/min]であるが、接触角度θ１が小さくなるに連れてエアー吸込量がほぼリニアに増大していることが示されている。なお、ネジ溝３６が形成されていない薄肉リップ２２０ｘについては、ネジ溝３６が設けられていないため接触角度θ１が小さくなってもエアー吸込量が０[ml/min]であり、空間Ｓに潤滑油Ｇ１が滲み出る可能性が高いことが予測される。

このようにオイルシール１では、エンジンの回転数が8000rpmの場合であって、メインリップ２２と湾曲フランジ部１３３の大半径フランジ部分１３３ｓとの相対的な接触角度θ１が小さくなり、潤滑油Ｇ１の大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａに対する付着幅Ｗ１が大きくなる場合、空間Ｓに存在する潤滑油Ｇ１が含まれたエアーの機内Ａ側へのエアー吸込量が大幅に増大することが分かった。

すなわち、オイルシール１は、従来に比して、クランクシャフト２０１の回転数が所定以上の高速回転時であっても、メインリップ２２と湾曲フランジ部１３３の大半径フランジ部分１３３ｓとの相対的な接触角度θ１が小さくなれば、機内Ａ側から空間Ｓに滲み出した潤滑油Ｇ１を機内Ａ側へ効率的に戻し、空間Ｓに潤滑油Ｇ１が貯留されることを防止できることが判明した。

＜第２の実施の形態＞
図８は、本発明の第２の実施の形態に係るオイルシール２００の単体の構成を示す拡大断面図である。図２との対応部分に同一符号を付した図８に示すように、オイルシール２００は、シール部１０と、クランクシャフト２０１の外周面２０１ａに装着されるスリンガー２３０とを備え、これらが組み合わされて構成されている。すなわち、オイルシール２００は、第１の実施の形態におけるオイルシール１のスリンガー１３０に代えてスリンガー２３０を用いている点を特徴とする。

スリンガー２３０は、円筒部２３１、および、凸状湾曲フランジ部２３２を備えている。円筒部２３１は、第１の実施の形態における円筒部１３１とほぼ同様の構成を有しているが、軸線ｘ方向に沿う長さが円筒部１３１（図１、図２）よりも長く形成されている。スリンガー２３０においても、例えば板状部材を曲げ加工により形成することが可能である。

凸状湾曲フランジ部２３２は、円筒部２３１の内側（矢印ｂ方向）の端部から軸線ｘと離間する方向へ延びるとともに、シール部１０のメインリップ２２に沿うように凸状に湾曲した、軸線ｘを中心とする環状部分である。

具体的には、凸状湾曲フランジ部２３２は、円筒部２３１の内側（矢印ｂ方向）の端部から外周側（矢印ｃ方向）へ拡がりながら、その先端が内側（矢印ｂ方向）へ向かって曲がり、全体凸状に湾曲して膨出したアーチ形状を有している。凸状湾曲フランジ部２３２は、メインリップ２２に向かって凸状に湾曲した外側（矢印ａ方向）の面である外側面２３２ａを有し、その外側面２３２ａに第１の実施の形態と同様のネジ溝３６が形成されている。

凸状湾曲フランジ部２３２は、メインリップ２２に向かって凸状に湾曲した外側面２３２ａと、弾性体部２１のメインリップ２２のリップ先端との相対的な接触角度θ１を第１の実施の形態と同様に従来に比して小さくしている。この場合の接触角度θ１は、メインリップ２２のリップ先端と凸状湾曲フランジ部２３２の外側面２３２ａとが接触したときの接線と、メインリップ２２の内側面２２ｕとの間の角度である。

このような構成のオイルシール２００においても、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。具体的には、オイルシール２００では、メインリップ２２と凸状湾曲フランジ部２３２に付着される潤滑油Ｇ１の付着幅が従来の密封装置１００（図５）よりも大きくなる。このためオイルシール２００は、エンジンの回転数が増加した場合であっても、凸状湾曲フランジ部２３２の遠心力による潤滑油Ｇ１の振切作用と、ネジ溝３６により潤滑油Ｇ１を機内Ａ側へ戻すネジ作用とが効果的に働き、ポンピング効果を十分に発揮させることができる。すなわちオイルシール２００は、エンジンの高速回転時であっても、機内Ａ側から空間Ｓに滲み出した潤滑油Ｇ１を機内Ａ側へ効率良く戻し、空間Ｓに潤滑油Ｇ１が貯留されることを防止できるので、機内Ａの潤滑油Ｇ１が空間Ｓを介して機外Ｂへ漏洩することを大幅に低減することができる。

さらに、オイルシール２００においては、スリンガー２３０の円筒部２３１が第１の実施の形態の円筒部１３１よりも軸線ｘ方向に長いため、クランクシャフト２０１の外周面２０１ａとの嵌合面積が大きくなり、その分だけスリンガー２３０の軸線ｘ方向への位置ずれを抑制することができる。

＜第３の実施の形態＞
図９は、本発明の第３の実施の形態に係るオイルシール３００の単体の構成を示す拡大断面図である。図２、図８との対応部分に同一符号を付した図９に示すように、オイルシール３００は、シール部１０と、クランクシャフト２０１の外周面２０１ａに装着されるスリンガー３３０とを備え、これらが組み合わされて構成されている。すなわち、オイルシール３００は、第１の実施の形態におけるオイルシール１のスリンガー１３０や第２の実施の形態におけるオイルシール２００のスリンガー２３０に代えてスリンガー３３０を用いている点を特徴とする。

スリンガー３３０は、例えば、当該スリンガー３３０の外側（矢印ａ方向）および外周側（矢印ｃ方向）の部分が断面凹状となるように削り出すことにより形成することが可能であり、円筒部３３１、円盤状フランジ部３３３、および、円筒部３３１と円盤状フランジ部３３３とを一体に繋ぐ基部３３２とを備えている。

スリンガー３３０の円筒部３３１は、第１の実施の形態における円筒部１３１の内周面１３１ａと同様の内周面３３１ａを有している。基部３３２および円盤状フランジ部３３３は、第１の実施の形態における小半径フランジ部分１３３ｍ、大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａと同様の外側面３３３ａを有している。

すなわち、小半径フランジ部分１３３ｍおよび大半径フランジ部分１３３ｓの外側面１３３ａと、スリンガー３３０の基部３３２および円盤状フランジ部３３３の外側面３３３ａとは、その曲率半径やネジ溝３６の有無についても同じであり、メインリップ２２のリップ先端と円盤状フランジ部３３３の外側面３３３ａとが接触する際の相対的な接触角度θ１についても同じである。

したがって、オイルシール３００においても、第１の実施の形態におけるオイルシール１と同様の作用効果を奏し、機内Ａの潤滑油Ｇ１が空間Ｓを介して機外Ｂへ漏洩することを大幅に低減することができる。

さらに、オイルシール３００においては、スリンガー３３０の円筒部３３１および基部３３２がクランクシャフト２０１の外周面２０１ａと嵌合されるときの嵌合面積が第１および第２の実施の形態よりも大きくなるので、その分だけスリンガー３３０の軸線ｘ方向への位置ずれを抑制することができる。

＜他の実施の形態＞
なお、上述した第１乃至第３の実施の形態においては、メインリップ２２として、付け根部分２２ｒの厚さを本体部分２２ｂの厚さよりも薄くした薄肉リップを用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、付け根部分２２ｒの厚さが本体部分２２ｂの厚さと同等かそれよりも厚くしてもよい。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の第１乃至第３の実施の形態に係るオイルシール１、２００、３００に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題および効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

また、本実施の形態に係る密封装置としてのオイルシール１、２００、３００は、自動車用エンジンのシールとして用いられるものとしたが、本発明に係る密封装置の適用対象はこれに限られるものではなく、他の汎用機械、産業機械等、本発明の奏する効果を利用し得る全ての構成に対して、本発明は適用可能である。

１、１００、２００、３００…オイルシール、１０、１０２…シール部、２０…補強環、２１…弾性体部、２２、１１１…メインリップ、２３…ダストリップ、２４…中間リップ、３６…ネジ溝（溝）、１０３…フランジ部、１０４…ネジ溝、１０１、１３０、２３０、３３０…スリンガー、１３１、２３１、３３１…円筒部、１３３…湾曲フランジ部、１３１ａ、２３１ａ、３３１ａ…外周面、１０３ａ、１３３ａ、２３２ａ、３３３ａ…外側面、１３３ｍ…小半径フランジ部分、１３３ｓ…大半径フランジ部分、１３７…放射状溝（溝）、１３８…傾斜状溝（溝）、２０１…クランクシャフト（回転軸）、２０２…ハウジング、２３２…凸状湾曲フランジ部、３３２…基部、３３３…円盤状フランジ部、Ｓ…空間、Ａ…機内、Ｂ…機外

Claims (4)

1. ハウジングに対して回転する回転軸の外周面に装着される円筒部、および、当該円筒部の機内側の端部から前記回転軸の軸線と離間する方向へ延びる円環状のフランジ部を有するスリンガーと、
   前記ハウジングに装着され、前記スリンガーのフランジ部の外側面と摺動自在に接触することにより前記ハウジングの機内の潤滑油が機外へ漏洩することを防止するメインリップを有するシール部と
   を備え、
   前記フランジ部の外側面において前記メインリップと接触する部分には、回転時に前記潤滑油を前記ハウジングの機内側へ戻す排出作用を発揮するための溝が形成され、かつ、前記フランジ部の前記外側面と前記メインリップとが接触したときの当該フランジ部と当該メインリップとがなす相対的な接触角度が、前記スリンガ―における前記円筒部の機内側の端部から回転軸の軸線に対してフランジ部が垂直に外周側へ延びるものと比べて小さくなるように前記フランジ部が湾曲している
   ことを特徴とする密封装置。
2. 前記フランジ部は、前記メインリップに対して凹状に湾曲されており、その湾曲した前記フランジ部の外側面と当該メインリップのリップ先端とが接触する
   ことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 前記フランジ部は、前記メインリップに対して凸状に湾曲されており、その湾曲した前記フランジ部の外側面と当該メインリップのリップ先端とが接触する
   ことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
4. 前記フランジ部は、前記円筒部の内側の端部から前記回転軸の軸線と離間する外周側へ向かうに連れて凸状に膨出したアーチ形状を有している
   ことを特徴とする請求項３に記載の密封装置。

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