JPH08189563A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属環の樹脂材へインサート成形するタイプ
の密封装置において、樹脂材と金属環の接触面に発生す
る隙間を通って漏れが生ずることなどを防止するように
して、シール性の向上を図る。 【構成】 リップ部３が接続される金属環４の内周壁を
成形型のガイド面８としてこの金属環４を樹脂材２へイ
ンサート成形するもので、この金属環４に、ガイド面８
より大径でかつ内，外周に樹脂材２に対してシール面１
６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ、１７Ａ，１７Ｂを有す
る部位１２を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば樹脂材料でで
きたリテーナ等の部品にインサート成形するタイプの密
封装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の密封装置の従来のものを図１２
に示す。図を説明すると、１００は密封装置としてのオ
イルシールであって、このオイルシール１００は、ゴム
状弾性材料で出来たリップ部１０１と、金属環１０２か
ら構成されている。１０３が、樹脂材であって、例え
ば、リテーナ等の部品である。通常の場合、オイルシー
ル１００は単体で存在し、ケース、ケース蓋などの他の
部品に圧入などにより分解可能に組み込まれるものであ
るが、このオイルシール１００のように、樹脂材料で出
来た他の部品（樹脂材１０３）にインサート成形され
て、他の部品と一体となるオイルシールがある。

【０００３】このようにインサート成形するタイプのオ
イルシール１００の従来の金属環１０２の形状は、図１
２に示すとおり径方向内向きのフランジ部１０４の外径
側に、樹脂材１０３を射出成形する場合に、成形型にオ
イルシール１００を位置決めし、保持するために必要な
ガイド面１０５が内周面である円筒部１０６を有してい
る。フランジ部１０４の内径端部の両面にはゴム状弾性
体を被せて、焼付、接着等により、リップ部１０１を固
着し、一体となっている。また、円筒部１０６の外周面
は、樹脂材１０３との接触面１０７を構成しながら、樹
脂材１０３と連結している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術の場合では、樹脂材１０３と金属環１０２の
接触面１０７が円筒部１０６の外周面のみであるため、
環境温度が高温になると、熱膨張のために、金属環１０
２、樹脂材１０３共に外径方向に膨張するが、熱膨張係
数は一般に樹脂材の方が金属よりも大きいために、熱膨
張係数の大きい樹脂材１０３が外周側に、熱膨張係数の
小さい金属環１０２が内周側になっていることから、接
触面１０７側では熱膨張差によるすきまが生じようとす
る。その結果として、発生するすきまを伝って、軸シー
ルしたい流体の漏れを生じることになる。

【０００５】また、オイルシール１００を使用する箇所
は、例えば自動車のエンジンに使う等と、ガソリンのあ
る雰囲気の箇所が多い。このようなガソリン雰囲気で
は、樹脂材１０３には、膨潤するものがある。このよう
な場合、膨潤するのは樹脂材１０３であって、金属では
ないから、上記の熱膨張と同じ傾向の状態を呈すること
になる。

【０００６】また、たとえば図１３に示すように、オイ
ルシール１００を、樹脂材１０３の密封流体側Ｏの端面
を相手側取付部材１０８の端面に、ボルトＡ１０９にて
密接状態となるように締付固定し、さらに相手側取付部
材１０８の外周側のプレート１１０を介してボルトＢ１
１１にて樹脂材１０３の外周部を締付固定する場合、従
来のオイルシール１００にあっては、樹脂材１０３と金
属環１０２の接触面１０７が円筒部１０６の外周面のみ
であるため、樹脂材１０３の外周面側のすきま１１２を
なくすべく樹脂材１０３をボルトＢ１１１で締め上げる
と、樹脂材１０３を外径方向に引っ張る力ｆが働くか
ら、金属環１０２の接触面１０７側にすきまが生じ、漏
れを発生する傾向になる。

【０００７】さらに、金属環１０２の円周上に不均一な
熱膨張や上記のような外力ｆが発生した場合に金属環１
０２そのものが変形し、それがリップ部１０１を変形さ
せて、リップのシール性に悪影響を与える場合もある。

【０００８】本発明は、上記した従来技術の課題を解決
するためになされたもので、その目的とするところは、
金属環の樹脂材へインサート成形するタイプの密封装置
において、樹脂材と金属環の接触面に発生する隙間を通
って漏れが生ずることなどを防止するようにして、シー
ル性の向上を図り得る密封装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、リップ部が接続される金属環の
内周壁を成形型のガイド面として前記金属環を樹脂材へ
インサート成形する密封装置において、前記金属環に、
前記ガイド面より大径でかつ内，外周に前記樹脂材に対
してシール面を有する部位を設けたことを特徴とする。

【００１０】前記金属環のガイド面より大径でかつ内，
外周に樹脂材に対してシール面を有する部位に環状の溝
を設けるとよい。

【００１１】

【作用】上記構成の密封装置にあっては、たとえば環境
温度が高温になると、熱膨張のために、金属環、樹脂材
共に外径方向に膨張するが、熱膨張係数は一般に樹脂材
の方が金属よりも大きいために、樹脂材が金属環に対し
外周側になっているところでは、熱膨張差によるすきま
が生じようとする。しかし、樹脂材の中に入り込んだ金
属環部位をガイド面より大径でかつ内，外周に樹脂材に
対してシール面を有する形状としたことから、その部位
の内周側では、熱膨張係数の小さい金属が外周側で、熱
膨張係数の大きい樹脂が内周側となるために、締め代が
生じて、その内周面がシール面となって、シールしたい
油などが発生するすきまを伝って漏れてきても、その締
め代の生じている内周面にてシールされることになる。

【００１２】膨潤の場合も、また樹脂材に外径方向の外
力が加わった場合も、同じ状態が発生する。樹脂材の中
に入り込んだ金属環部位の内周面では圧縮締め代が生じ
て、その内周面がシール面となってシールの機能を発揮
する。

【００１３】一方、低温時の場合は、全体として収縮す
るのであるが、やはり、樹脂材と金属環との間に熱膨張
差があるために、金属環部位の外周面に、圧縮締め代が
生じて、その外周面がシール面となってシールの機能を
発揮する。

【００１４】金属環に、ガイド面より大径でかつ内，外
周に樹脂材に対してシール面を有する前記樹脂材の中に
入り込む部位を設けたことから、従来品よりも、金属環
の剛性が増し、金属環、リップ部の変形も少なくなり、
リップのシール性も向上する。

【００１５】さらに、金属環のガイド面より大径でかつ
内，外周に樹脂材に対してシール面を有する部位に環状
の溝を設けることで、樹脂材成形時にこの溝に入り込ん
で突起部が形成され、この突起部と溝との間にてシール
され、軸方向の外力または熱膨張差に対しても、シール
性向上となる。

【００１６】

【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。

【００１７】（第１実施例）本発明の第１実施例に係る
密封装置を図１乃至図４に基づいて説明する。

【００１８】１が密封装置としてのオイルシールであ
る。２が樹脂材であって、例えば、リテーナ等の部品で
ある。オイルシール１は、ゴム状弾性材料で出来たリッ
プ部３と金属環４とで構成されている。リップ部３は、
金属環４の径方向内向きのフランジ部４１に、ゴム状弾
性材料を被せて、焼付、接着等により、金属環４に固着
し、一体となっている。また、リップ部３は、軸シール
の機能を果たすために、密封流体側Ｏの流体をシールす
るメインリップ５、大気側Ａからのダスト等をシールす
るダストリップ６を持っている。

【００１９】また、メインリップ５の大気側Ａの面に
は、ねじ溝５１が形成されており、このねじ溝５１によ
るポンピング作用によりシール性を向上させるものであ
る。

【００２０】金属環４は、フランジ部４１の外径側に、
樹脂材２を射出成形する場合に、図７に示す成形型であ
る金型７にオイルシール１を位置決めし、保持するため
に必要なガイド面８が内周面である第１円筒部９のほか
に、さらにその密封流体側Ｏに、ガイド面８より大径の
第２円筒部１０を有し、その第２円筒部１０と第１円筒
部９とを連結する傾斜部１１を有する段状に拡がる部位
１２を設けている。この部位１２は、樹脂材２の中に深
く埋没して、その全面は樹脂材２で被われている。

【００２１】ここで、図７に基づいて本実施例に係るオ
イルシール１のインサート成形について説明する。

【００２２】金型７は、上型７１と下型７２とを備えて
おり、金属環４をインサートした状態で型合わせするこ
とで、図７に示すように径方向外側を樹脂材２を成形す
るための樹脂材キャビティ７３とし、径方向内側をリッ
プ部３を成形するためのリップ部キャビティ７４として
いる。そして、金属環４は、第１円筒部９の内周壁が上
型７１の樹脂材キャビティ７３側の周面に密接状態で配
設され、フランジ部４１が上型７１の樹脂材キャビティ
７３側周面に沿って突出する凸部７５と下型７２の樹脂
材キャビティ７３側周面に沿って突出する凸部７６にて
挟まれて金型７にインサートされている。

【００２３】このとき、第１円筒部９の内周壁（内周
面）が上型７１に対するガイド面８となっており、段状
に拡がった部位１２が樹脂材キャビティ７３内に入り込
んでいる。この状態で、樹脂材キャビティ７３内に流動
樹脂を流し込み、リップ部キャビティ７４内にてゴム生
地を加硫成形することで、金属環４が樹脂材２にインサ
ートされ、金属環４の内向きフランジ部４１の内端にリ
ップ部３が接続されたオイルシール１が成形される。

【００２４】尚、上型７１の凸部７５を有する樹脂材キ
ャビティ７３側の周面の径の方が下型７２の凸部７６を
有するリップ部キャビティ７３側の周面の径より大径と
なっており、これらの凸部７５，７６によって金属環４
の内向きフランジ部４１をつぶすように挾むことによ
り、インサート成形時の樹脂回りを防止している。

【００２５】次に、上記インサート成形により製造され
た製品の一例として、図５および図６に示すオイルシー
ル１’について説明する。

【００２６】このオイルシール１’は、図示しないがエ
ンジンのクランクシャフトに使用されるもので、オイル
シール１’の金属環およびリップ部は、上記したオイル
シール１の金属環およびリップ部と同一となっている。
したがって、その同一の構成部分については、同一の符
号を付して、その説明は省略する。

【００２７】一方、樹脂材は、上記したようにエンジン
のクランクシャフトに使用されることから、図５に示す
ような形状のリテーナ２’となっており、このリテーナ
２’は、相手側取付部材（図示せず）に螺合固定される
ものである。したがって、リテーナ２’の外周部には、
相手側取付部材の端面に対して螺合固定させるための孔
が複数設けられており、１３は図中上下それぞれ一対に
設けられた平面ボルト孔で、１４は図中ほぼ中央部に一
対に設けられたノックピン孔である。また、リテーナ
２’の底面部には、相手側取付部材を介してオイルシー
ル１’を径方向に対して螺合固定させるための一対のオ
イルパンボルト孔１５が設けてある。

【００２８】次に、上記のように構成された本発明に係
るオイルシール１，１’の金属環４の段状に拡がる部位
１２の新しい作用・効果について述べる。

【００２９】本発明に係るオイルシール１，１’では、
インサート成形後、金属環４について、フランジ部４１
の角部の外周面１６Ａ、第１円筒部９の外周面１６Ｂ、
段状に拡がる部位１２の傾斜部１１の外側の面１６Ｃ，
第２円筒部１０の外周面１６Ｄから成るイ面１６と、段
状に拡がる部位１２の傾斜部１１の内側の面１７Ａと第
２円筒部１０の内周面１７Ｂから成るロ面１７と、第２
円筒部１０の端面に、樹脂材２，リテーナ２’と接触す
る領域が構成される。この状態で、環境温度が高温にな
ると、熱膨張のために、金属環４、樹脂材２，リテーナ
２’共に外径方向に、即ち、図１のＸ方向に膨張する
が、熱膨張係数は一般に樹脂材の方が金属よりも大きい
ために、多くの樹脂材２，リテーナ２’が金属環４の外
周側になっている部分では、熱膨張差によるすきま（図
中点線部参照、特にＣ部参照）が生じようとする。

【００３０】しかし、金属環４の段状に拡がる部位１２
の内周側の部分では、熱膨張係数の小さい金属が外周側
で、熱膨張係数の大きい樹脂が内周側となっているため
に、上記ロ面１７において締め代（図中Ｄ部参照）が生
じるのである。シールしたい油などが金属環４と樹脂材
２，リテーナ２’とのイ面１６側の接触面に生じるすき
まを伝って漏れる場合を考えると、金属環４の断面の周
囲をぐるっと伝ってこなければならないが、段状に拡が
る部位１２の内周側を必ず通らなければならないから、
ロ面１７にてシールされることになる。すなわち、ロ面
１７（いわゆる金属環４の内周面）がシール面を成すの
である。

【００３１】膨潤の場合も上記の熱膨張の場合と全く同
じである。膨潤しようとするのは樹脂材の方のみであっ
て、熱膨張と同じような傾向の膨潤差が生じるからであ
る。

【００３２】また、図４に示すように、樹脂材２に外径
方向の引っ張る力が外力Ｆとして加わった場合や、図５
および図６に示すように樹脂材がリテーナ２’の場合
に、平面ボルト孔１３を介して相手側取付部材に図示し
ない平面ボルトによるボルト締めおよびノックピン孔１
４を介して図示しないノックピンを圧入し、そしてオイ
ルパンボルト孔１５を介して図示しないボルトにてボル
ト締めすることによりリテーナ２’を外径方向に引っ張
る力が加わった場合（図１３参照）も、同じ状態が発生
する。

【００３３】金属環４に対して樹脂材２，リテーナ２’
が外周側にある部分では引き離されるためにすきま（図
２中点線部参照、特にＣ部参照）が生じようとするが、
樹脂材２，リテーナ２’が内周側となる段状に拡がる部
位１２の内周側では樹脂材２は圧縮の状態となり、ロ面
１７側に締め代（図中Ｄ部参照）が生じて、シールの機
能を発揮する。

【００３４】一方、低温時を考える。この場合は、全体
として収縮するのであるが、やはり、樹脂材２，リテー
ナ２’と金属環４との間に熱膨張差があるために、図３
に示すように、ロ面１７側にすきま（図中点線部参照、
特にＦ部参照）を生じるが、第１円筒部９の外周面１６
Ｂと、段状に拡がる部位１２の傾斜部１１の角部の外周
面１６Ｃ，第２円筒部１０の外周面１６Ｄのイ面１６
に、圧縮締め代が生じ（特に図中Ｅ部参照）、イ面１６
がシール面を成す。これは収縮率（＝膨張率）の大きい
樹脂材２，リテーナ２’が金属環４の外周側にあるから
である。膨張の場合に比べて、シールをする箇所が多く
て、漏れに対して安全である。

【００３５】その他として、段状に拡がる部位１２を設
けたことにより、従来品よりも、金属環の剛性が増した
から、金属環４とリップ部３の変形も少なくなり、メイ
ンリップ５、ダストリップ６のシール性も向上する。

【００３６】また、上記したように凸部７４を有する上
型７１と樹脂材キャビティ７３側の周面の径の方が凸部
７６を有する下型７２のリップ部キャビティ７３側の周
面の径より大径となっており、これらの凸部７５，７６
によって金属環４の内向きフランジ部４１をつぶすよう
に挟むことにより、インサート成形していることから、
金属環４を介して図中上下の樹脂材２，リテーナ２’に
おいて、下側が径方向内側に若干突出する段差部を有す
ることになり、その下側の樹脂材２，リテーナ２’にて
金属環４の抜け防止を図ることができる。尚、金属環４
の内向きフランジ部４１の大気側Ａの面側の部位の樹脂
材２，リテーナ２’が無くても、金属環４の第１円筒部
９の外周面１６Ｂおよび傾斜部１１の外側の面１６Ｃ側
の樹脂材２，リテーナ２’の部位のいわゆるアンダーカ
ット領域があれば抜け防止は達成できる。

【００３７】ここで、本実施例では、金属環４に樹脂材
２の中に入り込み段状に拡がる部位１２を設けたもので
あったが、この形状に限定されるものではない。一般
に、金属環のガイド面より大径でかつ内，外周に樹脂材
に対してシール面を有する部位を樹脂材の中に入り込む
形状とすればよい。その部位では、必ず、金属環の内，
外周に対して、膨張率の大きい樹脂材が内，外周側にあ
り、熱膨張の際には、内周面に締め代が生じ、収縮の際
には、外周面に締め代が生じるからである。

【００３８】図８に、本実施例とは形状の異なる種々の
態様を挙げておく。これらは、すべて、樹脂材の中に入
り込んだ金属環部位が、ガイド面より大径でかつ内，外
周に樹脂材に対してシール面を有するものである。

【００３９】図８（ａ）は、樹脂材の中に入り込んだ金
属環部位１２Ａが曲面となっている金属環４Ａを示して
いる。図８（ｂ）は、金属環部位１２Ｂが段付の円筒状
になっている金属環４Ｂを示している（図１の段状に拡
がるものとほとんど同じ）。図８（ｃ）は、金属環部位
１２Ｃの外径側の円筒部が同図（ｂ）と反対側に折れ曲
がっている金属環４Ｃを示している。図８（ｄ）は、金
属環部位１２Ｄがテーパ状に拡がっている金属環４Ｄを
示している。

【００４０】（第２実施例）図９に第２実施例に係る密
封装置を示す。第２実施例は第１実施例の部位１２に環
状の溝を設けたものである。

【００４１】図９において、この実施例では部位１２の
内周側に溝３０，３１を設け、外周側に溝３２を設けて
ある。この溝３０，３１，３２には樹脂材２が入り込み
それぞれ突起部２０，２１，２２を形成している。

【００４２】このように構成した第２実施例では、例え
ば、軸方向の外力または軸方向の高温膨張差を考えた
時、図１０に破線にて示すようなすきまが発生すること
になる。しかし、溝３０，３１，３２および突起部２
０，２１，２２のある部分については、樹脂材２全体の
熱膨張が生じても、突起部２０，２１，２２が熱膨張す
るため、この部分において、すきまは発生せず、溝３
０，３１，３２との間でそれぞれシール性を向上でき
る。

【００４３】この溝３０，３１，３２の形状は断面略半
円状であるが、もちろん、これに限るものではなく、例
えば、図１１に示すような波形状のもの，断面がＵ字形
状，Ｖ字形状のものでもよく、また、溝の数についても
この実施例では内周面１７Ｂに２か所，外周面１６Ｄに
１か所、合わせて３か所に設けているが、内周面１７Ｂ
に１か所，外周面１６Ｄに２か所等でもよく、内周面１
７Ｂ，外周面１６Ｄ共にさらに多くの溝を設けてもよい
が、シール性を考慮した時、内周面１７Ｂ，外周面１６
Ｄ共に少なくとも１つの溝を設ける必要がある。

【００４４】なお、この溝は、図８（ａ）〜（ｄ）にそ
れぞれ示した金属環４Ａ〜４Ｄの部位１２Ａ〜１２Ｄに
設けることもできる。

【００４５】一方、例えば、径方向に延びるフランジ部
に溝および突起部を設けたものでは、樹脂材全体の軸方
向の熱膨張が生じた場合、フランジ部と樹脂材の間にす
きまが発生してしまう可能性がある。よって、このよう
な軸方向の外力または軸方向の高温膨張差にもシール性
を発揮するためには、略軸方向に延びる金属環の部位に
溝を設ける必要がある。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
温度が高い場合には、外径方向に熱膨張するため、樹脂
材の中に入り込んだ金属環部位の内周面と樹脂材との間
に、締め代が生じて、シールしたい油などが発生するす
きまを伝って漏れてきても、その締め代の生じている内
周面がシール面となり、シールされることになる。

【００４７】膨潤の場合も、同じく、シールの機能を発
揮する。樹脂材に引っ張るような外力が働いたときも同
じである。

【００４８】一方、低温の場合には、収縮するため、樹
脂材の中に入り込んだ金属環部位の外周面と樹脂材との
間に、締め代が生じて、シールしたい油などが発生する
すきまを伝って漏れてきても、その締め代の生じている
外周面がシール面となり、シールされることになる。

【００４９】金属環に、成形型のガイド面より大径でか
つ内，外周に樹脂材に対してシール面を有する前記樹脂
材の中に入り込む部位を設けたことから、従来品より
も、金属環の剛性が増し、金属環、リップ部の変形も少
なくなり、リップのシール性も向上する。

【００５０】さらに、金属環のガイド面より大径でかつ
内，外周に樹脂材に対してシール面を有する部位に環状
の溝を設けることで、樹脂材成形時にこの溝に入り込ん
で突起部が形成され、この突起部と溝との間にてシール
され、径方向のみならず軸方向の外力または熱膨張差に
対しても、シール性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１実施例に係る密封装置とし
てのオイルシールの断面図である。

【図２】図２は図１のオイルシールの高温又は外力を受
けた作用を示す説明用断面図である。

【図３】図３は図１のオイルシールの低温時の作用を示
す説明用断面図である。

【図４】図４は樹脂材に外力を受けた作用を示すリップ
部を省略した説明用断面斜視図である。

【図５】図５は本発明の一実施例に係る製品の一例を示
すオイルシールを示しており、同図（ａ）は正面図で、
同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図で、同図
（ｃ）は同図（ａ）の底面図である。

【図６】図６は図５（ｂ）のＢ部拡大図である。

【図７】図７は図１のオイルシールの製造工程を示す要
部断面図である。

【図８】図８は本発明に係る密封装置の金属環の種々の
形状を示す断面図である。

【図９】図９は本発明の第２実施例に係る密封装置とし
てのオイルシールの断面図である。

【図１０】図１０は図９に示したオイルシールの軸方向
の外力または高温膨張を示す説明用断面図である。

【図１１】図１１は本発明の第２実施例に係る密封装置
に適用される金属環の他の形状を示す断面図である。

【図１２】図１２は従来の密封装置としてのオイルシー
ルの断面図である。

【図１３】図１３は図１２のオイルシールの使用状態を
示す要部断面図である。

【符号の説明】

１，１’ オイルシール（密封装置） ２ 樹脂材 ２’ リテーナ（樹脂材） ３ リップ部 ４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ 金属環 ４１ フランジ部 ５ メインリップ ５１ ねじ溝 ６ ダストリップ ７ 金型（成形型） ７１ 上型 ７２ 下型 ７３ 樹脂材キャビティ ７４ リップ部キャビティ ７５，７６ 凸部 ８ ガイド面 ９ 第１円筒部 １０ 第２円筒部 １１ 傾斜部 １２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ 部位 １３ 平面ボルト孔 １４ ノックピン孔 １５ オイルパンボルト孔 １６ イ面 １６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ 面 １７ ロ面 １７Ａ，１７Ｂ 面 ２０，２１，２２ 突起部 ３０，３１，３２ 溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リップ部が接続される金属環の内周壁を
   成形型のガイド面として前記金属環を樹脂材へインサー
   ト成形する密封装置において、 前記金属環に、前記ガイド面より大径でかつ内，外周に
   前記樹脂材に対してシール面を有する部位を設けたこと
   を特徴とする密封装置。
2. 【請求項２】 前記金属環のガイド面より大径でかつ
   内，外周に樹脂材に対してシール面を有する部位に環状
   の溝を設けたことを特徴とする請求項１に記載の密封装
   置。