JPWO2014021179A1

JPWO2014021179A1 - 密封装置

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Publication number: JPWO2014021179A1
Application number: JP2014528100A
Authority: JP
Inventors: 松井　宏樹; 宏樹松井; しほ佐藤
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2033-07-25
Also published as: EP2881631A1; CN104508336A; WO2014021179A1; EP2881631A4; JP5926382B2; US20150285379A1; EP3187755B1; US9638324B2; EP2881631B1; CN104508336B; EP3187755A1

Abstract

スリンガーとリップ部材との組み合わせよりなる密封装置において、そのシール性、特に外部ダストに対するシール性を向上させることができる密封装置を提供する。この目的を達成するため、相対回転する二部材のうちの一方の部材に装着されるスリンガーと他方の部材に装着されるリップ部材とを有し、スリンガーは、一方の部材に嵌合される筒状部と径方向に延びるフランジ部とを一体に有し、リップ部材は、フランジ部に摺動自在に密接する端面リップを有する密封装置において、リップ部材のほうへ向けて軸方向に突出する折り曲げ部をフランジ部に設け、微小間隙を備えるラビリンス構造を折り曲げ部とリップ部材との間に設けたことを特徴とする。

Description

本発明は、密封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、自動車関連の分野において回転用オイルシールとして用いられ、または汎用機械の分野等において回転用オイルシールとして用いられる。また、本発明の密封装置は、機内に潤滑油が存在するエンジン用シールとして好適に用いられる。

従来から図３に示すように、相対回転する二部材のうちの一方の部材（例えば軸７１）に装着されるスリンガー５１と他方の部材（例えば軸ハウジング、図示せず）に装着されるリップ部材６１とを有し、前者のスリンガー５１に一方の部材に嵌合される筒状部５２と径方向に延びるフランジ部５３とを一体に設けるとともに、後者のリップ部材６１にフランジ部５３に摺動自在に密接する端面リップ６２を設けた密封装置（端面リップタイプオイルシール）が知られている。

この種の密封装置は、上記したようにスリンガー５１とリップ部材６１とを組み合わせで使用され、スリンガー５１が一方の部材と一緒に回転することによる油振り切り、およびネジ溝（図示せず）によるポンプ効果と、端面リップ６２とスリンガー５１とが適切な反発力（接触力）を有することにより機内Ａの油を密封している。

しかしながら、スリンガー５１のポンプ効果が大きく、機外（大気側）Ｂのダストを大量に吸い込んでしまい、よってこれを原因として端面リップ６２が損傷する等して油漏れが発生する可能性がある。

また、この種の密封装置は、機内に潤滑油が存在するディーゼルまたはガソリンエンジン用シールとして用いられることがあり、この場合、端面リップは機内の潤滑油によって適度に潤滑される必要がある（特許文献３または４参照）。

実開平２−１６８６３号公報実開昭６３−１２８３２０号公報ＷＯ２００９／１２５７３４Ａ１特開２００４−３１６６８１号公報

本発明は以上の点に鑑みて、スリンガーとリップ部材との組み合わせよりなる密封装置において、そのシール性、特に外部ダストに対するシール性を向上させることができる密封装置を提供することを目的とし、また、これにより端面リップが外部ダストによって損傷しにくい構造の密封装置を提供することを目的とする。またこれに加えて、機内の油が端面リップを漏れたときに、この漏れた油を端面リップ近傍に蓄えることができ、もってこの油によって端面リップの摺動部を潤滑することができる構造の密封装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による密封装置は、相対回転する二部材のうちの一方の部材に装着されるスリンガーと他方の部材に装着されるリップ部材とを有し、前記スリンガーは、前記一方の部材に嵌合される筒状部と径方向に延びるフランジ部とを一体に有し、前記リップ部材は、前記フランジ部に摺動自在に密接する端面リップを有する密封装置において、前記リップ部材のほうへ向けて軸方向に突出する折り曲げ部を前記フランジ部に設け、微小間隙を備えるラビリンス構造を前記折り曲げ部と前記リップ部材との間に設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２による密封装置は、上記した請求項１記載の密封装置において、前記折り曲げ部と前記筒状部との間にリップ端を配置するとともに前記スリンガーに対し接触しない構造の非接触リップを前記リップ部材に設け、微小間隙を備えるラビリンス構造を前記非接触リップと前記スリンガーとの間に設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項３による密封装置は、上記した請求項２記載の密封装置において、前記折り曲げ部へ向けてリップ端を配置するとともに前記スリンガーに対し接触しない構造の第２非接触リップを前記端面リップの根元部に設け、ダストの滞留を発生させる空間部を前記非接触リップと前記第２非接触リップとの間に設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項４による密封装置は、上記した請求項１、２または３記載の密封装置において、当該密封装置は、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ことを特徴とする。

上記構成を備える本発明の密封装置においては、リップ部材のほうへ向けて軸方向に突出する折り曲げ部がフランジ部に設けられるとともに微小間隙を備えるラビリンス構造が折り曲げ部とリップ部材との間に設けられているために、ラビリンス構造が発揮するシール効果によって、外部ダストが端面リップの先端部に到達するのを抑制することが可能とされる。

また、機内の油が端面リップを漏れた場合、この漏れた油は端面リップおよび折り曲げ部間の空間に蓄えられる。これは、折り曲げ部およびリップ部材間にラビリンス構造が設けられているため、油がラビリンス構造を通過しにくいからである。したがってこの端面リップおよび折り曲げ部間の空間に蓄えられる油によって端面リップの摺動部を適度に潤滑することが可能とされる。

また、本発明の密封装置においては、折り曲げ部と筒状部との間にリップ端を配置するとともにスリンガーに対し接触しない構造の非接触リップがリップ部材に設けられるとともに微小間隙を備えるラビリンス構造が非接触リップとスリンガーとの間に設けられているために、摺動トルクを増大させることなく、ラビリンス構造を２箇所に亙って設けることができ、よって更に外部ダストに対するシール性を向上させることが可能とされる。

また、本発明の密封装置においては、折り曲げ部へ向けてリップ端を配置するとともにスリンガーに対し接触しない構造の第２非接触リップが端面リップの根元部に設けられるとともにダストの滞留を発生させる空間部が非接触リップと第２非接触リップとの間に設けられているために、空間部にダストを滞留させることができ、よって更に外部ダストに対するシール性を向上させることが可能とされる。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち本発明によれば以上説明したように、ラビリンス構造が発揮するシール効果や、空間部にダストを滞留させることによるシール効果によって、外部ダストが端面リップの先端部に到達するのを抑制することが可能とされる。したがって外部ダストによって端面リップが損傷するのが抑制され、端面リップのシール性が長期間に亙って維持されるため、端面リップの本来の機能である油漏れ抑制効果を長期間に亙って維持することが可能とされる。

また、機内の油が端面リップを漏れたときに、この漏れた油が端面リップ近傍に蓄えられるため、この油によって端面リップの摺動部を潤滑することができる。したがって端面リップが潤滑不足により損傷するのを抑制することが可能とされる。

本発明の第１実施例に係る密封装置の要部断面図本発明の第２実施例に係る密封装置の要部断面図従来例に係る密封装置の要部断面図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）スリンガーに折り返しを設け、ラビリンス効果をリップ間に持たすことで、ダストが端面リップ先端に到達することを防ぐ。
（２）また、軸側にも非接触のリップ（非接触リップ）を設けることで、トルクＵＰすることなく、ラビリンス構造を２箇所設けることができ、更にダスト性の向上が期待できる。
（３）スリンガーをある角度で曲げただけでも同様のラビリンス効果が期待でき、端面リップに非接触のリップ（第２非接触リップ）を追加し、スリンガーの曲げ角度とリップ（第２非接触リップ）の角度を合わせることで、侵入したダストをリップ（第２非接触リップ）と軸側リップ（非接触リップ）の間のポケット（空間部）で滞留させてやり、端面リップ先端へのダスト侵入を防止する。
（４）本発明により、端面リップの耐外部ダスト性の向上が期待でき、油漏れの改善、および車両寿命の向上が図れる。

（５）図３に示したタイプのオイルシールは、主にディーゼルエンジン用として使用されており、シールリップの材質は、シリコーンゴムやアクリルゴムまたは高品質品としてのフッ素ゴム（ＦＫＭ）などとなっている。また、近年では、シールリップ摺動部の低トルク化を目的として、このタイプのオイルシールをガソリンエンジンに使用する開発検討も行なわれている。ここで、ガソリンエンジンでは、使用する回転数が高いなどの理由で耐熱性が求められ、シリコーンゴム等では耐久性に問題があるため、フッ素ゴム（ＦＫＭ）が専ら使用されるようになる。しかしながら、フッ素ゴム（ＦＫＭ）は潤滑油との馴染みが悪く、端面リップ（サイドリップ）から漏れた油が直ちにラジアルリップ（ダストリップ）側に流れ出てしまうことが懸念される。そこで、本発明では、ガソリンエンジン用のフッ素ゴム（ＦＫＭ）からなるオイルシールにおいて、その漏れた油を端面リップ（サイドリップ）近傍で保持する構造とした。

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は、本発明の第１実施例に係る密封装置の要部断面を示している。当該実施例に係る密封装置は例えば、自動車関連の分野においてエンジンシールとして用いられるものであって、機内Ａの油が機外Ｂへ漏洩するのを抑制するとともに機外Ｂの外部ダストが機内Ａへ侵入するのを抑制する。また、当該実施例に係る密封装置は、機内Ａに潤滑油が存在するディーゼルまたはガソリンエンジン用シールとして好適に用いられる。

当該実施例に係る密封装置は、相対回転する二部材のうちの一方の部材（例えば軸、図示せず）に装着されるスリンガー１１と、他方の部材（例えば軸ハウジング、図示せず）に装着されるリップ部材２１とを有し、これらの組み合わせによって構成されている。

スリンガー１１は、金属材よりなり、筒状部１２の軸方向一方（機内Ａ側）の端部に径方向外方へ向けてフランジ部（外向きフランジ部）１３を一体成形したものであって、筒状部１２の内周面をもって一方の部材の外周面に嵌合される。

リップ部材２１は、取付環２２と、この取付環に被着（接着）されたゴム状弾性体３１とを有している。取付環２２は、金属材よりなり、筒状部２３の軸方向他方（機外Ｂ側）の端部に径方向内方へ向けてフランジ部（内向きフランジ部）２４を一体成形したものであって、筒状部２３の外周面をもって他方の部材の内周面に嵌合される。フランジ部２４は、図示するようなテーパー面２５を備えるものであっても良い。

ゴム状弾性体３１は、取付環に２２被着（接着）された被着ゴム部３２と、この被着ゴム部３２に支持されてスリンガー１１のフランジ部１３の軸方向端面に摺動自在に密接する端面リップ（サイドリップ）３３と、同じく被着ゴム部３２に支持されてスリンガー１１の筒状部１２の外周面に摺動自在に密接するラジアルリップ（ダストリップ）３４とを一体に有している。端面リップ３３は主に機内Ａの油をシールするものであって、この機能を発揮するため、リップ端を機内Ａ側であって径方向外方へ向けている。ラジアルリップ３４は主に機外Ｂの外部ダストをシールするものであって、この機能を発揮するため、リップ端を機外Ｂ側であって軸方向他方へ向けている。

また、当該実施例に係る密封装置は、更なる特徴として、以下の構成を有している。

（Ａ）
リップ部材２１のほうへ向けてすなわち軸方向他方へ向けて突出する環状の折り曲げ部１４が端面リップ３３の内周側に位置してスリンガー１１のフランジ部１３に設けられており、この折り曲げ部１４とリップ部材２１との間に微小間隙を備えるラビリンス構造４１が設けられている。微小間隙は、折り曲げ部１４および被着ゴム部３２間の軸方向間隙として設けられ、またこれと連続する折り曲げ部１４および端面リップ３３の根元部間の径方向間隙として設けられている。折り曲げ部１４は、全体として断面略Ｕ字形に形成され、内周筒状部１４ａ、略１８０度に亙って反転する反転部１４ｂおよび外周筒状部１４ｃの組み合わせによって構成されている。内周筒状部１４ａの外周面および外周筒状部１４ｃの内周面は互いに接触している。内周筒状部１４ａの内周面および外周筒状部１４ｃの外周面はそれぞれ軸方向ストレートな円筒面状に形成されている。

（Ｂ）
スリンガー１１における折り曲げ部１４と筒状部１２との間にリップ端３５ａを配置するとともにスリンガー１１に対し接触しない構造の非接触リップ３５が折り曲げ部１４の内周側に位置してリップ部材２１のゴム状弾性体３１によって設けられており、この非接触リップ３５とスリンガー１１との間に微小間隙を備えるラビリンス構造４２が設けられている。微小間隙は、非接触リップ３５および筒状部１２間の径方向間隙として設けられ、またこれと連続する非接触リップ３５および折り曲げ部１４間の径方向間隙として設けられている。非接触リップ３５は全体として軸方向一方へ向けて設けられている。

上記構成の密封装置においては、リップ部材２１のほうへ向けて突出する折り曲げ部１４がスリンガー１１のフランジ部１３に設けられるとともに微小間隙を備えるラビリンス構造４１が折り曲げ部１４とリップ部材２１との間に設けられているために、ラビリンス構造４１が発揮するシール効果によって、外部ダストが端面リップ３３の先端部に到達するのを抑制することが可能とされている。

また、スリンガー１１における折り曲げ部１４と筒状部１２との間にリップ端３５ａを配置するとともにスリンガー１１に対し接触しない構造の非接触リップ３５がリップ部材２１に設けられるとともに微小間隙を備えるラビリンス構造４２が非接触リップ３５とスリンガー１１との間に設けられているために、摺動トルクを増大させることなく、ラビリンス構造４１，４２を都合２箇所に亙って設けることができ、よって更に外部ダストに対するシール性を向上させることが可能とされている。

したがってこれらのことから、外部ダストによって端面リップ３３が損傷するのが抑制され、端面リップ３３のシール性が長期間に亙って維持されるため、端面リップ３３の本来の機能である油漏れ抑制効果を長期間に亙って維持することが可能とされている。

尚、追加で説明すると、上記端面リップ３３、非接触リップ３５およびラジアルリップ３４などを含むゴム状弾性体３１の材料としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ニトリルゴムまたはアクリルゴムなどとし、特に当該密封装置をガソリンエンジン用シールとして用いる場合には、高温耐久性の観点からフッ素ゴム（ＦＫＭ）とするのが好ましい。但し、フッ素ゴム（ＦＫＭ）においては、潤滑油との親和性が低いため、端面リップ３３から染み出た潤滑油が容易にラジアルリップ３４側へ流れ出すことが懸念されるところ、当該密封装置によれば、染み出た潤滑油が端面リップ３３と折り曲げ部１４で作られる空間（端面リップ３３のリップ端から折り曲げ部１４ないしラビリンス構造４１，４２にかけての空間）に保持されるため、潤滑油不足による問題（トルク上昇や摩耗発生など）が端面リップ３３の摺動面に発生するのを抑制することができる。また、この作用効果を一層促進するため、端面リップ３３またはフランジ部１３の摺動面およびこの摺動面からラジアルリップ３４側（内周側）にかけて潤滑油を摺動面に戻すポンプ用のネジまたは溝を設けても良い。

第２実施例・・・
図２は、本発明の第２実施例に係る密封装置の要部断面を示している。当該実施例に係る密封装置は例えば、自動車関連の分野においてエンジンシールとして用いられ、機内Ａの油が機外Ｂへ漏洩するのを抑制するとともに機外Ｂの外部ダストが機内Ａへ侵入するのを抑制する。また、当該実施例に係る密封装置は、機内Ａに潤滑油が存在するディーゼルまたはガソリンエンジン用シールとして好適に用いられる。

（Ａ）
リップ部材２１のほうへ向けてすなわち軸方向他方へ向けて突出する環状の折り曲げ部１４が端面リップ３３の内周側に位置してスリンガー１１のフランジ部１３に設けられており、この折り曲げ部１４とリップ部材２１との間に微小間隙を備えるラビリンス構造４１が設けられている。微小間隙は、折り曲げ部１４および後述する第２非接触リップ３６間の軸方向間隙として設けられている。折り曲げ部１４は、全体として断面略Ｖ字形に形成され、内周テーパー部１４ｄ、反転部（頂部）１４ｅおよび外周テーパー部１４ｆの組み合わせによって構成されている。

（Ｃ）
また、折り曲げ部１４へ向けてリップ端３６ａを配置するとともにスリンガー１１に対し接触しない構造の第２非接触リップ３６が端面リップ３３の根元部内周面に位置してリップ部材２１のゴム状弾性体３１によって設けられており、この第２非接触リップ３６と非接触リップ３５との間にダストの滞留を発生させる環状の空間部３７が両リップ３５，３６間の谷間状のものとして設けられている。

また、折り曲げ部１４へ向けてリップ端３６ａを配置するとともにスリンガー１１に対し接触しない構造の第２非接触リップ３６が端面リップ３３の根元部に設けられるとともにダストの滞留を発生させる空間部３７が非接触リップ３５と第２非接触リップ３６との間に設けられているために、空間部３７にダストを滞留させることができ、よって更に外部ダストに対するシール性を向上させることが可能とされている。

尚、上記空間部３７によるダスト滞留効果を十分に発揮させるには、上記（Ｂ）に係る非接触リップ３５および折り曲げ部１４間の径方向間隙を侵入してくるダストが侵入方向を変えることなくそのまま空間部３７へ入ることが望ましいので、空間部３７はこれをこの非接触リップ３５および折り曲げ部１４間の径方向間隙の延長線上に設けることが好ましく、このため、第２非接触リップ３６を折り曲げ部１４の内周テーパー部１４ｄの延長線上に設け、第２非接触リップ３６の傾斜角度（密封装置の中心軸線に対する傾斜角度）と内周テーパー部１４ｄの傾斜角度（同上）を一致もしくは少なくとも概略一致させることが好ましい。

また、上記端面リップ３３、非接触リップ３５およびラジアルリップ３４などを含むゴム状弾性体３１の材料としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ニトリルゴムまたはアクリルゴムなどとし、特に当該密封装置をガソリンエンジン用シールとして用いる場合には、高温耐久性の観点からフッ素ゴム（ＦＫＭ）とするのが好ましい。但し、フッ素ゴム（ＦＫＭ）においては、潤滑油との親和性が低いため、端面リップ３３から染み出た潤滑油が容易にラジアルリップ３４側へ流れ出すことが懸念されるところ、当該密封装置によれば、染み出た潤滑油が端面リップ３３と折り曲げ部１４で作られる空間（端面リップ３３のリップ端から折り曲げ部１４ないしラビリンス構造４１，４２にかけての空間）に保持されるため、潤滑油不足による問題（トルク上昇や摩耗発生など）が端面リップ３３の摺動面に発生するのを抑制することができる。また、この作用効果を一層促進するため、端面リップ３３またはフランジ部１３の摺動面およびこの摺動面からラジアルリップ３４側（内周側）にかけて潤滑油を摺動面に戻すポンプ用のネジまたは溝を設けても良い。

１１スリンガー
１２，２３筒状部
１３，２４フランジ部
１４折り曲げ部
１４ａ内周筒状部
１４ｂ，１４ｅ反転部
１４ｃ外周筒状部
１４ｄ内周テーパー部
１４ｆ外周テーパー部
２１リップ部材
２２取付環
２５テーパー面
３１ゴム状弾性体
３２被着ゴム部
３３端面リップ
３４ラジアルリップ
３５非接触リップ
３５ａ，３６ａリップ端
３６第２非接触リップ
３７空間部
４１，４２ラビリンス構造

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による密封装置は、機内の油が機外へ漏洩するのを抑制するとともに機外のダストが機内へ侵入するのを抑制する密封装置であって、軸に装着されるスリンガーとハウジングに装着されるリップ部材とを有し、前記スリンガーは、前記軸に嵌合される筒状部と前記筒状部の機内側端部から径方向外方へ延びるフランジ部とを一体に有し、前記リップ部材は、リップ端を機内側へ向けて配置するとともに前記リップ端を前記フランジ部の軸方向端面に摺動自在に密接させることにより前記機内の油をシールする端面リップを有し、前記リップ部材のほうへ向けて軸方向に突出する折り曲げ部を前記フランジ部に設け、微小間隙を備えるラビリンス構造を前記折り曲げ部と前記リップ部材との間に設け、前記折り曲げ部と前記筒状部との間にリップ端を配置するとともに前記スリンガーに対し接触しない構造の非接触リップを前記リップ部材に設け、微小間隙を備えるラビリンス構造を前記非接触リップと前記スリンガーとの間に設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２による密封装置は、上記した請求項１記載の密封装置において、前記折り曲げ部へ向けてリップ端を配置するとともに前記スリンガーに対し接触しない構造の第２非接触リップを前記端面リップの根元部に設け、ダストの滞留を発生させる空間部を前記非接触リップと前記第２非接触リップとの間に設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項３による密封装置は、上記した請求項１または２記載の密封装置において、当該密封装置は、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ことを特徴とする。

Claims

相対回転する二部材のうちの一方の部材に装着されるスリンガーと他方の部材に装着されるリップ部材とを有し、前記スリンガーは、前記一方の部材に嵌合される筒状部と径方向に延びるフランジ部とを一体に有し、前記リップ部材は、前記フランジ部に摺動自在に密接する端面リップを有する密封装置において、
前記リップ部材のほうへ向けて軸方向に突出する折り曲げ部を前記フランジ部に設け、
微小間隙を備えるラビリンス構造を前記折り曲げ部と前記リップ部材との間に設けたことを特徴とする密封装置。
請求項１記載の密封装置において、
前記折り曲げ部と前記筒状部との間にリップ端を配置するとともに前記スリンガーに対し接触しない構造の非接触リップを前記リップ部材に設け、
微小間隙を備えるラビリンス構造を前記非接触リップと前記スリンガーとの間に設けたことを特徴とする密封装置。
請求項２記載の密封装置において、
前記折り曲げ部へ向けてリップ端を配置するとともに前記スリンガーに対し接触しない構造の第２非接触リップを前記端面リップの根元部に設け、
ダストの滞留を発生させる空間部を前記非接触リップと前記第２非接触リップとの間に設けたことを特徴とする密封装置。
請求項１、２または３記載の密封装置において、
当該密封装置は、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ことを特徴とする密封装置。