WO2007097320A1

WO2007097320A1 - オイルシール

Info

Publication number: WO2007097320A1
Application number: PCT/JP2007/053074
Authority: WO
Inventors: Takao Suzuki; Sinichi Tamura; Masaki Sohda; Tetsuya Ishikawa; Takashi Umeki
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha; Arai Seisakusho Co., Ltd.
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2007-08-30
Also published as: JPWO2007097320A1; US20120217707A1; CN101415973A; JP4975014B2; US8191900B2; US20090085301A1; CN101415973B; DE112007000330T5

Abstract

　オイルシール１Ａは、クランクケース１００に装着されるアウター部材２と、クランク軸１０１に一体回転可能に装着されるインナー部材３と、アウター部材２とインナー部材３とで形成される隙間Ｇ１に配置され、かつクランク軸１０１の回転停止時にアウター部材２と非接触の状態でインナー部材３に設けられるとともに、クランク軸１０１の回転速度の上昇に伴って隙間Ｇ１が塞がれるようにアウター部材２に接近する方向へ変位してアウター部材２に接触する第１可動リップ４と、を備えている。

Description

明細書

オイルシール技術分野

[0001] 本発明は、静止体とその静止体に回転自在に取付けられた回転体との間に設けられるオイルシールに関する。

背景技術

[0002] オイル等の流体の漏洩を防止するオイルシールとして、回転体と静止体との間に設けられた所定の隙間に移動可能な浮動リングを設けるとともに、回転体の回転停止時に静止体と接触して所定の隙間を塞ぐリップシールを備えたものがある（特許文献

D o

[0003] 特許文献 1：特開 2004— 132524号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 特許文献 1のオイルシールでは、回転体の回転速度の上昇に伴いリップシールが遠心力によって静止体力も離れる方向に変位して、静止体とリップシールとが接触状態から非接触状態に変化する。これにより、静止体とリップシールとの間の摩擦抵抗が減少する。し力しながら、回転体の回転速度の上昇に伴って、静止体とリップシールとが非接触状態になるとリップシールで塞がれていた隙間が開かれるのでオイル漏れを誘発するおそれがある。

[0005] そこで、本発明は、回転体の回転速度の上昇に伴うオイル漏れを防止できるオイルシールを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006] 本発明のオイルシールは、静止体と前記静止体に回転自在に取付けられる回転体との間に設けられるオイルシールであって、前記静止体に装着されるアウター部材と、前記回転体に一体回転可能に装着されるとともに、前記アウター部材との間に所定の隙間が形成されるようにして前記アウター部材と組み合わされるインナ一部材と、前記所定の隙間に配置され、かつ前記回転体の回転停止時に前記アウター部材と非接触の状態で前記インナ一部材に設けられるとともに、前記回転体の回転速度の上昇に伴って前記所定の隙間が塞がれるように前記アウター部材に接近する方向へ変位して前記アウター部材に接触する可動部材と、を備えることにより、上述した課題を解決する。

[0007] このオイルシールによれば、回転体の回転停止時にアウター部材と非接触の状態にあった可動部材が回転体の回転速度の上昇に伴ってアウター部材に接近する方向に変位してアウター部材に接触する。これにより、可動部材がアウター部材に接触するまでの間は可動部材と非接触の状態であるので摩擦抵抗が低減し、可動部材がアウター部材に接触した後は所定の隙間が塞がれるので回転体の回転速度の上昇に伴うオイル漏れを確実に防止できるようになる。

[0008] 本発明のオイルシールにおいて、前記可動部材には、前記静止体の内部空間の圧力を受けて前記可動部材を前記接近する方向に付勢する受圧部が設けられてもよい。この態様によれば、受圧部が内部空間の圧力を受けることにより、可動部材がアウター部材に接近する方向へ付勢される。そのため、内部空間の圧力を利用して可動部材をアウター部材に押し当ることができるので、可動部材にて所定の隙間を塞ぐシール効果が向上する。この態様においては、前記受圧部は、前記可動部材が前記アウター部材と接触したときに前記アウター部材と接触するスカート部を有していてもよい。この場合、受圧部はスカート部によって内部空間の圧力を受け止め易くなるので、可動部材をアウター部材に対してより強く押し当てることができる。そして、可動部材がアウター部材に接触したときにはスカート部もアウター部材と接触する。従って、可動部材とアウター部材との接触がより強固なものとなるのでシール効果が更に向上する。

[0009] 本発明のオイルシールにおいて、前記可動部材が前記アウター部材と非接触の状態にある場合に前記可動部材と前記アウター部材との間でオイルの漏洩を抑制できるラビリンスシールが形成されるように、前記可動部材と前記アウター部材との隙間が設定されてもよい。この態様によれば、可動部材がアウター部材と非接触の状態にある場合でも、アウター部材と可動部材とによって形成されたラビリンスシールにてオイルの漏洩が抑制される。従って、部品点数を増やすことなぐ所定の隙間が可動部材に塞がれる前の回転体の低速回転時力所定の隙間が可動部材に塞がれた後の回転体の高速回転時に亘つて効果的にオイル漏れを防止することができる。

[0010] 本発明のオイルシールにおいて、前記所定の隙間に配置され、かつ前記回転体の回転停止時に前記アウター部材と接触して前記所定の隙間が塞がれた状態で前記インナ一部材に設けられるとともに、前記回転体の回転速度の上昇に伴って前記所定の隙間が開かれるように前記アウター部材力離れる方向に変位する他の可動部材を更に備えてもよい。この態様によれば、二つの可動部材のそれぞれの変位の特性を適宜に設定することにより、オイルシールの特性を要求特性に応じて柔軟に対応させることができる。

[0011] 本発明のオイルシールにおいて、前記所定の隙間には、前記アウター部材及び前記インナ一部材のそれぞれと非接触の状態で移動可能な浮動リングが設けられてもよい。この態様によれば、所定の隙間の大きさを狭くしなくてもラビリンスシールを容易に形成することができる。これにより、所定の隙間が可動部材に塞がれる前の回転体の低速回転時から、所定の隙間が可動部材に塞がれた後の回転体の高速回転時に亘つて摩擦抵抗を増力 []させずにオイル漏れを効果的に防止できる。

[0012] 本発明のオイルシールにぉ、て、前記可動部材は、前記アウター部材と接触する接触部を有し、前記接触部は他の部分よりも摩擦係数が低ヽ低摩擦材料で構成されてもよい。また、前記アウター部材は、前記可動部材と接触する接触部を有し、前記接触部は他の部分よりも摩擦係数が低ヽ低摩擦材料で構成されてもょヽ。これらの場合、摩擦抵抗の増大を抑えながらより強く可動部材をアウター部材に押し当てることができるのでオイルシールの耐圧性が向上する。

[0013] 可動部材カこのような接触部を有して、る場合には、前記接触部は、前記低摩擦材料で構成された低摩擦領域と前記低摩擦材料よりも剛性の低い弾性材料で構成された弾性領域とを有し、前記低摩擦領域と前記弾性領域とは、前記回転体の回転速度の上昇に伴って、前記可動部材が前記アウター部材と前記低摩擦領域とが接触しかつ前記アウター部材と前記弾性領域とが接触しな、状態から、前記アウター部材と前記低摩擦領域及び前記弾性領域の両者とが接触する状態へ変化するように、前記接触部にそれぞれ配置されていてもよい。この態様によれば、アウター部材と低摩擦領域とが接触しかつアウター部材と弹性領域とが接触しない状態ではァウタ一部材と可動部材との間の摩擦抵抗を低減できる。そして、その状態よりも回転体の回転速度が上昇した場合には静止体の内部空間の圧力が高まるが、アウター部材と低摩擦領域及び弾性領域の両者とが接触するのでシール性が向上する。これにより

、例えば何らかの原因によって内部空間 100の圧力が異常に高まった場合でも、ォィル漏れを確実に防止できる。同時に外部からの異物侵入も防止することができる。

[0014] また、前記アウター部材には、前記可動部材の前記接触部に対向し、かつ前記ァウタ一部材の構成材料よりも剛性の低い弾性材料で構成された補助弾性部が設けられ、前記可動部材は、前記回転体の回転速度の上昇に伴って前記接触部が前記補助弾性部に接触するように変位してもよい。この場合、補助弾性部はアウター部材の構成材料よりも剛性の低い弾性材料で構成されているため、アウター部材に補助弾性部材を介して接触することによりシール性が向上する。しカゝも、補助弾性部は静止するアウター部材に設けられて、るので、可動部材の重量増加を回避することができる。これにより、可動部材の応答性を維持しつつシール性を向上することができる。

[0015] 本発明のオイルシールにおいて、前記他の可動部材は、前記アウター部材と接触する接触部を有し、前記接触部は他の部分よりも摩擦係数が低ヽ低摩擦材料で構成されていてもよい。この態様によれば、他の可動部材がアウター部材力離れる前において、他の可動部材とアウター部材との間の摩擦抵抗を低減することができる。

[0016] この態様にぉヽては、前記接触部は、前記低摩擦材料で構成された低摩擦領域と前記低摩擦材料よりも剛性の低、弾性材料で構成された弾性領域とを有し、前記他の可動部材が前記回転体の回転停止時に前記アウター部材と前記低摩擦領域及び前記弾性領域の両者とが接触する状態で前記インナ一部材に設けられていてもよ V、。他の可動部材の接触部の全部を低摩擦材料で構成した場合には摩擦低減効果は向上するが、変形し難いために他の可動部材がアウター部材力離れる前の低回転時に軸ぶれなどの影響を受けてシール性が悪ィ匕し易い。この形態によれば、他の可動部材がアウター部材力離れる前において、アウター部材と低摩擦領域及び弾性領域の両者とが接触しているため、このようなシール性の悪ィ匕を補うことができ、かつ接触部の全部を弾性材料で構成する場合よりも摩擦力を低減することができる。 [0017] 本発明のオイルシールにおいて、前記静止体として内燃機関のクランクケースが設けられるとともに、前記回転体として内燃機関のクランク軸が設けられてもよい。この態様によれば、クランク軸の回転速度が高回転の状態で負荷が増大することによりクランクケースの内圧が大気圧より高くなつた場合でも、可動部材がアウター部材と接触して所定の隙間が塞がれるので、クランクケース内のオイルやブローノィガスの漏洩を確実に防止できる。

発明の効果

[0018] 以上説明したように、本発明によれば、回転体の回転停止時にアウター部材と非接触の状態であった可動部材が回転体の回転速度の上昇に伴ってアウター部材に接近する方向に変位してアウター部材に接触する。これにより所定の隙間が塞がれるので回転体の回転速度の上昇に伴うオイル漏れを防止できる。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]図 1は、本発明の第 1の形態に係るオイルシールを内燃機関に適用した要部を示した断面模式図である。

[図 2]図 2は、クランク軸が回転状態の時の図 1のオイルシールを示した図である。

[図 3]図 3は、図 2よりもクランク軸の回転速度が高い状態の図 1のオイルシールを示した図である。

[図 4]図 4は、本発明の第 2の形態に係るオイルシールを内燃機関に適用した要部を示した断面模式図である。

[図 5]図 5は、クランク軸が回転状態の時の図 4のオイルシールを示した図である。

[図 6]図 6は、本発明の第 3の形態に係るオイルシールを内燃機関に適用した要部を示した断面模式図である。

[図 7]図 7は、本発明の第 4の形態に係るオイルシールを内燃機関に適用した要部を示した断面模式図である。

[図 8]図 8は、本発明の第 5の形態に係るオイルシールを内燃機関に適用した要部を示した断面模式図である。

[図 9]図 9は、クランク軸が回転状態の時の図 8のオイルシールを示した図である。

[図 10]図 10は、本発明の第 6の形態に係るオイルシールを内燃機関に適用した要部を示した断面模式図である。

[図 11]図 11は、クランク軸が回転状態の時の図 10のオイルシールを示した図である

[図 12]図 12は、図 11よりもクランク軸の回転速度が高い状態の図 10のオイルシールを示した図である。

[図 13]図 13は、本発明の第 7の形態に係るオイルシールを内燃機関に適用した要部を示した断面模式図である。

[図 14]図 14は、クランク軸が回転状態の時の図 13のオイルシールを示した図である

[図 15]図 15は、本発明の第 8の形態に係るオイルシールを内燃機関に適用した要部を示した断面模式図である。

[図 16]図 16は、クランク軸が回転状態の時の図 15のオイルシールを示した図である

[図 17]図 17は、図 16よりもクランク軸の回転速度が高!、状態の図 15のオイルシールを示した図である。

発明を実施するための最良の形態

(第 1の形態）

図 1は本発明の第 1の形態に係るオイルシールが組み付けられた内燃機関の要部を示した断面模式図である。なお、図 1及びその他の図において、本発明に係るオイルシールは軸線 CLに関して軸対称であるので片側の断面のみ図示することとする。図 1はクランク軸 101の回転停止状態を示しており、クランク軸 101は軸線 CL回りに回転自在な状態でクランクケース 100に取付けられている。オイルシール 1Aは、静止体としてのクランクケース 100と回転体としてのクランク軸 101との間に設けられる。即ちオイルシール 1Aはクランクケース 100とクランク軸 101との間に形成される環状の隙間に装着される。オイルシール 1Aはクランクケース 100の外側である大気側 AS とクランクケース 100の内側である密封側 OSとを区画することにより、密封側 OSから大気側 ASへのオイルやブローバイガス等の流体の漏洩を防止するとともに、大気側 AS力密封側 OSへの埃等の異物の侵入を防止する。オイルシール 1Aはクランク軸 101と同軸的に設けられた環状のアウター部材 2及び環状のインナ一部材 3をそれぞれ有している。アウター部材 2はオイルシールリテーナ 103を介在させてクランクケース 100に装着され、インナ一部材 3はクランク軸 101に一体回転可能に装着されている。アウター部材 2とインナ一部材 3とは、両者の間に隙間 Gが形成されるように互!ヽに離されて組み合わされて!/、る。

[0021] アウター部材 2は、オイルシールリテーナ 103に固定され、かつ軸線 CL方向に延びる外側円筒部 21と、外側円筒部 21の大気側 ASの端部から径方向内側に延びる内向きフランジ部 22とを有している。内向きフランジ部 22は、外側円筒部 21に対して略直角に径方向内側に向かって立ち上がる直立壁部 22aと、直立壁部 22aに続いて密封側 OSに向力つて傾く傾斜壁部 22bと、傾斜壁部 22bに続いて軸線 CL方向に延びる側壁部 22cとを備えている。一方、インナ一部材 3は、クランク軸 101に固定されかつ軸線 CL方向に延びる内側円筒部 31と、内側円筒部 31の密封側 OSの端部カも径方向外側に延びる外向きフランジ部 32とを有している。外向きフランジ部 32はアウター部材 2の内向きフランジ部 22と対向するように配置される。即ち、外向きフランジ部 32は、内側円筒部 31に対して略直角に径方向外側に向力つて立ち上がって内向きフランジ部 22の直立壁部 22aと略平行な直立壁部 32aと、直立壁部 32aに続いて軸線 CL方向に延びて内向きフランジ部 22の側壁部 22cと略平行な側壁部 32c と、側壁部 32cに続いて大気側 ASに向力つて傾くように延びて内向きフランジ部 22 の傾斜壁部 22bと略平行な傾斜壁部 32bとを備えている。

[0022] アウター部材 2とインナ一部材 3とで形成される隙間 Gのうち、内向きフランジ部 22 の側壁部 22cとインナ一部材 3の内側円筒部 31との間に形成される隙間 G1には、可動部材としての環状の第 1可動リップ 4が配置されている。第 1可動リップ 4はゴム等の弾性体で構成されていて、内側円筒部 31の密封側 OSの端部に取付けられた基端部 4aと、基端部 4aから大気側 ASに向力つて延びる中間部 4bと、中間部 4bから径方向外側に折り返された先端部 4cとを有している。先端部 4cには、第 1可動リップ 4を径方向内側へ付勢する環状のガータースプリング 7が取付けられて、る。図 1に示した回転停止状態では、第 1可動リップ 4はガータースプリング 7の弾性力によってアウター部材 2と非接触の状態、つまり隙間 G1が開かれた状態に保持されている。 [0023] また、アウター部材 2とインナ一部材 3とで形成される隙間 Gのうち、内向きフランジ部 22の側壁部 22cと外向きフランジ部 32の側壁部 32cとの間に形成される隙間 G2 には、他の可動部材としての環状の第 2可動リップ 5が配置されている。第 2可動リツプ 5は第 1可動リップ 4と同様にゴム等の弾性体で構成されている。第 2可動リップ 5は外向きフランジ部 32の直立壁部 32aと側壁部 32cとの境界に取付けられた基端部 5a と、基端部 5aから大気側 ASに向力つて延びる中間部 5bと、中間部 5bから径方向内側に折り返された先端部 5cとを有している。先端部 5cには、第 2可動リップ 5を径方向内側へ付勢するための環状のガータースプリング 8が取付けられて、る。図 1に示した回転停止状態では、第 2可動リップ 5はガータースプリング 8の弾性力によってァウタ一部材 2に押し当てられており、第 2可動リップ 5によって隙間 G2が塞がれた状態に保持されている。

[0024] また、アウター部材 2とインナ一部材 3とで形成される隙間 Gのうち、内向きフランジ部 22の傾斜壁 22bと外向きフランジ部 32の傾斜壁 32bとの間で形成される隙間 G3 には、浮動リング 9が配置されている。浮動リング 9はクランク軸 101の回転中にァウタ一部材 2及びインナ一部材 3のそれぞれと非接触の状態で隙間 G3内を移動できる。つまり浮動リング 9は、隙間 G3内に存在するオイルを浮動リング 9とアウター部材 2との間及び浮動リング 9とインナ一部材 3との間にそれぞれ介在させた状態で、インナ一部材 3の周速度よりも遅い速度でインナ一部材 3と同心的に回転するようになっている。浮動リング 9の厚さ寸法は、浮動リング 9、アウター部材 2及びインナ一部材 3の三者の間でラビリンスシールが形成されるように隙間 G3の大きさを考慮して設定される。

[0025] 図 2及び図 3は、クランク軸 101が回転状態にある場合のオイルシール 1Aを示しており、図 3は図 2の状態よりもクランク軸 101の回転速度が高い状態を示している。クランク軸 101が回転すると、インナ一部材 3がクランク軸 101と一体回転するので、第 1 可動リップ 4には径方向外側に向力遠心力が作用する。その遠心力はクランク軸 10 1の回転速度と比例して大きくなる。そのため、図 3に示すように、クランク軸 101の回転速度の上昇に伴つて第 1可動リップ 4はアウター部材 2に接近する方向に変位して第 1可動リップ 4がアウター部材 2と接触するに至る。これにより、隙間 G1が第 1可動リップ 4によって塞がれる。クランク軸 101の回転速度の変化に応じた第 1可動リップ 4 のこのような挙動は、例えばガータースプリング 7の外径、ばね定数等の仕様や第 1 可動リップ 4の構成材料を適宜に設定することで自在に制御可能である。例えば、クランク軸 101の任意の回転速度を狙つて第 1可動リップ 4がアウター部材 2に接触するよう〖こ構成でさる。

[0026] また、クランク軸 101の回転により隙間 G2に設けられた第 2可動リップ 5にも径方向外側に向かう遠心力が作用する。クランク軸 101の回転速度の上昇に伴つてその遠心力が大きくなる結果、第 2可動リップ 5をアウター部材 2に押し当てる力が徐々に減少する。そして図 2に示すように第 2可動リップ 5がアウター部材 2から離れる方向に変位して隙間 G2が開かれるようになる。第 2可動リップ 5の挙動も第 1可動リップ 4と同様に、ガータースプリング 8の外径、ばね定数等の仕様や第 2可動リップ 5の構成材料を適宜に設定することにより、クランク軸 101の任意の回転速度を狙って第 2可動リップ 5がアウター部材 2から離れるように構成することができる。

[0027] (第 2の形態）

次に、本発明の第 2の形態を図 4及び図 5を参照して説明する。この形態に係るォィルシール 1Bは、可動部材としての第 1可動リップ 204の構成を除き、第 1の形態のオイルシール 1Aと同一である。図 4及び図 5には第 1の形態と同一の構成に同一の参照符号が付されている。以下、第 1の形態と重複する説明は省略する。

[0028] オイルシール 1Bは、ゴム等の弾性体で構成された環状の第 1可動リップ 204を有しており、その第 1可動リップ 204は、インナ一部材 3の内側円筒部 31に取付けられた基端部 204aと、基端部 204aから密封側 OSに向力つて延びる中間部 204bと、中間部 204bから径方向外側へ折り返された先端部 204cとを備えて、る。オイルシール 1 Bは、図 5に示すように、クランク軸 101の回転速度の上昇に伴って第 1可動リップ 20 4がアウター部材 2に接近する方向へ変位したときに第 1可動リップ 204の内周面 21 0が密封側 OSに向く。クランクケース 100の内部空間 100aの圧力（密封側 OSの圧力）が大気圧よりも高い場合には、その圧力が第 1可動リップ 204の内周面 210に作用するので、その圧力を受けた第 1可動リップ 204はアウター部材 2へ接近する方向へ付勢される。そのため、内部空間 100aの圧力を利用して第 1可動リップ 204をァゥター部材 2に押し当ることができるので、第 1可動リップ 204によるシール効果が向上する。こうして、第 1可動リップ 204の内周面 210は本発明の受圧部として機能する。

[0029] (第 3の形態）

次に、本発明の第 3の形態を図 6を参照して説明する。この形態のオイルシール 1C は第 2の形態の第 1可動リップ 204の内周面 210にスカート部 11を設けたものであり、オイルシール 1Bの変形例に相当する。以下、図 6では第 2の形態と同一構成に同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。オイルシール 1Cのスカート部 11 は第 1可動リップ 204から密封側 OAに向かって延びており、図 6の実線で示すように、第 1可動リップ 204がアウター部材 2に接触したときに、その先端がアウター部材 2 に接触するように構成されている。なお、クランク軸 101の回転停止時においては、図 6の破線で示すように第 1可動リップ 204はアウター部材 2と非接触の状態に保持される。この形態によれば、スカート部 11が設けられることにより、クランクケース 100 の内部空間 100aの圧力を受け止め易くなるので、その圧力を利用して第 1可動リツプ 204をより強くアウター部材 2に押し当てることができる。このため、第 1可動リップ 2 04によるシール効果が第 2の形態よりも更に向上する。オイルシール 1Cでは、第 1可動リップ 204の内周面 210及びスカート部 11が本発明の受圧部として機能する。

[0030] (第 4の形態）

次に、本発明の第 4の形態を図 7を参照して説明する。この形態のオイルシール 1D は、ゴム等の弾性体で構成された環状の第 1可動リップ 404を有している。第 1可動リップ 404は、インナ一部材 3の内側円筒部 31に取付けられた基端部 404aを有し、その基端部 404aから密封側 OSに向カゝつて延びるように構成される。第 1可動リップ 40 4は上述の各形態と異なり、その先端部にガータースプリングが取付けられていない。即ち、図 7の破線で示すように第 1可動リップ 404は自身の弾性力によってクランク軸 101の回転停止時にアウター部材 2と非接触の状態に保持される。そして、クランク軸 101の回転速度が上昇すると、その回転に伴って生じる遠心力が第 1可動リップ 404の弾性力に打ち勝ち、それによつて図 7の実線で示すように第 1可動リップ 404 がアウター部材 2に接近する方向に変位してアウター部材 2に接触する。第 1可動リツプ 404はその構造が上述の各形態よりも簡素化されるので、コストの削減に貢献できる。この形態の第 1可動リップ 404の内周面 410は、アウター部材 2に接近する方向へ変位したときに密封側 OSに向く。そのため、内周面 410は第 2及び第 3の形態と同様に、クランクケース 100の内部空間 100aの圧力を利用して第 1可動リップ 404をアウター部材 2に押し当ることができ、内周面 410は本発明の受圧部として機能する。もっとも、第 1可動リップ 404が延びる方向は、図 7と反対向きに取付けられてもよい。つまり、第 1の形態と同様に基端部 404aから大気側 ASに向力つて延びるように構成されてもよい。

[0031] (第 5の形態）

次に、本発明の第 5の形態を図 8及び図 9を参照して説明する。図 8に示すように、この形態のオイルシール 1Eは、クランク軸 101と同軸的に設けられた環状のアウター部材 502及びインナ一部材 503をそれぞれ有して、る。アウター部材 502はオイルシールリテーナ 103を介在させてクランクケース 100に装着され、インナ一部材 503 はクランク軸 101に一体回転可能に装着されて、る。アウター部材 502とインナ一部材 503とは、上述の各形態と同様に両者の間に隙間 Gが形成されるように互いに離されて糸且み合わされて!/、る。

[0032] アウター部材 502は、オイルシールリテーナ 103に固定され、かつ軸線 CL方向に延びる外側円筒部 521と、外側円筒部 521の大気側 ASの端部から径方向内側に延びる内向きフランジ部 522とを有している。内向きフランジ部 522は、外側円筒部 52 1の大気側 ASの端部から大気側 ASに向力つて傾く傾斜壁部 522aと、傾斜壁部 52 2aに続、て径方向内側に延びる水平壁部 522bと、水平壁部 522bに続、て軸線 C L方向に延びる側壁部 522cとを備えている。一方、インナ一部材 503は、クランク軸 101に固定されかつ軸線 CL方向に延びる内側円筒部 531と、内側円筒部 31の密封側 OSの端部力径方向外側に延びる外向きフランジ部 532とを有している。外向きフランジ部 532は内側円筒部 531の密封側 OSの端部から密封側 OSに向かって傾く傾斜壁部 532aと、傾斜壁部 532aに続いて径方向外側に延びる水平壁部 532b と、水平壁部 532bに続、て軸線方向に延びる側壁部 532cとを有して、る。

[0033] アウター部材 502とインナ一部材 503とで形成される隙間 Gのうち、内向きフランジ部 522の傾斜壁部 522aと、外向きフランジ部 532の側壁部 532cとの間に形成される隙間 Glには、可動部材としての環状の第 1可動リップ 504が配置されている。第 1 可動リップ 504はゴム等の弾性体で構成されて、て、外向きフランジ部 532の側壁部 532cの大気側 ASの端部に取付けられた基端部 504aを有し、その基端部 4aから内向きフランジ部 522の傾斜壁部 522aと略平行に延びるように構成されている。その先端部には、第 4の形態と同様にガータースプリングが取付けられていない。従って、図 8に示すように、第 1可動リップ 504は自身の弾性力によってクランク軸 101の回転停止時にアウター部材 502と非接触の状態に保持される。そして、クランク軸 101 の回転速度が上昇すると、図 9に示すように、その回転に伴って生じる遠心力が第 1 可動リップ 504の弾性力に打ち勝ち、それによつて第 1可動リップ 504がアウター部材 502に接近する方向に変位してアウター部材 502に接触する。第 1可動リップ 504 の内周面 510は第 2〜第 4の形態と同様に、第 1可動リップ 504がアウター部材 502 に接近する方向へ変位したときに密封側 OSに向いている。そのため、第 1可動リップ 504の内周面 510はクランクケース 100の内部空間 100aの圧力を受けて、第 1可動リップ 504をアウター部材 502へ接近する方向へ付勢できる。そのため、可動リップ 5 04の内周面 510は本発明の受圧部として機能する。

[0034] アウター部材 502とインナ一部材 503とで形成される隙間 Gのうち、内向きフランジ部 522の側壁部 522cと外向きフランジ部 532の側壁部 532cとの間に形成される隙間 G2には、他の可動部材としての環状の第 2可動リップ 505が配置されている。第 2 可動リップ 505は上述した各形態の第 2可動リップと同一構成であり、図 8に示すように、クランク軸 101の回転停止時にはガータースプリング 8の弾性力によってアウター部材 502に押し当てられており、第 2可動リップ 505によって隙間 G2が塞がれた状態に保持されている。そして、図 9に示すように、クランク軸 101の回転速度が上昇すると、その回転に伴って生じる遠心力により第 2可動リップ 505がアウター部材 502から離れる方向に変位して隙間 G2が開かれるようになる。

[0035] 本実施の形態では、第 1可動リップ 504がアウター部材 502と接触する接触部 12は他の部分よりも摩擦係数が低、低摩擦材料で構成されて、る。低摩擦材料としては、例えばポリテトラフルォロエチレン (PTFE)等のフッ素榭脂ゃダイヤモンドライク力一ボン (DLC)などを使用できる。これにより、アウター部材 502と第 1可動リップ 505 とが接触した場合には、その接触による摩擦抵抗が低減するのでトルク損失の増加を抑えながらオイル漏れを確実に防止できるようになる。また、第 2可動リップ 505の接触部 13も同様に低摩擦材料で構成されている。また、上述した低摩擦部材は、第 1可動リップ 504および第 2可動リップ 505と接触するアウター部材 502に構成することも可能である。つまり、第 1可動リップ 504又は第 2可動リップ 505と接触するァウタ一部材 502の接触部を低摩擦材料で構成してもよい。なお、上述した各形態に係る可動リップの接触部を上記の低摩擦材料で構成することも可能である。

[0036] また、本実施の形態では、第 1可動リップ 504とアウター部材 2とが互いに非接触状態にある場合に、第 1可動リップ 504とアウター部材 2との間でオイルの漏洩を抑制できるラビリンスシールが形成されるように、第 1可動リップ 504とアウター部材 2との間の間隔 gが設定されている。その間隔 gの大きさは、例えばクランクケース 100の内部空間 100aに生じ得る圧力の大きさに応じて適宜に設定される。これにより、第 1可動リップ 504がアウター部材 502と非接触の状態にある場合でも、アウター部材 502と第 1可動リップ 504とによって形成されたラビリンスシールにてオイルの漏洩が抑制される。従って、上記各形態のように浮動リング等の別部品を設けて部品点数を増やすことなく、隙間 G1が第 1可動リップ 504に塞がれる前のクランク軸 101の低速回転時から隙間 G1が第 1可動リップ 504に塞がれた後のクランク軸 101の高速回転時に亘つて効果的にオイル漏れを防止することができる。

[0037] (第 6の形態）

次に、本発明の第 6の形態を図 10〜図 12を参照して説明する。第 6の形態は第 5 の形態の変形例に相当する。第 6の形態と第 5の形態との共通部分はこれらの図に同一の符号を付して説明を省略する。これらの図に示すように、オイルシール 1Fはァウタ一部材 502に接触する接触部 14を有した可動部材としての第 1可動リップ 604を備えている。第 1可動リップ 604の接触部 14は他の部分よりも摩擦係数が低い上述した低摩擦材料で構成された低摩擦領域 14aとその低摩擦材料よりも剛性の低い弾性材料で構成された弾性領域 14bとを有している。低摩擦領域 14aは第 1可動リップ 60 4の先端側に配置され、弾性領域 14bは第 1可動リップ 604の基端部 604aの側に配置され、これらの領域は互いに隣接している。弾性領域 14bは低摩擦領域 14aよりも剛性が低く変形し易い。そのため、弾性領域 14bがアウター部材 502と接触した際のシール性は低摩擦領域 14aがアウター部材 502と接触した際よりも高い。なお、弾性材料としてはポリアミド等を原料としたゴムが適している。

[0038] クランク軸 101の回転速度が上昇すると、オイルシール 1Fは図 10の状態から図 11 の状態へ変化する。図 11の状態においては、第 1可動リップ 604はアウター部材 50 2と接触部 14の低摩擦領域 14aとが接触しかつアウター部材 502と接触部 14の弾性領域 14bとが接触しない位置に変位する。そして、図 11の状態力もクランク軸 101の回転速度が更に上昇すると、図 12に示すように、可動リップ 604はアウター部材 502 と低摩擦領域 14a及び弾性領域 14bの両者とが接触する位置に変位する。

[0039] この形態によれば、図 11の状態で低摩擦領域 14aがアウター部材 502に接触して V、る場合には摩擦抵抗を低減できる。クランク軸 101の回転速度が図 11の状態よりも上昇した場合にはクランクケース 100の内部空間 100aの圧力が高まる力図 12に示すように、アウター部材 502と低摩擦領域 14a及び弾性領域 14bの両者とが接触するためシール性が向上する。これにより、例えば何らかの原因によってクランクケース 100の内部空間 100aの圧力が異常に高まった場合でも、オイル漏れを確実に防止できる。同時に外部からの異物侵入も防止することができる。なお、第 1可動リップ 60 4の内周面 610も本発明の受圧部として機能する。

[0040] (第 7の形態）

次に、本発明の第 7の形態を図 13及び図 14を参照して説明する。第 7の形態は第 5の形態の変形例に相当する。第 7の形態と第 5の形態との共通部分はこれらの図に同一の符号を付して説明を省略する。これらの図に示すように、オイルシール 1Gはアウター部材 502に接触する接触部 15を有した他の可動部材としての第 2可動リツプ 705を備えている。第 2可動リップ 705の接触部 15は他の部分よりも摩擦係数が低い上述した低摩擦材料で構成された低摩擦領域 15aとその低摩擦材料よりも剛性の低い弾性材料で構成された弾性領域 15bとを有しており、これらの領域は互いに隣接して配置される。図 13に示すように、第 2可動リップ 705がアウター部材 502から離れる前、例えばクランク軸 101の回転停止時においては、第 2可動リップ 705はァウタ一部材 502と低摩擦領域 15a及び弾性領域 15bの両者とが接触する状態でインナ一部材 503に設けられている。図 14に示すように、クランク軸 101の回転速度が上昇すると第 2可動リップ 705がアウター部材 502から離れる状態となる。

[0041] 第 2可動リップ 705がアウター部材 502から離れる前の低回転速度時又は回転停止時はトルク変動が大きく軸ぶれも大きいため、第 2可動リップ 705がアウター部材 5 02から離れ易くなる。接触部 15の全部を低摩擦材料で構成した場合には摩擦低減効果は向上する力軸ぶれなどが起き易い低回転時においてシール性が悪ィ匕し易い。この形態によれば、アウター部材 502と低摩擦領域 15a及び弾性領域 15bの両者とが接触しているためシール性の悪ィ匕を補うことができ、かつ接触部 15の全部を弾性材料で構成する場合よりも摩擦力を低減することができる。なお、この形態は図 10に示した第 6の形態と組み合わせて実施することもできる。

[0042] (第 8の形態）

次に、本発明の第 8の形態を図 15〜図 17を参照して説明する。第 8の形態は第 5 の形態の変形例に相当する。第 7の形態と第 5の形態との共通部分はこれらの図に同一の符号を付して説明を省略する。これらの図に示すように、オイルシール 1Hのアウター部材 502には、第 1可動リップ 504の接触部 12に対向する補助弾性部 16が設けられている。補助弾性部 16は環状に形成されるとともに、アウター部材 502の構成材料よりも剛性の低!、弾性材料で構成されて!、る。弾性部材 16は第 1可動リップ 5 04との密着度が増すように、径方向外側に向力つて厚さが徐々に薄くなつた断面楔形状に構成される。補助弾性部 16はアウター部材 502の構成材料よりも剛性の低い弾性材料で構成されているため、接触部 12がアウター部材 502自体に接触する場合よりも、アウター部材 502に補助弾性部材 16を介して接触する場合の方がシール性が向上する。

[0043] クランク軸 101の回転速度が上昇すると、オイルシール 1Hは図 15の状態から図 11 6の状態へ変化する。図 15の状態においては、第 1可動リップ 504はアウター部材 5 02と接触部 12とが接触しかつアウター部材 502と補助弾性部 16とが接触しない位置に変位する。そして、図 16の状態力もクランク軸 101の回転速度が更に上昇すると、図 17に示すように、可動リップ 504はその接触部 12と補助弾性部 16とが接触する位置に変位する。 [0044] この形態によれば、図 16の状態で接触部 12がアウター部材 502に接触している場合には摩擦抵抗を低減できる。クランク軸 101の回転速度が図 16の状態よりも上昇した場合にはクランクケース 100の内部空間 100aの圧力が高まる力図 17に示すように、接触部 12が補助弾性部 16とが接触するためシール性が向上する。これにより、例えば何らかの原因によってクランクケース 100の内部空間 100aの圧力が異常に高まった場合でも、オイル漏れを確実に防止できる。同時に外部からの異物侵入も防止することができる。しカゝも、補助弾性部 16は静止するアウター部材 502に設けられているので、第 1可動リップ 504の重量増加を回避することができる。これにより、第 1可動リップ 504の応答性を維持しつつシール性を向上することができる。なお、この形態は図 10に示した第 6の形態又は図 13に示した第 7の形態と組み合わせて実施することもできる。また、この形態において、クランク軸 101の回転速度の上昇に伴つて、第 1可動リップ 504が変位した場合に、図 17の状態を経ずに補助弾性部 16に接触部 12が接触するように補助弾性部 16を配置してもよい。

[0045] 本発明は、上記各形態に限定されるものではなぐ本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明のオイルシールの適用対象は、内燃機関の他、各種ポンプに適用することもできる。本発明のオイルシールをポンプに適用する場合には、本発明のオイルシールを静止体としてのポンプハウジングと、ポンプハウジングに回転自在に取付けられるポンプ軸との間に設けてもよい。

[0046] また、上述した各形態における第 2可動リップは必須ではなぐこれを省略した形態で本発明を実施しても構わない。この場合でも、回転体の回転速度の上昇に伴って第 1可動リップがアウター部材に接触して隙間を塞ぐことができるので、回転体の回転速度の上昇に伴うオイル漏れを防止することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 静止体と前記静止体に回転自在に取付けられる回転体との間に設けられるオイルシールであって、

前記静止体に装着されるアウター部材と、前記回転体に一体回転可能に装着されるとともに、前記アウター部材との間に所定の隙間が形成されるようにして前記ァウタ一部材と組み合わされるインナ一部材と、前記所定の隙間に配置され、かつ前記回転体の回転停止時に前記アウター部材と非接触の状態で前記インナ一部材に設けられるとともに、前記回転体の回転速度の上昇に伴って前記所定の隙間が塞がれるように前記アウター部材に接近する方向へ変位して前記アウター部材に接触する可動部材と、を備えるオイルシール。

[2] 前記可動部材には、前記静止体の内部空間の圧力を受けて前記可動部材を前記接近する方向に付勢する受圧部が設けられてヽる請求項 1に記載のオイルシール。

[3] 前記受圧部は、前記可動部材が前記アウター部材と接触したときに前記アウター部材と接触するスカート部を有している請求項 2に記載のオイルシール。

[4] 前記可動部材が前記アウター部材と非接触の状態にある場合に前記可動部材と前記アウター部材との間でオイルの漏洩を抑制できるラビリンスシールが形成されるように、前記可動部材と前記アウター部材との隙間が設定されている請求項 1に記載の才イノレシ一ノレ。

[5] 前記所定の隙間に配置され、かつ前記回転体の回転停止時に前記アウター部材と接触して前記所定の隙間が塞がれた状態で前記インナ一部材に設けられるとともに、前記回転体の回転速度の上昇に伴って前記所定の隙間が開かれるように前記アウター部材力離れる方向に変位する他の可動部材を更に備える請求項 1〜4の V、ずれか一項に記載のオイルシール。

[6] 前記所定の隙間には、前記アウター部材及び前記インナ一部材のそれぞれと非接触の状態で移動可能な浮動リングが設けられている請求項 1〜4のいずれか一項に記載のオイルシール。

[7] 前記可動部材は、前記アウター部材と接触する接触部を有し、前記接触部は他の部分よりも摩擦係数が低、低摩擦材料で構成されて、る請求項 1〜4の、ずれか一項に記載のオイルシール。

[8] 前記アウター部材は、前記可動部材と接触する接触部を有し、前記接触部は他の部分よりも摩擦係数が低、低摩擦材料で構成されて、る請求項 1〜4の、ずれか一項に記載のオイルシール。

[9] 前記接触部は、前記低摩擦材料で構成された低摩擦領域と前記低摩擦材料よりも剛性の低い弾性材料で構成された弾性領域とを有し、

前記低摩擦領域と前記弾性領域とは、前記回転体の回転速度の上昇に伴って、前記可動部材が前記アウター部材と前記低摩擦領域とが接触しかつ前記アウター部材と前記弾性領域とが接触しな!ヽ状態から、前記アウター部材と前記低摩擦領域及び前記弾性領域の両者とが接触する状態へ変化するように、前記接触部にそれぞれ配置されている請求項 7に記載のオイルシール。

[10] 前記アウター部材には、前記可動部材の前記接触部に対向し、かつ前記アウター部材の構成材料よりも剛性の低い弾性材料で構成された補助弾性部が設けられ、前記可動部材は、前記回転体の回転速度の上昇に伴って前記接触部が前記補助弾性部に接触するように変位する請求項 7に記載のオイルシール。

[11] 前記他の可動部材は、前記アウター部材と接触する接触部を有し、前記接触部は他の部分よりも摩擦係数が低い低摩擦材料で構成されている請求項 5に記載のオイノレシーノレ。

[12] 前記接触部は、前記低摩擦材料で構成された低摩擦領域と前記低摩擦材料よりも剛性の低い弾性材料で構成された弾性領域とを有し、

前記他の可動部材が前記回転体の回転停止時に前記アウター部材と前記低摩擦領域及び前記弾性領域の両者とが接触する状態で前記インナ一部材に設けられて

V、る請求項 11に記載のオイルシール。

[13] 前記静止体として内燃機関のクランクケースが設けられるとともに、前記回転体として内燃機関のクランク軸が設けられて、ることを特徴とする請求項 1〜 12の、ずれか一項に記載のオイルシール。