WO2014132674A1

WO2014132674A1 - オイルシール

Info

Publication number: WO2014132674A1
Application number: PCT/JP2014/050042
Authority: WO
Inventors: 敬策岩片
Original assignee: 株式会社小松製作所
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2014-01-07
Publication date: 2014-09-04
Also published as: JP2014163499A; JP6013230B2; US20160003359A1; DE112014001013T5; CN105008775A; CN105008775B; DE112014001013B4; US10060532B2

Abstract

　クランクシャフト（４）の外周位置に設けられ、潤滑油およびエンジンオイルの二液をシールするオイルシール（１０）であって、フライホイール側をシールする第一シール（１１）と、エンジン側をシールする第二シール（１２）と、第一シール（１１）および第二シール（１２）のうちの少なくともいずれか一方に設けられて、第一シール（１１）、第二シール（１２）、およびクランクシャフト（４）で囲まれた空間（３１）をフライホイール側およびエンジン側のうちのいずれか一方に連通させる圧抜き孔（１６）と、第一シール（１１）および第二シール（１２）間に配置されて、空間（３１）を分割する仕切リップ（１５）とを設ける。

Description

オイルシール

　本発明は、オイルシールに係り、より詳しくは、二液型のオイルシールに関する。

　従来、オイルシールとして、例えばエンジンのクランクシャフト外周とフライホイールハウジング内周との間に設けられた二液型のものが知られている。この二液型のオイルシールは、クランクシャフトに供給されるエンジンオイルと、フライホイール側のクラッチディスクや変速機などに供給される潤滑油とを一対のリップによってシールし、二種類の油が一方から他方へ漏れるのを防いでいる。

　このような二液型のオイルシールは、両リップ間の空間に侵入しようとする油を外側に押し出すために、両リップのクランクシャフトに接触する面に螺旋状の溝を有している。両リップ間の空間に侵入しようとする油は、クランクシャフトが回転することで溝に押し込まれ、回転に伴って螺旋状に外側に押し出される。
　ところで、この空間の外側に油が押し出されると、空間内の空気も一緒に押し出されて空間内が負圧になることから、両リップがクランクシャフトに押し付けられ、オイルシールの摩耗が促進される。この結果、オイルシールのシール性や耐久性が低下するおそれがある。そこで、二液型のオイルシールでは、一方のリップ、例えばフライホイール側のリップに圧抜き用の孔を設けた構成が知られている（例えば、特許文献１～３参照）。

　特許文献１に記載のオイルシールは、フライホイール側をシールする第一シールと、クランクシャフト側をシールする第二シールとを備えている。第一シールには、この第一シール、第二シール、およびクランクシャフトで囲まれた空間と、フライホイールハウジング内の空間とを連通させる連通孔が設けられている。
　特許文献２に記載のオイルシールも、クランクシャフトに当接される一対のシール部材を備え、潤滑油室を一方と他方とに隔絶するように構成されている。このようなオイルシールでも、一方のシール部材に連通路が設けられ、隔絶された一方の空間とシール部材間の環状空所とを連通させている。
　特許文献３に記載のオイルシールは、一対のリップ間の空間とフライホイール側の空間（ミッションルーム）とを連通させるパイプを備えている。

特開２００３－２６２２７５号公報実開昭６０－１１２７５５号公報実開昭６０－８４８６０号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の連通孔を設けた構成、特許文献２に記載の連通路を設けた構成、および特許文献３に記載のパイプを設けた構成では、それらの連通孔や連通路、パイプなどを介して一方の隔絶空間からの油が一対のシール部材（リップ）間の空間内に浸入した場合、そのオイルが螺旋状の溝により他方の隔絶空間内に排出される可能性があり、一方の隔絶空間のオイルが不足するおそれがある。
　具体的には、フライホイール側のオイルが連通路等を通してシール部材間の空間内に浸入し、この空間内のオイルがクランクシャフト側のリップの螺旋状の溝によりエンジンブロック内へ排出されることが考えられる。この場合、フライホイール側のオイルがクランクシャフト側へ排出されることから、フライホイール側のオイルが不足してしまうのである。

　本発明の目的は、摩耗によるシール性の低下を抑制するとともに、一方の隔絶空間内の液体が他方の隔絶空間内に排出されるのを防止するオイルシールを提供することである。

　第１発明に係るオイルシールは、回転軸の外周位置に設けられ、第一液および第二液の二液をシールするオイルシールであって、前記回転軸の前記第一液側をシールする第一シールと、前記回転軸の前記第二液側をシールする第二シールと、前記第一シールおよび前記第二シールのうちの少なくともいずれか一方に設けられて、前記第一シール、前記第二シール、および前記回転軸で囲まれた空間を前記第一液側および前記第二液側のうちのいずれか一方に連通させる圧抜き孔と、前記第一シールおよび前記第二シール間に配設されて、前記空間を前記回転軸の軸方向に分割する仕切リップとを備えることを特徴とする。

　第２発明に係るオイルシールでは、前記圧抜き孔は、前記第一シールおよび前記第二シールのうち、汚染度合いが低い前記第一液または前記第二液をシールする側に設けられることが望ましい。

　第３発明に係るオイルシールでは、前記仕切リップは、前記分割する空間を連通する連通孔を備えることが望ましい。

　第４発明に係るオイルシールでは、前記圧抜き孔および前記連通孔は、前記回転軸の軸線に沿って対向する位置から互いにずれていることが望ましい。

　第５発明に係るオイルシールでは、前記圧抜き孔および前記連通孔は、略水平とされた前記回転軸の軸線に対して上方側に設けられることが望ましい。

　第６発明に係るオイルシールでは、前記圧抜き孔は、鉛直方向の最上部に対して前記回転軸の回転方向に通り越した側に設けられ、前記連通孔は、前記圧抜き孔に対向する位置に対して前記回転軸の回転方向の手前側にずれて設けられることが望ましい。

　第１発明によれば、第一シール、第二シール、および回転軸で囲まれた空間を回転軸の軸方向に分割する仕切リップを設けることにより、圧抜き孔から第一液または第二液が空間内に浸入しても、浸入した液を仕切リップにより軸方向のいずれかの側に案内して排出できる。このため、空間内が負圧となることを防止できるうえ、負圧防止用の圧抜き孔を設けた構成でも、圧抜き孔から空間内に浸入した第一液または第二液をもとの液側に排出でき、第二液および第一液が混合するのを防止できる。
　さらに、第一液または第二液をもとの液側に排出するので、第一液または第二液に不足が生じるのを防止できる。

　第２発明によれば、汚染度合いが低い方の第一液または第二液をシールする第一シールまたは第二シールに圧抜き孔を設けることにより、汚染度合いが低い第一液または第二液が、汚染度合いの高い第二液または第一液に混ざり合うのを防止できるので、汚染度合いの低い第一液または第二液の特性を良好に維持できる。

　第３発明によれば、仕切リップにより分割する空間を連通する連通孔を仕切リップに設けることにより、圧抜き孔を第一シールまたは第二シールにのみ設けた場合でも、仕切リップにより分割された空間の双方が負圧となるのを防止でき、第一シールまたは第二シールが負圧により回転軸に押し付けられて摩耗するのを防止できる。

　第４発明によれば、圧抜き孔と連通孔とが回転軸の回転方向、あるいは径方向、またはその両方に互いにずれていることで、圧抜き孔から浸入した第一液または第二液が連通部から入り込みにくくなり、第一液および第二液の混合をより確実に防止できる。

　第５発明によれば、圧抜き孔を鉛直方向の上方側に設けることにより、自重によって下方に滞留し易い第一液および第二液は、圧抜き孔から浸入しにくくなり、第一液および第二液の混合をより確実に防止できる。

　第６発明によれば、鉛直方向の最上部に対して回転軸の回転方向に通り越した側に圧抜き孔を設けることにより、回転軸が回転することで第一液および第二液が跳ね上げられる状態となっても、第一液および第二液が圧抜き孔から浸入しにくくなり、第一液および第二液の混合を一層確実に防止できる。また、連通孔を圧抜き孔に対向する位置から回転軸の回転方向の手前側にずれて設けることで、連通孔が圧抜き孔に対向しないので、分割された一方の空間に圧抜き孔から第一液または第二液が浸入したとしても、連通孔を介して他方の空間側へ浸入するのを防止できる。

本発明の第一実施形態にかかるエンジンの全体を示す一部断面図。前記第一実施形態にかかるオイルシールの一部を示す拡大断面図。前記オイルシールの圧抜き孔と連通孔との位置関係を示す説明図。本発明の第二実施形態にかかるオイルシールの一部を示す拡大断面図。

　以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
　なお、各実施形態において、同様の部分については同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。

［第一実施形態］
　図１には、本実施形態に係るエンジン１の一部断面図が示されている。
　この図１において、エンジン１は、内部に複数個形成されたシリンダ２と、各シリンダ２の内部で燃焼した燃焼ガスの圧力を受けて往復運動する複数のピストン３と、ピストン３の往復運動を回転運動に変換する回転軸としてのクランクシャフト４とを備えている。各ピストン３は、水平に配置されたクランクシャフト４にコンロッド５を介して往復動可能に取り付けられている。

　各シリンダ２と各ピストン３との間や、各ピストン３と各コンロッド５との間、および各コンロッド５とクランクシャフト４との間などは、摺動部となるため、潤滑油としてエンジンオイルが供給されている。エンジンオイルは、エンジン下部に設けられたオイルパン６に収納されており、オイルポンプ（図示せず）などによって汲み上げられる。その後、エンジンオイルは、シリンダ２の内部、ピストン３、コンロッド５、およびクランクシャフト４などに供給され、重力によってオイルパン６に戻るようになっている。

　クランクシャフト４の一端には、ピストン３による回転変動を抑制し、なめらかな回転を得るために、円盤状のフライホイール８が設けられている。また、フライホイール８には、クランクシャフト４が取り付けられている側の反対側に、駆動車軸へトルクを伝達する変速機（図示せず）が接続されている。フライホイール８は外周にスタータのピニオンと噛合するための歯車を有し、また、変速機も多数の歯車が互いに噛合されることで動力伝達を行うので、各部分が適切に潤滑される必要がある。そこで、これらにはエンジンオイルとは別の潤滑油が供給され、フライホイール８および変速機がこの潤滑油の雰囲気内で駆動されることで潤滑が行われている。

　このように、エンジン１側とフライホイール８側では別の潤滑油が使用されているため、エンジン１のエンジンブロック７とフライホイールハウジング９との間は、エンジンオイルと潤滑油とが互いに反対側に侵入しないように、環状のオイルシール１０にてシールされている。このオイルシール１０は、その外周がフライホイールハウジング９のシャフト孔内に嵌合され、内周がクランクシャフト４の外周に摺接している。

　なお、本実施形態では、エンジン１側のエンジンオイルおよびフライホイール８側の潤滑油は略同一粘度のものを使用している。エンジンオイルは過酷な条件下で使用され、経時と共に劣化するので、フライホイール８側の潤滑油よりも頻繁に交換する必要があり、オイルシール１０によってこれらを分断する必要がある。従って、本実施形態のオイルシール１０は、汚染度合いが低いフライホイール８側の潤滑油を第一液、汚染度合いが高くなるエンジン１側のエンジンオイルを第二液とする二液型となっている。

　オイルシール１０は、図２に示されるように、クランクシャフト４のフライホイール８側をシールする第一シール１１と、エンジン１側をシールする第二シール１２と、フライホイールハウジング９に嵌合され第一シール１１および第二シール１２を支持する金属製のケース１３と、第一シール１１および第二シール１２の間に介在されたガスケット１４と、第一シール１１および第二シール１２の間に介在された仕切リップ１５とを備える。

　ケース１３は、フライホイールハウジング９に接するアウターケース２１と、アウターケース２１の内周側に設けられ、第一シール１１および第二シール１２に対して面対称に配置された片側断面Ｌ字型の一対のインナーケース２２とを備える。そして、一対のインナーケース２２の間には、第一シール１１、第二シール１２、ガスケット１４、および仕切リップ１５が介装されている。

　第一シール１１および第二シール１２は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなるリング状の部材である。第一シール１１の内周側は、フライホイール８側に湾曲しており、第二シール１２の内周側は、エンジン１側に湾曲している。これら内周部分は、回転するクランクシャフト４の外周面に摺接することでクランクシャフト４をシールするシール面１１Ａ，１２Ａとなっている。それぞれのシール面１１Ａ，１２Ａには、外周側から内周側に向かって螺旋状の溝１１Ｂ，１２Ｂが形成されている。このように、第一シール１１、第二シール１２、およびクランクシャフト４で囲まれた部分は、第一シール１１および第二シール１２がそれぞれ反対向きに湾曲したことによって形成された空間３１となっている。空間３１は、第一シール１１および第二シール１２により、フライホイール８側およびエンジン１側から隔離されている。

　また、第一シール１１には、圧抜き孔１６が設けられている。圧抜き孔１６は、ガスケット１４より内周側に位置し、第一シール１１と仕切リップ１５との間の隙間３２に臨んで設けられている。この圧抜き孔１６は、図３に示すように、略水平とされたクランクシャフト４の軸線Ｃに対して鉛直方向における上方、具体的には、クランクシャフト４より上方で、鉛直方向の最上部Ｍに対してクランクシャフト４の回転方向に通り越した側に設けられている。こうすることが、フライホイール８側の潤滑油が圧抜き孔１６から浸入しにくいために好ましい。なお、圧抜き孔１６はこれに限定されず、最上部Ｍの位置など、潤滑油が浸入しにくい上方の位置であれば任意に設けることができる。

　ガスケット１４は、例えばゴム、あるいはその他の部材からなるリング状の部材で、第一シール１１と仕切リップ１５との外周側の部分間に介装されている。
　アウターケース２１がインナーケース２２に対してかしめられることにより、一対のインナーケース２２間では、ガスケット１４が介在された部分において、第一シール１１、第二シール１２、ガスケット１４、および仕切リップ１５間の面圧が上昇し、これらがアウターケース２１とインナーケース２２との間で堅固に保持される。なお、図２では、理解を容易にするため、ガスケット１４や隙間３２の寸法を拡大して表示してある。

　仕切リップ１５は、第一シール１１および第二シール１２と同様、ＰＴＦＥなどからなるリング状の部材で、第二シール１２とガスケット１４との間に介在されている。仕切リップ１５の内周側は、フライホイール８側に湾曲する状態でクランクシャフト４の外周面に接触している。この仕切リップ１５により、空間３１がクランクシャフト４の軸方向でフライホイール８側の分割空間３１Ａとエンジン１側の分割空間３１Ｂとに分割される。すなわち、仮にフライホイールハウジング９内の潤滑油が圧抜き孔１６を通して浸入しても、潤滑油は隙間３２から第一シール１１や仕切リップ１５の面を伝って分割空間３１Ａ側に流れ落ち、フライホイール８側に戻され、エンジン１側のエンジンオイルと混ざり合うことはない。

　また、仕切リップ１５には、分割空間３１Ａ，３１Ｂを連通する連通孔１７が設けられている。この連通孔１７は、図２では圧抜き孔１６と同一な鉛直断面内に描かれているが、実際には図３に示すように、鉛直方向の上方で、かつ圧抜き孔１６に対向しない位置に設けられている。つまり、圧抜き孔１６および連通孔１７は、クランクシャフト４の軸線Ｃに沿って対向する位置から互いにずれている。具体的に連通孔１７は、最上部Ｍに対してクランクシャフト４の回転方向の手前側で、かつ径方向の内側に設けられている。こうすることで、圧抜き孔１６から浸入した潤滑油が連通孔１７に入ることはなく、分割空間３１Ｂ側に入り込むことがない。そして、連通孔１７により分割空間３１Ａ，３１Ｂは相互に連通し、圧抜き孔１６を介してフライホイール８側に連通し、負圧となることが防止される。

　このような構造のエンジン１は、始動とともに燃焼ガスによってピストン３が往復運動し、これによりクランクシャフト４が回転する。オイルシール１０は、クランクシャフト４がシール面１１Ａ，１２Ａに対して摺動することによって、第一シール１１でフライホイール８側の潤滑油を、また、第二シール１２でエンジン１側のエンジンオイルをシールする。潤滑油またはエンジンオイルが分割空間３１Ａ，３１Ｂ内に侵入しようとした場合には、クランクシャフト４の回転に伴って、溝１１Ｂ，１２Ｂに入り込んで螺旋状に移動し、オイルシール１０の外側に押し出される。

　この際、潤滑油またはエンジンオイルに混じって空間３１内の空気も一緒に排出される。すると、空間３１内は負圧気味になるが、本実施形態では、第一シール１１とインナーケース２２との間に生じる隙間を通して、フライホイール８側の空気が圧抜き孔１６から吸引され、連通孔１７で分割空間３１Ａ，３１Ｂが相互に連通する。すなわち、空間３１内が負圧になるのを防止する。従って、第一シール１１および第二シール１２がクランクシャフト４の外周面に吸着された状態で摺接することがなく、第一シール１１および第二シール１２の早期摩耗を防止でき、シール性の低下を抑制できる。

　このように、空間３１を分割する仕切リップ１５を設けたことにより、第一シール１１の圧抜き孔１６から潤滑油が浸入しても、仕切リップ１５により分割空間３１Ａに案内され、溝１１Ｂによってフライホイール８側へ排出される。このため、第一シール１１に圧抜き孔１６を設けた構成でも、圧抜き孔１６から空間３１内に浸入した潤滑油がエンジン１側に排出されて混合することを防止できる。具体的には、汚染度合いが高いエンジンオイルが、汚染度の低いフライホイール８側の潤滑油に混ざり合うことはなく、潤滑油が汚染されることを防止できる。
　さらに、潤滑油がエンジン１側に排出されることを防止できるので、フライホイール８側の潤滑油が不足するという不都合も防止できる。

［第二実施形態］
　次に、本発明の第二実施形態について説明する。
　図４には、本実施形態に係るオイルシールの一部を示す拡大断面図が示されている。
　この図４に示すように、第二実施形態では、第一実施形態のケース１３に代えて、片側断面Ｌ字型のアウターケース２１およびインナーケース２２で構成されたケース１３が用いられ、アウターケース２１およびインナーケース２２間に第一シール１１、第二シール１２、ガスケット１４、および仕切リップ１５が保持されている。

　このようなオイルシール１０でも、第一シール１１に圧抜き孔１６が設けられ、仕切リップ１５に連通孔１７が設けられているのは第１実施形態と同じである。従って、本実施形態でも、第１実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

　なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
　例えば、本発明は、エンジン１のエンジンオイルおよび潤滑油をシールするオイルシールに限らず、他の任意の二液をシールする部材として適用できる。すなわち、本発明でのオイルシールという名称は、単にオイルのみをシールすることで付されたものではなく、任意の液体をシールする部材として業界一般に使用される名称を使用したものである。

　前記各実施形態では、仕切リップ１５の内周側を圧抜き孔１６が設けられた第一シール１１側に湾曲する構成としたが、反対側に湾曲させてもよい。しかし、仕切リップ１５の内周側を圧抜き孔１６が設けられた側に湾曲させることで、圧抜き孔１６から浸入した液体をこれがシールされる側に容易に案内できるので好ましい。

　前記各実施形態では、第一シール１１に圧抜き孔１６を設けたが、第二シール１２に設けたり、第一シール１１および第二シール１２の双方に設けたりしてもよい。
　さらに、圧抜き孔１６を１つに限らず、周方向に所定間隔を空けて複数設けてもよい。
　そして、仕切リップ１５を２つ設けてもよい。すなわち、第一シール１１および第二シール１２の双方に圧抜き孔１６を設けた場合、内周側をそれぞれのシール側に湾曲させておくことで、各圧抜き孔１６から浸入した液体をそれぞれの側に容易に案内できる。また、１つの仕切リップ１５の内周側を逆Ｙ字形状とし、それぞれの側に湾曲するようにしてもよい。

　また、仕切リップ１５に連通孔１７を設けない場合でも、本発明に含まれる。ただし、この場合には、第一シール１１および第二シール１２の双方に圧抜き孔１６を設ける構成とすることが好ましい。
　さらに、連通孔１７が設けられる位置は、前記各実施形態に限らず、圧抜き孔１６から浸入した液体が連通孔１７を介して他の分割空間３１Ａ，３１Ｂへ浸入しなければ、いずれの位置であっても構わない。

　本発明は、エンジンオイルや潤滑油に限らず、他の液体をシールするオイルシールにも利用できる。

　４…回転軸であるクランクシャフト、１０…オイルシール、１１…第一シール、１２…第二シール、１５…仕切リップ、１６…圧抜き孔、１７…連通孔、３１…空間、３１Ａ，３１Ｂ…分割空間、Ｍ…最上部。

Claims

　回転軸の外周位置に設けられ、第一液および第二液の二液をシールするオイルシールであって、
　前記回転軸の前記第一液側をシールする第一シールと、
　前記回転軸の前記第二液側をシールする第二シールと、
　前記第一シールおよび前記第二シールのうちの少なくともいずれか一方に設けられて、前記第一シール、前記第二シール、および前記回転軸で囲まれた空間を前記第一液側および前記第二液側のうちのいずれか一方に連通させる圧抜き孔と、
　前記第一シールおよび前記第二シール間に配置されて、前記空間を前記回転軸の軸方向に分割する仕切リップとを備える
　ことを特徴とするオイルシール。
　請求項１に記載のオイルシールにおいて、
　前記圧抜き孔は、前記第一シールおよび前記第二シールのうち、汚染度合いが低い前記第一液または前記第二液をシールする側に設けられる
　ことを特徴とするオイルシール。
　請求項１または請求項２に記載のオイルシールにおいて、
　前記仕切リップは、前記分割する空間を連通する連通孔を備える
　ことを特徴とするオイルシール。
　請求項３に記載のオイルシールにおいて、
　前記圧抜き孔および前記連通孔は、前記回転軸の軸線に沿って対向する位置から互いにずれている
　ことを特徴とするオイルシール。
　請求項３または請求項４に記載のオイルシールにおいて、
　前記圧抜き孔および前記連通孔は、略水平とされた前記回転軸の軸線に対して上方側に設けられる
　ことを特徴とするオイルシール。
　請求項５に記載のオイルシールにおいて、
　前記圧抜き孔は、鉛直方向の最上部に対して前記回転軸の回転方向に通り越した側に設けられ、
　前記連通孔は、前記圧抜き孔に対向する位置に対して前記回転軸の回転方向の手前側にずれて設けられる
　ことを特徴とするオイルシール。