WO2018221727A1 - 密封装置 - Google Patents
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Abstract
軸に対する摺動抵抗を増加させることなく密封対象物の静止漏れを防止することができる密封装置を提供する。 密封装置（１）は、密封装置本体（２）とスリンガ（３）とを備え、密封装置本体（２）は、環状の補強環（１０）と、環状の弾性体部（２０）とを備えている。スリンガ（３）は、外周側に向かって延びる環状の部分であるフランジ部（３１）を有している。弾性体部（２０）は、内側に向かって延びる、フランジ部（３１）の外側面（３１ｄ）と接触する環状の端面リップ（２１）を有している。スリンガ（３）のフランジ部（３１）の外側面（３１ｄ）には、少なくとも１つの浅い溝（３３）が形成されている。
Description
本発明は、軸とこの軸が挿入される孔との間の密封を図るための密封装置に関する。
車両や汎用機械等において、例えば潤滑油等の密封対象物の漏洩の防止を図るために、軸とこの軸が挿入される孔との間を密封するために従来から密封装置が用いられている。このような密封装置においては、シールリップを軸に又は軸に取りけられる環状部材に接触させることにより軸と密封装置との間の密封を図っている。このような密封装置の中には、端面接触型と言われているものがある。端面接触型の密封装置は、軸に取り付けられたスリンガに軸に沿って延びるシールリップを接触させることにより密封対象物の漏洩の防止を図っている。
従来の端面接触型の密封装置には、シールリップが接触するスリンガに溝を設け、スリンガの回転時の溝のポンプ作用により、大気側の空気と一緒に油等の密封対象物を密封対象物側へ送ることによりシール性を向上させたものがある。このような従来の端面接触型の密封装置においては、上述のように、スリンガの回転時はポンプ作用により、滲み出た密封対象物を密封対象物側へ戻すことができるが、スリンガの停止時は、スリンガの溝と端面リップとの間に形成される隙間から密封対象物が漏れ出てしまう、所謂静止漏れが発生してしまう場合がある。
この静止漏れを防止するため、従来の端面接触型の密封装置には、シールリップの内周側にスリンガに接触するシールリップを更に設けて、外周側のシールリップにおいて発生した静止漏れにより滲み出た密封対象物の更なる外部への漏洩の防止を図っているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
このような従来の端面接触型の密封装置においては、上述のように、内周側のシールリップによって静止漏れの防止を図っているが、スリンガに２つのシールリップが接触しており、スリンガの回転時に軸に対する摺動抵抗が上昇してしまう。近年、車両等の低燃費化の要求から、密封装置には、軸に対する摺動抵抗の低減が求められており、端面接触型の密封装置に対しては、静止漏れを防止しつつ軸に対する摺動抵抗の低減を図ることができる構造が求められている。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸に対する摺動抵抗を増加させることなく密封対象物の静止漏れを防止することができる密封装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る密封装置は、軸と該軸が挿入される孔との間の環状の隙間の密封を図るための密封装置であって、前記孔に嵌着される密封装置本体と、前記軸に取り付けられるスリンガとを備え、前記密封装置本体は、軸線周りに環状の補強環と、該補強環に取り付けられている弾性体から形成されている軸線周りに環状の弾性体部とを有しており、前記スリンガは、外周側に向かって延びる前記軸線周りに環状の部分であるフランジ部を有しており、前記弾性体部は、軸線方向において一方の側に向かって延びる、前記フランジ部の前記軸線方向において他方の側の面に接触する前記軸線周りに環状のリップである端面リップを有しており、前記スリンガの前記フランジ部の前記他方の側の面には、少なくとも１つの浅い溝が形成されていることを特徴とする。
本発明の一態様に係る密封装置において、前記スリンガは、複数の浅い溝を有している。
本発明の一態様に係る密封装置において、前記溝の各々の深さは、１５μｍ以下である。
本発明の一態様に係る密封装置において、前記溝の各々の深さは、１０μｍ以下である。
本発明の一態様に係る密封装置において、前記溝は、前記シールリップが接触する部分を交差している。
本発明に係る密封装置によれば、軸に対する摺動抵抗を増加させることなく密封対象物の静止漏れを防止することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る密封装置１の概略構成を示すための軸線ｘに沿う断面における断面図であり、図２は、本発明の実施の形態に係る密封装置１の軸線ｘに沿う断面の一部を拡大して示す部分拡大断面図である。
本実施の形態に係る密封装置１は、軸とこの軸が挿入される孔との間の環状の隙間の密封を図るための密封装置であり、車両や汎用機械において、軸とハウジング等に形成されたこの軸が挿入される孔（軸孔）との間を密封するために用いられる。例えば、エンジンのクランクシャフトとフロントカバーやシリンダブロック及びクランクケースに形成されている軸孔であるクランク孔との間の環状の空間を密封するために用いられる。なお、本発明の実施の形態に係る密封装置１が適用される対象は、上記に限られない。
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（軸線方向において一方の側）を内側とし、軸線ｘ方向において矢印ｂ（図１参照）方向（軸線方向において他方の側）を外側とする。より具体的には、内側とは、密封対象空間の側（密封対象物側）であり潤滑油等の密封対象物が存在する空間の側であり、外側とは内側とは反対の側である。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。
図１に示すように、密封装置１は、後述する取付対象としての孔に嵌着される密封装置本体２と、後述する取付対象としての軸に取り付けられるスリンガ３とを備えている。密封装置本体２は、軸線ｘ周りに環状の補強環１０と、補強環１０に取り付けられている弾性体から形成されている軸線ｘ周りに環状の弾性体部２０とを備えている。スリンガ３は、外周側（矢印ｃ方向）に向かって延びる軸線ｘ周りに環状の部分であるフランジ部３１を有している。弾性体部２０は、軸線ｘ方向において一方の側（内側、矢印ａ方向）に向かって延びる、フランジ部３１の軸線方向ｘにおいて他方の側（外側、矢印ｂ方向側）の面（外側面３１ｄ）と接触する軸線ｘ周りに環状のリップである端面リップ２１を有している。スリンガ３のフランジ部３１の外側面３１ｄには、少なくとも１つの浅い溝３３が形成されている。以下、密封装置１の密封装置本体２及びスリンガ３の各構成について具体的に説明する。
密封装置本体２において補強環１０は、図１、２に示すように、軸線ｘを中心又は略中心とする環状の金属製の部材であり、後述するハウジングの軸孔に密封装置本体２が圧入されて嵌合されて嵌着されるように形成されている。補強環１０は、例えば、外周側に位置する筒状の部分である筒部１１と、筒部１１の外側の端部から内周側に延びる中空円盤状の部分である円盤部１２と、円盤部１２の内周側の端部から内側且つ内周側へ延びる円錐筒状の環状の部分である錐環部１３と、錐環部１３の内側又は内周側の端部から内周側へ径方向に延びて補強環１０の内周側の端部に至る中空円盤状の部分である円盤部１４とを有している。補強環１０の筒部１１は、より具体的には、外周側に位置する円筒状又は略円筒状の部分である外周側円筒部１１ａと、外周側円筒部１１ａよりも外側及び内周側において延びる円筒状又は略筒状の部分である内周側円筒部１１ｂと、外周側円筒部１１ａと内周側円筒部１１ｂとを接続する部分である接続部１１ｃと有している。筒部１１の外周側円筒部１１ａは、密封装置本体２が後述するハウジング５０（図３）の軸孔５１に嵌着された際に、密封装置本体２の軸線ｘと軸孔５１の軸線との一致が図られるように、軸孔５１に嵌め込まれる。補強環１０には、略外周側及び外側から弾性体部２０が取り付けられており、補強環１０により弾性体部２０を補強している。
弾性体部２０は、図１，２に示すように、補強環１０の円盤部１４の内周側の端の部分に取り付けられている部分である基体部２５と、補強環１０の筒部１１に外周側から取り付けられている部分であるガスケット部２６と、基体部２５とガスケット部２６との間において外側から補強環１０に取り付けられている部分である後方カバー部２７とを有している。ガスケット部２６は、より具体的には、図２に示すように、補強環１０の筒部１１の内周側円筒部１１ｂに取り付けられている。また、ガスケット部２６の外径は、後述する軸孔５１の内周面５１ａ（図５参照）の径よりも大きくなっている。このため、密封装置本体２が後述する軸孔５１に嵌着された場合、ガスケット部２６は、補強環１０の内周側円筒部１１ｂと軸孔５１との間で径方向に圧縮され、軸孔５１と補強環１０の内周側円筒部１１ｂとの間を密封する。これにより、密封装置本体２と軸孔５１との間が密封される。ガスケット部２６は、軸線ｘ方向全体に亘って外径が軸孔５１の内周面の径よりも大きくなっていなくてもよく、一部において外径が軸孔５１の内周面の径よりも大きくなっていてもよい。例えば、ガスケット部２６の外周側の面に、先端の径が軸孔５１の内周面５１ａの径よりも大きい環状の凸部が形成されていてもよい。
また、弾性体部２０において、端面リップ２１は、軸線ｘを中心又は略中心として円環状に基体部２５から内側（矢印ａ方向）に向かって延びている。密封装置１が取付対象において所望の位置に取り付けられた使用状態において、端面リップ２１は、端面リップ２１の内周側の面である内周面２２のスリンガ接触部２３が所定の締め代を持ってスリンガ３のフランジ部３１に外側から接触するように形成されている。端面リップ２１は、例えば、軸線ｘ方向において内側（矢印ａ方向）に向かうに連れて拡径する円錐筒状の形状を有している。つまり、図１，２に示すように、端面リップ２１は、軸線ｘに沿う断面（以下、単に断面ともいう。）において、基体部２５から内側及び外周側に、軸線ｘに対して斜めに延びている。
また、弾性体部２０は、ダストリップ２８と中間リップ２９とを有している。ダストリップ２８は、基体部２５から軸線ｘに向かって延びるリップであり、軸線ｘを中心又は略中心として円環状に基体部２５から延びており、後述する密封装置１の使用状態において、先端部が所定の締め代を持ってスリンガ３に外周側から接触するように形成されている。ダストリップ２８は、例えば、軸線ｘ方向において外側（矢印ｂ方向）に向かうに連れて縮径する円錐筒状の形状を有している。ダストリップ２８は、使用状態において、密封対象物側とは反対側である外側からダストや水分等の異物が密封装置１の内部に侵入することの防止を図っている。ダストリップ２８は、密封装置１の使用状態においてスリンガ３と接触しないように形成されていてもよい。
中間リップ２９は、図２に示すように、基体部２５から断面略Ｌ字型に内側へ向かって延びるリップであり、軸線ｘ方向を中心または略中心として円環状に基体部２５から延びており、基体部２５との間に内側に向かって開放する環状の凹部を形成している。中間リップ２９は、密封装置１の使用状態においてスリンガ３と接触していない。中間リップ２９は、使用状態において、端面リップ２１がスリンガ３に接触するスリンガ接触部２３を越えて密封対象物が内部に滲み入った場合に、この滲み入った密封対象物がダストリップ２８側へ流れ出すことの防止を図るために形成されている。中間リップ２９は、他の形状であってもよく、例えば軸線ｘ方向において内側に向かうに連れて縮径する円錐筒状の形状を有していてもよい。中間リップ２９は、その先端がスリンガ３に接触するように形成されていてもよい。
上述のように、弾性体部２０は、端面リップ２１、基体部２５、ガスケット部２６、後方カバー部２７、ダストリップ２８、及び中間リップ２９を有しており、各部分は一体となっており、弾性体部２０は同一の材料から一体に形成されている。なお、弾性体部２０の形状は、上述の形状に限られるものではなく、適用対象に応じて種々の形状とすることができる。
上述の補強環１０は、金属材から形成されており、この金属材としては、例えば、ステンレス鋼やＳＰＣＣ（冷間圧延鋼）がある。また、弾性体部２０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１０は、例えばプレス加工や鍛造によって製造され、弾性体部２０は成形型を用いて架橋（加硫）成形によって成形される。この架橋成形の際に、補強環１０は成形型の中に配置されており、弾性体部２０が架橋接着により補強環１０に接着され、弾性体部２０と補強環１０とが一体的に成形される。
スリンガ３は、後述する密封装置１の使用状態において軸に取り付けられる環状の部材であり、軸線ｘを中心又は略中心とする円環状の部材である。スリンガ３は、断面が略Ｌ字状の形状を有しており、フランジ部３１と、フランジ部３１の内周側の端部に接続する軸線ｘ方向に延びる筒状又は略筒状の筒部３４とを有している。
フランジ部３１は、具体的には、筒部３４から径方向に延びる中空円盤状の又は略中空円盤状の内周側円盤部３１ａと、内周側円盤部３１ａよりも外周側において広がっている径方向に延びる中空円盤状の又は略中空円盤状の外周側円盤部３１ｂと、内周側円盤部３１ａの外周側の端部と外周側円盤部３１ｂの内周側の端部とを接続する接続部３１ｃとを有している。外周側円盤部３１ｂは、内周側円盤部３１ａよりも軸線ｘ方向において外側に位置している。なお、フランジ部３１の形状は、上述の形状に限られるものではなく、適用対象に応じて種々の形状とすることができる。例えば、フランジ部３１は、内周側円盤部３１ａ及び接続部３１ｃを有しておらず、外周側円盤部３１ｂが筒部３４まで延びており筒部３４に接続しており、筒部３４から径方向に延びる中空円盤状の又は略中空円盤状の部分であってもよい。
スリンガ３が端面リップ２１に接触する部分であるリップ接触部３２は、フランジ部３１において、外周側円盤部３１ｂの外側に面する面である外側面３１ｄに位置されている。外側面３１ｄは径方向に広がる平面に沿う面であることが好ましい。
上述のように、スリンガ３の外周面３１ｄには、少なくとも１つの浅い溝３３が形成されている。本実施の形態においては、図３に示すように、スリンガ３の外周面３１ｄには複数の溝３３が形成されている。図３は、密封装置１におけるスリンガ３を外側から見た側面図である。図３に示すように、スリンガ３の外周面３１ｄには、溝３３１，３３２，３３３・・・・３３ｎのｎ個の溝３３が形成されている。つまり、スリンガ３が有する溝３３の数（条数）はｎである。複数の溝３３１～３３ｎの各溝３３ｍ（ｍ＝１，２，３，～，ｎ）は、図３に示すように、端面リップ２１が接触する部分を交差している。具体的には、溝３３ｍは、内周側と外周側との間に延びており、スリンガ３のフランジ部３１の外側円盤部３１ｂの外側面３１ｄにおける端面リップ２１との接触部であるリップ接触部３２を交差している。
図４は、溝３３ｍ（ｍ＝１～ｎ）の形状を説明するための図であり、図４Ａは、互いに隣接する溝３３ｍ，３３ｍ＋１（ｍ＝１～ｎ）を外側から見たスリンガ３の部分拡大側面図であり、図４Ｂは、軸線ｘに沿う断面における溝３３ｍ（ｍ＝１～ｎ）の形状を示すスリンガ３の部分拡大断面図である。図４Ａに示すように、互いに隣接する互いに異なる溝３３ｍと溝３３ｍ＋１との間の径方向における間隔であるピッチはピッチｐとなっている。また、図３に示すように、溝３３ｍは螺旋状（渦巻き状）に延びており、溝３３ｍのリードは、リードｌとなっている。なお、リードは、溝３３ｍが一周した際に、溝３３ｍが径方向に広がる幅である。また、図４Ｂに示すように、溝３３ｍは内側に向かって凹んだ溝であり、例えば底面３３ａがｖ字状の又は略ｖ字状の輪郭を有している。底面３３ａの挟角は挟角αとなっている。また、溝３３ｍの深さは深さｈとなっており、溝３３ｍの周方向の幅は幅ｗとなっている。
次いで、上述の構成を有する密封装置１の作用について説明する。図５は、密封装置１が取付対象としてのハウジング５０及びこのハウジング５０に形成された貫通孔である軸孔５１に挿入された軸５２に取り付けられた使用状態における密封装置１の部分拡大断面図である。ハウジング５０は、例えばエンジンのフロントカバー、又はシリンダブロック及びクランクケースであり、軸孔５１は、フロントカバー、又はシリンダブロック及びクランクケースに形成されたクランク孔である。また、軸５２は、例えば、クランクシャフトである。
図５に示すように、密封装置１の使用状態において、密封装置本体２は軸孔５１に圧入されて軸孔５１に嵌着されており、スリンガ３は軸５２に締り嵌めされて軸５２に取り付けられている。より具体的には、補強環１０の外周側円筒部１１ａが軸孔５１の内周面５１ａに接触して、密封装置本体２の軸孔５１に対する軸心合わせが図られ、また、弾性体部２０のガスケット部２６が軸孔５１の内周面５１ａと補強環１０の内周側円筒部１１ｂとの間で径方向に圧縮されてガスケット部２６が軸孔５１の内周面５１ａに密着して、密封装置本体２と軸孔５１との間の密封が図られている。また、スリンガ３の円筒部３５が軸５２に圧入され、円筒部３５の内周面３５ａが軸５２の外周面５２ａに密着し、軸５２にスリンガ３が固定されている。
密封装置１の使用状態において、弾性体部２０の端面リップ２１が、内周面２２の先端２１ａ側の部分であるスリンガ接触部２３において、スリンガ３のフランジ部３１の外周側円盤部３１ｂの外側面３１ｄの部分であるリップ接触部３２に接触するように、密封装置本体２とスリンガ３との間の軸線ｘ方向における相対位置が決められている。端面リップ２１とフランジ部３１との接触により、密封装置本体２とスリンガ３との間の密封が図られており、密封対象物側からの密封対象物の漏洩の防止が図られている。また、ダストリップ２８は先端側の部分においてスリンガ３の筒部３４に外周側から接触している。ダストリップ２８は、例えば、スリンガ３の円筒部３５の外周面３５ｂに接触している。
また、密封装置１の使用状態において、スリンガ３のフランジ部３１の外周側円盤部３１ｂに形成された複数の溝３３は、軸５２（スリンガ３）が回転した場合にポンプ作用をもたらす。軸５２（スリンガ３）の回転により、フランジ部３１と端面リップ２１との間の空間である挟空間Ｓにおいて、スリンガ接触部２３及びリップ接触部３２近傍の領域にポンプ作用が生じる。このポンプ作用により、密封対象物側から密封対象物が挟空間Ｓに滲み出た場合であっても、滲み出た密封対象物が挟空間Ｓからスリンガ接触部２３及びリップ接触部３２を越えて密封対象物側に戻される。このように、スリンガ３のフランジ部３１に形成された溝３３が生ずるポンプ作用により、挟空間Ｓへの密封対象物の滲み出が抑制されている。
また、上述のように、溝３３は、端面リップ２１が接触するスリンガ３の部分であるリップ接触部３２を内周側と外周側との間で交差しており、互いに接触するスリンガ接触部２３とリップ接触部３２との間に、溝３３によって内周側と外周側との間に延びる隙間が形成される。このため、軸５２が静止している、つまりスリンガ３が静止している密封装置１の静止状態において、溝３３を通って密封対象物側から密封対象物が滲み出てくる静止漏れが発生すると考えられる。しかし、本密封装置１においては、上述のようにスリンガ３に形成された溝３３は浅い溝であり、溝３３の深さｈは小さな値となっている。このため、密封装置１の静止状態において、静止漏れの発生が防止されている。
また、スリンガの溝に基づくポンプ作用は、スリンガの回転が高速になるほど低減することが従来より知られている。これは、スリンガの回転が高回転になるほど、ポンプ領域がスリンガ接触部及びリップ接触部側に向かって収縮するためであると考えられる。これに対し、密封装置１においては、ピッチｐの値は小さく、スリンガ３に多数の溝３３が形成されているため、スリンガ３の回転が高回転になり、スリンガ３の各溝３３のポンプ作用が低減した場合でも、スリンガ３に形成された多数の溝３３に基づくポンプ作用により、密封対象物の滲み出しの防止に必要なポンプ量を確保することができる。また、スリンガ３に多数の溝３３が形成されているため、スリンガ３の回転数に拘らず、スリンガ３の溝３３に基づくポンプ作用を向上させることができる。
次いで、本発明の実施の形態に係る密封装置１の密封性能について説明する。具体的には、密封装置１の静止漏れ防止性能について説明する。
本発明者は、深さｈ、底面３３ａの挟角α、リードｌ、及び条数ｎが異なる溝３３を有する上記本発明の実施の形態に係る密封装置１を製作し（試験例１～５）、密封装置１の静止漏れ防止性能の評価試験を行った。試験例１においては、深さｈ＝８μｍ、リードｌ＝５．６ｍｍ、条数ｎ＝７３の溝３３とした。試験例２においては、深さｈ＝８μｍ、リードｌ＝１０ｍｍ、条数ｎ＝９９の溝３３とした。試験例３においては、深さｈ＝１３μｍ、リードｌ＝５．６ｍｍ、条数ｎ＝２４の溝３３とした。試験例４においては、深さｈ＝１６μｍ、リードｌ＝１０ｍｍ、条数ｎ＝４３の溝３３とした。試験例５においては、深さｈ＝２６μｍ、リードｌ＝５．６ｍｍ、条数ｎ＝２４の溝３３とした。また、試験例１～５の全てにおいて、挟角α＝１６５°とした。
評価試験は、以下の試験条件で行った。
[試験条件]
軸５２の軸偏心：０ｍｍＴ．Ｉ．Ｒ．（Total Indicator Reading）
取付偏心（軸孔５１の偏心）：０ｍｍＴ．Ｉ．Ｒ．（Total Indicator Reading）
スリンガ３の面ぶれ：０ｍｍ（加工の狙い値）
油温：４０℃
油種：０Ｗ－８（ＳＥＡ規格、ＳＡＥＪ３００ エンジン油粘度分類（２０１５年１月）に基づく。）
油量：充満
軸５２（スリンガ３）の回転速度：０ｒｐｍ
評価試験は、１，０００時間を上限として、上記試験条件での漏れの発生が確認されるまでの時間を測定することにより行われた。また、評価試験は、図５に示すような使用状態を擬似的に作った評価装置において行われた。この評価装置において、密封対象物側に上述の密封対象物としての油を注ぎ、密封対象物側において密封装置１全体が油に覆われるようにした。
[試験条件]
軸５２の軸偏心：０ｍｍＴ．Ｉ．Ｒ．（Total Indicator Reading）
取付偏心（軸孔５１の偏心）：０ｍｍＴ．Ｉ．Ｒ．（Total Indicator Reading）
スリンガ３の面ぶれ：０ｍｍ（加工の狙い値）
油温：４０℃
油種：０Ｗ－８（ＳＥＡ規格、ＳＡＥＪ３００ エンジン油粘度分類（２０１５年１月）に基づく。）
油量：充満
軸５２（スリンガ３）の回転速度：０ｒｐｍ
評価試験は、１，０００時間を上限として、上記試験条件での漏れの発生が確認されるまでの時間を測定することにより行われた。また、評価試験は、図５に示すような使用状態を擬似的に作った評価装置において行われた。この評価装置において、密封対象物側に上述の密封対象物としての油を注ぎ、密封対象物側において密封装置１全体が油に覆われるようにした。
本静止漏れ防止性能の評価試験の結果を以下の表１に示す。
[表１]
表１に示すように、溝３３の深さｈがｈ＝８μｍである浅い溝３３を有する試験例１，２においては、１，０００時間経っても漏れが発生しなかった。また、溝３３の深さｈがｈ＝１３μｍである浅い溝３３を有する試験例３においては、５５０時間漏れの発生がなかった。溝３３の深さｈがｈ＝１６μｍ，２６μｍである溝３３を夫々有する試験例４，５においては、比較的短時間で漏れが発生した。
[表１]
このように、上述の静止漏れ防止性能の評価試験の結果から、溝３３は浅いほど、つまり溝３３の深さｈの値が小さいほど、静止漏れを抑制することができ、静止漏れ防止性能が高いことが分かった。より具体的には、本静止漏れ防止性能の評価試験から、静止漏れ防止に関しては、試験例１～５の中で、試験例５、試験例４、試験例３、試験例２及び試験例１の順で好ましいことが分かった。
また、本発明者は、夫々の深さｈ及び条数ｎを有する溝３３を備える本発明の実施の形態に係る密封装置１を製作し（試作例１１～２１）、上述の試験例１～５と同様に密封装置１の静止漏れ防止性能の評価試験を行った。試験例１１においては、深さｈ＝５８μｍ、条数＝４の溝３３とした。試験例１２においては、深さｈ＝５２μｍ、条数＝４の溝３３とした。試験例１３においては、深さｈ＝２６μｍ、条数＝２４の溝３３とした。試験例１４においては、深さｈ＝１５μｍ、条数＝４３の溝３３とした。試験例１５においては、深さｈ＝１５μｍ、条数＝４の溝３３とした。試験例１６においては、深さｈ＝１３μｍ、条数＝２４の溝３３とした。試験例１７においては、深さｈ＝１０μｍ、条数＝６５の溝３３とした。試験例１８においては、深さｈ＝１０μｍ、条数＝４の溝３３とした。試験例１９においては、深さｈ＝７μｍ、条数＝９９の溝３３とした。試験例２０においては、深さｈ＝７μｍ、条数＝７３の溝３３とした。試験例２１においては、深さｈ＝４μｍ、条数＝２４の溝３３とした。
本静止漏れ防止性能の評価試験の結果を以下の表２に示す。
［表２］
表２に示すように、溝深さｈがｈ＝１５μｍの溝３３を有する密封装置１（試験例１４，１５）においては、漏れの発生がなく１，０００時間漏れの発生が確認されなかったものもある。また、条数ｎがｎ＝４３と、条数ｎがｎ＝２４である溝深さｈがｈ＝２６μｍの試験例１３よりも条数ｎが多い溝深さｈがｈ＝１５μｍの試験例１４においては、試験例１３よりも漏れ発生時間が約３倍延びている。このように、本発明の実施の形態に係る密封装置１においては、スリンガ２の溝３３の深さｈは１５μｍ以下であることが好ましいと言える。
［表２］
溝３３の条数ｎが多くなれば、スリンガ接触部２３及びリップ接触部３２を貫通する空間の数が増え、静止漏れしやすくなると考えられる。試験例１４，１５の評価試験の結果は、この考えのようになっている。つまり、溝深さｈ＝１５μｍで同じであるが、条数の少ない試験例１５（ｎ＝４）は漏れの発生がなく１，０００時間漏れの発生が確認されなかったが、条数の多い試験例１４（ｎ＝４３）は１１０時間で漏れが発生している。一方、表２に示すように、深さｈがｈ＝１０μｍ，７μｍの溝３３を有する密封装置１（試験例１７～２０）であれば、溝３３の条数に拘わらず漏れが発生しないことが分かる。試験例１７，１８の溝３３の深さｈはともにｈ＝１０μｍであり、試験例１７の溝３３の条数ｎはｎ＝６５であり、試験例１８の溝３３の条数ｎはｎ＝４であるが、試験例１７，１８ともに漏れの発生がなく、１，０００時間漏れの発生が確認されなかった。
このように、表２から、溝３３の深さｈが特定の値（閾値）よりも小さい（浅い）と、溝３３の条数ｎに拘わらず、密封装置１は静止漏れを防止することができることが分かる。表２に示す静止漏れ防止性能の評価試験の結果から、密封装置１においては、スリンガ２の溝３３の深さｈが１０μｍ以下であれば、溝３３の条数ｎに拘わらず静止漏れを防止することができると言える。従って、本発明の実施の形態に係る密封装置１においては、スリンガ２の溝３３の深さｈは１０μｍ以下であることが好ましい。
なお、上述の溝３３の深さｈは、溝３３と端面リップ２１の溝３３を覆う部分との間の最大距離である。つまり、端面リップ２１が溝３３内に入り込んでいない場合は、溝３３の深さｈは、溝３３それ自体の深さである。一方、端面リップ２１が溝３３内に入り込んでいる場合は、例えば、端面リップ２１の先端２１ａが溝３３内に入り込んでいる場合は、溝３３の深さｈは、溝３３内に入り込んだ端面リップ２１の部分と溝３３との間の最大の距離である。
このように、本発明の実施の形態に係る密封装置１によれば、軸５２（スリンガ３）に対する摺動抵抗を増加させることなく密封対象物の静止漏れを防止することができる。
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に係る密封装置１に限定されるものではなく、本発明の概念及び請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及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。また、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。
スリンガ３の有する溝３３は、上述のように、図４に示す螺旋状（渦巻状）の形状に限らず、他の形状であってもよい。例えば、図６Ａに示すように、内周側から外周側に向かって軸線ｘを中心又は略中心として放射状に延びる溝であってもよく、また、図６Ｂに示すように、周方向に傾いて延びる溝であってもよい。密封装置本体２において、補強環１０及び弾性体部２０の形状は上述の形状に限られず、他の形状であってもよい。
また、上述の本発明の実施の形態に係る密封装置１においては、端面リップ２１の接触するリップ接触部３２及び溝３３は、軸５２に取り付けられるスリンガ３のフランジ部３１に形成されるとしたが、本発明のリップ接触部及び溝はスリンガのフランジ部に形成されるものに限られない。本発明の端面リップ及び溝が上述のように作用する形態とすることができるものであれば、本発明のリップ接触部及び溝が形成されるものやその形態や構造はいずれであってもよい。
例えば、図７に示すように、リップ接触部３２及び溝３３は、軸５２に一体に設けられたつば部４０に形成されてもよい。つば部４０は、軸５２の外周面５２ａから径方向に広がる円盤状の部分であり、外側に面する平面である外側面４０ａを有している。つば部４０の外側面４０ａは、上述のスリンガ３のフランジ部３１の外側面３１ｄに対応し、外側面４０ａに端面リップ２１がスリンガ接触部２３において接触し、外側面４０ａにリップ接触部３２及び溝３３が形成されている。また、この場合、軸５２の外周面５２ａが、上述のスリンガ３の円筒部３５の外周面３５ｂに対応し、ダストリップ２８は軸５２の外周面５２ａに接触する。ダストリップ２８は軸５２の外周面５２ａに接触しなくてもよい。
また、図８に示すように、リップ接触部３２及び溝３３は、軸５２に設けられた段部４１に形成されてもよい。段部４１は、軸５２の外周面５２ａに段差を形成している部分であり、外周面５２ａにおいて外側の部分である外側外周面４１ａと、外側外周面４１ａよりも内側において延びる内側外周面４１ｂと、外側外周面４１ａと内側外周面４１ｂと接続する段差面４１ｃとを有している。外側外周面４１ａ及び内側外周面４１ｂは円筒状の面であり、内側外周面４１ｂは外側外周面４１ａよりも外周側において延びている。段部４１の段差面４１ｃは、軸線ｘに直交又は略直交する平面であり、上述のスリンガ３のフランジ部３１の外側面３１ｄに対応し、段差面４１ｃに端面リップ２１がスリンガ接触部２３において接触し、段差面４１ｃにリップ接触部３２及び溝３３が形成されている。また、この場合、軸５２の外周面５２ａの外側外周面４１ａが、上述のスリンガ３の円筒部３５の外周面３５ｂに対応し、ダストリップ２８は軸５２の外側外周面４１ａに接触する。ダストリップ２８は軸５２の外側外周面４１ａに接触しなくてもよい。
また、本発明における端面リップは、上述の端面リップ２１のように径方向に延びる面に接触するものに限られない。本発明における端面リップは、図９に示すように、軸線ｘ方向に延びる円筒状の面に外周側から又は内周側から接触するものであってもよい。例えば、図９に示すようにスリンガ３のフランジ部３１は、外周側円盤部３１ｂの外周側の端部から軸線ｘに沿って外側に延びる外周側円筒部４２を有するものであってもよい。外周側円筒部４２には、内周側の表面に円筒状の面である内周面４２ａが形成されており、この内周面４２ａが上述のスリンガ３のフランジ部３１の外側面３１ｄに対応し、内周面４２ａに端面リップ２１がスリンガ接触部２３において接触し、内周面４２ａにリップ接触部３２及び溝３３が形成されている。上述のスリンガ３のフランジ部３１の外側面３１ｄには、外周側円筒部４２の外周側の表面に形成された円筒状の面である外周面４２ｂが対応していてもよい。この場合は、外周面４２ｂに端面リップ２１がスリンガ接触部２３において接触し、外周面４２ｂにリップ接触部３２及び溝３３が形成される。図９に示す外周側円筒部４２は、図７，８に夫々示すつば部４０及び段部４１に夫々形成されていてもよい。つまり、つば部４０及び段部４１に、上述の内周面４２ａ又は外周面４２ｂが夫々形成され、内周面４２ａ又は外周面４２ｂにリップ接触部３２及び溝３３が形成されていてもよい。端面リップ２１が外周面４２ｂに接触する場合、弾性体部２０における端面リップ２１の延び方向は、図１，２，５に示すものとは異なり、端面リップ２１は、軸線ｘ方向において外側から内側に向かうに連れて縮径するように延びる。
また、本実施の形態に係る密封装置１は、エンジンのクランク孔に適用されるものとしたが、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、他の車両や汎用機械、産業機械等、本発明の奏する効果を利用し得るすべての構成に対して、本発明は適用可能である。例えば、変速機や減速機、モータ、ディファレンシャル機構において、本発明を用いることができる。
１…密封装置、２…密封装置本体、３…スリンガ、１０…補強環、１１…筒部、１１ａ…外周側円筒部、１１ｂ…内周側円筒部、１１ｃ…接続部、１２…円盤部、１３…錐環部、１４…円盤部、２０…弾性体部、２１…端面リップ、２１ａ…先端、２２…内周面、２３…スリンガ接触部、２５…基体部、２６…ガスケット部、２７…後方カバー部、２８…ダストリップ、２９…中間リップ、２１…端面リップ、３１…フランジ部、３１ａ…内周側円盤部、３１ｂ…外周側円盤部、３１ｃ…接続部、３１ｄ…外側面、３２…リップ接触部、３３（３３１，３３２，～３３ｎ）…溝、３３ａ…底面、３４…筒部、３５…円筒部、３５ａ…内周面、３５ｂ…外周面、４０…つば部、４０ａ…外周面、４１…段部、４１ａ…外側外周面、４１ｂ…内側外周面、４１ｃ…段差面、４２…外周側円筒部、４２ａ…内周面、４２ｂ…外周面、５０…ハウジング、５１…軸孔、５１ａ…内周面、５２…軸、５２ａ…外周面、ｈ…深さ、ｌ…リード、ｐ…ピッチ、Ｓ…挟空間、ｗ…幅、ｘ…軸線、α…挟角
Claims (5)
- 軸と該軸が挿入される孔との間の環状の隙間の密封を図るための密封装置であって、
前記孔に嵌着される密封装置本体と、
前記軸に取り付けられるスリンガとを備え、
前記密封装置本体は、軸線周りに環状の補強環と、該補強環に取り付けられている弾性体から形成されている軸線周りに環状の弾性体部とを有しており、
前記スリンガは、外周側に向かって延びる前記軸線周りに環状の部分であるフランジ部を有しており、
前記弾性体部は、軸線方向において一方の側に向かって延びる、前記フランジ部の前記軸線方向において他方の側の面に接触する前記軸線周りに環状のリップである端面リップを有しており、
前記スリンガの前記フランジ部の前記他方の側の面には、少なくとも１つの浅い溝が形成されていることを特徴とする密封装置。 - 前記スリンガは、複数の浅い溝を有していることを特徴とする請求項１記載の密封装置。
- 前記溝の各々の深さは、１５μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の密封装置。
- 前記溝の各々の深さは、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の密封装置。
- 前記溝は、前記シールリップが接触する部分を交差していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の密封装置。
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