WO2020080408A1

WO2020080408A1 - 密封装置

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Publication number: WO2020080408A1
Application number: PCT/JP2019/040688
Authority: WO
Inventors: 井上　雅彦; 祐也坂野
Original assignee: Nok株式会社
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2020-04-23
Also published as: US20200278028A1; JPWO2020080408A1; KR20200097800A; CN111527334A

Abstract

密封対象物側の負圧時の密封性能を向上させた密封装置の提供。　軸と該軸が挿入される孔との間の環状の隙間を密封する密封装置(1)であって、前記孔に嵌着される密封装置本体(2)と前記軸に取り付けられるスリンガ(3)とを備え、密封装置本体(2)は、補強環(11)と弾性体部(20)とを有し、スリンガ(3)は、外周側に向かって延びるフランジ部(31)を有し、弾性体部(20)は、補強環(10)の内周端(14a)に取り付けられた基体部(25)に連なり、一方の側(a)に向かうにつれて縮径する円錐筒状の縮径部(21d)と、縮径部(21d)に連なり、一方の側(a)に向かうに連れて拡径し他方の側(b)の面(31d)に接触する拡径部(21b)と、からなる端面リップ(21)を有し、基体部(25)及び縮径部(21d)の間を繋ぐ肩部(21e)と、縮径部(21d)及び拡径部(21b)の間を繋ぐ屈曲部(21c)との間の長さ(L₁)が、屈曲部(21c)と先端部(21a)との間の長さ(L₂)より長い(L₁>L₂)。

Description

密封装置

　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つ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。密封のためのこのシールリップの軸との接触は軸に対する摺動抵抗（トルク抵抗）ともなっている。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、密封性能を維持又は向上させ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。

　密封装置の密封性能の向上にはシールリップの数を増やすことが考えられるが、シールリップの数を増やすことにより摺動抵抗が上昇してしまう。これに対して、シールリップの増加による密封ではなく、スリンガのフランジ部に摺動自在に密接する端面リップを設けた密封装置（端面リップタイプオイルシール）が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５９６４１６７号公報

　ところで、密封装置は、自動車用エンジンのクランクシャフトのシール用部材としても用いられる。自動車用エンジンのクランクケース内は、負圧になることがある。

　従来の密封装置は、密封対象物側が負圧になった場合に、端面リップの先端がスリンガのフランジ部の外側面のスリンガ接触から浮き上がってしまい、端面リップの先端とスリンガの外側面との間に間隙が生じてしまうことがあった。この場合に、従来の密封装置において、密封対象物である液体は、間隙を超えて円筒部の外周面にまで到達する場合があった。

　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、密封対象物側が負圧になった際の密封性能を向上させた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に、本発明は、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、前記補強環の内周端に取り付けられた基体部に連なり、軸線方向において一方の側に向かうに連れて縮径する円錐筒状の縮径部と、該縮径部の軸線方向において一方の側に連なり、当該一方の側に向かうに連れて拡径するとともに、その先端部が、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拡径部と、からなる端面リップを有し、前記端面リップにおける、前記基体部及び前記縮径部の間を繋ぐ肩部と、前記縮径部及び前記拡径部の間を繋ぐ屈曲部との間の長さＬ_１が、前記屈曲部と前記先端部との間の長さＬ_２よりも長い（Ｌ_１＞Ｌ_２）ことを特徴とする密封装置である。

　本発明の一態様に係る密封装置において、前記端面リップは、前記屈曲部の厚みが、前記縮径部及び前記拡径部の厚みに比して薄いことを特徴とする。

　本発明の一態様に係る密封装置において、前記スリンガの前記フランジ部における前記他方の側の面には、少なくとも１つの溝を有していることを特徴とする。

　このとき、前記端面リップと、前記スリンガの前記フランジ部とで離隔された空間同士の圧力差がゼロの際に、前記先端部が接触する前記フランジ部の領域である無負荷接触領域に、前記溝が存在せず、または、存在する前記溝の深さが１０μｍ以下であり、離隔された前記空間のうち、前記屈曲部が内側に屈曲する側の第１の空間の圧力が、外側に屈曲する側の第２の空間の圧力よりも、所定の圧力差以上小さくなり、当該圧力差によって、前記先端部が、前記フランジ部の表面で前記第１の空間側に移動した際に、当該先端部が接触する前記フランジ部の領域である負圧接触領域に、前記溝が存在することが好ましい。

　さらに、前記フランジ部における、前記無負荷接触領域を挟んで前記負圧接触領域とは反対側の領域である正圧接触領域に、前記溝が存在することが好ましい。

　本発明によれば、密封対象物側が負圧になった際の密封性能を向上させた密封装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る密封装置の概略構成を示すための、軸線に沿う断面における断面図である。図１に示す密封装置の概略構成を示すための、軸線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。図１に示す密封装置におけるスリンガを外側から見た図である。本発明の第１の実施の形態に係る密封装置がハウジング及び軸孔に挿入された軸に取り付けられ、使用状態における密封装置の部分拡大断面図である。図４に示す、使用状態における密封装置における密封装置本体の部分拡大断面図であり、密封対象物側と外側とで圧力差が無い状態である。図５に示す密封装置の使用状態における密封装置本体の部分拡大断面図であり、密封対象物側が外側に比して負圧となった状態である。図５に示す密封装置の使用状態における密封装置本体の部分拡大断面図であり、密封対象物側が外側に比して正圧となった状態である。

　以下、本発明の実施の形態に係る密封装置について図面を参照しながら説明する。

　以下、説明の便宜上、軸線ｘ方向において矢印ａ（図１参照）方向を内側とし、軸線ｘ方向において矢印ｂ（図１参照）方向を外側とする。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る。また、図２は、密封装置１の概略構成を示すための、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。図１及び図２を参照して、本実施の形態に係る密封装置１の構成を説明する。本実施の形態に係る密封装置１は、いずれも不図示の軸とこの軸が挿入されるハウジングの孔（軸孔）との間の環状の隙間の密封を図るための密封装置である。密封装置１は、車両や汎用機械において、この軸とハウジング等に形成されたこの軸が挿入される軸孔との間を密封するために用いられる。密封装置１は、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。

　本実施の形態に係る密封装置１は、孔に嵌着される密封装置本体２と、軸に取り付けられるスリンガ３とを備え、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とを有しており、スリンガ３は、外周側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を有しており、弾性体部２０は、軸線ｘ方向において一方の側に向かって延びる、フランジ部３１に軸線ｘ方向において他方の側から接触する軸線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。以下、密封装置１の構造を具体的に説明する。

　密封装置１は、ハウジング及び軸の間において、内側が密封対象物側（後述する、第１の空間となる側）である。内側には、密封対象物として、例えばエンジンオイルのような液体が存在している。密封装置１は、ハウジングの軸孔の内部において、軸を挿通しつつ、この内側の液体を外側に漏出することがないように密封している。

　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（内周端１４ａ）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、を有している。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の軸孔に嵌着された際に、密封装置本体２の軸線ｘと軸孔の軸線との一致が図られるように、軸孔に嵌め込まれる。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、弾性体部２０を補強している。

　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。スリンガ３のフランジ部３１の他方の側（外側）には、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よりも内周側に少なくとも１つのネジ溝３３が形成されている。

　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、補強環１０の外周側円筒部１１ａの外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と軸孔との間で径方向に圧縮され、軸孔と補強環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補強環１０の外周側円筒部１１ａの外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補強環１０の外周側円筒部１１ａの外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、先端の径が補強環１０の外周側円筒部１１ａの外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）に向かって延びており、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後述する密封装置１の使用状態において、先端部２１ａが所定の締め代（スリンガ接触部２３）をもってスリンガ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。基体部２５は、軸線ｘ方向において内側（矢印ａ方向）に円環状に突き出した突出部２５ａを有し、当該突出部２５ａが端面リップ２１に連なっている。

　突出部２５ａは、基体部２５から軸線ｘ方向において内側（矢印ａ方向）に突出しているが、その方向は限定されない。例えば、基体部２５から内周側（矢印ｄ方向）に突出してもよいし、内側（矢印ａ方向）と内周側（矢印ｄ方向）の間の斜めの方向に突出しても構わない。また、突出部２５ａは必須の構成ではなく、突出部２５ａが僅かしか、あるいは全く無く、後述する肩部２１ｅと区別できなくても構わない。

　端面リップ２１は、軸線ｘ方向において内側（矢印ａ方向）に向かうに連れて縮径する円錐筒状の縮径部２１ｄと、縮径部２１ｄの軸線ｘ方向において内側（矢印ａ方向）に連なり、内側（矢印ａ方向）に向かうに連れて拡径する円錐筒状の拡径部２１ｂを有しており、当該拡径部２１ｂは先端部２１ａに達している。
　突出部２５ａと縮径部２１ｄとの間は、肩部２１ｅを介して繋がっている。また、縮径部２１ｄと拡径部２１ｂとの間は屈曲部２１ｃを介して繋がっている。

　つまり、図１及び図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から突出部２５ａで内側に突出し、肩部２１ｅで内側及び内周側に向きを変え、縮径部２１ｄで軸線ｘに対して斜めに延びた後に、屈曲部２１ｃで内側及び外周側に向きを変え、拡径部２１ｂで軸線ｘに対して斜めに延びて、その先端部２１ａがスリンガ３のフランジ部３１に外側から接触している。

　肩部２１ｅでは、図１及び図２に示すように、断面において、所定の曲率（Ｒ）をもって角度の異なる突出部２５ａと縮径部２１ｄとを繋いでいる。屈曲部２１ｃでは、図１及び図２に示すように、断面において、所定長さの直線状の屈曲部位とその両側の曲率を有する部位とからなり、当該屈曲部位が撓みつつ曲率を有する部位も曲がることで、角度の異なる縮径部２１ｄと拡径部２１ｂとを繋いでいる。

　図４に示す断面における縮径部２１ｄの長さＬ_１は拡径部２１ｂの長さＬ_２よりも長くなっている。換言すれば、肩部２１ｅと屈曲部２１ｃとの間の長さＬ_１が、屈曲部２１ｃと先端部２１ａとの間の長さＬ_２よりも長くなっている（Ｌ_１＞Ｌ_２）。このとき、肩部２１ｅ及び屈曲部２１ｃの基準となる点は、それぞれの角度に折り返される屈曲点であり、先端部２１ａをフランジ部３１の外側面３１ｄに対して内外周側に摺動させて（後述する図６の状態から図５の状態を経由し図７の状態まで動かし、また、その逆方向にも動かすことを指す。）、肩部２１ｅ及び屈曲部２１ｃにおける挟角を変化させた際のそれぞれの変化する挟角の頂点となる点（肩部基準点２１ｅｐ及び屈曲部基準点２１ｃｐ）とする。屈曲部基準点２１ｃｐについては、屈曲する部位が長きにわたるが、挟角の頂点は１点に定まり、屈曲する部位の略中央となる。

　図２に示される通り、端面リップ２１は、屈曲部２１ｃの厚みが、縮径部２１ｄ及び拡径部２１ｂの厚みに比して薄くなっている。密封装置１として組み立てる前の自由状態では、屈曲部２１ｃにおける屈曲部基準点２１ｃｐの挟角は、より大きくなっており、所定の締め代をもってスリンガ３を密封装置本体２に取り付けた際に、屈曲部基準点２１ｃｐの挟角が小さくなり、その反力によって先端部２１ａをフランジ部３１の外側面３１ｄに押し付けるように接触させている。屈曲部２１ｃの厚みを他より薄くすることにより、屈曲部２１ｃにおける反力を低減させ、密封装置として用いた際のトルクの増加を抑制することができる。

　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）成型によって成形される。この架橋成型の際に、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。

　フランジ部３１において端面リップ２１が接触するリップ接触部３２は、外周側円盤部３１ｂの外側に面する面である外側面３１ｄに形成されている。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。

　図３は、密封装置１におけるスリンガ３を外側から見た図である。図３に示すように、フランジ部３１の外側面３１ｄには、内側に凹む凹部によってネジ溝３３が形成されている。ネジ溝３３は、内周側から外周側にわたっており、詳しくは渦巻き状をしており、後述する通り、その途中でネジ溝３３が存在しない領域３２ａがある。このネジ溝３３により、スリンガ３が回転した際に、外周側に向かう気流を形成することでき、ポンプ作用を発生させることができる。フランジ部３１の外側面３１ｄにおいて、ネジ溝３３は、リップ接触部３２よりも内周側に位置している。フランジ部３１の外側面３１ｄには、例えば複数条のネジ溝３３が形成されている。ネジ溝３３の本数やネジ溝３３が延びて描く形状はこれに限定されない。ネジ溝３３は、例えば、円錐面に形成された螺旋状のネジ溝をこの円錐面の軸線に直交する平面に投影した際にこの平面に描かれる線に沿った形状となっている。

　また、本実施形態においては、図３に示されるように、フランジ部３１の外側面３１ｄにおける、軸線ｘから所定の距離に当たる円環状の領域３２ａ（後述する「無負荷接触領域３２ａ」）には、ネジ溝３３が存在しない。このネジ溝３３が存在しない領域３２ａは、後に詳述する通り、端面リップ２１の拡径部２１ｂと、スリンガ３のフランジ部３１とで離隔された空間同士の圧力差がゼロの際に、端面リップ２１の先端部２１ａが接触するフランジ部３１の領域である。そして、その外側の領域（後述する「負圧接触領域３２ｂ」）と、その内側の領域（後述する「正圧接触領域３２ｃ」＝無負荷接触領域３２ａを挟んで負圧接触領域３２ｂとは反対側の領域）には、ネジ溝３３が形成されていて、これらは、無負荷接触領域３２ａによって分断されている。
　このネジ溝３３の深さとしては、適宜選択すればよいが、例えば４０～１００μｍ程度の範囲から選択される。

　スリンガ３において、筒部３４は、図２に示すように、少なくとも部分的に、円筒状又は略円筒状の部分である円筒部３５を有しており、この円筒部３５は軸に嵌着可能に形成されている。つまり、円筒部３５が軸に締り嵌め可能となるように、円筒部３５の内径が軸の外周面の径よりも小さくなっている。スリンガ３は、円筒部３５が軸に締り嵌めされることにより固定されるものに限らず、筒部３４において軸に接着されて固定されるものであってもよく、他の公知の固定方法によって軸に固定されるものであってもよい。なお、筒部３４は、その全体が円筒部３５によって形成されているものであってもよい。

　スリンガ３は、金属材料から作られており、例えば、耐錆性、防錆性に優れているステンレス製である。スリンガ３がステンレス製である場合は、端面リップ２１に対する摺動部であるリップ接触部３２に錆が発生することを抑制することができ、端面リップ２１の密封機能や密封性能を長く維持することができる。また、錆が発生することにより、ネジ溝３３の形状が変化することを抑制することができ、ネジ溝３３の発揮するポンプ効果の低減を抑制することができる。スリンガ３は、ステンレス製に限らず他の金属から作られていてもよい。但し、その表面、特にリップ接触部３２には、防錆メッキ処理等の防錆処理がなされていることが好ましい。

　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４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、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４に示すように、使用状態における密封装置１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が軸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。

　使用状態における密封装置１において、弾性体部２０の端面リップ２１が、内周面２２の先端部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。

　図５に、図４に示す、使用状態における密封装置１の密封装置本体２の部分拡大断面図を示す。なお、図５において、スリンガ３は、一点鎖線で描かれている。また、図５においては、密封装置１として組み立てる前の自由状態での端面リップ２１の形状を点線で表している。

　図５の状態では、端面リップ２１と、スリンガ３のフランジ部３１とで離隔された空間のうち、屈曲部２１ｃが内側に屈曲する側（密封対象物側、内側）の第１の空間Ｓ１の圧力が、外側に屈曲する側（外側）の第２の空間Ｓ２の圧力と等しい（圧力差が無い）状態であり、いずれも大気圧となっている。このとき、端面リップ２１の先端部２１ａは、フランジ部３１の外側面３１ｄと、無負荷接触領域３２ａで接触している。

　例えば、エンジンが稼働して、軸５２が回転し始めると、エンジンのクランクケース内が、環境対策のため負圧に保持され、密封対象物側、即ち第１の空間Ｓ１が減圧されて負圧状態となり、第２の空間Ｓ２の圧力よりも小さくなる。すると、当該圧力差によって、端面リップ２１が第１の空間Ｓ１側に引き寄せられる。そして、両空間の圧力差が所定以上になると、図６に示すように、端面リップ２１の先端部２１ａは、負圧接触領域３２ｂまで移動して、フランジ部３１の外側面３１ｄと接触した状態となる。ここで、図６は、図５に示す密封装置１の使用状態における密封装置本体２の部分拡大断面図であり、第１の空間Ｓ１（密封対象物側）の圧力が第２の空間Ｓ２（外側）よりも小さくなった（負圧となった）状態である。

　端面リップ２１が、負圧により第１の空間Ｓ１側に引き寄せられる際、その全体が引き寄せられるが、部分毎に見ると、拡径部２１ｂでは、屈曲部２１ｃを基点として外側（矢印ｂ方向）に、即ち、フランジ部３１の外側面３１ｄから先端部２１ａが離れる方向に圧力差（負圧）が作用し、縮径部２１ｄでは、肩部２１ｅを基点として内側（矢印ａ方向）に、即ち、フランジ部３１の外側面３１ｄに先端部２１ａを押し付ける方向に圧力差（負圧）が作用する。

　既述の通り、縮径部２１ｄの長さＬ_１は拡径部２１ｂの長さＬ_２よりも長い（Ｌ_１＞Ｌ_２）ので、拡径部２１ｂにおける外側（矢印ｂ方向）への作用よりも、縮径部２１ｄにおける内側（矢印ａ方向）への作用の方が優勢となる。その結果、図６の状態において、負圧の作用によって、フランジ部３１の外側面３１ｄに先端部２１ａが押し付けられる。したがって、本実施の形態の密封装置１では、負圧時でも密封対象物が漏れにくく、密封対象物側が負圧になった際の密封性能の向上を図ることができる。また、拡径部２１ｂは、通常の端面リップと同様の方向性で、フランジ部３１の外側面３１ｄと先端部２１ａで当接しているため、端面リップとしての機能が損なわれることはない。

　縮径部２１ｄの長さＬ_１と拡径部２１ｂの長さＬ_２との大小関係としては、Ｌ_１＞Ｌ_２を満たしさえすれば、上記作用乃至効果を期待することができるが、Ｌ_１とＬ_２の差があまりに小さいと、負圧時の縮径部２１ｄによるフランジ部３１の外側面３１ｄへの先端部２１ａの押し付け作用が弱くなり、Ｌ_１に比してＬ_２の大きさが極端に小さいと、端面リップ２１としてのそもそものリップ効果が弱くなる。そのため、Ｌ_１に比してＬ_２が、適度に小さいことが望ましい。

　スリンガ３のフランジ部３１の外側面３１ｄでは、図６の状態において端面リップ２１の先端部２１ａが位置する負圧接触領域３２ｂに、複数条ネジを形成するネジ溝３３が形成されている。スリンガ３が回転した場合に、ネジ溝３３は外周側に向かう気流を形成する。ネジ溝３３（スリンガ３）の回転により発生するこの気流により、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、第１の空間Ｓ１側（密封対象物側）から第２の空間Ｓ２側（外側）に密封対象物が漏れ出た場合であっても、漏れ出た密封対象物がスリンガ接触部２３及びリップ接触部３２を越えて第１の空間Ｓ１側（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に形成されたネジ溝３３が生ずるポンプ作用により、第２の空間Ｓ２側（外側）への密封対象物の漏洩が抑制される。

　一方、エンジンなどの駆動装置が稼働していない静止時には、密封対象物側、即ち第１の空間Ｓ１の減圧が解除されて大気圧状態となり、第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２との間に圧力差が無い状態、即ち、図５の状態となる。図５の状態では、端面リップ２１の先端部２１ａは、フランジ部３１の外側面３１ｄと、無負荷接触領域３２ａで接触している。無負荷接触領域３２ａには、ネジ溝３３が存在しない。したがって、本実施の形態の密封装置によれば、静止漏れの問題を解消することができる。

　なお、本実施の形態において、無負荷接触領域３２ａには、ネジ溝３３が存在しないが、ごく浅い、例えば溝の深さが１０μｍ以下の溝を有していても構わない。溝の深さが１０μｍ程度までのごく浅い溝であれば、静止漏れは生じ難い。また、このようにごく浅い溝を無負荷接触領域３２ａに設けておけば、第１の空間Ｓ１と第２の空間Ｓ２との間に圧力差が無い状態で稼働させた場合においても、当該溝によるポンプ作用が期待でき、第２の空間Ｓ２側（外側）への密封対象物の漏洩が抑制される。

　無負荷接触領域３２ａに１０μｍ程度までのごく浅い溝を設ける場合には、溝の条数は、多めにすることが望ましい。実際に適切な条数は、溝の深さによっても異なるため、静止漏れと、稼働時の密封対象物の漏洩の状況を見ながら、適切な条数を選択すればよい。

　エンジンの稼働状況によっては、エンジンのクランクケース内が、突発的に正圧になる場合があり、その場合には、密封対象物側、即ち第１の空間Ｓ１が加圧状態になり、第２の空間Ｓ２の圧力よりも大きくなる。その際には、当該圧力差によって、端面リップ２１が第２の空間Ｓ２側に押し出される。そして、両空間の圧力差が所定以上になると、図７に示すように、端面リップ２１の先端部２１ａは、正圧接触領域３２ｃまで移動して、フランジ部３１の外側面３１ｄと接触した状態となる。ここで、図７は、図５に示す密封装置１の使用状態における密封装置本体２の部分拡大断面図であり、第１の空間Ｓ１（密封対象物側）の圧力が第２の空間Ｓ２（外側）よりも大きくなった（正圧となった）状態である。

　端面リップ２１が、正圧により第２の空間Ｓ１側に押し出される際、その全体が押し出され、部分毎に見ると、拡径部２１ｂでは、屈曲部２１ｃを基点として内側（矢印ａ方向）に、即ち、フランジ部３１の外側面３１ｄに先端部２１ａが押し付けられる方向に圧力差（正圧）が作用する。一方、縮径部２１ｄでは、肩部２１ｅを基点として外側（矢印ｂ方向）に屈曲部２１ｃを移動させる方向に圧力差（負圧）が作用するが、図７を見ればわかるように、縮径部２１ｄのこの動きは、先端部２１ａをフランジ部３１の外側面３１ｄから引き剥がす方向ではなく、むしろ押し付ける方向に作用する。その結果、図７の状態において、正圧の作用によって、フランジ部３１の外側面３１ｄに先端部２１ａが押し付けられる。したがって、本実施の形態の密封装置１では、正圧時でも密封対象物が漏れ難く、密封対象物側が正圧になった際の密封性能が損なわれることはない。

　スリンガ３のフランジ部３１の外側面３１ｄでは、図７の状態において端面リップ２１の先端部２１ａが位置する正圧接触領域３２ｃに、複数条ネジを形成するネジ溝３３が形成されている。そのため、先端部２１ａが負圧接触領域３２ｂに位置する図６の状態と同様、本実施の形態の密封装置１では、正圧時でもスリンガ３のフランジ部３１に形成されたネジ溝３３が生ずるポンプ作用により、第２の空間Ｓ２側（外側）への密封対象物の漏洩が抑制される。

　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明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。例えば、上記実施の形態における、各構成の形状、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の有するネジ溝３３は、上述のように、図３に示すネジ形状に限らず、他の形状であってもよい。

　なお、本実施の形態において、弾性体部２０は、ダストリップや中間リップ等の他のリップを有していないが、例えば、基体部２５の内周側の空間に、これらのリップを設けても構わない。
　ダストリップは、一般的に、基体部２５から軸線ｘに向かって延びるリップであり、先端部がスリンガ３の円筒部３５に外周側から接触するように形成され、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る部材である。

　中間リップは、一般的に、基体部２５から内側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、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。中間リップは、使用状態において、端面リップ２１のスリンガ３と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漏れ入った場合に、この漏れ入った密封対象物の基体部２５との間に形成された凹部内への収容を図るために形成されている。

　なお、負圧時の密封対象物漏れ対策のために、ダストリップや中間リップ等の他のリップを設けることが望まれるところ、本実施の形態によれば、これら他のリップを省略、あるいは、簡略化することができる。これら他のリップを省略、あるいは、簡略化することで、これら他のリップをスリンガ３と摺動させる必要が無くなれば、装置が簡略化できるほか、摺動によるリップの短寿命化やトルクの増大を回避することができる。

　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。

１…密封装置、２…密封装置本体、３…スリンガ、６…空間、１０…補強環、１１…筒部、１１ａ…外周側筒部、１１ｂ…内周側筒部、１２…円盤部、１３…錐環部、１４…円盤部、２０…弾性体部、２１…端面リップ、２１ａ…先端部、２１ｂ…拡径部、２１ｃ…屈曲部、２１ｄ…縮径部、２１ｅ…肩部２２…内周面、２３…スリンガ接触部、２５…基体部、２５ａ…突出部、２６…ガスケット部、２６ａ…端部、２７…後方カバー部、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、３１ｅ…外周側端部、３２…リップ接触部、３３…溝、３４…筒部、３５…円筒部、３５ａ…内周面、３５ｂ…外周面、５０…ハウジング、５１…軸孔、５１ａ…内周面、５２…軸、５２ａ…外周面、Ｓ１…第１の空間、Ｓ２…第２の空間

Claims

　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、前記補強環の内周端に取り付けられた基体部に連なり、軸線方向において一方の側に向かうに連れて縮径する円錐筒状の縮径部と、該縮径部の軸線方向において一方の側に連なり、当該一方の側に向かうに連れて拡径するとともに、その先端部が、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拡径部と、からなる端面リップを有し、
　前記端面リップにおける、前記基体部及び前記縮径部の間を繋ぐ肩部と、前記縮径部及び前記拡径部の間を繋ぐ屈曲部との間の長さＬ_１が、前記屈曲部と前記先端部との間の長さＬ_２よりも長い（Ｌ_１＞Ｌ_２）ことを特徴とする密封装置。
　前記端面リップは、前記屈曲部の厚みが、前記縮径部及び前記拡径部の厚みに比して薄いことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
　前記スリンガの前記フランジ部における前記他方の側の面には、少なくとも１つの溝を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の密封装置。
　前記端面リップと、前記スリンガの前記フランジ部とで離隔された空間同士の圧力差がゼロの際に、前記先端部が接触する前記フランジ部の領域である無負荷接触領域に、前記溝が存在せず、または、存在する前記溝の深さが１０μｍ以下であり、
　離隔された前記空間のうち、前記屈曲部が内側に屈曲する側の第１の空間の圧力が、外側に屈曲する側の第２の空間の圧力よりも、所定の圧力差以上小さくなり、当該圧力差によって、前記先端部が、前記フランジ部の表面で前記第１の空間側に移動した際に、当該先端部が接触する前記フランジ部の領域である負圧接触領域に、前記溝が存在することを特徴とする請求項３に記載の密封装置。
　前記フランジ部における、前記無負荷接触領域を挟んで前記負圧接触領域とは反対側の領域である正圧接触領域に、前記溝が存在することを特徴とする請求項４に記載の密封装置。