JP6335031B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や一般機械、産業機械等において機内の密封対象流体が機外へ漏出するのを防止する密封装置であって、回転側のシールに非回転のシールリップを摺接させる構造を備えるものに関する。本発明の密封装置は例えば、自動車関連分野において機内油をシールする回転用オイルシールとして用いられる。

従来から図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、ハウジング５１とこのハウジング５１に設けた軸孔５２に挿通する回転軸６１との間で機内側Ａの密封流体（油）が機外側Ｂへ漏洩しないようシールする密封装置１０１であって、回転軸６１の外周に装着されるスリンガー１１１と、ハウジング５１の軸孔５２内周に装着されるリップシール部材１２１との組み合わせよりなる密封装置１０１が知られている。

スリンガー１１１は、金属等の剛材製であって、回転軸６１の外周面に固定されるスリーブ部１１２と、このスリーブ部１１２の一端に設けられたフランジ部１１３とを一体に有し、フランジ部１１３の機外側端面１１３ａに、回転軸６１の回転時に遠心力によるポンピング作用を発揮するネジ溝１１４が全周３６０度に亙って設けられている（図５（Ｂ）参照）。

一方、リップシール部材１２１は、ハウジング５１の軸孔５２内周面に固定される取付環１２２と、この取付環１２２に被着されたゴム状弾性体１２３とを有し、このゴム状弾性体１２３によって、スリンガー１１１におけるフランジ部１１３の機外側端面１１３ａに摺動可能に密接するシールリップ（端面リップ）１２４が設けられている。

ところで近年、環境問題から自動車業界では低燃費車の開発を加速しており、エンジン用オイルシールに対するニーズとしては回転時のトルク低減が挙げられ、このような状況下で上記図５の端面リップ構造の密封装置１０１によれば、一般的なラジアルリップ構造の密封装置と比較して、約６０％程度の低トルク化を実現可能とされる。

実開平３−５７５６３号公報 特開平２−１１３１７３号公報

しかしながら上記図５の密封装置１０１に対しては、以下の点について更なる機能向上が求められている。

すなわち上記密封装置１０１においては、回転軸６１の回転時、回転軸６１と共に回転するスリンガー１１１がフランジ部１１３による流体振り切り作用およびネジ溝１１４による流体ポンピング作用を発揮するため、密封流体の漏洩を抑制することが可能とされるが、回転軸６１の回転が停止すると遠心力が消失するため、密封流体がネジ溝１１４を伝ってシールリップ１２４先端を通過し、機外側Ｂへ漏洩する虞がある（いわゆる静止漏れの発生の虞）。

上記図５に示した従来技術に係る密封装置１０１において静止漏れが発生する要因としては、ハウジング５１に設けられた軸孔５２およびこの軸孔５２に挿通される回転軸６１がその中心軸線０（図５（Ｂ）参照）を水平方向に向け設定されていることを前提として、回転軸６１の回転停止時、ハウジング５１の軸孔５２内に貯留する密封流体の液面水位Ｈ（図５（Ｂ）参照）が所定の高さ位置に達するところ、円周上一部のネジ溝１１４がこの液面水位Ｈより下方に配置されて密封流体に浸漬される状態にあり、よってこの円周上一部においてシールリップ１２４の外周側からネジ溝１１４を経由してシールリップ１２４の内周側へ密封流体が侵入することが考えられる。

本発明は以上の点に鑑みて、スリンガーおよびリップシール部材の組み合わせよりなる密封装置において、静止漏れが発生するのを抑制することができる密封装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために以下の手段を採用した。
本発明の密封装置は、ハウジングと前記ハウジングに設けた軸孔に挿通する回転軸との間で機内側の密封流体が機外側へ漏洩しないようシールする密封装置であって、前記軸孔および前記回転軸はその中心軸線を水平方向に向け設定され、前記回転軸の回転が停止したときに前記密封流体は前記軸孔内にて所定の高さ位置まで充満し、当該密封装置は、前記回転軸の外周に装着されるスリンガーと、前記ハウジングの軸孔内周に装着されるリップシール部材との組み合わせよりなり、前記スリンガーは、前記回転軸の外周面に固定されるスリーブ部と、前記スリーブ部の一端に設けられたフランジ部と、前記フランジ部の機外側端面に設けられた回転側リップとを有し、前記リップシール部材は、前記ハウジングの軸孔内周面に固定される取付環と、前記取付環に被着されたゴム状弾性体とを有し、前記ゴム状弾性体によって前記回転側リップに接触するシールリップが設けられ、前記フランジ部または前記回転側リップと対向する前記シールリップの対向面に、前記回転軸が回転したときに流体ポンピング作用を発揮するネジ溝が設けられ、前記ネジ溝は、前記シールリップの対向面において、前記回転軸の回転が停止したときに前記密封流体が前記軸孔内にて充満する所定の高さ位置より上方の部位のみに設けられていることを特徴とする（請求項１）。

本発明によれば、フランジ部の機外側端面と対向するシールリップの対向面に、回転軸が回転したときに流体ポンピング作用を発揮するネジ溝が設けられるとともに、このネジ溝がシールリップの対向面において回転軸の回転が停止したときに密封流体が軸孔内にて充満する所定の高さ位置より上方の部位のみに設けられているため、この所定の高さ位置より下方の部位にはネジ溝が設けられていない。したがって上記図５の従来技術に係る密封装置１０１のように「円周上一部のネジ溝１１４が液面水位Ｈより下方に配置されて密封流体に浸漬される状態」が発生しないため、静止漏れが発生するのを有効に抑制することが可能となる。

また、ネジ溝を回転側ではなく静止側（非回転側）のシールリップに設けていることにより、静止漏れが発生するのを有効に抑制することが可能となる。
これは、上記図５の従来技術に係る密封装置１０１では、ネジ溝１１４が回転側のスリンガー１１１のフランジ部１１３に設けられているため、回転が停止したときにネジ溝１１４が円周上いずれの位置で停止するかを予め特定することができないため、上記「円周上一部のネジ溝１１４が液面水位Ｈより下方に配置されて密封流体に浸漬される状態」が発生する可能性が残されることになる。しかし本発明では、静止側の部品は回転しないためネジ溝の円周上位置が常に一定となるからである。

更に、スリンガーにおけるフランジ部の機外側端面に回転側リップが設けられ、この回転側リップに対して静止側のシールリップが密接する。したがって弾性変形可能なリップ同士が密接する構造であるため、リップが金属等剛材製のフランジ部に密接する場合と比較してスキマが生じにくくなり、静止漏れが発生するのをより一層有効に抑制することが可能となる。

本発明は上記目的を達成するため更に以下の手段を採用してもよい。
前記密封装置（請求項１）において、前記回転軸の回転が停止したときに前記密封流体が前記軸孔内にて充満する所定の高さ位置は、前記回転軸の中心軸線の高さ位置と同等ないし略同等であることを特徴とする（請求項２）。

この場合、ネジ溝はシールリップの対向面のうちの円周上上半分のみに設けられる。

上記密封装置（請求項１または２）において、前記回転軸が回転したとき、前記回転側リップは遠心力により弾性変形して前記シールリップから離れるようにしてもよい（請求項３）。

これにより、上記回転側リップが回転軸が回転したときに遠心力により弾性変形してシールリップから離れる構造としているので、この場合は回転側リップがシールリップから離れたときに両リップ間に意図的に間隙が形成され、間隙による流路が形成される。したがってネジ溝による流体ポンピング作用が発揮されたときにこの流路を通って機外側の空気（大気）が多量に機内側へ流れ込むため、この流れに乗せるかたちにて密封流体を機内側へ戻すことが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、フランジ部の機外側端面と対向するシールリップの対向面に回転時に流体ポンピング作用を発揮するネジ溝が設けられるとともに、このネジ溝がシールリップの対向面において回転軸の回転が停止したときに密封流体が軸孔内にて充満する所定の高さ位置よりも上方の部位のみに設けられているため、円周上一部のネジ溝が液面水位より下方に配置されて密封流体に浸漬される状態が発生しない。したがってネジ溝を伝って静止漏れが発生するのを抑制することが可能とされる。また、フランジ部の機外側端面に回転側リップが設けられ、この回転側リップに対して静止側のシールリップが密接するため、リップ間にスキマが発生しにくい。したがって静止漏れが発生するのを一層有効に抑制することができる。

また、回転軸の回転が停止したときに密封流体が軸孔内にて充満する所定の高さ位置は例えば、回転軸の中心軸線の高さ位置と同等ないし略同等の高さ位置であり、この場合は、シールリップの対向面のうち下半分の領域においてネジ溝が設けられないため、この下半分の領域で静止漏れが発生するのを抑制することができる。

更に、回転軸の回転が停止したときに回転側リップが遠心力により弾性変形してシールリップから離れる構造とすることにより、両リップ間に間隙による流路が形成される。したがってネジ溝による流体ポンピング作用が発揮されたときにこの流路を通って機外側の空気（大気）が多量に機内側へ流れ込むため、この流れに乗せるかたちにて密封流体を機内側へ戻し、密封流体の漏洩を抑制することができる。

本発明の実施例に係る密封装置の要部断面図である。 同密封装置に備えられるネジ溝の説明図である。 比較例に係るネジ溝の説明図である。 同密封装置の軸回転時の滋養対を示す要部断面図である。 従来例を示す図で、（Ａ）は従来例に係る密封装置の要部断面図、（Ｂ）は同密封装置に備えられるネジ溝の説明図である。

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）本発明では、静止漏れを抑制するため、リップの上側半周に溝を付ける。スリンガーにはネジ溝を付けず、ゴムリップを付与する。
（２）静止時の流体漏れは、液面が到達する可能性のある下側半周部分から発生する。そのため、ネジ溝を半周のみに彫り、静止時に下側半周に溝がなければ静止漏れは起こらない。しかし、スリンガーは回転しどこで止まるかは分からないため、ネジ溝のない半周を常に下側に保つことはできない。したがって、回転しないリップ側の上側半周にネジ溝を付けることにする。
（３）さらに、スリンガーにもゴムリップを付与することで、静止時の隙間を完全になくし、密封流体が漏れないようにする。回転時には遠心力によってスリンガーに付けたゴムリップが浮き上がり隙間ができるため、大気側の空気が密封流体側へ送られる効果と、一度漏洩してしまった密封流体を機内側へ戻す作用は維持される。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係る密封装置１の要部断面を示している。

当該実施例に係る密封装置１は、ハウジング（シールハウジング）５１とこのハウジング５１に設けた軸孔５２に挿通する回転軸６１との間で機内側（油側）Ａの密封流体（油）が機外側（大気側）Ｂへ漏洩しないようにシールする密封装置（エンジン用オイルシール）１である。図示するように軸孔５２および回転軸６１はその中心軸線０を水平方向に向けて設定されている。また回転軸６１の回転停止時、密封流体は軸孔５２内にて所定の高さ位置まで充満し、具体的には、回転軸６１の中心軸線０の高さ位置と同等ないし略同等の高さ位置まで充満するものとされている。図ではこのときの液面水位を符号Ｈで示している。

密封装置１は、回転軸６１の外周に装着されるスリンガー１１と、ハウジング５１の軸孔５２内周に装着されるリップシール部材２１との組み合わせにより構成されている。

スリンガー１１は、金属等の剛材製であって、回転軸６１の外周面に固定（嵌合）されるスリーブ部１２と、このスリーブ部１２の一端（機内側端部）に設けられたフランジ部１３とを一体に有し、更にフランジ部１３の機外側端面１３ａにゴム状弾性体よりなる回転側リップ１４が設けられている。フランジ部１３の機外側端面１３ａにネジ溝は設けられておらず、よってフランジ部１３の機外側端面１３ａは平滑面とされている。

一方、リップシール部材２１は、ハウジング５１の軸孔５２内周面に固定（嵌合）される金属等の剛材よりなる取付環２２と、この取付環２２に被着（加硫接着）されたゴム状弾性体２３とを有し、このゴム状弾性体２３によって、スリンガー１１における回転側リップ１４の先端部に摺動可能に密接するシールリップ（端面リップ）２４と、スリンガー１１に対し非接触の油回収リップ２５と、スリンガー１１におけるスリーブ部１２の外周面に摺動可能に密接するダストリップ２６が一体に設けられている。油回収リップ２５はシールリップ２４の機外側Ｂに配置され、ダストリップ２６は油回収リップ２５の更に機外側Ｂに配置されている。回転側リップ１４はその基端部から先端部へかけて径寸法が徐々に拡大するテーパー状（漏斗状）のサイドリップとされ、シールリップ２４もその基端部から先端部へかけて径寸法が徐々に拡大するテーパー状（漏斗状）のサイドリップとされているので、シールリップ２４はその先端部が回転側リップ１４の先端部の内周面に密接するものとされている。

また、フランジ部１３の機外側端面１３ａまたは回転側リップ１４の内周面と軸方向に対向するシールリップ２４の対向面２４ａに、回転軸６１の回転時に遠心力によるポンピング作用を発揮することにより密封流体を外周側（機内側Ａ）へ向けて押し戻す作用を発揮するネジ溝２７が設けられている。上記したようシールリップ２４はその基端部から先端部へかけて径寸法が徐々に拡大するテーパー状（漏斗状）のサイドリップとされているので、ネジ溝２７はシールリップ２４の内周面に設けられている。

また、このネジ溝２７は図２に示すように、シールリップ２４の対向面２４ａにおいて、回転軸６１の回転停止時に密封流体が軸孔５２内にて充満する所定の高さ位置よりも上方の部位のみに設けられており、当該実施例では上記したように密封流体は回転軸６１の中心軸線０の高さ位置と同等ないし略同等の高さ位置まで充満するので、ネジ溝２７はシールリップ２４の対向面２４ａのうち円周上上半分の領域のみに設けられている。

すなわち、比較例として図３に示すようにネジ溝２７が仮に全周３６０度に亙って設けられると、その円周上において下半分の領域ではネジ溝２７が液面水位Ｈより下方に配置されて密封流体に浸漬される状態となるため、この円周上の下半分領域においてシールリップ２４の外周側からネジ溝２７を経由してシールリップ２４の内周側へ密封流体が侵入しやすいことになる。これに対し当該実施例では図２に示すように、ネジ溝２７が円周上の上半分領域のみに設けられて下半分の領域には設けられていないため、ネジ溝２７が液面水位Ｈより下方に配置されて密封流体に浸漬される状態とはならない構成とされている。

図２および図３において、矢印ｅは回転軸６１の回転方向を示している。ネジ溝２７は図面上では４条ネジとして描かれている。

上記構成の密封装置１においては、回転軸６１の回転時、シールリップ２４がスリンガー１１の回転側リップ１４に摺動可能に密接することにより基本的なシール機能が発揮されるほか、回転軸６１と共に回転するスリンガー１１がフランジ部１３および回転側リップ１４による流体振り切り作用を発揮し、更にシールリップ２４に設けられたネジ溝２７がフランジ部１３および回転側リップ１４との相対回転に伴う流体ポンピング作用を発揮するため、シールリップ２４および回転側リップ１４間を通過する流体があってもこれを外周側（機内側Ａ）へ戻すことが可能とされ、よって優れたシール機能が発揮される。

また、回転軸６１の回転が停止すると遠心力が消失し、これに伴って上記流体振り切り作用および流体ポンピング作用が一時停止するため、一部の密封流体がネジ溝２７を伝って機内側Ａからシールリップ２４および油回収リップ２５間の空間４１へ流出する懸念があるところ、当該実施例では上記したようにネジ溝２７がシールリップ２４の対向面２４ａにおいて回転軸６１の回転停止時に密封流体が軸孔５２内にて充満する所定の高さ位置よりも上方の部位のみに設けられているため、円周上一部のネジ溝２７が液面水位Ｈより下方に配置されて密封流体に浸漬される状態が発生しない。したがってネジ溝２７を伝って密封流体がシールリップ２４の外周側から内周側へ静止漏れするのを抑制することができる。

また、スリンガー１１におけるフランジ部１３の機外側端面１３ａに回転側リップ１４が設けられてこの回転側リップ１４に対し静止側のシールリップ２４が密接するため、この密接はリップ１４，２４同士が密接するものとされている。したがって弾性変形可能なリップ１４，２４同士が密接するため、シールリップ２４が金属等の剛材製フランジ部１３に密接する場合と比較してスキマが生じにくく、よって静止漏れが発生するのを一層有効に抑制することができる。

なお、回転軸６１の回転停止時に密封流体が軸孔５２内にて充満する所定の高さ位置についてはその具体例を上記したように、回転軸６１の中心軸線０の高さ位置と同等ないし略同等の高さ位置としたが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば他の例として、回転軸６１の下端部の高さ位置と同等ないし略同等の高さ位置などとすることもできる。ここに回転軸６１の下端部とは、中心軸線０を水平方向に向けて設定された回転軸６１の外周面における円周上の下端部のことを云う。そしてこの場合には上記実施例対比で、シールリップ２４の対向面２４ａにおいてネジ溝２７を形成する領域が増えネジ溝２７を形成しない領域が減るため、ネジ溝２７による流体ポンピング作用を増強することができる。

また、回転側リップ１４については図４に示すように、回転軸６１の回転停止時に回転側リップ１４が遠心力により弾性変形してシールリップ２４から離れる構造であっても良く、この場合には回転側リップ１４がシールリップ２４から離れたときに両リップ１４，２４間に間隙ｃが形成され、間隙ｃによる流路が形成される。したがってネジ溝２７による流体ポンピング作用が発揮されたときにこの流路を通って機外側Ｂの空気（大気）が多量に機内側Ａへ流れ込むため（矢印ｆ）、この空気の流れに乗せるかたちにて密封流体を機内側Ａへ戻すことが可能とされる。したがってネジ溝２７によるポンピング作用、延いてはシール性が高められることになる。

１ 密封装置
１１ スリンガー
１２ スリーブ部
１３ フランジ部
１３ａ 機外側端面
１４ 回転側リップ
２１ リップシール部材
２２ 取付環
２３ ゴム状弾性体
２４ シールリップ
２４ａ 対向面
２５ 油回収リップ
２６ ダストリップ
２７ ネジ溝
５１ ハウジング
５２ 軸孔
６１ 回転軸
Ａ 機内側
Ｂ 機外側

Claims (3)

1. ハウジングと前記ハウジングに設けた軸孔に挿通する回転軸との間で機内側の密封流体が機外側へ漏洩しないようシールする密封装置であって、
   前記軸孔および前記回転軸はその中心軸線を水平方向に向け設定され、前記回転軸の回転が停止したときに前記密封流体は前記軸孔内にて所定の高さ位置まで充満し、
   当該密封装置は、前記回転軸の外周に装着されるスリンガーと、前記ハウジングの軸孔内周に装着されるリップシール部材との組み合わせよりなり、
   前記スリンガーは、前記回転軸の外周面に固定されるスリーブ部と、前記スリーブ部の一端に設けられたフランジ部と、前記フランジ部の機外側端面に設けられた回転側リップとを有し、
   前記リップシール部材は、前記ハウジングの軸孔内周面に固定される取付環と、前記取付環に被着されたゴム状弾性体とを有し、前記ゴム状弾性体によって前記回転側リップに接触するシールリップが設けられ、
   前記フランジ部または前記回転側リップと対向する前記シールリップの対向面に、前記回転軸が回転したときに流体ポンピング作用を発揮するネジ溝が設けられ、
   前記ネジ溝は、前記シールリップの対向面において、前記回転軸の回転が停止したときに前記密封流体が前記軸孔内にて充満する所定の高さ位置より上方の部位のみに設けられていることを特徴とする密封装置。
2. 請求項１記載の密封装置において、
   前記回転軸の回転が停止したときに前記密封流体が前記軸孔内にて充満する所定の高さ位置は、前記回転軸の中心軸線の高さ位置と同等ないし略同等であることを特徴とする密封装置。
3. 請求項１または２記載の密封装置において、
   前記回転軸が回転したとき、前記回転側リップは遠心力により弾性変形して前記シールリップから離れることを特徴とする密封装置。