JP6890488B2 - Sealing device - Google Patents
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Description
本発明は、密封装置に関し、例えば、自動車関連の分野において回転用シールとして用いられ、特に、機内に潤滑油が存在するエンジン用シールとして用いられるものである。 The present invention relates to a sealing device, for example, used as a rotary seal in an automobile-related field, and particularly as an engine seal in which lubricating oil is present in the machine.
従来、エンジン用シールとして用いられる密封装置としては、機内に密封されている潤滑油が機外へ漏洩することを防止するために、例えば、エンジンハウジングとクランクシャフトとの間に装着されている。この密封装置としては、スリンガーのフランジ部に設けられたネジ部によって、クランクシャフトの回転時にポンピング作用を発揮し、機内の潤滑油をシールしている(例えば、特許文献1を参照。)。 Conventionally, as a sealing device used as an engine seal, for example, it is installed between an engine housing and a crankshaft in order to prevent the lubricating oil sealed in the machine from leaking to the outside of the machine. As this sealing device, a screw portion provided on the flange portion of the slinger exerts a pumping action when the crankshaft rotates to seal the lubricating oil in the machine (see, for example, Patent Document 1).
図9に示すように、このような密封装置100としては、回転軸としてのクランクシャフト201の外周面に装着されて当該クランクシャフト201とともに回転するスリンガー101と、ハウジング202の内周面に装着されるシール部102とを備えている。
As shown in FIG. 9, such a
スリンガー101は、クランクシャフト201の外周面に装着される円筒部105と、当該円筒部105の機内A側の端部から外周側へ拡がるフランジ部103とを備えている。フランジ部103には、機内A側に膨らんだ中空円盤状の膨出部分103eと、当該膨出部分103eの外周側の端部から機外B側へ折り曲げされた後に外周側へ拡がる中空円盤状の円盤部分103fとを備えている。
The
この密封装置100では、フランジ部103の円盤部分103fの軸方向における機外B側の端面である外側面103aに対して、シール部102のメインリップ111が摺動可能に密接することにより、機内Aに存在する潤滑油(オイル)が機外Bへ漏洩することを防止している。
In this
この密封装置100においては、メインリップ111が摺動可能に密接するフランジ部103の円盤部分103fの外側面103aに対して複数のネジ溝104が設けられている。
In this
ネジ溝104は、一定の間隔でそれぞれ独立して配置され、クランクシャフト201の回転方向に対応して内径側から外径側へ右回転で進む4等配の螺旋状の溝であり、個々の溝の始点および終点がそれぞれ異なっている。このネジ溝104は、スリンガー101におけるフランジ部103の円盤部分103fの外側面103aに形成され、シール部102のメインリップ111のリップ先端111aが4本のネジ溝104の範囲内で接触している。
The
したがって、密封装置100では、スリンガー101とシール部102のシール部材110との間に囲まれた空間Sへ潤滑油が滲み出した場合でも、クランクシャフト201とともにスリンガー101が回転したときのフランジ部103の遠心力により潤滑油を空間Sから機内A側へ戻す振切作用と、当該フランジ部103における円盤部分103fの回転時におけるネジ溝104の影響により潤滑油を空間Sから機内A側へ戻す作用(以下、これを「ネジ作用」ともいう。)とを奏することができる。なお、このような振切作用およびネジ作用の双方により潤滑油を空間Sから機内A側へ戻す効果をポンピング効果という。
Therefore, in the
上述した密封装置100において、クランクシャフト201の回転数が例えば5000rpm(revolution per minute)程度以下の低速で回転するディーゼルエンジンであれば、スリンガー101のフランジ部103とメインリップ111のリップ先端111aとの隙間から空間Sへ潤滑油が滲み出すことはない。
In the
しかしながら密封装置100を、例えば6000rpm程度以上の高速でクランクシャフト201が回転するガソリンエンジンに適用した場合、スリンガー101のフランジ部103とメインリップ111のリップ先端111aとの隙間から空間Sへ潤滑油が滲み出てしまい、空間Sに潤滑油が貯留してしまうおそれがあった。
However, when the
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、回転軸の回転数が所定以上の高速回転時であっても、機内側の潤滑油がスリンガーのフランジ部とメインリップとの隙間から滲み出て最終的に漏洩してしまうことを防止し得る密封装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to apply lubricating oil inside the machine to the flange portion of the slinger and the main lip even when the rotation speed of the rotating shaft is rotating at a high speed of a predetermined value or higher. It is an object of the present invention to provide a sealing device capable of preventing the oil from seeping out from the gap and finally leaking.
上記目的を達成するために、本発明においては、ハウジングに対して回転する回転軸の外周面に装着される円筒部、および、当該円筒部の内側の端部から前記回転軸の軸線とは垂直な方向へ延びる円環状のフランジ部を有するスリンガーと、前記ハウジングに装着され、前記スリンガーのフランジ部の平坦な外側面と摺動自在に接触することにより潤滑油を前記ハウジングの機内側へシールするメインリップを有するシール部とを備え、前記フランジ部の外側面において前記メインリップと接触する部分には、回転時に前記潤滑油を前記ハウジングの機内側へ戻す排出作用を発揮するための溝が形成され、かつ、前記フランジ部の前記外側面と前記メインリップとが接触したときの相対的な接触角度が小さくなるように、前記軸線とは垂直な方向へ延びる前記フランジ部が前記内側へ向かって傾斜されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the present invention, the cylindrical portion mounted on the outer peripheral surface of the rotating shaft rotating with respect to the housing and the axis of the rotating shaft from the inner end of the cylindrical portion are perpendicular to the axis of the rotating shaft. The slinger having an annular flange portion extending in the above direction and the slinger mounted on the housing and slidably contacting the flat outer surface of the flange portion of the slinger seals the lubricating oil to the inside of the housing. A seal portion having a main lip is provided, and a groove is formed in a portion of the outer surface of the flange portion that comes into contact with the main lip to exert a draining action of returning the lubricating oil to the inside of the housing during rotation. The flange portion extending in a direction perpendicular to the axis is directed toward the inside so that the relative contact angle when the outer surface of the flange portion and the main lip come into contact with each other becomes smaller. It is characterized by being inclined.
本発明において、前記フランジ部は、前記円筒部の内側の端部から外周方向へ垂直に延びた垂直フランジ部分と、当該垂直フランジ部分の外周側端部から傾斜された傾斜フランジ部分とを備えることを特徴とする。 In the present invention, the flange portion includes a vertical flange portion extending vertically from the inner end portion of the cylindrical portion in the outer peripheral direction, and an inclined flange portion inclined from the outer peripheral side end portion of the vertical flange portion. It is characterized by.
本発明において、前記フランジ部は、前記円筒部の内側の端部からL字状に折り曲げられたL字状フランジ部であり、短手部分および長手部分を備えており、前記接触角度が小さくなるように傾斜された前記長手部分の外側面において前記メインリップと接触することを特徴とする。 In the present invention, the flange portion is an L-shaped flange portion that is bent in an L shape from the inner end portion of the cylindrical portion, and includes a short portion and a longitudinal portion, and the contact angle becomes small. It is characterized in that it comes into contact with the main lip on the outer surface of the longitudinal portion so as to be inclined.
本発明によれば、回転軸の回転数が所定以上の高速回転時であっても、機内側の潤滑油がスリンガーのフランジ部とメインリップとの隙間から滲み出て最終的に漏洩してしまうことを防止し得る密封装置を実現することができる。 According to the present invention, even when the rotation speed of the rotating shaft is higher than a predetermined speed, the lubricating oil inside the machine seeps out from the gap between the flange portion of the slinger and the main lip and finally leaks. It is possible to realize a sealing device that can prevent this.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照し説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るオイルシールの装着状態を示す断面図である。図2は、本発明の第1の実施の形態に係るオイルシールの単体の構成を示す拡大断面図である。図3は、本発明の第1の実施の形態に係るスリンガーの構成を示す平面図である。図4は、本発明の第1の実施の形態に係るスリンガーの他の構成例を示す平面図である。図5は、従来のメインリップとスリンガーのフランジ部との接触角度に応じた潤滑油の貯留量の説明に供する断面図である。図6は、本発明の第1の実施の形態に係るオイルシールにおいて、メインリップとスリンガーのフランジ部との接触角度に応じた潤滑油の貯留量の説明に供する平面図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a mounted state of an oil seal according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of a single oil seal according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the slinger according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a plan view showing another configuration example of the slinger according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the amount of lubricating oil stored according to the contact angle between the conventional main lip and the flange portion of the slinger. FIG. 6 is a plan view for explaining the amount of lubricating oil stored according to the contact angle between the main lip and the flange portion of the slinger in the oil seal according to the first embodiment of the present invention.
以下、説明の便宜上、軸線x方向において矢印a(図1参照)方向を外側とし、軸線x方向において矢印b(図1参照)方向を内側とする。より具体的には、外側とは、エンジンから離れる機外B側であり、内側とは、エンジンの内部方向であり機内A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。 Hereinafter, for convenience of explanation, the arrow a (see FIG. 1) direction is the outside in the axis x direction, and the arrow b (see FIG. 1) direction is the inside in the axis x direction. More specifically, the outside is the outside B side away from the engine, and the inside is the inside direction of the engine and the inside A side. Further, in the direction perpendicular to the axis x (hereinafter, also referred to as “diameter direction”), the direction away from the axis x (direction of arrow c in FIG. 1) is set as the outer peripheral side, and the direction closer to the axis x (arrow d in FIG. 1). Direction) is the inner circumference side.
<オイルシールの構成>
図1および図2に示すように、本発明の実施の形態に係る密封装置としてのオイルシール1は、機内Aに潤滑油が存在する自動車用エンジン(特にガソリンエンジン)のシールとして用いられ、機内Aの潤滑油が機外Bへ漏洩するのを防止するとともに、機外Bから機内Aへダスト等の異物が侵入するのを防止するものである。
<Oil seal configuration>
As shown in FIGS. 1 and 2, the
オイルシール1は、エンジンハウジング(以下、これを単に「ハウジング」ともいう。)202の内周側(矢印d方向)の面である内周面202aに装着されるシール部10と、ハウジング202に対して回転する回転軸としてのクランクシャフト201の外周側(矢印c方向)の面である外周面201aに装着されるスリンガー30とを備え、これらが組み合わされて構成されている。
The
シール部10は、補強環20と、当該補強環20と一体に形成された弾性体部21とを備えている。補強環20は、軸線xを中心とする環状の金属材からなる。補強環20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。一方、弾性体部21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。
The
補強環20は、例えばプレス加工や鍛造によって製造され、弾性体部21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20は成形型の中に配置されており、弾性体部21が架橋(加硫)接着により補強環20に接着され、弾性体部21が補強環20と一体的に成形される。
The reinforcing
補強環20は、例えば、断面略L字状の形状を呈しており、円筒部20a、外周側円盤部20b、テーパー部20c、および、内周側円盤部20dを備え、円筒部20a、外周側円盤部20b、テーパー部20c、および、内周側円盤部20dが全て一体に形成されている。
The reinforcing
この場合、円筒部20aは、外周側(矢印c方向)に向かって凸状に膨出した湾曲形状を有している。また、外周側円盤部20b、テーパー部20c、および、内周側円盤部20dは、全体略S字状のフランジ部を形成している。
In this case, the
円筒部20aは、軸線xに沿って略平行に延びる円筒状の部分であり、ハウジング202の内周面202aに対して内嵌される。外周側円盤部20bは、軸線xと略垂直な方向、すなわち、円筒部20aの外側(矢印a方向)の端部から内周側(矢印d方向)へ向かって広がる中空円盤状の部分である。テーパー部20cは、外周側円盤部20bの内周側(矢印d方向)の端部から更に内周側(矢印d方向)および内側(矢印b方向)に向かって斜めに延びる中空円盤状の部分である。内周側円盤部20dは、テーパー部20cの内周側(矢印d方向)の端部からさらに内周側(矢印d方向)に向かって拡がる中空円盤状の部分である。
The
なお、補強環20の円筒部20aは、この場合、外周側(矢印c方向)に向かって凸状に膨出した湾曲形状を有しているが、これに限るものではなく、軸線xに沿って真っ直ぐに延びる円筒状の部分であってもよい。また、補強環20は、外周側円盤部20b、テーパー部20c、および、内周側円盤部20dにより全体略S字状に形成されているが、外周側円盤部20b、テーパー部20c、および、内周側円盤部20dが軸線xと略垂直な方向に真っ直ぐに延びていてもよい。
In this case, the
弾性体部21は、補強環20に一体に取り付けられており、当該補強環20を外側(矢印a方向)、外周側(矢印c方向)の一部、および、内周側(矢印d方向)を覆うように当該補強環20と一体的に成形されている。
The
弾性体部21は、補強環20の円筒部20aにおける外周側(矢印c方向)の一部を覆うリップ被覆部21aと、補強環20の外周側円盤部20bを外側(矢印a方向)から覆うリップ被覆部21bと、補強環20のテーパー部20cを覆うリップ被覆部21cと、補強環20の内周側円盤部20dを外側(矢印a方向)から覆うリップ被覆部21dと、リップ被覆部21dと一体化されたリップ腰部21eと、当該リップ腰部21eに一体形成されたメインリップ22、ダストリップ23、中間リップ24とを備えている。
The
弾性体部21のリップ腰部21eは、補強環20の内周側円盤部20dにおける内周側(矢印d方向)の端部の近傍に位置する部分であり、メインリップ22、ダストリップ23、および、中間リップ24の基部である。
The
弾性体部21のメインリップ22は、リップ腰部21eの内側(矢印b方向)の端部から更に内側(矢印b方向)かつ外周側(矢印c方向)に向かって斜めに延びる、軸線xを中心とした環状のリップ部分であり、内周側(矢印d方向)から外周側(矢印c方向)へ向かって拡径している。
The
メインリップ22は、リップ腰部21eの内側(矢印b方向)の端部から延びる付け根部分22rの厚さが本体部分22bの厚さよりも薄く形成されている。これは、弾性体部21において、付け根部分22rを起点としてメインリップ22を付け根から曲がり易くするためである。このようなタイプのメインリップ22については、本明細書中において薄肉リップと呼ぶ場合があるものとする。
The
弾性体部21のダストリップ23は、リップ腰部21eの内周側(矢印d方向)の端部から外側(矢印a方向)かつ内周側(矢印d方向)に向かって斜めに延びる、軸線xを中心とした環状のリップ部分であり、外周側(矢印c方向)から内周側(矢印d方向)へ向かって拡径している。なお、ダストリップ23が延びる延び方向は、メインリップ22の延び方向とはほぼ反対向きである。
The
弾性体部21の中間リップ24は、リップ腰部21eにおいてメインリップ22よりも内周側(矢印d方向)に位置し、かつ、ダストリップ23よりも内側(矢印b方向)に位置し、リップ腰部21eの内周側(矢印d方向)の端部から内側(矢印b方向)に向かって僅かに延びる、軸線xを中心とした環状のリップ部分である。中間リップ24は、そのリップ長が短く、リップ先端がスリンガー30と接触することはない。
The
スリンガー30は、クランクシャフト201の外周面201aに装着された状態で、当該クランクシャフト201の回転とともに連れ回る例えば金属製の板状部材であり、円筒部31と、フランジ部33とを備えている。スリンガー30は、例えば板状部材を曲げ加工により形成することが可能である。
The
スリンガー30の円筒部31は、軸線xに沿って略平行に延びる円筒状の部分であり、ハウジング202に対して回転するクランクシャフト201の外周面201aに圧入して固定することにより装着される。スリンガー30の円筒部31は、外周側(矢印c方向)の面である外周面31aを有しており、その外周面31aに対して弾性体部21のダストリップ23のリップ先端が摺動自在に接触する。これにより、機外Bからダスト等の異物が機内Aに侵入することを防止している。
The
スリンガー30のフランジ部33は、垂直フランジ部分34および傾斜フランジ部分35を備えている。垂直フランジ部分34は、円筒部31の内側(矢印b方向)の端部から軸線xとは垂直な径方向の外周側(矢印c方向)へ向かって広がる、軸線xを中心とした中空円盤状の部分である。
The
垂直フランジ部分34の外周側(矢印c方向)への高さは、中間リップ24のリップ先端の位置よりも高く、当該垂直フランジ部分34と中間リップ24のリップ先端とが対向するように配置されている。なお、フランジ部33の垂直フランジ部分34は、従来のスリンガー101におけるフランジ部103の膨出部分103eが存在しない分だけ、中間リップ24との間隔が狭くなっている。
The height of the
傾斜フランジ部分35は、垂直フランジ部分34の外周側(矢印c方向)の端部から内側(矢印b方向)および外周側(矢印c方向)へ向かって所定角度に傾斜された中空円盤状の部分であり、垂直フランジ部分34と一体に形成されている。
The
この傾斜フランジ部分35は、外側(矢印a方向)の平坦な面である外側面35aを有している。外側面35aの外周側(矢印c方向)の端部領域には、空間Sに侵入した潤滑油G1(図6)を機外Aへ排出するために用いられる4本の螺旋溝状のネジ溝36が設けられている。
The
これら4本のネジ溝36は、図3に示すように、それぞれの始点stが互いに90度ずつ離間した位置に形成されるとともに、それぞれの終点etについても互いに90度ずつ離間した位置に形成されている。ネジ溝36は、始点stから終点etまで約1周分程度の螺旋状に形成されているが、これに限るものではなく、半周程度、3/4周程度等の1周以下であったり、1周半程度、2周程度等の1周以上の螺旋状に形成されていてもよい。
As shown in FIG. 3, these four
また、ネジ溝36は、傾斜フランジ部分35の内径側から外径側へ向かって右回転向き(時計回り)に次第に半径を大きくしながら進む4等配の溝としてそれぞれ独立して形成されている。ただし、これに限るものではなく、ネジ溝36は、2等配、3等配、6等配等のその他種々の本数であってもよい。なお、この場合、スリンガー30は、ネジ溝36とは逆に図中矢印で示すように左回転(反時計回り)するものとする。
Further, the
ただし、スリンガー30のフランジ部33の傾斜フランジ部分35に形成される溝としては、ネジ溝36である必要は必ずしもない。例えば、図4(A)に示すように、スリンガー30Sでは、フランジ部33の傾斜フランジ部分35の内径側から外径側へ向かって延びる放射状であり、当該スリンガー30の軸線とは垂直な方向へ直線状に延びる放射状溝37(37a〜37h)であってもよい。この場合、メインリップ22のリップ先端が傾斜フランジ部分35の外側面35aと摺動するのは、例えば放射状溝37のほぼ中央付近の位置POS1となる。
However, the groove formed in the
同様に、図4(B)に示すように、スリンガー30Vでは、フランジ部33の傾斜フランジ部分35の内径側から外径側へ向かって延びるが、内径側から外径側の外周方向へ向かって図中右側へ傾斜するように直線状に延びる傾斜状溝38(38a〜38h)であってもよい。この場合、メインリップ22のリップ先端が傾斜フランジ部分35の外側面35aと摺動するのは、例えば傾斜状溝38のほぼ中央付近よりもやや外周寄りの位置POS2となる。
Similarly, as shown in FIG. 4B, in the
この場合、放射状溝37および傾斜状溝38は、ネジ溝36に比べて始点stから終点etまでの長さが非常に短くなり、放射状溝37、傾斜状溝38を伝って潤滑油G1を短時間のうちに振り切り、機内A側へ戻すことが可能となる。また、放射状溝37および傾斜状溝38は、ネジ溝36に比べて溝本数を多く形成することができるので、ネジ溝36よりも短時間のうちに多くの量の潤滑油G1を機内A側へ戻すことが可能となる。
In this case, the radial groove 37 and the inclined groove 38 have a much shorter length from the start point st to the end point et than the
傾斜フランジ部分35は、弾性体部21のメインリップ22のリップ先端と外側面35aとが接触する際の相対的な接触角度θ1(図2、図6)を、従来の傾斜フランジ部分35を有することのないフランジ部103の接触角度θ0(図5)に比して小さくすることを目的として所定角度に傾斜されている。
The
この場合、接触角度θ1が従来の接触角度θ0よりも小さくなる分だけ、メインリップ22のリップ先端と外側面35aとの接触面積が増大するため密封性を維持し易くなる。ここで、接触角度θ1は、メインリップ22のリップ先端が傾斜フランジ部分35の外側面35aに押し付けられているものの、当該メインリップ22のリップ先端側が折れ曲がることのない程度のしめしろで傾斜フランジ部分35の外側面35aと接触した状態にあることを前提とする。ただし、これに限るものではなく、メインリップ22の先端側が折れ曲がる程度のしめしろで傾斜フランジ部分35の外側面35aとリップ先端とが接触した状態にあってもよい。この場合、当該メインリップ22のリップ先端から付け根までの長さのうち、リップ先端から約20%の長さよりも短い先端側の位置で測定された接触角度θ1であるものとする。
In this case, since the contact angle θ1 is smaller than the conventional contact angle θ0, the contact area between the lip tip of the
このように、オイルシール1は、スリンガー30のフランジ部33における傾斜フランジ部分35の外側面35aと接触する弾性体部21のメインリップ22が機内A側に配置されて潤滑油が滲み出すことを防止するとともに、スリンガー30の円筒部31の外周面31aに接触する弾性体部21のダストリップ23が機外B側に配置されてダストの侵入および機外B側へ潤滑油が漏洩することを防止する構造を有している。
As described above, in the
ところで、一般的にハブベアリングに用いられるハブシールは、スリンガーのフランジ部と接触する弾性体部のサイドリップ(メインリップ22に相当)が機外B側に配置されてダストの侵入を防止するとともに、スリンガーの円筒部と接触するラジアルリップ(ダストリップ23に相当)が機内A側に配置されて潤滑油の漏洩を防止する構造を有している。 By the way, in the hub seal generally used for the hub bearing, the side lip (corresponding to the main lip 22) of the elastic body portion in contact with the flange portion of the slinger is arranged on the B side outside the machine to prevent dust from entering, and at the same time, A radial lip (corresponding to dust strip 23) that comes into contact with the cylindrical portion of the slinger is arranged on the A side of the machine to prevent leakage of lubricating oil.
すなわち、本発明のオイルシール1は、ハブベアリングに用いられるハブシールと比べて、スリンガー30と接触するメインリップ22の配置が真逆であり、かつ、その役割についても逆であるため、ハブシールとは根本的に異なるシール構造を有するものである。
That is, the
このような構成のオイルシール1において、弾性体部21のメインリップ22、ダストリップ23、および、スリンガー30の円筒部31の外周面31a、および、フランジ部33の垂直フランジ部分34および傾斜フランジ部分35によって軸線xを中心とした環状の閉じた空間S(図6)が形成されている。
In the
この空間Sは、スリンガー30のフランジ部33における傾斜フランジ部分35の外側面35aとメインリップ22のリップ先端との隙間を伝って機内A側から当該空間Sに滲み出た潤滑油G1(図6)を貯留する空間である。この空間Sに貯留された潤滑油G1は、ダストリップ23の存在により機外B側へ漏洩することが抑制されている。
This space S is the lubricating oil G1 that has exuded into the space S from the inside of the machine A side along the gap between the
<作用および効果>
以上の構成において、第1の実施の形態におけるオイルシール1は、シール部10がハウジング202の内周面202aに圧入して固定されるとともに、スリンガー30がクランクシャフト201の外周面201aに圧入して固定されることに装着される。
<Action and effect>
In the above configuration, in the
このとき、シール部10における弾性体部21のダストリップ23をスリンガー30の円筒部31の外周面31aに所定のしめしろで接触させるとともに、当該弾性体部21のメインリップ22をスリンガー30のフランジ部33の傾斜フランジ部分35の外側面35aに所定のしめしろで接触させる。この場合、メインリップ22は、付け根部分22rの厚さが本体部分22bよりも薄いため、当該メインリップ22が付け根から曲がるとしてもリップ先端が撓むことない程度のしめしろである。
At this time, the
このとき、弾性体部21のメインリップ22のリップ先端は、4本のネジ溝36の何れかとメインリップ22のリップ先端とが必ず接触するように、シール部10とスリンガー30とが組み合わされる。
At this time, the lip tip of the
上述したように組み合わされて取り付けられたシール部10とスリンガー30とからなるオイルシール1は、クランクシャフト201の回転に伴ってスリンガー30が左回転(反時計回り)する。
In the
このとき、オイルシール1は、フランジ部33の外周側(矢印c方向)の端部領域に形成された4本のネジ溝36の影響により、空間Sに滲み出た潤滑油G1を内周側(矢印d方向)から外周側(矢印c方向)へ向かって移動させ、フランジ部33の傾斜フランジ部分35の外側面35aとメインリップ22のリップ先端との隙間から機内A側へ吸い込んで排出する(ネジ作用)ことができる。すなわち、ネジ溝36は、潤滑油G1を空間Sから機内A側へ吸い込んで排出する油排出作用を機能として有している。
At this time, the
なお、オイルシール1では、弾性体部21の中間リップ24の存在により、空間Sに滲み出てきた潤滑油G1を受け止めることができるので、ダストリップ23に潤滑油G1が直接到達することを防ぎながら空間Sに侵入した潤滑油G1を機内A側へ吸い出すことができる。
In the
また、オイルシール1は、スリンガー30のフランジ部33の回転に伴う遠心力によって空間S内の潤滑油G1を内周側(矢印d方向)から外周側(矢印c方向)へ向かって移動させ、フランジ部33の傾斜フランジ部分35の外側面35aとメインリップ22のリップ先端との隙間から機内A側へ潤滑油G1を振り切りながら排出する(振切作用)ことができる。
Further, the
すなわち、オイルシール1は、ネジ溝36の影響による空間Sの潤滑油G1に対するネジ作用と、フランジ部33の傾斜フランジ部分35の遠心力による空間Sの潤滑油G1に対する振切作用とにより、空間Sに存在する潤滑油G1を機内Aに吸い込んで排出するポンピング効果を働かせることができる。
That is, the
ところで、図5に示すように、従来の密封装置100(図9)ではメインリップ111の内側の面である内側面111uとフランジ部103の外側面103aとの相対的な接触角度θ0を有する。これに比べて、図6に示すように、本発明のオイルシール1ではメインリップ22の内側面22uと傾斜フランジ部分35の外側面35aとの相対的な接触角度θ1の方が接触角度θ0よりも小さくなっている(θ0>θ1)。
By the way, as shown in FIG. 5, the conventional sealing device 100 (FIG. 9) has a relative contact angle θ0 between the
従来の密封装置100では、メインリップ111とフランジ部103との接触角度θ0が大きいため、当該メインリップ111の内側面111uとフランジ部103の外側面103aとの間に表面張力により付着される潤滑油G0の量が少ない。そのため、ポンピング効果が働いても、空間Sに侵入した潤滑油G0が全て効率良く機内A側へ排出されることがないので一部残留してしまう。
In the
これに対して、本発明のオイルシール1では、メインリップ22とフランジ部33の傾斜フランジ部分35との相対的な接触角度θ1が従来の接触角度θ0よりも小さい。このため、メインリップ22の内側面22uと傾斜フランジ部分35の外側面35aとの間に表面張力により付着して貯留される潤滑油G1の量が従来よりも多くなっている。
On the other hand, in the
すなわち、メインリップ22の内側面22uと傾斜フランジ部分35の外側面35aとに付着される潤滑油G1の付着面積が従来よりも大きくなっている。具体的には、メインリップ22の内側面22uおよび傾斜フランジ部分35の外側面35aに付着される潤滑油G1の付着幅W1が従来の密封装置100(図5)よりも大きい。
That is, the adhesion area of the lubricating oil G1 adhering to the
このため、メインリップ22の内側面22uと傾斜フランジ部分35の外側面35aとの間に表面張力により付着された潤滑油G1がそのまま全てポンピング作用によって機内A側へ効率よく排出されるため、空間Sに潤滑油G1が残留してしまうことを防止することができる。
For this reason, all the lubricating oil G1 adhering due to surface tension between the
ところで、従来のフランジ部103では、当該フランジ部103の外側面103aに付着した潤滑油G0が遠心力により振り切られるときの外周側(矢印c方向)へ向かう速度ベクトルが大きい。
By the way, in the
これに対し、本発明のオイルシール1では、傾斜フランジ部分35が傾斜しているため、当該傾斜フランジ部分35の外側面35aに付着している潤滑油G1が遠心力により振り切られるときの外周側(矢印c方向)へ向かう速度ベクトルが従来のフランジ部103よりも小さくなる。
On the other hand, in the
さらに、オイルシール1では、傾斜フランジ部分35が傾斜しているため、傾斜フランジ部分35の外側面35aに付着している潤滑油G1の方が従来のフランジ部103に付着している潤滑油G0よりも離間し難い状態にある。したがって、オイルシール1では、傾斜フランジ部分35が傾斜しているため、当該傾斜フランジ部分35に付着した潤滑油G1は、遠心力と表面張力により当該傾斜フランジ部分35の外側面35aに沿って機内A側へ効率良く排出される。
Further, in the
かくしてオイルシール1では、エンジンの回転数が所定回転数以上に高くなった場合であっても、フランジ部33の遠心力による潤滑油G1の振切作用と、ネジ溝36により潤滑油G1を機内A側へ戻すネジ作用が効果的に働くことになる。
Thus, in the
すなわちオイルシール1では、機内A側から空間Sに滲み出た潤滑油G1を当該空間Sから機内A側へ効率的かつ短時間のうちに戻すポンピング効果を十分に発揮させることができる。かくして、オイルシール1は、機内Aの潤滑油G1が空間Sに滲み出たとしても、空間Sに残留してしまい、当該空間Sから機外Bへ潤滑油G1が漏洩することを大幅に低減することができる。
That is, in the
さらにオイルシール1では、スリンガー30の垂直フランジ部分34と中間リップ24との間隔が従来の密封装置100(図10)よりも狭くなっているため、ラビリンス効果により機外B側から機内A側へダストが侵入することを従来よりも効果的に防止することができる。
Further, in the
さらに、オイルシール1では、メインリップ22のリップ先端と傾斜フランジ部分35の外側面35aとの相対的な接触角度θ1が従来よりも小さいので、メインリップ22の内側面22uと傾斜フランジ部分35の外側面35aとの密着度が従来よりも増し、ネジ溝36を多く塞ぐことになるため、従来に比して静止漏れを抑制することができる。
Further, in the
<実施例>
本発明のオイルシール1において、エンジンの回転数が例えば8000rpmの場合であって、メインリップ22とフランジ部33の傾斜フランジ部分35とが接触したときの相対的な接触角度θ1を約30度程度の角度大から約0度の角度小まで次第に小さくした場合、空間Sに存在する潤滑油G1が含まれたエアーの機内A側へのエアー吸込量の変化を計測した。図7は、その接触角度θ1とエアー吸込量との関係を表したグラフである。
<Example>
In the
ここで、オイルシール1のスリンガー30に用いられるメインリップ22としては、上述したような薄肉リップだけではなく、付け根部分22rの厚さが本体部分22bの厚さとほぼ同一かそれ以上の厚さを有する厚肉リップであってもよく、以下の説明では薄肉リップ220nおよび厚肉リップ220kとして区別する。なお、比較対象として、ネジ溝36が形成されていないスリンガー(本発明のスリンガー30に相当する形状のスリンガー)に用いられる薄肉リップについては、薄肉リップ220xとして区別する。
Here, as the
この計測結果では、接触角度θ1が大きい場合、薄肉リップ220n、厚肉リップ220kおよび薄肉リップ220xの何れにおいても、エアー吸込量が0[ml/min]であるが、接触角度θ1が小さくなるに連れてエアー吸込量がほぼリニアに増大していることが示されている。なお、ネジ溝36が形成されていない薄肉リップ220xについては、ネジ溝36が設けられていないため接触角度θ1が小さくなってもエアー吸込量が0[ml/min]であり、空間Sに潤滑油G1が滲み出る可能性が高いことが予測される。
According to this measurement result, when the contact angle θ1 is large, the air suction amount is 0 [ml / min] in any of the thin-walled lip 220n, the thick-walled lip 220k, and the thin-walled lip 220x, but the contact angle θ1 becomes smaller. It is shown that the amount of air suction increases almost linearly. Regarding the thin-walled lip 220x in which the
このようにオイルシール1では、エンジンの回転数が8000rpmの場合であって、メインリップ22とフランジ部33の傾斜フランジ部分35との相対的な接触角度θ1が小さくなり、潤滑油G1の傾斜フランジ部分35の外側面35aに対する付着幅W1が大きくなる場合、空間Sに存在する潤滑油G1が含まれたエアーの機内A側へのエアー吸込量が大幅に増大することが分かった。
As described above, in the
すなわち、オイルシール1は、従来に比して、クランクシャフト201の回転数が所定以上の高速回転時であっても、メインリップ22とフランジ部33の傾斜フランジ部分35との相対的な接触角度θ1が小さくなれば、機内A側から空間Sに滲み出した潤滑油G1を機内A側へ効率的に戻し、空間Sに潤滑油G1が貯留されることを防止できることが判明した。
That is, the
<第2の実施の形態>
図8は、本発明の第2の実施の形態に係るオイルシール200の単体の構成を示す拡大断面図である。図2との対応部分に同一符号を付した図8に示すように、オイルシール200は、シール部10と、クランクシャフト201の外周面201aに装着されるスリンガー230とを備え、これらが組み合わされて構成されている。すなわち、オイルシール200は、第1の実施の形態におけるオイルシール1のスリンガー30に代えてスリンガー230を用いている点を特徴とする。
<Second embodiment>
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of a single unit of the
スリンガー230は、円筒部231、湾曲部232、およびL字状フランジ部233を備えている。円筒部231は、第1の実施の形態における円筒部31と同様の構成を有しているが、円筒部31よりも軸線x方向において内側(矢印b方向)へ長く形成されている。湾曲部232は、円筒部231の内側(矢印b方向)の端部からU字状のように湾曲した、軸線xを中心とする環状部分である。
The
L字状フランジ部233は、全体としてL字状に形成されており、湾曲部232における外周側(矢印c方向)の端部と一体に結合された、軸線xを中心とする環状部分である。L字状フランジ部233は、短手部分234および長手部分235を備えた一体構成を有しており、短手部分234の内側(矢印b方向)の端部と湾曲部232の外周側(矢印c方向)の端部とが結合されている。なお、L字状フランジ部233の長手部分235は、外側(矢印a方向)の面である外側面235aを有し、その外側面235aにネジ溝36が形成されている。
The L-shaped
L字状フランジ部233の長手部分235は、弾性体部21のメインリップ22のリップ先端と外側面235aとの相対的な接触角度θ1を第1の実施の形態と同様に従来に比して小さくしている。
The
このような構成のオイルシール200においては、第1の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。具体的には、オイルシール200では、L字状フランジ部233の長手部分235の遠心力による潤滑油G1の振切作用と、ネジ溝36により潤滑油G1を機内A側へ戻すネジ作用とが効果的に働き、ポンピング効果を十分に発揮させることができる。すなわちオイルシール200は、エンジンの高速回転時であっても、機内A側から空間Sに滲み出した潤滑油G1を機内A側へ効率良く戻し、空間Sに潤滑油G1が貯留されることを防止できるので、機内Aの潤滑油G1が空間Sを介して機外Bへ漏洩することを大幅に低減することができる。
In the
さらに、オイルシール200においては、スリンガー230の円筒部231が第1の実施の形態の円筒部31よりも軸線x方向に長いため、クランクシャフト201の外周面201aとの嵌合面積が大きくなり、その分だけスリンガー230の軸線x方向への位置ずれを抑制することができる。
Further, in the
<他の実施の形態>
なお、上述した第1および第2の実施の形態においては、メインリップ22として、付け根部分22rの厚さを本体部分22bの厚さよりも薄くした薄肉リップを用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、付け根部分22rの厚さが本体部分22bの厚さと同等かそれよりも厚くしてもよい。
<Other embodiments>
In the first and second embodiments described above, the case where a thin-walled lip having a thickness of the
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の第1および第2の実施の形態に係るオイルシール1、200に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題およ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。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the oil seals 1 and 200 according to the first and second embodiments described above, and the concept and the patent of the present invention. Includes all aspects included in the claims. In addition, each configuration may be selectively combined as appropriate so as to achieve at least a part of the above-mentioned problems and effects. For example, the shape, material, arrangement, size, etc. of each component in the above embodiment can be appropriately changed depending on the specific usage mode of the present invention.
また、本実施の形態に係る密封装置としてのオイルシール1、200は、自動車用エンジンのシールとして用いられるものとしたが、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、他の汎用機械、産業機械等、本発明の奏する効果を利用し得る全ての構成に対して、本発明は適用可能である。 Further, although the oil seals 1 and 200 as the sealing device according to the present embodiment are used as a seal for an automobile engine, the application target of the sealing device according to the present invention is not limited to this. The present invention is applicable to all configurations that can utilize the effects of the present invention, such as other general-purpose machines and industrial machines.
1、200…オイルシール、10、102…シール部、20…補強環、21…弾性体部、22、111…メインリップ、23…ダストリップ、24…中間リップ、30、101、230…スリンガー、31、231…円筒部、31a…外周面、33、103…フランジ部、34…垂直フランジ部分、35…傾斜フランジ部分、35a、235a…外側面、36…ネジ溝(溝)、37…放射状溝(溝)、38…傾斜状溝(溝)、201…クランクシャフト(回転軸)、202…ハウジング、232…湾曲部、233…L字状フランジ部、234…短手部分、235…長手部分、S…空間、A…機内、B…機外 1,200 ... oil seal, 10,102 ... seal part, 20 ... reinforcing ring, 21 ... elastic body part, 22,111 ... main lip, 23 ... dust strip, 24 ... intermediate lip, 30,101,230 ... slinger, 31, 231 ... Cylindrical part, 31a ... Outer surface, 33, 103 ... Flange part, 34 ... Vertical flange part, 35 ... Inclined flange part, 35a, 235a ... Outer surface, 36 ... Screw groove (groove), 37 ... Radial groove (Groove), 38 ... Inclined groove (groove), 201 ... Crankshaft (rotating shaft), 202 ... Housing, 232 ... Curved part, 233 ... L-shaped flange part, 234 ... Short part, 235 ... Longitudinal part, S ... space, A ... in-flight, B ... out-of-flight
Claims (3)
前記ハウジングに装着され、前記スリンガーのフランジ部の平坦な外側面と摺動自在に接触することにより潤滑油を前記ハウジングの機内側へシールするメインリップを有するシール部と
を備え、
前記フランジ部の外側面において前記メインリップと接触する部分には、回転時に前記潤滑油を前記ハウジングの機内側へ戻す排出作用を発揮するための溝が形成され、かつ、前記フランジ部の前記外側面と前記メインリップとが接触したときの相対的な接触角度が小さくなると共に前記メインリップと前記フランジ部の前記外側面との接触面積が増大するように、前記軸線とは垂直な方向へ延びる線に対して前記フランジ部が前記ハウジングの機内側および前記軸線から離れる外周側へ向かって傾斜されている
ことを特徴とする密封装置。 A cylindrical portion mounted on the outer peripheral surface of a rotating shaft that rotates with respect to the housing, and an annular flange portion extending from the inner end of the housing in the cylindrical portion in a direction perpendicular to the axis of the rotating shaft. With a slinger that has
A sealing portion that is mounted on the housing and has a main lip that seals lubricating oil to the inside of the housing by slidably contacting the flat outer surface of the flange portion of the slinger.
A groove is formed on the outer surface of the flange portion in contact with the main lip to exert a draining action of returning the lubricating oil to the inside of the housing during rotation, and the outside of the flange portion. It extends in a direction perpendicular to the axis so that the relative contact angle when the side surface and the main lip come into contact with each other becomes smaller and the contact area between the main lip and the outer surface of the flange portion increases. sealing device, wherein the flange portion to the line is inclined toward the outer circumferential side away from the inboard side and the axis of the housing.
ことを特徴とする請求項1に記載の密封装置。 The flange portion is formed from a vertical flange portion extending perpendicularly to the axis in the outer peripheral direction away from the axis from the inner end of the housing in the cylindrical portion, and from the outer peripheral end of the vertical flange portion. The sealing device according to claim 1, further comprising an inclined flange portion inclined toward the inside of the housing and the outer peripheral side away from the axis with respect to a line extending in a direction perpendicular to the axis.
ことを特徴とする請求項1に記載の密封装置。 The flange portion is an L-shaped flange portion that is bent in an L shape from the inner end of the housing in the cylindrical portion via a curved portion that is curved in a U shape, and is on the outer side of the housing and on the outside of the machine. It is provided with a short portion extending toward the outer peripheral side away from the axis and a longitudinal portion extending from the outer peripheral side end portion of the short portion toward the inside and the outer peripheral side of the housing so that the contact angle becomes small. The sealing device according to claim 1, wherein the sealing device comes into contact with the main lip on the outer surface of the longitudinal portion inclined to.
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