JP2008303938A - オイルシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】回転部材の外周面に摺接する摺接部に生じた摩擦熱を充分に低下させることができ、簡単な構造で、摺接部の摩耗が少ない耐久性に優れたオイルシール構造を提供すること。
【解決手段】内部に潤滑オイルＬが封入されたケース１２とクランクシャフト１３との間をシールするオイルシール構造１０において、クランクシャフト１３を囲んでケース１２とクランクシャフト１３の間に位置し、ケース１２の内部に開口する開口端を有してケース１２に支持された環状のオイルシール１１を設け、オイルシール１１が、摺接部を有する放射内方側壁と、嵌合部を有する放射外方側壁と、開口端に対向して放射内方側壁と放射外方側壁とを連結する連結側壁とを有し、放射内方側壁と放射外方側壁との間に潤滑オイルＬを滞留させるオイル溜まり３５を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、潤滑オイルを密封するオイルシール構造に関し、詳しくは、自動車のクランクシャフトの端部からエンジンオイルが外部に漏出しないよう密封するクランクシャフトのオイルシール構造に関する。

一般に、この種のオイルシール構造は、内部に潤滑オイルが封入されたケースとケースに回転自在に支持された回転部材との間をシールするよう、ケースの内部に開口する開口端を有してケースに支持された環状のオイルシールを設け、このオイルシールが、回転部材の外周面に摺接する摺接部と、ケースに嵌合する嵌合部と、この摺接部と嵌合部とを連結する側壁部と、を含んで構成されており、この摺接部の内壁面、側壁部の内壁面および嵌合部の内壁面に潤滑オイルが掛かるようになっている。この構成により、潤滑オイルが摺接部に供給されると、摺接部が潤滑され、さらに、摺接部、側壁部および嵌合部の各内壁面を通過して、摺接部、嵌合部および側壁部が冷却されるようになっている。
この摺接部は回転部材の外周面と所定の圧力(ｋＰａ)で接触しているので、回転部材が所定の回転速度（周速：ｍ／ｓ）で回転すると、この摺接部で摩擦熱が生じ易い。ここで摩擦熱による摺接部の温度上昇をΔＴとし、回転部材の周速をＳ（ｍ／ｓ）とし、摺接部のシール形式、例えば、ばね無し、ばね入りやばね入りダストリップ付きなどにより定まる定数をＫとすると、おおまかに温度上昇ΔＴ（℃）は、次式、ΔＴ≒Ｋ√Ｓで表され、回転部材の周速Ｓが高くなるほど、摺接部の温度上昇ΔＴが高くなる関係にある。
このため、回転部材が高速回転になるほど摺接部の温度が高くなり、摺接部が劣化するいわゆるリップ表面焼けが生ずる。このようなリップ表面焼けが発生すると、摺接部の摩耗が促進されてしまい、オイル漏れの原因となるので、この種のオイルシール構造において、摺接部の温度が上昇しないよう防止する温度上昇防止対策が採られている。

従来、この種のオイルシール構造として、内燃機関の外側に位置するシリンダブロックの外側面および軸受キャップの外側面の少なくともいずれかに、オイルシールのリップ部に潤滑オイルを供給するためのオイル供給壁部を設け、リップ部に直接潤滑オイルを供給してリップ部を冷却するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来のオイルシール構造として、内燃機関のクランク軸端部にオイルシールケースを設け、クランク軸の軸受用の軸受キャップに形成した突出部とオイルシールケースの先端部とがオーバラップするようにして、オイルシールのリップ部に潤滑オイルを供給し易くし、リップ部を潤滑しリップ部を冷却するようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
実用新案登録第２５６８５３３号公報 実開昭５５−１６８７１３号公報

しかしながら、従来のオイルシール構造においては、内燃機関の潤滑オイルがリップ部に供給されリップ部が潤滑されるものの、リップ部に供給された潤滑オイルは、リップ部の表面を流動するだけで、オイルシール構造の下部に設けられているオイルパン内に落下してしまうので、オイルシール構造内で潤滑オイルが貯留することはない。その結果、温度の高いリップ部の熱を比較的温度の低い潤滑オイルに移動させる熱交換が充分になされず、リップ部に生じた摩擦熱を充分に低下させることができないという問題があった。
また、従来のオイルシール構造においては、クランク軸の軸受用の軸受キャップに突出部を形成するとともに、この突出部とオイルシールケースの先端部とがオーバラップするよう構成されているので軸受キャップとオイルシールケースとにより構成されるオイルシール構造が複雑になってしまうという問題があった。

本発明は、前述のような従来の諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。すなわち、本発明は、回転部材の外周面に摺接する摺接部に生じた摩擦熱を充分に低下させることができ、簡単な構造で、摺接部の摩耗が少ない耐久性に優れたオイルシール構造を提供することを目的とする。

本発明に係るオイルシール構造は、上記目的達成のため、（１）内部に潤滑オイルが封入されたケースと前記ケースに回転自在に支持された回転部材との間をシールするオイルシール構造において、前記回転部材を囲んで前記ケースと前記回転部材の間に位置し、前記ケースの内部に開口する開口端を有して前記ケースに支持された環状のオイルシールを設け、前記オイルシールが、前記回転部材の外周面に摺接する摺接部を有する放射内方側壁と、前記ケースに嵌合する嵌合部を有する放射外方側壁と、前記開口端に対向して前記放射内方側壁と前記放射外方側壁とを連結する連結側壁と、を有し、前記放射内方側壁と前記放射外方側壁との間に潤滑オイルを滞留させるオイル溜まりを設けたことを特徴とする。

この構成により、例えば、エンジンが始動して回転部材が回転すると、エンジン内のポンプも起動し、オイルパン内に貯蔵された潤滑オイルが、エンジンの各潤滑要素に供給される。この潤滑オイルは、ケース内および回転部材内に形成されたオイル通路を経由して回転部材の軸受に供給される。この軸受に供給された潤滑オイルは、さらにオイルシールに供給される。また、ケース内および回転部材内に形成されたオイル通路を流動した潤滑オイルは、そのオイル通路から直接オイルシールに供給される。このようにオイルシールに供給された潤滑オイルは、摺接部を潤滑するとともに、その摺接部および嵌合部の内周面に掛かり、または内周面に沿って流動し、摺接部および嵌合部の各内周面から、摺接部と回転部材の外周面との接触部分で生じた摩擦熱を受け取り、さらに、オイル溜まりで貯留する。潤滑オイルがオイル溜まりで貯留している間に、比較的高温になっているオイルシールの熱エネルギーが、貯留している潤滑オイルに移転するいわゆる熱交換が行われる。熱交換が行われた潤滑オイルは、後からオイルシールに供給される潤滑オイルに押し流されて、オイル溜まりから下部のオイルパンの方向に落下する。回転部材が回転するとともにケースの振動に伴って回転部材が振動するので、オイル溜まりに貯留する潤滑オイルは、一時的に貯留した後オイル溜まりから外側に排出され、順次新たな潤滑オイルが貯留する。そのため、オイルシールに生じた摩擦熱は、オイル溜まりで一時的に貯留している潤滑オイルにより奪われ、オイルシールの温度が低下する。特に摺接部の温度が低下すると、摺接部の劣化が防止され耐久性が向上する。また、本発明に係るオイルシール構造においては、摺接部と嵌合部との間に潤滑オイルを貯留させるオイル溜まりを備えるだけの簡単な構造で、摺接部の劣化が防止され耐久性の向上が実現される。

本発明に係るオイルシール構造は、上記（１）に記載のオイルシール構造において、（２）前記放射外方側壁が、前記オイルシールの開口端に向かって突出するオイルシール突出部を有し、前記オイル溜まりが、前記放射外方側壁の内周面と、前記連結側壁の内周面と、前記オイルシール突出部の内周面と、により画成されるよう構成されてもよい。

この構成により、オイル溜まりが、放射外方側壁の内周面と、連結側壁の内周面と、オイルシール突出部の内周面とにより画成されると、オイルシールに供給された潤滑オイルは、その摺接部および嵌合部の内周面に掛かり、または内周面に沿って流動した後、オイルシール突出部の内周面で下方に落下するのを確実に阻止される。その結果、下方に落下しようとする潤滑オイルは、放射外方側壁の内周面とオイルシール突出部の内周面とにより確実に貯留される。

本発明に係るオイルシール構造は、上記（１）に記載のオイルシール構造においては、（３）前記ケースの一部を構成し前記オイルシールを保持するオイルシールリテーナを備え、前記オイルシールリテーナが、前記嵌合部と嵌合するリテーナ円筒部と、前記リテーナ円筒部の内周面から前記オイルシールの開口端に向かって突出して前記リテーナ円筒部と一体的に形成されたリテーナ突出部と、を有し、前記オイル溜まりが、前記放射外方側壁の内周面と、前記連結側壁の内周面と、前記リテーナ突出部の内周面と、により画成されるよう構成されてもよい。

この構成により、オイル溜まりが、放射外方側壁の内周面と、連結側壁の内周面と、リテーナ突出部の内周面とにより画成されるので、オイルシールに供給された潤滑オイルは、その摺接部および放射外方側壁の内周面に掛かり、または内周面に沿って流動した後、リテーナ突出部の内周面で下方に落下するのを確実に阻止される。その結果、下方に落下しようとする潤滑オイルは、放射外方側壁の内周面と、連結側壁の内周面と、リテーナ突出部の内周面とにより確実に貯留される。

本発明によれば、回転部材の外周面に摺接する摺接部に生じた摩擦熱を充分に低下させることができ、簡単な構造で、摺接部の摩耗が少ない耐久性に優れたオイルシール構造が得られる。

以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
以下、本発明に係るオイルシール構造を自動車のクランクシャフトの端部からエンジンオイルが外部に漏出しないよう密封するクランクシャフトのオイルシール構造に適用した例について説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るオイルシール構造の断面図であり、（ａ）は、オイルシール構造の要部断面図を示し、（ｂ）は、図１（ａ）の矢印Ａで示す部分の拡大図を示す。図２は、本発明の第１の実施の形態に係るオイルシール構造の要部斜視図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係るオイルシール構造の断面図である。図４は、本発明の第１の実施の形態に係るオイルシール構造の側面の一部を切断した部分断面図である。

まず、その構成について説明する。
図１（ａ）、図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るオイルシール構造１０は、オイルシール１１と、ケース１２と、回転部材としてのクランクシャフト１３と、により構成されている。

図３に示すように、オイルシール１１は、例えばフッ素樹脂などの耐油性のある弾性材料で成形された円環体からなり、放射内方側壁３１と、放射外方側壁３２と、連結側壁３３とで構成されており、ケース１２の内部に開口する開口端３０を有している。

放射内方側壁３１は、その放射内方に突出した山形の断面を有しており、この山形の摺接部３１ａでクランクシャフト１３の外周面１３ｃに所定の圧力で摺接し、クランクシャフト１３が回転してもエンジン内部の潤滑オイルＬが外部に漏出しないようになっている。また、山形の傾斜面３１ｂには、円周方向に対して所定の角度をなす多数の突条３１ｃが形成されており、エンジン内部からの摺接部３１ａとクランクシャフト１３の外周面１３ｃとの間を通過した潤滑オイルＬをエンジン内部に押し戻すねじポンプとして作用し自吸効果によるシール性を高めている。

また、摺接部３１ａの裏面側には、溝３１ｄが形成されており、この溝３１ｄに円環状のガータスプリング３７が嵌め込まれ、このガータスプリング３７の放射外方に向かう付勢力により摺接部３１ａとクランクシャフト１３の外周面１３ｃとの間の接触圧力が好適な圧力になるようにしている。この接触圧力は、低すぎるとクランクシャフト１３の外周面１３ｃと摺接部３１ａとの間から潤滑オイルＬが漏出し易くなり、高すぎるとクランクシャフト１３の外周面１３ｃと摺接部３１ａに生ずる摩擦熱が高まり、摺接部３１ａの表面の劣化によりオイルシール１１の耐久性が低下する。そのため、車種やエンジンの諸条件に対応してこの接触圧力が好適な値になるよう、ガータスプリング３７の放射外方に向かう付勢力の大きさや弾性材料の種類などが適宜設定される。

また、この放射内方側壁３１には、開口端３０から離隔した側の端部３１ｅでその放射内方に突出したダストリップ３１ｆが形成されており、このダストリップ３１ｆがクランクシャフト１３の外周面１３ｃに、前述の摺接部３１ａとクランクシャフト１３の外周面１３ｃとの接触圧力より軽い接触圧力で接触するよう配置されている。このダストリップ３１ｆにより、埃などの異物が摺接部３１ａとクランクシャフト１３の外周面１３ｃとの接触部分に入らないようになっている。

放射外方側壁３２は、円環体の放射外方に形成され、嵌合部３２ａとオイルシール突出部３２ｂとで構成されており、この嵌合部３２ａの外周面３２ｃから突出した凸部３２ｄを有している。この凸部３２ｄと、ケース１２に形成された嵌合溝１４ａ、１５ａの内周壁の凹部とが嵌合するようになっている。また、放射外方側壁３２は、その開口端３０に向かって突出して形成されたオイルシール突出部３２ｂを有する。このオイルシール突出部３２ｂは、嵌合部３２ａの内周面３２ｆから高さＨ_１（ｍｍ）、幅Ｌ_１（ｍｍ）で形成されている。この高さＨ_１（ｍｍ）および幅Ｌ_１（ｍｍ）は、車種、エンジンの種類、クランクシャフト１３の大きさその他の設計条件により適宜選択することができる。

このオイルシール突出部３２ｂは、開口端３０に向かって全周囲に突出して形成されているが、オイルシール１１の下半分のみ突出させ、または、図４に示すオイル溜まり３５のオイルが溜まる部分のみ突出させて形成してもよい。このように、オイルシール突出部３２ｂを部分的に突出させて形成した場合には、シリンダブロック１４の嵌合溝１４ａと、クランクケース１５の嵌合溝１５ａとにより形成される円環状の嵌合溝にオイルシール１１が挿入される際に、部分的に形成したオイルシール突出部３２ｂが、クランクケース１５側に位置するよう所定の治具で位置決めされる。

このようなオイルシール突出部３２ｂが放射外方側壁３２に形成されていても、オイルシール突出部３２ｂがフッ素樹脂などの柔軟性を有している弾性材料で形成されているので、放射内方側壁３１、放射外方側壁３２および連結側壁３３を一体成形して型抜きする際に、金型から成形体となったオイルシールを容易に型から抜き出すことができる。

また、この放射外方側壁３２には、その内部に断面が四角形の金属環３４が一体成形により埋め込まれており、放射外方側壁３２の凸部３２ｄと、シリンダブロック１４およびクランクケース１５に形成された凹部とが嵌合する際に、より強く密着するよう放射外方側壁３２を補強している。

連結側壁３３は、一端部で放射内方側壁３１の端部３１ｅと、他端部で放射外方側壁３２の端部３２ｅとそれぞれ一体的に連結されており、エンジン内部の潤滑オイルＬが外部に漏れないようになっている。この連結側壁３３は、放射内方側壁３１および放射外方側壁３２と異なり、その外側で直接外気に触れるとともに、その内側で直接潤滑オイルＬに触れるので、潤滑オイルＬと外気との温度差が大きい場合に、外側から外気により好適に冷却され、内側から潤滑オイルＬにより好適に冷却される。この連結側壁３３においては、その側面部の表面積が大きいほど、その表面を流動する潤滑オイルＬと、連結側壁３３との熱交換が促進されるので、例えば、その側面部を階段状に形成してもよい。

以上の構成により、図３に示すように、前述の放射外方側壁３２の内周面３２ｆと、連結側壁３３の内周面３３ａと、オイルシール突出部３２ｂの内周面３２ｇとによりオイル溜まり３５が画成されており、オイルシール１１の内周面に潤滑オイルＬが供給され潤滑される際に、潤滑オイルＬが下部のオイルパン２６に落下せず、オイル溜まり３５に溜まるようになっている。

ケース１２は、シリンダブロック１４およびクランクケース１５とにより構成されており、その内部に潤滑オイルＬが封入されている。

シリンダブロック１４は、軽量なアルミ合金などからなり、ピストンを収容するシリンダボア、冷却水を通すウォータジャケット、潤滑オイルＬを通す油路など公知のもので形成されている。このシリンダブロック１４は、例えば、直列４気筒のエンジンを構成するものでもよく、それ以外の気筒数を構成するものでもよい。また、このシリンダブロック１４には、内壁に凹部を有する嵌合溝１４ａが円弧状に形成されており、この嵌合溝１４ａにオイルシール１１の放射外方側壁３２の嵌合部３２ａが嵌合するようになっている。また、Ｖ型などの他の形式のエンジンを構成するものでもよい。シリンダブロック１４の下部には、凹部１４ｂが形成されており、この凹部１４ｂでメタルベアリング１７が保持されるようになっている。

クランクケース１５は、軽量なアルミ合金などからなり、その内部にクランクシャフト１３が収容されるよう公知のもので形成されている。また、このクランクケース１５の一端部には、内壁に凹部を有する嵌合溝１５ａが円弧状に形成されており、この嵌合溝１５ａにオイルシール１１の放射外方側壁３２が嵌合するようになっている。このクランクケース１５は、図示しない固定ボルトにより、シリンダブロック１４の下部に固定されるようになっており、クランクケース１５がシリンダブロック１４に固定されると、前述したシリンダブロック１４の嵌合溝１４ａと、クランクケース１５の嵌合溝１５ａとにより、円環状の嵌合溝が形成され、この嵌合溝にオイルシール１１が所定の治具で所定の位置になるまで押し込まれ、シリンダブロック１４およびクランクケース１５の嵌合溝を囲む内壁部とオイルシール１１の放射外方側壁３２の嵌合部３２ａとが嵌合するようになっている。

クランクシャフト１３は、エンジンの気筒数に応じたクランクピンを有し、コネクティングロッドを介してピストンと連結され、ピストンの往復運動により回転運動するよう公知のもので形成されている。また、このクランクシャフト１３は、ジャーナル部１３ａを有しており、このジャーナル部１３ａで、軸受キャップ１６、メタルベアリング１７、１８を介して、シリンダブロック１４に回転自在に保持されている。また、このジャーナル部１３ａの端部には、ジャーナル部１３ａより大径で形成され、ねじ穴１３ｄを有する拡径部としてのフランジ部１３ｂが形成されており、このねじ穴１３ｄにフライホイール１９を固定する固定ボルト２２が挿入されるようになっている。このフランジ部１３ｂの外周面１３ｃにオイルシール１１の放射内方側壁３１の摺接部３１ａが接触し、エンジン内部の潤滑オイルＬが外周面１３ｃに沿って外部に漏れないようになっている。

軸受キャップ１６は、例えば鋳鉄（ＦＣ）などの鉄材からなり、凹部１６ａが上部に形成されており、この凹部１６ａでメタルベアリング１８が保持されるようになっている。この軸受キャップ１６は、固定ボルト２１によりシリンダブロック１４に固定されており、クランクシャフト１３のジャーナル部１３ａがメタルベアリング１７および１８により滑らかに回転するようになっている。また、このメタルベアリング１７および１８には、エンジン内の潤滑オイルＬが供給され潤滑されるようになっている。

フライホイール１９は、例えば、鉄製の円盤からなり、クランクシャフト１３の軸線とフライホイール１９の軸線とが一致するようクランクシャフト１３のフランジ部１３ｂに固定ボルト２２により固定され、クランクシャフト１３と一緒に回転するようになっている。

以下、本発明の第１の実施の形態に係るオイルシール構造１０の作用について説明する。

図１（ａ）、（ｂ）および図２に示すように、エンジンが始動するとコネクティングロッドを介して、ピストンの往復運動が回転運動に変換されてクランクシャフト１３が回転するとともに、エンジン内のポンプが起動し、図示しない吸入口およびオイルストレーナを介してオイルパン２６内に貯蔵された潤滑オイルＬが、エンジンの各潤滑要素に供給される。この潤滑オイルＬは、シリンダブロック１４内に形成された図示しないオイル通路を経由して、メタルベアリング１７、１８およびオイルシール１１にも供給される。

この潤滑オイルＬは、シリンダブロック１４内およびクランクシャフト１３内に形成された図示しないオイル通路を経由してクランクシャフト１３のジャーナル部１３ａに供給される。このジャーナル部１３ａに供給された潤滑オイルＬは、さらに、オイルシール１１に供給される。また、シリンダブロック１４内およびクランクシャフト１３内に形成されたオイル通路を流動した潤滑オイルＬは、そのオイル通路から直接オイルシール１１に供給される。このようにオイルシール１１に供給された潤滑オイルＬは、その放射内方側壁３１および放射外方側壁３２の内周面に掛かり、または内周面に沿って流動し、放射内方側壁３１および放射外方側壁３２の各内周面から、摺接部３１ａとフランジ部１３ｂの外周面１３ｃとの接触部分で生じた摩擦熱を受け取り、さらに、オイル溜まり３５で貯留する。潤滑オイルＬがオイル溜まり３５で貯留している間に、比較的高温になっているオイルシール１１の熱エネルギー（Ｊ）が、貯留している潤滑オイルＬに移転するいわゆる熱交換が行われる。

熱交換が行われた潤滑オイルＬは、後からオイルシール１１に供給される潤滑オイルＬに押し流されて、オイル溜まり３５から下部のオイルパン２６の方向に落下する。クランクシャフト１３が回転するとともに自動車の振動に伴ってクランクシャフト１３が振動するので、オイル溜まり３５に貯留する潤滑オイルＬは、一時的に貯留した後オイル溜まり３５から飛散し、順次新たな潤滑オイルＬが貯留する。そのため、オイルシール１１に生じた熱は、オイル溜まり３５で一時的に貯留している潤滑オイルＬにより奪われ、オイルシール１１の温度が低下する。特に放射内方側壁３１の温度が著しく低下するので、放射内方側壁３１の劣化が防止され耐久性が向上する。

また、オイル溜まり３５に、順次新たな潤滑オイルＬが貯留するので、オイル溜まり３５には、例えば、潤滑オイルＬが変質して固まりとなるいわゆるスラッジなどの異物が堆積することはなく、循環する潤滑オイルＬにより好適にオイルシールが冷却される。

図５は、本発明の第１の実施の形態に係るオイルシール構造の冷却効果を示すグラフである。このグラフでは、縦軸にオイルシール１１の放射内方側壁３１における温度上昇度ΔＴ（℃）を表し、横軸にクランクシャフト１３のフランジ部１３ｂにおける周速（ｍ／ｓ）を表している。

図５に示すように、本発明のオイルシール構造１０における潤滑オイルＬによるオイルシール１１の冷却効果は、従来のオイルシール構造における潤滑オイルＬによるオイルシールの冷却効果に対して顕著に改善されている。以下その冷却効果について説明する。

図５に示す温度上昇度ΔＴ（℃）は、エンジンが停止している際のオイルシール１１の放射内方側壁３１における測定ポイントで測定した温度と、エンジンが始動しクランクシャフト１３が所定の周速（ｍ／ｓ）で回転している際のオイルシール１１の放射内方側壁３１における前述の測定ポイントと同じ測定ポイントで測定した温度との差を表している。
この測定ポイントは、放射外方側壁３２のオイルシール突出部３２ｂが最適な高さＨ_１（ｍｍ）および最適な幅Ｌ_１（ｍｍ）で形成された本実施の形態におけるオイルシール１１において、その放射内方側壁３１の表面で円周方向に等間隔に４箇所配置された測定ポイントＰ１〜Ｐ４をいう。この各測定ポイントＰ１〜Ｐ４には、接触または非接触の表面温度計などからなる温度センサが設置されており、放射内方側壁３１の各測定ポイントＰ１〜Ｐ４の表面の温度が測定されるようになっている。

また、温度上昇度ΔＴ（℃）は、エンジンが停止している際の測定ポイントＰ１〜Ｐ４の表面温度（℃）を複数回測定して算出した相加平均Ｔｓ−ａｖｅと、エンジンが始動しクランクシャフト１３が所定の周速（ｍ／ｓ）で回転している際の測定ポイントＰ１〜Ｐ４の表面温度（℃）を複数回測定して算出した相加平均Ｔｍ−ａｖｅとの差、すなわち、（Ｔｓ−ａｖｅ）−（Ｔｍ−ａｖｅ）を表したもので、この温度上昇度ΔＴは、次式、ΔＴ＝（Ｔｓ−ａｖｅ）−（Ｔｍ−ａｖｅ）で表される。

実線で示す本発明の温度上昇度ΔＴの曲線グラフは、■印で表される車種Ａにおける温度上昇度ΔＴＡと、△印で表される車種Ｂの温度上昇度ΔＴＢとから、ΔＴＡとΔＴＢの相加平均を周速毎に算出し、算出した周速毎の温度上昇度ΔＴを表したものである。
他方、点線で示す従来の温度上昇度ΔＴの曲線グラフは、□印で表される前述の車種Ｂの周速毎の温度上昇度ΔＴを表したものである。この曲線グラフによれば、従来の温度上昇度ΔＴは、点線で示すように、周速５ｍ／ｓでは、５℃、周速１０ｍ／ｓでは、１０℃、周速１５ｍ／ｓでは、１４℃、周速２０ｍ／ｓでは、ほぼ１５℃、周速２５ｍ／ｓでは、１８．５℃となり、周速が大きくなるほど、温度上昇度ΔＴが大きくなっているのが分かる。他方、本発明の温度上昇度ΔＴは、実線で示すように、周速５ｍ／ｓでは、ほぼ０℃、周速１０ｍ／ｓでは、２℃、周速１５ｍ／ｓでは、３℃、周速２０ｍ／ｓでは、４℃、周速２５ｍ／ｓでは、６．５℃となり、各周速において、従来の温度上昇度ΔＴよりも減少していることが分かる。

このグラフに示されるように、特にクランクシャフト１３の周速が約２５ｍ／ｓのとき、従来の温度上昇度ΔＴ１８．５℃に対して本発明の温度上昇度ΔＴは６．５℃となっており、本発明の温度上昇度ΔＴは、従来の温度上昇度ΔＴに対して１２℃減少していることが分かる。

図６は、本発明の第１の実施の形態に係るオイルシール構造の断面図であり、（ａ）は、ベース部の内側面を湾曲させて形成したオイルシールの断面図を示し、（ｂ）は、ベース部とリップ部とを金属材料で連結したオイルシールの断面図を示す。
図７は、本発明の第１の実施の形態に係るオイルシール構造の断面図であり、（ａ）は、ベース部を金属材料で形成しその端部でリップ部と連結したオイルシールの断面図を示し、（ｂ）は、ベース部を金属材料で形成しその側面部でリップ部と連結したオイルシールの断面図を示す。

本実施の形態における放射外方側壁３２は、その内周面３２ｆを平坦に形成し、端部にオイルシール突出部３２ｂを形成した場合について説明したが、本発明における放射外方側壁３２は、図６（ａ）に示すように、内周面３２ｆを所定の曲率半径ｒを有する円弧状に形成し、この円弧状の放射外方側壁３２の端部でオイルシール突出部３２ｂを形成するようにしてもよい。このオイルシール突出部３２ｂは、嵌合部３２ａの内周面３２ｆから高さＨ_２（ｍｍ）、幅Ｌ_２（ｍｍ）で形成されている。この高さＨ_２（ｍｍ）および幅Ｌ_２（ｍｍ）は、車種、エンジンの種類、クランクシャフト１３の大きさその他の設計条件により適宜選択することができる。また、この放射外方側壁３２の内部に、その断面が円弧状の金属環３４を一体成形により埋め込んでもよい。この場合、オイル溜まり３５は、嵌合部３２ａの内周面３２ｆと連結側壁３３の内周面３３ａとで画成される。ここで、曲率半径とは、曲線における局所的な曲がり具合を円に近似した場合、この近似した円の半径をいう。

また、本発明における放射外方側壁３２は、図６（ｂ）に示すように、その内部に断面が略コの字状の金属環３６を一体成形により埋め込んで、この金属環３６により放射外方側壁３２と放射内方側壁３１とを連結するようにしてもよい。この場合、金属環３６は、外側円筒部３６ａと、側壁部３６ｂと、内側円筒部３６ｃとを一体的に形成し、外側円筒部３６ａで放射外方側壁３２が保持され、内側円筒部３６ｃで放射内方側壁３１が保持されている。また、この場合、オイル溜まり３５は、内周面３２ｇと嵌合部３２ａの内周面３２ｆと側壁部３６ｂの内周面３６ｄとで画成されている。

また、本発明における放射外方側壁３２は、図７（ａ）に示すように、その内部に断面が略コの字状の金属環４４により形成し、この金属環４４と、放射内方側壁３１を連結するようにしてもよい。この場合、金属環４４においては、シール円筒部４４ａと、オイルシール突出部４４ｂと、側壁部４３とが一体的に形成され、側壁部４３の端部で放射内方側壁３１が保持されている。また、この場合、オイル溜まり３５は、内周面４４ｃとシール円筒部４４ａの内周面４４ｄと側壁部４３の内周面４３ａとで画成されている。

また、本発明における放射外方側壁３２は、図７（ｂ）に示すように、その内部に断面が略コの字状の金属環６２により形成し、この金属環６２と、放射内方側壁３１を連結するようにしてもよい。この場合、金属環６２においては、シール円筒部６２ａと、オイルシール突出部６２ｂと、金属環６２の側壁部６２ｃとが一体的に形成され、側壁部６２ｃの外周面と、連結側壁３３の内周面とが接合されている。また、この場合、オイル溜まり３５は、内周面６２ｄとシール円筒部６２ａの内周面６２ｅと側壁部６２ｃの内周面６２ｆとで画成されている。

また、本実施の形態における放射外方側壁３２は、その外周面３２ｃに凸部３２ｄを形成し、シリンダブロック１４およびクランクケース１５に形成された内周壁に凹部を有する溝とが嵌合する場合について説明したが、本発明における放射外方側壁３２は、その外周面３２ｃを平坦に形成し、さらに、シリンダブロック１４およびクランクケース１５に内周部が平坦な溝を形成し、放射外方側壁３２の外周部とシリンダブロック１４およびクランクケース１５に形成された溝の内周部とが嵌合するようにしてもよい。

（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構造の要部斜視図であり、図９は、本発明の第２の実施の形態に係るオイルシール構造の断面図であり、オイルシールをリテーナ突出部を有するオイルシールリテーナに組込んだ状態を示す。

なお、第２の実施の形態に係るオイルシール構造５０においては、第１の実施の形態におけるオイルシールおよびオイルシールリテーナが異なっているが、他の構成は、同様に構成されている。したがって、同一の構成については、図１（ａ）、（ｂ）から図４に示した第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。

まず、その構成について説明する。
図１および図２（ａ）、（ｂ）に示す第１の実施の形態におけるオイルシール構造１０と同様に、本発明の第２の実施の形態に係るオイルシール構造５０は、図８に示すように、オイルシール５１と、オイルシールリテーナ５２と、ケース１２と、クランクシャフト１３とにより構成され、ケース１２の内部に開口する開口端３０を有している。

図９に示すように、オイルシール５１は、例えばフッ素樹脂などの耐油性のある弾性材料で成形された円環体からなり、放射内方側壁３１と、放射外方側壁５４と、連結側壁３３とで構成されている。

放射外方側壁５４は、円環体の放射外方に形成され、その外周面５４ａに凸部５４ｂを有している。この凸部５４ｂと、オイルシールリテーナ５２に形成された凹部５２ｄとが嵌合するようになっている。また、この放射外方側壁５４には、その内部に断面が四角形の金属環５８が一体成形により埋め込まれており、放射外方側壁５４の凸部５４ｂと、オイルシールリテーナ５２に形成された凹部５２ｄとが嵌合する際に、より密着するよう放射外方側壁５４を補強している。

オイルシールリテーナ５２は、例えば鉄製の円環体からなり、リテーナ円筒部５２ａとこのリテーナ円筒部５２ａの内周面５２ｆから放射内方に突出したリテーナ突出部５２ｂとで構成されており、このリテーナ円筒部５２ａの内周面５２ｆと凹部５２ｄとでオイルシール５１を保持している。

リテーナ突出部５２ｂは、リテーナ円筒部５２ａの内周面５２ｆからの高さＨ_３（ｍｍ）、幅Ｌ_３（ｍｍ）で開口端３０に向かって形成されている。高さＨ_３は、オイルシール５１がオイルシールリテーナ５２に収容された際、オイルシール５１の内周面５４ｅから所定の高さで突出するよう形成されている。また、この高さＨ_３（ｍｍ）および幅Ｌ_３（ｍｍ）は、車種、エンジンの種類、クランクシャフト１３の大きさその他の設計条件により適宜選択することができる。また、このリテーナ円筒部５２ａの内周面５２ｃ側に凹部５２ｄが形成されており、この凹部５２ｄに、オイルシール５１に形成されている凸部５４ｂが嵌合するようになっている。

このリテーナ突出部５２ｂは、リテーナ円筒部５２ａの内周面５２ｃから放射内方側壁３１に向かって全周囲に突出して形成されているが、オイルシールリテーナ５２の下半分のみ突出させ、または、図４に示すオイル溜まり３５と同様にオイル溜まり５５の潤滑オイルＬが溜まる部分のみ突出させて形成してもよい。このように、リテーナ突出部５２ｂを部分的に突出させて形成した場合には、シリンダブロック１４の嵌合溝１４ａと、クランクケース１５の嵌合溝１５ａとにより形成される円環状の嵌合溝にオイルシールリテーナ５２が挿入される際に、部分的に形成したリテーナ突出部５２ｂが、クランクケース１５側に位置するよう所定の治具で位置決めされる。

以上の構成により、オイルシール５１がオイルシールリテーナ５２に収容された際、リテーナ突出部５２ｂの内周面５２ｃと、オイルシール５１の内周面５４ｅと、連結側壁３３の内周面３３ａの下部によりオイル溜まり５５が画成されており、オイルシール５１の表面に潤滑オイルＬが供給され潤滑される際に、潤滑オイルＬが下部のオイルパン２６に落下しないよう、オイル溜まり５５に潤滑オイルＬが溜まるようになっている。

以下、本発明の第２の実施の形態に係るオイルシール構造５０の作用について説明する。

図１（ａ）、（ｂ）および図２に示す第１の実施の形態と同様に、エンジンが始動するとコネクティングロッドを介して、ピストンの往復運動が回転運動に変換されてクランクシャフト１３が回転するとともに、エンジン内のポンプが起動し、図示しない吸入口、オイルストレーナを介してオイルパン２６内に貯蔵された潤滑オイルＬが、エンジンの各潤滑要素に供給される。

この潤滑オイルＬは、シリンダブロック１４内に形成された図示しないオイル通路を経由してクランクシャフト１３のジャーナル部１３ａ、メタルベアリング１７、１８およびオイルシール５１にも供給される。

図１（ｂ）に示す第１の実施の形態と同様に、この潤滑オイルＬは、シリンダブロック１４内およびクランクシャフト１３内に形成された図示しないオイル通路を経由してクランクシャフト１３のジャーナル部１３ａに供給される。このジャーナル部１３ａに供給された潤滑オイルＬは、さらにオイルシール５１に供給される。また、シリンダブロック１４内およびクランクシャフト１３内に形成されたオイル通路を流動した潤滑オイルＬは、そのオイル通路から直接オイルシール５１に供給される。このようにオイルシール５１に供給された潤滑オイルＬは、その放射内方側壁３１および放射外方側壁５４の内周面に掛かり、または、内周面に沿って流動し、放射内方側壁３１および放射外方側壁５４の各内周面から、放射内方側壁３１とフランジ部１３ｂの外周面１３ｃとの間で生じた摩擦熱を受け取り、さらに、オイル溜まり５５で貯留する。潤滑オイルＬがオイル溜まり５５で貯留している間に、比較的高温になっているオイルシール５１の熱エネルギー（Ｊ）が、貯留している潤滑オイルＬに移転するいわゆる熱交換が行われる。

熱交換が行われた潤滑オイルＬは、後からオイルシール５１に供給される潤滑オイルＬに押し流されて、オイル溜まり５５から下部のオイルパン２６の方向に落下する。クランクシャフト１３が回転するとともに自動車の振動に伴ってクランクシャフト１３が振動するので、オイル溜まり５５に貯留する潤滑オイルＬは、一時的に貯留した後、オイル溜まり５５から飛散し、順次新たな潤滑オイルＬが貯留する。そのため、オイルシール５１に生じた熱は、オイル溜まり５５で一時的に貯留している潤滑オイルＬにより奪われ、オイルシール５１の温度が低下する。特に放射内方側壁３１の温度が著しく低下するので、放射内方側壁３１の劣化が防止され耐久性が向上する。

また、オイル溜まり５５に、順次新たな潤滑オイルＬが貯留するので、オイル溜まり５５には、例えば、潤滑オイルＬが変質して固まりとなるいわゆるスラッジなどの異物が堆積することはなく、循環する潤滑オイルＬにより好適にオイルシール５１が冷却される。

その結果、本発明の第２の実施の形態に係るオイルシール構造５０においては、図５に示す本発明の第１の実施の形態に係るオイルシール構造１０の冷却効果と同様の冷却効果が得られる。すなわち、クランクシャフト１３の周速が約２５ｍ／ｓのとき、従来の温度上昇度ΔＴに対して本発明の温度上昇度ΔＴを１２℃減少させることができる。

本実施の形態においては、ケース１２をシリンダブロック１４およびクランクケース１５により構成し、オイルシール１１またはオイルシールリテーナ５２と嵌合する嵌合溝１４ａ、１５ａをシリンダブロック１４およびクランクケース１５に形成した場合について説明したが、本発明においては、ケース１２をシリンダブロック１４のみで形成し、オイルシール１１またはオイルシールリテーナ５２と嵌合する嵌合溝をシリンダブロック１４に形成してもよい。

本実施の形態においては、オイルシール構造を自動車のクランクシャフトに適用した場合について説明したが、本発明においては、オイルシール構造を他の機器、例えば、自動車のカムシャフトやドライブシャフト、船舶、農業機械などの内燃機関、工作機械などの産業機器、品質検査装置などの検査機器に適用することができる。

以上説明したように、本発明に係るオイルシール構造は、回転部材の外周面に摺接する摺接部に生じた摩擦熱を充分に低下させることができ、簡単な構造で、摺接部の摩耗が少なく耐久性が向上するという効果を奏し、回転部材を収容するケース内部の潤滑オイルが外部に漏出しないようにするオイルシール構造、例えば、自動車、船舶、農業機械などの内燃機関、工作機械などの産業機器、品質検査装置などの検査機器のオイルシール構造に有用である。

本発明の第１の実施の形態に係るオイルシール構造の断面図であり、（ａ）は、オイルシール構造の要部断面を示し、（ｂ）は、（ａ）の矢印Ａで示す部分の拡大図を示す。 本発明の第１の実施の形態に係るオイルシール構造の要部斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオイルシール構造の断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオイルシール構造の側面の一部を切断した部分断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るオイルシール構造の冷却効果を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係るオイルシール構造の断面図であり、（ａ）は、ベース部の内側面を湾曲させて形成したオイルシールの断面図を示し、（ｂ）は、ベース部とリップ部とを金属材料で連結したオイルシールの断面図を示す。 本発明の第１の実施の形態に係るオイルシール構造の断面図であり、（ａ）は、ベース部を金属材料で形成しその端部でリップ部と連結したオイルシールの断面図を示し、（ｂ）は、ベース部を金属材料で形成しその側面部でリップ部と連結したオイルシールの断面図を示す。 本発明の第２の実施の形態に係るオイルシール構造の要部斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係るオイルシール構造の断面図であり、オイルシールをリテーナ突出部を有するオイルシールリテーナに組込んだ状態を示す。

符号の説明

１０、５０ オイルシール構造
１１、５１ オイルシール
１２ ケース
１３ クランクシャフト（回転部材）
１３ａ ジャーナル部
１３ｂ フランジ部
１４ シリンダブロック（ケース）
１４ａ 嵌合溝
１５ クランクケース（ケース）
１６ 軸受キャップ
１７、１８ メタルベアリング
１９ フライホイール
２６ オイルパン
３０ 開口端
３１ 放射内方側壁
３１ａ 摺接部
３２、５４ 放射外方側壁
３２ａ 嵌合部
３２ｂ オイルシール突出部
３２ｆ、３２ｇ 内周面
３３、４３ 連結側壁
３４、３６、４４、５８、６２ 金属環
３４ａ 内周面
３５、５５ オイル溜まり
３７ ガータスプリング
５２ オイルシールリテーナ
５２ａ リテーナ円筒部
５２ｂ リテーナ突出部
Ｌ 潤滑オイル

Claims (3)

1. 内部に潤滑オイルが封入されたケースと前記ケースに回転自在に支持された回転部材との間をシールするオイルシール構造において、
   前記回転部材を囲んで前記ケースと前記回転部材の間に位置し、前記ケースの内部に開口する開口端を有して前記ケースに支持された環状のオイルシールを設け、前記オイルシールが、
   前記回転部材の外周面に摺接する摺接部を有する放射内方側壁と、
   前記ケースに嵌合する嵌合部を有する放射外方側壁と、
   前記開口端に対向して前記放射内方側壁と前記放射外方側壁とを連結する連結側壁と、
   を有し、前記放射内方側壁と前記放射外方側壁との間に潤滑オイルを滞留させるオイル溜まりを設けたことを特徴とするオイルシール構造。
2. 前記放射外方側壁が、前記オイルシールの開口端に向かって突出するオイルシール突出部を有し、前記オイル溜まりが、前記放射外方側壁の内周面と、前記連結側壁の内周面と、前記オイルシール突出部の内周面と、により画成されたことを特徴とする請求項１に記載のオイルシール構造。
3. 前記ケースの一部を構成し前記オイルシールを保持するオイルシールリテーナを備え、前記オイルシールリテーナが、前記嵌合部と嵌合するリテーナ円筒部と、前記リテーナ円筒部の内周面から前記オイルシールの開口端に向かって突出して前記リテーナ円筒部と一体的に形成されたリテーナ突出部と、を有し、前記オイル溜まりが、前記放射外方側壁の内周面と、前記連結側壁の内周面と、前記リテーナ突出部の内周面と、により画成されたことを特徴とする請求項１に記載のオイルシール構造。

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