JP4600633B2

JP4600633B2 - オイルシール

Info

Publication number: JP4600633B2
Application number: JP2001287157A
Authority: JP
Inventors: 秀之古山
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2021-09-20
Also published as: JP2003090441A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や一般機械、産業機械等における回転体の外周を密封するオイルシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の技術によるオイルシールを示す部分的な断面斜視図、図５は、図４に示されるオイルシールのリップ内径部を示す拡大断面図である。すなわちオイルシールは、図４及び図５に示されるように、ゴム状弾性材料で成形されたシールリップ１００を備え、シールリップ１００の内径部は、密封空間（機内）側へ向けて大径になる密封空間側テーパ面１０１と、このテーパ面１０１の内径から反密封空間（機外）側へ向けて大径になる反密封空間側テーパ面１０２を有する。そして、この種のオイルシールは、両テーパ面１０１，１０２によって形成されるエッジ部１０３が、図示されていない回転軸の外周面と密封的に摺接されることによって軸封機能を奏し、機内の密封対象流体（例えば油）が軸周から機外の大気側へ漏洩するのを阻止するものである。
【０００３】
また、密封性能を高める手法としては、反密封空間側テーパ面１０２に、エッジ部１０３の延長方向（円周方向）に対して所定の角度をなす多数の突条１０３を形成することが知られている。この突条１０４，１０４，…は、回転軸の回転に伴ってねじポンプ作用を奏し、軸周を大気側へ漏れ出そうとする密封対象流体を密封空間側へ押し戻すものである。この場合、反密封空間側テーパ面１０２における小径側の部分１０２ａは、エッジ部１０３が、図５に一点鎖線で示される突条１０４の高さと同等の高さとなるように、勾配が大きく形成されており、すなわちエッジ部１０３と回転軸の外周面の間に隙間が形成されることがないようにして、突条１０４，１０４，…によるねじポンプ作用が失われる軸停止持にも密封性を確保したものである（例えば実開平４−１７５６６号公報参照）。
【０００４】
この種のオイルシールのシールリップ１００には、射出成形後に、シールリップ１００の内径部をメスで円周方向へ切断することによりエッジ部１０３を仕上げたメスカットリップと、金型キャビティによりエッジ部１０３の形状を与えたモールドリップがあるが、メスカットリップの場合は、リップ内径（エッジ部１０３）やオフセットの寸法安定性が悪く、しかもきれいに切断しないと、エッジ部１０３に密封性能低下の要因となる切れ残りが発生するため、モールドリップが採用されることが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上述のように、軸回転時にポンプ作用を惹起させる突条１０４，１０４，…を形成したシールリップ１００の場合、反密封空間側テーパ面１０２の小径側の部分１０２ａが急勾配に形成されることによって、エッジ部１０３の断面形状が鋭角状になるため、モールドリップにおいては、その成形に用いられる金型のキャビティ内面のうち、エッジ部１０３と対応する部分が、鋭角のＶ字形に凹んだ溝状に形成される。したがって、射出成形の際に、このＶ字形の溝には成形用ゴム材料が良好に充填されにくく、しかも成形カスなどが付着しやすく、これらに起因するエッジ部１０３の成形不良によって、密封性能の低下を来すおそれがある。
【０００６】
また、上述のように、エッジ部１０３で回転軸の外周面と摺接するため、摺動幅すなわち密封面の幅が小さく、したがって、摺動負荷の集中によって早期に摩耗して、軸停止時の密封性能が低下するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、優れた密封性能が得られると共に、品質が安定し信頼性の高いオイルシールを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
従来の技術的課題は、本発明によって有効に解決することができる。
すなわち請求項１の発明に係るオイルシールは、シールリップの内周側の面に、密封空間側へ向けて大径になる密封空間側テーパ面と、この密封空間側テーパ面より反密封空間側にあってこの反密封空間側へ向けて大径になると共に小径側が急勾配に形成された反密封空間側テーパ面と、前記密封空間側テーパ面と反密封空間側テーパ面の間に形成され回転体の外周面に密接される円筒面と、前記反密封空間側テーパ面に形成されると共に円周方向に対して所定の角度をなし一端が前記円筒面における反密封空間側の端部に達する複数の突条と、を備え、前記円筒面に、前記突条と対応して円周方向に対する所定の角度をなし、前記回転体の停止時にこの回転体の外周面に密接して、少なくとも一部で溝深さが０になる複数の溝が形成されたものである。
【０００９】
請求項２の発明に係るオイルシールは、請求項１に記載された構成において、反密封空間側テーパ面に対する突条の突出高さが、円筒面側から反密封空間側へ向けて漸次増大するように形成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るオイルシールの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。すなわちこのオイルシールは、図１に示されるように、耐熱・耐寒・耐油性に優れたニトリルゴム（ＮＢＲ）、耐熱、耐摩耗性に優れたアクリルゴム（ＡＣＭ）、耐熱性、耐油性に優れたフッ素ゴム（ＦＫＭ）、高強度で耐摩耗性に優れたウレタンゴム（ＡＵ）等から選択されたゴム状弾性材料で成形されたものであって、内周側に、装着状態における機内側（密封空間側）を向いたシールリップ１と、機外の大気側（反密封空間側）を向いたダストリップ２を有し、外周側に、補強用の金属環４が埋設された基部３を有する。シールリップ１の厚肉に形成されたヘッド１０の外周面に形成された溝１０ａには、回転軸の外周面に対するヘッド１０の密接力を補償するためのエキステンションスプリング（ガータスプリングとも言う）５が装着されている。
【００１２】
シールリップ１におけるヘッド１０の内周側の面は、図２に拡大して示されるように、装着状態における機内（密封空間）側へ向けて大径になるテーパ状に形成された機内側テーパ面１１と、この機内側テーパ面１１より機外側にあって、装着状態における機外側（反密封空間側）へ向けて大径になるテーパ状、すなわち機内側テーパ面１１とは逆向きのテーパ状に形成された機外側テーパ面１２と、これら機内側テーパ面１１と機外側テーパ面１２の間に円筒面状に形成された円筒面１３とで構成されており、円筒面１３が、回転軸の外周面との密封摺動部となる。
【００１３】
機外側テーパ面１２は、円筒面１３に隣接する第一テーパ面１２ａと、そこからダストリップ２側へ向けて延びる第二テーパ面１２ｂからなる二段テーパ面に形成されており、当該オイルシールの軸心に対する機外側テーパ面１２の傾斜角度は、第一テーパ面１２ａが相対的に急勾配、第二テーパ面１２ｂが相対的に緩勾配となっている。
【００１４】
機外側テーパ面１２には、それぞれ円周方向に対して所定の角度をなし一端が円筒面１３における機外側の端部に達するように延びる多数の突条１４，１４，…が形成されている。詳しくはこの突条１４，１４，…は、それぞれその延長方向と直交する断面が、山形をなすものであって、図２に示されるように、円筒面１３側へ向かって回転軸の回転方向Ｒ側へ偏向するように、螺旋の一部をなして延び、すなわち軸回転時に、機内側から円筒面１３と回転軸の外周面との密封摺動部を漏れ出した密封対象油を機内側へ押し戻すねじポンプ作用を惹起するものである。
【００１５】
また、この突条１４の峰１４ａは、機外側テーパ面１２における第二テーパ面１２ｂと平行であって円筒面１３における機外側の縁部１３ａを通る面、すなわち図２に一点鎖線で示される仮想面上にある。したがって、各突条１４は、機外側テーパ面１２における第二テーパ面１２ｂからの高さ及び幅が一定であり、それよりも急勾配である第一テーパ面１２ａに形成された部分では、円筒面１３に近付くほど相対的に高さ及び幅が減少し、円筒面１３における機外側の縁部１３ａに達する端部で、高さがほぼ０となっている。
【００１６】
以上のように構成されたオイルシールは、シールリップ１を機内側へ向けて、基部３が機器の軸孔部に圧入嵌着されると共に、シールリップ１におけるヘッド１０の内周の円筒面１３が、前記軸孔部に挿通された回転軸（図示省略）の外周面に密接することによって、機内の密封対象流体である油が軸周から機外の大気側へ漏洩するのを阻止し、ダストリップ２が、前記回転軸の外周面に密接することによって、機内への異物の侵入を阻止するものである。そして、軸回転時には、機外側テーパ面１２に形成された多数の突条１４，１４，…が、機内側から円筒面１３と回転軸の外周面との密封摺動部を通過した油を機内側へ押し戻すねじポンプ作用を惹起するため、優れた密封機能を奏する。
【００１７】
また、シールリップ１は、円筒面１３において回転軸（図示省略）の外周面に摺接するため、先に説明した図４及び図５に示される従来の技術のように、エッジ部で摺動するものに比較して摺動幅（面積）が広くなり、したがって、密封性が向上すると共に、単位面積あたりに作用する摺動負荷が小さくなって、寿命も向上する。
【００１８】
このオイルシールの成形においては、ヘッド１０の内周形状が金型の内面形状により与えられるモールドリップの場合、成形用ゴム材料が充填される金型キャビティの内面のうち、ヘッド１０の内周部を成形する部分が、円筒面１３及びその両側のテーパ面１１，１２ａに対応して、幅の広い凹部として形成される。しかも、円筒面１３と機内側テーパ面１１で構成される角部Ａ、及び円筒面１３と第一テーパ面１２ａで構成される角部Ｂは、それぞれ鈍角状であり、これに対応する前記凹部の隅部も鈍角状である。したがって、射出成形の際に、この凹部には成形用ゴム材料が良好に充填され、しかも成形用ゴム材料の流れも良くなるので成形カスなどが付着しにくくなり、その結果、品質を安定させることができ、ひいてはヘッド１０の成形不良に起因するシール性の低下を防止して、信頼性の高い製品を提供できる。
【００１９】
なお、角部Ａ，Ｂに相当する部分は、面取りあるいはＲ面とすることによって、成形カスなどの付着や成形用ゴム材料の充填不足を一層確実に防止することができる。
【００２０】
そして本発明では、上記構成のオイルシールの密封性能を一層高めるため、図３に示されるように、機外側テーパ面に対する突条１４，１４，…の突出高さ及び幅が、円筒面１３寄りの部分において、円筒面１３側から機外側へ向けて漸次増大する形状となっており、円筒面１３に突条１４，１４，…と対応する方向へ所定の角度をなして延びる多数の溝１５，１５，…が形成されている。
【００２１】
すなわち、各突条１４の峰１４ａは、図３に一点鎖線で示されるように、円筒面１３における機外側の縁部１３ａから、機外側テーパ面１２における第二テーパ面１２ｂと平行な面よりも内周側へ湾曲した曲線状をなし、円筒面１３側の端部近傍は、峰１４ａが円筒面１３とほぼ連続した面上にある。また、これに伴って、各突条１４の両側面１４ｂ，１４ｃも、機外側へ向けて舟の舷のように漸次増大する形状となっている。そして、第一テーパ面１２ａに形成された部分では、円筒面１３に近付くほど相対的に突条１４の高さ及び幅が減少し、円筒面１３に達する端部で、高さがほぼ０となっている。
【００２２】
一方、円筒面１３における溝１５，１５，…は、突条１４，１４，…と対応する方向へ所定の角度をなして延びているため、軸回転時には、機内側から円筒面１３と回転軸の外周面との間の密封摺動部を機外側へ通過しようとする密封対象の油の漏れ圧力に抗する方向に、ねじポンプ作用を惹起するものである。また、この溝１５，１５，…は、軸停止時には、回転軸の外周面への締め付け力によって殆ど潰れた状態となる程度の、微小深さ及び微小幅に形成されるか、あるいは図３の断面中に破線で示されるように、円筒面１３の機外側から機内側へ向かって溝深さが漸減し、円筒面１３の機内側の端部で溝深さが０となるように形成される。
【００２３】
上記構成によれば、軸回転時には、機外側テーパ面１２に形成された多数の突条１４，１４，…が、機内側から円筒面１３と回転軸の外周面との密封摺動部を通過した油を機内側へ押し戻すねじポンプ作用を惹起し、加えて、円筒面１３に形成された溝１５，１５，…も、油を機内側へ押し戻すねじポンプ作用を惹起するため、優れた密封機能を奏する。
【００２４】
そして、軸停止時には、回転軸の外周面と円筒面１３との間に薄膜状に介入している油の流体力学的作用が失われるので、円筒面１３がヘッド１０自体の有する締め付け力及びエキステンションスプリング５（図１参照）に与えられる締め付け力によって、溝１５，１５，…が、回転軸外周面に押し付けられて殆ど消滅した状態になり、あるいは少なくとも円筒面１３における機内側の端部で溝深さが０となる。このため、ねじポンプ作用が失われる軸停止時に、機内の油が溝１５，１５，…を通じて機外へ漏出することはない。
【００２５】
また、各突条１４の峰１４ａが、第二テーパ面１２ｂと平行な面よりも内周側へ湾曲した曲線状をなしているので、この突条１４は、峰１４ａを第二テーパ面１２ｂと平行に形成した場合に比較すると、円筒面１３寄りの部分が長い範囲にわたって、回転軸の外周面と接触ないし極めて近接した状態となる。したがってねじポンプ作用が大きくなり、密封性を一層高めることができる。しかも各突条１４における円筒面１３寄りの部分が長い範囲にわたって、回転軸の外周面と接触することによって、円筒面１３の摺動負荷も分散されるので、一層超寿命化を図ることができる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１の発明に係るオイルシールによれば、シールリップの内周側の面における密封空間側テーパ面と反密封空間側テーパ面の間に形成された円筒面で回転体と密接され、しかも反密封空間側テーパ面に形成された突条が、軸回転時に漏洩流体を機内側へ押し戻すねじポンプ作用を発揮し、前記円筒面にも、軸回転時に漏洩流体を機内側へ押し戻すねじポンプ作用を発揮する溝が形成されているため、密封性が向上し、かつ摺動幅が広いので、単位面積あたりに作用する摺動負荷が小さくなって、寿命を向上させることができる。しかもねじポンプ作用が失われる軸停止時には、前記円筒面に形成された溝が少なくとも一部で不連続となるため、漏れを発生することがない。また、このオイルシールの成形においては、円筒面と対応する金型の内面で成形用ゴム材料の流れが良くなるので成形カスなどが付着しにくくなり、その結果、品質を安定させて、信頼性の高い製品を提供できる。
【００２７】
請求項２の発明に係るオイルシールによれば、反密封空間側テーパ面に対する突条の突出高さが、円筒面側から反密封空間側へ向けて漸次増大するように形成されているため、この突条の円筒面寄りの部分が長い範囲にわたって回転軸の外周面と接触ないし極めて近接した状態となり、ねじポンプ作用による密封性を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るオイルシールの概略構成を示す部分的な断面斜視図である。
【図２】図１に示されるオイルシールのリップ内径部を示す拡大断面図である。
【図３】本発明に係るオイルシールの要部を示すリップ内径部の拡大断面図である。
【図４】従来の技術に係るオイルシールを示す部分的な断面斜視図である。
【図５】図４に示されるオイルシールのリップ内径部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１シールリップ
１０ヘッド
１１機内側テーパ面（密封空間側テーパ面）
１２機外側テーパ面
１２ａ第一テーパ面
１２ｂ第二テーパ面
１３円筒面
１４突条
１４ａ峰
１５溝
２ダストリップ
３基部
４金属環
５エキステンションスプリング

Claims

シールリップ（１）の内周側の面に、密封空間側へ向けて大径になる密封空間側テーパ面（１１）と、この密封空間側テーパ面（１１）より反密封空間側にあってこの反密封空間側へ向けて大径になると共に小径側が急勾配に形成された反密封空間側テーパ面（１２）と、前記密封空間側テーパ面（１１）と反密封空間側テーパ面（１２）の間に形成され回転体の外周面に密接される円筒面（１３）と、前記反密封空間側テーパ面（１２）に形成されると共に円周方向に対して所定の角度をなし一端が前記円筒面（１３）における反密封空間側の端部に達する複数の突条（１４）と、を備え、前記円筒面（１３）に、前記突条（１４）と対応して円周方向に対する所定の角度をなし、前記回転体の停止時にこの回転体の外周面に密接して、少なくとも一部で溝深さが０になる複数の溝（１５）が形成されたことを特徴とするオイルシール。
反密封空間側テーパ面（１２）に対する突条（１４）の突出高さが、円筒面（１３）側から反密封空間側へ向けて漸次増大するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載されたオイルシール。