JP5600689B2 - ラジアルシャフトシール、ラジアルシャフトシールアセンブリおよび設置方法 - Google Patents
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Description
本願は、2009年1月28日に提出された米国仮出願第61/147,938号および2009年7月17日に提出された米国仮出願第61/226,368号の利益を主張
する。これらはともに全体が本明細書に引用により援用される。
1.技術分野
本発明は概して回転軸とハウジングとの間に流体密封シールを形成することを目的とする種類のダイナミックオイルシールに関する。
ダイナミックラジアルシャフトオイルシールは、シールのいわゆる「オイル側」と「空気側」とを有するように設計される。これらの名称は設置されたときのシールの向きに関連し、オイル側はハウジングの内側に面してオイルと接触し、空気側は外側に面して空気にさらされる。
一般的な表現を用いると、この発明が提供するラジアルシャフトシールアセンブリの特徴は、たとえシャフトと穴が位置ずれした状態であっても適切なオイル側設置を行なうことが容易であり、さらに、設置の際にシールアセンブリのオイル側が正または負の圧力を受けたときにシールを破損させるような動きに対抗してシールアセンブリのシールリップを支持することである。
さらに詳しく図面を参照すると、図1は、本発明のある局面に従い構成された、以降シール10と呼ぶラジアルシャフトシールを示す。限定ではなく一例として、このシールは、クランクケースに応用して使用するのに適しており、シール10が中に設置されたクランクケース16の穴14を通して延びるラジアルシャフトシールアセンブリ13(図2−図4)の中の回転可能なシャフト12の周りを封止することを目的とする。そうでなければ、シール10はキャリアハウジングの中に設置でき、このキャリアハウジングおよびシール10はエンジンに取付けることができる。シール10は、設置されたときのシール10の向きとの関連で、オイル側Oと、軸方向に反対の空気側Aとを有する。オイル側Oはクランクケース16の内側に面する側であり、空気側Aは外側の周囲に面する側である。シール10は、エラストマーシール材料20が装着された金属の輪または環状構造体として設けられた、コアまたはカラー18とも呼ばれるケース等の台部分を含む。シール材料20はエラストマーシール本体22の少なくとも一部を形成する。軸方向に延びるシールリップ24は、使用中シャフト12との動的摩擦接触が小さいため、新たに設置されたとき、使用中および使用時の、シャフト12とシールリップ24との間のトルクは、約0.07−0.35N*m(ニュートンメートル)といったように低いトルクである。このように、シール10が示す摩擦損失が最小である結果として、エンジン効率の損失も最小に保たれる。
Claims (51)
- ラジアルシャフトシールであって、前記ラジアルシャフトシールは、ハウジング内でシャフトの周りに収容されて前記シャフトシールの空気側を前記シャフトシールのオイル側から封止分離するように構成され、
環状の台部分と、
オイル側端部と空気側自由端との間に延びる環状シール面を有するシールリップとを備え、前記シール面は前記シャフトに対して軸方向に延びるように構成され、
第1のヒンジによって前記シールリップの前記オイル側端部に接続され第2のヒンジによって前記台部分に接続された環状ブリッジを備え、前記ブリッジは前記第1のヒンジから前記第2のヒンジまで前記シールリップと径方向に重なる関係で延在し、
前記第1のヒンジから前記シールの前記オイル側に向かって前記ブリッジから遠ざかるように延びる少なくとも1つの突起を備え、
前記突起は、前記第1のヒンジと前記第2のヒンジとを結ぶ直線に関して実質的に前記シールリップの反対側に位置する、ラジアルシャフトシール。 - 前記突起は最小の内径を有し、前記シール面は最大の内径を有し、前記最小の内径は前記最大の内径よりも大きい、請求項1に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記シールリップは、最大の直径を有する径方向外側に面した表面を有し、前記突起の前記最小の内径は、前記シールリップの前記外側に面した最大の内径よりも大きい、請求項2に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記突起は前記第1のヒンジから延びる長さを有し、前記ブリッジの長さは前記突起の前記長さよりも大きい、請求項1に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記第1のヒンジは厚みを有し、前記シールリップは前記第1のヒンジの前記厚みよりも大きい厚みを有する、請求項1に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記ブリッジは前記第1のヒンジの前記厚みよりも大きい厚みを有する、請求項5に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記シールリップの前記厚みは前記ブリッジの前記厚みよりも大きい、請求項6に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記ブリッジの前記厚みは前記第2のヒンジの前記厚みよりも大きい、請求項6に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記ブリッジは前記第2のヒンジの前記厚みよりも大きい厚みを有する、請求項1に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記ブリッジは前記第1のヒンジの前記厚みよりも大きい厚みを有する、請求項9に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記シールリップは前記第2のヒンジの前記厚みよりも大きい厚みを有する、請求項9に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記シールリップは前記ブリッジの前記厚みよりも大きい厚みを有する、請求項9に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記第1のヒンジは前記シールリップと前記突起との間に延びる、請求項1に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記突起および前記ブリッジに沿って軸方向に延びる周方向に間隔が置かれた複数のリブをさらに備える、請求項1に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記リブは前記台部分から径方向に間隔を置いて設けられる、請求項14に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記リブは前記シールの周りに等間隔で設けられる、請求項14に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記突起は周方向に連続する、請求項14に記載のラジアルシャフトシール。
- ラジアルシャフトシールであって、前記ラジアルシャフトシールは、ハウジング内でシャフトの周りに収容されて前記シャフトシールの空気側を前記シャフトシールのオイル側から封止分離するように構成され、
環状の台部分と、
オイル側端部と空気側自由端との間に延びる環状シール面を有するシールリップとを備え、前記シール面は前記シャフトに対して軸方向に延びるように構成され、
第1のヒンジによって前記シールリップの前記オイル側端部に接続され第2のヒンジによって前記台部分に接続された環状ブリッジを備え、前記ブリッジは前記第1のヒンジから前記第2のヒンジまで前記シールリップと径方向に重なる関係で延在し、
前記第1のヒンジから前記シールの前記オイル側に向かって前記ブリッジから遠ざかるように延びる少なくとも1つの突起を備え、
隙間によって互いに隔てられた複数の前記突起をさらに備える、ラジアルシャフトシール。 - 直立するリブが、前記ブリッジに沿ってかつ前記突起のうちの少なくともいくつかに沿って軸方向に延びる、請求項18に記載のラジアルシャフト。
- 前記リブは前記突起各々に沿って延びる、請求項19に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記隙間は、前記突起と前記隙間とを組合せたものの全周の少なくとも20%を占める、請求項18に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記隙間は、前記突起と前記隙間とを組合せたものの全周の少なくとも50%を占める、請求項21に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記隙間は、前記突起と前記隙間とを組合せたものの全周の少なくとも66%を占める、請求項22に記載のラジアルシャフトシール。
- 前記第1のヒンジは第1の直径を有して延び前記第2のヒンジは前記第1の直径よりも大きな第2の直径を有する、請求項1に記載のラジアルシャフトシール。
- ラジアルシャフトシールアセンブリであって、
中心軸に沿って延び予め定められた直径を有する滑り面が与えられたシャフトと、
ラジアルシャフトシールとを備え、前記ラジアルシャフトシールは、ハウジング内で前記シャフトの周りに収容されて前記ラジアルシャフトシールの空気側を前記ラジアルシャフトシールのオイル側から封止分離するように構成され、
環状の台部分と、
環状のシール面と、オイル側端部と空気側自由端との間に延びる反対側の裏面とを有するシールリップとを備え、前記シール面は前記滑り面と動的封止接触して軸方向に延びるように構成され、
第1のヒンジによって前記シールリップの前記オイル側端部に取付けられ第2のヒンジによって前記台部分に取付けられた環状ブリッジを備え、前記ブリッジは前記第1のヒンジから前記第2のヒンジまで前記シールリップと径方向に重なる関係で延在し、
前記第1のヒンジから前記シールの前記オイル側に向かって軸方向に延びる少なくとも1つの突起を備え、
前記突起は、自由状態において、前記第1のヒンジと前記第2のヒンジとを結ぶ直線に関して実質的に前記シールリップの反対側に位置する、ラジアルシャフトシールアセンブリ。 - 前記突起は、前記滑り面の前記直径よりも大きな最小の直径を有する径方向内側に面した内面を有する、請求項25に記載のラジアルシャフトシールアセンブリ。
- 前記シールリップの前記裏面は外径を有し、前記突起の前記最小の直径は前記外径よりも大きい、請求項26に記載のラジアルシャフトシールアセンブリ。
- 前記突起の前記径方向内側に面した内面は、前記第1のヒンジから前記滑り面から遠ざかるように径方向外向きに分岐してゆく、請求項26に記載のラジアルシャフトシールアセンブリ。
- 前記突起は前記第1のヒンジから自由端まで延びる長さを有し、前記ブリッジは、前記第1のヒンジと前記第2のヒンジとの間に延びる、前記突起の前記長さよりも大きい長さを有する、請求項25に記載のラジアルシャフトシールアセンブリ。
- 前記第1のヒンジは前記シールリップと前記突起との間で径方向に延びる、請求項25に記載のラジアルシャフトシールアセンブリ。
- 前記第1のヒンジは厚みを有し、前記シールリップは厚みを有し、前記ブリッジは厚みを有し、前記ブリッジおよび前記シールリップそれぞれの厚みは前記第1のヒンジの前記厚みよりも大きい、請求項25に記載のラジアルシャフトシールアセンブリ。
- 前記突起および前記ブリッジに沿って軸方向に延びる複数のリブをさらに備える、請求項25に記載のラジアルシャフトシールアセンブリ。
- 前記リブは前記ブリッジの周りにおいて周方向に等間隔で設けられる、請求項32に記載のラジアルシャフトシールアセンブリ。
- ラジアルシャフトシールアセンブリであって、
中心軸に沿って延び予め定められた直径を有する滑り面が与えられたシャフトと、
ラジアルシャフトシールとを備え、前記ラジアルシャフトシールは、ハウジング内で前記シャフトの周りに収容されて前記ラジアルシャフトシールの空気側を前記ラジアルシャフトシールのオイル側から封止分離するように構成され、
環状の台部分と、
環状のシール面と、オイル側端部と空気側自由端との間に延びる反対側の裏面とを有するシールリップとを備え、前記シール面は前記滑り面と動的封止接触して軸方向に延びるように構成され、
第1のヒンジによって前記シールリップの前記オイル側端部に取付けられ第2のヒンジによって前記台部分に取付けられた環状ブリッジを備え、前記ブリッジは前記第1のヒンジから前記第2のヒンジまで前記シールリップと径方向に重なる関係で延在し、
前記第1のヒンジから前記シールの前記オイル側に向かって軸方向に延びる少なくとも1つの突起と、
前記突起および前記ブリッジに沿って軸方向に延びる複数のリブとをさらに備え、
前記リブは前記ブリッジの周りにおいて周方向に等間隔で設けられ、
前記少なくとも1つの突起は、隙間によって互いに隔てられた複数の前記突起を含む、ラジアルシャフトシールアセンブリ。 - 前記隙間は前記第1のヒンジから軸方向に前記ブリッジから遠ざかるように延びる、請求項34に記載のラジアルシャフトシールアセンブリ。
- 前記リブのうち少なくとも1つは各前記突起に沿い軸方向に延びる、請求項34に記載のラジアルシャフトアセンブリ。
- 前記隙間は、前記突起と前記隙間とを組合せたものの全周の少なくとも20%を占める、請求項34に記載のラジアルシャフトシールアセンブリ。
- 前記隙間は、前記突起と前記隙間とを組合せたものの全周の少なくとも50%を占める、請求項37に記載のラジアルシャフトシールアセンブリ。
- 前記隙間は、前記突起と前記隙間とを組合せたものの全周の少なくとも66%を占める、請求項38に記載のラジアルシャフトシールアセンブリ。
- 前記第1のヒンジは第1の直径を有し、前記第2のヒンジは前記第1の直径よりも大きい第2の直径を有する、請求項25に記載のラジアルシャフトシールアセンブリ。
- 前記シールリップは、使用時において約0.07から0.37N*nの間のトルクを保つ、請求項25に記載のラジアルシャフトシールアセンブリ。
- 前記トルクは、直径上における約0.85mmの前記シャフトと前記シールリップとの
間の干渉とともに得られる、請求項41に記載のラジアルシャフトシールアセンブリ。 - ラジアルシャフトシールをシャフト上に設置する方法であって、
滑り面を有するシャフトを与えるステップと、
自由状態においてオイル側端部から空気側自由端まで収束してゆく環状のシール面を有するシールリップと、第1のヒンジによってオイル側端部に取付けられ自由状態において第2のヒンジまで分岐してゆく環状ブリッジとを、前記ラジアルシャフトシールに与えるステップとを含み、前記第2のヒンジは、前記ブリッジが前記シールリップと径方向に重なる関係で延在するように、外側の台部分に取付けられ、前記シールはさらに、前記第1のヒンジから前記シールのオイル側に向かって軸方向に延びる少なくとも1つの突起を含み、
前記シャフトおよび前記ラジアルシャフトシールを軸方向に、互いに向かって移動させるステップと、
前記シールリップのオイル側端部を前記シャフトの端部と接触させるステップと、
前記突起を前記シャフトの滑り面と接触させるステップと、
前記シール面を前記滑り面と封止状態で係合させ、同時に前記突起が移動して前記滑り面から離れるようにするステップとを含み、
前記突起は、自由状態において、前記第1のヒンジと前記第2のヒンジとを結ぶ直線に関して実質的に前記シールリップの反対側に位置する、方法。 - 前記シャフトに先細り形状の端部を与え、前記突起を前記先細り形状の端部と接触させるステップをさらに含む、請求項43に記載の方法。
- 前記突起を前記先細り形状の端部の上でスライドさせて前記滑り面と接触させるステップをさらに含む、請求項44に記載の方法。
- 前記突起に予め定められた長さおよび厚みを与えることにより前記突起が設置中前記ラジアルシャフトシールのオイル側に面する状態を保つようにするステップをさらに含む、請求項43に記載の方法。
- 前記シール面を、少なくとも部分的に前記第1のヒンジを介して旋回させて、前記シャフトの端部に接触しながら前記収束してゆく状態から分岐してゆく状態にするステップをさらに含む、請求項43に記載の方法。
- 前記ラジアルシャフトシールに前記ブリッジに沿って軸方向に延びる複数のリブを設け、前記リブのうちの少なくともいくつかに設置中張力が加わるようにするステップをさらに含む、請求項43に記載の方法。
- 前記ラジアルシャフトシールに周方向に間隔が置かれた複数の突起を設けるステップをさらに含む、請求項48に記載の方法。
- 前記リブのうちの少なくとも1つが各前記突起に沿って軸方向に延びるようにするステップをさらに含む、請求項49に記載の方法。
- 前記ブリッジの少なくとも一部が径方向外向きに湾曲し前記第2のヒンジを中心として旋回するようにするステップをさらに含む、請求項43に記載の方法。
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