JP5534165B2 - オイルシール - Google Patents

Description

本発明は、密封装置の一種であるオイルシールに係り、更に詳しくは、シールリップによるシール作動を補助する機構ないし機能を備えたオイルシールに関するものである。本発明のオイルシールは例えば、自動車関連分野で用いられ、あるいは産業機械用車両の分野などで用いられる。

従来から図３に示すように、複数のシールリップ５１，５２を備え、すなわち機器内部の密封流体をシールする主シールリップ（メインリップ）５１と、機器外部のダストが主シールリップ５１へ到達するのを抑制する副シールリップ（ダストリップ）５２とを備えるオイルシールが知られている（特許文献１，２参照）。

しかしながら、この従来のオイルシールでは、機器外部のダスト環境が厳しい場合に、シールの耐ダスト性が不足し、よってこれを原因として、ダストが主シールリップ５１に噛み込み、油漏れを生じる虞がある。

シールの耐ダスト性を向上するには、副シールリップ５２の枚数を増やすことが考えられるが、この場合はシールの摺動トルクが増大し、当該シールが車用として用いられる場合に燃費効率の低下を生じることになる。

特開２００７−２２５０６４号公報 特開２００７−１４６８７９号公報

本発明は以上の点に鑑みて、シールの摺動トルクを増大させることなくシールの耐ダスト性を向上させることができ、もって優れたシール性を発揮することが可能なオイルシールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるオイルシールは、ハウジングの内周面に嵌合される金属環にゴム状弾性体を被着し、前記ゴム状弾性体によって、機器内部の密封流体をシールする主シールリップおよび機器外部のダストが前記主シールリップへ到達するのを抑制する副シールリップを一体成形したオイルシール本体と、前記オイルシール本体の金属環、前記金属環に嵌合される第二金属環および回転軸の外周面に嵌合される第三金属環の組み合わせよりなるケーシングに空気流の流入口、絞り部および流出口を一連に設けたベンチュリ機構と、を有し、
前記金属環は、前記ハウジングの内周面に嵌合される第一筒状部と、前記第一筒状部の軸方向一方の端部から径方向外方へ向けて設けられるとともに装着時に前記ハウジングの端面部に突き当てられる第一端面部と、前記第一端面部の外周端部から軸方向一方へ向けて設けられた第二筒状部と、前記第二筒状部の軸方向一方の端部から径方向外方へ向けて設けられた第二端面部と、前記第二端面部の外周端部から軸方向他方へ向けて設けられるとともに装着時に前記ハウジングの外周側に配置される第三筒状部と、前記第三筒状部の軸方向他方の端部から径方向外方へ向けて設けられた第三端面部と、前記第三端面部の外周端部から軸方向一方へ向けて設けられた第四筒状部と、を有し、
前記第二金属環は、前記金属環の第四筒状部の外周面に嵌合される第一筒状部と、前記第一筒状部の軸方向一方の端部から軸方向一方であってかつ径方向内方へ向けて設けられた円錐面状の第一傾斜面部と、前記第一傾斜面部の軸方向一方の端部から軸方向一方へ向けて設けられた第二筒状部と、前記第二筒状部の軸方向一方の端部から軸方向一方であってかつ径方向外方へ向けて設けられた円錐面状の第二傾斜面部と、を有し、
前記第三金属環は、前記回転軸の外周面に嵌合される第一筒状部と、前記第一筒状部の軸方向他方の端部から径方向外方へ向けて設けられるとともに前記副シールリップが摺動自在に密接する端面部と、前記端面部の外周端部から軸方向一方へ向けて設けられた第二筒状部と、を有し、
前記金属環の第三端面部に前記空気流の流入口が貫通穴として設けられ、
前記第二金属環の第二筒状部とこれに対向する前記金属環の第三筒状部および前記第三金属環の第二筒状部との間に前記絞り部が径方向間隙として設けられ、
前記第二金属環の第二傾斜面部と前記第三金属環の第二筒状部との間に前記流出口が設けられ、
前記金属環の第二端面部と前記第三金属環の端面部との間に前記絞り部と前記副シールリップの外周側空間とを連通する連通路が軸方向間隙として設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項２によるオイルシールは、上記した請求項１記載のオイルシールにおいて、
前記金属環および前記第二金属環は一体に成形されていることを特徴とする。

上記構成を有する本発明のオイルシールはベンチュリ機構を有する。ベンチュリ機構は、空気の流入口、絞り部および流出口をこの順に一連に備え、これらをケーシングに設けたものであって、流入口の開口断面積をＡ、絞り部の開口断面積をＢ、流出口の開口断面積をＣとして、Ａ＞ＢおよびＢ＜Ｃとなる勾配の流体流路を備え、流体（空気）の流れを絞ることによって、流速を増加させて、低速部にくらべて低い圧力を発生させるベンチュリ効果（Venturi effect）を発揮する。そして本発明では、このベンチュリ機構の絞り部が連通路を介してシールリップ近傍空間に連通せしめられているため、車の走行などに伴って空気がベンチュリ機構内を流れると、絞り部において流速が増大し、低圧が発生し、シールリップ近傍空間にあるダストが外部へ吸い出され、ダスト量が減少し、シールリップの寿命が向上する。

また、本発明のオイルシールの好適な例として、オイルシール本体は、機器内部の密封流体をシールする主シールリップと、機器外部のダストが主シールリップへ到達するのを抑制する副シールリップとを備える。ベンチュリ機構は、ハウジング側に固定されるオイルシール本体の金属環および／またはこの金属環に固定される第二金属環と、回転軸側に固定される第三金属環との組み合わせによってケーシングを形成し、かつ回転軸およびオイルシール本体の外周を巡る環状構造体として設定される。連通路は、第一または第二金属環と第三金属環との間の軸方向間隙として設定される。更に副シールリップは、第三金属環の軸方向端面に摺動自在に密接するサイドリップとして設定され、この副シールリップの外周側空間が連通路を介して絞り部と連通せしめられる。したがって車の走行などに伴って空気がベンチュリ機構内を流れると、絞り部において流速が増大し、低圧が発生し、副シールリップ外周側空間にあるダストが外部へ吸い出され、ダスト量が減少し、副シールリップの寿命が向上し、またその耐ダスト性が向上するので主シールリップの寿命が向上する。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明のオイルシールによれば、ベンチュリ機構が発揮するベンチュリ効果によって、絞り部において流速が増大し、低圧が発生し、シールリップ近傍空間ないし副シールリップ外周側空間にあるダストが外部へ吸い出され、ダスト量が減少し、シールリップないし副シールリップの寿命が向上する。またこの機構が発揮する効果は新たな摺動部品を伴うものでないため、シールの摺動トルクが増大することもない。したがって本発明所期の目的どおり、シールの摺動トルクを増大させることなくシールの耐ダスト性を向上させることができ、もって優れたシール性を発揮することが可能なオイルシールを提供することができる。

本発明の実施例に係るオイルシールの装着状態を示す半裁断面図 図１の要部拡大図 従来例に係るオイルシールの要部断面図

尚、本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）従来のサイドリップ付きシールでは、ダスト環境が厳しい場合にシールの耐ダスト性不足によりダストがメインリップに噛み込み、油漏れを起こすことがあった。サイドリップやダストリップの枚数を増やすことで耐ダスト性を向上させることが可能であるが、シールの摺動トルクが上昇し、車の燃費低下を生じさせる。
（２）これに対して本発明は、軸とともに回転するダストカバーの外周側に、上記Ｂ＜Ａ，Ｂ＜Ｃとなる勾配を持ち、軸方向に貫通し通気可能なカバーを設ける構成とする。
（３）車両がＡ方向に進むとすると、走行風がＡ部貫通穴、Ｂ部、Ｃ部へと流れる。Ａ部の貫通穴の総断面積をＢ部の走行風流路断面積より大きく設定し、Ｂ部で走行風を絞ることで、Ｂ部の流速が上昇。ベンチュリ効果によって、サイドリップ近傍のダストは外部へ吸い出され、ダスト量が減少することで、サイドリップの寿命が向上する。摺動部品を追加することがないため、摺動抵抗を増加させることなく、シールの寿命向上が可能となる。

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オイルシールを自動車等車両の駆動系におけるシール部に装着した状態の断面を示しており、図２はその要部を拡大して示している。図１に示すように当該実施例に係るオイルシールは、相手部材に摺動自在に密接してシール作動するシールリップ（ダストリップ）６を備えるオイルシール本体１と、空気流の流入口１２、絞り部１３および流出口１４をこの順に一連にケーシング（ダストカバー）１５に設けたベンチュリ機構１１と、このベンチュリ機構１１の絞り部１３とシールリップ６の近傍空間８とを連通させる連通路９とを有し、ベンチュリ機構１１のベンチュリ効果によって絞り部１３で空気流の流速を増大し低圧を発生させることによりシールリップ６のシール性を高めるものである。

以下、図２にしたがって詳細を説明する。

先ず、オイルシール本体１は、ハウジング４１の内周面に嵌合される金属環２にゴム状弾性体３を被着したものであって、このゴム状弾性体３によって、ハウジング４１の内周面に密接してハウジング４１および金属環２間をシールする外周シール部４と、回転軸４２の外周面に摺動自在に密接して機器内部のオイルまたはグリース等の密封流体をシールする主シールリップ（メインリップ）５と、後記する第三金属環３１の軸方向端面に摺動自在に密接して機器外部のダストが主シールリップ５へ到達するのを抑制する副シールリップ（ダストリップ）６と、主シールリップ５および副シールリップの間に配置された第三シールリップ（第二ダストリップ）７とが一体に成形されている。主シールリップ５および第三シールリップ７は軸４２の外周面に摺動自在に密接するラジアルリップであり、副シールリップ６は金属環３１の軸方向端面に摺動自在に密接するサイドリップである。

ベンチュリ機構１１は、上記したように空気流の流入口１２、絞り部１３および流出口１４をこの順に一連に備え、これらをケーシング１５に設けたものであって、流入口１２の開口断面積をＡ、絞り部１３の開口断面積をＢ、流出口１４の開口断面積をＣとして、Ａ＞ＢおよびＢ＜Ｃとなる勾配の、軸方向に貫通する流体流路を備え、流体（空気）の流れ（空気流）を絞ることによって、流速を増加させて、低速部にくらべて低い圧力を発生させるベンチュリ効果を発揮する。ケーシング１５は、ハウジング４１に嵌合されるオイルシール本体１の金属環（第一金属環）２と、この金属環２に嵌合された第二金属環２１と、回転軸４２の外周面に嵌合される第三金属環３１との組み合わせによって形成され、これによりベンチュリ機構１１は、回転軸４２およびオイルシール本体１の外周を同芯状に巡る環状構造体として設定されている。したがって上記流体流路は環状流路であり、連通路９も環状である。

第一金属環２は、ハウジング４１の内周面に嵌合される筒状部（第一筒状部）２ａを有し、この第一筒状部２ａの軸方向一方（図では右方）の端部から径方向外方へ向けて環状の端面部（第一端面部）２ｂが一体成形され、第一端面部２ｂの外周端部から軸方向一方へ向けて第二筒状部２ｃが一体成形され、第二筒状部２ｃの軸方向一方の端部から径方向外方へ向けて環状の第二端面部２ｄが一体成形され、第二端面部２ｄの外周端部から軸方向他方（図では左方）へ向けて第三筒状部２ｅが一体成形され、第三筒状部２ｅの軸方向他方の端部から径方向外方へ向けて環状の第三端面部２ｆが一体成形され、第三端面部２ｆの外周端部から軸方向一方へ向けて第四筒状部２ｇが一体成形されている。そして装着時に第一端面部２ｂがハウジング４１の端面部に突き当てられることにより軸方向の位置決めがなされ、また第三筒状部２ｅ、第三端面部２ｆおよび第四筒状部２ｇがハウジング４１の外周側に配置されることによりケーシング１５の一部をなしている。尚、第三端面部２ｆには、空気流を取り込むことができるように軸方向に貫通する貫通穴２ｈが可及的に大きな開口面積をもって円周上に複数設けられている。

第二金属環２１は、第一金属環２の第四筒状部２ｇの外周面に嵌合される筒状部（第一筒状部）２１ａを有し、この第一筒状部２１ａの軸方向一方の端部から軸方向一方であってかつ径方向内方へ向けて環状の傾斜面部（第一傾斜面部）２１ｂが一体成形され、第一傾斜面部２１ｂの軸方向一方の端部から軸方向一方へ向けて第二筒状部２１ｃが一体成形され、第二筒状部２１ｃの軸方向一方の端部から軸方向一方であってかつ径方向外方へ向けて環状の第二傾斜面部２１ｄが一体成形されている。第一傾斜面部２１ｂはその内径寸法が徐々に小さくなる円錐面状であり、第二傾斜面部２１ｄはその内径寸法が徐々に大きくなる円錐面状であって、これらの傾斜面部２１ｂ，２１ｄが設けられているため、空気が円滑に流れる。

また、第三金属環３１は、回転軸４２の外周面に嵌合される二つ折りＵ字状の筒状部（第一筒状部）３１ａを有し、この第一筒状部３１ａの軸方向他方の端部から径方向外方へ向けて環状の端面部３１ｂが一体成形され、端面部３１ｂの外周端部から軸方向一方へ向けて第二筒状部３１ｃが一体成形されている。そして装着時に第一筒状部３１ａが回転軸４２の段差部端面に突き当てられることにより軸方向の位置決めがなされる。

上記各金属環２，２１，３１において、第三金属環３１の第二筒状部３１ｃは第一金属環２の第三筒状部２ｅの軸方向一方に配置され、これらの外径寸法は互いに略同じに設定されている。また第二金属環２１の第二筒状部２１ｃは第一金属環２の第三筒状部２ｅおよび第三金属環３１の第二筒状部３１ｃの外周側に配置され、第二金属環２１の第二筒状部２１ｃの外径寸法は第一金属環２の第三筒状部２ｅの外径寸法および第三金属環３１の第二筒状部３１ｃの外径寸法よりも少々大きく設定されている。したがって第二金属環２１の第二筒状部２１ｃとこれに対向する第一金属環２の第三筒状部２ｅおよび第三金属環３１の第二筒状部３１ｃとの間に所定の大きさの径方向間隙が第二金属環２１の第二筒状部２１ｃの軸方向長さに匹敵する長さに亙って形成され、この径方向間隙によって環状の絞り部１３が設けられている。

また、第二金属環２１の第二筒状部２１ｃの内周側において、第一金属環２の第二端面部２ｄと第三金属環３１の端面部３１ｂとの間には、所定の大きさｄの軸方向間隙が形成され、この軸方向間隙によって、絞り部１３と副シールリップ６の外周側空間８とを連通する環状の連通路９が設けられている。この軸方向間隙の大きさｄすなわち連通路９の軸方向幅は、これが大き過ぎると、低圧が発生しにくくなり、反対に小さ過ぎると、副シールリップ６へ到達したダストを吸い出しにくくなるので、これらの中庸を目指して適宜設定される（例えば５ｍｍないし５ｍｍ以下）。尚、適正値が決定した後は、上記したように第一金属環２はその第一端面部２ｂがハウジング４１の端面に突き当てられることにより軸方向に位置決めされ、一方、第三金属環３１はその第一筒状部３１ａが回転軸４２の段差端面に突き当てられることにより軸方向に位置決めされるため、シール装着時に上記軸方向間隙すなわち連通路９の軸方向幅を所定の大きさｄに設定することは作業上きわめて容易である。

上記構成のオイルシールは、ベンチュリ機構１１の流入口１２を車両の通常走行状態における前方方向へ向けて装着されるものであって、車両が走行すると相対の空気流が発生するので、この空気流を流入口１２から取り込んで上記ベンチュリ効果を発揮させる。そして上記オイルシールでは、ベンチュリ機構１１の絞り部１３が連通路９を介して副シールリップ６の外周側空間８に連通せしめられているため、絞り部１３において流速が増大し、低圧が発生し、副シールリップ６の外周側空間８にあるダストが外部へ吸い出され、ダスト量が減少し、副シールリップ６の寿命が向上する。また、外部のダストが空気流に乗って絞り部１３を高速で通過するため、外周側空間８へ侵入しにくくなることも期待できる。また、第一および第二金属環２，２１はハウジング４１側に固定されて回転せず、一方、第三金属環３１は回転軸４２側に固定されて回転し、第一および第二金属環２，２１と第三金属環３１との間には絞り部１３および連通路９によって狭隘な間隙が形成されるため、当該構造はいわゆる非接触式のラビリンスシール効果を発揮することも期待できる。また、以上により副シールリップ６を通過して主シールリップ５へ到達するダスト量が減少し、噛み込み量が減少するため、主シールリップ５の寿命も向上する。また、上記ベンチュリ機構１１は新たな摺動部品を伴うものでないため、摺動トルクが増大することもない。したがって上記構成のオイルシールによれば、摺動トルクを増大させることなく耐ダスト性を向上させることができ、もって優れたシール性を発揮することができる。

尚、上記実施例における金属環２，２１，３１の部品割り構造は単なる一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。例えば第一および第二金属環２，２１は一体であっても良く、あるいは３つ以上の部品に分割されていても良い。

また、ベンチュリ機構１１の流入口１２の開口方向すなわち回転軸４２の中心軸線方向と車両の走行方向とが異なる（交差する）場合には、空気の流れ方向を調整して流入口１２へ取り込みやすくする案内部材を流入口１２近傍に設けるようにしても良い。

１ オイルシール本体
２，２１，３１ 金属環
２ａ，２ｃ，２ｅ，２ｇ，２１ａ，２１ｃ，３１ａ，３１ｃ 筒状部
２ｂ，２ｄ，２ｆ，３１ｂ 端面部
２ｈ 貫通穴
３ ゴム状弾性体
４ 外周シール部
５ 主シールリップ
６ 副シールリップ
７ 第三シールリップ
８ 外周側空間
９ 連通路
１１ ベンチュリ機構
１２ 流入部
１３ 絞り部
１４ 流出口
１５ ケーシング
２１ｂ，２１ｄ 傾斜面部
４１ ハウジング
４２ 回転軸

Claims (2)

1. ハウジング（４１）の内周面に嵌合される金属環（２）にゴム状弾性体（３）を被着し、前記ゴム状弾性体（３）によって、機器内部の密封流体をシールする主シールリップ（５）および機器外部のダストが前記主シールリップ（５）へ到達するのを抑制する副シールリップ（６）を一体成形したオイルシール本体（１）と、前記オイルシール本体（１）の金属環（２）、前記金属環（２）に嵌合される第二金属環（２１）および回転軸（４２）の外周面に嵌合される第三金属環（３１）の組み合わせよりなるケーシング（１５）に空気流の流入口（１２）、絞り部（１３）および流出口（１４）を一連に設けたベンチュリ機構（１１）と、を有し、
   前記金属環（２）は、前記ハウジング（４１）の内周面に嵌合される第一筒状部（２ａ）と、前記第一筒状部（２ａ）の軸方向一方の端部から径方向外方へ向けて設けられるとともに装着時に前記ハウジング（４１）の端面部に突き当てられる第一端面部（２ｂ）と、前記第一端面部（２ｂ）の外周端部から軸方向一方へ向けて設けられた第二筒状部（２ｃ）と、前記第二筒状部（２ｃ）の軸方向一方の端部から径方向外方へ向けて設けられた第二端面部（２ｄ）と、前記第二端面部（２ｄ）の外周端部から軸方向他方へ向けて設けられるとともに装着時に前記ハウジング（４１）の外周側に配置される第三筒状部（２ｅ）と、前記第三筒状部（２ｅ）の軸方向他方の端部から径方向外方へ向けて設けられた第三端面部（２ｆ）と、前記第三端面部（２ｆ）の外周端部から軸方向一方へ向けて設けられた第四筒状部（２ｇ）と、を有し、
   前記第二金属環（２１）は、前記金属環（２）の第四筒状部（２ｇ）の外周面に嵌合される第一筒状部（２１ａ）と、前記第一筒状部（２１ａ）の軸方向一方の端部から軸方向一方であってかつ径方向内方へ向けて設けられた円錐面状の第一傾斜面部（２１ｂ）と、前記第一傾斜面部（２１ｂ）の軸方向一方の端部から軸方向一方へ向けて設けられた第二筒状部（２１ｃ）と、前記第二筒状部（２１ｃ）の軸方向一方の端部から軸方向一方であってかつ径方向外方へ向けて設けられた円錐面状の第二傾斜面部（２１ｄ）と、を有し、
   前記第三金属環（３１）は、前記回転軸（４２）の外周面に嵌合される第一筒状部（３１ａ）と、前記第一筒状部（３１ａ）の軸方向他方の端部から径方向外方へ向けて設けられるとともに前記副シールリップ（６）が摺動自在に密接する端面部（３１ｂ）と、前記端面部（３１ｂ）の外周端部から軸方向一方へ向けて設けられた第二筒状部（３１ｃ）と、を有し、
   前記金属環（２）の第三端面部（２ｆ）に前記空気流の流入口（１２）が貫通穴（２ｈ）として設けられ、
   前記第二金属環（２１）の第二筒状部（２１ｃ）とこれに対向する前記金属環（２）の第三筒状部（２ｅ）および前記第三金属環（３１）の第二筒状部（３１ｃ）との間に前記絞り部（１３）が径方向間隙として設けられ、
   前記第二金属環（２１）の第二傾斜面部（２１ｄ）と前記第三金属環（３１）の第二筒状部（３１ｃ）との間に前記流出口（１４）が設けられ、
   前記金属環（２）の第二端面部（２ｄ）と前記第三金属環（３１）の端面部（３１ｂ）との間に前記絞り部（１３）と前記副シールリップ（６）の外周側空間（８）とを連通する連通路（９）が軸方向間隙として設けられていることを特徴とするオイルシール。
2. 請求項１記載のオイルシールにおいて、
   前記金属環（２）および前記第二金属環（２１）は一体に成形されていることを特徴とするオイルシール。

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