JP6271932B2 - オイルシール - Google Patents
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Description
本発明は、シール技術に係る密封装置の一種であるオイルシールに関する。本発明のオイルシールは例えば、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ガソリンエンジン用シールとして用いられる。
従来から図２に示す端面リップタイプのオイルシール１１が知られており、このオイルシール１１は、シールハウジング側に固定されるリップ部材２１と回転軸側に固定されるスリンガー３１との組み合わせよりなり、前者のリップ部材２１は、スリンガー３１の軸方向端面部３１ｃに摺動可能に密接する端面リップ２５と、この端面リップ２５の機外Ｂ側に配置されるダストリップ２６とを備えている。
上記端面リップタイプのオイルシール１１は従来、ディーゼルエンジン用のシールとして用いられてきたが、これをガソリンエンジン用のシールとして用いる場合、ガソリンエンジンでは使用する回転数が高いなどの理由で耐熱性が求められることから、リップ材質としてフッ素ゴム（ＦＫＭ）が専ら使用されることになる。
しかしながらフッ素ゴムは潤滑油との馴染みが良くないため、端面リップ２５から漏れた油が直ちにダストリップ２６側に流れ出てしまうことが懸念として挙げられる。
このような潤滑油の漏れは、特にエンジンの高速回転時に発生し易く、この現象は以下のメカニズムにもとづくものと考えられる。
すなわち、エンジンの高速回転に伴いスリンガー３１が高速回転することで、端面リップ２５に外方向（図では上方向）のせん断力が掛かり、このせん断力により端面リップ２５を開こうとする力が働き、端面リップ２５のスリンガー端面部３１ｃへの緊迫力が低下する。このため、端面リップ２５の摺動面にある油膜面から潤滑油が大気側（機外Ｂ側）に漏れ出し易くなり、漏れ出した潤滑油はフッ素ゴムとの馴染みの悪さから、図上点線で示すようにフッ素ゴムの表面を伝ってダストリップ２６まで流れ出易くなる。
本発明は以上の点に鑑みて、リップ摺動部の耐熱性向上の観点から端面リップの材質としてフッ素ゴム（ＦＫＭ）を用いる場合であっても、機内の潤滑油が端面リップの摺動部からダストリップ側へ漏れ出しにくく、もって優れたシール性を発揮することができる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、機内に潤滑油が存在するガソリンエンジン用シールとして使用されるオイルシールであって、シールハウジング側に固定されるリップ部材と回転軸側に固定されるスリンガーとの組み合わせよりなり、前記リップ部材は、前記スリンガーの軸方向端面部に摺動可能に密接する端面リップを有するオイルシールにおいて、フッ素ゴムよりなる前記端面リップの摺動面に、前記スリンガーとの摺動トルクを低下させるとともに高速回転時における前記潤滑油の染み出しを抑制するコーティング層を形成したことを特徴とする。
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、前記コーティング層は、フッ素系表面処理剤、フッ素系コーティング剤、シリコーンゴム系表面処理剤またはガラス系コーティング剤よりなることを特徴とする。
上記構成を備える本発明のオイルシールにおいては、フッ素ゴムよりなる端面リップの摺動面にスリンガーとの摺動トルクを低下させるコーティング層を形成したために、前述の高速回転時のせん断力による端面リップの緊迫力の低下を抑制することが可能とされる。したがって、端面リップの摺動面にある油膜面から潤滑油がダストリップ側に漏れ出しにくくなる。
コーティング層としては、これが摺動トルクの低下を目的とするものであるため、低摩擦の、フッ素系表面処理剤、フッ素系コーティング剤、シリコーンゴム系表面処理剤またはガラス系コーティング剤などを用いるのが好ましい。
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おいては以上説明したように、フッ素ゴムよりなる端面リップの摺動面にスリンガーとの摺動トルクを低下させるコーティング層を形成したため、高速回転時のせん断力による端面リップの緊迫力の低下を抑制することができ、端面リップの摺動面にある油膜面から潤滑油がダストリップ側に漏れ出しにくくなる。したがって本発明所期の目的どおり、リップ摺動部の耐熱性向上の観点から端面リップの材質としてフッ素ゴムを用いる場合であっても、機内の潤滑油が端面リップの摺動部からダストリップ側へ漏れ出しにくく、もって優れたシール性を発揮することができるオイルシールを提供することができる。また、総じて摺動トルクが小さい端面リップタイプのオイルシールを、ガソリンエンジン用シールとして好適に使用することが可能とされる。
つぎに本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、本発明の実施の一形態に係るオイルシール１１の要部断面を示している。当該実施の形態に係るオイルシール１１は、機内Ａに潤滑油が存在するガソリンエンジン用シールとして使用されるものであって、すなわち機内Ａの潤滑油が機外Ｂへ漏洩するのを抑制するとともに機外Ｂの外部ダストが機内Ａへ侵入するのを抑制するために使用されるものである。
また、このオイルシール１１は、シールハウジング４１側に固定されるリップ部材２１と、回転軸４２側に固定されるスリンガー３１とを有し、これらの組み合わせにより構成されている。リップ部材２１には、スリンガー２１の軸方向端面部３１ｃに摺動可能に密接する端面リップ２５と、端面リップ２５の機外Ｂ側に配置されるダストリップ２６とが備えられている。
また、端面リップ２５は、ダストリップ２６とともにその材質として耐熱性に優れたフッ素ゴムにより成形されており、このようにフッ素ゴムにより成形された端面リップ２５の摺動面に、スリンガー３１との摺動トルクを低下させるためのコーティング層２７が全周に亙って形成されている。
リップ部材２１は、取付環２２と、この取付環２２に被着（加硫接着）されたゴム状弾性体２３とを有している。取付環２２は、金属材よりなり、筒状部２２ａの軸方向一方（機外Ｂ側）の端部に径方向内方へ向けてフランジ部（内向きフランジ部）２２ｂを一体成形したものであって、筒状部２２ａの外周面をもってシールハウジング４１の内周面に嵌合される。フランジ部２２ｂは、図示するようなテーパー面２２ｃを備えるものであっても良い。
ゴム状弾性体２３は、取付環２２に被着された被着ゴム部２４と、この被着ゴム部２４に支持されてスリンガー３１のフランジ部３１ｂの軸方向端面部３１ｃに摺動可能に密接する端面リップ（サイドリップ）２５と、同じく被着ゴム部２４に支持されてスリンガー３１の筒状部３１ａの外周面に摺動可能に密接するダストリップ２６とを一体に有している。端面リップ２５は主に機内Ａの油をシールするため、そのリップ端２５ａを機内Ａ側であって径方向外方へ向けている。ダストリップ２６は主に機外Ｂの外部ダストをシールするため、そのリップ端２６ａを機外Ｂ側であって軸方向一方へ向けている。ダストリップ２６としては、スリンガー３１に接触しない非接触タイプのリップであっても良い。また端面リップ２５およびダストリップ２６間に、第３のリップや第４のリップが設けられていても良い。ゴム状弾性体２３は具体的には上記したとおり、フッ素ゴムよりなる。
一方、スリンガー３１は、金属材よりなり、筒状部３１ａの軸方向他方（機内Ａ側）の端部に径方向外方へ向けてフランジ部（外向きフランジ部）３１ｂを一体成形したものであって、筒状部３１ａの内周面をもって回転軸４２の外周面に嵌合される。
上記コーティング層２７としては、フッ素系表面処理剤やファインケミカルジャパン社製ファインフッ素コートなどの市販のフッ素系コーティング剤、またはシリコーンゴム系表面処理剤、さらにはアートブリード社製ＯｌａｍＺなどのガラス系コーティング剤等が好適に用いられる。
上記構成を備えるオイルシール１１においては上記したように、フッ素ゴムよりなる端面リップ２５の摺動面にスリンガー３１との摺動トルクを低下させるためのコーティング層２７が形成されているため、高速回転時のせん断力により端面リップのスリンガーに対する緊迫力が低下するのを抑制することができ、端面リップの摺動面に存在する油膜面から潤滑油がダストリップ側に漏れ出しにくくなっている。したがって本発明所期の目的どおり、耐熱性の観点から端面リップの材質としてフッ素ゴムを用いる場合であっても、機内の潤滑油が端面リップの摺動部からダストリップ側へ漏れ出しにくく、もって優れたシール性を発揮することができるオイルシールを提供することができる。
尚、本願発明者らは、本発明実施例の性能に係る比較試験を実施したので、以下にその内容および結果を説明する。
比較試験の条件・・・
先ず、比較試験の条件は、以下のとおりとした。
・潤滑油：スピンドル油 ＶＧ２２
・温度：５０℃
・端面リップの締め代：２．５ｍｍ
・回転数：８０００ｒｐｍ
・回転試験時間：３０ｍｉｎ
先ず、比較試験の条件は、以下のとおりとした。
・潤滑油：スピンドル油 ＶＧ２２
・温度：５０℃
・端面リップの締め代：２．５ｍｍ
・回転数：８０００ｒｐｍ
・回転試験時間：３０ｍｉｎ
比較例・・・
比較例に係るサンプルとしては、フッ素ゴムよりなる端面リップタイプのオイルシール１１、すなわちフッ素ゴムよりなる端面リップ２５を備えるオイルシール１１において、端面リップ２５の摺動面に何も処理をしていない未処理品とした。
比較例に係るサンプルとしては、フッ素ゴムよりなる端面リップタイプのオイルシール１１、すなわちフッ素ゴムよりなる端面リップ２５を備えるオイルシール１１において、端面リップ２５の摺動面に何も処理をしていない未処理品とした。
実施例１・・・
実施例１に係るサンプルとしては、フッ素ゴムよりなる端面リップタイプのオイルシール１１、すなわちフッ素ゴムよりなる端面リップ２５を備えるオイルシール１１において、端面リップ２５の摺動面に以下の組成の表面処理剤よりなるコーティング層２７を形成した。
イソシアネート基含有1,2-ポリブタジエン100重量部に対し軟化点40〜160℃のワックスおよびフッ素樹脂をそれぞれ10〜160重量部の割合で含有させた有機溶媒溶液よりなるフッ素系表面処理剤。
実施例１に係るサンプルとしては、フッ素ゴムよりなる端面リップタイプのオイルシール１１、すなわちフッ素ゴムよりなる端面リップ２５を備えるオイルシール１１において、端面リップ２５の摺動面に以下の組成の表面処理剤よりなるコーティング層２７を形成した。
イソシアネート基含有1,2-ポリブタジエン100重量部に対し軟化点40〜160℃のワックスおよびフッ素樹脂をそれぞれ10〜160重量部の割合で含有させた有機溶媒溶液よりなるフッ素系表面処理剤。
実施例２・・・
実施例２に係るサンプルとしては、フッ素ゴムよりなる端面リップタイプのオイルシール１１、すなわちフッ素ゴムよりなる端面リップ２５を備えるオイルシール１１において、端面リップ２５の摺動面に以下の組成の表面処理剤よりなるコーティング層２７を形成した。
水酸基含有1,2-ポリブタジエン75重量％以下およびイソシアネート基含有1,2-ポリブタジエン25重量％以上の1,2-ポリブタジエン混合物100重量部に対し軟化点40〜160℃のワックスおよびフッ素樹脂をそれぞれ10〜160重量部の割合で含有させた有機溶剤溶液よりなるフッ素系表面処理剤。
実施例２に係るサンプルとしては、フッ素ゴムよりなる端面リップタイプのオイルシール１１、すなわちフッ素ゴムよりなる端面リップ２５を備えるオイルシール１１において、端面リップ２５の摺動面に以下の組成の表面処理剤よりなるコーティング層２７を形成した。
水酸基含有1,2-ポリブタジエン75重量％以下およびイソシアネート基含有1,2-ポリブタジエン25重量％以上の1,2-ポリブタジエン混合物100重量部に対し軟化点40〜160℃のワックスおよびフッ素樹脂をそれぞれ10〜160重量部の割合で含有させた有機溶剤溶液よりなるフッ素系表面処理剤。
実施例３・・・
実施例３に係るサンプルとしては、フッ素ゴムよりなる端面リップタイプのオイルシール１１、すなわちフッ素ゴムよりなる端面リップ２５を備えるオイルシール１１において、端面リップ２５の摺動面に以下の組成の表面処理剤よりなるコーティング層２７を形成した。
イソシアネート基含有1,2−ポリブタジエンまたはこれに水酸基含有1,2−ポリブタジエンがブレンドされた1,2−ポリブタジエン混合物100重量部に対し、ポリエチレン樹脂およびフッ素樹脂をそれぞれ10〜160重量部の割合で含有させた有機溶媒溶液よりなるフッ素系表面処理剤。
実施例３に係るサンプルとしては、フッ素ゴムよりなる端面リップタイプのオイルシール１１、すなわちフッ素ゴムよりなる端面リップ２５を備えるオイルシール１１において、端面リップ２５の摺動面に以下の組成の表面処理剤よりなるコーティング層２７を形成した。
イソシアネート基含有1,2−ポリブタジエンまたはこれに水酸基含有1,2−ポリブタジエンがブレンドされた1,2−ポリブタジエン混合物100重量部に対し、ポリエチレン樹脂およびフッ素樹脂をそれぞれ10〜160重量部の割合で含有させた有機溶媒溶液よりなるフッ素系表面処理剤。
実施例４・・・
実施例４に係るサンプルとしては、フッ素ゴムよりなる端面リップタイプのオイルシール１１、すなわちフッ素ゴムよりなる端面リップ２５を備えるオイルシール１１において、端面リップ２５の摺動面に以下の組成の表面処理剤よりなるコーティング層２７を形成した。
（ａ）イソシアネート基含有1,2−ポリブタジエン（日本曹達社製日曹TP1001；酢酸ブチル50％含有）50重量部、（ｂ）水酸基含有1,2−ポリブタジエン（日本曹達社製日曹GQ1000；キシレン５５％含有）50重量部、（ｃ）ポリエチレン樹脂（分子量2000、融点110℃、粒子径1μｍ；トルエン85％含有）250重量部、（ｄ）ポリテトラフルオロエチレン（粒子径1μｍ；トルエン85％含有）250重量部および（ｅ）トルエン1000重量部よりなる各成分を混合したフッ素系表面処理剤。
実施例４に係るサンプルとしては、フッ素ゴムよりなる端面リップタイプのオイルシール１１、すなわちフッ素ゴムよりなる端面リップ２５を備えるオイルシール１１において、端面リップ２５の摺動面に以下の組成の表面処理剤よりなるコーティング層２７を形成した。
（ａ）イソシアネート基含有1,2−ポリブタジエン（日本曹達社製日曹TP1001；酢酸ブチル50％含有）50重量部、（ｂ）水酸基含有1,2−ポリブタジエン（日本曹達社製日曹GQ1000；キシレン５５％含有）50重量部、（ｃ）ポリエチレン樹脂（分子量2000、融点110℃、粒子径1μｍ；トルエン85％含有）250重量部、（ｄ）ポリテトラフルオロエチレン（粒子径1μｍ；トルエン85％含有）250重量部および（ｅ）トルエン1000重量部よりなる各成分を混合したフッ素系表面処理剤。
実施例５・・・
実施例５に係るサンプルとしては、フッ素ゴムよりなる端面リップタイプのオイルシール１１、すなわちフッ素ゴムよりなる端面リップ２５を備えるオイルシール１１において、端面リップ２５の摺動面に以下のコーティング剤よりなるコーティング層２７を形成した。
ファインケミカルジャパン社製ファインフッ素コートなどの市販のフッ素系コーティング剤。
実施例５に係るサンプルとしては、フッ素ゴムよりなる端面リップタイプのオイルシール１１、すなわちフッ素ゴムよりなる端面リップ２５を備えるオイルシール１１において、端面リップ２５の摺動面に以下のコーティング剤よりなるコーティング層２７を形成した。
ファインケミカルジャパン社製ファインフッ素コートなどの市販のフッ素系コーティング剤。
実施例６・・・
実施例６に係るサンプルとしては、フッ素ゴムよりなる端面リップタイプのオイルシール１１、すなわちフッ素ゴムよりなる端面リップ２５を備えるオイルシール１１において、端面リップ２５の摺動面に以下の組成の表面処理剤よりなるコーティング層２７を形成した。
（ａ）末端水酸基を含有するポリシロキサンとシリルイソシアネ−トとの反応生成物、（ｂ）イソシアネート基と反応性を有する官能基を含有するオリゴマーとシリルイソシアネートとの反応生成物、（ｃ）一般式
(ここで、Rはアルキル基、アリール基またはイソシアネート基であり、nは1以上の整数である)で表わされるシリルイソシアネートオリゴマーおよび（ｄ）有機溶媒可溶性ゴムよりなるシリコーンゴム系表面処理剤。
実施例６に係るサンプルとしては、フッ素ゴムよりなる端面リップタイプのオイルシール１１、すなわちフッ素ゴムよりなる端面リップ２５を備えるオイルシール１１において、端面リップ２５の摺動面に以下の組成の表面処理剤よりなるコーティング層２７を形成した。
（ａ）末端水酸基を含有するポリシロキサンとシリルイソシアネ−トとの反応生成物、（ｂ）イソシアネート基と反応性を有する官能基を含有するオリゴマーとシリルイソシアネートとの反応生成物、（ｃ）一般式
(ここで、Rはアルキル基、アリール基またはイソシアネート基であり、nは1以上の整数である)で表わされるシリルイソシアネートオリゴマーおよび（ｄ）有機溶媒可溶性ゴムよりなるシリコーンゴム系表面処理剤。
実施例７・・・
実施例７に係るサンプルとしては、フッ素ゴムよりなる端面リップタイプのオイルシール１１、すなわちフッ素ゴムよりなる端面リップ２５を備えるオイルシール１１において、端面リップ２５の摺動面に以下のコーティング剤よりなるコーティング層２７を形成した。
アートブリード社製ＯｌａｍＺなどのガラス系コーティング剤。
実施例７に係るサンプルとしては、フッ素ゴムよりなる端面リップタイプのオイルシール１１、すなわちフッ素ゴムよりなる端面リップ２５を備えるオイルシール１１において、端面リップ２５の摺動面に以下のコーティング剤よりなるコーティング層２７を形成した。
アートブリード社製ＯｌａｍＺなどのガラス系コーティング剤。
試験結果・・・
試験結果として、上記比較例では、端面リップ２５とスリンガー３１との間より油の染み出しがあり、この油の染み出しがダストリップ２６近傍まで達していたのに対し、実施例１〜７では何れも、同箇所からの染み出しは見られず、潤滑油は端面リップ２５の摺動面にて封止されていることを確認することができた。
試験結果として、上記比較例では、端面リップ２５とスリンガー３１との間より油の染み出しがあり、この油の染み出しがダストリップ２６近傍まで達していたのに対し、実施例１〜７では何れも、同箇所からの染み出しは見られず、潤滑油は端面リップ２５の摺動面にて封止されていることを確認することができた。
参考例・・・
尚、参考として、端面リップ２５の材質をシリコーンゴムに変更し、未処理での試験を行なったが、この場合には潤滑油の染み出しは見られなかった。
尚、参考として、端面リップ２５の材質をシリコーンゴムに変更し、未処理での試験を行なったが、この場合には潤滑油の染み出しは見られなかった。
１１ オイルシール
２１ リップ部材
２２ 取付環
２２ａ，３１ａ 筒状部
２２ｂ，３１ｂ フランジ部
２２ｃ テーパー面
２３ ゴム状弾性体
２４ 被着ゴム部
２５ 端面リップ
２５ａ，２６ａ リップ端
２６ ダストリップ
２７ コーティング層
３１ スリンガー
３１ｃ 軸方向端面部
４１ シールハウジング
４２ 回転軸
Ａ 機内
Ｂ 機外
２１ リップ部材
２２ 取付環
２２ａ，３１ａ 筒状部
２２ｂ，３１ｂ フランジ部
２２ｃ テーパー面
２３ ゴム状弾性体
２４ 被着ゴム部
２５ 端面リップ
２５ａ，２６ａ リップ端
２６ ダストリップ
２７ コーティング層
３１ スリンガー
３１ｃ 軸方向端面部
４１ シールハウジング
４２ 回転軸
Ａ 機内
Ｂ 機外
Claims (2)
- 機内に潤滑油が存在するガソリンエンジン用シールとして使用されるオイルシールであって、シールハウジング側に固定されるリップ部材と回転軸側に固定されるスリンガーとの組み合わせよりなり、前記リップ部材は、前記スリンガーの軸方向端面部に摺動可能に密接する端面リップを有するオイルシールにおいて、
フッ素ゴムよりなる前記端面リップの摺動面に、前記スリンガーとの摺動トルクを低下させるとともに高速回転時における前記潤滑油の染み出しを抑制するコーティング層を形成したことを特徴とするオイルシール。 - 請求項１記載のオイルシールにおいて、
前記コーティング層は、フッ素系表面処理剤、フッ素系コーティング剤、シリコーンゴム系表面処理剤またはガラス系コーティング剤よりなることを特徴とするオイルシール。
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