JPH10122379A - オイルシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シールリップ表面の摩耗の低減により耐久性
の向上を図り、品質性に優れたオイルシールを提供す
る。 【解決手段】 シールリップ３は、その表面がそれぞれ
材質の異なる部材４と部材５が縞上に形成されるように
構成することで、シールリップ３の表面が密封流体によ
る流体圧力を受けることによって、部材４と部材５のう
ち硬度の低い方が変形量が大きいために表面に凹凸部が
形成され、いわゆるリッジ構造が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密封機構を必要と
する工業部品、例えば自動車、電機機器、工作機械等に
おける密封装置として用いられるオイルシールに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２に従来技術に係るオイルシールが
示されている。図に示すように、オイルシール１００は
ハウジング２００と軸３００との環状の隙間部をシール
して密封流体側Ｏの流体（油など）が大気側Ａに漏れる
のを防ぐものである。なお、軸３００は図中矢印方向に
回転するようになっている。

【０００３】オイルシール１００は、金属環１０１にリ
ップ等のシール部材が一体的に成形されたものであり、
外周シール部１０２がハウジング２００の内周に嵌着さ
れると共に、内周側には主リップ１０３の先端部が軸に
密封接触するようにスプリング１０４がスプリングホル
ダ１０５を介して軸側に押圧する構成となっている。ま
た、大気側Ａから埃などのゴミが密封流体側Ｏに侵入し
ないようにダストリップ１０６も設けられている。

【０００４】このようなオイルシール１００において
は、密封性能を向上させるために、特に主リップ１０３
が重要な要素となっている。すなわち、主リップ１０３
の寸法・形状およびスプリング１０４による緊迫力の精
度を高めるのはもちろんであるが、例えば、リップ表面
に溝などの凹凸部を設けて密着面積を高めたり、ねじ状
に溝を設けてねじポンプ効果を発揮させたりするという
ような工夫を施すことで密封性能を高めている。

【０００５】また、シール部材の摩擦力を低減させるこ
とにより、摺動部の摩耗の低減を図るため、部材に配合
する充填剤を改良する試みがなされたり、一部樹脂化し
た充填剤（樹脂パウダー）を配合する試みがなされたり
している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の場合には、下記のような問題が生じて
いた。

【０００７】すなわち、密封性能を向上させるために、
リップ表面に溝などの凹凸部を設けた場合には、凸部の
みが激しい摩擦にさらされることになり、凸部のみが摩
耗してしまい、リップ部の形状が摩耗の進行ともに変化
してしまい密封性が不安定となっていた。

【０００８】このような問題に対応するためには、リッ
プ部の摩耗による形状の変化を予測した上で、将来にお
いても密封性が安定するような設計をしなければならな
いため、設計面において非常に困難性を有しており、設
計面だけで対処できるものではなかった。

【０００９】また、シール部材の摩擦力の低減のため
に、部材に配合する充填剤を改良することや樹脂パウダ
ーを配合することについては、部材の母材であるマトリ
ックスゴムとの相互作用（接着性や濡れ性）のコントロ
ールが困難であり、例えば、オイルシールの使用中に充
填剤が離脱してしまったり、離脱までには至らないよう
な場合においても充填剤近傍から微小クラックが発生
し、また、これによりリップ部の割れにまで至ってしま
う等により、密封性の劣化を招いてしまうことがあり、
このような方法で摩擦力の低減を図るには、未だ問題が
残っている。

【００１０】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、シー
ルリップ表面の摩耗の低減により耐久性の向上を図り、
品質性に優れたオイルシールを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、外周部がハウジング内周に嵌着さ
れると共に、内周側にシールリップ先端部が軸に密封接
触するシールリップを備えることにより密封流体をシー
ルするオイルシールにおいて、前記シールリップは、該
シールリップ表面に少なくとも２種類の硬度の異なる材
質の部材が縞状に形成されるように構成されることを特
徴とする。

【００１２】したがって、密封流体による流体圧力によ
って、縞状に形成された少なくとも２種類の硬度の異な
る材質の部材のうち、硬度の低いものほど変形量が大き
くなるため、シールリップ表面には凹凸が形成され、縞
状の溝が形成される。

【００１３】前記シールリップ表面に形成される縞の形
状は、両端部が密封流体側にある曲線形状であるとよ
い。

【００１４】したがって、密封流体による流体圧力によ
って、縞状の溝が形成された際には、密封流体側に開口
部を有するような形状となるので、摺動時においてはポ
ンプ効果で流体は密封流体側に流れようとするため、密
封性能が向上する。

【００１５】前記シールリップは、該シールリップ形状
を成形する金型のうち、シールリップ表面側を成形する
金型に、周方向に複数の独立した凹状の溝を設け、少な
くとも２種類の硬度の異なる材質の部材が略軸方向に交
互に積層された生地を、該金型による軸方向への圧縮成
形によって成形されるとよいしたがって、軸方向へ圧縮
成形される過程において、生地のうち、凹状の溝部を通
過する部分と凹状の溝を通過しない部分とでは、生地の
流動速度が異なるため、生地が少なくとも２種類の硬度
の異なる材質の部材がほぼ軸方向に交互に積層されてい
ることにより、積層された形状のものが軸方向に向け
て、流動速度の違いにより湾曲することになる。よっ
て、溝が周方向に複数独立してあることから、シールリ
ップ表面に少なくとも２種類の硬度の異なる材質の部材
が縞状に形成される。

【００１６】前記少なくとも２種類の硬度の異なる材質
の部材のうち、最も硬度の高い材質の部材は、最も摩擦
係数が低いとよい。

【００１７】したがって、密封流体による流体圧力によ
って、シールリップ表面に凹凸が形成された際に、最も
硬度の高い材質の部材が凸部となり、この凸部を形成す
る部材が最も摩擦係数が低いものとなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する
趣旨のものではない。

【００１９】（実施の形態）図１乃至図１１に本発明の
実施の形態に係るオイルシールが示されている。図１は
本発明の実施の形態に係るオイルシールの概略構成の一
部断面図である。図２は図１の要部拡大図である。

【００２０】オイルシール１の概略構成等については従
来技術と同じであるので、詳細については省略する。図
１にモデル的に示されているようにオイルシール１は金
属環２に不図示の軸に密封接触するシールリップ３が一
体的に成形されている。そして、図２に、図１における
Ｐ部の拡大図を示したように、シールリップ３は、その
表面がそれぞれ材質の異なる部材４と部材５が縞上に形
成されるように構成されていることが本発明の実施の形
態の特徴である。

【００２１】なお、本実施の形態では、２種類の部材か
ら形成されているが、目的・用途に応じて複数種類で形
成することができる。

【００２２】部材４および部材５の材質（材料）につい
て、より具体的には、例えばゴム部材、樹脂系部材、熱
可塑性エラストマー材などで構成できる。

【００２３】ゴム部材としては、一般的にオイルシール
材料として使用されるＮＢＲ、ＡＣＭ、ＦＫＭ、ＶＭＱ
（シリコーンゴム）、ＥＰＤＭ、ＢＲなどがあげられ
る。

【００２４】樹脂系部材および熱可塑性エラストマー材
としては、ＡＣＭ系ＴＰＥ、ＮＢＲ系ＴＰＥ、フッ素系
ＴＰＥ、塩素化ポリエチレン系ＴＰＥなどが好適なもの
としてあげられ、その他のＴＰＥ、樹脂部材でもよい。

【００２５】なお、これらに配合する充填剤については
従来より用いられているものを使用すればよい。

【００２６】また、金属環については従来より用いられ
ているものでもよいが、部材４および部材５の材質（材
料）との相互作用のかねあいから、熱硬化性樹脂を用い
て、相互作用を高めることができる。その一例として、
フェノール樹脂があり、フェノール樹脂材にゴム部材を
構成するゴム、樹脂、あるいは熱可塑性エラストマーを
適当量ブレンドすることによって、金属環に該当する部
品を構成することができる。

【００２７】以上のように構成されたオイルシール１を
用いれば、使用時においては、シールリップ３の表面が
密封流体による流体圧力を受けることによって、部材４
と部材５のうち硬度の低い方が変形量が大きいために表
面に凹凸部が形成される。

【００２８】例えば、部材４の硬度よりも部材５の硬度
の方が低いものとすれば、部材４が凸部となり部材５が
凹部となり縞上に凹凸が形成され、いわゆるリッジ構造
が形成されることになる。従って、従来より知られてい
るようにリッジ構造により密封性能が向上する。

【００２９】また、シールリップ表面に形成される縞の
形状を、図２に示すように両端部が密封流体側にある曲
線形状とすることで、密封流体による流体圧力によっ
て、縞状の溝が形成された際には、密封流体側に開口部
を有するような形状となるので、摺動時においてはポン
プ効果で流体は密封流体側に流れようとするため、密封
性能がより一層向上する。

【００３０】そして、本実施の形態のように通常は平面
であるものが流体圧力によりリッジ構造を形成するよう
にしたことで、通常時からリッジ構造としたものに比べ
て、摩耗が軽減されるため耐久性に優れたものとなる。

【００３１】また、凸部を形成する部材４の材質を摩擦
係数の低いものとすれば、摩耗が低減され、より一層耐
久性に優れたものとなる。例えば、充填剤としてグラフ
ァイトを配合して、低摩擦にすることができる。

【００３２】以下、上記オイルシール１の特にシールリ
ップ３の製造方法について、説明する。

【００３３】図３、図４、図５にはシールリップ３を成
形するための生地について示されている。

【００３４】図３は生地の製造方法を示しており、それ
ぞれ混練した材料を、一軸の押し出し機（あるいは射出
成形機）６および７により円形ダイ６１および７１を使
用して、ひも状に押し出し、オイルシール１の内径に設
定された巻き取りロール８によって各々部材４および部
材５を巻き取る。なお、部材の材料として両者とも弾塑
性材料を用いる場合には巻き取りロール８の巻き取り速
度により線径（ひもの太さ）を調整することができ、そ
の他の場合には、円形ダイ６１および７１の径と押し出
し機（あるいは射出成形機）６および７による押し出し
速度、または、巻き取りロール８の巻き取り速度により
線径（ひもの太さ）を調整する。

【００３５】そして、巻き取る際には、図４に示すよう
に部材４および部材５がそれぞれ交互に積層するように
巻き取る。なお、積層方向は少なくとも軸方向に交互に
積層するようにすれば、所定の目的は達せられるが、巻
き取りの容易性を考慮して、図示のように傾斜させた方
がよい。

【００３６】さらに、上述のように巻き取りロール８に
巻き取った後、積層生地を巻き取りロール８から抜き取
り、図５に示すように適当な幅に輪切りにして、生地が
できあがる。図５には図４におけるｘ−ｙ断面図と、ｚ
方向から見た図を示している。図示のように、部材４お
よび部材５はほぼ軸方向に交互に積層している。

【００３７】図６乃至図９にはシールリップ３の成形過
程および成形金型について示されている。

【００３８】図６はシールリップ３の成形途中を示して
おり、図７は成形金型により型締めしている様子を示し
ており、図８・図９は図６・図７における金型のうち主
要な金型について示されている。

【００３９】図に示すように、成形金型の主要構成は、
金属環２を略固定する上型１０と下型１１およびシール
リップ３を腑形する中型１２とからなっている。本実施
の形態の特徴とする中型１２は、図８・図９に示すよう
に周方向に一定の間隔をもって溝１３が複数個それぞれ
独立して設けられている。この際、溝１３の間隔、数に
ついては、密封性能の度合いなどについて決定され、溝
の幅・深さ等については生地材料の粘弾性（流動特
性）、成形速度、密封性能の度合いなどにより決定され
る。なお、図９（ａ）は図８におけるａ−ａ’断面図、
また、図９（ｂ）は図８におけるｂ−ｂ’断面図であ
る。

【００４０】そして、上型１０と下型１１により、金属
環２をセットし、また、生地９を図のように所定の位置
にセットした後、中型１２を図中矢印方向に移動させて
型締め（圧縮成形）する。

【００４１】この際、中型１２表面近傍の生地９の流動
速度は、溝１３のある部分とない部分とでは差異が生じ
る。すなわち、生地９の流動に際して、溝１３のある部
分では、生地９がいったん溝１３に流れ込んでから、そ
の後シールリップ３成形部に向けて流れ出すため、溝１
３にない部分に比べて流動速度が遅くなる。

【００４２】したがって、部材４と部材５により上述の
図２に示したような形状の指紋状の縞模様が形成され
る。すなわち、図２において、図中略中心部は流動速度
の速い部分（中型１２の溝１３のない部分）であり、図
中左右側は流動速度の遅い部分（中型１２の溝１３のあ
る部分）である。

【００４３】次に、評価試験および試験結果に基づい
て、より具体的に説明する。

【００４４】評価試験に際しての試験条件等については
以下の通りである。 オイルシールの形状：内径４５ｍｍ、外径６８ｍｍ、
シール厚み１２ｍｍ 中型１２の溝１３：周方向の幅２ｍｍ、深さ１．５ｍ
ｍ、軸方向の長さ５．５ｍｍ（なお、中型１２の周方向
に等間隔に１２個設けた。） 加硫条件：１次加硫１８５℃（１０ｍｉｎ）、２次加
硫１６５℃（１０ｈｏｕｒ） 部材４の材料：バイトンＢ（１００部）、酸化カルシ
ウム（１５部）、ＭＴカーボン（１５部）、Ｃａｂ−ｏ
−Ｌｉｔｅ Ｐ−４（１５部）、Ｄｉａｋ ３（３部） 部材５の材料：Ｔ６３０｛ダイキン｝（１００部）、酸
化マグネシウム（１０部）、ＭＴカーボン（１０部）、
ＨＡＦカーボン（１０部）、Ｄｉａｋ ３（２．５部） ただし、Ｃａｂ−ｏ−Ｌｉｔｅ Ｐ−４はケイ酸カルシ
ウム、Ｄｉａｋ ３はＮ，Ｎ’−ジシンナミリデン−
１．６−ヘキサジアミンである。なお、図１０に材料の
部数・体積分率についての配合表を示す。 シール機能試験の条件：リップが密封接触する回転軸
の軸径は４７ｍｍ、回転軸の回転数は２０００ｒｐｍ、
使用油はＳＡＥ３０Ｗ、温度１００℃である。

【００４５】なお、トルクは、ハウジング部をベアリン
グを用いて可動にして、ハウジング部からワイヤーで歪
みゲージに直結して測定し、これらの値から摩擦係数を
見積もった。

【００４６】図１１は評価試験の試験結果を示すグラフ
である。（ａ）は従来技術（形状等については上記の本
実施形態のものと同等で、材料が単一材料により構成さ
れている）に係るオイルシールのシールリップ部の経過
時間（運転時間）に対する摩擦係数の変化およびバラツ
キを示しており、（ｂ）は上記の本実施形態に係るオイ
ルシールのシールリップ部の経過時間（運転時間）に対
する摩擦係数の変化およびバラツキを示している。

【００４７】図に示すように、本実施形態に係るオイル
シールの方が従来技術に係るオイルシールに比べて、バ
ラツキが少なく、経過時間（運転時間）に対しても摩擦
係数が安定していることが分かる。

【００４８】

【発明の効果】本発明は、シールリップ表面に少なくと
も２種類の硬度の異なる材質の部材が縞状に形成される
ように構成されることにより、密封流体による流体圧力
によって、硬度の低い材質のものほど変形量が大きくな
るため、シールリップ表面には凹凸が形成され、縞状の
溝が形成されるので、密封性が向上し、通常は平面であ
るものが流体圧力により縞状の溝（リッジ構造）を形成
するようにしたことで、通常時から縞状の溝（リッジ構
造）としたものに比べて、摩耗が低減されるため耐久性
に優れたものとなり、品質が向上する。

【００４９】シールリップ表面に形成される縞の形状
を、両端部が密封流体側にある曲線形状とすれば、密封
流体による流体圧力によって、縞状の溝が形成された際
には、密封流体側に開口部を有するような形状となるの
で、摺動時においてはポンプ効果で流体は密封流体側に
流れようとするため、一層、密封性能が向上する。

【００５０】シールリップ表面側を成形する金型に、周
方向に複数の独立した凹状の溝を設け、少なくとも２種
類の硬度の異なる材質の部材がほぼ軸方向に交互に積層
された生地を、該金型による軸方向への圧縮成形によっ
て成形することにより、積層された形状のものが軸方向
に向けて、流動速度の違いにより湾曲することになるの
で、シールリップ表面に少なくとも２種類の硬度の異な
る材質の部材を縞状に形成することができる。

【００５１】少なくとも２種類の硬度の異なる材質の部
材のうち、最も硬度の高い材質の部材は、最も摩擦係数
が低ければ、密封流体による流体圧力によって、シール
リップ表面に凹凸が形成された際に、最も硬度の高い材
質の部材が凸部となり、この凸部を形成する部材が最も
摩擦係数が低いものとなるため、より一層、摩耗を防ぐ
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施の形態に係るオイルシール
の概略構成の一部断面図。

【図２】図２は図１における要部拡大図。

【図３】図３は本発明の実施の形態に係るオイルシール
のシールリップの生地の製造方法を示す図。

【図４】図４は生地の巻き取り方を示す図。

【図５】図５は生地を示す図。

【図６】図６はシールリップの成形過程の説明図。

【図７】図７はシールリップの成形過程の説明図。

【図８】図８はシールリップの成形金型の概略図。

【図９】図９はシールリップの成形金型の概略図。

【図１０】図１０は評価試験に使用したシールリップの
材料の材料配合を示す図。

【図１１】図１１は評価試験の試験結果を示すグラフ。

【図１２】図１２は従来技術に係るオイルシールの概略
構成の一部断面図。

【符号の説明】

１ オイルシール ２ 金属環 ３ シールリップ ４ 部材（シールリップ３を構成する部材） ５ 部材（シールリップ３を構成する部材で部材４とは
材質が異なる） ９ 生地 １２ 中型 １３ 溝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周部がハウジング内周に嵌着されると共
   に、内周側にシールリップ先端部が軸に密封接触するシ
   ールリップを備えることにより密封流体をシールするオ
   イルシールにおいて、 前記シールリップは、該シールリップ表面に少なくとも
   ２種類の硬度の異なる材質の部材が縞状に形成されるよ
   うに構成されることを特徴とするオイルシール。
2. 【請求項２】前記シールリップ表面に形成される縞の形
   状は、両端部が密封流体側にある曲線形状であることを
   特徴とする請求項１に記載のオイルシール。
3. 【請求項３】前記シールリップは、該シールリップ形状
   を成形する金型のうち、シールリップ表面側を成形する
   金型に、周方向に複数の独立した凹状の溝を設け、少な
   くとも２種類の硬度の異なる材質の部材が略軸方向に交
   互に積層された生地を、該金型による軸方向への圧縮成
   形によって成形されることを特徴とする請求項１または
   ２に記載のオイルシール。
4. 【請求項４】前記少なくとも２種類の硬度の異なる材質
   の部材のうち、最も硬度の高い材質の部材は、最も摩擦
   係数が低いことを特徴とする請求項１、２または３に記
   載のオイルシール。