(57)【要約】【課題】補助リップ側から回転軸が挿入されたとしても、補助リップの反転が生じるのを抑制することができる密封装置を提供する。【解決手段】本発明の密封装置１は、クランクシャフトの軸端部の外周面に摺接する主リップと、主リップの軸方向一方側に設けられ、その内周側の先端７ａが外周面に摺接する補助リップ７とを備えている。補助リップ７は、先端７ａが当該補助リップ７の基端部７ｂよりも軸方向一方側に位置するように軸方向に対して傾斜して延びている。補助リップ７の外側面９には、軸端部が補助リップ７側から挿入されるときに、補助リップ７の先端７ａが軸方向他方側に反転するのを防止しうる剛性を当該補助リップ７に付与する補強部１１が形成されている。【選択図】      図２
2014015958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、この回転軸を包囲しているケーシングとの間を密封する密封装置であって、
前記ケーシング側に固定され、前記回転軸の外周面に摺接する主リップと、
前記主リップの軸方向一方側に設けられ、その内周側の先端が前記外周面に摺接する補助リップと、を備え、
前記補助リップは、前記先端が当該補助リップの基端部よりも軸方向一方側に位置するように軸方向に対して傾斜して延びており、
前記補助リップの軸方向一方側に臨む外側面には、前記回転軸の軸端部が前記補助リップ側から挿入されるときに、前記補助リップの先端が軸方向他方側に反転するのを防止しうる剛性を当該補助リップに付与する補強部が形成されていることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記補強部は、前記外側面から突出することで前記補助リップを厚肉にしている厚肉部を、円周方向に等間隔で断続して複数形成することにより構成されている請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
前記厚肉部には、前記補助リップの前記外側面の内周端縁に設けられ、前記回転軸の軸端部が前記補助リップ側から挿入されるときに、当該補助リップの先端よりも先に前記回転軸の軸端部に接触する突出部が形成されている請求項２に記載の密封装置。
【請求項４】
前記厚肉部は、軸方向に沿う断面形状が、前記補助リップの先端から前記基端部に向かって漸次薄肉となる楔型に形成されている請求項２又は３に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車のクランクシャフト等の回転軸と、前記回転軸を包囲するケーシングとの間を密封するための密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車用エンジンにおいて、クランク室と、前記クランク室を貫通したクランクシャフトのフロント側の端部との間から潤滑油が漏洩するのを防止するために密封装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
図５（ａ）は、上記従来の密封装置を示す断面図である。密封装置１００は、クランク室のハウジング１０１と、このハウジング１０１から突出したクランクシャフトのフロント側の端部１０２（以下、単に「軸端部１０２」ともいう）との間の環状空間に取り付けられており、ハウジング１０１と、軸端部１０２との間からクランク室内の潤滑油が外部に漏洩しないように密封している。
【０００３】
密封装置１００は、軸端部１０２の外周面１０２ａに摺接する主リップ１０３と、主リップ１０３よりもクランク室の外側方向に位置している補助リップ１０４とを備えている。
補助リップ１０４は、外部の泥水や塵埃から主リップ１０３を保護するために設けられており、その内周側の先端１０４ａが基端部１０４ｂよりもクランク室の外側方向に位置するように傾斜して延びている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
密封装置１００をハウジング１０１に取り付けるには、一般に、クランク室の外側に突出した軸端部１０２に密封装置１００を外嵌させた後、ハウジング１０１内に密封装置１００を挿入する。
従って、密封装置１００内には、主リップ１０３側から軸端部１０２が導入されることとなる。このとき、補助リップ１０４は、上述のように傾斜しているため、軸端部１０２の挿入によって、軸端部１０２の外周面１０２ａに対して補助リップ１０４の先端１０４ａが軸方向に摺動したとしても、補助リップ１０４に無理な変形が生じることはない。
【０００６】
しかし、エンジンやクランクシャフトの構造によっては、軸端部１０２を、クランク室の外側、すなわち、補助リップ１０４側から密封装置１００内に導入しなければならない場合がある。
このような場合、補助リップ１０４は、その先端１０４ａが基端部１０４ｂよりもクランク室の外側方向に位置するように傾斜して延びているので、例えば、補助リップ１０４の先端１０４ａが軸端部１０２の端面や面取部に突き当たったり、ひっかかったりすると、当該先端１０４ａが軸端部１０２により軸方向に押圧され、図５（ｂ）に示すように、補助リップ１０４が折れ曲がるように変形する、いわゆる反転が生じる。
【０００７】
また、密封装置１００は、回転力を発生させるためのクランクシャフトに摺接するため、密封性に加えて摩擦ロスの低減が求められる。このため、補助リップ１０４は、軸端部１０２の外周面１０２ａに対してしめしろがほぼ無しに設定されていた。
しかし、近年、オフロード等の過酷な環境下で用いられることを想定して、補助リップ１０４に適度なしめしろを設定することがあり、上記反転の発生を助長していた。
【０００８】
補助リップ１０４に反転が生じると、補助リップ１０４に破損や変形が生じて、主リップ１０３を外部の泥水や塵埃から保護する効果が低下し、主リップ１０３の密封性能が早期に低下してしまう。この結果、密封装置１００の寿命を著しく低下させてしまう。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、補助リップ側から回転軸が挿入されたとしても、補助リップの反転が生じるのを抑制することができる密封装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明は、回転軸と、この回転軸を包囲しているケーシングとの間を密封する密封装置であって、前記ケーシング側に固定され、前記回転軸の外周面に摺接する主リップと、前記主リップの軸方向一方側に設けられ、その内周側の先端が前記外周面に摺接する補助リップと、を備え、前記補助リップは、前記先端が当該補助リップの基端部よりも軸方向一方側に位置するように軸方向に対して傾斜して延びており、前記補助リップの軸方向一方側に臨む外側面には、前記回転軸の軸端部が前記補助リップ側から挿入されるときに、前記補助リップの先端が軸方向他方側に反転するのを防止しうる剛性を当該補助リップに付与する補強部が形成されていることを特徴としている。
【００１１】
上記のように構成された密封装置によれば、補助リップの先端が軸方向他方側に反転するのを防止しうる剛性を当該補助リップに付与する補強部が、補助リップの外側面に形成されているので、補助リップ側から回転軸の軸端部が挿入されたとしても、補強部によって付与された剛性によって反転が生じるのを抑制することができる。
【００１２】
上記密封装置において、前記補強部は、前記外側面から突出することで前記補助リップを厚肉にしている厚肉部を、円周方向に等間隔で断続して複数形成することにより構成されていることが好ましい。
この場合、補助リップ全体を厚肉にして剛性を高めた場合と比較して、補助リップが変形したときの弾性復元力を弱めることができる。この結果、補助リップに軸端部に対するしめしろを設けたとしても、軸端部の挿入によって補助リップが拡径したときに、軸端部の外周面に与える弾性復元力による面圧を適度に弱めることができ、摩擦ロスを抑えつつ補助リップの密封性を高めることができる。
【００１３】
また、前記厚肉部には、前記補助リップの前記外側面の内周端縁に設けられ、前記回転軸の軸端部が前記補助リップ側から挿入されるときに、当該補助リップの先端よりも先に前記回転軸の軸端部に接触する突出部が形成されていてもよい。
この場合、突出部は、円周方向に等間隔で断続している厚肉部に設けられているので、補助リップ側から軸端部が挿入される際に、突出部が無いことにより補助リップの先端の全周が軸端部に接触する場合と比較して、軸端部に対する補助リップ側の接触面積が減少する。このため、補助リップと軸端部との間の摩擦抵抗を減少させることができ、より効果的に反転が生じるのを抑制することができる。
【００１４】
また、上記密封装置において、前記厚肉部は、軸方向に沿う断面形状が、前記補助リップの先端から前記基端部に向かって漸次薄肉となる楔型に形成されていてもよい。
この場合、補助リップの基端部は、その先端側と比較して薄肉となるので、反転が生じやすい補助リップの先端から中央に亘っては剛性が高められ、基端部付近は、先端側よりも変形が容易となる。この結果、反転を抑制しつつも、補助リップが軸端部に与える面圧を適度に弱めることができ、摩擦ロスを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の密封装置によれば、補助リップ側から回転軸が挿入されたとしても、補助リップの反転が生じるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る密封装置の断面図である。
【図２】（ａ）は、図１中、補助リップの拡大図であり、（ｂ）は、密封装置をクランク室の外側から正面視したときの一部を示す外観図である。
【図３】（ａ）は、反転の生じ難さを評価するための試験を説明するための図であり、（ｂ）は、反転の生じ難さを評価するための試験結果を示すグラフである。
【図４】他の実施形態に係る密封装置の補助リップを示した断面図である。
【図５】（ａ）は、従来の密封装置を示す断面図であり、（ｂ）は、補助リップに生じる反転を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る密封装置の断面図である。この密封装置１は、自動車用エンジンのクランク室（図示せず）と、前記クランク室を貫通したクランクシャフトのフロント側の軸端部Ｓとの間から潤滑油が漏洩するのを防止するために用いられる。
回転軸としての前記クランクシャフトは、ケーシングとしての前記クランク室に包囲されるとともに前記クランク室内で回転自在に支持されている。
【００１８】
密封装置１は、環状に構成されており、クランク室に設けられているハウジングＨと、クランクシャフトの軸端部Ｓとの間に形成される環状空間に装着されて、前記クランクシャフトと前記クランク室との間を密封する。
密封装置１は、金属製の芯金２と、芯金２に加硫接着により形成されたフッ素ゴム等の弾性体からなるシール部３とを備えている。
【００１９】
芯金２は、ＳＰＣＣ等の鋼板をプレス加工することによって環状に形成されている。芯金２は、円筒状の円筒部２ａと、円筒部２ａの軸方向一方側の端部を径方向内側に折り曲げて形成された環状部２ｂとを有しており、断面Ｌ字形に形成されている。
シール部３は、円筒部２ａの外周面から環状部２ｂの外側面に沿って接着形成された本体部４と、環状部２ｂの先端から延びるリップ部５とを有している。
芯金２は、本体部４を介してハウジングＨに圧入嵌合されており、これによって、密封装置１は、ハウジングＨに固定されている。
【００２０】
リップ部５は、環状部２ｂの先端から軸方向他方側に延びている環状の主リップ６と、環状部２ｂの先端付近を基端部として径方向内側に突設された環状の補助リップ７とを有している。
主リップ６の外周面側には、当該主リップ６を径方向内側に押圧して密封性を高めるためのガータスプリング８が装着されている。
【００２１】
主リップ６は、径方向内側に突出した山形の断面形状に形成されている。主リップ６は、山形の先端である環状の摺接部６ａを前記クランクシャフトの軸端部Ｓの外周面Ｓ１に摺接することで、回転する軸端部Ｓと、ハウジングＨとの間からクランク室内部の潤滑油が外部に漏れないように密封している。
【００２２】
補助リップ７は、主リップ６の軸方向一方側に設けられている。補助リップ７は、先端７ａが当該補助リップ７の基端部７ｂよりも軸方向一方側に位置するように軸方向に対して傾斜して延びている。
補助リップ７の先端７ａには、軸端部Ｓの外周面Ｓ１に摺接する環状の摺接部７ｃが形成されており、補助リップ７は、外部と、主リップ６との間を密封している。これによって、補助リップ７は、外部の泥水や塵埃から主リップ６を保護し、主リップ６の密封性能が早期に低下するのを抑制している。
密封装置１は、上記のように、主リップ６、及び補助リップ７をクランクシャフトの軸端部Ｓに摺接させることで、クランクシャフトとクランク室との間を密封している。
【００２３】
図２（ａ）は、図１中、補助リップ７の拡大図であり、図２（ｂ）は、密封装置１をクランク室の外側から正面視したときの一部を示す外観図である。
補助リップ７の軸方向一方側に臨む外側面９には、厚肉部１０が複数形成されている。この厚肉部１０は、外側面９から突出して形成されており、補助リップ７における厚肉部１０以外の部分よりも厚肉にしている。
【００２４】
厚肉部１０は、軸方向に沿う断面形状が、補助リップ７の先端７ａから基端部７ｂに向かって漸次薄肉となる楔型に形成されている。
本実施形態の密封装置１の摺接部６ａ，７ｃの内径が約４０ｍｍ、補助リップ７の厚みが約０．６〜０．７ｍｍに設定されているとすると、厚肉部１０の外側面９に対する突出高さＨは、約０．２ｍｍに設定されている。
また、先端７ａから基端部７ｂに向かう補助リップ７の長手方向に沿った長さ寸法Ｌは、約１ｍｍに設定されており、厚肉部１０は、長手方向において、先端７ａから基端部７ｂまでのほぼ全域に亘って形成されている。
【００２５】
厚肉部１０は、図２（ｂ）に示すように、円周方向に等間隔で断続して形成されている。厚肉部１０は、円周方向に１２箇所形成されている。よって、厚肉部１０は、周方向の角度間隔Ｄが３０度となるように等間隔で形成されている。また、厚肉部１０の周方向の幅寸法Ｗは、約３ｍｍに設定されている。
本実施形態の場合、上述のように摺接部７ｃの内径が約４０ｍｍに設定されているので、厚肉部１０は、全周に対して、約２９％の割合で形成されている。
【００２６】
上記複数の厚肉部１０は、上述のような設定とすることで、クランクシャフトの軸端部Ｓが補助リップ７側から挿入されるときに、補助リップ７の先端７ａが軸方向他方側に反転するのを防止しうる剛性を補助リップ７に付与する補強部１１を構成している。
すなわち補助リップ７の外側面９には、補強部１１としての複数の厚肉部１０が円周方向に断続的に形成されている。この厚肉部１０は、補助リップ７の長手方向のほぼ全域に亘って形成されている。複数の厚肉部１０によって、補助リップ７は、長手方向の曲げ剛性が高められ、当該補助リップ７の先端７ａ付近が折れ曲がることで生じる反転を抑制することができる。
【００２７】
従って、上記構成の密封装置１によれば、補助リップ７の先端７ａが軸方向他方側に反転するのを防止しうる剛性を当該補助リップ７に付与する補強部１１が、補助リップ７の外側面９に形成されているので、補助リップ７側からクランクシャフトの軸端部Ｓが挿入されたとしても、補強部１１によって付与された剛性によって反転が生じるのを抑制することができる。
【００２８】
また、上記実施形態では、補強部１１は、外側面９から突出することで補助リップ７を厚肉にしている厚肉部１０を、円周方向に等間隔で断続して複数形成することにより構成しているので、補助リップ７全体を厚肉にして剛性を高めた場合と比較して、補助リップ７が変形したときの弾性復元力を弱めることができる。この結果、補助リップに端部に対するしめしろを設けたとしても、軸端部Ｓの挿入によって補助リップ７が拡径したときに、外周面Ｓ１に与える弾性復元力による面圧を適度に弱めることができ、摩擦ロスを抑えつつ補助リップ７の密封性を高めることができる。
【００２９】
ここで、補強部１１（厚肉部１０）の全周に対する割合が、５０％を超えると、摩擦ロスが過大になり、クランクシャフトの回転トルクの上昇や、補助リップ７の発熱を生じさせ、補助リップ７の劣化が促進され、密封装置１の密封性を早期に低下させることとなる。このため、補強部１１の全周に対する割合は、５０％以下であることが好ましい。
補強部１１の全周に対する割合は、小さければ小さいほど、摩擦ロスが抑制されるが、逆に補助リップ７の密封性を低下させることになる。このため、補強部１１の全周に対する割合は、２０％から３０％の間の値に設定することが好ましく、この場合、摩擦ロスを抑えつつ補助リップ７の密封性を適度に高めることができる。
【００３０】
また、上記実施形態では、厚肉部１０は、軸方向に沿う断面形状が、補助リップ７の先端７ａから基端部７ｂに向かって漸次薄肉となる楔型に形成されているので、補助リップ７の基端部７ｂは、その先端７ａ側と比較して薄肉となるので、反転が生じやすい補助リップ７の先端７ａ側から中央に亘っては剛性が高められ、基端部７ｂ付近は、先端７ａ側よりも変形が容易となる。この結果、反転を抑制しつつも、補助リップ７が軸端部Ｓに与える面圧を適度に弱めることができ、摩擦ロスを抑えることができる。
【００３１】
次に上記実施形態の密封装置１を用い、反転の生じ難さを評価するための試験を行った結果について説明する。
試験には、実施例品として、上記実施形態にて説明した密封装置１を用い、比較例品としては、補助リップ７に補強部１１が形成されていない点以外、上記実施形態の密封装置１と同一仕様とされた密封装置を用いた。
【００３２】
試験方法としては、密封装置１にクランクシャフトの軸端部Ｓを実際に挿入することで反転が生じるか否かを評価した。
より具体的には、図３（ａ）に示すように、クランクシャフトの軸端部Ｓを、密封装置１の補助リップ７側から挿入した。また、補助リップ７のしめしろとして、０．３ｍｍ、０．４５ｍｍ、０．６ｍｍに設定された３種類の密封装置１を用意した。
また、反転の生じ難さを評価するために、軸端部Ｓを密封装置１に挿入する際の密封装置１の軸心と、軸端部Ｓの軸心との間の偏心量Ｅを変化させ、反転が生じた最小の偏心量である偏心限界量を求めた。
【００３３】
図３（ｂ）は、反転の生じ難さを評価するための試験結果を示すグラフである。図３（ｂ）中、横軸は、補助リップのしめしろを示している。縦軸は、偏心限界量を示している。
図に示すように、比較例品では、いずれのしめしろの場合であっても、偏心限界量が０ｍｍであり、偏心させなくても反転が発生した。
【００３４】
一方、実施例品では、しめしろが０．３ｍｍの場合、偏心限界量が１ｍｍ以上であり、１ｍｍ程度偏心させて挿入したとしても、反転が生じなかった。さらに、他のしめしろの場合も、偏心限界量が０．５ｍｍ前後であり、比較例品と比べて反転が生じ難いことが明らかとなった。
【００３５】
以上のように、上記評価試験の結果から、本発明の密封装置によれば、補強部を補助リップに設けることで、クランクシャフトの端部が補助リップ側から挿入されるときに、補助リップの先端が軸方向他方側に反転するのを防止しうる剛性が、補助リップに付与されており、これによって、補助リップ側から回転部材の端部が挿入されたとしても、その剛性によって反転が生じるのが抑制されることが明らかとなった。
【００３６】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、厚肉部１０の軸方向に沿う断面を楔型に形成した場合を例示したが、例えば、図４に示すように、補助リップ７の長手方向に沿ってほぼ厚み寸法が変わらないように、矩形状に形成してもよい。
【００３７】
さらに、図４に示すように、外側面９の内周端縁９ａにも厚肉部１０が形成されるように、厚肉部１０を補助リップ７の先端７ａまで延ばしてもよい。
この場合、厚肉部１０には、補助リップ７の外側面９の内周端縁９ａに設けられ、自由状態にある補助リップ７の先端７ａから軸方向一方側に突出した突出部１５が形成されている。なお、図４は、自由状態にある補助リップ７を示している。
突出部１５は、厚肉部１０に応じて円周方向に等間隔に断続して設けられている。よって、補助リップ７の先端７ａからは、突出部１５が、軸方向一方側に断続的に突出している。このときの突出部１５の軸方向への突出量Ｔは、例えば０．１ｍｍ以下に設定される。
【００３８】
この場合、補助リップ７側からクランクシャフトの軸端部Ｓが挿入されるときに、補助リップ７の突出部１５が当該補助リップ７の先端７ａよりも先に軸端部Ｓに接触する。このとき、突出部１５は、円周方向に沿って等間隔に断続して突出しているので、突出部１５が無いことにより補助リップの先端の全周が軸端部Ｓに接触する場合と比較して、軸端部Ｓに対する補助リップ７側の接触面積が減少する。このため、補助リップ７と、軸端部Ｓとの間の摩擦抵抗を減少させることができ、軸端部Ｓとの間の摩擦によって補助リップ７の先端が軸方向他方側に引っ張られ、反転してしまうのを抑制することができる。その結果、補助リップ７は反転することなく、摺接部７ｃを軸端部Ｓの外周面Ｓ１に接触させることができる。
このように、上記の突出部１５を設けることで、より効果的に反転が生じるのを抑制することができる。
【００３９】
また、上記実施形態では、本発明に係る密封装置を、自動車用エンジンのクランク室と、クランク室から突出したクランクシャフトの端部との間を密封するために用いたが、これに限定されるものではない。本発明の密封装置は、補助リップ側となるケーシングの外側から回転部材が挿入されその回転部材とケーシングとの間を密封するような用途に対して、好適に用いることができる。
【００４０】
本発明の密封装置は、例えば、デファレンシャルギヤのサイドシールとしても用いることができる。
前記サイドシールは、デファレンシャルギヤのケーシングと、前記ケーシングの左右両側に差し込まれているドライブシャフトとの間を密封するための密封装置である。回転部材としてのドライブシャフトは、前記ケーシングの外側から挿入される。サイドシールは、補助リップがケーシングの外側となるように装着されるので、ドライブシャフトは、ケーシングに挿入される際、補助リップ側から挿入されることになる。よって、サイドシールにおいても、補助リップに反転が生じるおそれがある。
これに対して、上記サイドシールに本発明の密封装置を適用すれば、補助リップに反転が生じるのを抑制することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１：密封装置      ６：主リップ      ７：補助リップ      ７ａ：先端
７ｂ：基端部      ９：外側面        ９ａ：内周端縁      １０：厚肉部
１１：補強部      １５：突出部      Ｓ：軸端部          Ｓ１：外周面
【図１】
2014015958.tif 000003
【図２】
2014015958.tif 000004
【図３】
2014015958.tif 000005
【図４】
2014015958.tif 000006
【図５】
2014015958.tif 000007