(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向内外に揺動可能に片持ち支持されるシールリップを備えるオイルシールであって、前記シールリップの内周には、付け根側から自由端側へ向けて縮径しかつ断面円形の軸に対して部分的に接触する縮径斜面が設けられ、この縮径斜面の円周数箇所には、軸の外周面との接触部位から漏洩しようとする潤滑油を戻すよう機能する断面三角形状のリブが設けられ、リブの頂部の稜線の曲率半径Ｒ１を縮径斜面の曲率半径Ｒ２よりも小さく設定し、リブの曲率中心Ｏ１を、先細部と縮径斜面の曲率中心Ｏ２とを結ぶ直線上に配置して、前記縮径斜面が、軸に対する接触角を摩耗進行に伴い漸次小さくなるような径方向外向きに凹む凹曲面形状に設定されているとともに、前記縮径面からのリブの高さ寸法が、リブの軸に対する接触角を摩耗進行に伴い漸次小さくすべくその自由端側から付け根側へ向けて漸次増大するよう設定されている、ことを特徴とするオイルシール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、径方向内外に揺動可能に片持ち支持されるシールリップを備えるオイルシールに関する。詳しくは、軸とシールリップとの摺接部位から漏洩しようとする潤滑油を戻す、いわゆるポンプ作用をなすリブを有するオイルシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、潤滑油の漏洩を防止するオイルシールが種々考えられているが、その一例として、図９および図１０に示すように、いわゆる三角リップと呼ばれるシールリップを有するオイルシール２０では、そのシールリップ２１の外側斜面２２の円周数箇所に、軸線に対して傾斜するいわゆるヘリックスリブ２３を設けたものが知られている。
【０００３】
このリブ２３は、潤滑油存在空間の潤滑油が軸２４との摺接部位から外方へ漏洩するような場合に、漏洩しようとする潤滑油を軸２４の回転に伴って潤滑油存在空間側へ戻すように機能する。このとき、戻される潤滑油は各リブ２３の一方の側壁面に沿って案内される。このようなリブ２３による潤滑油の戻し作用を、ポンプ作用と呼んでいる。
【０００４】
そして、従来では、シールリップ２１の外側斜面２２からのリブ２３の高さ寸法を長手方向全長にわたってほぼ一定つまり等高に設定している。なお、外側斜面２２は円錐形で平坦とされ、リブ２３の頂部の稜線は外側斜面２２とほぼ平行になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記等高のリブ２３を有する従来のオイルシール２０では、シールリップおよびリブ２３が軸２４との摺接により摩耗が進行すると、シールリップ２１に外嵌装着されるガータスプリング２５の締め付け力によりシールリップ２１が軸２４に対して押し付けられるために、図１１に示すように、リブ２３の軸２４に対する接触角θが初期接触角θ０よりも大きくなってしまい、軸２４の外周面に形成される潤滑油膜２６に対するリブ２３の接触面積（図１１中の斜線参照）が徐々に減少することになる。
【０００６】
このように、潤滑油膜２６に対するリブ２３の接触面積が減少するにつれて、リブ２３によるポンプ作用が徐々に低下し、外側斜面２２のほうに漏れ出た潤滑油の戻し量が減少することになる。このことは、出願人が実験により確認している。つまり、従来例のオイルシール２０では、シールリップ２１およびリブ２３の摩耗の進行に伴い、潤滑油漏洩防止の効果が薄れ、密封性が低下すると言えるのである。
【０００７】
したがって、本発明は、オイルシールにおいて、長期間にわたって優れた密封性を安定的に発揮できるようにすることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のオイルシールは、径方向内外に揺動可能に片持ち支持されるシールリップを備えるオイルシールであって、前記シールリップの内周には、付け根側から自由端側へ向けて縮径しかつ断面円形の軸に対して部分的に接触する縮径斜面が設けられ、この縮径斜面の円周数箇所には、軸の外周面との接触部位から漏洩しようとする潤滑油を戻すよう機能する断面三角形状のリブが設けられ、リブの頂部の稜線の曲率半径Ｒ１を縮径斜面の曲率半径Ｒ２よりも小さく設定し、リブの曲率中心Ｏ１を、先細部と縮径斜面の曲率中心Ｏ２とを結ぶ直線上に配置して、前記縮径斜面が、軸に対する接触角を摩耗進行に伴い漸次小さくなるような径方向外向きに凹む凹曲面形状に設定されているとともに、前記縮径面からのリブの高さ寸法が、リブの軸に対する接触角を摩耗進行に伴い漸次小さくすべくその自由端側から付け根側へ向けて漸次増大するよう設定されている。
【００１３】
要するに、本発明では、従来のような摩耗進行に伴うリブの軸に対する接触角の増加分を見込んで、摩耗後におけるリブの接触角がほぼ一定あるいは小さくなるように、予めリブの傾きを工夫しているのである。
【００１５】
請求項１に係るオイルシールでは、リブの摩耗が進行すると、軸に対するリブの接触角が漸次小さくなり、軸の外周面に形成される潤滑油膜に対する縮径斜面やリブの接触面積が漸次増大させられることになる。そのため、摩耗が進行するにつれてポンプ作用が徐々に増大するようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図４ないし図６に示す実施形態に基づいて説明する。なお、図１ないし図３、図７および図８は、参考例としての実施形態である。また、図１ないし図３に示す参考例の実施形態は実施形態１とし、図４ないし図６に示す本発明に係る実施形態は実施形態２とし、図７および図８に示す参考例の実施形態は実施形態３とする。
【００１７】
図１ないし図３は、参考例として示す実施形態１にかかるものである。図１は、オイルシールの上半分の縦断面図、図２は、使用初期状態を示す要部拡大図、図３は、摩耗進行後の状態を示す要部拡大図である。図中、１は断面円形の軸、２はオイルシールである。
【００１８】
オイルシール２は、上半分の径方向断面がほぼＬ字形の環状芯金３にその内外周を覆うようゴムなどの弾性体４が被着されたものからなる。
【００１９】
この弾性体４において環状芯金３の内周部分には、径方向内外に揺動可能に片持ち支持される主シールリップ５と、主シールリップ５とは逆方向へ斜めに延びる補助シールリップ６とがそれぞれ一体的に形成されている。主シールリップ５の外周には、それを軸１の外周面に対して圧接させるガータスプリング７が外嵌装着されている。
【００２０】
主シールリップ５の内周には、付け根側から自由端側へ向けて縮径しかつ回転軸に対して部分的に接触する縮径斜面５１と、縮径斜面５１の途中から自由端側へ向けて拡径する拡径斜面５２とが設けられ、両斜面５１，５２の交差部分が最小径の先細部５３とされている。つまり、主シールリップ５の内周面の形状は断面ほぼＶ字形になっている。縮径斜面５１の軸１に対する傾斜角は、拡径斜面５２の軸１に対する傾斜角よりも小さく設定されている。
【００２１】
そして、縮径斜面５１は、径方向外向きに凹む部分円弧形の凹曲面とされており、この縮径斜面５１の円周数箇所には、断面ほぼ三角形のリブ８が軸線に対して傾斜して設けられている。このリブ８の頂部の稜線は、縮径斜面５１と平行になるように設定されており、したがって、リブ８の高さ寸法は、先細部５３から付け根側へ向けて一定に設定されている。この縮径斜面５１とリブ８の曲線設定としては、例えばリブ８の頂部の稜線の曲率中心と、縮径斜面５１の曲率中心とを一致させておいて、リブ８の高さ分についてリブ８の頂部の稜線の曲率半径Ｒ1を縮径斜面５１の曲率半径Ｒ2よりも小さく設定することにより行える。
【００２２】
このような構成では、主シールリップ５およびリブ８の摩耗が進行しても、図３に示すように、軸１に対するリブ８の接触角θが初期接触角θ０のままほぼ不変となり、軸１の外周面に形成される潤滑油膜９に対するリブ８の接触面積（図３中の斜線部分）がほぼ一定に保たれることになる。したがって、主シールリップ５およびリブ８の摩耗の進行に関係なく、リブ８による所要のポンプ作用を長期間安定的に継続させることができるようになり、結果的に潤滑油漏洩防止の効果を長期にわたって安定的に発揮できるようになる。但し、リブの潤滑油膜９に対する接触面積は、使用初期のほうが摩耗進行後に比べて若干小さいが、これは、使用初期からリブ８において先細部５３寄りの角が摩耗するまでのことで、それ以降では摩耗が進行してもほぼ一定に保たれるようになる。
【００２４】
図４ないし図６は本発明のオイルシールの実施形態２にかかるものである。この実施形態２では、図示するように、縮径斜面５１からのリブ８の高さ寸法を主シールリップ５の付け根側へ向けて漸次大きくなるように設定している。具体的に、リブ８の頂部の稜線の曲率半径Ｒ１を縮径斜面５１の曲率半径Ｒ２よりも適宜小さく設定し、リブ８の曲率中心Ｏ１を、先細部５３と縮径斜面５１の曲率中心Ｏ２とを結ぶ直線Ｌ上に配置している。この場合、リブ８の摩耗が進行するにつれて、軸１に対するリブ８の接触角θが漸次小さくなり、軸１の外周面に形成される潤滑油膜９に対するリブ８の接触面積が徐々に増加するようになる。そのため、リブ８の摩耗が進行するにつれてリブ８によるポンプ作用を徐々に増大させることができるようになる。
【００２５】
図７および図８は参考例としてのオイルシールの実施形態３にかかるものである。
【００２６】
この実施形態３では、図７に示すように、縮径斜面５１を従来例と同様に円錐形と平坦にし、リブ８の頂部の稜線を、凹状多角形としている。このような凹状多角形とするには、リブ８を長手方向で所要間隔ずつの複数の直線領域に分割し、各直線領域での縮径斜面５１に対する傾斜角度を所要量ずつ付け根側へ向かう領域ほど漸次大きく設定すればよい。
【００２７】
前述の凹状多角形を得るための設計手法について、図８を用いて説明する。まず、初期状態において主シールリップ５の揺動支点Ｐとリブ８の先細部５３の初期位置Ｓとを結ぶ直線Ｐ−Ｓを引く。リブ８が摩耗したとき、主シールリップ５が揺動支点Ｐを中心として径方向内向きに傾くことになるので、このことを考慮して、リブ８の先細部５３が仮想位置Ｓ1に移動し、リブ８の所要位置Ａ点が軸１に接触するようになる。これにより、直線Ｐ−Ｓ1が初期状態での直線Ｐ−Ｓに対して角度α1だけずれて、軸１に対するリブ８の接触角が初期接触角θ0に前記ずれ角度α1を加えた状態に大きくなるので、初期接触角θ0を保持するためには、リブ８のＡ点が軸１に接触する状態で、リブ８の接触角を前記α1分について減らす必要がある。そこで、Ａ点を起点として直線Ａ−Ｓの延長線となす角度がα1になるように直線Ａ−Ａ′を設定する。さらにリブ８が摩耗すると、先細部５３が仮想位置Ｓ1から仮想位置Ｓ2に移動し、リブ８の所要位置Ｂ点が軸１に接触するようになる。これにより、直線Ｐ−Ｓ2が初期状態の直線Ｐ−Ｓに対して角度α2だけずれて、軸１に対するリブ８の接触角がθ0＋α2と大きくなるので、初期接触角θ0を保持するためには、リブ８のＢ点が軸１に接触する状態で、リブ８の接触角を前記α2分について減らす必要がある。そこで、Ｂ点を起点として直線Ａ−Ｓの延長線となす角度がα2になるように直線Ｂ−Ｂ′を設定する。以下、同様にして、摩耗の進行に応じて、直線Ｃ−Ｃ′を設定する。なお、図では、リブ８の頂部の稜線の形状が多角形であることを視覚的に認識しやすくするために、各直線領域の間隔を極端に大きく設定しているが、この間隔を小さくすれば、リブ８の頂部の稜線の形状が部分円弧形に近似したものになる。
【００２８】
この実施形態３の場合、摩耗進行に伴うリブ８の軸１に対する接触角θは、段階的に初期接触角θ0のままほぼ不変になるので、上記実施形態１と同様に、リブ８によるポンプ作用をほぼ一定に保つことができるようになる。もちろん、直線Ａ−Ｓに対する各直線領域の角度を漸次大きく設定すれば、上記実施形態２のようにリブ８によるポンプ作用を徐々に増大させることが可能となる。
【００２９】
（３）上記実施形態３において、縮径斜面５１を部分円弧形の凹曲面と曲線にしてもよい。
【００３０】
上記各実施形態では、いわゆる三角形の主リップシール５を有するオイルシール２を例に挙げているが、少なくとも縮径斜面５１を有するものであれば、どのような形状のオイルシールにも本発明を適用できる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１の発明では、摩耗が進行するにつれて、軸に形成される潤滑油膜に対するリブの接触面積を漸次増加できるようになるから、ポンプ作用を徐々に増大できるなど、優れた密封性を発揮できるようになる。
【００３３】
このように、本発明では、長期にわたって優れた密封性を発揮できる信頼性の高いオイルシールを提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例のオイルシールの実施形態１の上半分の縦断面図
【図２】実施形態１のシールリップの使用初期状態を示す要部拡大図
【図３】実施形態１のシールリップの摩耗進行後の状態を示す要部拡大図
【図４】本発明のオイルシールの実施形態２の上半分縦断面図
【図５】実施形態２のシールリップの使用初期状態を示す要部拡大図
【図６】実施形態２のシールリップの摩耗進行後の状態を示す要部拡大図
【図７】参考例の実施形態３のオイルシールで、図２に対応する図
【図８】実施形態３のオイルシールでの設計手法を説明するための図
【図９】従来例のオイルシールの上半分の縦断面図
【図１０】従来例のシールリップの使用初期状態を示す要部拡大図
【図１１】従来例のシールリップの摩耗進行後の状態を示す要部拡大図
【符号の説明】
１    回転軸
２    オイルシール
５    主シールリップ
５１    主シールリップの縮径斜面
５２    主シールリップの拡径斜面
５３    主シールリップの先細部
８    リブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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