(57)【要約】【課題】シールリップ２の断面積を小さくしたり、低摩擦材料の使用等によらずに摺動トルクの低減及び摺動発熱の低減を図ることが可能なオイルシールを提供する。【解決手段】シールリップ２の摺動シール面２１及び大気側円錐面２３のうち少なくとも一方に円周方向所定ピッチで凹凸条２４が形成され、各凹凸条２４が、回転体１０の回転方向へ向けてこの回転体１０の外周面との間隙を狭める方向へ相対的に緩勾配で傾斜した第一斜面２４ａと、前記間隙が狭まった部分から第一斜面２４ａより相対的に急勾配で立ち上がった第二斜面２４ｂとからなる。このため、凹凸条２４による回転体１０との間隙へ導入される密封対象流体の一部が、回転体１０の回転に伴って前記間隙の狭まり方向へクサビのように介入して動圧を発生し、厚い流体潤滑膜を形成するので、回転体１０の外周面との摺動抵抗が減少する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールリップの内周面に、回転体の外周面に摺動可能に密接される摺動シール面と、この摺動シール面から大気側へ向けて大径になる大気側円錐面が形成され、前記摺動シール面及び大気側円錐面のうち少なくとも一方に円周方向所定ピッチで凹凸条が形成され、各凹凸条が、前記回転体の回転方向へ向けてこの回転体の外周面との間隙を狭める方向へ相対的に緩勾配で傾斜した第一斜面と、前記間隙が狭まった部分から前記第一斜面より相対的に急勾配で立ち上がった第二斜面とからなることを特徴とするオイルシール。
【請求項２】
凹凸条が、回転体の回転によってこの回転体の外周の流体を大気側から密封空間側へ送り出す方向へ、回転方向に対して傾斜したことを特徴とする請求項１に記載のオイルシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や一般機械、産業機械等における回転体の外周を、シールリップによって密封するオイルシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
オイルシールの典型的な従来技術としては、下記の特許文献１に記載のようなものが知られている。
【特許文献１】特開２００５−２８２８４１号公報
【０００３】
図７は、特許文献１と同様の構成を備える従来のオイルシールをその軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。このオイルシールは、ゴム状弾性材料で成形されたシールリップ１００を備え、このシールリップ１００の内周面に、最も小径のリップエッジ１０１を境にして、密封空間Ａ側へ向けて大径になる密封空間側円錐面１０２と、大気Ｂ側へ向けて大径になる大気側円錐面１０３が形成され、大気側円錐面１０３には、高さがリップエッジ１０１側で大気Ｂ側へ向けて漸次増大する舟底形の多数のネジ突条１０４が形成されている。１０５は回転軸２００に対するシールリップ１００の緊迫力を補償するためのガータスプリングである。
【０００４】
このオイルシールは、シールリップ１００におけるリップエッジ１０１が、回転軸２００の外周面に対して摺動可能に密接されることによって軸封機能を奏し、密封空間Ａの密封対象流体（例えば油）が軸周から大気Ｂ側へ漏洩するのを阻止するものである。特に、ネジ突条１０４，１０４，…が、回転軸２００の回転に伴ってネジポンプ作用を奏し、すなわち軸周を大気Ｂ側へ漏れ出そうとする密封対象流体を密封空間Ａ側へ押し戻すため、優れた密封性能を発揮する。
【０００５】
この種のオイルシールにおいて、摺動トルクの低減及び摺動発熱の低減を図る場合は、シールリップ１００の断面積を小さくすることによって回転軸２００に対する緊迫力を低下させるといった手法、あるいはシールリップ１００を低摩擦材料からなるものとしたり、シールリップ１００の表面に低摩擦材料をコーティングするといった手法が採用される。
【０００６】
しかしながら、シールリップ１００の断面積を小さくすることによって回転軸２００に対する緊迫力を低下させる手法では、シールリップ１００の剛性が低下することになるため、ガータスプリング１０５が脱落しやすくなったり、回転軸２００の挿入時にシールリップ１００がめくれやすくなるなど、取扱い性が悪化する問題が指摘される。また、低摩擦材料への材質変更や表面処理による低摩擦化の場合は、密封性に悪影響を生じたり、成形が困難になるなどの問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、シールリップの断面積を小さくしたり、低摩擦材料の使用等によらずに摺動トルクの低減及び摺動発熱の低減を図ることが可能なオイルシールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係るオイルシールは、シールリップの内周面に、回転体の外周面に摺動可能に密接される摺動シール面と、この摺動シール面から大気側へ向けて大径になる大気側円錐面が形成され、前記摺動シール面及び大気側円錐面のうち少なくとも一方に円周方向所定ピッチで凹凸条が形成され、各凹凸条が、前記回転体の回転方向へ向けてこの回転体の外周面との間隙を狭める方向へ相対的に緩勾配で傾斜した第一斜面と、前記間隙が狭まった部分から前記第一斜面より相対的に急勾配で立ち上がった第二斜面とからなるものである。
【０００９】
上記構成によれば、シールリップの摺動シール面と回転体の外周面との間から凹凸条による間隙へ導入される密封対象流体の一部が、回転体の回転に伴って各凹凸条における第一斜面による前記間隙の狭まり方向へクサビのように介入して動圧を発生し、厚い流体潤滑膜を形成するので、回転体の外周面との摺動抵抗が減少する。
【００１０】
また、請求項２の発明に係るオイルシールは、請求項１に記載された凹凸条が、回転体の回転によってこの回転体の外周の流体を大気側から密封空間側へ送り出す方向へ、回転方向に対して傾斜したものである。
【００１１】
このようにすれば、凹凸条が、回転体の回転時に、密封空間からシールリップの密封摺動シール面と回転体の外周面との間を介して大気側へ漏れ出そうとする密封対象流体を密封空間側へ押し戻すネジポンプ作用を惹起するため、密封性が高まると共に、各凹凸条の第一斜面による流体のクサビ効果との協働によって、流体潤滑機能が一層高まる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明に係るオイルシールによれば、大気側円錐面に形成された凹凸条に生じるクサビ効果によって流体潤滑効果が高まり、摺動トルクの低減及び摺動発熱の低減が可能である。
【００１３】
請求項２の発明に係るオイルシールによれば、密封対象流体を密封空間側へ押し戻すネジポンプ作用によって密封性が高まると共に、各凹凸条の第一斜面による流体のクサビ効果と前記ネジポンプ作用との協働によって、摺動トルクの低減効果及び摺動発熱の低減効果を一層高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係るオイルシールの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１は、本発明に係るオイルシールの第一の形態をその軸心を通る平面で切断して示す片側断面図、図２は、第一の形態によるシールリップの凹凸条の形状及びその作用を示す説明図である。
【００１５】
図１に示されるオイルシールは、金属環１に、シールリップ２、ダストリップ３及び固定シール部４が一体的に設けられたものである。シールリップ２、ダストリップ３及びその外周側の固定シール部４は、ゴム状弾性材料からなるものであって、互いに連続している。また、シールリップ２の先端近傍の外周面にはガータスプリング５が装着されている。
【００１６】
金属環１は鋼板などのプレス成形品であって、外周筒部１１と、装着状態において大気Ｂ側となる前記外周筒部１１の端部から内周側へ延びる内向き鍔部１２とを有する。
【００１７】
シールリップ２は、金属環１の内向き鍔部１２の内周位置から、装着状態において密封空間Ａ側となる方向へ延び、その先端近傍の内周に、回転軸１０の外周面と摺動可能に密接される断面山形のリップエッジ２１と、このリップエッジ２１を境にして、密封空間Ａ側へ向けて大径になる密封空間側円錐面２２と、大気Ｂ側へ向けて大径になる大気側円錐面２３が形成されている。なお、リップエッジ２１は請求項１に記載された摺動シール面に相当し、回転軸１０は、請求項１に記載された回転体に相当する。
【００１８】
シールリップ２における大気側円錐面２３には、一端がリップエッジ２１に達する多数の凹凸条２４が円周方向所定ピッチで形成されている。図２に一層明確に示されるように、各凹凸条２４は、図中に太い矢印で示される回転軸１０の回転方向へ向けてこの回転軸１０の外周面との間の間隙Ｇを狭める方向へ相対的に緩勾配で傾斜した第一斜面２４ａと、前記間隙Ｇが最も狭まった部分から第一斜面２４ａより相対的に急勾配で立ち上がる第二斜面２４ｂとからなる。
【００１９】
また、この凹凸条２４は、回転軸１０が図１又は図２に太い矢印で示される方向へ回転することによって、この回転軸１０の外周で共回りする流体をリップエッジ２１側へ送り出すネジポンプ作用を生じる方向へ、回転方向に対して所定の傾斜角度をなして延びている。
【００２０】
ダストリップ３は、金属環１の内向き鍔部１２の内周位置から、シールリップ２と反対側（装着状態において大気Ｂ側となる方向）へ円錐筒状に延び、その先端部３１が回転軸１０の外周面と近接対向されるようになっている。また、このダストリップ３における先端部３１よりシールリップ２側の内周面には、円周方向所定間隔で複数のリブ３２が形成されており、回転軸１０の外周にシールリップ２とダストリップ３により画成される環状空間Ｃが負圧になった時に、この負圧を受けてダストリップ３が変形することによって回転軸１０の外周面に当接される前記リブ３２が、ダストリップ３の先端部３１を回転軸１０の外周面から僅かに浮上した状態に支持するようになっている。
【００２１】
固定シール部４は、シールリップ２及びダストリップ３と連続したゴム状弾性材料が、金属環１の内向き鍔部１２におけるシールリップ２と反対側（装着状態における大気Ｂ側）から外周筒部１１の外周側へ廻り込んで形成されたもので、不図示の軸孔ハウジングの内周面に、径方向に適当に圧縮された状態で密嵌固定されるものである。
【００２２】
ガータスプリング５は、金属製のコイルスプリングを環状に繋げたものであって、シールリップ２における先端近傍の外周面に形成された環状溝２５に嵌着されている。
【００２３】
以上の構成を備えるオイルシールは、シールリップ２が密封空間Ａ側を向くように不図示の軸孔ハウジングの内周面に圧入により組み込まれて、シールリップ２におけるリップエッジ２１が、回転軸１０の外周面に摺動可能に密接されることによって、密封空間Ａの密封対象油が軸周から大気Ｂ側へ漏洩するのを防止し、ダストリップ３によって、大気Ｂ側のダストが、密封空間Ａへ侵入するのを防止するものである。
【００２４】
ここでシールリップ２のリップエッジ２１と回転軸１０の外周面との間には、凹凸条２４によって多数の微小間隙Ｇが形成されており、この間隙Ｇ内には、密封空間Ａ側から大気Ｂ側へ漏洩しようとする密封対象油の一部が導入されている。そして、回転軸１０が図２に太い矢印で示されるように時計回りの方向へ回転している状態を想定すると、各間隙Ｇ内に導入された密封対象油は、回転軸１０の回転に伴って共回りして凹凸条２４の第一斜面２４ａによる前記間隙Ｇの狭まり方向へクサビのように介入して動圧を発生する。
【００２５】
なお、回転軸１０の回転に伴ってその外周を共回りする密封対象油は、第一斜面２４ａによる間隙Ｇの最も狭まった部分から、第二斜面２４ｂによって間隙Ｇが拡大されている部分へ通過するが、この第二斜面２４ｂは、第一斜面２４ａより急勾配で立ち上がっているため、間隙Ｇの最も狭まった部分から密封対象油を吸い出して動圧を減少させてしまう逆クサビ効果が抑えられる。したがって、緩勾配の第一斜面２４ａによる間隙Ｇの狭まり方向へ介入する密封対象油の動圧によって、リップエッジ２１と回転軸１０の外周面との間に厚い流体潤滑膜が形成されるので、回転軸１０の外周面に対するシールリップ２の摺動抵抗が減少し、摺動トルク及び摺動発熱が有効に低減される。
【００２６】
また、凹凸条２４は、回転軸１０の回転方向に対して所定の傾斜角度をなすことによって、回転軸１０の外周で共回りする流体をリップエッジ２１側へ送り出すネジポンプ作用を惹起するため、大気Ｂ側への密封対象油の漏洩が有効に防止される。しかも、凹凸条２４は大気側円錐面２３に形成されているので、この凹凸条２４と回転軸１０の外周面との間の間隙Ｇは、リップエッジ２１側へ向かって漸次狭まっている。したがって、前記ネジポンプ作用は、図２に破線矢印で示されるように、リップエッジ２１側の狭まり隙間へ向けて密封対象油を介入させることになり、上述した第一斜面２４ａによるクサビ効果との協働によって、液体潤滑機能が一層高まり、摺動トルク及び摺動発熱を著しく低減することができる。
【００２７】
なお、凹凸条２４によるネジポンプ作用によって、回転軸１０の外周にシールリップ２とダストリップ３により画成される空間Ｃ内の空気が吸い出されるので、この空間Ｃ内は負圧になる。このため、大気Ｂ側との気圧差によって、ダストリップ３は内周側へ変位するような変形を受けるが、これによって回転軸１０の外周面に当接される複数のリブ３２が、ダストリップ３の先端部３１を回転軸１０の外周面から僅かに浮上した状態に支持して、大気Ｂ側から空間Ｃ内への空気の流入を許容するため、大気Ｂ側との気圧差は大きくならない。したがって、ダストリップ３が回転軸１０の外周面にベタ当たりして摺動トルク及び摺動発熱の増大を来すようなことはなく、凹凸条２４のネジポンプ作用が損なわれることもない。
【００２８】
また、回転軸１０の停止時には、上述したようなクサビ効果やネジポンプ作用が消滅し、リップエッジ２１が回転軸１０の外周面に密接されるので、漏れを生じることはない。
【００２９】
次に図３は、本発明におけるシールリップの凹凸条の形状変更例及びその作用を示す説明図である。この第二の形態において、上述した第一の形態と異なるところは、軸心と直交する断面形状において、各凹凸条２４の第一斜面２４ａと第二斜面２４ｂの間の嶺部２４ｃを平坦にし、すなわちこの嶺部２４ｃを、図１に示される大気側円錐面２３と連続した円錐面をなすように形成したものである。その他の構成は、第一の形態と同様である。
【００３０】
したがって、この第二の形態も第一の形態と同様の効果が実現される。
【００３１】
次に図４、図５及び図６は、それぞれ本発明に係るオイルシールの他の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。これらの形態において、上述した第一の形態と異なるところは、回転軸１０の外周面に摺動可能に密接されるシールリップ２の摺動シール面を、図１のようなリップエッジ２１の代わりに円筒面状シール面２６としたものである。その他の部分は、図１と同様に構成されている。
【００３２】
またこれらの形態のうち、図４に示される形態では、円周方向所定ピッチの凹凸条２４がシールリップ２における大気側円錐面２３に形成されており、図５に示される形態では、円周方向所定ピッチの凹凸条２４が円筒面状シール面２６に形成されており、図６に示される形態では、円周方向所定ピッチの凹凸条２４が大気側円錐面２３及び円筒面状シール面２６の双方に互いに連続して形成されている。
【００３３】
そしてこれらの形態でも、各凹凸条２４は、先に説明した第一の形態と同様、回転軸１０の回転方向へ向けてこの回転軸１０の外周面との間の間隙を狭める方向へ相対的に緩勾配で傾斜した第一斜面２４ａと、前記間隙が最も狭まった部分から第一斜面２４ａより相対的に急勾配で立ち上がる第二斜面２４ｂとからなると共に、回転軸１０の回転によって流体を密封空間Ａ側へ送り出すネジポンプ作用を生じる方向へ、回転方向に対して所定の傾斜角度をなして延びている。したがって、第一の形態と同様の効果が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るオイルシールの第一の形態をその軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。
【図２】第一の形態によるシールリップの凹凸条の形状及びその作用を示す説明図である。
【図３】シールリップの凹凸条の形状変更例及びその作用を示す説明図である。
【図４】本発明に係るオイルシールの他の形態をその軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。
【図５】本発明に係るオイルシールの他の形態をその軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。
【図６】本発明に係るオイルシールの他の形態をその軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。
【図７】従来のオイルシールをその軸心を通る平面で切断して示す片側断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  金属環
２  シールリップ
２１  リップエッジ（摺動シール面）
２２  密封空間側円錐面
２３  大気側円錐面
２４  凹凸条
２４ａ  第一斜面
２４ｂ  第二斜面
２６  円筒面状シール面（摺動シール面）
３  ダストリップ
３２  リブ
４  固定シール部
５  ガータスプリング
１０  回転軸（回転体）
Ａ  密封空間
Ｂ  大気
Ｃ  環状空間
Ｇ  間隙
【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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