(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記排出溝は、互いに隣接する前記ネジ突起の間において前記リップ先端との間に鈍角を形成する前記ネジ突起と前記平行溝とが交差する部分から延びていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の密封装置。
前記ネジ突起は、該ネジ突起の延び方向に直交する断面の形状が一様である平行ネジ突起と、前記大気側面からの高さが前記ネジ突起の延び方向に沿って漸次変化する舟底状の舟底ネジ突起とを備え、前記ネジ突起において、前記舟底ネジ突起は該舟底ネジ突起の前記密封対象物の側において前記平行ネジ突起に接続していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の密封装置。
【背景技術】
【0002】
従来から、例えば車両等のエンジンにおいて、回転軸とこの回転軸が挿通されたハウジングの貫通穴との間を密封するために密封装置が用いられている。
図5は、従来の密封装置の一例の概略構造を示すための軸線に沿う断面における断面図である。従来の密封装置100は、
図5に示すように、金属製の補強環101に一体的に弾性体から成る弾性体部102が形成されており、弾性体部102には、シールリップ103とダストリップ104とが形成されている。シールリップ103において、オイル等の密封対象物の側には、内周に向かって凸の断面楔形のリップ先端部105が形成されている。リップ先端部105は、密封対象物側の円錐面である密封側面106と、非密封対象物側(大気側)の円錐面である大気側面107とによって画成されている。また、シールリップ103において、リップ先端部105に対向する外周側の面には、リップ先端部105を内周側に付勢するガータスプリング108が取り付けられており、リップ先端部105に回転軸に対する緊迫力を与えている。
【0003】
また、従来の密封装置には、大気側から密封対象物側へ向かう気流を形成して、リップ先端部を超えて大気側に漏れ出したオイル等の密封対象物を密封対象物側に押し戻すポンプ作用を発揮する、等間隔に配列された複数のネジ突起を備えるものがある。例えば、密封装置100は、ポンプ作用を発揮するネジ突起109を大気側面107に備え、ネジ突起109は、リップ先端部105のリップ先端105aから延びる平行ネジ突起110と、大気側において平行ネジ突起110に続く舟底ネジ突起111とを備える。平行ネジ突起110は、リップ先端105aに対して斜めに延びており、その延び方向に直交する断面の形状は延び方向に亘って一様となっている。また、舟底ネジ突起111は、平行ネジ突起110と同一方向に延びており、高さ及び幅が延び方向における中途部において最大となるような舟底の形状を有している(例えば、特許文献1参照)。このような、平行ネジ突起110と舟底ネジ突起111とから成るネジ突起109により、リップ先端部105の摩耗が進行したとしても、ネジ突起109によるポンプ作用が維持されるようになっている。
【0004】
上述のような従来の密封装置100においては、ダストリップ104の摩耗等によるしめ代の低下、回転軸の偏心、取付偏心等により、ダストリップ104と回転軸との間に隙間が発生し、この隙間を介して大気側からリップ先端部105と回転軸との間に、泥水や砂、ダスト等の異物が侵入してしまう場合がある。この場合、異物がリップ先端105a側に運ばれ、リップ先端105aと回転軸との間に異物が噛み込み、リップ先端105aと回転軸との間に隙間が発生して密封対象物の大気側への漏洩が起こることがあり、密封装置100の交換若しくは洗浄が必要となる。
【0005】
このため、従来の密封装置には、
図6に示すように、リップ先端部105の大気側面107において、リップ先端105aと平行に延びる平行溝121が形成された密封装置がある。平行溝121は、例えば密封装置120のように、平行ネジ突起110と舟底ネジ突起111との接続部においてネジ突起109と交差し、隣接するネジ突起109の間において大気側面107から凹んでいる。この平行溝121により、密封装置120においては、回転軸とダストリップ104との間の隙間の発生により大気側からリップ先端部105と回転軸との間に異物が侵入した場合でも、異物が平行溝121に進入して留まるため、異物がリップ先端105aに近づくことは抑制されている(例えば、特許文献2参照)。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記平行溝121を有する密封装置120においては、侵入した異物のリップ先端105a側への更なる侵入を平行溝121により抑制することはできるが、異物は平行溝121内に堆積することになる。この平行溝121内への異物の堆積を抑制することができれば、平行溝121内に異物の進入空間を残しておくことができ、侵入した異物のリップ先端105a側への更なる侵入を抑制するこの平行溝121の作用を半永続的に維持することができる。
【0008】
このため、従来の密封装置120においては、平行溝121内への異物の堆積を抑制可能にすることが望まれていた。
【0009】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、平行溝内への異物の堆積を抑制することができる密封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、本発明に係る密封装置は、軸線を中心とする環状の補強環と、シールリップ及びダストリップを備え、前記補強環に取り付けられている、弾性体から形成されている前記軸線を中心とする環状の弾性体部とを備え、前記シールリップは、リップ先端を介して接続されている密封対象物の側の環状の密封側面と非密封対象物の側の環状の大気側面とにより画成されている、内周側に向かって凸のリップ先端部を備え、前記リップ先端部は、前記大気側面に、平行溝と、前記密封対象物の側に向かう気流を形成可能にする複数のネジ突起と、少なくとも1つの排出溝とを備え、前記平行溝は、前記大気側面から環状に凹んでいる、前記リップ先端に対して平行に延びている溝であり、前記ネジ突起は、前記リップ先端に対して斜めに延びる前記大気側面から突出した突起であり、前記リップ先端から前記平行溝を越えて延びており、前記複数のネジ突起は、互いに平行に等間隔で配列されており、前記排出溝は、前記大気側面から凹んでいる、前記平行溝に連通して該平行溝から前記非密封対象物の側に向かって延びる溝であることを特徴とする。
【0011】
本発明の一態様に係る密封装置において、前記排出溝は、互いに隣接する前記ネジ突起の間において、前記平行溝から前記非密封対象物の側に向かって延びている。
【0012】
本発明の一態様に係る密封装置において、前記排出溝は、前記リップ先端に対して前記ネジ突起とは反対側に斜めに延びている。
【0013】
本発明の一態様に係る密封装置において、前記排出溝は、互いに隣接する前記ネジ突起の間において前記リップ先端との間に鈍角を形成する前記ネジ突起と前記平行溝とが交差する部分から延びている。
【0014】
本発明の一態様に係る密封装置において、前記ネジ突起は、該ネジ突起の延び方向に直交する断面の形状が一様である平行ネジ突起と、前記大気側面からの高さが前記ネジ突起の延び方向に沿って漸次変化する舟底状の舟底ネジ突起とを備え、前記ネジ突起において、前記舟底ネジ突起は該舟底ネジ突起の前記密封対象物の側において前記平行ネジ突起に接続している。
【発明の効果】
【0015】
本発明に係る密封装置によれば、平行溝内への異物の堆積を抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0018】
図1は、本発明の実施の形態に係る密封装置1の概略構成を示すための、軸線xに沿う断面における部分断面図である。本発明の実施の形態に係る密封装置1は、自動車や汎用機械等において回転軸とこの回転軸が挿通される貫通穴を有する部材との間を密封するために用いられ、例えば、自動車のエンジンにおいて、クランクシャフトとフロントカバーとの間を密封するために適用される。以下、説明の便宜上、軸線x方向において矢印a(
図1参照)方向を外側とし、軸線x方向において矢印b(
図1参照)方向を内側とする。より具体的には、外側とは、非密封対象物の側であり、密封対象物が存在しないようにする大気側であり、内側とは、密封対象物の側でありオイル等の密封対象物に面する側である。また、軸線xに垂直な方向(以下、「径方向」ともいう。)において、軸線xから離れる方向(
図1の矢印c方向)を外周側とし、軸線xに近づく方向(
図1の矢印d方向)を内周側とする。
【0019】
密封装置1は、
図1に示すように、軸線xを中心とする環状の金属製の補強環10と、軸線xを中心とする環状の弾性体から成る弾性体部20とを備える。弾性体部20は、補強環10に一体的に取り付けられている。補強環10の金属材としては、例えば、ステンレス鋼やSPCC(冷間圧延鋼)がある。弾性体部20の弾性体としは、例えば、各種ゴム材がある。各種ゴム材としては、例えば、ニトリルゴム(NBR)、水素添加ニトリルゴム(H−NBR)、アクリルゴム(ACM)、フッ素ゴム(FKM)等の合成ゴムである。
【0020】
補強環10は、例えばプレス加工や鍛造によって製造され、弾性体部20は成形型を用いて架橋(加硫)成型によって成形される。この架橋成型の際に、補強環10は成形型の中に配置されており、弾性体部20が架橋接着により補強環10に接着され、弾性体部20が補強環10と一体的に成形される。
【0021】
補強環10は、例えば、
図1に示すように、断面略L字状の形状を呈しており、軸線x方向に延びる円筒状の部分である円筒部11と、円筒部11の外側の端部から内周側に向かって広がる中空円盤状の部分であるフランジ部12とを備える。
【0022】
弾性体部20は、補強環10に取り付けられており、本実施の形態においては補強環10を外側及び外周側から覆うように補強環10と一体的に成形されている。弾性体部20は、シールリップ21と、ダストリップ22と、リップ腰部23とを備える。
図1に示すように、リップ腰部23は、弾性体部20において、補強環10のフランジ部12における内周側の端部の近傍に位置する部分であり、シールリップ21は、リップ腰部23から内側に向かって延びる部分であり、補強環10の円筒部11に対向して配置されている。ダストリップ22は、リップ腰部23から外側に軸線xに向かって延びている。
【0023】
シールリップ21は、内側の端部に、軸線xに沿う断面の形状(以下、断面形状ともいう。)が内周側に向かって凸の楔形状の環状のリップ先端部24を有している。リップ先端部24は、リップ先端25を介して接続されている、密封対象物側(内側)の環状の密封側面26と、非密封対象物側(外側又は大気側)の環状の大気側面27とにより画成されている。密封側面26は、軸線x方向において内側に向かうに連れて拡径する円錐面状のテーパ面であり、大気側面27は、軸線x方向において外側に向かうに連れて拡径する円錐面状のテーパ面である。密封側面26と大気側面27とは互いに小径側で交わっており、この交わる部分においてリップ先端25が形成されている。リップ先端25は、軸線xに直交する面において軸線xを中心とする円を描いており、リップ先端部24において最も内周側に位置する。リップ先端部24は、使用状態において、リップ先端25及びその近傍が、図示しない回転軸の外周面に摺動可能に密接して接触するように形成されており、回転軸が挿通される貫通穴を密封するようになっている。
【0024】
また、シールリップ21の外周部側には、リップ先端部24に対向して、ガータスプリング28が嵌着されており、ガータスプリング28は、シールリップ21のリップ先端部24を径方向において内周側に付勢して、リップ先端部24に回転軸に対する所定の大きさの緊迫力を与えている。
【0025】
ダストリップ22は、リップ腰部23から延びる部位であり、外側且つ内周側の方向に延出している。ダストリップ22により、使用状態におけるリップ先端部24方向への、泥水や砂、ダスト等の異物の進入の防止が図られている。
【0026】
また、弾性体部20は、嵌合部29を備える。嵌合部29は、補強環10のフランジ部12を外側から覆うと共に、補強環10の円筒部11を外周側から覆っている。嵌合部29は、回転軸が挿通される図示しない部材の貫通穴に密封装置1が圧入された際に、この貫通穴と補強環10の円筒部11との間において径方向に圧縮されて、径方向外側に向かう力である嵌合力を所定の大きさ発生するように、径方向の厚さが設定されている。
【0027】
また、密封装置1のリップ先端部24は、大気側面27に、複数のネジ突起30と、平行溝31と、少なくとも1つの排出溝32とを備える。複数のネジ突起30は、密封対象物側(内側)に向かう気流を形成可能にするために設けられており、平行溝31と排出溝32とは、泥水や砂、ダスト等の異物がリップ先端25に近接することを抑制するために設けられている。
図2は、密封装置1のリップ先端部24を拡大して示す密封装置1の部分拡大図である。
【0028】
図2に示すように、ネジ突起30は、大気側面27から内周側に突出した突起であり、大気側面27において螺旋状にリップ先端25に対して斜めに延びている。また、これら複数のネジ突起30は、大気側面27において周方向に亘って、互いに平行に等しい間隔wで配列されており、後述するように、リップ先端25から平行溝31を越えて大気側に延びている。ネジ突起30は、大気側面27上において、リップ先端25に対して回転軸の摺動方向(
図2の矢印R方向)とは反対方向に傾いており、回転軸の回転に伴って、大気側(外側)から密封対象物側(内側)へ向かう気流を発生してポンプ作用を発生可能にする形状となっている。つまり、密封装置1は、右回転用であり、回転軸は外側から内側に向かって見て右回転する。なお、本発明の実施の形態に係る密封装置は、右回転する回転軸用のものに限らず、左回転する回転軸用の構造を有するものであってもよい。
【0029】
ネジ突起30は、具体的には、
図2に示すように、ネジ突起30の延び方向に直交する断面の形状が一様な突起の部分である平行ネジ突起33と、大気側面27からの高さがネジ突起30の延び方向に沿って漸次変化する舟底状に突起する部分である舟底ネジ突起34とを備える。
【0030】
図3は、ネジ突起30の形状を例示するための図であり、
図3(a)はネジ突起30を大気側面27に沿って延び方向に直交する方向に見たネジ突起30の拡大図であり、
図3(b)はネジ突起30の平行ネジ突起33の延び方向に直交する断面における断面図であり、
図3(c)はネジ突起30の舟底ネジ突起34の延び方向に直交する断面における断面図である。
【0031】
図3(a)に示すように、ネジ突起30において、平行ネジ突起33は、リップ先端25から大気側に向かって延びる突起部分であり、大気側面27からの高さh1が延び方向に亘って一様である。また、平行ネジ突起33は、延び方向に直交する断面における断面形状が延び方向に亘って一様であり、その断面形状は特に限定されるものではなく、例えば、矩形、略矩形、三角形、又は略三角形である。本実施の形態においては、
図3(b)に示すように、平行ネジ突起33の延び方向に直交する断面における断面形状は、三角形であり、内周側に尖端を備えている。
【0032】
図3(a)に示すように、ネジ突起30において、舟底ネジ突起34は、平行ネジ突起33の大気側の端部から大気側に向かって延びる突起部分であり、大気側面27からの高さが延び方向に亘って一様ではなく漸次変化している。具体的には、この舟底ネジ突起34の大気側面27からの高さは、舟底ネジ突起34が平行ネジ突起33と接続する部分である接続部35において、平行ネジ突起33の高さh1と同じであり、大気側に向かって漸次高くなり、接続部35から大気側方向に所定の位置p1において高さh2となり最大の高さとなる。そして、位置p1から更に大気側に向かうに連れて、舟底ネジ突起34の大気側面27からの高さは、高さh2から漸次減少していき、接続部35から大気側方向に所定の位置p2においてゼロとなる。また、舟底ネジ突起34は、延び方向に直交する断面における断面形状が延び方向に亘って相似しており、この断面形状の面積は、接続部35から大気側に向かうに連れて漸次大きくなり、位置p1において最大となり、そして位置p1から更に大気側に向かうに連れて漸次小さくなっている。舟底ネジ突起34の延び方向に直交する断面における断面形状は特に限定されるものではなく、例えば、矩形、略矩形、三角形、又は略三角形である。本実施の形態においては、
図3(c)に示すように、舟底ネジ突起34の延び方向に直交する断面における断面形状は、三角形であり、内周側に尖端を備えている。このように、舟底ネジ突起34は、舟底状の形状の突起である。
【0033】
このように、ネジ突起30において、大気側で平行ネジ突起33に続く舟底ネジ突起34は、高さが大気側に向かって接続部35から位置p1まで漸次増大し次いで位置p1から漸次減少する舟底形状となっているので、リップ先端部24が摩耗して、平行ネジ突起33が摩滅した場合であっても、舟底ネジ突起34が回転軸に接触して、ポンプ作用の発揮を維持することができる。
【0034】
また、
図2に示すように、平行溝31は、大気側面27から外周側に凹んでおり、大気側面27において軸線xを中心として環状に延びている溝である。また、平行溝31は、リップ先端25に対して平行に延びている。平行溝31の延び方向に直交する断面における断面形状は特に限定されるものではなく、例えば、矩形、略矩形、三角形、又は略三角形である。
【0035】
また、
図3(a)に示すように、平行溝31は、大気側面27上において、ネジ突起30において平行ネジ突起33と舟底ネジ突起34とが接続する接続部35の位置を通るように延びている。つまり、平行溝31は、平行ネジ突起33と舟底ネジ突起34との接続部(接続部35)において、ネジ突起30と交差するよう大気側面27に延びている。
【0036】
排出溝32は、
図2に示すように、大気側面27から凹んでおり、平行溝31に連通して平行溝31から非密封対象物側(大気側)に向かって延びている、大気側面27に形成された溝である。また、排出溝32の延び方向に直交する断面における断面形状は特に限定されるものではなく、例えば、矩形、略矩形、三角形、又は略三角形である。本実施の形態に係る密封装置1は、複数の排出溝32を有しており、各排出溝32は、互いに隣接するネジ突起30の間に設けられている。
【0037】
より具体的には、排出溝32は、リップ先端25に直交する方向、又は、リップ先端25に直交する方向からリップ先端25に対してネジ突起30が傾斜する方向とは反対方向側に向かう方向に延びている。本実施の形態においては、排出溝32は、
図2に示すように、リップ先端25に対してネジ突起30が傾斜する方向とは反対方向に向かってリップ先端25に対して傾斜している。また、排出溝32は、大気側面27上の互いに隣接するネジ突起30の間において、2つのネジ突起30のうち、リップ先端25と鈍角な挟角を形成するネジ突起30(回転軸の摺動方向Rとは反対側のネジ突起30)と平行溝31とが交差する部分(交差部36)から延びている。そして、排出溝32は、大気側面27上を、大気側面27の大気側の端部まで延びている。また、
図4に示すように、排出溝32は、延び方向に直交する断面における断面形状が三角形となっている。
【0038】
このように、排出溝32は、大気側面27上で互いに隣接するネジ突起30の間の各々において、平行溝31を大気側面27よりも大気側の空間に接続している。なお、排出溝32は、互いに隣接するネジ突起30の間の全てに設けられておらず、いずれか1つ、または、1つおき等のいずれかに設けられていてもよい。また、排出溝32は、リップ先端25に直交する方向に延びるものが好ましい。また、排出溝32の平行溝31との接続位置は、上記交差部36に限るものではない。
【0039】
以下、排出溝32及び平行溝31の作用について説明する。
【0040】
ダストリップ22の摩耗等によるダストリップ22のしめ代の低下、回転軸の偏心、密封装置1の取付け時の回転軸に対する偏心等により、ダストリップ22と回転軸との間に隙間が発生し、この隙間を介して大気側からリップ先端部24と回転軸との間に異物が侵入する場合がある。このように異物が侵入した場合でも、上述のように、平行溝31が、大気側面27においてリップ先端25から大気側に離れた位置に、互いに隣接するネジ突起30の間に亘って延びる溝を形成しているので、侵入した異物が更にリップ先端25に近づいた場合は、この異物は平行溝31内に進入する。このため、異物が平行溝31を越えて、リップ先端25に近づくことを抑制でき、リップ先端25と回転軸との間に異物が噛み込み、リップ先端25と回転軸との間に隙間が発生して密封対象物が大気側へ漏洩することが抑制されている。
【0041】
上述のように、侵入した異物は平行溝31内に進入し、平行溝31内には異物が堆積されていく。異物の進入が続くと、いずれ平行溝31は異物によって満たされ、異物が大気側面27上に堆積されていくか、または、リップ先端25に接近していく。異物が大気側面27上に堆積されていくと、堆積した異物が回転軸と干渉してリップ先端部24を回転軸から浮き上がらせて、リップ先端25と回転軸との間に隙間が発生し、密封対象物の漏洩が起こる。一方、異物がリップ先端25に接近していくと、上述のように、リップ先端25と回転軸との間に異物が噛み込み、リップ先端25と回転軸との間に隙間が発生して密封対象物が大気側へ漏洩する。
【0042】
ここで、密封装置1においては、排出溝32が平行溝31を大気側面27よりも大気側の空間に接続している。このため、平行溝31に進入した異物や堆積した異物は、排出溝32を介して、大気側面27よりも大気側に移動可能になっており、排出溝32は、平行溝31内の異物を大気側に排出することができる。また、回転軸の回転時には、ネジ突起30はポンプ作用を発揮し、大気側から密封対象物側へ向かう気流を発生させる。この気流により、排出溝32には回転軸の摺動方向Rに向かう力が発生し、この気流による力によって排出溝32内の異物を排出溝32に沿って移動させることができる。そして、この気流による力によって異物を排出溝32に沿って押圧し、排出溝32を介して平行溝31内の異物を大気側に押し出すことができる。
【0043】
このように、密封装置1においては、平行溝31に排出溝32が連通しているので、平行溝31内に進入した異物をリップ先端部24よりも大気側に押し出すことができる。また、ネジ突起30の奏するポンプ作用によって発生する気流の力により、排出溝32による平行溝31内の異物の排出能力を向上させることができる。
【0044】
また、排出溝32は、互いに隣接するネジ突起30間において、上記気流の上流側に位置する交差部36で平行溝31と接続している。このため、平行溝31内の異物の排出のために上記気流の力をより効果的に使うことができ、排出溝32による平行溝31内の異物の排出能力をより向上させることができる。
【0045】
上述のように、本発明の実施の形態に係る密封装置1によれば、排出溝32を介して、平行溝31内に進入した異物を大気側に排出することができるので、平行溝31内への異物の堆積を抑制することができる。
【0046】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。
【0047】
具体的には、上述のような排出溝32を有しているものであれば、補強環10や弾性体部20の形態は他の形態であってもよい。なお、排出溝32は、大気側面27を平行溝31と大気側の端との間の全体に亘って延びているとしたが、排出溝32は、大気側面27を平行溝31から大気側に大気側面27の途中まで延びていてもよい。この場合においても異物をリップ先端25から遠ざけることができる。
【0048】
また、本実施の形態に係る密封装置1は、自動車のエンジンに適用されるものとしたが、本発明に係る密封装置の適用対象はこれに限られるものではなく、他の車両や汎用機械、産業機械等の回転軸等、本発明の奏する効果を利用し得るすべての構成に対して、本発明は適用可能である。