JP2018200091A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転時の摺動抵抗の低減および非回転時における密封対象物の漏洩を防止する。【解決手段】軸と軸が挿入される孔との間の環状の隙間を密封する密封装置であって、孔に嵌着される密封装置本体と、軸に取り付けられるスリンガとを備え、密封装置本体は、軸線周りに環状の補強環と、補強環に取り付けられた軸線周りに環状の弾性体部とを有し、スリンガは、外周側に向かって延びる軸線周りに環状のフランジ部を有し、弾性体部は、軸線方向において一方の側へ延びる、フランジ部に軸線方向において外側面に接触する軸線周りに環状の端面リップを有し、フランジ部の外側面には周方向に一定間隔毎に内周側から外周側の外周端縁に到達するように放射状に設けられた複数の山部および複数の谷部からなる放射状溝が設けられ、放射状溝には、内周側から外周側へ向かうに連れて端面リップのリップ先端部が押し付けられる際の押圧力が変化する押圧力可変構造を有する。【選択図】 図４

Description

本発明は、軸とこの軸が挿入される孔との間の密封を図るための密封装置に関する。

車両や汎用機械等において、例えば潤滑油等の密封対象物の漏洩の防止を図るために、軸とこの軸が挿入される孔との間を密封するために従来から密封装置が用いられている。このような密封装置においては、シールリップを軸に又は軸に取りけられる環状部材に接触させることにより軸と密封装置との間の密封を図っている。密封のためのこのシールリップの軸との接触は軸に対する摺動抵抗（トルク抵抗）ともなっている。近年、車両等の低燃費化の要求から、密封装置には、軸に対する摺動抵抗の低減が求められており、密封性能を維持又は向上させつつ軸に対する摺動抵抗の低減を図ることができる構造が求められている。

密封装置の密封性能の向上にはシールリップの数を増やすことが考えられるが、シールリップの数を増やすことにより摺動抵抗が上昇してしまう。これに対して、シールリップの増加による密封ではなく、シールリップが接触するスリンガに溝を設け、スリンガの回転時の遠心力と溝のポンプ作用により大気側の空気と一緒に油等の密封対象物を密封対象側へ送ることによりシール性を向上させたものがある。また、シールリップとスリンガとの接触部分から滲み出た密封対象物についても、スリンガの回転時の遠心力と溝のポンプ作用により密封対象側へ戻すことができる。このように、溝のポンプ作用によって密封装置の密封性能の向上を図る構造が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平２−１１３１７３号公報

このようなポンプ作用を利用した従来の密封装置においては、密封性能の向上を図りつつ摺動抵抗の低減を図ることができる。しかしながら、このような密封装置では、スリンガの非回転時には、当該スリンガの溝を伝って密封対象物が大気側へ漏洩してしまう場合がある。

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、回転時の摺動抵抗の低減を図るとともに非回転時における密封対象物の静止漏れを防止し得る密封装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る密封装置は、軸と該軸が挿入される孔との間の環状の隙間の密封を図るための密封装置であって、前記孔に嵌着される密封装置本体と、前記軸に取り付けられるスリンガとを備え、前記密封装置本体は、軸線周りに環状の補強環と、該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軸線周りに環状の弾性体部とを有しており、前記スリンガは、外周側に向かって延びる前記軸線周りに環状の部分であるフランジ部を有しており、前記弾性体部は、軸線方向において一方の側に向かって延びる、前記フランジ部に前記軸線方向において他方の側の面に接触する前記軸線周りに環状のリップである端面リップを有しており、前記スリンガの前記フランジ部の前記他方の側の面には、周方向に一定間隔毎に内周側から外周側の外周端縁に到達するように放射状に設けられた複数の山部および複数の谷部からなる放射状溝が設けられ、前記放射状溝は、内周側から前記外周側へ向かうに連れて前記端面リップのリップ先端部が押し付けられる際の押圧力が変化する押圧力可変構造を有していることを特徴とする。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記押圧力可変構造は、前記山部の高さが内周側から前記外周端縁に向かうに連れて一定であり、前記谷部の高さが内周側から前記外周端縁に向かうに連れて前記山部に近付く傾斜形状を有し、前記山部および前記谷部により形成された溝部の深さが内周側から前記外周端縁に向かうに連れて浅くなることを特徴とする。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記放射状溝の前記押圧力可変構造は、前記山部および前記谷部からなる溝深さが一定であり、前記山部および前記谷部が内周側から前記外周端縁に向かうに連れて前記フランジ部の厚さが太くなり、前記山部および前記谷部が前記外周端縁に近付くほど外側に突出していることを特徴とする。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記端面リップのうち前記スリンガの前記フランジ部の前記他方の側の面に接触するスリンガ接触部は、前記放射状溝と交差するように接触していることを特徴とする。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記放射状溝は、断面Ｖ字状に形成されていることを特徴とする。

本発明に係る密封装置によれば、回転時の摺動抵抗の低減を図るとともに非回転時における密封対象物の静止漏れを防止し得る密封装置を実現することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る密封装置の概略構成を示すための軸線ｘに沿う断面における断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る密封装置の軸線に沿う断面の一部を拡大して示す部分拡大断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る密封装置がハウジングおよび軸孔に挿入された軸に取り付けられた使用状態における密封装置の部分拡大断面図である。 図１に示す密封装置におけるスリンガのフランジ部の一部を外側から見た状態を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るスリンガのフランジ部の構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るスリンガのフランジ部（外周側円盤部）の内周側および外周側における放射状溝の断面構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るスリンガのフランジ部に形成された放射状溝の他の構成例を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る密封装置において非回転時の内周側、および、外周側における端面リップとスリンガとの接触状態の説明に供する略線図である。 本発明の第１の実施の形態に係る密封装置において回転時の内周側、および、外周側における端面リップとスリンガとの接触状態の説明に供する略線図である。 本発明の第２の実施の形態に係る密封装置がハウジングおよび軸孔に挿入された軸に取り付けられた使用状態におけるスリンガの構成を示す拡大断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るスリンガの構成を示す平面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るスリンガの構成を示す部分拡大平面図である。

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。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１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断面図であり、図２は、本発明の第１の実施の形態に係る密封装置１の軸線ｘに沿う断面の一部を拡大して示す部分拡大断面図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る密封装置がハウジングおよび軸孔に挿入された軸に取り付けられた使用状態における密封装置の部分拡大断面図である。

本実施の形態に係る密封装置１は、軸とこの軸が挿入される孔との間の環状の隙間の密封を図るための密封装置であり、車両や汎用機械において、軸とハウジング等に形成されたこの軸が挿入される孔（軸孔）との間を密封するために用いられる。例えば、エンジンのクランクシャフトとフロントカバーやシリンダブロック及びクランクケースに形成されている軸孔であるクランク孔との間の環状の空間を密封するために用いられる。なお、本発明の第１の実施の形態に係る密封装置１が適用される対象は、上記に限られない。

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（軸線方向において一方の側）を内側とし、軸線ｘ方向において矢印ｂ（図１参照）方向（軸線方向において他方の側）を外側とする。より具体的には、内側とは、密封対象空間の側（密封対象物側）であり潤滑油等の密封対象物が存在する空間の側であり、外側とは内側とは反対の側である。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。

図１に示すように、密封装置１は、後述する取付対象としての孔に嵌着される密封装置本体２と、後述する取付対象としての軸に取り付けられるスリンガ３とを備えている。密封装置本体２は、軸線ｘ周りに環状の補強環１０と、補強環１０に取り付けられている弾性体から形成されている軸線ｘ周りに環状の弾性体部２０とを備えている。スリンガ３は、外周側（矢印ｃ方向）に向かって延びる軸線ｘ周りに環状の部分であるフランジ部３１を有している。弾性体部２０は、軸線ｘ方向において一方の側（内側、矢印ａ方向）に向かって延びる、フランジ部３１に軸線方向ｘにおいて他方の側（外側、矢印ｂ方向側）の面と接触する軸線ｘ周りに環状のリップである端面リップ２１を有している。

スリンガ３のフランジ部３１の他方の側（外側）の面には、後述する放射状溝３３が周方向にわたって複数設けられている。

以下、密封装置１の密封装置本体２及びスリンガ３の各構成について具体的に説明する。

密封装置本体２において補強環１０は、図１、２に示すように、軸線ｘを中心又は略中心とする環状の金属製の部材であり、後述するハウジングの軸孔に密封装置本体２が圧入されて嵌合されて嵌着されるように形成されている。補強環１０は、例えば、外周側に位置する筒状の部分である筒部１１と、筒部１１の外側の端部から内周側に延びる中空円盤状の部分である円盤部１２と、円盤部１２の内周側の端部から内側且つ内周側へ延びる円錐筒状の環状の部分である錐環部１３と、錐環部１３の内側又は内周側の端部から内周側へ径方向に延びて補強環１０の内周側の端部に至る中空円盤状の部分である円盤部１４とを有している。補強環１０の筒部１１は、より具体的には、外周側に位置する円筒状又は略円筒状の部分である外周側円筒部１１ａと、外周側円筒部１１ａよりも外側及び内周側において延びる円筒状又は略筒状の部分である内周側円筒部１１ｂと、外周側円筒部１１ａと内周側円筒部１１ｂとを接続する部分である接続部１１ｃと有している。筒部１１の外周側円筒部１１ａは、密封装置本体２が後述するハウジング１００（図３）の軸孔１０１に嵌着された際に、密封装置本体２の軸線ｘと軸孔１０１の軸線との一致が図られるように、軸孔１０１に嵌め込まれる。補強環１０には、略外周側及び外側から弾性体部２０が取り付けられており、当該補強環１０により弾性体部２０を補強している。

弾性体部２０は、図１，２に示すように、補強環１０の円盤部１４の内周側の端の部分に取り付けられている部分である基体部２５と、補強環１０の筒部１１に外周側から取り付けられている部分であるガスケット部２６と、基体部２５とガスケット部２６との間において外側から補強環１０に取り付けられている部分である後方カバー部２７とを有している。ガスケット部２６は、より具体的には、図２に示すように、補強環１０の筒部１１の内周側円筒部１１ｂに取り付けられている。また、ガスケット部２６の外径は、後述する軸孔１０１を画成する内周面１０１ａ（図３参照）の径よりも大きくなっている。このため、密封装置本体２が後述する軸孔１０１に嵌着された場合、ガスケット部２６は、補強環１０の内周側円筒部１１ｂと軸孔１０１との間で径方向に圧縮され、軸孔１０１と補強環１０の内周側円筒部１１ｂとの間を密封する。これにより、密封装置本体２と軸孔１０１との間が密封される。ガスケット部２６は、軸線ｘ方向全体に亘って外径が軸孔１０１の内周面の径よりも大きくなっていなくてもよく、一部において外径が軸孔１０１の内周面の径よりも大きくなっていてもよい。例えば、ガスケット部２６の外周側の面に、先端の径が軸孔１０１を画成する内周面１０１ａの径よりも大きい環状の凸部が形成されていてもよい。

また、弾性体部２０において、端面リップ２１は、軸線ｘを中心又は略中心として円環状に基体部２５から内側（矢印ａ方向）に向かって延びており、密封装置１が取付対象において所望の位置に取り付けられた使用状態において、そのリップ先端部であるスリンガ接触部２２ａがある一定の締め代を持ってスリンガ３のフランジ部３１に外側から接触するように形成されている。端面リップ２１は、例えば、軸線ｘ方向において内側（矢印ａ方向）に向かうに連れて拡径する円錐筒状の形状を有している。つまり、図１，２に示すように、端面リップ２１は、軸線ｘに沿う断面（以下、単に断面ともいう。）において、基体部２５から内側及び外周側に、軸線ｘに対して斜めに延びている。

また、弾性体部２０は、ダストリップ２８と中間リップ２９とを有している。ダストリップ２８は、基体部２５から軸線ｘに向かって延びるリップであり、軸線ｘを中心又は略中心として円環状に基体部２５から延びており、後述する密封装置１の使用状態において、先端部が所定の締め代を持ってスリンガ３に外周側から接触するように形成されている。ダストリップ２８は、例えば、軸線ｘ方向において外側（矢印ｂ方向）に向かうに連れて縮径する円錐筒状の形状を有している。ダストリップ２８は、使用状態において、密封対象物側とは反対側である外側からダストや水分等の異物が密封装置１の内部に侵入することの防止を図っている。ダストリップ２８は、密封装置１の使用状態においてスリンガ３と接触しないように形成されていてもよい。

中間リップ２９は、図２に示すように、基体部２５から断面略Ｌ字型に内側へ向かって延びるリップであり、軸線ｘ方向を中心または略中心として円環状に基体部２５から延びており、基体部２５との間に内側に向かって開放する環状の凹部を形成している。中間リップ２９は、密封装置１の使用状態においてスリンガ３と接触していない。中間リップ２９は、使用状態において、端面リップ２１とスリンガ３とが接触するスリンガ接触部２２ａを越えて密封対象物が内部に滲み入った場合に、この滲み入った密封対象物がダストリップ２８側へ流れ出すことの防止を図るために形成されている。中間リップ２９は、軸線ｘ方向において内側に向かうに連れて縮径する円錐筒状の形状を有していてもよい。中間リップ２９は、その先端がスリンガ３に接触するように形成されていてもよい。

上述のように、弾性体部２０は、端面リップ２１、基体部２５、ガスケット部２６、後方カバー部２７、ダストリップ２８、及び中間リップ２９を有しており、各部分は一体となっており、弾性体部２０は同一の材料から一体に形成されている。

上述の補強環１０は、金属材から形成されており、この金属材としては、例えば、ステンレス鋼やＳＰＣＣ（冷間圧延鋼）がある。また、弾性体部２０の弾性体としては、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。

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）成形によって成形される。この架橋成形の際に、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と補強環１０とが一体的に成形される。

スリンガ３は、後述する密封装置１の使用状態において軸に取り付けられる環状の部材であり、軸線ｘを中心又は略中心とする円環状の部材である。スリンガ３は、断面が略Ｌ字状の形状を有しており、フランジ部３１と、フランジ部３１の内周側の端部に接続する軸線ｘ方向に延びる筒状又は略筒状の筒部３４とを有している。

フランジ部３１は、具体的には、筒部３４から径方向に延びる中空円盤状の又は略中空円盤状の内周側円盤部３１ａと、内周側円盤部３１ａよりも外周側において広がっている径方向に延びる中空円盤状の又は略中空円盤状の外周側円盤部３１ｂと、内周側円盤部３１ａの外周側の端部と外周側円盤部３１ｂの内周側の端部とを接続する接続部３１ｃとを有している。外周側円盤部３１ｂは、内周側円盤部３１ａよりも軸線ｘ方向において外側に位置している。なお、フランジ部３１の形状は、上述の形状に限られるものではなく、適用対象に応じて種々の形状とすることができる。例えば、フランジ部３１は、内周側円盤部３１ａ及び接続部３１ｃを有しておらず、外周側円盤部３１ｂが筒部３４まで延びており筒部３４に接続しており、筒部３４から径方向に延びる中空円盤状の又は略中空円盤状の部分であってもよい。

スリンガ３が端面リップ２１と接触する部分であるリップ接触部３２は、フランジ部３１において、外周側円盤部３１ｂの外側に面する面である外側面３１ｄに位置されている。外側面３１ｄは径方向に広がる平面に沿う面であることが好ましい。

図４は、図１に示す密封装置１におけるスリンガ３のフランジ部３１（特に外周側円盤部３１ｂ）の一部を外側から見た状態を示す斜視図である。図５は、本発明の第１の実施の形態に係るスリンガ３のフランジ部３１（外周側円盤部３１ｂ）の構成を示す平面図である。図６は、本発明の第１の実施の形態に係るスリンガ３のフランジ部３１（外周側円盤部３１ｂ）の内周側および外周側における放射状溝の断面構成を示す断面図である。図４乃至図６に示すように、フランジ部３１の外周側円盤部３１ｂにおける外側面３１ｄには、内側に凹む凹部からなる複数の放射状溝３３が形成されている。これら複数の放射状溝３３の存在により、スリンガ３が回転した際に、当該複数の放射状溝３３が設けられている領域（以下、これを「振切領域」ともいう。）において潤滑油等の密封対象物を遠心力によって外周側へ振り切る振切作用（振切効果）を発生させることが可能となる。

フランジ部３１（外周側円盤部３１ｂ）の外側面３１ｄにおいて、放射状溝３３は、リップ接触部３２よりも内周側の内周端縁３１ｎから当該リップ接触部３２よりも外周側の外周端縁３１ｅに到達するように放射状に設けられている。特に、放射状溝３３は、内周端縁３１ｎから外周端縁３１ｅまで直線的に延びている。この場合、端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａは、複数の放射状溝３３を交差して横切るような位置で接触されるため、振切領域の中に常に位置することになる。

具体的には、フランジ部３１の外側面３１ｄには、リップ接触部３２よりも内周側の内周端縁３１ｎから当該リップ接触部３２よりも外周側の外周端縁３１ｅに到達した状態で、周方向へ一定間隔毎に直線的で放射状に延びる複数の山部３３ｙが形成されている。またフランジ部３１の外側面３１ｄには、互いに隣接する複数の山部３３ｙ間の中心に位置し、内周端縁３１ｎから外周端縁３１ｅに到達した状態で、周方向へ一定間隔毎に直線的で放射状に延びる複数の谷部３３ｔが形成されている。

この場合、山部３３ｙは、１つの放射状溝３３、および、これと隣接する隣の放射状溝３３の双方における山部として機能する。また、谷部３３ｔは、１つの放射状溝３３毎に１つ設けられている。すなわち、放射状溝３３は、２つの山部３３ｙと１つの谷部３３ｔにより構成されている。この場合、放射状溝３３は、周方向に１２個設けられている。ただし、これに限るものではなく、放射状溝３３の山部３３ｙは、１つの放射状溝３３毎にそれぞれ２つ有していてもよく、放射状溝３３の個数についても、振切作用を働かせる程度に応じて１２個より多くてもよく、また少なくてもよい。

ここで、山部３３ｙにおける内周側および外周側の高さは、フランジ部３１の外側面３１ｄとほぼ同じであって一定である。具体的には、山部３３ｙは、内周端縁３１ｎから始まって外周端縁３１ｅに到達するまで同じ高さに形成されている。したがって放射状溝３３の山部３３ｙとフランジ部３１の外側面３１ｄとは面一である。ただし、山部３３ｙの高さは、内周端縁３１ｎから外周端縁３１ｅに向かって一定であれば、フランジ部３１の外側面３１ｄより僅かに低くてもよく、また、僅かに高くてもよい。

一方、谷部３３ｔにおける内周側および外周側の高さは変化している。谷部３３ｔの内周側の高さは、山部３３ｙの内周側の高さよりも大幅に低く形成され、当該谷部３３ｔの外周側の高さは、山部３３ｙの外周側の高さよりも僅かに低く形成されている。具体的には、谷部３３ｔは、内周端縁３１ｎから始まって外周端縁３１ｅに到達するまで、内周端縁３１ｎから外周端縁３１ｅに向かうに連れてその高さが次第に高くなっている。谷部３３ｔの内周端縁３１ｎ近傍が最も低く、谷部３３ｔの外周端縁３１ｅ近傍が最も高くなっている。

すなわち、谷部３３ｔの高さは、内周端縁３１ｎから外周端縁３１ｅへ向かうに連れて次第に高くなり、山部３３ｙの高さに近づくような傾斜を有している。ただし、谷部３３ｔの外周端縁３１ｅにおける高さは、山部３３ｙの外周端縁３１ｅよりも僅かに低いものとする。

このように放射状溝３３は、山部３３ｙの高さが内周側の内周端縁３１ｎから外周端縁３１ｅに向かうに連れて一定であり、谷部３３ｔの高さが内周端縁３１ｎから外周端縁３１ｅに向かうに連れて山部３３ｙに近付く傾斜形状を有している。すなわち放射状溝３３は、内周端縁３１ｎから外周端縁３１ｅに向かって次第にその溝深さが浅くなるような凹部形状を有している。したがって、放射状溝３３においては、端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａを放射状溝３３の山部３３ｙおよび谷部３３ｔに押し付ける押圧力が当該放射状溝３３の内周側よりも外周側の方に向かうに連れて強くなる押圧力可変構造を形成している。

この放射状溝３３は、図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、互いに隣接する２つの山部３３ｙと、その中心に位置する１つの谷部３３ｔとにより山部３３ｙ間の幅Ｗ１を有する断面略Ｖ字状の断面形状を有している。また、放射状溝３３のＶ字を形成する内側の角度を内角αと定義した場合、内周端縁３１ｎ近傍を内角α１ｎ、外周端縁３１ｅ近傍を内角α１ｅとすると、内角α１ｎとしては約１７５度〜１７８度程度であればよく、内角α１ｅとしては約１７８度〜１７９．５度程度であればよく、何れにしても少なくとも例えば１７０度以上かつ１８０度未満であって、α１ｎ＞α１ｅを満たせばよい。ただし、放射状溝３３の断面形状は、Ｖ字状に限定されるものではなく、例えば略Ｕ字状等であってもよい。

なお、放射状溝３３の山部３３ｙおよび谷部３３ｔは、フランジ部３１（外周側円盤部３１ｂ）の外側面３１ｄにおいて内周側から外周側へ向かって（軸線ｘとは垂直な方向へ）軸線ｘを中心とした放射状に延びているが、これに限るものではない。図７は、本発明の第１の実施の形態に係るスリンガ３のフランジ部３１に形成された放射状溝３３の他の構成例を示す平面図である。図７（Ａ）に示すように、仮に、フランジ部３１の内周端縁３１ｎに対する接線（図示せず）と平行に沿うように放射状溝３３が存在する場合を想定したとき、そこから放射状溝３３が当該接線とは垂直な方向へ向かって次第に起き上がるようにしたときの傾斜の角度を傾斜角度βと定義すると、任意の傾斜角度βで内周側から外周側へ直線的に向かう放射状溝３３が形成されていてもよい。ただし、傾斜角度βが０度の場合については、放射状溝３３が内周側から外周側へ向かって放射状に延びることにはならないために除外する。ここで、放射状溝３３の傾斜角度βが接線とは垂直な９０度未満の場合、遠心力による振切作用に加えて所謂ポンプ作用についても生じることになる。

なお、図７（Ｂ）に示すように、直線的に延びる放射状溝３３の代わりに、内周側から外周側へ向かって曲線的に渦巻き状に延びる複数の放射状溝４３を用いるようにしてもよい。この場合も、複数の放射状溝４３の存在により、スリンガ３のフランジ部３１（外周側円盤部３１ｂ）が軸回転方向（図中反時計回り方向）に回転した際に、当該複数の放射状溝４３が設けられている領域において振切作用に加えてポンプ作用を発生させることが可能である。なお、放射状溝４３は渦巻き状に限らず、円状等の曲線であってもよい。この場合、複数の放射状溝４３が設けられている領域では、振切作用およびポンプ作用が発生すると考えられるため、以下、振切ポンプ領域ともいう。

放射状溝４３は、フランジ部３１（外周側円盤部３１ｂ）において、リップ接触部３２よりも内周側の内周端縁３１ｎから当該リップ接触部３２よりも外周側の外周端縁３１ｅまで、渦巻き状の曲線で到達するような放射状に設けられている。すなわち、放射状溝４３は、軸回転方向（図中反時計回り方向）に対して求心方向へ延びている。この場合も、端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａは、複数の放射状溝４３を交差して横切るような位置で接触されるため、振切ポンプ領域の中に位置することになる。

放射状溝４３は、具体的には、フランジ部３１（外周側円盤部３１ｂ）には、リップ接触部３２よりも内周側の内周端縁３１ｎから当該リップ接触部３２よりも外周側の外周端縁３１ｅに到達した状態で、周方向へ一定間隔毎に曲線で放射状に延びる複数の山部４３ｙが形成されている。またフランジ部３１の外周側円盤部３１ｂには、互いに隣接する複数の山部４３ｙ間の中心に位置し、内周端縁３１ｎから外周端縁３１ｅに到達した状態で、周方向へ一定間隔毎に曲線で放射状に延びる複数の谷部４３ｔが形成されている。ここで、山部４３ｙおよび谷部４３ｔの曲率は内周側から外周側へ向かうに連れて同様の比率で次第に大きくなり、放射状溝４３の溝幅が内周側よりも外周側に向かって拡がっている。ただし、これに限るものではなく、放射状溝４３の溝幅が内周側よりも外周側に向かって拡がることなく一定であってもよい。

なお、この場合も、放射状溝４３は、周方向に１２個設けられているが、これに限るものではなく、放射状溝４３が振切作用およびポンプ作用を働かせる程度に応じて１２個より多くてもよく、また少なくてもよい。なお、放射状溝４３は、放射状溝３３と同様に断面略Ｖ字状の断面形状を有し、その内角α１ｎ、α１ｅについても放射状溝３３と同様である。

また、スリンガ３において、筒部３４は、図２に示すように、少なくとも部分的に、円筒状又は略円筒状の部分である円筒部３５を有しており、この円筒部３５は軸に嵌着可能に形成されている。つまり、円筒部３５が軸１０２に締り嵌め可能となるように、円筒部３５の内径が軸１０２の外周面の径よりも小さくなっている。スリンガ３は、円筒部３５が軸１０２に締り嵌めされることにより固定されるものに限られず、筒部３４において軸１０２に接着されて固定されるものであってもよく、他の公知の固定方法によって軸１０２に固定されるものであってもよい。なお、筒部３４は、その全体が円筒部３５によって形成されているものであってもよい。

スリンガ３は、金属材料を基材として作られており、例えば、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼）を基材とし、ＳＰＣＣにリン酸塩皮膜処理が施されて防錆処理がなされて作られている。リン酸塩皮膜処理としては、例えばリン酸亜鉛皮膜処理がある。防錆性能の高いスリンガ３により、端面リップ２１に対する摺動部であるフランジ部３１のリップ接触部３２に錆が発生することを抑制することができ、端面リップ２１の密封機能や密封性能を長く維持することができる。また、錆が発生することにより、放射状溝３３の形状が変化することを抑制することができ、放射状溝３３の発揮する振切効果の低減を抑制することができる。スリンガ３の基材としては、ステンレス等の耐錆性、防錆性に優れている他の金属が用いられてもよい。また、スリンガ３の基材の防錆処理は、金属メッキ等の他の処理であってもよい。

次いで、上述の構成を有する密封装置１の作用について説明する。図３に示したようにハウジング１００は、例えばエンジンのフロントカバー、又はシリンダブロック及びクランクケースであり、軸孔１０１は、フロントカバー、又はシリンダブロック及びクランクケースに形成されたクランク孔である。また、軸１０２は、例えば、クランクシャフトである。

図３に示したように、密封装置１の使用状態において、密封装置本体２は軸孔１０１に圧入されて軸孔１０１に嵌着されており、スリンガ３は軸１０２に締り嵌めされて軸１０２に取り付けられている。より具体的には、補強環１０の外周側円筒部１１ａが軸孔１０１の内周面１０１ａに接触して、密封装置本体２の軸孔１０１に対する軸心合わせが図られ、また、弾性体部２０のガスケット部２６が軸孔１０１の内周面１０１ａと補強環１０の内周側円筒部１１ｂとの間で径方向に圧縮されてガスケット部２６が軸孔１０１の内周面１０１ａに密着して、密封装置本体２と軸孔１０１との間の密封が図られている。また、スリンガ３の円筒部３５が軸１０２に圧入され、円筒部３５の内周面３５ａが軸１０２の外周面１０２ａに密着し、軸１０２にスリンガ３が固定されている。

密封装置１の使用状態において、弾性体部２０の端面リップ２１が、その内周面２２の先端２１ａ側の部分であるスリンガ接触部２２ａにおいて、スリンガ３のフランジ部３１（外周側円盤部３１ｂ）の外側面３１ｄの部分であるリップ接触部３２と接触するように、密封装置本体２とスリンガ３との間の軸線ｘ方向における相対位置が決められている。また、ダストリップ２８は先端側の部分においてスリンガ３の筒部３４に外周側から接触している。ダストリップ２８は、例えば、スリンガ３の円筒部３５の外周面３５ｂに接触している。

このように、密封装置１の使用状態において、端面リップ２１は、スリンガ接触部２２ａにおいて、フランジ部３１のリップ接触部３２と摺動可能に接触しており、端面リップ２１及びスリンガ３は、スリンガ接触部２２ａ及びリップ接触部３２を越えて密封対象物側からフランジ部３１と端面リップ２１との間の空間である挟空間Ｓに潤滑油等の密封対象物が滲み出ることの防止を図っている。また、ダストリップ２８はスリンガ３の筒部３４が摺動可能に筒部３４に接触しており、外部から内部への異物の進入の防止を図っている。

また、密封装置１の使用状態において、スリンガ３のフランジ部３１（外周側円盤部３１ｂ）の外側面３１ｄに形成された複数の放射状溝３３は、軸１０２（スリンガ３）が回転した場合に振切作用をもたらす。すなわち、スリンガ３（軸１０２）の回転により、フランジ部３１と端面リップ２１との間の挟空間Ｓにおいて、スリンガ接触部２２ａ及びリップ接触部３２近傍の領域に複数の放射状溝３３による振切作用が生じる。

この振切作用により、密封対象物側から密封対象物が挟空間Ｓに滲み出た場合であっても、滲み出た密封対象物が挟空間Ｓからスリンガ接触部２２ａ及びリップ接触部３２を越えて密封対象物側に戻される。このように、スリンガ３のフランジ部３１に形成された複数の放射状溝３３が生ずる振切作用により、挟空間Ｓへの密封対象物の滲み出が抑制されている。

図８は、本発明の第１の実施の形態に係る密封装置１において内周側、および、外周側における端面リップ２１とスリンガ３との接触状態の説明に供する略線図である。図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、密封装置１において、スリンガ３の非回転時では、端面リップ２１が所定の締め代でフランジ部３１の外側面３１ｄに押し付けられたとき、放射状溝３３の山部３３ｙおよび谷部３３ｔにより形成された断面Ｖ字の形状に追従するように端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａが弾性変形し、リップ接触部３２との密着状態が形成される。

ところで、放射状溝３３においては内周側の方が溝深さが深く、外周側の方が溝深さが浅くなっているが、スリンガ３の非回転時においては、図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように、端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａは、山部３３ｙおよび谷部３３ｔの内周側および外周側の双方で密着状態が形成されている。

したがって、スリンガ３の非回転時においては、端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａと、フランジ部３１のリップ接触部３２との密着状態が形成されることにより、密封対象物の挟空間Ｓに対する滲み出しを防止し、静止漏れを抑制することができる。特に、放射状溝３３は、フランジ部３１のリップ接触部３２よりも外周側の領域の溝が浅く、内周側の領域よりも、端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａが放射状溝３３の断面Ｖ字の形状に追従して密着し易いため、非回転時における静止漏れ効果を向上させることができる。

ここで、端面リップ２１の締め代や、放射状溝３３の内角α１ｎ、α１ｅ、端面リップ２１の材質等の他の種々の要因によって端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａとフランジ部３１のリップ接触部３２との密着状態は変化するため、所定の締め代において密着可能な条件が満たされていることを前提とする。

したがって、スリンガ３の非回転時においては、端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａとフランジ部３１のリップ接触部３２との接触面の密着状態が維持されているため、密封対象物側から密封対象物が挟空間Ｓに滲み出すことを未然に防止し得、ひいては、狭空間Ｓから密封対象物がダストリップ２８から大気側へ漏洩することを防止することができる。すなわち、密封装置１においては、非回転時における密封性能を維持することができる。

一方、図９（Ａ）および（Ｂ）に示すように、密封装置１において、スリンガ３の回転時（アイドリング回転状態を含む）では、フランジ部３１（外周側円盤部３１ｂ）の回転により端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａが放射状溝３３の断面Ｖ字の形状に沿って追従できなくなり、山部３３ｙおよび谷部３３ｔの内周側および外周側の双方において端面リップ２１が矢印の方向へ離間して浮き上がる。

しかしながら、フランジ部３１（外周側円盤部３１ｂ）の回転時には複数の放射状溝３３による振切作用が働いているため、密封対象物側から狭空間Ｓに滲み出た密封対象物は、振切領域の振切作用により密封対象物側へ戻されることになる。この場合、端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａがフランジ部３１（外周側円盤部３１ｂ）のリップ接触部３２から離間しているため、摺動抵抗が格段に低減され、低トルク化を実現することができる。すなわち、密封装置１においては、回転時における密封性能を維持しながらも低トルク化を実現することができる。

また、スリンガ３の回転時においては、山部３３ｙおよび谷部３３ｔの外周側の周速度が内周側の周速度よりも高いため、外周側の山部３３ｙおよび谷部３３ｔから端面リップ２１が容易に浮き上がるので、密封性能を維持しながらも更なる低トルク化を実現することができる。

このように、本発明の第１の実施の形態に係る密封装置１によれば、回転時の密封対象物の滲み出を抑制し、かつ、回転時の摺動抵抗の低減を図るとともに、非回転時における密封対象物の静止漏れを防止することができる。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態においては、図１０に示すように、スリンガ３のフランジ部３１に設けられた放射状溝５３、および、フランジ部３１の外周側先端において外周端縁３１ｅに向かうに連れて外側へ次第に突出する（せり出す）ように設けられた外周側円盤部３１ｂｂを有することを特徴とする。

本発明の第２の実施の形態に係るスリンガ３のフランジ部３１は、上述の本発明の第１の実施の形態に係るスリンガ３のフランジ部３１と基本機能は同じであるが、外周側円盤部３１ｂとは異なる形状の外周側円盤部３１ｂｂを有している。

この場合も、複数の放射状溝５３の存在により、スリンガ３（外周側円盤部３１ｂｂ）が軸回転方向（図中反時計回り方向）に回転した際に、当該複数の放射状溝５３が設けられている振切領域において振切作用を発生させることが可能である。

図１１に示すように、放射状溝５３は、フランジ部３１（外周側円盤部３１ｂｂ）において、リップ接触部３２よりも内周側の内周端縁３１ｎから当該リップ接触部３２よりも外周側の外周端縁３１ｅまで直線的に到達するような放射状に設けられている。この場合も、端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａは、複数の放射状溝５３を交差して横切るような位置で接触されるため、振切領域の中に位置することになる。

フランジ部３１（外周側円盤部３１ｂｂ）は、外側面３１ｄにおいて放射状溝５３の内周端縁３１ｎから外周端縁３１ｅまで向かうに連れて外側へ次第に突出するようにせり出した外側傾斜面３１ｄｄを有し、この外側傾斜面３１ｄｄに放射状溝５３が形成されている。

この場合、内周端縁３１ｎ近傍のフランジ部３１（外周側円盤部３１ｂｂ）の厚さｔ１に対し、外周端縁３１ｅ近傍のフランジ部３１（外周側円盤部３１ｂｂ）の厚さｔ２の方が厚く、厚さｔ２＞厚さｔ１の関係を満たしている。すなわちフランジ部３１のうち放射状溝５３が形成されている外側傾斜面３１ｄｄの厚さが内周端縁３１ｎから外周端縁３１ｅに向かうに連れて次第に太くなって所定角度の傾斜形状を有している。

具体的には、フランジ部３１（外周側円盤部３１ｂｂ）の外側傾斜面３１ｄｄには、リップ接触部３２よりも内周側の内周端縁３１ｎから当該リップ接触部３２よりも外周側の外周端縁３１ｅに到達した状態で、周方向へ一定間隔毎に直線的で放射状に延びる複数の山部５３ｙが形成されている。なお、山部５３ｙは、外側傾斜面３１ｄｄよりも高く、その高さが一定のまま延びている。

また、フランジ部３１（外周側円盤部３１ｂｂ）の外側傾斜面３１ｄｄには、互いに隣接する複数の山部５３ｙ間の中心に位置し、内周端縁３１ｎから外周端縁３１ｅに到達した状態で、周方向へ一定間隔毎に直線的で放射状に延びる複数の谷部５３ｔが形成されている。なお、谷部５３ｔは、外周側円盤部３１ｂｂの外側傾斜面３１ｄｄと同じ高さのまま延びている。ただし、これに限るものではなく、谷部５３ｔは、外側傾斜面３１ｄｄよりも僅かに高くてもよく、あるいは僅かに低くてもよく、要は内周端縁３１ｎから外周端縁３１ｅにまで同じ高さのまま延びていればよい。

このように放射状溝５３は、外側傾斜面３１ｄｄ上に設けられた複数の山部５３ｙおよび谷部５３ｔにより構成されている。すなわち放射状溝５３は、その溝深さが内周端縁３１ｎ側および外周端縁３１ｅ側の双方において一定であるが、外側傾斜面３１ｄｄに設けられているため、外周端縁３１ｅ側の部分が内周端縁３１ｎ側の部分よりも外側にせり出し、端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａに近付いた状態となっている。

この場合、山部５３ｙは、１つの放射状溝５３、および、これと隣接する隣の放射状溝５３の双方における山部として機能する。また、谷部５３ｔは、１つの放射状溝５３毎に１つ設けられている。すなわち、放射状溝５３は、２つの山部５３ｙと１つの谷部５３ｔにより構成されている。この場合、放射状溝５３は、周方向に１２個設けられている。ただし、これに限るものではなく、放射状溝５３の山部５３ｙは、１つの放射状溝５３毎にそれぞれ２つ有していてもよく、放射状溝５３の個数についても、振切作用を働かせる程度に応じて１２個より多くてもよく、また少なくてもよい。

この放射状溝５３は、互いに隣接する２つの山部５３ｙと、その中心に位置する１つの谷部５３ｔとにより断面略Ｖ字状の断面形状を有している。放射状溝５３のＶ字を形成する内角αとしては約１７５度〜１７９．５度程度であればよく、少なくとも例えば１７０度以上かつ１８０度未満であればよい。ただし、放射状溝５３の断面形状は、Ｖ字状に限定されるものではなく、例えば略Ｕ字状等であってもよい。

このように放射状溝５３は、内周端縁３１ｎから外周端縁３１ｅに向かって溝深さが一定であるが、外側傾斜面３１ｄｄに設けられているため、外周端縁３１ｅ側の部分が内周端縁３１ｎ側の部分よりも外側にせり出し、端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａに近付いた状態の凹部形状を有している。したがって、放射状溝５３においては、端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａを山部５３ｙおよび谷部５３ｔに押し付ける押圧力が当該放射状溝５３の内周側よりも外周側の方に向かうに連れて強くなる押圧力可変構造を形成している。

本発明の第２の実施の形態によれば、回転時の密封対象物の滲み出を抑制し、かつ、回転時の摺動抵抗の低減を図るとともに、非回転時における密封対象物の静止漏れを防止することができる。

＜第３の実施の形態＞
次いで、本発明の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態においては、図１２に示すように、第２の実施の形態におけるスリンガ３のフランジ部３１に設けられた放射状溝５３については同じであるが、当該放射状溝５３がスリンガ３のフランジ部３１（外周側円盤部３１ｂ）における平坦な外側面３１ｄに設けられ、かつ、そのフランジ部３１（外周側円盤部３１ｂ）が外側に向かって僅かに傾斜している点が異なる。

この場合のフランジ部３１（外周側円盤部３１ｂ）は、内周側から外周側に向かうに連れてその厚さが一定であるが、外周側円盤部３１ｂが外側に向かって僅かに傾斜している。このため、放射状溝５３の外周端縁３１ｅ側の部分が内周端縁３１ｎ側の部分よりも外側にせり出し、端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａに近付いた状態となっている。

このようにフランジ部３１（外周側円盤部３１ｂ）が内周側から外周側へ向かうに連れて外側へ次第に僅かに傾斜し、外側面３１ｄが内周側よりも外周側に向かうに連れて外側にせり出しているため、結果的に、放射状溝５３の外周端縁３１ｅ側の部分が内周端縁３１ｎ側の部分よりも外側にせり出し、端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａに近付いた状態となっている。

このように放射状溝５３は、内周端縁３１ｎから外周端縁３１ｅに向かって溝深さが一定であるが、外側面３１ｄが内周側よりも外周側に向かうに連れて外側にせり出しているため、外周端縁３１ｅ側の部分が内周端縁３１ｎ側の部分よりも外側にせり出し、端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａに近付いた状態の凹部形状を有している。したがって、このように傾斜したスリンガ３のフランジ部３１（外周側円盤部３１ｂ）に設けられた放射状溝５３においては、端面リップ２１のスリンガ接触部２２ａを山部５３ｙおよび谷部５３ｔに押し付ける押圧力が当該放射状溝５３の内周側よりも外周側の方に向かうに連れて強くなる押圧力可変構造を形成していることになる。

したがって、本発明の第３の実施の形態によれば、回転時の密封対象物の滲み出を抑制し、かつ、回転時の摺動抵抗の低減を図るとともに、非回転時における密封対象物の静止漏れを防止することができる。

＜他の実施の形態＞
上述した第１乃至第３の実施の形態においては、直線的に延びる放射状溝３３、５３を対象とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、内周端縁３１ｎから外周端縁３１ｅにまで放射状に到達するのであれば、波形状、ジグザグ状等のその他種々の形状で延びる放射状溝であってもよい。

また、上述した第１乃至第３の実施の形態においては、密封装置１において、弾性体部２０は、ダストリップ２８及び中間リップ２９を有しているとしたが、弾性体部２０は、ダストリップ２８及び中間リップ２９を有していなくてもよく、ダストリップ２８及び中間リップ２９のいずれか一方のみを有していてもよい。

また、第１乃至第３の実施の形態に係る密封装置１は、エンジンのクランク孔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、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。

１……密封装置、２……密封装置本体、３……スリンガ、１０……補強環、１１……筒部、１１ａ……外周側円筒部、１１ｂ……内周側円筒部、１１ｃ……接続部、１２，１４……円盤部、１３……錐環部、２０……弾性体部、２１……端面リップ、２１ａ……先端、２１ｂ……根元、２２……内周面、２２ａ……スリンガ接触部、２５……基体部、２６……ガスケット部、２７……後方カバー部、２８……ダストリップ、２９……中間リップ、３１……フランジ部、３１ａ……内周側円盤部、３１ｂ……外周側円盤部、３１ｃ……接続部、３１ｄ……外側面、３２……リップ接触部、３３、５３……放射状溝、３４……筒部、３５……円筒部、３５ａ……内周面、３５ｂ……外周面、１００……ハウジング、１０１……軸孔、１０１ａ……内周面、１０２……軸、１０２ａ……外周面、Ｓ……挟空間、ｘ……軸線。

Claims (5)

1. 軸と該軸が挿入される孔との間の環状の隙間の密封を図るための密封装置であって、
   前記孔に嵌着される密封装置本体と、
   前記軸に取り付けられるスリンガとを備え、
   前記密封装置本体は、軸線周りに環状の補強環と、該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軸線周りに環状の弾性体部とを有しており、
   前記スリンガは、外周側に向かって延びる前記軸線周りに環状の部分であるフランジ部を有しており、
   前記弾性体部は、軸線方向において一方の側に向かって延びる、前記フランジ部に前記軸線方向において他方の側の面に接触する前記軸線周りに環状のリップである端面リップを有しており、
   前記スリンガの前記フランジ部の前記他方の側の面には、周方向に一定間隔毎に内周側から外周側の外周端縁に到達するように放射状に設けられた複数の山部および複数の谷部からなる放射状溝が設けられ、
   前記放射状溝は、内周側から前記外周側へ向かうに連れて前記端面リップのリップ先端部が押し付けられる際の押圧力が変化する押圧力可変構造を有している
   ことを特徴とする密封装置。
2. 前記押圧力可変構造は、前記山部の高さが内周側から前記外周端縁に向かうに連れて一定であり、前記谷部の高さが内周側から前記外周端縁に向かうに連れて前記山部に近付く傾斜形状を有し、前記山部および前記谷部により形成された溝部の深さが内周側から前記外周端縁に向かうに連れて浅くなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 前記放射状溝の前記押圧力可変構造は、前記山部および前記谷部からなる溝深さが一定であり、前記山部および前記谷部が内周側から前記外周端縁に向かうに連れて前記フランジ部の厚さが太くなり、前記山部および前記谷部が前記外周端縁に近付くほど外側に突出している
   ことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
4. 前記端面リップのうち前記スリンガの前記フランジ部の前記他方の側の面に接触するスリンガ接触部は、前記放射状溝と交差するように接触している
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の密封装置。
5. 前記放射状溝は、断面Ｖ字状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の密封装置。

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