オイルシール

【課題】緊迫力のばらつきを防止しつつシールリップの共振を防止する。製造コストの増加を抑える。
【解決手段】シールリップ１と、シールリップ１を締め付けるばね２，３とを備えるオイルシールであって、一のシールリップ１に対してばね定数の異なる２種類のばね２，３を設けている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオイルシールに関する。更に詳しくは、本発明は、一又は複数のシールリップと、当該シールリップを回転軸等に押し付けるばねとを備えるオイルシールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転軸や往復運動する軸等（以下、回転軸等という）と当該回転軸等を囲むハウジング等との間をシールするオイルシールには、シールリップを回転軸等に押し付けるばねを有するものがある。このばねを有するオイルシールとして、例えば実開平３−７５７５号（実願平１−６７７４８号）に開示されたものがある。このオイルシールを図５に、オイルシールに使用されているばね１０１を図６にそれぞれ示す。このオイルシールのばね１０１は、線条のばね材を巻き回して形成されており、密に巻き回した所謂ガーター巻き部分１０２と、間隔をあけて粗に巻き回した所謂ピッチ巻き部分１０３とが交互に形成されている。ガーター巻き部分１０２とピッチ巻き部分１０３とを形成することで径方向の振動に対するばね定数を部分的に変えることができ、オイルシールのシールリップ１０４の円環振動を抑制している。
【０００３】
【特許文献１】実開平３−７５７５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のオイルシールでは、ガーター巻き部分１０２とピッチ巻き部分１０３とからなるばね１０１を使用してシールリップ１０４を回転軸等に押し付けているので、シールリップ１０４を全周に亘り同一の緊迫力で押さえ付けることができないことがあり、その場合には、回転軸等に対するシールリップ１０４先端の接触面圧にばらつきが生じ、その結果、密封性が低下する。また、ばね１０１を製造する際、ばね材の巻き方の粗密の製造工程が複雑であると共に、製造したばね１０１の特性管理が難しく、製造コストが増加する。
【０００５】
本発明は、緊迫力のばらつきを防止しつつシールリップの共振を防止することができ、しかも製造コストの増加を抑えることができるオイルシール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】
【０００６】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、シールリップと、当該シールリップを締め付けるばねとを備えるオイルシールにおいて、一のシールリップに対してばね定数の異なる２種類のばねを設けたものである。
【０００７】
したがって、シールリップは２種類のばねによって締め付けられてその先端部が回転軸や往復運動する軸等の外周面に押し付けられる。２種類のばねのばね定数は異なっており、固有振動数が異なる。スティックスリップ等の振動数が片方のばねの固有振動数に一致し共振しようとしても、もう片方のばねは共振せずにシールリップを良好に締め付ける。
【０００８】
また、請求項２記載のオイルシールは、２種類のばねがシールリップの長さ方向に並べられているものである。したがって、シールリップの広い面積が２種類のばねによって軸に押し付けられることになり、接触面圧を任意に分散させることができる。また、２種類のばねのばね定数の大小関係、例えばどちらのばねのばね定数が大きいか、どのぐらい大きさに差があるのか等の関係を変えることで、シールリップの接触面圧の分布を調整することができる。
【０００９】
さらに、請求項３記載のオイルシールは、２種のばねが同心円状に並べられているものである。したがって、ばねによって軸に押し付けられるシールリップの面積が狭くなり、集中的に締め付けることができる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載のオイルシールでは、一のシールリップに対してばね定数の異なる２種類のばねを設けているので、スティックスリップ等の振動数が片方のばねの固有振動数に一致し共振しようとした場合であっても、もう一方のばねによってシールリップを良好に締め付けることができる。このため、シールリップの共振を防止することができ、接触面圧の低下を防いで密封対象物の漏れを防止することができる。また、ばねによってシールリップを全周に亘り均一に締め付けることができるので、この点からもシール性能を良好に維持することができる。さらに、規格品・汎用品のばねを使用することができるので、たとえばねの使用数が増加したとしても、特別な構造のばねを使用する場合に比べて製造コストの増加を抑えることができると共に、品質管理が容易である。また、使用するばねを異なるばね定数のものと交換するだけでオイルシールの振動特性を変更することができ、スティックスリップ等の振動数が異なる部位に使用可能となり汎用性を向上させることができる。
【００１１】
また、請求項２記載のオイルシールでは、２種類のばねがシールリップの長さ方向に並べられているので、シールリップの軸接触面に作用する面圧を分散させることができ、シールリップの摩耗を抑制することができる。また、２種類のばねのばね定数の大小関係を変えることで、シールリップの接触面圧の分布を調節することができる。
【００１２】
さらに、請求項３記載のオイルシールでは、２種のばねが同心円状に並べられているので、シールリップの軸接触面に作用する面圧を部分的に大きくすることができ、接触面圧の確保が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１に本発明のオイルシールの実施形態の一例を示す。オイルシールは、シールリップ１と、当該シールリップ１を締め付けるばね２，３とを備えており、一のシールリップ１に対してばね定数の異なる２種類のばね２，３を設けたものである。シールリップ１は、例えば１つ設けられている。シールリップ１の後面角θは、例えば１５度以上に設定されている。
【００１５】
本実施形態のオイルシールは金属環４を有している。ただし、金属環４を省略しても良い。また、本実施形態のオイルシールはダストリップ５を有している。ただし、ダストリップ５を省略しても良い。
【００１６】
２種類のばね２，３は、シールリップの長さ方向、即ち軸７の軸線方向に並べられており、シールリップ１の外周を締め付け、リップ先端部１ａを軸７の外周面に押し付けている。ばね２，３を構成するばね材の太さや材質、ばね２，３自体の太さ（コイル径）等の寸法的な条件を変えたり、材質的な条件を変えることで、２種類のばね２，３のばね定数を異ならせることができる。シールリップ１の外周面には全周に亘って環状溝６が２本形成されており、各環状溝６に各ばね２，３がそれぞれ配置されている。主となる第１のばね２はリップ先端部１ａに対応する位置（リップ先端部１ａの径方向外側の位置）よりも若干、ダストリップ５側の位置にオフセットして設けられている。ただし、ダストリップ５とは反対側の位置にオフセットさせても良い。また、副となる第２のばね３は第１のばね２のダストリップ５側の位置に設けられている。２種類のばね２，３のばね定数は、第１のばね２の方が大きくても良く、あるいは第２のばね３の方が大きくても良い。
【００１７】
第１のばね２の緊迫力ａと第２のばね３の緊迫力ｂとの大小関係はａ≧ｂとなっている。また、シールリップ１の後面角θは１５度以上となっている。これらにより、軸７に対するリップ接触面圧の確保を容易にすることができる。ただし、ａ＜ｂとしても良く、また、シールリップ１の後面角θを１５度未満にしても良い。
【００１８】
次に、オイルシールの作用を説明する。本発明のオイルシールでは、ばね定数の異なる２種類のばね２，３によってシールリップ１を締め付け、リップ先端部１ａを軸７の外周面に押し付けている。２種類のばね２，３のばね定数は異なっているので、固有振動数も異なる。このため、スティックスリップ等の振動数が片方のばね２又は３の固有振動数に一致し共振しようとしても、もう片方のばね３又は２は共振せずにシールリップ１の締め付けを良好に維持できる。このため、密封対象物の漏れを防止することができる。
【００１９】
また、２種類のばね２，３として規格品、汎用品を使用することができるので、ばねの使用数は多くなるものの、特殊なばねを使用する場合に比べて製造コストの増加を抑制することができると共に、部品管理、品質管理を容易にすることができる。
【００２０】
また、ばね２，３によってシールリップ１を全周に亘り均一に締め付けることができるので、この点からもシール性能を良好に維持することができ、密封対象物の漏れを防止することができる。
【００２１】
さらに、ばね２，３の一方又は両方をばね定数の異なるものと交換するだけで、当該ばねの固有振動数を変えることができるので、共振振動数の調節が容易であり、様々な種類の軸７に適用でき汎用性を向上させることができる。
【００２２】
また、２種類のばね２，３をシールリップ１の長さ方向に並べているので、シールリップ１のリップ先端部１ａの広い面積を２種類のばね２，３によって軸７に押し付けることができ、接触面圧を分散させることができる。このため、シールリップ１のリップ先端部１ａの摩耗を抑制することができる。また、２種類のばね２，３のばね定数を変えることで、シールリップ１の接触面圧の分布を調節することができる。
【００２３】
さらに、２種類のばね２，３をシールリップ１の長さ方向に並べるようにしているので、後述するように、２種類のばね２，３を同心円状に並べるスペース的な余裕がなくても、２種類のばね２，３を設けることができる。
【００２４】
本発明のオイルシールは、軸７の心ずれや往復動、スティックスリップ等に伴いシールリップ１に振動が発生するオイルシールへの適用に適している。また、共振現象が起こり易いオイルシールとして、例えば内燃エンジンのクランク軸用オイルシール等、高周速、低トルク、断面コンパクト設計のオイルシールへの適用に適している。また、その他のオイルシールに適用しても良い。
【００２５】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【００２６】
例えば、図２に示すように、シールリップ１の２種類のばね２，３の間の位置に突起１ｂを設けても良い。シールリップ１の外側面に突起１ｂを設けることでばね２，３同士の接触を防止してこれらの干渉を回避することができる。また、突起１ｂを設けることで、オイルシール装着時にシールリップ１が捲れたとしてもばね２，３が外れ難くなる。なお、突起１ｂの高さはばね２又は３のコイル径の１／３以上の高さが好ましい。１／３以上の高さにすることで、ばね２，３の外れをより確実に防止できる。
【００２７】
また、上述の説明では、２種類のばね２，３をシールリップ１の長さ方向に並べていたが、必ずしもこの構成に限るものではなく、図３に示すように、２種類のばね８，９を同心円状に並べても良い。この場合には、例えば２種類のばね８，９をシールリップ１の長さ方向に並べて配置するスペース的な余裕が無いときにも２種類のばね８，９を設けることができる。２種類のばね８，９のうち、内側のばね８よりも外側のばね９の方のばね定数を大きくしても良く、逆に小さくしても良い。また、内側のばね８よりも外側のばね９の方の緊迫力を大きくしても良く、逆に小さくしても良い。
【００２８】
また、上述の説明では、シールリップ１の数は１つであったが、例えば、図４に示すように、シールリップ１の数は２つでも良い。即ち、２つのシールリップ１を反対方向に向けて設け異なる液体を分離させる場合等に使用するオイルシールに適用しても良い。この場合にも一のシールリップ１に対してばね定数の異なる２種類のばね２，３を設けている。２つのシールリップ１の第１のばね２のばね定数を同じにしても良く、相違させても良い。また、２つのシールリップ１の第２のばね３のばね定数を同じにしても良く、相違させても良い。さらに、一方のシールリップ１の第１のばね２と他方のシールリップ１の第２のばね３とのばね定数を同じにしても良く、相違させても良い。また、一方のシールリップ１の第２のばね３と他方のシールリップ１の第１のばね２とのばね定数を同じにしても良く、相違させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のオイルシールの第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明のオイルシールの第２の実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明のオイルシールの第３の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明のオイルシールの第４の実施形態を示す断面図である。
【図５】従来のオイルシールの一部切り欠き斜視図である。
【図６】図５のオイルシールのばねの平面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１シールリップ
２，３，８，９ばね

【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールリップと、当該シールリップを締め付けるばねとを備えるオイルシールにおいて、一のシールリップに対してばね定数の異なる２種類のばねを設けたことを特徴とするオイルシール。
【請求項２】
前記２種類のばねは前記シールリップの長さ方向に並べられていることを特徴とする請求項１記載のオイルシール。
【請求項３】
前記２種のばねは同心円状に並べられていることを特徴とする請求項１記載のオイルシール。

【図１】