シール構造
【課題】合成樹脂製のカバー部材と、該カバー部材に貫装された回転軸との間における当該貫装部分に装着されるシール部材のシール性が、カバー部材の振動や熱膨張等の動きに影響を受けることのないシール構造を提供する。
【解決手段】カバー部材５と、該カバー部材５に貫装された回転軸７との間における当該貫装部分５２のシール構造であって、前記カバー部材５が合成樹脂の成型体からなり、前記回転軸７にはシール部材８が相対回転可能に嵌装され、該シール部材８と前記貫装部分５２におけるカバー部材５との間には弾性緩衝部材９が結合介在されていることを特徴とする。
【解決手段】カバー部材５と、該カバー部材５に貫装された回転軸７との間における当該貫装部分５２のシール構造であって、前記カバー部材５が合成樹脂の成型体からなり、前記回転軸７にはシール部材８が相対回転可能に嵌装され、該シール部材８と前記貫装部分５２におけるカバー部材５との間には弾性緩衝部材９が結合介在されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カバー部材と、該カバー部材に貫装された回転軸との間における当該貫装部分、例えば、自動車用エンジンのチェーンカバー（フロントカバー）におけるクランクシャフトの貫装部分のシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンにおいて、エンジン本体（クランク室）内に回転自在に支持されたクランクシャフトは、その端部において、オイルシールを介してエンジンオイル等の漏出を防止すべくエンジン本体との間が密封されるよう構成される（特許文献１乃至３参照）。また、クランクシャフトの一端部がクランク室より突出し、チェーンカバーによって区画されたチェーン室内において、クランクスプロケットが固着一体とされ、該クランクスプロケットにはチェーン（タイミングチェーン）が巻き掛けられ、カムシャフト等との駆動伝達系が形成されるよう構成される。そして、クランクシャフトの前記一端部は、更に前記チェーンカバーを貫通して外部に突出し、クランクプーリー等を介して他の駆動伝達系に連結されるよう構成されることもある（特許文献４参照）。そして、エンジンのチェーンカバー内には、チェーン機構による前記駆動伝達系の円滑性を維持する為に潤滑オイルが装填される。その為、クランクシャフトのチェーンカバーにおける貫装部分には、オイルシールからなるシール部材が、クランクシャフトと相対回転可能に嵌装され、チェーンカバー内の潤滑オイルの外部漏出の防止が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平０５−７１５４２号公報
【特許文献２】実開平０５−９６５３７号公報
【特許文献３】特開平０９−３００３９９号公報
【特許文献４】特開平０９−１３９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近時、前記のような自動車用エンジンにおいては、軽量化及び低燃費化の観点から、エンジンの構成部分をできるだけ合成樹脂の成型体で構成することがなされるようになった。しかし、前記チェーンカバーの場合、これを合成樹脂の成型体で構成すると、エンジン運転中のチェーンカバーの熱膨張による変形、応力変形、或いは振動等によって、オイルシールのクランクシャフトに対する締代が変化し、これによって、シール性が低下することがある。また、組付時におけるチェーンカバーの熱膨張変化によって、オイルシールとクランクシャフトとの設計上の締代が得られず、同様に意図したシール性が得られないこともある。従って、チェーンカバーにおいては、剛性があり、熱膨張の少ないアルミニウム等の金属材が用いられ、合成樹脂化はまだ実現されていないのが現実であった。
【０００５】
特許文献１には、エンジン本体に取付けられる樹脂リテーナに対し、樹脂製の補強環に一体とされたオイルシール（リップ部材）を、該補強環を介して着脱自在に取付け、オイルシールをクランクシャフトに嵌装させるようにした密封装置が開示されている。ここで、リテーナ及び補強環を共に樹脂製としたのは軽量化を実現する為とされている。しかし、このリテーナは、クランクシャフト周りの限られた大きさのものであるから、リテーナの熱膨張や振動等がオイルシールの締代に影響することは少なく、従って、本特許文献１では、リテーナの樹脂化によるオイルシールの締代の変化を想定していないと考えられる。
【０００６】
また、特許文献２には、エンジンの後部に取付けられたリアエンドプレート及びフライホイルハウジングのいずれかからなるエンジン後部連結部材をオイルシール支持部材とし、このオイルシール支持部材の内周壁部にクランクシャフトの周面に臨むオイルシールを装着したオイルシール構造が開示されている。しかし、このオイルシール構造においては、オイルシール支持部材となるリアエンドプレート及びフライホイルハウジングのいずれもが、樹脂製ではなく、従って、前記のような問題点は惹起されないものと考えられる。
【０００７】
更に、特許文献３には、クランクケースとトランスミッションケースとの間に配置され、クランケースから突出するクランクシャフトに装着されて、オイルパン内のエンジンオイルの外部への漏出を防止するオイルシールケースが開示されている。このオイルシールケースは、内部に環状の芯金を埋め込んだ弾性部材と、芯金の円板状突部の外周部分をこれを覆う弾性部材と共に埋設一体とする合成樹脂部材（枠体）とからなり、該オイルシールケースは、前記弾性部材の内周部がクランクシャフトの外周面に摺接するよう、前記合成樹脂部材をして、クランクケース又はトランスミッションケースに取付けられる。しかし、この場合も枠体としての合成樹脂部材は、クランクシャフト周りの限られた大きさのものであるから、合成樹脂部材の熱膨張や振動等がオイルシールの締代に影響することは少なく、従って、本特許文献３でも、枠体の樹脂化によるオイルシールの締代の変化を想定していないと考えられる。
【０００８】
本発明は、上記の実情に鑑みなされたものであり、合成樹脂製のカバー部材と、該カバー部材に貫装された回転軸との間における当該貫装部分に装着されるシール部材のシール性が、カバー部材の振動や熱膨張等の動きに影響を受けることのないシール構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るシール構造は、カバー部材と、該カバー部材に貫装された回転軸との間における当該貫装部分のシール構造であって、前記カバー部材が合成樹脂の成型体からなり、前記回転軸にはシール部材が相対回転可能に嵌装され、該シール部材と前記貫装部分におけるカバー部材との間には弾性緩衝部材が結合介在されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るシール構造においては、前記弾性緩衝部材と、カバー部材とが連結環を介して結合されていても良い。また、前記シール部材には金属環が同心的に外嵌一体とされ、前記弾性緩衝部材は該金属環の外周に固着されているものであっても良い。更に、本発明に係るシール構造を、前記カバー部材が、潤滑オイルが存在する部位を覆うものであって、前記シール部材がオイルシールであるシール構造に適用しても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るシール構造においては、カバー部材と、該カバー部材に貫装された回転軸との間に、シール部材が回転軸に対して相対回転可能に嵌装されているから、このシール部材によってカバー部材と回転軸との間がシールされ、カバー部材によって形成される空間内に存在する潤滑オイル等が、回転軸の周面に沿って漏出することが防止される。また、カバー部材が合成樹脂の成型体からなるから、本シール構造が適用される装置等の軽量化が図られる。そして、前記シール部材と前記貫装部分におけるカバー部材との間には弾性緩衝部材が結合介在されているから、カバー部材の熱膨張や、振動等の動きがこの弾性緩衝部材によって吸収され、シール部材の回転軸に対する締代に影響せず、シール部材の所期のシール性が維持される。
【００１２】
本発明において、前記弾性緩衝部材と、カバー部材とが連結環を介して結合されている場合、連結環に対して弾性緩衝部材を結合した上で、カバー部材の所定部位、即ち、前記貫装部分に取付けるようにすれば、本シール構造を簡易に構成することができる。
【００１３】
また、本発明において、前記シール部材に金属環を同心的に外嵌一体とし、前記弾性緩衝部材を該金属環の外周に固着したものとすれば、カバー部材を所定の部位に取付ける際、先ず、シール部材を回転軸に嵌装した段階で、金属環及びシール部材と回転軸との同心的な嵌装関係が自ずと定まる。従って、この嵌装関係をカバー部材の取付基準とすれば、カバー部材に加工公差があっても、シール部材の回転軸に対する締代を所期の設計どおりに維持した状態でカバーを取付固定することができる。因みに、カバー部材の取付対象部位の適所に基準ピン等を設け、これを取付基準位置としてカバー部材を取付けるようにすると、カバー部材に加工公差があったり、保管環境の温度変化で熱膨張或いは熱収縮している場合には、シール部材の回転軸に対する締代に偏りを生じたりし、これがシール性に影響を及ぼすことになる。前記金属環を弾性緩衝部材とシール部材との間に介在させることによって、カバー部材の精度良い取付が可能となる。加えて、金属環とカバー部材との間に弾性緩衝部材が存在することとも相俟って、運転中の熱膨張や振動によってカバー部材に動きがあっても、これのシール部材に対する伝播がより効果的に遮断される。
【００１４】
更に、本発明のシール構造を、前記カバー部材が、潤滑オイルが存在する部位を覆うものであって、前記シール部材がオイルシールであるシール構造に適用した場合、前述のとおり、カバー部材が合成樹脂の成型体であることの影響がオイルシールに及ばず、オイルシールのシール性能が維持され、カバー部材によって覆われた部位に存在する潤滑オイルの前記貫装部分からの漏出防止が的確になされる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のシール構造が採用されたエンジンの概略的外観正面図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ線矢視拡大断面図である。
【図３】他の実施形態の断面図である。
【図４】更に他の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１のエンジン１は、シリンダブロック２と、該シリンダブロック２の上面に締結合体されるシリンダヘッド３と、シリンダブロック２の下面に締結合体されるオイルパン４と、縦方向に合体されたシリンダブロック２、シリンダヘッド３及びオイルパン４の前側部にこれらの合体方向と直交する方向よりこれらに跨るよう締結合体される合成樹脂の成型体からなるチェーンカバー（フロントカバー）５と、シリンダヘッド３及びチェーンカバー５の上端面に両者に跨るよう締結合体されるシリンダヘッドカバー（ロッカーカバー）６とより構成される。チェーンカバー５を構成する合成樹脂としては、ＰＰＡ（ポリフタルアミド)、ＰＡ（ポリアミド)、ＰＰＳ(ポリフェニレンサルファイド)樹脂等が用いられる。また、エンジンの仕様によっては、ベルト（タイミングベルト）によって前記駆動伝達系が構成される場合があり、この場合はベルトカバーと称される。
【００１７】
シリンダブロック２の下部は前記オイルパン４の上部空間と通じるクランク室（図示省略）とされ、該クランク室内にクランクシャフト（回転軸）７が回転自在に横架されている。該クランクシャフト７の一端部７１は、シリンダブロック２の前側部よりチェーンカバー５内を貫きチェーンカバー５の外面に突出している。クランクシャフト７には、チェーンカバー５で区画されるチェーン室（飛散した潤滑オイルが存在する部位）５０内において、不図示のチェーンプーリー（クランクスプロケット）が装着され、チェーン室５０内に配設されるカムシャフト用プーリー（不図示）等との間にタイミングチェーン（不図示）が掛け渡されてカムシャフト等への駆動伝達系が構成される。また、クランクシャフト７の一端部７１は、チェーンカバー５に形成された貫通孔５１（図２参照）より突出し、該一端部７１には、不図示の補機類等との駆動伝達系を構成する為のプーリー（不図示）が装着される。該貫通孔５１によって、後記する貫装部分５２が構成される。クランクシャフト７の他端部７２は、シリンダブロック２の後側部より突出し、該他端部７２には不図示のフライホイールが装着される。
尚、図例では、クランクシャフト７を概念的に示しているが、不図示のクランクアーム及びコンロッドを介して各ピストンに連結されるものであることは言うまでもない。
【００１８】
前記クランクシャフト７のチェーンカバー５に対する貫装部分５２の構造について詳述する。図２において、貫装部分５２におけるクランクシャフト７の周体にはシール部材としてのオイルシール（シールリング）８が嵌装されている。該オイルシール８としては、従来公知の汎用品が採用可能であり、その詳細構造の説明は割愛するが、環状の芯金にゴム等の弾性体からなるリップ部材を固着一体に備え、該リップ部材は少なくともクランクシャフト７の周体に弾性摺接するリップを含み、この弾性摺接により油密構造を構成するものである。オイルシール８の外周部には、ゴム等の弾性体からなる環状の弾性緩衝部材９が固着一体とされている。弾性緩衝部材９のオイルシール８に対する一体化は、ゴムの加硫接着、或いは接着剤を介してなされる。
【００１９】
前記弾性緩衝部材９の外周部には、合成樹脂の成型体からなる連結環１０が固着一体とされ、この連結環１０を介して、前記弾性緩衝部材９及びオイルシール８がチェーンカバー５の貫装部分５２に取付けられている。連結環１０は、チェーンカバー５の内面（チェーン室５０側）に溶着や接着剤により固着され、これにより、オイルシール８とチェーンカバー５との間に弾性緩衝部材９が結合介在された状態とされる。前記貫通孔５１の内径は、オイルシール８の外径より大とされ、弾性緩衝部材９が結合介在したオイルシール８のチェーンカバー５に対する取付状態では、貫通孔５１とオイルシール８とは同心とされる。これにより、オイルシール８と貫通孔５１との間に緩衝空間Ｓが形成される。弾性緩衝部材９と連結環１０との固着一体は、例えば、合成樹脂により事前に成型された連結環１０に対してゴム材を加硫成型することによってなされる。両者の固着強度を強化する為、図例では、連結環１０の内周部近傍に周方向に沿って適宜間隔で透孔１０ａを形成し、ゴム材の成型時に該透孔１０ａ内にゴム材を進入させ、この進入部分でアンカー効果を持たせるようにしている。
尚、連結環１０としては、軽量化の観点から、合成樹脂の成型体であることが望ましいが、アルミニウム等の金属板で構成することも可能である。
【００２０】
弾性緩衝部材９は、軟質ゴムによる環状の成型体からなり、内周側のオイルシール８との固着部分及び外周側の連結環１０との固着部分の間に、断面略くの字形の環状屈曲部９ａを有している。また、チェーンカバー５の内面に対向する部分には、環状のビード部９ｂが形成され、連結環１０を介したチェーンカバー５に対する弾性緩衝部材９の取付状態では、このビード部９ｂがチェーンカバー５の内面に弾接するよう構成されている。弾性緩衝部材９を構成する軟質ゴムとしては、ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＦＫＭ、Ｈ−ＮＢＲ、ＡＥＭ等が望ましく採用される。
【００２１】
前記のように、弾性緩衝部材９及び連結環１０を介しオイルシール８が取付けられたチェーンカバー５を、図１に示すようにエンジン１の所定部位に締結合体させる場合、オイルシール８をクランクシャフト７に嵌装した上で、ボルト５ａ…を締着することによってなされる。チェーンカバー５の周囲には鍔部５ｂが形成されており、ボルト５ａによる締結合体は、この鍔部５ｂにおいてなされる。チェーンカバー５を締結合体することにより、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３の前側部との間にチェーン室５０が形成され、該チェーン室５０には飛散した潤滑オイル（不図示）が存在している。そして、ボルト５ａ…による締結合体の際、チェーンカバー５の加工公差や保管中の熱膨張等により、オイルシール８と前記貫通孔５１との同心性が保てない状態となっても、前記緩衝空間Ｓによってこの位置ずれが許容されると共に、弾性緩衝部材９が介在することによりこの位置ずれが吸収され、これによってオイルシール８のクランクシャフト７に対する締代の偏りが生じず、オイルシール８の所期のシール性が安定的に発揮される。
【００２２】
また、このようなチェーンカバー５の締結合体状態でエンジン１が作動すると、チェーンカバー５に振動が生じ、或いは、チェーンカバー５が合成樹脂の成型体であるが故に、エンジン１の発する熱によって熱膨張し易く、これらが原因でクランクシャフト７に対するチェーンカバー５の相対移動が惹起される。しかも、チェーンカバー５は、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３の前側部の広い領域を覆うものであるから、同じ樹脂製であっても特許文献１に開示されたようなリテーナに比べて熱膨張度合いは遥かに大きく、その為、前記相対移動量も大きく、これが直接オイルシール８に作用すると、その締代が大きく変化することになる。しかし、クランクシャフト７に対する相対移動は弾性緩衝部材９によって吸収されるから、オイルシール８に伝播されず、従って、オイルシール８のクランクシャフト７に対する締代が所期の状態に維持され、シール性が経時的に変動したり低下したりするようなことがない。特に、本実施形態の弾性緩衝部材９は軟質ゴムの成型体からなり、しかも、オイルシール８との固着部分及び連結環１０との固着部分の間に、断面略くの字形の環状屈曲部９ａを有しているから、ゴム自体の弾性と環状屈曲部９ａの屈曲変形性とが相俟って、前記相対移動の吸収性と移動に対する追随性とに優れたものとなり、これによって、オイルシール８の良好なシール性がより確実に発揮される。
【００２３】
図３に示す例では、弾性緩衝部材９が硬質ゴムの成型体からなり、オイルシール８の外周部全面に固着一体とされ、弾性緩衝部材９の外周部には、合成樹脂の成型体からなる連結環１０が、前記と同様の透孔１０ａによるアンカー部分も含んで固着一体とされている。更に、該連結環１０は、チェーンカバー５の内面における貫通孔５１の周辺部に形成された段差面５１ａに、溶着や接着等により固着一体とされている。ここでの硬質ゴムとしては、人間の指圧程度では変形せず、オイルシール８の前記リップよりは弾性を有する程度の硬さのものが採用され、具体的には、ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＦＫＭ、Ｈ−ＮＢＲ、ＡＥＭ等が望ましく採用される。弾性緩衝部材９の作用効果は、前記と同様であるが、エンジンの特性に基づく熱膨張エネルギーや振動エネルギー等に応じて、図２の例及び図３の例が適宜選択採用される。
【００２４】
そして、図３に示す例においては、弾性緩衝部材９が硬質ゴムからなることにより形状保持性が良く、従って、チェーンカバー５を前記所定部位に取付ける際に、オイルシール８のクランクシャフト７に対する嵌装部分を取付の位置基準とすることができ、チェーンカバー５の加工公差等によるオイルシール８のクランクシャフト７に対する締代の変化を少なくすることができる。
その他の構成は、図２に示す例と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。
【００２５】
図４に示す例では、オイルシール８に金属環１１が同心的に外嵌一体とされ、前記弾性緩衝部材９はこの金属環１１の外周に固着されている。更に、弾性緩衝部材９の外周部には、合成樹脂の成型体からなる連結環１０が、前記と同様の透孔１０ａによるアンカー部分も含んで固着一体とされている。連結環１０のチェーンカバー５に対する固着は、チェーンカバー５の内面における貫通孔５１の周辺部に周方向に適宜間隔で突設されたピン５１ｂ…と、連結環１０の対応部位に形成されたピン孔１０ｂとのリベット溶着及び接面間の溶着によってなされている。また、金属環１１のオイルシール８に対する外嵌一体化は圧入嵌合によってなされ、金属環１１と弾性緩衝部材９との固着一体化は弾性緩衝部材９を構成するゴム材の加硫成型によってなされる。金属環１１の外周部には凹凸部１１ａが形成され、この凹凸部１１ａにおける前記ゴム材の噛合一体によって、金属環１１と弾性緩衝部材９との固着強度が高められている。金属環１１を構成する金属材としては、剛性に富んでいることが望ましく、具体的には、鉄鋼、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ４３０等のステンレス、アルミニウム合金等が望ましく採用される。
【００２６】
図４に示す例においては、金属環１１がオイルシール８に同心的に外嵌一体とされているから、チェーンカバー５を前記のとおり所定の部位に取付ける際、オイルシール８をクランクシャフト７に嵌装した段階で、金属環１１及びオイルシール８とクランクシャフト７との同心的な嵌装関係が自ずと定まる。従って、チェーンカバー５を締結させる為のボルト挿通孔（不図示）の径を、前記ボルト５ａを遊挿し得る大きさとしておけば、チェーンカバー５に加工公差等があっても、この嵌装関係をチェーンカバー５の取付基準とした上で、ボルト５ａを締結することにより、オイルシール８のクランクシャフト７に対する締代を所期の設計どおりに維持した状態でチェーンカバー５を取付固定することができる。また、金属環１１とチェーンカバー５との間に弾性緩衝部材９が存在することとも相俟って、エンジン１の運転中の熱膨張や振動等によってチェーンカバー５に前記相対移動があっても、この相対移動のオイルシール８に対する伝播がより効果的に遮断される。
その他の構成は、図２及び図３に示す例と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、ここでもその説明を割愛する。
【００２７】
尚、上記実施形態では、エンジン１におけるチェーンカバー５に対するクランクシャフト７の貫装部分５２でのシール構造を例示したが、これに限られず、合成樹脂の成型体からなるカバー部材と回転軸との貫装部分、特に、カバー部材が温度の高い環境下に晒されて熱膨張し易い場合や、振動環境におかれる場合の貫装部分に適用すると、同様の効果が得られる。また、弾性緩衝部材９、連結環１０及び金属環１１の形状や、これら相互の固着一体構造も図例のものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２８】
１ エンジン
５ チェーンカバー（カバー部材）
５０ チェーン室（潤滑オイルが装填される部位）
５２ 貫装部分
７ クランクシャフト（回転軸）
８ オイルシール（シール部材）
９ 弾性緩衝部材
１０ 連結環
１１ 金属環
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カバー部材と、該カバー部材に貫装された回転軸との間における当該貫装部分、例えば、自動車用エンジンのチェーンカバー（フロントカバー）におけるクランクシャフトの貫装部分のシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンにおいて、エンジン本体（クランク室）内に回転自在に支持されたクランクシャフトは、その端部において、オイルシールを介してエンジンオイル等の漏出を防止すべくエンジン本体との間が密封されるよう構成される（特許文献１乃至３参照）。また、クランクシャフトの一端部がクランク室より突出し、チェーンカバーによって区画されたチェーン室内において、クランクスプロケットが固着一体とされ、該クランクスプロケットにはチェーン（タイミングチェーン）が巻き掛けられ、カムシャフト等との駆動伝達系が形成されるよう構成される。そして、クランクシャフトの前記一端部は、更に前記チェーンカバーを貫通して外部に突出し、クランクプーリー等を介して他の駆動伝達系に連結されるよう構成されることもある（特許文献４参照）。そして、エンジンのチェーンカバー内には、チェーン機構による前記駆動伝達系の円滑性を維持する為に潤滑オイルが装填される。その為、クランクシャフトのチェーンカバーにおける貫装部分には、オイルシールからなるシール部材が、クランクシャフトと相対回転可能に嵌装され、チェーンカバー内の潤滑オイルの外部漏出の防止が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平０５−７１５４２号公報
【特許文献２】実開平０５−９６５３７号公報
【特許文献３】特開平０９−３００３９９号公報
【特許文献４】特開平０９−１３９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近時、前記のような自動車用エンジンにおいては、軽量化及び低燃費化の観点から、エンジンの構成部分をできるだけ合成樹脂の成型体で構成することがなされるようになった。しかし、前記チェーンカバーの場合、これを合成樹脂の成型体で構成すると、エンジン運転中のチェーンカバーの熱膨張による変形、応力変形、或いは振動等によって、オイルシールのクランクシャフトに対する締代が変化し、これによって、シール性が低下することがある。また、組付時におけるチェーンカバーの熱膨張変化によって、オイルシールとクランクシャフトとの設計上の締代が得られず、同様に意図したシール性が得られないこともある。従って、チェーンカバーにおいては、剛性があり、熱膨張の少ないアルミニウム等の金属材が用いられ、合成樹脂化はまだ実現されていないのが現実であった。
【０００５】
特許文献１には、エンジン本体に取付けられる樹脂リテーナに対し、樹脂製の補強環に一体とされたオイルシール（リップ部材）を、該補強環を介して着脱自在に取付け、オイルシールをクランクシャフトに嵌装させるようにした密封装置が開示されている。ここで、リテーナ及び補強環を共に樹脂製としたのは軽量化を実現する為とされている。しかし、このリテーナは、クランクシャフト周りの限られた大きさのものであるから、リテーナの熱膨張や振動等がオイルシールの締代に影響することは少なく、従って、本特許文献１では、リテーナの樹脂化によるオイルシールの締代の変化を想定していないと考えられる。
【０００６】
また、特許文献２には、エンジンの後部に取付けられたリアエンドプレート及びフライホイルハウジングのいずれかからなるエンジン後部連結部材をオイルシール支持部材とし、このオイルシール支持部材の内周壁部にクランクシャフトの周面に臨むオイルシールを装着したオイルシール構造が開示されている。しかし、このオイルシール構造においては、オイルシール支持部材となるリアエンドプレート及びフライホイルハウジングのいずれもが、樹脂製ではなく、従って、前記のような問題点は惹起されないものと考えられる。
【０００７】
更に、特許文献３には、クランクケースとトランスミッションケースとの間に配置され、クランケースから突出するクランクシャフトに装着されて、オイルパン内のエンジンオイルの外部への漏出を防止するオイルシールケースが開示されている。このオイルシールケースは、内部に環状の芯金を埋め込んだ弾性部材と、芯金の円板状突部の外周部分をこれを覆う弾性部材と共に埋設一体とする合成樹脂部材（枠体）とからなり、該オイルシールケースは、前記弾性部材の内周部がクランクシャフトの外周面に摺接するよう、前記合成樹脂部材をして、クランクケース又はトランスミッションケースに取付けられる。しかし、この場合も枠体としての合成樹脂部材は、クランクシャフト周りの限られた大きさのものであるから、合成樹脂部材の熱膨張や振動等がオイルシールの締代に影響することは少なく、従って、本特許文献３でも、枠体の樹脂化によるオイルシールの締代の変化を想定していないと考えられる。
【０００８】
本発明は、上記の実情に鑑みなされたものであり、合成樹脂製のカバー部材と、該カバー部材に貫装された回転軸との間における当該貫装部分に装着されるシール部材のシール性が、カバー部材の振動や熱膨張等の動きに影響を受けることのないシール構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るシール構造は、カバー部材と、該カバー部材に貫装された回転軸との間における当該貫装部分のシール構造であって、前記カバー部材が合成樹脂の成型体からなり、前記回転軸にはシール部材が相対回転可能に嵌装され、該シール部材と前記貫装部分におけるカバー部材との間には弾性緩衝部材が結合介在されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るシール構造においては、前記弾性緩衝部材と、カバー部材とが連結環を介して結合されていても良い。また、前記シール部材には金属環が同心的に外嵌一体とされ、前記弾性緩衝部材は該金属環の外周に固着されているものであっても良い。更に、本発明に係るシール構造を、前記カバー部材が、潤滑オイルが存在する部位を覆うものであって、前記シール部材がオイルシールであるシール構造に適用しても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るシール構造においては、カバー部材と、該カバー部材に貫装された回転軸との間に、シール部材が回転軸に対して相対回転可能に嵌装されているから、このシール部材によってカバー部材と回転軸との間がシールされ、カバー部材によって形成される空間内に存在する潤滑オイル等が、回転軸の周面に沿って漏出することが防止される。また、カバー部材が合成樹脂の成型体からなるから、本シール構造が適用される装置等の軽量化が図られる。そして、前記シール部材と前記貫装部分におけるカバー部材との間には弾性緩衝部材が結合介在されているから、カバー部材の熱膨張や、振動等の動きがこの弾性緩衝部材によって吸収され、シール部材の回転軸に対する締代に影響せず、シール部材の所期のシール性が維持される。
【００１２】
本発明において、前記弾性緩衝部材と、カバー部材とが連結環を介して結合されている場合、連結環に対して弾性緩衝部材を結合した上で、カバー部材の所定部位、即ち、前記貫装部分に取付けるようにすれば、本シール構造を簡易に構成することができる。
【００１３】
また、本発明において、前記シール部材に金属環を同心的に外嵌一体とし、前記弾性緩衝部材を該金属環の外周に固着したものとすれば、カバー部材を所定の部位に取付ける際、先ず、シール部材を回転軸に嵌装した段階で、金属環及びシール部材と回転軸との同心的な嵌装関係が自ずと定まる。従って、この嵌装関係をカバー部材の取付基準とすれば、カバー部材に加工公差があっても、シール部材の回転軸に対する締代を所期の設計どおりに維持した状態でカバーを取付固定することができる。因みに、カバー部材の取付対象部位の適所に基準ピン等を設け、これを取付基準位置としてカバー部材を取付けるようにすると、カバー部材に加工公差があったり、保管環境の温度変化で熱膨張或いは熱収縮している場合には、シール部材の回転軸に対する締代に偏りを生じたりし、これがシール性に影響を及ぼすことになる。前記金属環を弾性緩衝部材とシール部材との間に介在させることによって、カバー部材の精度良い取付が可能となる。加えて、金属環とカバー部材との間に弾性緩衝部材が存在することとも相俟って、運転中の熱膨張や振動によってカバー部材に動きがあっても、これのシール部材に対する伝播がより効果的に遮断される。
【００１４】
更に、本発明のシール構造を、前記カバー部材が、潤滑オイルが存在する部位を覆うものであって、前記シール部材がオイルシールであるシール構造に適用した場合、前述のとおり、カバー部材が合成樹脂の成型体であることの影響がオイルシールに及ばず、オイルシールのシール性能が維持され、カバー部材によって覆われた部位に存在する潤滑オイルの前記貫装部分からの漏出防止が的確になされる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のシール構造が採用されたエンジンの概略的外観正面図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ線矢視拡大断面図である。
【図３】他の実施形態の断面図である。
【図４】更に他の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１のエンジン１は、シリンダブロック２と、該シリンダブロック２の上面に締結合体されるシリンダヘッド３と、シリンダブロック２の下面に締結合体されるオイルパン４と、縦方向に合体されたシリンダブロック２、シリンダヘッド３及びオイルパン４の前側部にこれらの合体方向と直交する方向よりこれらに跨るよう締結合体される合成樹脂の成型体からなるチェーンカバー（フロントカバー）５と、シリンダヘッド３及びチェーンカバー５の上端面に両者に跨るよう締結合体されるシリンダヘッドカバー（ロッカーカバー）６とより構成される。チェーンカバー５を構成する合成樹脂としては、ＰＰＡ（ポリフタルアミド)、ＰＡ（ポリアミド)、ＰＰＳ(ポリフェニレンサルファイド)樹脂等が用いられる。また、エンジンの仕様によっては、ベルト（タイミングベルト）によって前記駆動伝達系が構成される場合があり、この場合はベルトカバーと称される。
【００１７】
シリンダブロック２の下部は前記オイルパン４の上部空間と通じるクランク室（図示省略）とされ、該クランク室内にクランクシャフト（回転軸）７が回転自在に横架されている。該クランクシャフト７の一端部７１は、シリンダブロック２の前側部よりチェーンカバー５内を貫きチェーンカバー５の外面に突出している。クランクシャフト７には、チェーンカバー５で区画されるチェーン室（飛散した潤滑オイルが存在する部位）５０内において、不図示のチェーンプーリー（クランクスプロケット）が装着され、チェーン室５０内に配設されるカムシャフト用プーリー（不図示）等との間にタイミングチェーン（不図示）が掛け渡されてカムシャフト等への駆動伝達系が構成される。また、クランクシャフト７の一端部７１は、チェーンカバー５に形成された貫通孔５１（図２参照）より突出し、該一端部７１には、不図示の補機類等との駆動伝達系を構成する為のプーリー（不図示）が装着される。該貫通孔５１によって、後記する貫装部分５２が構成される。クランクシャフト７の他端部７２は、シリンダブロック２の後側部より突出し、該他端部７２には不図示のフライホイールが装着される。
尚、図例では、クランクシャフト７を概念的に示しているが、不図示のクランクアーム及びコンロッドを介して各ピストンに連結されるものであることは言うまでもない。
【００１８】
前記クランクシャフト７のチェーンカバー５に対する貫装部分５２の構造について詳述する。図２において、貫装部分５２におけるクランクシャフト７の周体にはシール部材としてのオイルシール（シールリング）８が嵌装されている。該オイルシール８としては、従来公知の汎用品が採用可能であり、その詳細構造の説明は割愛するが、環状の芯金にゴム等の弾性体からなるリップ部材を固着一体に備え、該リップ部材は少なくともクランクシャフト７の周体に弾性摺接するリップを含み、この弾性摺接により油密構造を構成するものである。オイルシール８の外周部には、ゴム等の弾性体からなる環状の弾性緩衝部材９が固着一体とされている。弾性緩衝部材９のオイルシール８に対する一体化は、ゴムの加硫接着、或いは接着剤を介してなされる。
【００１９】
前記弾性緩衝部材９の外周部には、合成樹脂の成型体からなる連結環１０が固着一体とされ、この連結環１０を介して、前記弾性緩衝部材９及びオイルシール８がチェーンカバー５の貫装部分５２に取付けられている。連結環１０は、チェーンカバー５の内面（チェーン室５０側）に溶着や接着剤により固着され、これにより、オイルシール８とチェーンカバー５との間に弾性緩衝部材９が結合介在された状態とされる。前記貫通孔５１の内径は、オイルシール８の外径より大とされ、弾性緩衝部材９が結合介在したオイルシール８のチェーンカバー５に対する取付状態では、貫通孔５１とオイルシール８とは同心とされる。これにより、オイルシール８と貫通孔５１との間に緩衝空間Ｓが形成される。弾性緩衝部材９と連結環１０との固着一体は、例えば、合成樹脂により事前に成型された連結環１０に対してゴム材を加硫成型することによってなされる。両者の固着強度を強化する為、図例では、連結環１０の内周部近傍に周方向に沿って適宜間隔で透孔１０ａを形成し、ゴム材の成型時に該透孔１０ａ内にゴム材を進入させ、この進入部分でアンカー効果を持たせるようにしている。
尚、連結環１０としては、軽量化の観点から、合成樹脂の成型体であることが望ましいが、アルミニウム等の金属板で構成することも可能である。
【００２０】
弾性緩衝部材９は、軟質ゴムによる環状の成型体からなり、内周側のオイルシール８との固着部分及び外周側の連結環１０との固着部分の間に、断面略くの字形の環状屈曲部９ａを有している。また、チェーンカバー５の内面に対向する部分には、環状のビード部９ｂが形成され、連結環１０を介したチェーンカバー５に対する弾性緩衝部材９の取付状態では、このビード部９ｂがチェーンカバー５の内面に弾接するよう構成されている。弾性緩衝部材９を構成する軟質ゴムとしては、ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＦＫＭ、Ｈ−ＮＢＲ、ＡＥＭ等が望ましく採用される。
【００２１】
前記のように、弾性緩衝部材９及び連結環１０を介しオイルシール８が取付けられたチェーンカバー５を、図１に示すようにエンジン１の所定部位に締結合体させる場合、オイルシール８をクランクシャフト７に嵌装した上で、ボルト５ａ…を締着することによってなされる。チェーンカバー５の周囲には鍔部５ｂが形成されており、ボルト５ａによる締結合体は、この鍔部５ｂにおいてなされる。チェーンカバー５を締結合体することにより、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３の前側部との間にチェーン室５０が形成され、該チェーン室５０には飛散した潤滑オイル（不図示）が存在している。そして、ボルト５ａ…による締結合体の際、チェーンカバー５の加工公差や保管中の熱膨張等により、オイルシール８と前記貫通孔５１との同心性が保てない状態となっても、前記緩衝空間Ｓによってこの位置ずれが許容されると共に、弾性緩衝部材９が介在することによりこの位置ずれが吸収され、これによってオイルシール８のクランクシャフト７に対する締代の偏りが生じず、オイルシール８の所期のシール性が安定的に発揮される。
【００２２】
また、このようなチェーンカバー５の締結合体状態でエンジン１が作動すると、チェーンカバー５に振動が生じ、或いは、チェーンカバー５が合成樹脂の成型体であるが故に、エンジン１の発する熱によって熱膨張し易く、これらが原因でクランクシャフト７に対するチェーンカバー５の相対移動が惹起される。しかも、チェーンカバー５は、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３の前側部の広い領域を覆うものであるから、同じ樹脂製であっても特許文献１に開示されたようなリテーナに比べて熱膨張度合いは遥かに大きく、その為、前記相対移動量も大きく、これが直接オイルシール８に作用すると、その締代が大きく変化することになる。しかし、クランクシャフト７に対する相対移動は弾性緩衝部材９によって吸収されるから、オイルシール８に伝播されず、従って、オイルシール８のクランクシャフト７に対する締代が所期の状態に維持され、シール性が経時的に変動したり低下したりするようなことがない。特に、本実施形態の弾性緩衝部材９は軟質ゴムの成型体からなり、しかも、オイルシール８との固着部分及び連結環１０との固着部分の間に、断面略くの字形の環状屈曲部９ａを有しているから、ゴム自体の弾性と環状屈曲部９ａの屈曲変形性とが相俟って、前記相対移動の吸収性と移動に対する追随性とに優れたものとなり、これによって、オイルシール８の良好なシール性がより確実に発揮される。
【００２３】
図３に示す例では、弾性緩衝部材９が硬質ゴムの成型体からなり、オイルシール８の外周部全面に固着一体とされ、弾性緩衝部材９の外周部には、合成樹脂の成型体からなる連結環１０が、前記と同様の透孔１０ａによるアンカー部分も含んで固着一体とされている。更に、該連結環１０は、チェーンカバー５の内面における貫通孔５１の周辺部に形成された段差面５１ａに、溶着や接着等により固着一体とされている。ここでの硬質ゴムとしては、人間の指圧程度では変形せず、オイルシール８の前記リップよりは弾性を有する程度の硬さのものが採用され、具体的には、ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＦＫＭ、Ｈ−ＮＢＲ、ＡＥＭ等が望ましく採用される。弾性緩衝部材９の作用効果は、前記と同様であるが、エンジンの特性に基づく熱膨張エネルギーや振動エネルギー等に応じて、図２の例及び図３の例が適宜選択採用される。
【００２４】
そして、図３に示す例においては、弾性緩衝部材９が硬質ゴムからなることにより形状保持性が良く、従って、チェーンカバー５を前記所定部位に取付ける際に、オイルシール８のクランクシャフト７に対する嵌装部分を取付の位置基準とすることができ、チェーンカバー５の加工公差等によるオイルシール８のクランクシャフト７に対する締代の変化を少なくすることができる。
その他の構成は、図２に示す例と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。
【００２５】
図４に示す例では、オイルシール８に金属環１１が同心的に外嵌一体とされ、前記弾性緩衝部材９はこの金属環１１の外周に固着されている。更に、弾性緩衝部材９の外周部には、合成樹脂の成型体からなる連結環１０が、前記と同様の透孔１０ａによるアンカー部分も含んで固着一体とされている。連結環１０のチェーンカバー５に対する固着は、チェーンカバー５の内面における貫通孔５１の周辺部に周方向に適宜間隔で突設されたピン５１ｂ…と、連結環１０の対応部位に形成されたピン孔１０ｂとのリベット溶着及び接面間の溶着によってなされている。また、金属環１１のオイルシール８に対する外嵌一体化は圧入嵌合によってなされ、金属環１１と弾性緩衝部材９との固着一体化は弾性緩衝部材９を構成するゴム材の加硫成型によってなされる。金属環１１の外周部には凹凸部１１ａが形成され、この凹凸部１１ａにおける前記ゴム材の噛合一体によって、金属環１１と弾性緩衝部材９との固着強度が高められている。金属環１１を構成する金属材としては、剛性に富んでいることが望ましく、具体的には、鉄鋼、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ４３０等のステンレス、アルミニウム合金等が望ましく採用される。
【００２６】
図４に示す例においては、金属環１１がオイルシール８に同心的に外嵌一体とされているから、チェーンカバー５を前記のとおり所定の部位に取付ける際、オイルシール８をクランクシャフト７に嵌装した段階で、金属環１１及びオイルシール８とクランクシャフト７との同心的な嵌装関係が自ずと定まる。従って、チェーンカバー５を締結させる為のボルト挿通孔（不図示）の径を、前記ボルト５ａを遊挿し得る大きさとしておけば、チェーンカバー５に加工公差等があっても、この嵌装関係をチェーンカバー５の取付基準とした上で、ボルト５ａを締結することにより、オイルシール８のクランクシャフト７に対する締代を所期の設計どおりに維持した状態でチェーンカバー５を取付固定することができる。また、金属環１１とチェーンカバー５との間に弾性緩衝部材９が存在することとも相俟って、エンジン１の運転中の熱膨張や振動等によってチェーンカバー５に前記相対移動があっても、この相対移動のオイルシール８に対する伝播がより効果的に遮断される。
その他の構成は、図２及び図３に示す例と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、ここでもその説明を割愛する。
【００２７】
尚、上記実施形態では、エンジン１におけるチェーンカバー５に対するクランクシャフト７の貫装部分５２でのシール構造を例示したが、これに限られず、合成樹脂の成型体からなるカバー部材と回転軸との貫装部分、特に、カバー部材が温度の高い環境下に晒されて熱膨張し易い場合や、振動環境におかれる場合の貫装部分に適用すると、同様の効果が得られる。また、弾性緩衝部材９、連結環１０及び金属環１１の形状や、これら相互の固着一体構造も図例のものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２８】
１ エンジン
５ チェーンカバー（カバー部材）
５０ チェーン室（潤滑オイルが装填される部位）
５２ 貫装部分
７ クランクシャフト（回転軸）
８ オイルシール（シール部材）
９ 弾性緩衝部材
１０ 連結環
１１ 金属環
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カバー部材と、該カバー部材に貫装された回転軸との間における当該貫装部分のシール構造であって、
前記カバー部材が合成樹脂の成型体からなり、前記回転軸にはシール部材が相対回転可能に嵌装され、該シール部材と前記貫装部分におけるカバー部材との間には弾性緩衝部材が結合介在されていることを特徴とするシール構造。
【請求項２】
請求項１に記載のシール構造において、
前記弾性緩衝部材と、カバー部材とは連結環を介して結合されていることを特徴とするシール構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシール構造において、
前記シール部材には金属環が同心的に外嵌一体とされ、前記弾性緩衝部材は該金属環の外周に固着されていることを特徴とするシール構造。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシール構造において、
前記カバー部材は、潤滑オイルが存在する部位を覆うものであって、前記シール部材はオイルシールであることを特徴とするシール構造。
【請求項１】
カバー部材と、該カバー部材に貫装された回転軸との間における当該貫装部分のシール構造であって、
前記カバー部材が合成樹脂の成型体からなり、前記回転軸にはシール部材が相対回転可能に嵌装され、該シール部材と前記貫装部分におけるカバー部材との間には弾性緩衝部材が結合介在されていることを特徴とするシール構造。
【請求項２】
請求項１に記載のシール構造において、
前記弾性緩衝部材と、カバー部材とは連結環を介して結合されていることを特徴とするシール構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシール構造において、
前記シール部材には金属環が同心的に外嵌一体とされ、前記弾性緩衝部材は該金属環の外周に固着されていることを特徴とするシール構造。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシール構造において、
前記カバー部材は、潤滑オイルが存在する部位を覆うものであって、前記シール部材はオイルシールであることを特徴とするシール構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２４２８９６（Ｐ２０１０−２４２８９６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９３３８６（Ｐ２００９−９３３８６）
【出願日】平成２１年４月７日（２００９．４．７）
【出願人】（０００２２５３５９）内山工業株式会社 (204)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【出願人】（３９００２３６７４）イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月７日（２００９．４．７）
【出願人】（０００２２５３５９）内山工業株式会社 (204)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【出願人】（３９００２３６７４）イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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