動的シャフトシールおよびその取付け方法
【課題】軸方向に延在する環状動滑面に沿って動的シールを形成するためのシャフトシールを提供する。
【解決手段】軸方向に延在する環状動滑面に沿って動的シールを形成するためのシャフトシールおよびその取付け方法が提供される。シャフトシールは、静止ハウジングに接続するよう構成される装着部、およびシールリップを有し、シールリップはそのオイル側端部と空気側端部との間に延在する環状シーリング面を有する。シーリング面はシャフト動滑面に沿って軸方向に延在するよう構成される。環状ブリッジ部はシールリップを装着部に接続する。複数のウェブはブリッジ部と装着部との間に略放射状に延在して、取付けの際または使用の際にシールリップが不適切に広がるのを防ぐ。二次的動作の必要なく、シャフトシールをハウジング内におよびシャフトの周りに取付けるために輪を用いることができる。
【解決手段】軸方向に延在する環状動滑面に沿って動的シールを形成するためのシャフトシールおよびその取付け方法が提供される。シャフトシールは、静止ハウジングに接続するよう構成される装着部、およびシールリップを有し、シールリップはそのオイル側端部と空気側端部との間に延在する環状シーリング面を有する。シーリング面はシャフト動滑面に沿って軸方向に延在するよう構成される。環状ブリッジ部はシールリップを装着部に接続する。複数のウェブはブリッジ部と装着部との間に略放射状に延在して、取付けの際または使用の際にシールリップが不適切に広がるのを防ぐ。二次的動作の必要なく、シャフトシールをハウジング内におよびシャフトの周りに取付けるために輪を用いることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は２００７年３月９日に出願された米国特許仮出願第６０／８９４，０４０号の利益を主張し、その全体が引用によりここに援用される。
【０００２】
背景
１．発明の分野
本発明はオイルシール、より特定的には外側静止ハウジングと中央回転シャフトとの間に封止を行なうためのオイルシールに関する。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術
静止ハウジングと回転シャフトとの間に流体密閉封止を行なうためのシャフトシールはよく知られている。シールと回転シャフトとの間の摩擦の影響を最小にしながら流体密閉封止を得るための努力が続けられている。一部のシャフトシールは、シャフトとシーリング係合する際に封止のシールリップを維持しやすくするためにガータばねを用いる。この種の封止は有用であるが、関わる製造処理およびばねの材料費により全体のコストが上がることになる。さらに、ばねを収容するための空間を増やさなければならないという要件、さらにシールアセンブリの重量が一般に増えることにもなる。
【０００４】
別の既知のシャフトシール構造では、リバースシールリップ構造が設けられ、シールリップはシャフトと係合するためのシーリング面を有し、組立てられた状態において反対方向に折り曲げられたヒンジ部がシールリップに対して実質的に平行に重なっている。シールリップのシーリング面がシャフトに対してシーリング係合を維持するために、封止はヒンジ部の反対方向に折り曲げられた構造に大きく依存する。この構造は使用の際に相対的に少ない摩擦で密閉封止を得るのに有用であるが、組立ておよび使用の際に潜在的な問題がある。組立ての際、シールリップのシーリング面とシャフトとの間の摩擦が大きすぎると、ヒンジ部の折り曲げが解かれてしまう。このような場合、シールを取除いて新しいシールを入れなければならない。この問題が発見されないままでいると、シャフトとハウジングとの間に封止が得られず、漏れに関連する問題が早く表われことになる。さらに、シールが正しく取付けられたとしても、ヒンジ部が使用の際に広がってしまい、それにより後で漏れの問題が起こり得る。使用の際にヒンジ部が広がってしまう１つの要因としては、シールの空気側に対するオイル側の圧力の増加である。オイル側の圧力が大きくなりすぎると、ヒンジ部はシールの空気側に押されてその折り曲げが広がってしまう。こうして、この種のシールは組立ておよび使用の両方において潜在的な欠点を有する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の概要
本発明の一局面に従い、軸方向に延在する環状動滑面に沿って動的シールを形成するためのシャフトシールが提供される。シャフトシールは静止ハウジングに接続するよう構成されている装着部、およびシールリップを有し、シールリップはそのオイル側端部と空気側端部との間に延在する環状シーリング面を有する。シーリング面は動滑面に沿って軸方向に延在するよう構成されている。環状ブリッジ部はシールリップを装着部に接続する。複数のウェブは、ブリッジ部と装着部との間に略放射状に延在する。
【０００６】
本発明の別の局面に従い、シャフトシールが提供され、シャフトシールは静止ハウジン
グに接続するよう構成されている装着部と、裏面およびシールリップのオイル側端部と空気側端部との間に延在する環状シーリング面を有するシールリップとを含む。シーリング面は回転シャフトの動滑面に沿って軸方向に延在するよう構成されている。環状ヒンジ領域はシールリップのオイル側から半径方向外側に、シールリップ上に反対方向に折り曲げられた配向で延在し、環状ポケットがヒンジ領域の一方側とシールリップの裏面との間に形成される。環状凹部はヒンジ領域の反対側であって装着部に対向する側と装着部との間に形成される。複数の補強ウェブは、ヒンジ領域と装着部との間の凹部の中に延在する。
【０００７】
本発明のさらに別の局面に従い、シャフトシールをハウジングのボアの中に、かつシャフトの周りに取付けるための方法が提供される。シャフトシールは装着部と、裏面およびシールリップのオイル側端部とシールリップの空気側端部との間に延在する対向する環状シーリング面を有するシールリップとを含む。環状ヒンジ領域はシールリップのオイル側から半径方向外側に、シールリップの裏面上で反対方向に折り曲げられた配向で延在する。環状ポケットはヒンジ領域とシールリップの裏面との間に形成され、環状凹部はヒンジ領域と装着部との間に形成される。取付け方法は、所定の外径を有する輪を設けるステップと、シャフトシールをハウジングのボアと略同心円状に調整するステップとを備える。さらに、輪をシールに対して軸方向に環状ポケット内に移動させて、シールリップのオイル側端部を半径方向外側に移動させる。次に、輪を環状ポケット内に残して、シールの装着部をハウジングのボアの中に押し込む。次に、輪を環状ポケット内に残して、シャフトをシールに対して軸方向にシーリング面の下で移動させる。最後に、輪をシールに対して軸方向に環状ポケットの外に移動させて、シールリップのシーリング面をシャフトの動滑面と係合させる。
【０００８】
本発明の上記の局面および他の局面、特徴、ならびに利点は、示される好ましい実施例および最良モードの詳細な説明、添付の請求項および図面と関連して考慮すると、容易に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の好ましい局面に従い構成されるシールの部分斜視図である。
【図２】取付け前の状態で示される、図１のシールの断面図である。
【図３】取付けられた状態で示される、図１のシールの断面図である。
【図４】本発明の別の好ましい局面に従い構成されるシールの部分斜視図である。
【図５】本発明のさらなる好ましい局面に従い構成され、取付けられた状態で示されるシールの断面図である。
【図６】本発明のさらなる好ましい局面に従い構成され、取付けられた状態で示されるシールの断面図である。
【図７】本発明のさらなる好ましい局面に従い構成され、取付けられた状態で示されるシールの断面図である。
【図８】本発明の別の好ましい局面に従い構成され、取付け前の状態で示されるシールの断面図である。
【図９】取付けられた状態で示される、図８のシールの断面図である。
【図１０】本発明のさらに別の局面に従い、シールをハウジング内におよびシャフトに取付けるための方法を示す図である。
【図１１】本発明のさらに別の局面に従い、シールをハウジング内におよびシャフトに取付けるための方法を示す図である。
【図１２】本発明のさらに別の局面に従い、シールをハウジング内におよびシャフトに取付けるための方法を示す図である。
【図１３】本発明のさらに別の局面に従い、シールをハウジング内におよびシャフトに取付けるための方法を示す図である。
【図１４】本発明のさらに別の局面に従い、シールをハウジング内におよびシャフトに取付けるための方法を示す図である。
【図１５】本発明のさらに別の局面に従い、シールをハウジング内におよびシャフトに取付けるための方法を示す図である。
【図１６】本発明のさらに別の局面に従い、シールをハウジング内におよびシャフトに取付けるための方法を示す図である。
【図１７】本発明のさらに別の局面に従い、シールをハウジング内におよびシャフトに取付けるための方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
好ましい実施例の詳細な説明
図面をより詳細に参照して、図１−図３は総括的に１０で示されるシャフトシールの一実施例を示す。シャフトシール１０は構造的に剛性である、角度の付いた装着つば部１２を含み、つば部１２は、クランクシャフトのような回転可能シャフト１８が中を通って延在する、ハウジングの開口１６を中心として、シャフトシール１０をたとえばエンジンのクランクケースのような静止ハウジング１４に取付けるよう適合されるが、これは一例であって、限定するものではない。主要シールリップ２０は介在するブリッジ部２２によって装着つば部１２に接続される。複数の補強リブまたはウェブ２４はブリッジ部２２と装着つば部１２との間に延在し、シャフトシール１０の周囲を、周方向に間隔があけられた位置で、ブリッジ部２２を装着つば部１２に接続する。ウェブ２４はシールアセンブリ１０に対して軸方向に剛性を与えるための補強スポークとして働き、主要シールリップ２０に対して半径方向に優れた可撓性および弾性を与える。この軸方向の剛性はシャフトシール１０の取付けを助けるものであり、シールアセンブリ１０がシャフト１８上に取付けられる際に、ブリッジ部２２が裏返しになる可能性を少なくするまたは完全に防ぐ。したがって、シャフトシール１０は所望ならツールを用いることなく、シャフト１６の周りにかつハウジング１４の中に取付けることができる。他の態様として、シャフトシール１０は所望なら、後でより詳細に説明される、革新的なアセンブリ方法によってツール機構を用いることによって取付けることもできる。
【００１１】
装着つば部１２は構造的に剛性のコンポーネント２６を含む。剛性のコンポーネント２６はシャフトシール１０の残りの部分よりも硬い材料からなる。剛性のコンポーネント２６は、シャフトシール１０のハウジング１４への装着を補助し、装着つば部１２についての全体の構造的剛性を向上させる。剛性のコンポーネント２６は、装着つば部１２に十分な剛性を与え、かつ意図される態様でハウジング１４内に装着されるのに適するいくつもの形状のいずれかを取り得る。図１−図３に示される実施例において、剛性のコンポーネント２６は軸方向の断面が略矩形である１個の環状リングの形をとる。しかし、図４、図５、図６および図７に示されるように、それぞれのシャフトシール１１０、２１０、３１０および４１０は、例示的に剛性コンポーネントの代替的構造を有してもよい。たとえば、キーリングのような二重巻きの環状リング１２６（図４）、単一の環状リング２２６（図５）、プレス加工された金属リング構造体３２６（図６）、または連続するもしくは分割されたリングを含んで、たとえば円筒ビレットからリングを切断することによって形成されたリング状構造体４２６（図７）を含み得る。剛性のコンポーネントに適するとしていくつかの形状が示されているが、これらは単なる一例であって、シール１０に適切な強度および構造的剛性を与えるのに適する上記のような構造または他の構造が考えられる。
【００１２】
剛性のコンポーネント２６は、金属および／または非金属の剛性のコア２８であって、円周方向が連続して継目のない材料、または環状リングに巻回された１本の材料ストランドから形成できる。このような構造は装着つば部１２に対して軸方向および半径方向に剛性および優れたフープ強度を与える。構造コア２８はゴムなどのような弾性材からなる環状ブロックまたはボディ３０によって、部分的にまたは完全に被覆成形されてもよい。エラストマーのボディ３０は装着つば部１２に弾性を与え、コア２８は装着つば部１２に構
造的剛性を与える。
【００１３】
装着つば部１２はハウジング１４のボア３２内に押し込まれるように構成されている。コア２８は装着つば部１２の外径で露出して、直接ボア３２の壁に係合する。代替的に、コア２８は薄いエラストマー層によって被覆されて、ハウジング１４とシャフトシール１０との間の流体密閉封止を促進および強化する。さらに確実な流体密閉封止の形成を容易にするため、装着つば部２はボア保持部および封止強化構成を含んでもよい。たとえばエラストマー材ボディ３０と同じエラストマー材からなる１つ以上の環状リブ３４を含んでもよい。図示されているように、２本以上のリブ３４を組み込んだ場合、隣接するリブ３４間に環状チャネル３６が形成される。したがって、リブ３４が半径方向の圧縮により少なくとも部分的に弾性変形されると、シールアセンブリ１０とハウジング１４のボア３２との間に半径方向に固定した流体密閉封止が出来上がる。この流体密閉封止は、隣接するリブ３４間に形成される、完全に閉鎖された環状シーリングチャネル３６を有することによって強化される。何らかの理由により、流体または異物が１本のリブ３４を超えて漏れると、その流体または異物は該チャネル３６内に捉えられ、次のリブ３４を超えてシールアセンブリ１０を完全に通ってしまうことを防ぐ。
【００１４】
シャフトシール１０はブリッジ部２２によって剛性のコンポーネント２６に対して半径方向内側に離れている主要シールリップ２０を含む。取付けられた状態において、シャフトシール１０は図３で最もよく示されるように、流体またはオイル側Ｏと、軸方向において反対側の外部または空気側Ａとを有する。主要シールリップ２０はつば状の形をとり、シャフト１８の外径動滑面４０の周囲を封止するシーリング面３８と、反対側の裏面４２とを有する。本実施例において、ブリッジ部２２はシールリップ２０の流体側端部４４において主要シールリップ２０と接続する。シールリップ２０は流体側端部４４から軸方向反対側の空気側端部４６に延在する。シールリップ２０が流体側端部４４においてブリッジ部２２と接続されていることは別として、シールリップ２０はその長さ方向に沿って他には支えられていないので、裏面４２には装着つば部１２への支持部、ばね、または接続部がない。図２で最もよく示されるように、つば状主要シールリップ２０はわずかにじょうご状に、または裁頭円錐形の形状に形成されてもよく、応力が加わっておらず取付けられていない状態では、シールリップ２０の直径は空気側端部４６よりも流体側端部４４においてより大きい。主要シールリップ２０の裁頭円錐形状により、弛緩した状態では少し先細りとなり、最初にシャフトシール１０をボア３２内にかつシャフト１８の周囲に取付ける際に、シャフト１８の自由端部４８において開口が少しだけ広くなる。
【００１５】
図１−図３の実施例に示されるように、ブリッジ部２２は流体側端部４４からシールリップ２０の空気側端部４６に延在するヒンジ領域５０を有し、ヒンジ領域５０は主要シールリップ２０の裏側に折り返すように、ただしシールリップ２０の裏面４２に対して半径方向外側に離れている。ブリッジ部２２はさらに、ヒンジ領域５０から半径方向外側に延在する環状の放射状脚５２を有し、脚５２はブリッジ部２２のヒンジ領域５０を装着つば部１２に結合させる。反対方向に延在するまたは折り曲げられたヒンジ領域５０は、主要シールリップ２０を支えるための環状ヒンジとして働く。反対側に折り曲げられたヒンジ領域５０は非常に軟らかく、半径方向に柔軟であるので、主要シールリップ２０は取付けの際にシャフト１８と最初に整合するために半径方向に浮くように、さらに取付け後の使用の際に、シャフト１８がボア３２の軸に対して軸方向にわずかにずれてしまった（すなわち、シャフトずれ状態）場合に、シャフト１８とともに半径方向に動くまたは浮動することができる。
【００１６】
ヒンジ領域５０の反対方向の折り曲げにより、２つのピボットもしくはヒンジ点、または領域が与えられることになる。第１のヒンジ領域５４は、ヒンジ領域５０の先端オイル側Ｏにおいて、主要シールリップ２０と結合する湾曲した接合部にあり、第２のヒンジ領
域５６は、第１のヒンジ領域５４から軸方向に離れて、シールアセンブリ１０の空気側Ａの方にある。軸方向に離れていることに加え、第１のヒンジ領域５４および第２のヒンジ領域５６は互いに半径方向においても離れていてもよい。図３に示されるように、ヒンジ領域５０は組立てられると、主要シールリップ２０に対して鋭角αをなし、それによりヒンジ領域５０はシール１０の空気側Ａの方向にシールリップ２０からそれて、シールリップ２０とヒンジ領域５０との間に凹部の環状ポケット５７を形成する。組立てられると、この角度αは９０度未満、好ましくは４５度未満、より好ましくは約５〜３０度の間にある。
【００１７】
環状ポケットまたは凹部５８は反対方向に延在するヒンジ領域５０と装着つば部１２のボディ３０との間に形成される。反対方向のヒンジ領域５０は装着つば部１２と半径方向において一致しているが、凹部５８により離れている。複数のリブまたはウェブ２４は凹部５８を横切って延在し、ヒンジ領域５０を装着つば部１２に結合させる。ウェブ２４はブリッジ部２２の半径方向脚５２にも結合され得る。ウェブ２４は反対方向のヒンジ領域５０の外周に沿って円周方向に離れている場所に設けられる。ある好ましい局面に従い、ウェブ２４の各々はシール１０の外周に沿って互いに等間隔で離れている。別の好ましい局面に従い、隣接するウェブ２４の複数の対は、シール１０の外周に沿って他の対と互いに等間隔で離れている。したがって、シール１０をその外周に沿って半径方向に圧縮するのに必要な力は実質的に一定または等しい。上記のように、ウェブ２４は反対方向のヒンジ領域５０においてシールアセンブリ１０に対して軸方向に剛性を与えながら、主要シールリップ２０およびヒンジ領域５０について半径方向に優れた可撓性を維持する。ウェブ２４によって与えられる軸方向の剛性は、シールアセンブリ１０がシャフト１６上に取付けられる際に、ヒンジ領域５０が裏返しになる可能性を減らすまたは完全に防ぐ。図２および図３を比較することによって示されるように、主要シールリップ２０の先端流体またはオイル側端部４４がまずシャフト１８の面取りされたノーズ６０上に案内されて、次に外径シャフト動滑面４０上に案内されると、軸力がシールアセンブリ１０の空気側Ａの方向に主要シールリップ２０に対して加えられる。これにより、主要シールリップ２０が空気側Ａの方向に引かれるまたは引っ張られる。主要シールリップ２０およびヒンジ領域５０によって形成される巻き込みは、ヒンジ領域５０の折り曲げが広がって反対方向の空気側Ａに配向または向けられてしまうほど軸方向にもたらされると、それにより反対方向のヒンジ部５０およびヒンジ部５０によって形成される環状凹部５８が失われてしまう可能性がある。しかし、軸方向の取付け力が空気側方向にシールリップ２０およびヒンジ領域４４に加えられると、ウェブ２４は引っ張られ、それによりシールリップ２０およびヒンジ領域５０をそれぞれの場所に保持する。したがって、主要シールリップ２０はヒンジ領域５０に対して反対方向に折り曲げられた構造を維持し、取付けまたは使用の際に軸方向でのこのような著しい変位が防止される。
【００１８】
図１で最もよく示されるように、ウェブ２４はヒンジ領域５０の半径方向外部面６２と装着つば部１２との間に延在する。ウェブ２４はここでは略Ｚ字および／またはＳ字に形成されて、隣接するウェブ２４が互いに略鏡の関係に構成されるように示されているが、それは一例であって限定するものではない。ウェブ２４は内側放射状脚６４、外側放射状脚６６、ならびにそれぞれの脚６４および６６間に延在しかつ接続される、横方向に延在する中間脚６８を有する。それぞれの名前のとおり、放射状脚６４および６６は略放射状に延在し、横脚６８は脚６４および６６を相互接続するために略円周方向に延在する。放射状脚６４および６６はヒンジ領域５０と装着つば部１２との間に半径方向に所定の剛性を与えるのに対して、横方向の脚６８はヒンジ領域５０と装着つば部１２との間に所定の可撓性および軟らかさを与えて、取付けの際または使用の際にその間にある程度の相対的半径方向移動を可能にする。中間脚５８は装着つば部１２およびヒンジ領域５０から離れており、ここでは互いに等間隔で示されるが、これは一例であって限定するものではない。したがって、ヒンジ領域５０および装着つば部１２は、シールリップのシーリング面３
８とシャフト動滑面４０との間で流体密閉封止を維持しながら、シャフト１８とハウジング１４および／または完全な円ではないシャフト動滑面４０との間にある程度の半径方向の不整合に対応することができる。
【００１９】
装着つば部１２のエラストマーボディ３０、ブリッジ部２２、および主要シールリップ２０はすべて同じエラストマー材から一体的に成形されてもよい。代替的に、主要シールリップ２０はシーリング面３８上にＰＴＦＥライナ（図示されず）を含んでもよい。
【００２０】
主要シールリップ２０はシーリング面３８に形成されるさまざまな構成をさらに含んでもよい。図１−図３はシーリング面３８に成形される一連の流体力学構成７０を示し、これらの構成７０はリップ２０の下から入ってくるオイルをシール１０のオイル側Ｏに汲み出すことにより、主要シールリップ２０の封止能力を高めるよう働く。
【００２１】
流体力学構成７０は１個または複数の始点を有する螺旋状の溝または突起として、連続するまたは可変の断面を有する同心円の溝または突起（同心円とは、軸方向に互いに離れている、複数の外周に沿って連続する個々の溝または突起があることを意味する）として、断続する流体力学的補助部を有する同心円の溝または突起として、断続する凹状または凸状の流体力学補助部として、および所望なら他の構造として形成できる。
【００２２】
主要シールリップ２０の空気側端部４６から延在するのは、異物排除リップ７２であり、これは主要シールリップ２０で用いられるのと同じエラストマーからなる。排除リップ７２はシャフト動滑面４０に対して当接して、またはギャップによって表面４０から少し離れていてもよい。どちらにしても、排除リップ７２は異物が主要シール２０のシーリングインターフェイス３８に、およびシールアセンブリ１０のオイル側Ｏにある流体含有領域に入らないように働く。
【００２３】
図３はシャフトシール１０が完全に取付けられた状態を示す。動作の際、シール１０のオイル側Ｏにある封止されたオイル（または他の流体）部分は、空気側Ａの大気圧に対して加圧されて、シール１０のブリッジ部２２に軸方向外側に力を加える。ウェブ２４はブリッジ部２２を軸方向に強化し、それによりシール１０の空気側Ａ方向へのブリッジ部２２に対する軸方向の撓みにいくらかの抵抗を与える。オイルの圧力により、ブリッジ部２２にある程度の軸方向の変位が起こると、ブリッジ部２２のヒンジ領域５０の広がる動作により、ヒンジ領域５０はその形および対応するヒンジ領域５４、５６の配置により、半径方向内側に動く。これは主要シールリップ２０をシャフト１８に対して半径方向内側に押し、流体圧力の作用により、シャフト動滑面４０に対するシールリップ２０の封止力を効果的に増加させる。
【００２４】
別の好ましい実施例において、図４に示されるように、同じ参照番号に１００番台の番号をつけることにより、上記と同様の部分が特定されるが、シャフトシール１１０が有するウェブ１２４は、略Ｚ字型またはＳ字型ではなく、ヒンジ領域１５０と装着部１１２との間に略放射状におよび直線状に延在するが、真の半径方向に対して角度がつけられてもよい。ウェブ２４と同様に、隣接するウェブ１２４は互いに平行でない態様で反対方向に延在することができ、それにより互いに略鏡に映し出されたような関係にある。こうして、交互のウェブまたは１つおきのウェブ１２４は互いに平行に、同じ略半径方向に延在する。ウェブ１２４の角度のつけられた配置は、主要シールリップ１２０の半径方向の移動に対する抵抗を減らす働きをし、取付けやシャフトのぶれおよび／または不整合の際のこのような動きに対応し、上記のようにシャフトを取付ける際に、著しい軸方向の変位に対して、主要シールリップ１２０およびヒンジ部１５０を装着つば１１２に対して保持するために、ウェブ１２４の軸方向に剛性の効果を維持する。ウェブ１２４の数および設計上の構造は任意であり、所望なら放射状であってもよい。
【００２５】
本発明に従って構成される、別の実施例のシャフトシール５１０が図８および図９に示される。上記の部分と同じものを示すために同じ参照番号が用いられるが、それぞれ５００番台の参照番号がつけられている。
【００２６】
シャフトシール５１０は装着つば部を有し、装着つば部は典型的に金属ケース５１２であるが、所望なら上記のように適切な構造で構成されてもよい。ブリッジ部５２２、主要シール部５２０および異物排除リップ５７２はエラストマーから一体的に成形され、金属ケース５１２に結合される。ブリッジ部５２２はシールリップ５２０と金属ケース５１２との間に延在する。本実施例において、主要シールリップ５２０はオイル側Ｏに延在するが、半径方向内側のシーリング面５３８は圧力が加わっていない状態では裁頭円錐形または漏斗の形状で角度がつけられ、裁頭円錐形の開いている端部はシャフト１８の自由端部４８に対向し、シールリップ５２０は案内用のツールを用いることなく自由端部４８上に取付けることができる。複数のウェブ５２４はブリッジ部５２２と装着部５１２との間に延在し、ここでは主要シールリップ５２０の裏面５４２と装着部５１２との間に延在するよう示されている。取付けられると、図９に示されるように、オイル側Ｏへの圧力により、ブリッジ部５２２に対するシールリップ５２０の反対側の折り曲げによって、シャフト１８に対するシールリップ５２０の圧力を増加させる。上記のように、ウェブ５２４は組立ての際および使用の際に引っ張られ、十分な強度でもって、主要シールリップ５２０をシャフト１８に対する意図されるシーリング位置に維持するために、主要シールリップ５２０が広がることを防ぐ。主要シールリップ５２０は第１の実施例で説明したように同じ代替的流体力学補助部を有することができ、任意にＰＴＦＥライナを含んでもよい。
【００２７】
本発明の別の局面に従い、本発明に従って構成されたシャフトシールを取付ける方法が提供される。図１０−図１７に示されるように、取付け方法は、それぞれのシャフトシール１０，１１０のポケット５７，１５７に軸方向にすべり入るような寸法の所定の直径を有する輪８０を設けるステップを含む。以降の説明はシャフトシール１０に言及して行なわれるが、本方法は同様にシャフトシール１１０に用いることができる。輪８０の外径はヒンジ領域５０の第２のヒンジ領域５６によって定められる直径とほぼ同じである。したがって、図１１に示されるように、輪８０をポケット５７内に少なくとも部分的に軸方向に挿入する動作を開始して続けていくと、ヒンジ領域５０は半径方向外側に広がるようになり、それによりシールリップ２０が半径方向に拡張し、ポケット５７は実質的に潰れて、ウェブ２４は半径方向に圧縮される。輪８０から半径方向外側に延在するフランジ８２が装着つば部１２の端部面と係合するようになるまで、輪８０は軸方向にポケット５７内に移動させられる。
【００２８】
図１２に示すように、装着つば部１２と係合したフランジ８２は、シール１０をハウジング１４のボア３２内に移動させるのに十分な軸力を加える。シール１０がボア３２内に軸方向に案内されると、リブ３４は少し圧縮されてハウジング１４とのシール１０の締りばめを形成する。図１３に示されるように、フランジ８２はボア３２内において少なくとも部分的に受け入れられるよう好ましくは寸法決めされ、それによりシール１０は二次的動作の必要なく完全に挿入可能となる。上記のように、シール１０がボア３２内に完全に挿入されると、リブ３４は部分的に圧縮されるが、チャネル３６が完全に潰される程ではない。したがって、チャネル３６はリブ３４間に少なくとも部分的に残り、それにより上述の高められたシーリング保護を与える。
【００２９】
図１４に示されるように、シール１０がボア３２内に完全に挿入されると、シャフト１８はオイル側Ｏから空気側Ａに軸方向に動かされる。シャフト１８の面取りされたノーズ６０は主要シールリップ２０の傾斜したシーリング面３８と係合する。このとき、輪８０は好ましくはヒンジ領域５０に係合したまま残り、それによりシールリップ２０を傾斜し
た配向に維持して、シール１０を通すシャフト１８の組立てを容易にする。図１５に示されるように、シャフトの動滑面４０がシール１０のシーリング面３８の下に完全に受け入れられるまで、シャフト１８は輪８０に向かって軸方向に動かされる。その後、図１６に示されるように、輪８０は軸方向にシール１０から離れるように移動させられて、図１７に示されるように完全に引出されたようになり、シール１０はハウジング１４内およびシャフト１８の周りに完全に組立てられた配置となり、それによりポケット５７およびウェブ２４は実質的に潰されない状態に戻る。
【００３０】
同じ機能および取付け方法を達成する本発明の他の実施例は、特許請求の範囲に従い組み込まれることは理解されるであろう。たとえば、組立て方法は異なることができ、シール１０はボア３２内におよびシャフト１８上に同時に挿入することができる。さらに、シール１０を先にシャフト１８に取付け、次にボア３２内に挿入することができる。したがって、上記の好ましい実施例は限定するものではなく、特許請求の範囲内において適合する実施例の一部に過ぎない。
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は２００７年３月９日に出願された米国特許仮出願第６０／８９４，０４０号の利益を主張し、その全体が引用によりここに援用される。
【０００２】
背景
１．発明の分野
本発明はオイルシール、より特定的には外側静止ハウジングと中央回転シャフトとの間に封止を行なうためのオイルシールに関する。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術
静止ハウジングと回転シャフトとの間に流体密閉封止を行なうためのシャフトシールはよく知られている。シールと回転シャフトとの間の摩擦の影響を最小にしながら流体密閉封止を得るための努力が続けられている。一部のシャフトシールは、シャフトとシーリング係合する際に封止のシールリップを維持しやすくするためにガータばねを用いる。この種の封止は有用であるが、関わる製造処理およびばねの材料費により全体のコストが上がることになる。さらに、ばねを収容するための空間を増やさなければならないという要件、さらにシールアセンブリの重量が一般に増えることにもなる。
【０００４】
別の既知のシャフトシール構造では、リバースシールリップ構造が設けられ、シールリップはシャフトと係合するためのシーリング面を有し、組立てられた状態において反対方向に折り曲げられたヒンジ部がシールリップに対して実質的に平行に重なっている。シールリップのシーリング面がシャフトに対してシーリング係合を維持するために、封止はヒンジ部の反対方向に折り曲げられた構造に大きく依存する。この構造は使用の際に相対的に少ない摩擦で密閉封止を得るのに有用であるが、組立ておよび使用の際に潜在的な問題がある。組立ての際、シールリップのシーリング面とシャフトとの間の摩擦が大きすぎると、ヒンジ部の折り曲げが解かれてしまう。このような場合、シールを取除いて新しいシールを入れなければならない。この問題が発見されないままでいると、シャフトとハウジングとの間に封止が得られず、漏れに関連する問題が早く表われことになる。さらに、シールが正しく取付けられたとしても、ヒンジ部が使用の際に広がってしまい、それにより後で漏れの問題が起こり得る。使用の際にヒンジ部が広がってしまう１つの要因としては、シールの空気側に対するオイル側の圧力の増加である。オイル側の圧力が大きくなりすぎると、ヒンジ部はシールの空気側に押されてその折り曲げが広がってしまう。こうして、この種のシールは組立ておよび使用の両方において潜在的な欠点を有する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の概要
本発明の一局面に従い、軸方向に延在する環状動滑面に沿って動的シールを形成するためのシャフトシールが提供される。シャフトシールは静止ハウジングに接続するよう構成されている装着部、およびシールリップを有し、シールリップはそのオイル側端部と空気側端部との間に延在する環状シーリング面を有する。シーリング面は動滑面に沿って軸方向に延在するよう構成されている。環状ブリッジ部はシールリップを装着部に接続する。複数のウェブは、ブリッジ部と装着部との間に略放射状に延在する。
【０００６】
本発明の別の局面に従い、シャフトシールが提供され、シャフトシールは静止ハウジン
グに接続するよう構成されている装着部と、裏面およびシールリップのオイル側端部と空気側端部との間に延在する環状シーリング面を有するシールリップとを含む。シーリング面は回転シャフトの動滑面に沿って軸方向に延在するよう構成されている。環状ヒンジ領域はシールリップのオイル側から半径方向外側に、シールリップ上に反対方向に折り曲げられた配向で延在し、環状ポケットがヒンジ領域の一方側とシールリップの裏面との間に形成される。環状凹部はヒンジ領域の反対側であって装着部に対向する側と装着部との間に形成される。複数の補強ウェブは、ヒンジ領域と装着部との間の凹部の中に延在する。
【０００７】
本発明のさらに別の局面に従い、シャフトシールをハウジングのボアの中に、かつシャフトの周りに取付けるための方法が提供される。シャフトシールは装着部と、裏面およびシールリップのオイル側端部とシールリップの空気側端部との間に延在する対向する環状シーリング面を有するシールリップとを含む。環状ヒンジ領域はシールリップのオイル側から半径方向外側に、シールリップの裏面上で反対方向に折り曲げられた配向で延在する。環状ポケットはヒンジ領域とシールリップの裏面との間に形成され、環状凹部はヒンジ領域と装着部との間に形成される。取付け方法は、所定の外径を有する輪を設けるステップと、シャフトシールをハウジングのボアと略同心円状に調整するステップとを備える。さらに、輪をシールに対して軸方向に環状ポケット内に移動させて、シールリップのオイル側端部を半径方向外側に移動させる。次に、輪を環状ポケット内に残して、シールの装着部をハウジングのボアの中に押し込む。次に、輪を環状ポケット内に残して、シャフトをシールに対して軸方向にシーリング面の下で移動させる。最後に、輪をシールに対して軸方向に環状ポケットの外に移動させて、シールリップのシーリング面をシャフトの動滑面と係合させる。
【０００８】
本発明の上記の局面および他の局面、特徴、ならびに利点は、示される好ましい実施例および最良モードの詳細な説明、添付の請求項および図面と関連して考慮すると、容易に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の好ましい局面に従い構成されるシールの部分斜視図である。
【図２】取付け前の状態で示される、図１のシールの断面図である。
【図３】取付けられた状態で示される、図１のシールの断面図である。
【図４】本発明の別の好ましい局面に従い構成されるシールの部分斜視図である。
【図５】本発明のさらなる好ましい局面に従い構成され、取付けられた状態で示されるシールの断面図である。
【図６】本発明のさらなる好ましい局面に従い構成され、取付けられた状態で示されるシールの断面図である。
【図７】本発明のさらなる好ましい局面に従い構成され、取付けられた状態で示されるシールの断面図である。
【図８】本発明の別の好ましい局面に従い構成され、取付け前の状態で示されるシールの断面図である。
【図９】取付けられた状態で示される、図８のシールの断面図である。
【図１０】本発明のさらに別の局面に従い、シールをハウジング内におよびシャフトに取付けるための方法を示す図である。
【図１１】本発明のさらに別の局面に従い、シールをハウジング内におよびシャフトに取付けるための方法を示す図である。
【図１２】本発明のさらに別の局面に従い、シールをハウジング内におよびシャフトに取付けるための方法を示す図である。
【図１３】本発明のさらに別の局面に従い、シールをハウジング内におよびシャフトに取付けるための方法を示す図である。
【図１４】本発明のさらに別の局面に従い、シールをハウジング内におよびシャフトに取付けるための方法を示す図である。
【図１５】本発明のさらに別の局面に従い、シールをハウジング内におよびシャフトに取付けるための方法を示す図である。
【図１６】本発明のさらに別の局面に従い、シールをハウジング内におよびシャフトに取付けるための方法を示す図である。
【図１７】本発明のさらに別の局面に従い、シールをハウジング内におよびシャフトに取付けるための方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
好ましい実施例の詳細な説明
図面をより詳細に参照して、図１−図３は総括的に１０で示されるシャフトシールの一実施例を示す。シャフトシール１０は構造的に剛性である、角度の付いた装着つば部１２を含み、つば部１２は、クランクシャフトのような回転可能シャフト１８が中を通って延在する、ハウジングの開口１６を中心として、シャフトシール１０をたとえばエンジンのクランクケースのような静止ハウジング１４に取付けるよう適合されるが、これは一例であって、限定するものではない。主要シールリップ２０は介在するブリッジ部２２によって装着つば部１２に接続される。複数の補強リブまたはウェブ２４はブリッジ部２２と装着つば部１２との間に延在し、シャフトシール１０の周囲を、周方向に間隔があけられた位置で、ブリッジ部２２を装着つば部１２に接続する。ウェブ２４はシールアセンブリ１０に対して軸方向に剛性を与えるための補強スポークとして働き、主要シールリップ２０に対して半径方向に優れた可撓性および弾性を与える。この軸方向の剛性はシャフトシール１０の取付けを助けるものであり、シールアセンブリ１０がシャフト１８上に取付けられる際に、ブリッジ部２２が裏返しになる可能性を少なくするまたは完全に防ぐ。したがって、シャフトシール１０は所望ならツールを用いることなく、シャフト１６の周りにかつハウジング１４の中に取付けることができる。他の態様として、シャフトシール１０は所望なら、後でより詳細に説明される、革新的なアセンブリ方法によってツール機構を用いることによって取付けることもできる。
【００１１】
装着つば部１２は構造的に剛性のコンポーネント２６を含む。剛性のコンポーネント２６はシャフトシール１０の残りの部分よりも硬い材料からなる。剛性のコンポーネント２６は、シャフトシール１０のハウジング１４への装着を補助し、装着つば部１２についての全体の構造的剛性を向上させる。剛性のコンポーネント２６は、装着つば部１２に十分な剛性を与え、かつ意図される態様でハウジング１４内に装着されるのに適するいくつもの形状のいずれかを取り得る。図１−図３に示される実施例において、剛性のコンポーネント２６は軸方向の断面が略矩形である１個の環状リングの形をとる。しかし、図４、図５、図６および図７に示されるように、それぞれのシャフトシール１１０、２１０、３１０および４１０は、例示的に剛性コンポーネントの代替的構造を有してもよい。たとえば、キーリングのような二重巻きの環状リング１２６（図４）、単一の環状リング２２６（図５）、プレス加工された金属リング構造体３２６（図６）、または連続するもしくは分割されたリングを含んで、たとえば円筒ビレットからリングを切断することによって形成されたリング状構造体４２６（図７）を含み得る。剛性のコンポーネントに適するとしていくつかの形状が示されているが、これらは単なる一例であって、シール１０に適切な強度および構造的剛性を与えるのに適する上記のような構造または他の構造が考えられる。
【００１２】
剛性のコンポーネント２６は、金属および／または非金属の剛性のコア２８であって、円周方向が連続して継目のない材料、または環状リングに巻回された１本の材料ストランドから形成できる。このような構造は装着つば部１２に対して軸方向および半径方向に剛性および優れたフープ強度を与える。構造コア２８はゴムなどのような弾性材からなる環状ブロックまたはボディ３０によって、部分的にまたは完全に被覆成形されてもよい。エラストマーのボディ３０は装着つば部１２に弾性を与え、コア２８は装着つば部１２に構
造的剛性を与える。
【００１３】
装着つば部１２はハウジング１４のボア３２内に押し込まれるように構成されている。コア２８は装着つば部１２の外径で露出して、直接ボア３２の壁に係合する。代替的に、コア２８は薄いエラストマー層によって被覆されて、ハウジング１４とシャフトシール１０との間の流体密閉封止を促進および強化する。さらに確実な流体密閉封止の形成を容易にするため、装着つば部２はボア保持部および封止強化構成を含んでもよい。たとえばエラストマー材ボディ３０と同じエラストマー材からなる１つ以上の環状リブ３４を含んでもよい。図示されているように、２本以上のリブ３４を組み込んだ場合、隣接するリブ３４間に環状チャネル３６が形成される。したがって、リブ３４が半径方向の圧縮により少なくとも部分的に弾性変形されると、シールアセンブリ１０とハウジング１４のボア３２との間に半径方向に固定した流体密閉封止が出来上がる。この流体密閉封止は、隣接するリブ３４間に形成される、完全に閉鎖された環状シーリングチャネル３６を有することによって強化される。何らかの理由により、流体または異物が１本のリブ３４を超えて漏れると、その流体または異物は該チャネル３６内に捉えられ、次のリブ３４を超えてシールアセンブリ１０を完全に通ってしまうことを防ぐ。
【００１４】
シャフトシール１０はブリッジ部２２によって剛性のコンポーネント２６に対して半径方向内側に離れている主要シールリップ２０を含む。取付けられた状態において、シャフトシール１０は図３で最もよく示されるように、流体またはオイル側Ｏと、軸方向において反対側の外部または空気側Ａとを有する。主要シールリップ２０はつば状の形をとり、シャフト１８の外径動滑面４０の周囲を封止するシーリング面３８と、反対側の裏面４２とを有する。本実施例において、ブリッジ部２２はシールリップ２０の流体側端部４４において主要シールリップ２０と接続する。シールリップ２０は流体側端部４４から軸方向反対側の空気側端部４６に延在する。シールリップ２０が流体側端部４４においてブリッジ部２２と接続されていることは別として、シールリップ２０はその長さ方向に沿って他には支えられていないので、裏面４２には装着つば部１２への支持部、ばね、または接続部がない。図２で最もよく示されるように、つば状主要シールリップ２０はわずかにじょうご状に、または裁頭円錐形の形状に形成されてもよく、応力が加わっておらず取付けられていない状態では、シールリップ２０の直径は空気側端部４６よりも流体側端部４４においてより大きい。主要シールリップ２０の裁頭円錐形状により、弛緩した状態では少し先細りとなり、最初にシャフトシール１０をボア３２内にかつシャフト１８の周囲に取付ける際に、シャフト１８の自由端部４８において開口が少しだけ広くなる。
【００１５】
図１−図３の実施例に示されるように、ブリッジ部２２は流体側端部４４からシールリップ２０の空気側端部４６に延在するヒンジ領域５０を有し、ヒンジ領域５０は主要シールリップ２０の裏側に折り返すように、ただしシールリップ２０の裏面４２に対して半径方向外側に離れている。ブリッジ部２２はさらに、ヒンジ領域５０から半径方向外側に延在する環状の放射状脚５２を有し、脚５２はブリッジ部２２のヒンジ領域５０を装着つば部１２に結合させる。反対方向に延在するまたは折り曲げられたヒンジ領域５０は、主要シールリップ２０を支えるための環状ヒンジとして働く。反対側に折り曲げられたヒンジ領域５０は非常に軟らかく、半径方向に柔軟であるので、主要シールリップ２０は取付けの際にシャフト１８と最初に整合するために半径方向に浮くように、さらに取付け後の使用の際に、シャフト１８がボア３２の軸に対して軸方向にわずかにずれてしまった（すなわち、シャフトずれ状態）場合に、シャフト１８とともに半径方向に動くまたは浮動することができる。
【００１６】
ヒンジ領域５０の反対方向の折り曲げにより、２つのピボットもしくはヒンジ点、または領域が与えられることになる。第１のヒンジ領域５４は、ヒンジ領域５０の先端オイル側Ｏにおいて、主要シールリップ２０と結合する湾曲した接合部にあり、第２のヒンジ領
域５６は、第１のヒンジ領域５４から軸方向に離れて、シールアセンブリ１０の空気側Ａの方にある。軸方向に離れていることに加え、第１のヒンジ領域５４および第２のヒンジ領域５６は互いに半径方向においても離れていてもよい。図３に示されるように、ヒンジ領域５０は組立てられると、主要シールリップ２０に対して鋭角αをなし、それによりヒンジ領域５０はシール１０の空気側Ａの方向にシールリップ２０からそれて、シールリップ２０とヒンジ領域５０との間に凹部の環状ポケット５７を形成する。組立てられると、この角度αは９０度未満、好ましくは４５度未満、より好ましくは約５〜３０度の間にある。
【００１７】
環状ポケットまたは凹部５８は反対方向に延在するヒンジ領域５０と装着つば部１２のボディ３０との間に形成される。反対方向のヒンジ領域５０は装着つば部１２と半径方向において一致しているが、凹部５８により離れている。複数のリブまたはウェブ２４は凹部５８を横切って延在し、ヒンジ領域５０を装着つば部１２に結合させる。ウェブ２４はブリッジ部２２の半径方向脚５２にも結合され得る。ウェブ２４は反対方向のヒンジ領域５０の外周に沿って円周方向に離れている場所に設けられる。ある好ましい局面に従い、ウェブ２４の各々はシール１０の外周に沿って互いに等間隔で離れている。別の好ましい局面に従い、隣接するウェブ２４の複数の対は、シール１０の外周に沿って他の対と互いに等間隔で離れている。したがって、シール１０をその外周に沿って半径方向に圧縮するのに必要な力は実質的に一定または等しい。上記のように、ウェブ２４は反対方向のヒンジ領域５０においてシールアセンブリ１０に対して軸方向に剛性を与えながら、主要シールリップ２０およびヒンジ領域５０について半径方向に優れた可撓性を維持する。ウェブ２４によって与えられる軸方向の剛性は、シールアセンブリ１０がシャフト１６上に取付けられる際に、ヒンジ領域５０が裏返しになる可能性を減らすまたは完全に防ぐ。図２および図３を比較することによって示されるように、主要シールリップ２０の先端流体またはオイル側端部４４がまずシャフト１８の面取りされたノーズ６０上に案内されて、次に外径シャフト動滑面４０上に案内されると、軸力がシールアセンブリ１０の空気側Ａの方向に主要シールリップ２０に対して加えられる。これにより、主要シールリップ２０が空気側Ａの方向に引かれるまたは引っ張られる。主要シールリップ２０およびヒンジ領域５０によって形成される巻き込みは、ヒンジ領域５０の折り曲げが広がって反対方向の空気側Ａに配向または向けられてしまうほど軸方向にもたらされると、それにより反対方向のヒンジ部５０およびヒンジ部５０によって形成される環状凹部５８が失われてしまう可能性がある。しかし、軸方向の取付け力が空気側方向にシールリップ２０およびヒンジ領域４４に加えられると、ウェブ２４は引っ張られ、それによりシールリップ２０およびヒンジ領域５０をそれぞれの場所に保持する。したがって、主要シールリップ２０はヒンジ領域５０に対して反対方向に折り曲げられた構造を維持し、取付けまたは使用の際に軸方向でのこのような著しい変位が防止される。
【００１８】
図１で最もよく示されるように、ウェブ２４はヒンジ領域５０の半径方向外部面６２と装着つば部１２との間に延在する。ウェブ２４はここでは略Ｚ字および／またはＳ字に形成されて、隣接するウェブ２４が互いに略鏡の関係に構成されるように示されているが、それは一例であって限定するものではない。ウェブ２４は内側放射状脚６４、外側放射状脚６６、ならびにそれぞれの脚６４および６６間に延在しかつ接続される、横方向に延在する中間脚６８を有する。それぞれの名前のとおり、放射状脚６４および６６は略放射状に延在し、横脚６８は脚６４および６６を相互接続するために略円周方向に延在する。放射状脚６４および６６はヒンジ領域５０と装着つば部１２との間に半径方向に所定の剛性を与えるのに対して、横方向の脚６８はヒンジ領域５０と装着つば部１２との間に所定の可撓性および軟らかさを与えて、取付けの際または使用の際にその間にある程度の相対的半径方向移動を可能にする。中間脚５８は装着つば部１２およびヒンジ領域５０から離れており、ここでは互いに等間隔で示されるが、これは一例であって限定するものではない。したがって、ヒンジ領域５０および装着つば部１２は、シールリップのシーリング面３
８とシャフト動滑面４０との間で流体密閉封止を維持しながら、シャフト１８とハウジング１４および／または完全な円ではないシャフト動滑面４０との間にある程度の半径方向の不整合に対応することができる。
【００１９】
装着つば部１２のエラストマーボディ３０、ブリッジ部２２、および主要シールリップ２０はすべて同じエラストマー材から一体的に成形されてもよい。代替的に、主要シールリップ２０はシーリング面３８上にＰＴＦＥライナ（図示されず）を含んでもよい。
【００２０】
主要シールリップ２０はシーリング面３８に形成されるさまざまな構成をさらに含んでもよい。図１−図３はシーリング面３８に成形される一連の流体力学構成７０を示し、これらの構成７０はリップ２０の下から入ってくるオイルをシール１０のオイル側Ｏに汲み出すことにより、主要シールリップ２０の封止能力を高めるよう働く。
【００２１】
流体力学構成７０は１個または複数の始点を有する螺旋状の溝または突起として、連続するまたは可変の断面を有する同心円の溝または突起（同心円とは、軸方向に互いに離れている、複数の外周に沿って連続する個々の溝または突起があることを意味する）として、断続する流体力学的補助部を有する同心円の溝または突起として、断続する凹状または凸状の流体力学補助部として、および所望なら他の構造として形成できる。
【００２２】
主要シールリップ２０の空気側端部４６から延在するのは、異物排除リップ７２であり、これは主要シールリップ２０で用いられるのと同じエラストマーからなる。排除リップ７２はシャフト動滑面４０に対して当接して、またはギャップによって表面４０から少し離れていてもよい。どちらにしても、排除リップ７２は異物が主要シール２０のシーリングインターフェイス３８に、およびシールアセンブリ１０のオイル側Ｏにある流体含有領域に入らないように働く。
【００２３】
図３はシャフトシール１０が完全に取付けられた状態を示す。動作の際、シール１０のオイル側Ｏにある封止されたオイル（または他の流体）部分は、空気側Ａの大気圧に対して加圧されて、シール１０のブリッジ部２２に軸方向外側に力を加える。ウェブ２４はブリッジ部２２を軸方向に強化し、それによりシール１０の空気側Ａ方向へのブリッジ部２２に対する軸方向の撓みにいくらかの抵抗を与える。オイルの圧力により、ブリッジ部２２にある程度の軸方向の変位が起こると、ブリッジ部２２のヒンジ領域５０の広がる動作により、ヒンジ領域５０はその形および対応するヒンジ領域５４、５６の配置により、半径方向内側に動く。これは主要シールリップ２０をシャフト１８に対して半径方向内側に押し、流体圧力の作用により、シャフト動滑面４０に対するシールリップ２０の封止力を効果的に増加させる。
【００２４】
別の好ましい実施例において、図４に示されるように、同じ参照番号に１００番台の番号をつけることにより、上記と同様の部分が特定されるが、シャフトシール１１０が有するウェブ１２４は、略Ｚ字型またはＳ字型ではなく、ヒンジ領域１５０と装着部１１２との間に略放射状におよび直線状に延在するが、真の半径方向に対して角度がつけられてもよい。ウェブ２４と同様に、隣接するウェブ１２４は互いに平行でない態様で反対方向に延在することができ、それにより互いに略鏡に映し出されたような関係にある。こうして、交互のウェブまたは１つおきのウェブ１２４は互いに平行に、同じ略半径方向に延在する。ウェブ１２４の角度のつけられた配置は、主要シールリップ１２０の半径方向の移動に対する抵抗を減らす働きをし、取付けやシャフトのぶれおよび／または不整合の際のこのような動きに対応し、上記のようにシャフトを取付ける際に、著しい軸方向の変位に対して、主要シールリップ１２０およびヒンジ部１５０を装着つば１１２に対して保持するために、ウェブ１２４の軸方向に剛性の効果を維持する。ウェブ１２４の数および設計上の構造は任意であり、所望なら放射状であってもよい。
【００２５】
本発明に従って構成される、別の実施例のシャフトシール５１０が図８および図９に示される。上記の部分と同じものを示すために同じ参照番号が用いられるが、それぞれ５００番台の参照番号がつけられている。
【００２６】
シャフトシール５１０は装着つば部を有し、装着つば部は典型的に金属ケース５１２であるが、所望なら上記のように適切な構造で構成されてもよい。ブリッジ部５２２、主要シール部５２０および異物排除リップ５７２はエラストマーから一体的に成形され、金属ケース５１２に結合される。ブリッジ部５２２はシールリップ５２０と金属ケース５１２との間に延在する。本実施例において、主要シールリップ５２０はオイル側Ｏに延在するが、半径方向内側のシーリング面５３８は圧力が加わっていない状態では裁頭円錐形または漏斗の形状で角度がつけられ、裁頭円錐形の開いている端部はシャフト１８の自由端部４８に対向し、シールリップ５２０は案内用のツールを用いることなく自由端部４８上に取付けることができる。複数のウェブ５２４はブリッジ部５２２と装着部５１２との間に延在し、ここでは主要シールリップ５２０の裏面５４２と装着部５１２との間に延在するよう示されている。取付けられると、図９に示されるように、オイル側Ｏへの圧力により、ブリッジ部５２２に対するシールリップ５２０の反対側の折り曲げによって、シャフト１８に対するシールリップ５２０の圧力を増加させる。上記のように、ウェブ５２４は組立ての際および使用の際に引っ張られ、十分な強度でもって、主要シールリップ５２０をシャフト１８に対する意図されるシーリング位置に維持するために、主要シールリップ５２０が広がることを防ぐ。主要シールリップ５２０は第１の実施例で説明したように同じ代替的流体力学補助部を有することができ、任意にＰＴＦＥライナを含んでもよい。
【００２７】
本発明の別の局面に従い、本発明に従って構成されたシャフトシールを取付ける方法が提供される。図１０−図１７に示されるように、取付け方法は、それぞれのシャフトシール１０，１１０のポケット５７，１５７に軸方向にすべり入るような寸法の所定の直径を有する輪８０を設けるステップを含む。以降の説明はシャフトシール１０に言及して行なわれるが、本方法は同様にシャフトシール１１０に用いることができる。輪８０の外径はヒンジ領域５０の第２のヒンジ領域５６によって定められる直径とほぼ同じである。したがって、図１１に示されるように、輪８０をポケット５７内に少なくとも部分的に軸方向に挿入する動作を開始して続けていくと、ヒンジ領域５０は半径方向外側に広がるようになり、それによりシールリップ２０が半径方向に拡張し、ポケット５７は実質的に潰れて、ウェブ２４は半径方向に圧縮される。輪８０から半径方向外側に延在するフランジ８２が装着つば部１２の端部面と係合するようになるまで、輪８０は軸方向にポケット５７内に移動させられる。
【００２８】
図１２に示すように、装着つば部１２と係合したフランジ８２は、シール１０をハウジング１４のボア３２内に移動させるのに十分な軸力を加える。シール１０がボア３２内に軸方向に案内されると、リブ３４は少し圧縮されてハウジング１４とのシール１０の締りばめを形成する。図１３に示されるように、フランジ８２はボア３２内において少なくとも部分的に受け入れられるよう好ましくは寸法決めされ、それによりシール１０は二次的動作の必要なく完全に挿入可能となる。上記のように、シール１０がボア３２内に完全に挿入されると、リブ３４は部分的に圧縮されるが、チャネル３６が完全に潰される程ではない。したがって、チャネル３６はリブ３４間に少なくとも部分的に残り、それにより上述の高められたシーリング保護を与える。
【００２９】
図１４に示されるように、シール１０がボア３２内に完全に挿入されると、シャフト１８はオイル側Ｏから空気側Ａに軸方向に動かされる。シャフト１８の面取りされたノーズ６０は主要シールリップ２０の傾斜したシーリング面３８と係合する。このとき、輪８０は好ましくはヒンジ領域５０に係合したまま残り、それによりシールリップ２０を傾斜し
た配向に維持して、シール１０を通すシャフト１８の組立てを容易にする。図１５に示されるように、シャフトの動滑面４０がシール１０のシーリング面３８の下に完全に受け入れられるまで、シャフト１８は輪８０に向かって軸方向に動かされる。その後、図１６に示されるように、輪８０は軸方向にシール１０から離れるように移動させられて、図１７に示されるように完全に引出されたようになり、シール１０はハウジング１４内およびシャフト１８の周りに完全に組立てられた配置となり、それによりポケット５７およびウェブ２４は実質的に潰されない状態に戻る。
【００３０】
同じ機能および取付け方法を達成する本発明の他の実施例は、特許請求の範囲に従い組み込まれることは理解されるであろう。たとえば、組立て方法は異なることができ、シール１０はボア３２内におよびシャフト１８上に同時に挿入することができる。さらに、シール１０を先にシャフト１８に取付け、次にボア３２内に挿入することができる。したがって、上記の好ましい実施例は限定するものではなく、特許請求の範囲内において適合する実施例の一部に過ぎない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延在する環状動滑面に沿って動的シールを形成するためのシャフトシールであって、
静止ハウジングに接続するよう構成される装着部と、
オイル側端部と空気側端部との間に延在する環状シーリング面を有するシールリップとを備え、前記シーリング面は動滑面に沿って軸方向に延在するよう構成されており、さらに
シールリップを装着部に接続する環状ブリッジ部と、
前記ブリッジ部と前記装着部との間に略放射状に延在する複数のウェブとを備える、シャフトシール。
【請求項２】
前記ブリッジ部は、前記シールリップの前記オイル側から半径方向外側に延在するヒンジ領域を含み、前記ヒンジ領域は前記シールリップ上に反対方向に折り曲げられた配向にある、請求項１に記載のシャフトシール。
【請求項３】
前記ヒンジ領域と前記シールリップとの間に環状ポケットが形成され、前記ヒンジ領域と前記装着部との間に環状凹部が形成され、前記ウェブは前記ヒンジ領域と前記取付け部との間に延在する、請求項２に記載のシャフトシール。
【請求項４】
前記ウェブの各々は、中間の横方向に延在する脚によって相互接続される１対の放射状に延在する脚を有する、請求項３に記載のシャフトシール。
【請求項５】
前記ウェブは前記ヒンジ領域と前記装着部との間に線形に延在し、前記ウェブの隣接するものは互いに平行でない態様で延在する、請求項３に記載のシャフトシール。
【請求項６】
１つおきのウェブは互いに略平行に延在する、請求項５に記載のシャフトシール。
【請求項７】
前記環状凹部は支えられていない、請求項３に記載のシャフトシール。
【請求項８】
シャフトシールであって、
静止ハウジングに接続するよう構成される装着部と、
裏面、およびオイル側端部と空気側端部との間に延在する反対側の環状シーリング面を有するシールリップとを備え、前記シーリング面は回転シャフトの動滑面に沿って軸方向に延在するよう構成され、さらに
前記シールリップの前記オイル側から半径方向外側に、前記シールリップ上に反対方向に折り曲げられた配向で延在する環状ヒンジ領域を備え、環状ポケットが前記シールリップに面する前記ヒンジ領域の一方側と前記シールリップの前記裏面との間に形成され、環状凹部が前記装着部に面する前記ヒンジ領域の他方側と前記装着部との間に形成され、さらに
前記ヒンジ領域と前記装着部との間の前記凹部を通って延在する複数の補強ウェブを備える、シャフトシール。
【請求項９】
前記ウェブは前記環状ヒンジ領域の周囲を、円周方向に等間隔に離れている、請求項８に記載のシャフトシール。
【請求項１０】
前記装着部は静止ハウジングのボア内に締りばめするために寸法決めされている外径を有する、請求項８に記載のシャフトシール。
【請求項１１】
前記外径は環状チャネルによって互いに離されている、複数の円周方向に延在するリブを有し、前記リブは部分圧縮のために寸法決めされ、前記環状チャネルはボアに圧入されても、前記リブ間に残る、請求項１０に記載のシャフトシール。
【請求項１２】
前記ウェブの各々は横方向に延在する中間脚によって互いに相互接続する１対の放射状に延在する脚を有し、前記中間脚は前記シールリップの前記裏面からおよび前記装着面から離れている、請求項８に記載のシャフトシール。
【請求項１３】
前記ウェブの隣接するものは、互いに鏡に映された姿を有する、請求項１２に記載のシャフトシール。
【請求項１４】
前記ウェブは前記ヒンジ領域と前記装着部との間に線形に延在し、前記ウェブの隣接するものは互いに平行でない関係で延在する、請求項８に記載のシャフトシール。
【請求項１５】
１つおきのウェブは互いに略平行に延在する、請求項１４に記載のシャフトシール。
【請求項１６】
シャフトシールをハウジングのボア内におよびシャフトの周囲に取付ける方法であって、シャフトシールは装着部とシールリップとを含み、シールリップは裏面およびシールリップのオイル側端部とシールリップの空気側端部との間に延在する反対側の環状シーリング面を有し、環状ヒンジ領域はシールリップのオイル側から半径方向外側に、シールリップの裏面上に反対方向に折り曲げられた配向で延在し、環状ポケットがヒンジ領域とシールリップの裏面との間に形成され、環状凹部がヒンジ領域と装着部との間に形成され、前記方法は
所定の外径を有する輪を設けるステップと、
シャフトシールをボアと略同心円的に調整するステップと、
前記輪をシールに対して軸方向に環状ポケット内に移動させて、シールリップのオイル側端部を半径方向外側に移動させるステップと、
前記輪を環状ポケットに残して、シールの装着部をハウジングのボア内に押し込むステップと、
前記輪を環状ポケットに残して、シャフトをシールに対して軸方向にシーリング面の下で移動させるステップと、
前記輪をシールに対して軸方向に環状ポケットから外に移動させて、シールリップのシーリング面をシャフトの動滑面と係合させるステップとを備える、方法。
【請求項１７】
前記輪を環状ポケット内に移動させる場合に、ヒンジ領域と装着部との間の前記環状凹部を実質的に潰すステップをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記輪を環状ポケットの外に移動させて、前記環状凹部を潰されていない状態に実質的に復元するステップをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１】
軸方向に延在する環状動滑面に沿って動的シールを形成するためのシャフトシールであって、
静止ハウジングに接続するよう構成される装着部と、
オイル側端部と空気側端部との間に延在する環状シーリング面を有するシールリップとを備え、前記シーリング面は動滑面に沿って軸方向に延在するよう構成されており、さらに
シールリップを装着部に接続する環状ブリッジ部と、
前記ブリッジ部と前記装着部との間に略放射状に延在する複数のウェブとを備える、シャフトシール。
【請求項２】
前記ブリッジ部は、前記シールリップの前記オイル側から半径方向外側に延在するヒンジ領域を含み、前記ヒンジ領域は前記シールリップ上に反対方向に折り曲げられた配向にある、請求項１に記載のシャフトシール。
【請求項３】
前記ヒンジ領域と前記シールリップとの間に環状ポケットが形成され、前記ヒンジ領域と前記装着部との間に環状凹部が形成され、前記ウェブは前記ヒンジ領域と前記取付け部との間に延在する、請求項２に記載のシャフトシール。
【請求項４】
前記ウェブの各々は、中間の横方向に延在する脚によって相互接続される１対の放射状に延在する脚を有する、請求項３に記載のシャフトシール。
【請求項５】
前記ウェブは前記ヒンジ領域と前記装着部との間に線形に延在し、前記ウェブの隣接するものは互いに平行でない態様で延在する、請求項３に記載のシャフトシール。
【請求項６】
１つおきのウェブは互いに略平行に延在する、請求項５に記載のシャフトシール。
【請求項７】
前記環状凹部は支えられていない、請求項３に記載のシャフトシール。
【請求項８】
シャフトシールであって、
静止ハウジングに接続するよう構成される装着部と、
裏面、およびオイル側端部と空気側端部との間に延在する反対側の環状シーリング面を有するシールリップとを備え、前記シーリング面は回転シャフトの動滑面に沿って軸方向に延在するよう構成され、さらに
前記シールリップの前記オイル側から半径方向外側に、前記シールリップ上に反対方向に折り曲げられた配向で延在する環状ヒンジ領域を備え、環状ポケットが前記シールリップに面する前記ヒンジ領域の一方側と前記シールリップの前記裏面との間に形成され、環状凹部が前記装着部に面する前記ヒンジ領域の他方側と前記装着部との間に形成され、さらに
前記ヒンジ領域と前記装着部との間の前記凹部を通って延在する複数の補強ウェブを備える、シャフトシール。
【請求項９】
前記ウェブは前記環状ヒンジ領域の周囲を、円周方向に等間隔に離れている、請求項８に記載のシャフトシール。
【請求項１０】
前記装着部は静止ハウジングのボア内に締りばめするために寸法決めされている外径を有する、請求項８に記載のシャフトシール。
【請求項１１】
前記外径は環状チャネルによって互いに離されている、複数の円周方向に延在するリブを有し、前記リブは部分圧縮のために寸法決めされ、前記環状チャネルはボアに圧入されても、前記リブ間に残る、請求項１０に記載のシャフトシール。
【請求項１２】
前記ウェブの各々は横方向に延在する中間脚によって互いに相互接続する１対の放射状に延在する脚を有し、前記中間脚は前記シールリップの前記裏面からおよび前記装着面から離れている、請求項８に記載のシャフトシール。
【請求項１３】
前記ウェブの隣接するものは、互いに鏡に映された姿を有する、請求項１２に記載のシャフトシール。
【請求項１４】
前記ウェブは前記ヒンジ領域と前記装着部との間に線形に延在し、前記ウェブの隣接するものは互いに平行でない関係で延在する、請求項８に記載のシャフトシール。
【請求項１５】
１つおきのウェブは互いに略平行に延在する、請求項１４に記載のシャフトシール。
【請求項１６】
シャフトシールをハウジングのボア内におよびシャフトの周囲に取付ける方法であって、シャフトシールは装着部とシールリップとを含み、シールリップは裏面およびシールリップのオイル側端部とシールリップの空気側端部との間に延在する反対側の環状シーリング面を有し、環状ヒンジ領域はシールリップのオイル側から半径方向外側に、シールリップの裏面上に反対方向に折り曲げられた配向で延在し、環状ポケットがヒンジ領域とシールリップの裏面との間に形成され、環状凹部がヒンジ領域と装着部との間に形成され、前記方法は
所定の外径を有する輪を設けるステップと、
シャフトシールをボアと略同心円的に調整するステップと、
前記輪をシールに対して軸方向に環状ポケット内に移動させて、シールリップのオイル側端部を半径方向外側に移動させるステップと、
前記輪を環状ポケットに残して、シールの装着部をハウジングのボア内に押し込むステップと、
前記輪を環状ポケットに残して、シャフトをシールに対して軸方向にシーリング面の下で移動させるステップと、
前記輪をシールに対して軸方向に環状ポケットから外に移動させて、シールリップのシーリング面をシャフトの動滑面と係合させるステップとを備える、方法。
【請求項１７】
前記輪を環状ポケット内に移動させる場合に、ヒンジ領域と装着部との間の前記環状凹部を実質的に潰すステップをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記輪を環状ポケットの外に移動させて、前記環状凹部を潰されていない状態に実質的に復元するステップをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−６４５０７（Ｐ２０１３−６４５０７Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２６５２４１（Ｐ２０１２−２６５２４１）
【出願日】平成２４年１２月４日（２０１２．１２．４）
【分割の表示】特願２００９−５５２９２４（Ｐ２００９−５５２９２４）の分割
【原出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【出願人】（５９９０５８３７２）フェデラル−モーグル コーポレイション (234)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１２月４日（２０１２．１２．４）
【分割の表示】特願２００９−５５２９２４（Ｐ２００９−５５２９２４）の分割
【原出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【出願人】（５９９０５８３７２）フェデラル−モーグル コーポレイション (234)
【Ｆターム（参考）】
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