JPH09324861A

JPH09324861A - シール

Info

Publication number: JPH09324861A
Application number: JP8143018A
Authority: JP
Inventors: Hisafumi Okayama; 尚史岡山; Katsuji Hidaka; 克二日高
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-06-05
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 1997-12-16

Abstract

(57)【要約】【課題】シールのシール能力の安定化およびコストダ
ウンを図る。【解決手段】シール６は、内環部材７と外環部材８と
を組み合わせて形成した環状室10を有する。環状室10に
はシール部材９を配置し、内環部材７および外環部材８
の対向部Ａ₁ を、シール部材９でふさぐ。また、もう一
方の対向部Ａ₂ は、外環部材８の筒状部８ａの端面８ｃ
を、内環部材７の外フランジ７ｂの逃げ部７ｄで覆って
いる。そして、外フランジ７ｂとオイルシールリテーナ
の側面４ａのクリアランスαと、対向部Ａ₂ におけるク
リアランスβは、圧入完了時に設定することができる。
これらのクリアランスα及びβがラビリンスとなり、シ
ール能力を高めることができる。よって、別体のラビリ
ンスシールを併用する必要がなくなり、シール６を組み
付ける１回の工程だけで、所望のシール能力を得ること
ができるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、相対回転する部材
間に挿入することによって、該部材の内部と外部とを密
閉するシールに関する。

【０００２】

【従来の技術】クランクシャフトおよびオイルシールリ
テーナのように、少なくとも一方が他方に対して回転す
る部材間にシールを介装する場合には、図13に示すよう
に、圧入機の圧入治具１にシール２を装着し、クランク
シャフト３およびオイルシールリテーナ４の側面から、
シール２を圧入する方法が一般的である。図13に一点鎖
線で示されるシール２は、所定の位置に介装された状態
を示している。ところで、シール２のシール能力を補う
ために、シール２に加えさらにラビリンスシールを併用
することがある。図14に示すように、ラビリンスシール
５は、曲折した狭い隙間（以下の説明では、ラビリンス
クリアランスという。）を形成する必要がある為、パー
ツ５ａ、５ｂおよび５ｃで示されるように、複数の成形
部品で構成される。これらのパーツ５ａ、５ｂおよび５
ｃは、夫々が別工程で所定の位置に圧入されるものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成をなす従来のシールは、以下のような問題点を有して
いた。前述のごとく、シール能力を高めるためにシール
２とラビリンスシール５とを併用する場合には、部品点
数が増加し、これによるコストの増加を招いていた。ま
た、各部品は夫々別個に圧入する必要があり、組付に要
する工数もこの部品数に応じて増加するものであった。
さらに、ラビリンスシール５のシール能力は、各パーツ
５ａ、５ｂおよび５ｃの寸法精度および取付精度によっ
て決定されるラビリンスクリアランスに左右されるの
で、シール能力が安定しなくなる恐れがあった。

【０００４】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、部品点数を増加させず
に、かつ、ラビリンスシールを併用した場合と同等のシ
ール能力を単体で得ることができるシールを提供し、シ
ール能力の安定化および部品コスト、組立コストの低減
を図ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
の本発明に係る手段は、相対回転する部材間に圧入し
て、該部材の内部と外部とを密閉するシールであって、
内環部材と外環部材とを組み合わせて形成した環状室を
有し、該環状室の内環部材および外環部材の第１の対向
部を、環状室に設けたシール部材でふさぎ、第２の対向
部は、内環部材または外環部材の一方の端面を、圧入方
向から他方の壁面で覆ってなることを特徴とする。

【０００６】本発明によれば、外環部材と内環部材とを
組み合わせて形成した環状室の第１の対向部を、シール
部材でふさぐことによりシール能力を確保している。ま
た、第２の対向部を、内環部材または外環部材の一方の
端面を圧入方向から他方の壁面で覆って形成することに
より、ラビリンスを形成する。すなわち、シール自体に
ラビリンスシールの機能を持たせる。

【０００７】また、本発明においては、前記第２の対向
部における内環部材または外環部材の、一方の端面と他
方の壁面との間は、圧入完了時に所定の隙間とすること
が可能であることを特徴とする。この所定の間隔をラビ
リンスとして用い、ラビリンスによるシール能力を安定
させる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。従来例と同一部分または相当
する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略
する。なお、添付図における左右方向は、回転軸の軸方
向となっている。また、添付図における上下方向はシー
ルの直径方向を示し、上方向は直径方向外側と、下方向
は直径方向内側となっている。

【０００９】図１には、本発明の実施の形態に係るシー
ルの一部断面図を示している。図示の例では、シール６
は、クランクシャフト３とオイルシールリテーナ４との
間に介装されている。ところで、シール６は内環部材
７、外環部材８およびシール部材９の３部品で成り立っ
ている。内環部材７はステンレス等の金属製であり、ク
ランクシャフト３に嵌合可能な内径を有する筒状部７ａ
の一端に、直径方向外側に延びる外フランジ７ｂを形成
している。外フランジ７ｂの端面７ｅは、オイルシール
リテーナ４の側面４ａを覆う位置まで延びており、外フ
ランジ７ｂとオイルシールリテーナの側面４ａとの間に
クリアランスαを設けている。また、外環部材８も内嵌
部材７と同様にステンレス等の金属製である。そして、
オイルシールリテーナ４に嵌合可能な外径を有する筒状
部８ａの一端に、直径方向内側に延びる内フランジ８ｂ
を形成してなる。

【００１０】そして、内環部材７の筒状部７ａに外環部
材８の内フランジ８ｂを対向させ、かつ、内環部材７の
外フランジ７ｂに、外環部材８の筒状部８ａを対向させ
て組み合わせることにより、環状室10を形成している。
ところで、内嵌部材７の外フランジ７ｂには、逃げ部７
ｄを形成している。そして、外環部材８の筒状部端面８
ｃを、この逃げ部７ｄで圧入方向（図の右から左の方
向）から覆うような状態とする。

【００１１】ここで、内嵌部材７の筒状部７ａに内フラ
ンジ８ｂの端面８ｅが面する場所を第１の対向部Ａ₁ と
称す。また、外フランジ７ｂの逃げ部７ｄに筒状部８ａ
の端面８ｃが面する場所を、第２の対向部Ａ₂ と称す。
第１の対向部Ａ₁ は、後述のようにシール部材９でふさ
がれるものであり、第２の対向部Ａ₂ は、所定のクリア
ランスβが設けられている。

【００１２】シール部材９は、ゴム等の弾性材料からな
り、３つのシールリップ９ａ、９ｂおよび９ｃを有す
る。また、シール部材９は外環部材８の内フランジ８ｂ
に固定され、環状室10内に位置する。そしてシールリッ
プ９ａ、９ｂが、夫々内嵌部材７の筒状部７ａに圧接す
ることにより、第１の対向部Ａ₁ を密封している。ま
た、シールリップ９ｃは、内嵌部材７の外フランジ７ｂ
に圧接し、シール６のシール能力をさらに高めている。

【００１３】前述のごとく、第２の対向部Ａ₂ は、筒状
部８ａの端面８ｃが、外フランジ７ｂの逃げ部７ｄに対
し、所定のクリアランスβをもって面することにより構
成されている。また、外フランジ７ｂの、逃げ部７ｄよ
りもさらに直径方向外側に延びて端面７ｅに至る部分
も、オイルシールリテーナの側面４ａに対してクリアラ
ンスαを有している。そして、このクリアランスα及び
βを以て、ラビリンスを構成している。すなわち、シー
ル６は、第２の対向部Ａ₂ にラビリンスを形成したラビ
リンスシールである。しかも、環状室10に設けたシール
部材９によって必要なシール能力も確保している。とこ
ろで、シール６の内嵌部材７と外環部材８とは、シール
部材９により相互に位置決めがなされた状態にあり、シ
ール部材９が弾性変形可能な範囲で、内嵌部材７および
外環部材８は、互いに軸方向および直径方向の変位が可
能となっている。ここで、密閉室10の高さ、すなわち、
内嵌部材７の筒状部７ａから、第２の対向部Ａ₂ までの
高さをＨとする。

【００１４】次に、図２ないし図４に基づいて、上記構
成をなすシール６を、クランクシャフト３およびオイル
シールリテーナ４の間に挿入する手順を説明する。

【００１５】図２に示すように、シール６を圧入機の圧
入治具１に装着する。圧入治具１には、外フランジ７ｂ
の形状に対応する受け面１ａが形成されており、内嵌部
材７の外フランジ７ｂを支持する。そして、シール６を
クランクシャフト３およびオイルシールリテーナ４の間
に位置合わせし、圧入を開始する。

【００１６】すると、クランクシャフト３に対して内嵌
部材７の筒状部７ａが密着し、この部分で摩擦抵抗を生
ずる。同様に、オイルシールリテーナ４に対して外環部
材８の筒状部８ａが密着し、この部分で摩擦抵抗を生ず
る。これらの摩擦抵抗は、シール６の圧入抗力となる。
この圧入抗力は、内嵌部材７および外環部材８の、筒状
部７ａ、８ａに夫々作用するが、圧入治具１の受け面１
ａによる圧力は、主に外フランジ７ｂの逃げ部７ｄに対
して作用させる様にする。

【００１７】ここで、内嵌部材７の筒状部７ａと逃げ部
７ｄとの間にかかる力の関係を見ると、筒状部７ａには
圧入抗力が作用し、逃げ部７ｄには圧入治具１の受け面
１ａによる圧力が作用している。すなわち、圧入抗力の
作用点と圧入治具による圧力の作用点とが、密閉室10の
高さＨだけずれていることになる。よって、外フランジ
７ｂは、筒状部７ａと逃げ部７ｄとの中間部７ｆ（図３
参照）で弾性変形し、逃げ部７ｄを端面８ｃに密着させ
る。そして、受け面１ａからの圧力を外環部材８に伝え
る。外環部材８の筒状部８ａは、前述のごとく圧入抗力
が作用しているが、ここでは、圧入抗力の作用点と圧入
治具による圧力の作用点とがほぼ一致するので、外環部
材８の圧入を進行させることができる。

【００１８】ところが、前述のごとく環状部７ａでは、
圧入抗力の作用点と圧力の作用点とを、密閉室10の高さ
Ｈだけずらしているので、筒状部８ａに対して筒状部７
ａの圧入の進行が遅れる。また、過大な弾性変形（これ
は時に、塑性変形として残ってしまう。）を発生させな
い為に、図３に示すように、外フランジ７ｂの中間部７
ｆはさらに弾性変形しても、圧入治具１の受け面１ａに
密着する様にする。この外フランジ７ｂが受け面１ａと
密着する部分を７ｇとすると、密着部分７ｇに対して
は、受け面１ａからの圧力が直接作用する。この密着部
分７ｇは、圧入抗力が作用する筒状部７ａの近傍に位置
するので、受け面１ａからの圧力は効率よく筒状部７ａ
に伝達され、内環部材７の圧入を進行させる。ところ
で、このときの外フランジ７ｂの中間部７ｆにおける最
大弾性変形量をγとすると、γは外フランジ７ｂに対す
る逃げ部７ｄの突出量δと略同量である。そして、図３
に示すように圧入治具１とオイルシールリテーナ４の側
面４ａとが密着した時点で、シール６の圧入が完了す
る。

【００１９】さて、シール６の圧入が完了し、図４に示
すように圧入治具１をシール６から離間させると、外フ
ランジ７ｂの中間部７ｆに生じていた弾性変形γが変形
前（図２）の状態に復帰する。すると、圧入時に生じて
いた中間部７ｆにおける弾性変形量γと同量のクリアラ
ンスαが、外フランジ７ｂとオイルシールリテーナ４と
の間に生ずる。また第２の対向部Ａ₂ にも、クリアラン
スβが生ずる。

【００２０】また、前記圧入手順の説明では触れなかっ
たが、シール部材９のシールリップ９ａ、９ｂおよび９
ｃは、クランクシャフト３およびオイルシールリテーナ
４に対してシール６の圧入を開始すると同時に、直径方
向の変形を生じ、内嵌部材７に対する密着性を高めてい
る。従って、圧入後の環状室10の高さＨは、圧入前に比
べて若干低くなっている

【００２１】上記構成をなす本発明の実施の形態より得
られる作用効果は、以下の通りである。シール６は、ク
ランクシャフト３に係合する内環部材７と、オイルシー
ルリテーナに係合する外環部材８とを組み合わせて形成
した、環状室10を有する。そして、この環状室10には、
シール部材９を配置している。内嵌部材７および外環部
材８の第１の対向部Ａ₁ は、環状室10に設けたシール部
材９で密封する。また、第２の対向部Ａ₂ には、クリア
ランスβを設け、外フランジ７ｂとオイルシールリテー
ナ４との間に、クリアランスαを設ける。第１の密閉部
Ａ₁ ではシール能力を確保し、外フランジ７ｂ及びオイ
ルシールリテーナ４の間と、第２の対向部Ａ₂ とでは、
クリアランスα及びβがラビリンスとなり、ラビリンス
シールを形成することにより、シール６のシール能力を
さらに高めている。

【００２２】また、外フランジ７ｂ及びオイルシールリ
テーナ４の間のクリアランスαと、第２の対向部Ａ₂ に
おけるラビリンスクリアランスβは、クランクシャフト
３およびオイルシールリテーナ４に対して圧入する際
に、シール６の圧入効力と圧入治具による圧力の作用点
のずれにより、内嵌部材７の外フランジ７ｂにγの変形
を生じせしめ、圧入完了後に該変形が復帰することによ
って得ることができる。αの値は、内嵌部材７の厚み、
材料硬さ、プレス成形時の歪み量、クランクシャフト３
へ圧入される時の圧入代の大小等により大きく変化す
る。ただし、最大量を逃げ部７ｄの突出量として制御す
ることができる。このように、αの最大値は、内嵌部材
７の外フランジ７ｂに形成された逃げ部７ｄの突出量と
略同一であり、逃げ部７ｂの成形精度により制御できる
値であるので、クリアランスの精度を常に安定して出す
ことが可能となる。また、βの値も変形量γが復帰する
ことによって決定されるので、その値は一定値以内に制
御できる。

【００２３】しかも、内嵌部材７、外環部材８およびシ
ール部材９の３つの部品からなるシール６を、１回の嵌
合作業でクランクシャフト３およびオイルシールリテー
ナ４に嵌合させることにより、所望のクリアランスを有
するラビリンスを得ることができるので、部品点数が少
なく経済的であり、また、組付に要する工数も最小限で
済むこととなり、組付コストを抑えることができる。

【００２４】以下に、本発明の実施の形態に係るシール
の応用例を、図５ないし図８に示して説明する。図１に
示すシール６と同一部分または相当する部分について
は、同一符号で示して詳しい説明を省略する。

【００２５】図５に示すシール11は、内嵌部材７の端面
７ｅを、外環部材８の端面８ｃと略同一の高さに抑える
ことにより、部品コストを低く抑えた例である。この場
合には、外フランジ７ｂに７ｊで示される部分を押圧す
ることにより、中間部７ｆを弾性変形させる。圧入完了
後には、第２の対向部Ａ₂ にクリアランスが形成され、
この部分が簡易ラビリンスとして作用する。このシール
11は、コストをシール能力より優先させる場合に有効な
実施の形態である。

【００２６】図６に示すシール12は、ラビリンスによる
シール能力をさらに高めた例である。外フランジ７ｂの
端面７ｅを、オイルシールリテーナ４の側面４ａに向け
て折曲げ、側面４ａには端面７ｅの逃げ部４ｂを形成し
ている。この構成により、ラビリンスの形状が複雑化
し、シール能力を向上させることができる。また、図７
に示すシール13も、シール12と同様の目的で構成された
ものであり、逃げ部７ｄを直径方向外側に延長し、同様
に外環部材８の端面８ｃも直径方向外側に延長して、端
部８ｆで端面７ｅを覆っている。

【００２７】図８に示すシール14は、図５に示すシール
11の更なる変形例であり、内嵌部材７を、大きなＲ断面
を有するものとして形成している。このシール14におい
てもシール11と同様の作用効果を得ることができる。

【００２８】次に、本発明の実施の形態に係るシール６
を、フランジ付の軸（ニューハブユニット等）に用いる
場合の取付け方法を、図９ないし図12に示して説明す
る。図９に示される軸15は、端部にフランジ16が形成さ
れている。したがって、図２ないし図４で説明した手順
と同様に、軸に対し図の右から左方向にシール６を嵌合
させようとすると、このフランジ16が障害物となる。こ
のような場合には、図９に示すように、フランジ16の無
い方向から、圧入治具１によってシール６を軸15に圧入
し、ガイドプレート17をシール６とフランジ16との間に
挟むようにして仮組付する。そして、圧入治具１を離間
させた後に、図10に示すように外輪部材18を所望の位置
に固定し、ガイドプレート17によって、仮組付されたシ
ール６を戻し、軸15と外輪部材18との間に、シール６の
再圧入を行う。

【００２９】また、図11および図12に示すように、軸15
に仮組付時のための小径部19を形成し、この部分に仮組
付を行うと、再圧入の位置までシール６を移動させる際
に要するガイドプレート７の駆動力を、より小さくする
ことができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明はこのように構成したので、以下
のような効果を有する。本発明によれば、外環部材と内
環部材とを組み合わせて形成した環状室の第１の対向部
を、シール部材でふさぐことによりシール能力を確保
し、第２の対向部を、内環部材または外環部材の一方の
端面を圧入方向から他方の壁面で覆って形成することに
より、ラビリンスを形成し、シール自体にラビリンスシ
ールの機能を持たせ、シール能力を向上させることがで
きる。

【００３１】また、本発明においては、前記第２の対向
部における内環部材または外環部材の、一方の端面と他
方の壁面との間は、圧入完了時に所定の隙間とすること
が可能であり、この所定の間隔をラビリンスとして用い
ることによって、求められるラビリンスクリアランスを
常に安定して得ることができる。よって、ラビリンスシ
ールとしての機能を、安定して発揮することができる。

【００３２】本発明のシールは、それ自体がラビリンス
シールでもあるので、シール能力を高めるために別体の
ラビリンスシールを併用する必要がなくなる。よって、
シールを組み付ける１回の工程だけで、所望のシール能
力を得ることができるようになる。しかも、別体式のラ
ビリンスシールを併用する場合に比べ、部品点数も少な
くなるので、部品コストの削減、および、組付工数の低
減によるコスト削減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るシールを、軸芯に対
して上半分のみ示した部分断面図である。

【図２】図１に示すシールの圧入手順を示す摸式図であ
る。

【図３】図２に続くシールの圧入手順を示す摸式図であ
る。

【図４】図３に続くシールの圧入手順を示す摸式図であ
る。

【図５】本発明の実施の形態に係るシールの変形例を、
軸芯に対して上半分のみ示した部分断面図である。

【図６】本発明の実施の形態に係るシールの変形例を、
軸芯に対して上半分のみ示した断面図である。

【図７】本発明の実施の形態に係るシールの変形例を、
軸芯に対して上半分のみ示した断面図である。

【図８】本発明の実施の形態に係るシールの変形例を、
軸芯に対して上半分のみ示した断面図である。

【図９】本発明の実施の形態に係るシールを、フランジ
付の軸に対して圧入する手順を示す部分断面図である。

【図10】図９に続く圧入手順を示す部分断面図である。

【図11】本発明の実施の形態に係るシールを、フランジ
付の軸に対して圧入する手順を示す部分断面図である。

【図12】図９に続く圧入手順を示す部分断面図である。

【図13】従来のシールの組付方法を、軸芯に対し上半分
のみ示した断面摸式図である。

【図14】シールとラビリンスシールとを併用した従来例
を、軸芯に対し上半分のみ示した断面摸式図である。

【符号の説明】

３クランクシャフト４オイルシールリテーナ６シール７内嵌部材８外環部材９シール部材 10 環状室Ａ₁ 第１の対向部Ａ₂ 第２の対向部 α ラビリンスクリアランス β ラビリンスクリアランス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対回転する部材間に圧入して、該部材
の内部と外部とを密閉するシールであって、内環部材と
外環部材とを組み合わせて形成した環状室を有し、該環
状室の内環部材および外環部材の第１の対向部を、環状
室に設けたシール部材でふさぎ、第２の対向部は、内環
部材または外環部材の一方の端面を、圧入方向から他方
の壁面で覆ってなることを特徴とするシール。
【請求項２】前記第２の対向部における内環部材また
は外環部材の、一方の端面と他方の壁面との間は、圧入
完了時に所定の隙間とすることが可能である請求項１に
記載のシール。