さまざまな用途においてスケルトンオイルシールリップの摺動嵌め（インターフェアランスフィット）に影響を与える要因は何ですか？

シールシステムにおいて、スケルトンオイルシール（ロータリシャフトシールとも呼ばれる）は重要な役割を果たします。潤滑油の漏れを防ぐだけでなく、ほこりや湿気などの外部からの汚染物の侵入を遮断しなければなりません。多くの人がシール性能は主に材料や構造設計に依存していると考えていますが、実際の核となるのはリップ部のシール機構と適切な摺動嵌め設計にあります。

この記事では、スケルトンオイルシールのシール機構およびリップ干渉設計について、工学的応用の観点から体系的に分析しており、選定および設計における一般的な落とし穴を回避するのに役立ちます。

スケルトンオイルシールの構造パラメータ

スケルトンオイルシールの構造設計は、そのシール性能および使用寿命に直接影響します。主な要素には以下のものがあります。

リップタイプ

単一リップ：一般的なシール用途に適しています

二重リップ（ダストリップ付き）：ほこり、水、泥などの外部汚染物質がある環境に最適です

スプリングの有無

スプリング付き（例： TC 、TBタイプ）：連続的な半径方向の予圧を提供し、高速または高圧条件に適しています

スプリングなし：低速、低圧、または静的シール用途に使用されます

リップ角とリップ厚さは、油膜の形成およびオイルの戻り性能に影響を与え、動的シール性能を実現する上で極めて重要です。

リップインタフェースの定義と基準範囲

リップインタフェースとは、オイルシールの自由状態における内径と実際のシャフト直径との寸法差を指します。これはリップとシャフト間の接触圧力を決定し、シール性能の基礎となります。

標準的な回転用オイルシールのための一般的な基準範囲

半径方向のインタフェース（片側）：約0.2～0.4 mm

対応する直径方向のインタフェース：約0.4～0.8 mm

適切に設計されたインタフェースは、有効なシールを確保するとともに、摩擦および摩耗を最小限に抑えることで、寿命の延長を可能にします。

適合パラメータと使用条件

実際の使用環境において、シール性能に大きく影響を与える要因がいくつかあります：

シャフト表面の粗さ：推奨されるRa値は0.2～0.8 μmの間です。粗すぎるまたは滑らかすぎる表面は油膜を不安定にする可能性があります。

シャフト直径の公差および同心度：偏心摩耗を防ぐために、標準仕様を満たしている必要があります。

運転速度および温度：高速または高温条件では、素材選定および嵌め合い設計を慎重に行う必要があります。

シール媒体の特性：潤滑油の粘度および添加剤は油膜の挙動に影響を与える可能性があります。

シール機構：動的油膜シール

スケルトンオイルシールは、単に圧縮されたリップにより密封するわけではありません。むしろ、複数の機構が組み合わさって機能します。

リップの干渉によって発生する初期接触圧力

リップと回転シャフトの間に形成される薄い油膜

油膜が摩擦を低減し、内向きのポンピング効果を生み出す

スプリングがリップの摩耗に対して継続的に補償を行い、安定した接触を維持する

この動的オイルフィルムシール機構は、長期にわたる信頼性の高い性能の基盤です。

不適切な摺動干渉によって引き起こされる一般的な問題

過剰な摺動干渉

摩擦と発熱の増加

リップの摩耗が加速し、寿命が短くなる

高速条件下での早期故障

不足する摺動干渉

接触圧力が不十分でシール性が低下

オイルフィルムが不安定になり、漏れやオイル飛散を引き起こす

スプリングによる補償が不十分となり、シールを維持できない可能性がある

したがって、シールの密封性と耐久性の両方を確保するために、干渉量は慎重に調整する必要がある。

干渉設計に影響を与える主要因

シャフト回転速度：高速運転時は摩擦および発熱を低減するために干渉量を小さくする

使用温度：ゴム材料が軟化するため、高温環境では若干干渉量を増加させる

封止対象流体：低粘度の流体には安定した接触圧力が必要となる

ゴム材料：ニトリルゴムは標準設計に適しており、フッソゴムはより精密な干渉量を必要とする

スプリングの有無：スプリング付きシールはハウジングの干渉量に依存せず、適応性が高い

典型的な 応用 シナリオ

スケルトンオイルシールは、以下の回転動シール用途で広く使用されている：

自動車のエンジン、トランスミッション、電動駆動システム

産業用モーター、ポンプ、ファン

ギアボックス、ドライブシャフト、および各種機械的シャフト端部

このような環境では、オイルシールが潤滑油の漏れを防ぐだけでなく、高速、高温、高圧の条件下でも安定した性能を維持する必要があります。

スケルトンオイルシールの密封性能は、適切に設計されたリップ構造と精密に計算された摺動干渉量の両方に依存します。これらが共同で安定した油膜密封システムを形成し、効率的で信頼性の高い装置の運転を保証します。

実際のエンジニアリングにおいては、摺動干渉量の設計および検証にあたり、使用条件、シャフトの寸法、および材料特性を考慮することをお勧めします。科学的な摺動干渉設計を通じてのみ、密封の信頼性と耐用寿命との最適なバランスを実現できます。

現在、オイルシールの選定、密封構造の最適化、または密封故障のトラブルシューティングに取り組まれている場合は、お気軽にお問い合わせください。一緒により効率的なソリューションを探求しましょう。