JP2007198597A - ラジアルシール - Google Patents

Abstract

【課題】ラジアルシールの半径方向内側に配置された第１の要素と、ラジアルシールの半径方向外側に配置された第２の要素との間をシールするラジアルシールであって、２つの要素の少なくとも１つが非回転対称のラジアルシール接触面を有する要素間をシールするのに適した、ラジアルシールを提供する。
【解決手段】ラジアルシールが、第１の要素に接触する内側シール面と第２の要素に接触する外側シール面とを備える非回転対称のシール本体と、内側シール面を半径方向外側に向かって作用する押付け力に対して支持する第１の補強部材と外側シール面を半径方向内側に向かって作用する押付け力に対して支持する第２の補強部材とを備えるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ラジアルシールの半径方向内側に配置された第１の要素とラジアルシールの半径方向外側に配置された第２の要素との間をシールするラジアルシールに関する。

このタイプのラジアルシールは、特に、相互にシールされる２つの要素のうちの一方の剛性が不十分であるために、軸方向のシールの設計が不可能である場合に、使用することができる。

本発明の課題は、２つの要素の少なくとも一方がラジアルシールに対して非回転対称の接触面を有する、２つの要素の間をシールするのに適した、冒頭で述べたタイプのラジアルシールを提供することである。

この課題は、本発明によって、請求項１に記載のラジアルシールにより解決され、請求項１に記載のラジアルシールは、第１の要素に接触する内側シール面と第２の要素に接触する外側シール面とを備えた非回転対称のシール本体と、内側シール面を半径方向外側に作用する押付け力に対して支持する第１の補強部材と、外側シール面を半径方向内側に作用する押付け力に対して支持する第２の補強部材とを備える。

本発明によるラジアルシールは、機能のために非回転対称のシール接触面を有する要素に対し、非回転対称のシール接触面形状に合わせた、形状と関連付けたシールによって、シールすることを可能にする。

これまで、このタイプの非回転対称の形状、特に楕円形状のシールは、軸方向シールによってのみ可能であったが、しかし、このタイプの軸方向シールの設計は、特にシールされる要素のうちの一方の剛性が不十分である場合には、必ずしも実施することができない。

本発明によるラジアルシールは、シールされる要素の一方又は両方の剛性が小さい場合でも、ラジアルシールの内側に配置された第１の要素及びラジアルシールの半径方向外側に配置された第２の要素に対して、形状と関連付けた信頼性の高いダブルラジアルシールを可能とする。

更に、本発明によるラジアルシールは、２つのシールされる要素の間の偏心誤差を、半径方向及び軸方向の両方において十分補償されるようにする。

シール本体の幅に対するシール本体の長さの比は、本発明によるラジアルシールの好ましい形態においては、少なくとも１．２：１、好ましくは少なくとも１．５：１である。

この場合、シール本体の長さとは、シール軸に対して垂直のシール本体の最大範囲であり、シール本体の幅とは、シール軸に対して垂直のシール本体の最小範囲である。

基本的に、本発明によるラジアルシールのシール本体は、第１の要素及び／又は第２の要素の接触面の、非回転対称の所望の形状に合わせることができる。

本発明の好ましい実施例では、シール本体は平面図で略楕円形状を有する。

基本的に、第１の補強部材及び／又は第２の補強部材は、ラジアルシールのシール軸周りに部分的に、即ち３６０°より少ない角度範囲にわたって延びるだけとすることができる。

しかし、第１の補強部材及び／又は第２の補強部材が環状に閉じるようにされている場合には、ラジアルシールの特に良好な寸法安定性が得られる。

ラジアルシールの半径方向内側に配置された第１の要素に関して良好なシールを得るためには、第１の補強部材及び／又は第２の補強部材が、第１の要素の周囲の面の形状に合わせた形状を備えることが好ましい。

ラジアルシールの半径方向外側に配置された第２の要素において良好なシールを得るために、第１の補強部材及び／又は第２の補強部材を、第２の要素の接触面の形状に合わせた形状を備えるようにすることもできる。

第１の補強部材及び／又は第２の補強部材は、少なくとも部分的にシール本体内へ埋め込むことができる。この構成は、シール本体の製造中に完成し、ユニットとしてラジアルシールを容易に取り扱えるという利益を与える。

或は、更に、第１の補強部材及び／又は第２の補強部材が少なくとも部分的にシール本体の外面上に着座するようにすることもできる。シール本体の外面上に着座するこのタイプの補強部材は、シール本体に対して動かすことができ、より大きい偏心誤差を補償するようにすることができる。

シール本体の十分な補強を得るためには、第１の補強部材及び／又は第２の補強部材が金属製材料、例えばアルミニウム合金又は鋼材で形成されると有利である。

第１の補強部材と第２の補強部材は、ラジアルシールの軸方向に、相互にずらして配置されることが好ましい。

シールされる要素の間の偏心誤差を特に良好に補償することができるようにするためには、第１の補強部材と第２の補強部材が、ラジアルシールの軸方向及び／又は半径方向に、互いに対して動くことができると有利である。

第１の補強部材及び／又は第２の補強部材は、略軸方向に向けられた、少なくとも１つの部分を有することができる。

或は、更に、第１の補強部材及び／又は第２の補強部材は、ラジアルシールの略半径方向に向けられた、少なくとも１つの部分を有することができる。

ラジアルシールのシール本体は、プラスチック材料、特にエラストマー材料で形成されることが好ましい。

例えば、シール本体をエチレンアクリレートゴム（ＡＥＭ）又はフッ素ゴム（ＦＰＭ）で形成することができる。

シールされる要素の間の特に大きい偏心誤差を半径方向及び／又は軸方向に補償することができるようにするために、シール本体を、シール本体の半径方向及び／又は軸方向に変形できる補償領域を備えるようにすることができる。

このタイプの補償領域は、特に、略Ｕ字形状の断面を有することができる。

本発明によるラジアルシールは、特に、変速機ハウジングカバーとカバーの貫通穴を通して案内されるプラグユニットとの間をシールするのに適している。

本発明の更なる特徴と利益が、以下の説明及び実施例の図面による表示に示される。

全ての図において、同一又は機能的に同等な部材は、同一の参照符号で示されている。

図１に全体を符号１００で示す組立体は、プラグユニット１０４の形状の第１の要素１０２と、ハウジングカバー１０８、例えば変速機ハウジングのカバーの形状の第２の要素１０６とを備え、プラグユニット１０４は、ハウジングカバー１０８に設けられてた楕円形の貫通穴１１０を通って、ハウジングカバー１０８の内部空間１１２からハウジングカバー１０８の外部空間１１４に延びる。

内部空間１１２を外部空間１１４に対してシールするために、プラグユニット１０４とハウジングカバー１０８との間にラジアルシール１１６が配置され、図２から６に詳細に示されている。

ラジアルシール１１６は、ハウジングカバー１０８内の楕円形状の貫通穴１１０に合わされ、環状に閉じた形状で、ラジアルシール１１６の中央の貫通穴１２０の周りに延びる、非回転対称の、特に楕円形の、シール本体１１８を備える。

シール本体１１８の幅Ｂに対する長さＬの比は、例えば約５：３である。

図４から６に示すように、シール本体１１８は、半径方向内側に位置し、略Ｉ字形状の断面を有する内側部分１２２と、半径方向外側に位置し、略Ｌ字形状の断面を有する半径方向外側部分１２４とを有する。

半径方向内側に向いた、即ちラジアルシール１１６のリング軸１２６に向いた、シール本体１１８の内側部分１２２の内周面は、シール本体１１８の内側シール面１２８を形成し、内側シール面には、環状に閉じて内側シール面１２８の周りに延びる複数の、例えば２つのシールリップ１３０が設けられている。

半径方向外側に向いた、即ちラジアルシール１１６のリング軸１２６から離れる方向に向いた、シール本体１１８の外側部分１２４の外周面は、外側シール面１３２を形成し、外側シール面にもまた、環状に閉じて外側シール面１３２の周りに延びる複数の、例えば２つのシールリップ１３４が設けられている。

シール本体１１８の内側部分１２２と外側部分１２４は、互いに一体に形成されている。

更に、ラジアルシール１１６は第１の補強部材１３６を備え、補強部材は環状に閉じて形成されており、断面が楕円形のプラグユニット１０４の外周面に合わせた、非回転対称の、特に楕円形の形状を有している。

図４から６の断面図に示すように、第１の補強部材１３６は、軸方向の脚１３８と軸方向の脚１３８の一端部から半径方向外側に延びる半径方向の脚１４０とを備えた、角のある断面を有している。

軸方向の脚１３８の半径方向内側に位置する内面１４２が、シール本体１１８の内側部分１２２の半径方向外側に位置する外面１４４の上に外側から着座している。

第１の補強部材１３６は、金属材料で、特にアルミニウム合金又は鋼材で形成されるのが好ましい。

特に、第１の補強部材は、アルミニウム合金Ｂ０４６で形成することができる。

ラジアルシール１１６はまた、シール本体１１８の外側部分１２４内に埋め込まれた、第２の補強部材１４６を備える。

第２の補強部材１４６は、環状に閉じるように形成され、ハウジングカバー１０８の貫通穴１１０の縁部の形状に合わされた、非回転対称、特に楕円形の形状を有する。

第２の補強部材１４６は、軸方向の脚１４８と軸方向の脚１４８の一端部から半径方向内側に延びる半径方向の脚１５０とを備えた、角のある断面を有している。

図４から６に示すように、第１の補強部材１３６又は第２の補強部材１４６の軸方向の脚１３８と１４８は、軸方向、即ちラジアルシール１１６のリング軸１２６の方向においても、半径方向、即ちラジアルシール１１６のリング軸１２６に対して垂直の方向においても、相互にずらして配置されている。

更に、第１の補強部材１３６又は第２の補強部材１４６の半径方向の脚１４０と１５０もまた、ラジアルシール１１６の軸方向に相互にずらして配置されている。

第２の補強部材１４６もまた、金属材料で、特にアルミニウム合金又は鋼材で形成されるのが好ましい。

特に、第２の補強部材１４６は、アルミニウム合金Ｂ０４６で形成することができる。

第２の補強部材１４６が埋め込まれているシール本体１１８は、エラストマープラスチック材料、例えばエチレンアクリレートゴム（ＡＥＭ）又はフッ素ゴム（ＦＢＭ）で形成されるのが好ましい。

特に、シール本体１１８は、ＡＥＭ６０３３の名称を有するエチレンアクリレートゴムで形成することができる。

シール本体１１８の外側部分１２４と内側部分１２２との間には、シール本体１１８の窪み１５４が形成され、その窪みが第１の補強部材１３６の半径方向の脚１４０と軸方向の脚１３８の下部を収容している。

更に、シール本体１１８の内側部分１２２の上端部に、この窪み１５４から離れて、保持縁部１５２が形成され、その保持縁部は、シール本体１１８の内側部分１２２の外面１４４の上縁部の周りに延び、半径方向外側へ突出し、第１の補強部材１３６は保持縁部１５２によって、シール本体１１８から軸方向に滑って外れないように確保され、従って、シール本体１１８上に保持される。

リング軸１２６に対して横方向に向けられたシール本体１１８の下方の端面が、シール本体１１８の第１の接触面１５８を形成し、シール本体１１８が、この接触面で、プラグユニット１０４の形状の第１の要素１０２と接触することができる。

リング軸１２６に対して横方向に向けられたシール本体１１８の外側部分１２４の上方の端面が、第２の接触面１５６を形成し、シール本体１１８が、この第２の接触面で、ハウジングカバー１０８の形状の第２の要素１０６に接触することができる。

上述したラジアルシール１１６を製造する、製造手順は以下のとおりである。

内側の輪郭がシール本体１１８の外側の輪郭に相当する、射出成形鋳型を準備する。

この射出成形鋳型内に第２の補強部材１４６を所望の位置に配置し、第２の補強部材１４６は、射出成形鋳型の内部空間に突出す突起により、この位置に保持される。

次に、射出成形鋳型が射出成形可能なプラスチック材料によって充填され、それによって第２の補強部材１４６がプラスチック材料内に埋め込まれ、シール本体１１８を形成するためにプラスチック材料が硬化される。

最後に、第１の補強部材１３６が、軸方向に、保持縁部１５２を越えてシール本体１１８の内側部分１２２の上に押し込まれる。

突起の形状に対して相補的に形成され、シール本体１１８の下方の端面に形成された細長い窪み１６０と１６２が、射出成形の間、第２の補強部材１４６を保持する突起に対応する（図３参照）。

これらの窪み１６０、１６２はまた、シール本体１１８の弾性変形し易さを増加させ、従って、内側シール面１２８と外側シール面１３２の互いに対する動き易さを増加させる。

組立体１００を組み立てる場合には、ラジアルシール１１６がハウジングカバー１０８の第２の要素１０６に、シール本体１１８の第２の接触面１５６が、ハウジングカバー１０８の貫通穴１１０の周りに延びる軸方向接触面１６４上に配置され、シール本体１１８の外側シール面１３２が、シールリップ１３４によって、ハウジングカバー１０８の半径方向接触面１６６の上に接触される。

次に、プラグユニット１０４の形状の第１の要素１０２が、ハウジングカバー１０８の内部空間１１２から、シール本体１１８の中央の貫通穴１２０内へ、シール本体１１８の内側シール面１２８が、シールリップ１３０によって、プラグユニット１０４の楕円形断面の接触本体１７０の半径方向接触面１６８に接触するまで、挿入される。

シール本体１１８の第１の接触面１５８は、完全に組み立てた状態では、プラグユニット１０４の軸方向の接触面１７１に接触することができ、又は図１に示すように接触面から離すことができる。

完全に組み立てた状態では、内側シール面１２８がシールリップ１３０によってプラグユニット１０４の半径方向接触面１６８に接触することにより、かつ外側シール面１３２がシールリップ１３４によってハウジングカバー１０８の半径方向接触面１６６に接触することにより、ラジアルシール１１６が、プラグユニット１０４とハウジングカバー１０８との間の間隙を半径方向に確実にシールする。

この場合、内側シール面１２８は、第１の補強部材１３６によって、プラグユニット１０４がシール本体１１８に加える半径方向外側に作用する押付け力に対して支持される。

更に、外側シール面１３２が第２の補強部材１４６によって、ハウジングカバー１０８からシール本体１１８に加えられる半径方向内側に作用する押付け力に対して支持される。

このようにして、シール本体１１８は、プラグユニット１０４の断面形状に合った、非回転対称、特に楕円形の形状を維持し、内側シール面１２８と外側シール面１３２における信頼性の高いシール作用が確保される。

シール本体１１８が弾性変形可能であり、第１の補強部材１３６と第２の補強部材１４６が互いに対して動くことができるので、第１の要素１０２と第２の要素１０６との間の偏心誤差もまた、半径方向においても軸方向においても、即ちリング軸１２６に対して横方向にも平行な方向にも、広い範囲で補償することができる。

シール本体１１８と補強部材１３６、１４６の形状は、この場合、第１の要素１０２、言い換えれば、例えばプラグユニット１０４の、各断面形状に合わせることができる。

この形状は、必ずしも楕円形である必要はなく、所望の非回転対称形状を採用することができる。

図７に示すラジアルシール１１６の第２の実施例は、上述した第１の実施例とは、第２の実施例のシール本体１１８が、内側シール面１２８を有する内側部分１２２及び外側シール面１３２を有する外側部分１２４の他に、内側部分１２２を外側部分１２４と結合する補償領域１７２を備える点で異なっており、その補償領域は、半径方向及び軸方向に、即ちリング軸１２６に対して横方向及び平行な方向に変形可能であり、第１の要素１０２と第２の要素１０６との間の例えば±３ｍｍまでの半径方向又は軸方向の偏心誤差を補償するように、一方では内側シール面１２８と第１の補強部材１３６が、他方では外側シール面１３２と第２の補強部材１４６が、第１の実施例よりも更に大きく、半径方向にも軸方向にも互いに対して動くことができる。

補償領域１７２は、特に、図７に示すように、略Ｕ字形状の断面を有することができる。

補償領域１７２とシール本体１１８の内側部分１２２との間をつなぐ部分に段部１７４が形成され、第１の補強部材１３６の、シール本体１１８に対する軸方向下方への動きを制限する。

更に、図７に示すラジアルシール１１６の第２の実施例は、図２から６に示す第１の実施例と一致し、一致点については上述の説明を参照することができる。

ハウジングカバーとハウジングカバーの貫通穴を通って延びるプラグユニットの垂直断面を示す図であり、プラグユニットとハウジングカバーがラジアルシールによって互いに対してシールされている図である。 図１のラジアルシールを示す斜視図である。 ラジアルシールの下側を示す平面図である。 図３の直線４−４に沿ったラジアルシールの断面図である。 図３の直線５−５に沿ったラジアルシールの長手方向断面図である。 図５の領域Ｉの拡大図である。 ラジアルシールの第２の実施例の垂直断面図であり、半径方向及び／又は軸方向の誤差を補償する変形可能な補償領域を備えるラジアルシールの図である。

符号の説明

１００ 組立体
１０２ 第１の要素
１０４ プラグユニット
１０６ 第２の要素
１０８ ハウジングカバー
１１０ 貫通穴
１１２ 内部空間
１１４ 外部空間
１１６ ラジアルシール
１１８ シール本体
１２０ 貫通穴
１２２ Ｉ字形状断面部分
１２４ 外側部分
１２６ リング軸
１２８ 内側シール面
１３０ シールリップ
１３２ 外側シール面
１３４ シールリップ
１３６ 補強部材
１３８ 脚
１４０ 脚
１４２ 内面
１４４ 外面
１４６ 補強部材
１４８ 脚
１５０ 脚
１５２ 保持縁部
１５４ 窪み
１５６ 第２の接触面
１５８ 第１の接触面
１６０ 窪み
１６２ 窪み
１６４ 接触面
１６６ 接触面
１６８ 接触面
１７０ 接触本体
１７１ 接触面
１７２ 補償領域
１７４ 段部

Claims (16)

1. ラジアルシール（１１６）の半径方向内側に配置された第１の要素（１０２）と、ラジアルシール（１１６）の半径方向外側に配置された第２の要素（１０６）との間をシールするラジアルシールであって、
   前記第１の要素（１０２）に接触する内側シール面（１２８）と前記第２の要素（１０６）に接触する外側シール面（１３２）とを備える非回転対称のシール本体（１１８）と、
   前記内側シール面（１２８）を半径方向外側に向かって作用する押付け力に対して支持する第１の補強部材（１３６）と前記外側シール面（１３２）を半径方向内側に向かって作用する押付け力に対して支持する第２の補強部材（１４６）とを備えた、
   ラジアルシール。
2. 前記シール本体（１１８）の幅に対するシール本体（１１８）の長さの比が、少なくとも１．２：１、好ましくは少なくとも１．５：１であることを特徴とする、請求項１に記載のラジアルシール。
3. 前記シール本体（１１８）が、平面図において略楕円形の形状を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のラジアルシール。
4. 前記第１の補強部材（１３６）及び／又は前記第２の補強部材（１４６）が、環状に閉じた形状であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のラジアルシール。
5. 前記第１の補強部材（１３６）及び／又は前記第２の補強部材（１４６）が、前記第１の要素（１０２）の外周面（１６８）の形状に合わせた形状を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のラジアルシール。
6. 前記第１の補強部材（１３６）及び／又は前記第２の補強部材（１４６）が、少なくとも部分的に前記シール本体（１１８）内に埋め込まれていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のラジアルシール。
7. 前記第１の補強部材（１３６）及び／又は前記第２の補強部材（１４６）が、少なくとも部分的に前記シール本体（１１８）の外側面（１４４）の上に着座することを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載のラジアルシール。
8. 前記第１の補強部材（１３６）及び／又は前記第２の補強部材（１４６）が、金属材料で形成されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載のラジアルシール。
9. 前記第１の補強部材（１３６）と前記第２の補強部材（１４６）とが、前記ラジアルシール（１１６）の軸方向に相互にずらして配置されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載のラジアルシール。
10. 前記第１の補強部材（１３６）と前記第２の補強部材（１４６）とが、前記ラジアルシール（１１６）の軸方向及び／又は半径方向に、互いに対して動くことができることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載のラジアルシール。
11. 前記第１の補強部材（１３６）及び／又は前記第２の補強部材（１４６）が、前記ラジアルシール（１１６）の略軸方向に向けられた少なくとも１つの部分（１３８、１４８）を有することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載のラジアルシール。
12. 前記第１の補強部材（１３６）及び／又は前記第２の補強部材（１４６）が、前記ラジアルシール（１１６）の略半径方向に向けられた少なくとも１つの部分（１４０、１５０）を有することを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１項に記載のラジアルシール。
13. 前記シール本体（１１８）が、プラスチック材料、特にエラストマー材料で形成されていることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載のラジアルシール。
14. 前記シール本体（１１８）が、エチレンアクリレートゴム又はフッ素ゴムで形成されていることを特徴とする、請求項１３に記載のラジアルシール。
15. 前記シール本体（１１８）が、シール本体（１１８）の半径方向及び／又は軸方向に変形可能な補償領域（１７２）を有することを特徴とする、請求項１から１４のいずれか１項に記載のラジアルシール。
16. 前記補償領域（１７２）が、略Ｕ字形状の断面を有することを特徴とする、請求項１５に記載のラジアルシール。

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