JP2010230164A - 回転軸用シールに用いられる金属製の一体の支持体 - Google Patents

Abstract

【課題】支持体が確実な静的なシール部を簡単に取付け可能にする。
【解決手段】軸方向の環状スリーブ２が、少なくとも１つの環状段部９を有しており、該環状段部９に静的なシール部４が、そのシール部材１１で載着されているようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸用シールに用いられる金属製の一体の支持体であって、該支持体が、金属薄板ストリップから製造されていて、リングに曲げ加工されており、この金属薄板ストリップの、互いに付き合わされた端縁部が、互いに溶接されており、上記支持体が、軸方向の環状スリーブと半径方向のフランジとから成っていて、静的なシール部と動的なシール部とを備えている支持体に関する。

回転軸用シールにおいて金属製の一体の支持体を使用することはそれ自体公知である。この支持体は、半径方向のフランジを備えた軸方向の環状スリーブを有している。このような支持体の製造時には、公知の方法により、まず、金属薄板帯材からブランクが打抜き加工される。その後、このブランクが複数回の方法ステップで成形され、これによって、底部としての半径方向のフランジを備えた中空円筒体が形成される。この方法は手間を要し、多量の廃物を付随している。さらに、この場合に使用される深絞り加工法によって、望ましくない亀裂が中空円筒体だけでなく、底部にも発生され得る。より簡単な製造法は、金属薄板ストリップから形成された金属薄板リングから成る支持体を形成することを提案している。この場合、金属薄板ストリップから形成されたリングの互いに接触する縁部が互いに溶接される。この方法は廉価であり、基本的に廃物を伴わない。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７５５３９１号明細書において、シールリングを製造するための方法が公知となっている。この公知の方法では、まず、金属薄板から中空円筒体が形成される。この中空円筒体は後変形加工によって支持体の形状に変形される。この場合、金属薄板がロール成形によって廃物なしに中空円筒体の形状に成形され、その後、深絞り加工プロセスで支持体（補強リングとも呼ばれる）の形状に変形される。底部もしくはフランジを形成するためのこの後変形加工は、スピニング加工法によって行われてもよい。深絞り加工プロセスまたはローラ押当て加工プロセスの後、金属薄板の、互いに向かい合って位置する端部が溶接によって互いに結合される。

前述した方法に続いて、欧州特許出願公開第１８１８５８１号明細書によれば、溶接過程がレーザビーム溶接によって実施される。この場合、周面側に隆起部が形成される。この隆起部は後続の加工で平坦化される。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００６０４６４１４号明細書によって、まず、金属ストリップから螺旋体が巻成され、その後、この螺旋体の一部が切り離され、この部分が曲げ加工され、これによって、円筒状のリングが形成されることによって、カップ状のハウジングの形の支持体が製作される方法が開示されている。その後、半径方向のフランジ（同刊行物ではハウジング底部と呼ばれている）がスピニング加工過程で製作される。このスピニング加工プロセスにより、同刊行物においてハウジング周壁と呼ばれる環状スリーブに環状溝の形のアンダカットを製作することができる。このアンダカット内には、静的なシール部を嵌め込むことができる。

前述した支持体は全て、環状スリーブに取り付けたい静的なシール部と、フランジに取り付けたい動的なシール部とを収容するために働く。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７５５３９１号明細書 欧州特許出願公開第１８１８５８１号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００６０４６４１４号明細書

本発明の課題は、冒頭で述べた形式の支持体を改良して、支持体が確実な静的なシール部を簡単に取付け可能にすることである。このためには、支持体が可能な限り廉価に簡単に製造可能であり、静的なシール部が確実にかつ簡単に支持体に取り付けられることが望ましい。

上記課題を解決するために本発明の支持体においては、軸方向の環状スリーブが、少なくとも１つの環状段部を有しており、該環状段部に静的なシール部が、そのシール部材で載着されているようにした。

本発明の支持体の有利な態様によれば、環状段部が、密封したい内室に方向付けられている。

本発明の支持体の有利な態様によれば、静的なシール部が、環状スリーブの内縁部を少なくとも部分的に覆う隆起部を有している。

本発明の支持体の有利な態様によれば、シール部材が、その内縁部に斜め面取り部を有している。

本発明の支持体の有利な態様によれば、静的なシール部が加硫固着されている。

本発明の支持体の有利な態様によれば、静的なシール部が接着されている。

本発明の支持体の有利な態様によれば、静的なシール部が、冷間圧接によって環状段部に固定されている。

本発明の支持体の有利な態様によれば、上記金属薄板ストリップの端縁部が、環状スリーブの軸線に対して斜めに方向付けられている。

本発明の支持体の有利な態様によれば、環状段部が、２つの段付け部によって仕切られている。

本発明の支持体の有利な態様によれば、環状スリーブが、環状段部の領域でその周壁に穿孔を備えており、該穿孔内にシール部材のピンが係合している。

本発明の支持体の有利な態様によれば、環状段部が、環状スリーブの膨出なしに形成されている。

本発明の支持体の有利な態様によれば、シール部が、支持体にクリップ嵌めされている。

本発明の支持体の有利な態様によれば、シール部が、環状スリーブの内面に設けられた環状段部に背後から係合する隆起部を有している。

本発明の支持体の有利な態様によれば、静的なシール部と動的なシール部とが、一体に形成されていて、環状スリーブの内縁部とフランジの内縁部とを把持するように取り囲んでいる。

本発明の支持体の有利な態様によれば、環状スリーブの内縁部とフランジの内縁部とが、シール部の環状溝状の凹部内に嵌め込まれている。

本発明の支持体の有利な態様によれば、環状段部が、周辺部に方向付けられている。

本発明の支持体の有利な態様によれば、静的な半径方向のシール部材に対して付加的にシール部が、さらに、静的な軸方向のシール部材を有している。

本発明の支持体の有利な態様によれば、静的な軸方向のシール部材が、フランジをその外面で少なくとも部分的に覆っている。

本発明の支持体の有利な態様によれば、フランジが、その周壁に開口を有しており、この開口内にシール部材のピンが係合している。

本発明の支持体の有利な態様によれば、静的なシール部が、支持体に加硫被着されていて、開口を介してフランジの内面で保持部に結合されている。

本発明は、スピニング加工法による支持体の自体公知の簡単な製造形式を使用している。このスピニング加工法により、金属薄板ストリップから支持体が製造される。この場合、まず、金属薄板ストリップが曲げ加工され、これによって、リングを形成することができる。次いで、このリングがスピニング加工法で底部、つまり、半径方向のフランジを備える。しかし、金属薄板ストリップがエンドレスであり、軸方向の環状スリーブだけでなく、半径方向のフランジも有するようにスピニング加工法で成形されると一層有利である。公知の方法により、この金属薄板ストリップが巻成され、これによって、螺旋体が形成され、この螺旋体から相応の部分が定尺切断され、その後、この部分がその端縁部で互いに溶接され、これによって、完成した支持体が形成される。この支持体において良好な静的なシール部を達成するために、本発明によれば、軸方向の環状スリーブが少なくとも１つの環状段部を備え、この環状段部に静的なシール部のシール部材が被着されていることが提案されている。環状段部によって、軸方向に拡幅されたシール部材の取付けが可能となる。このシール部材は、環状スリーブの軸方向の延在長さの少なくとも半分を占めている。これによって、設けられたハウジング内もしくは開口内へのシール部の極めて確実な嵌込みが可能になり、さらに、極めて確実な密封が達成される。さらに、静的なシール部を環状スリーブに極めて多様な形式で取り付けることが可能である。加硫だけでなく、接着法も使用することができる。さらに、環状段部の相応の形成時には、静的なシール部を単独でまたは場合により動的なシール部と一緒に支持体にクリップ嵌めすることも可能となる。

環状段部の配置の最も簡単な態様は、環状段部が、潤滑媒体を収容する密封したい内室に方向付けられているものである。この場合、静的なシール部の縁部を環状スリーブの内縁部に整合させて方向付けることができる。しかし、静的なシール部が、環状スリーブの内縁部を少なくとも部分的に覆う隆起部を備えることも可能である。相応の開口内への回転軸用シールの挿入を容易にするために、全ての態様において、シール部材がその内縁部に斜め面取り部を備えることが提案されている。念のために、環状段部が段付け部を介して材料一体に支持体に結合されたままであることも示唆しておく。

スピニング加工過程によって、支持体の中間領域への環状段部の形成も可能となり、これによって、その後、この環状段部が２つの段付け部によって仕切られる。この溝状の環状段部内には、有利には横断面で見て楕円形状を有するシールリングをクリップ嵌めすることができる。このシールリングの長手方向軸線は、回転軸用シールの中心軸線に対して軸方向に延びている。加硫固着された静的なシール部を確実に環状スリーブに保持するためには、この環状スリーブが環状段部の領域でその周壁に穿孔を備えていてよい。この穿孔内には、シール部材のピンが係合している。このピンは加硫プロセスの間に形成される。

側方の段付け部を備えた環状段部内への静的なシール部の収納の別の可能性によれば、軸方向の環状スリーブの内面に膨出が生成されないように、スピニング加工過程が実施される。ここでは、支持体の内部の空間利点を達成することができ、これによって、場合により、ここに、別の部材のために必要になるスペースが得られる。

環状スリーブへの静的なシール部のクリップ嵌め過程を容易にするために、この静的なシール部が、支持リングの内面に設けられた環状段部に背後から係合する隆起部を備えるようにしてよい。全く一般的には、このことは、静的なシール部に用いられる材料が、動的なシール部に対して提案された材料と異なる材料である回転軸用シールにおいて極めて有利である。このことは、支持体の有利な使用態様である。しかし、静的なシール部だけでなく、動的なシール部も一種類の材料から製作し、両シール部を支持体にクリップ嵌めすることも可能である。この場合、環状スリーブの内縁部とフランジの内縁部とが各シール部によって取り囲まれる。

周辺部に方向付けられた環状段部への静的なシール部の取付けは、静的な半径方向シール部材のほかに、シール部にさらに軸方向の静的なシール部材を設けたい場合に有利である。この実施の態様では、フランジがその外面で少なくとも部分的に静的なシール部材によって覆われる。ここでも、フランジがその周壁に開口を備えていてよい。この開口を加硫の間にエラストマ材料が通流することができ、これによって、フランジの内面に静的なシール部に対する付加的な保持部を形成することができる。

図面には、環状段部の構成に対する複数の変化態様および環状スリーブへの静的なシール部の配置態様が示してある。

環状段部と、この環状段部に被着された静的なシール部とを備えた環状スリーブの断面図である。 環状スリーブの内縁部を部分的に覆う隆起部を備えた静的なシール部の断面図である。 冷間圧接による環状スリーブへの静的なシール部の取付けを概略的に示す図である。 スリーブ周面に対して斜めに方向付けられた溶接シームを介して金属薄板ストリップの端縁部を結合して形成されたスリーブの概略図である。 ２つの段付け部によって仕切られた環状段部の構成を示す図である。 穿孔を有する、２つの面によって取り囲まれた環状段部を示す図である。 ２つの段付け部によって仕切られた、環状スリーブの内部の自由な内室を備えた環状段部を示す図である。 クリップ嵌めされた静的なシール部を備えた支持体を示す図である。 静的なシール部と動的なシール部とが一体に製造された、半径方向の軸シール部によって取り囲まれた支持体を示す図である。 静的な半径方向のシール部材に対して付加的にシール部がさらに軸方向の静的なシール部材を備えた、一緒に周辺部に方向付けられた環状段部を備えた支持体を示す図である。 静的な半径方向のシール部材に対して付加的にシール部がさらに軸方向の静的なシール部材を備えた、一緒に周辺部に方向付けられた環状段部を備えた支持体を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１には、金属製の支持体（金属環）１の上側の部分が概略的に断面図で示してある。支持体１は、主として、軸方向の環状スリーブ２と、半径方向のフランジ３とから成っている。支持体１は一体に金属から製造されている。このためには、金属薄板ストリップが曲げ加工され、互いに突き合わされた端縁部で互いに溶接され、これによって、リングが形成される。その後、半径方向のフランジ３がスピニング加工法または深絞り加工法で形成される。この方法により製造される支持体は、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００６０４６４１４号明細書において公知である。静的なシールのために、環状スリーブ２の外面にシール部４が設けられている。フランジ３には、動的なシール部５が位置している。この動的なシール部５は、図示の実施の形態においては、シールリップ６を有している。このシールリップ６はコイルばね７によって軸（図示せず）に圧着される。そのほかに、動的なシール部５はさらにダストリップ８を備えている。静的なシール部４も動的なシール部５も加硫によって支持体１に固定することができる。環状スリーブ２は環状段部９を備えている。この環状段部９は半径方向内向きに段付けられている。環状段部９はスピニング加工法で成形され、段付け部１０を介して材料一体に環状スリーブ２に結合されている。環状段部９には、静的なシール部４のシール部材１１が載着されている。ラジアルシャフトシール、つまり、回転軸用シール１２に用いられる支持体１のこの実施の形態は、スピニング加工法で簡単に製造可能であり、使用態様に応じて、極めて簡単に静的なシール部４を備えることもできる。回転軸用シール１２はその使用時に開口内に嵌め込まれ、これによって、環状段部９が、密封したい内室１３に方向付けられている。

図２に示した回転軸用シール１２はその構成において、図１に示した回転軸用シールに相当しているものの、静的なシール部４が隆起部１４を備えている点で異なっている。この隆起部１４は環状スリーブ２の内縁部１５を部分的に覆っている。このような実施の形態は、支持体１へのシール部４の固定を単独でまたは付加的に形状接続的に行いたい場合に有利である。回転軸用シール１２に対応して設けられた開口内への組付け目的のために、シール部４が斜め面取り部１６を備えている。

使用分野に応じて、静的なシール部４を環状段部９に加硫固着するかまたは接着することが可能となる。図３には、シール部４が冷間圧接部を介して環状段部９に固定されている実施の形態が示してある。冷間圧接部は、ここでは、ハッチング１７によって図示してある。冷間圧接部は、バインダ層の被着または接着剤の使用を不要にすることができ、これによって、ここでは、節約が達成される。

複数の実施の形態に対して、環状スリーブ２を製造するための金属薄板ストリップが終端面を有しており、この終端面が金属薄板ストリップの側縁部に対して直角に延びており、これによって、溶接シームが軸の軸線に対して平行に位置することになることが提案されている。しかし、特別な実施の形態においては、切断縁部がリングの側縁部に対して角度を成して位置するように、切断縁部を金属薄板ストリップに設けることも可能である。このような実施の形態は、図４に概略的に示してある。本実施の形態においては、溶接シーム１８が環状スリーブ２の側縁部に対して斜めに位置している。図４の他の全ての部分は、図２に示した実施の形態に相当している。

図５には、環状段部９が２つの段付け部１０，２１によって画成されている実施の形態が示してある。両段付け部１０，２１によって形成された環状溝内には、環状シール部材２２が嵌め込まれている。この環状シール部材２２は、横断面図で見て、楕円形状を有していて、段付け部１０，２１に対して僅かな自由空間を有しており、これによって、環状シール部材２２が、開口内への挿入の間に押し潰され、自由空間内に逃げることができる。

２つの段付け部１０，２１によって仕切られた環状段部９内への静的なシール部４の極めて確実な固定は、環状段部９がその周壁に穿孔２３を備えていることによって達成することができる。この穿孔２３内には、加硫プロセスの間にシール材料の一部が進入することができ、これによって、シール部材１１がピン２４を介して付加的に環状スリーブ２に保持されている。このことは、図６に示してある。この実施の形態においては、バインダまたは接着剤を不要にすることができる。さらに、穿孔によって、支持体を通した加硫成形もしくは複数種の材料による１回の加硫成形が可能となる。

図７には、環状段部９が、前述した図１〜図６の実施の形態のような環状スリーブ２の内室への膨出を形成しないように環状スリーブ２に形成される実施の形態が示してある。

環状段部を備えた環状スリーブ２の構成は、静的なシール部４を支持体１にクリップ嵌めすることができるという利点も有している。このような可能性は、図８に示してある。ここでは、シール部４が隆起部２５を備えている。この隆起部２５は、環状段部９の、環状スリーブ２の内面に設けられた段付け部１０に背後から係合している。シール部４は、環状段部９と環状スリーブ２の内面とを完全に取り囲むように形成されている。この実施の形態だけでなく、図１〜図７の前述した全ての実施の形態においても、静的なシール部４は動的なシール部５と別個に支持体１に取り付けられている。このことは、種々異なる材料をシール部の形成に対して使用することができるという利点を有している。

しかし、図９には、静的なシール部４だけでなく、動的なシール部５も同一の材料から製造され、互いに結合されている実施の形態が示してある。この実施の形態は、特にシール部のクリップ嵌め可能な構成に適している。この場合、シール部は、環状スリーブ２の内縁部２６とフランジ３の内縁部２７とがシール部によって取り囲まれるように形成されている。このようなシール部では、支持体１が、外方に向けられた面で完全にシール材料によって覆われている。この場合、環状スリーブ２の内縁部２６とフランジ３の内縁部２７とは、シール部４，５の環状溝状の凹部２８，２９によって把持される。

図１０および図１１には、環状段部９が回転軸用シール１２の周辺部３０に方向付けられている実施の形態が示してある。これらの実施の形態においては、シール部４の静的な半径方向のシール部材１１に対して付加的に付加的な静的な軸方向のシール部材３１が設けられている。この静的な軸方向のシール部材３１はフランジ３をその外面で少なくとも部分的に覆っている。ここでは、フランジ３が穿孔開口３２を備えていてもよい。この穿孔開口３２内には、シール部の材料が流込み可能であり、したがって、固定ピン２４を形成している。この場合、シール材料によってフランジ３の内面に保持部３３が形成されると有利である。この保持部３３を介して、支持体１への静的なシール部４，３１の特に固い保持が達成される。

１ 支持体
２ 環状スリーブ
３ フランジ
４ 静的なシール部
５ 動的なシール部
６ シールリップ
７ コイルばね
８ ダストリップ
９ 環状段部
１０ 段付け部
１１ シール部材
１２ 回転軸用シール
１３ 内室
１４ 隆起部
１５ 内縁部
１６ 斜め面取り部
１７ 冷間圧接部
１８ 溶接シーム
１９ 端縁部
２０ 端縁部
２１ 段付け部
２３ 穿孔
２４ ピン
２５ 隆起部
２６ 内縁部
２７ 内縁部
２８ 凹部
２９ 凹部
３０ 周辺部
３１ シール部材
３２ 穿孔開口
３３ 保持部

Claims (20)

1. 回転軸用シールに用いられる金属製の一体の支持体であって、該支持体が、金属薄板ストリップから製造されていて、リングに曲げ加工されており、前記金属薄板ストリップの、互いに付き合わされた端縁部が、互いに溶接されており、前記支持体が、軸方向の環状スリーブと半径方向のフランジとから成っていて、静的なシール部と動的なシール部とを備えている形式のものにおいて、軸方向の環状スリーブ（２）が、少なくとも１つの環状段部（９）を有しており、該環状段部（９）に静的なシール部（４）が、そのシール部材（１１）で載着されていることを特徴とする、回転軸用シールに用いられる金属製の一体の支持体。
2. 環状段部（９）が、密封したい内室（１３）に方向付けられている、請求項１記載の支持体。
3. 静的なシール部（４）が、環状スリーブ（２）の内縁部（１５）を少なくとも部分的に覆う隆起部（１４）を有している、請求項１または２記載の支持体。
4. シール部材（１１）が、その内縁部に斜め面取り部（１６）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の支持体。
5. 静的なシール部（４）が加硫固着されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の支持体。
6. 静的なシール部（４）が接着されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の支持体。
7. 静的なシール部（４）が、冷間圧接によって環状段部（９）に固定されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の支持体。
8. 前記金属薄板ストリップの端縁部（１９，２０）が、環状スリーブ（２）の軸線に対して斜めに方向付けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載の支持体。
9. 環状段部（９）が、２つの段付け部（１０，２１）によって仕切られている、請求項１から８までのいずれか１項記載の支持体。
10. 環状スリーブ（２）が、環状段部（９）の領域でその周壁に穿孔（２３）を備えており、該穿孔（２３）内にシール部材（１１）のピン（２４）が係合している、請求項１から９までのいずれか１項記載の支持体。
11. 環状段部（９）が、環状スリーブ（２）の膨出なしに形成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の支持体。
12. シール部（４）が、支持体（１）にクリップ嵌めされている、請求項１から４までのいずれか１項記載の支持体。
13. シール部（４）が、環状スリーブ（２）の内面に設けられた環状段部（９）に背後から係合する隆起部（２５）を有している、請求項１２記載の支持体。
14. 静的なシール部（４）と動的なシール部（５）とが、一体に形成されていて、環状スリーブ（２）の内縁部（２６）とフランジ（３）の内縁部（２７）とを把持するように取り囲んでいる、請求項１２記載の支持体。
15. 環状スリーブ（２）の内縁部（２６）とフランジ（３）の内縁部（２７）とが、シール部（４，５）の環状溝状の凹部（２８，２９）内に嵌め込まれている、請求項１４記載の支持体。
16. 環状段部（９）が、周辺部（３０）に方向付けられている、請求項３から１５までのいずれか１項記載の支持体。
17. 静的な半径方向のシール部材（１１）に対して付加的にシール部（４）が、さらに、静的な軸方向のシール部材（３１）を有している、請求項１６記載の支持体。
18. 静的な軸方向のシール部材（３１）が、フランジ（３）をその外面で少なくとも部分的に覆っている、請求項１７記載の支持体。
19. フランジ（３）が、その周壁に開口（３２）を有しており、該開口（３２）内にシール部材（３１）のピン（２４）が係合している、請求項１８記載の支持体。
20. 静的なシール部（３１，４）が、支持体（１）に加硫被着されていて、開口（３２）を介してフランジ（３）の内面で保持部（３３）に結合されている、請求項１９記載の支持体。

Images