JP2013514503A - ラジアル回転フィードスルーおよびそのブッシュ - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、回転ユニオン継手のブッシュ（１０）であって、該ブッシュは、
中空円筒状の本体を有し、この中空円筒状の本体の内部円筒面は、滑りシール面（１）を形成するものである。本発明によれば、当該ブッシュ（１０）が、１５０バール（bar）より大きな圧力のもとで、そして、２００バール（bar）より大きな圧力のもとでもなお良好に機能し、使用可能であり、そして、なお、比較的高い回転数の際にも、僅かな漏洩率をもって流体の移送を可能にすべきものである。
【解決手段】
前述の特徴を有するブッシュ（１０）を達成するため、本発明によれば、内側溝（２）の溝側面（１２ａ、ｂ）が、＋２０％と−３５％の公差閾値内で外側溝（３）の溝側面（１３ａ、ｂ）と同じ大きさであり、また、ブッシュの外面上の静止したシールリング（７ａ、ｂ）が、これが、相対向する滑りシール面（１ａ、１ｂ）の、軸方向で外方の端部から軸方向間隔（ａ）を有するように、軸方向に位置決めされており、当該の間隔（ａ）は、相対向する滑りシール面（１ａ、１ｂ）のそれぞれの軸方向長さ（ｄ）の、少なくとも４０％、そして、最大限５５％に相応するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ラジアル回転ユニオン継手およびラジアル回転ユニオン継手用のブッシュに関するものであり、該ブッシュは、半径方向滑りリングシールを形成するものである。

上記ブッシュは、中空円筒状の本体を有し、この中空円筒状の本体の内部円筒面は、内側方の周方向溝により第一と第二の滑りシール面に分割された滑りシール面を形成している。上記ブッシュは、さらに、円筒状の外面を有し、この円筒状の外面は、外方の周方向溝により第一と第二の外面に分割されており、ここで、内側溝および外側溝を分離する壁部分が、当該の２つの溝を連結する少なくとも１つの孔を有し、ここで、上記の第一と第二の外面は、ブッシュを取り囲むハウジングに対してそれぞれの静止したシールリングによりシールされ得る。

当該回転ユニオン継手は、主要部分として少なくとも１つの上述のようなブッシを有し、さらにまたブッシュを収容するためのハウジングを有し、また、場合により、前記ハウジングと、前記ブッシュにより包囲された回転軸との間に、少なくとも１つの球軸受を有する。その場合、該ブッシュを直接当該軸の外径に適合させることにより、軸がブッシュに対して相対的に回転する際、ブッシュの滑りシール面が、直接軸の表面上を滑ることが可能になる。

しかしながら、その上をブッシュが滑る内部の中空円筒ないしスリーブが、回転ユニオン継手の一部であってもよく、その場合、上記の内部の中空円筒ないしスリーブは、当該回転軸と固定的に連結して使用され、当該回転軸に対しハウジング内で密閉される。その場合、上記スリーブは、外方の円筒状滑りシール面を有するものとなり、この外方の円筒状滑りシール面は、ブッシュの内面における滑りシール面と、密閉および滑り合いの生じるように係合する。従って、上記スリーブは、ブッシュに対する回転軸の機能を引き継ぐことができ、その結果、著しく精確な表面加工および高度な表面品質を要するすべてのクリティカルなインターフェースが回転ユニオン継手内に配されるが、一方、回転軸および外部接続に対しては、当該のインターフェースは、それぞれ静止しており、よって、比較的クリティカルなものにならず、その限りにおいて、例えば、種々異なるメーカーにより製造され提供されたものあってもよい。

軸は、また、回転ユニオン継手の一部を形成する短い軸部分であってもよく、ここで、当該の軸部分は、例えば、短いフランジで終端し、この短いフランジは、当該機械の回転軸に、密に連結され得る。

次に、ブッシュが直接軸ないし軸部分の対応する外面上を滑る比較的簡単な変形例について考察をする。スリーブを介在する場合、そのスリーブを軸に固定連結された部分ないし軸の構成部分とみなす限り、一切の考察事項が同様に当てはまる。

外側溝には、外部ハウジングを介して加圧流体が作用し、ここで、その流体は、外側溝と内側溝を連結する孔を通って内側溝に達し、こうして、軸の外周に達するものであり、この軸は、軸の内部における相応に軸方向に延びる通路と連通する１つ、または複数の孔を有する。

こうして、軸の回転の際流体を外部から軸を通って軸の中に供給し、また、その逆に、軸からブッシュを通って外部に供給することが可能となる。ここで、軸は、ブッシュ内で回転し、軸とブッシュの相互に滑り合う面は、滑りシールを形成するものである。

このような滑りシールにおいて生じる摩擦を可及的にわずかなものにすることが好ましい、というのも、殊に、比較的高い回転数の場合、摩擦に基づき相応の摩擦熱が生じ、これにより、過度に大きな摩擦の場合軸上でのブッシュ噛み付きをも来し得る。他方では、相互に滑り合う面の間で逃げる流体は、できるだけ僅かなものにするべきであり、このことは、殊に、相応の漏洩の対処が比較的複雑でコストを要し困難である場合該当する。

従って、ブッシュの滑りシール面は、ぎりぎりの許容誤差および高い精度をもって製造され、そして、軸、ないし、軸の外周に取り付けるべき当該スリーブ上の補足的な滑りシール面もまた同様にぎりぎりの許容誤差および高い精度をもって製造され、それにより、できるだけ狭くて均一で、然も、円筒面を相互に容易に滑り合わせることを許容するシール隙間が得られるようにするものである。

しかしながら、殊に、流体が高圧下におかれている場合、ブッシュの何らかの変形が不可避であり、このような変形は、軸とブッシュの相互に滑り合う面間のシール隙間の構成形状にも影響を与えるものである。

ＤＥ３８０６９３１（ドイツ特許第３８０６９３１号）の特許明細書において、外側溝の幅と深さおよび外側の静止したシールの位置の適当な選定により、次のような変形を生じさせることが試行されている、すなわち、内側の滑りシール面が円錐形状を有する傾向があり、ここで、比較的大きな円錐直径が内側の溝のほうに向けられ、比較的小さい円錐直径が内側の溝から離隔するように、変形を生じさせることが試行されている。

その結果、シール隙間は、移送溝に隣接する領域において幾らか拡大し、その溝から離れた端部において幾らか狭くなるようにしたのである。

このアプローチは、なお、ほぼ１００バール（bar）までの比較的低い圧力のもとで有意であるように思われる。

その間に明らかになったことは、そのようなブッシュ構成設計は、漏洩率の低減に寄与し得る傾向を呈するとしても、ほぼ１００バール（bar）の圧力までしか満足に機能し得ない。より高い圧力の場合には、概して、より複雑でコストを要するシステムが使用され、このようなシステムでは、当該ブッシュは、ブッシュの過度の変形を回避するため、例えば、多部分構成または大きな軸方向長さに構成されるものであり、当該のブッシュの過度の変形は、もはや許容され得ないものである。それというのも、そのような変形が起こると、過度に高い漏洩率をもたらし、または、軸上でのブッシュ噛み付きを来し、ひいては、ブッシュまたは軸に損傷を引き起こす恐れがあるからである。

従来の技術水準と対照的に、本発明の目的とするところは、１００バール（bar）を著しく上回る圧力のもとでも、また、比較的高い回転数の際にも、僅かな漏洩率をもって流体の移送を可能にする、本明細書の冒頭部分に述べた特徴を有するブッシュを提供することである。殊に、本発明は、１５０バール（bar）より大きな圧力のもとで、そして、２００バール（bar）より大きな圧力のもとでもなお良好に機能し、使用できる当該ブッシュを提供するものである。

ここで、当該のブッシュは、過度にスペースを占有しないようにするため、軸方向で短い長さにするべきものである。

本発明によれば、本明細書の冒頭部分に述べた特徴を有するブッシュにおいて、当該の課題は、次のようにして解決される、すなわち、内側溝の溝側面が、＋２０％と−３５％の公差閾値内で外側溝の溝側面と同じ大きさであり、また、ブッシュの外面上の静止したシールリングが、これが、相対向する滑りシール面の、軸方向で外方の端部から軸方向間隔）を有するように、軸方向に位置決めされており、当該の間隔は、相対向する滑りシール面のそれぞれの軸方向長さの、少なくとも４０％、そして、最大限５５％に相応するようにするものである。

本発明は、次のような考察事項に立脚するものである、すなわち、技術水準において達成しようとする内部の滑りシール面の円錐状変形は、当該円錐の仮想の尖端が回転ユニオン継手から逸脱する点で、回避すべきものであり、ブッシュの構成は全体的に、高い圧力下で多くの様々なブッシュの面に作用する力を吸収し補償し、ここで、滑りシール面がほぼ円筒状に保たれ、せいぜい僅かに円錐状に発散するように変形するようにするものであり、このことの意味するところは、内側溝に隣接する領域においては、シール隙間が、溝から離れた領域におけるより狭いということである。ここで、さらに、本発明は、次のような考察事項にも立脚するものである、すなわち、軸方向断面で見て、圧力は、対称軸に関してトルクを及ぼし、その対称軸の位置は、２つの溝を分離する壁部分の横断面の中心により形成され、そして、種々様々な面に作用するトルクは、実質的に相互に補償し合うというものである。トルクは、圧力、面、仮想の回転軸への間隔の積についての積分から求めることができ、ここで、面にわたって変化する間隔のため当該の積について積分しなければならない。ここで、さらに、留意すべきことは、シール隙間の領域において圧力もまた間隔と共に変化するということである。

ここで、簡単のため、対をなして逆方向に作用するトルクを考察する。当該の対をなして逆方向に作用するトルクは、例えば、上述の軸に関して、内側溝および外側溝の側面により、滑りシール面を担持する部分へ及ぼされる。この対応するトルクは、もし溝の第一及び第二側面が同じ大きさであり、そして、内部の側面及び外方の側面の仮想回転軸からの平均間隔が同じであれば等しくなる。

それらの側面は、必然的に異なる半径を有する円環面であるので、トルク補償には、面相等性の条件は、単に近似的に成り立つものであり、例えば、ブッシュの内径が、外径に対して比較的大きい場合、例えば、外径の８０または９０％より大きい場合がある。この場合、内側溝および外側溝の同じ大きさの側面は、仮想の回転軸に対してほぼ等しい間隔を有する。

比較的小さな内径を有するブッシュの場合、ただし、同時に大きな外径の場合、溝側面の面積相等性の際、内側溝側面の、仮想回転軸からの平均化間隔が、外側溝の場合におけるより著しく大きい。このことは、つぎのようにして、補償することができる、すなわち、そのような場合において内側溝側面は、実際に外側溝側面より幾らか小であるようにするのである。この理由から、溝側面の大きさに対して非対称的な公差閾値が指定されている、それというのも、内側溝側面が外側溝側面の単にほぼ９０％又は９５％になると、トルク補償が可能になるからである。内側溝側面が、−１０％と＋１５％の公差閾値内で外側溝側面と同じ深さを有する場合、そのことは、十分であり得、このことは、面積相等性に対する代替的ものとして特定し得る。このことは、ことに、比較的大きな内径を有するブッシュについて成り立つ。この場合、公差閾値は、上方に向かってずらされている、すなわち、内側溝の一層より大きな深さの方向にずらされている。

逆向きのトルクの別の一対が、ブッシュの外側での静止したシールのところまでの領域において内部滑りシール面への圧力と、円筒状の外面への圧力とにより及ぼされるものであり、当該の領域は、全圧力を受ける。滑りシール面への圧力が滑りシール隙間の長さに沿って連続的に（一般的には直線的に）変化し、全圧力から圧力ゼロ（ないし周囲圧力）へ低下し、一方、ブッシュの外側ではシールのところまで、全圧力が作用するので、当該トルクが、外部シールの位置に対して所定の領域においてのみ補償される。外部シールを外側溝から過度に大きな間隔をおいたところへ移動させると、従来の技術水準において得ようとする収束的に円錐状の形状を生じさせる傾向があり、これに対して、外部シールの位置を、外側溝の近くのところまで移動させると、むしろ、発散的な変形が生じる傾向がある。先に考察したさらなる補償は、滑りシール面の軸方向外方端部から測って、滑りシール面の軸方向長さの４０〜５５％のところに位置する、外部シールの位置において得られる。その際、上記シールは、勿論、滑りシール面上に位置するのではなく、ブッシュの外面上に対向して位置する。

さらに、明らかなことは、先に考察した面の一方の対における何れの不釣り合いも、面の他方の対におけるトルクの相応に逆方向の不釣り合いにより全面的にまたは部分的に補償することができ、その結果、外側溝側面に対する内側溝側面の比の減少を、滑りシール面の軸方向外側端部からの外部シールの間隔を相応に、より大きくすることにより、補償できる。換言すれば、溝側面の比に対して、−３５％の公差閾値を下回ると、このことを次のようにして補償することができる、すなわち、静止したシールの軸方向位置の５５％の上限に近付けるか、または、場合により、それを超えるようにするのである。

本発明の手段は、殊に、高い圧力に関連して作用効果を有する、すなわち、滑りシール面は、その円筒形状を維持し、または、内側溝から見て、僅かに発散する形状をとり、すなわち、溝の近くにおいてシール隙間が、圧力効果に基づき、幾らか、より小さくなる傾向を呈し、一方、滑りシール面の外方端部におけるシール隙間は、幾らか、より大になるものである。つまり、このことは、極めて小さい角度を有する滑りシール面の円錐形状を意味するものであり、この小さい角度は、従来の技術水準に関して逆の極性を有する。換言すれば、そのような円錐の（仮想した）尖端は、従来の技術水準に関して逆の側にあり、ここで、勿論、滑りシール面の精確に円筒状の形状が好適である。理想的な場合において、ブッシュの滑りシール面の精確に円筒状の形状が維持される。

驚異的に判明したところによれば、そのような構成により、その他の特徴に関してそれ自体公知のブッシュが２００バール（bar）を上回る圧力のもとでもなお良好に機能し得るものであり、すなわち、相応に構成された回転ユニオン継手が、受容し得ない漏洩なしに、かつ、滑りシール面の損傷なしに、高い回転数のもとで流体を移送できるのである。

前述の幾何学的関係性により、円筒状の形状の維持が図られ、または、せいぜい、滑りシール面の著しくわずかに円錐状に発散する変形が生じる。例えば、横断面においてそれぞれの溝の底部間に形成された壁部分の中心を次のような旋回軸として想像できるものである、すなわち、それの周りに、滑りシール面を担持する、ブッシュの端部が圧力作用に基づき「旋回」し得るような旋回軸として想像できるものであり、ここにおいて、相応の「旋回角度」が消失するようなほどに小さいものであり、例えば、分くらいの程度の大きさのオーダまたはそれより小さいものであるとしても、である。

本発明の手段は、関連付けて考察すべきものである、ここで、内側溝の側面が、外側溝の側面と同じ大きさであるという条件は、次のような場合のみ必ず遵守すべきものである、すなわち、外部シールの、相応する滑りシール面の軸方向外方端部までの軸方向間隔が、滑りシール面の軸方向長さの４０％以上である場合のみ遵守すべきものである。２つの条件のうちの１つのもとで公差閾値を下回る、または、上回る値を、公差閾値を下回る、または、上回るそれぞれの他の条件の値により補償することができる。

相応に高い圧力のもとでブッシュの種々の部分へ作用する力およびトルクがせいぜいわずかな均一な広がり、または、単にわずかな発散的変形を生じるようにブッシュの幾何学的関係を調整し、それにより、同時に上述した補償を考慮しなくてもよいようにすると好適である。したがって、本発明の有利な実施形態によれば、内側溝の側面が、外側溝の側面より０〜２０％小であり、そして、同時に、外側溝の軸方向位置が、滑りシール面の軸方向長さの４０〜５５％のところに位置する（耐久性）ようにすると十分である。代替選択的に、内側溝の半径方向深さが、−１０％と＋１５％の公差閾値内で外側溝の半径方向深さと同じ深さを有し、また、外側の静止したシールの軸方向位置が、滑りシール面の軸方向長さの４０〜５０％のところに位置するようにすれば、事足りる。

ブッシュの外側におけるシールリングないし外側シールは、できるだけ押し出し耐性のある材料から成るものにすべきである。それというのは、２００バール（bar）を上回る高い圧力があると、従来のシールは、ブッシュ外面とハウジング内面との間の隙間の中に潰れこむ傾向がある。たとえ、そのシールがハウジング内面の溝の中に収容されているとしてもである。殊にブッシュ外面とこれに対向するハウジング内面が、回転軸上でブッシュに幾分の遊隙をあたえるため狭い嵌め込みが作製されていない場合は、そうである。

本発明のさらなる利点、特徴、および適用例を有利な実施例の以降の説明および図面を用いて明らかにする。

図１は、本発明の特徴を有するブッシュを備えた回転ユニオン継手を示す。

図２は、平面ＩＩ−ＩＩによる軸方向断面図である。

図３は、平面ＩＩＩ−ＩＩＩによる断面図である。

図４は、図２のブッシュを、右方または左方から見て示す側面図である。

図５は、図２に示す１部分を拡大して示す。

図１は、全体的に円筒状のハウジング３０を断面図にて示しており、このハウジング３０内にブッシュ１０が収容されている。ハウジング３０の内部におけるブッシュ１０の位置は、２つの球軸受３５によって定められ、この球軸受の位置は、ハウジング内で適当な手段、例えば、半径方向に突出する段状部またはばね輪（図示せず）により定められ、スリーブ１０をその位置に保持する。ブッシュ１０内には、回転可能な軸４０が配置されており、この回転可能な軸４０は、球軸受３５の軌道輪の内輪に連結されており、また、外方の円筒状滑りシール面４５を有し、この外方の円筒状滑りシール面４５は、ブッシュの内面における滑りシール面と、密閉および滑り合いの生じるように係合する。

一方の側の段状部４７は、ばね輪４９と共に他方の側の軸４０の端部において回転ユニオン継手における軸方向位置を規定する。単純な終端シール３９（圧力の作用を受けない）は、スリーブ４７と滑り接触し、球軸受３５を外部に対してシールドする。

ハウジング３０は、半径方向孔２８を有し、この中には圧力Ｐが作用しない。図２から図４に関連してスリーブ１０について、より詳細に説明する。このスリーブ１０は、内側溝２と外側溝３を有し、この内側溝２と外側溝３は、孔６を介して相互に連結されており、溝２、３および孔６は、供給孔６（この中には圧力が作用する）の軸方向位置と一致する。こうして、供給孔６は、ブッシュ１０における外側溝３と連通し、一方、ブッシュ１０における内側溝２は、軸４０における半径方向孔４３と連通し、そして、孔４３は、軸の長手方向に延びる軸方向通路または孔４２と連通する。図示の例では、軸４０は、フランジ４６およびさらなる機械部分およびさらなる連結継手で終端し、それにより、流体を通路４２に沿って供給するものである。

孔２８を介して供給される高圧Ｐ１下にある流体は、それ故に、溝３、孔６、半径方向孔４３を経て通路４２内に達する。ブッシュ１０は、ハウジング３０内にシールされて取り付けられている。軸１０は、球軸受３５の内輪をもって、ブッシュ１０内で回転でき、ここで、ブッシュ１０の円筒状の内面上で著しくわずかな半径方向遊隙をもって滑り、その結果面１、４５は、滑りシール面対を形成する。

溝２および隣接する孔４３における流体は、高圧下にあり、滑りシール面１、４５間にも流れ込むものであり、その滑りシール面は、極めて狭いシール隙間を形成していて、流体は著しくわずかな程度にのみ狭いシール隙間を通ることができ、そして、引き続いて漏洩孔８と、漏洩孔をつなぐ通路３６と、排出開口３７とを介して戻され得る。

ブッシュ１０詳細について図２から図５を用いて説明する。

図２は、ブッシュの軸５１を含めて軸方向縦断面を示す。ブッシュ１０は、円筒状の内面１と円筒状の外面４を有するほぼ中空円筒状の本体を備え、その内面および外面は、それぞれ当該の内面および面上の溝２、３により、円筒状の内面１の第一および第二部分１ａ、１ｂおよび円筒状の外面４の第一および第二部分４ａ、４ｂに分割されている。端面側にて、リング状の突出部９が示されており、このリング状の突出部は、必ずしも設けなくてもよいものであって、単に随意的に設けられたものであって、場合により漏洩スペースを画定し、漏洩流体の排出のための孔８を有する。

外面４ａ、４ｂ上には、それぞれシールリング７ａ、７ｂが示されており、このシールリング７ａないし７ｂは、滑りシール面１ａ、１ｂの、軸方向で外方の端部から所定の軸方向間隔ａをおいたところに位置している。上記間隔ａは、それぞれ相対向して配置されている円筒状の内面１ａ、１ｂの軸方向全長ｄの４０〜５０％になっている。双方の溝２、３は、所定の深さを有しており、この所定の深さは、次のように定められる、すなわち、内側の溝２の円環状の側面１２が溝３の円環状の側面１３とほぼ全く同じ大きさを有するか、または、それよりいくらか小さいように定められる。殊に、面１２は、面１３よりせいぜい３５％小さくすべきであるが、面１３より２０％まで大きくしてもよい。ただし、このことは、シールリングの間隔ａが滑りシール面長さｄに比して４０％になるか、または、それより小さい場合に成り立つ。双方の溝２、３は、ブッシュの右側と左側のリング状ないし円筒状部分を連結する壁部分５により分離されている。この壁部分５には、双方の溝２、３を連結する孔６がそこを通って延びている。

孔６、溝２、３、シール７ａ、７ｂまでの溝３の領域は、供給孔２８における圧力Ｐ１用を受ける。この圧力は、例えば、３００バール（bar）より大きい。こうして、ブッシュの右側と左側の部分は、ブッシュを変形させる傾向をもつ力を受ける。上述の孔６における２つの破線の交点は、同時に壁部分５横断面を規定するものであり、図平面に対して垂直方向に延びる回転軸２５を規定するものであり、ここで、上記回転軸２５に関して、ブッシュの右側と左側の円筒状部分が、わずかな量だけ旋回し得るのである。このことを、図５に示す図２の一部の拡大図を用いて明示する。溝２および３において溝側面１２、１３に作用する圧力Ｐ１は、仮想軸線２５に関してトルクを生じさせ、このトルクは、面１２に作用する力Ｆと回転軸２５までの間隔との積の面積分として得られる。同様の、しかし、逆方向に作用するトルクは、面１３に作用する力Ｆを、図２において垂直方向の、力から回転軸２５までの間隔に乗算したものの積分として与えられる。それぞれのブッシュ部分へのさらなるトルクは、半径方向で内部に作用する（図２および図５において下方に作用する）力Ｆにより及ぼされ、この力は、溝３とシール７ａないし７ｂとの間に位置する外面４ａ、４ｂの領域に作用する。この場合にも力と、仮想軸２５までの力の水平方向間隔との積について積分しなければならない。ここで、力の差分ｄＦは、Ｐ×ｄＡ（圧力Ｐと面要素ｄＡ）の積として得られ、従って、当該面にわたり積分しなければならない。

この面は、軸方向長さｄ−ａの円筒状外面４ａ、４ｂであり、ただし、ここで、ａは、それぞれ滑りシール面１ａ、１ｂの軸方向外側端部からのシール７ａ、７ｂの位置を規定し、ｄは、それぞれ滑りシール面１ａ、１ｂの軸方向長さである。

溝と円筒状周面との間のコーナ領域におけるいずれの先端面取り部をも無視でき、または、相応の直角加算による計算に置換できる。

さらに、滑りシール面１ａ、１ｂと、これに滑り接触する軸の面４５との間のシール隙間内の流体により及ぼされる圧力に基づきトルクもまた作用する。ここで、滑りシール面ないし滑りシール隙間が関与するのであるから、一次近似的に次のことを想定し得る、すなわち、圧力が、隙間の長さにわたって溝２への移行部における最大圧力からシール隙間の軸方向の外側端部における周囲圧力まで直線的に降下することを想定し得る。この場合においても、生成トルクを、力に、回転軸２５までの間隔を乗算したものの面積分として計算できる。

その際、面１２、１３を次のように構成するのが好適である、すなわち、それらの面に作用するトルクが近似的に補償し合い、そして、一方では、滑りシール面１ａ、１ｂに、他方では、４ａ、４ｂに作用するトルクが補償し合うように構成するのが好適である。このことは、面１２、１３が近似的に同じ大きさにすべきであるという既述条件に繋がるものであり、ここで、面１２は、面１３より小さい傾向を有するものであってよく、間隔ａは、滑りシール面１ａ、１ｂの軸方向長さｄの４０〜５５％の範囲内にあるものである。

代替選択的に、内側溝２の深さは、外側溝３の深さとほぼ同じであってよく、これに対して、シールリングの位置は、既述の範囲内で変動してもよい。

当初の開示のため指摘されることは、明細書の記載、図面、クレームから当業者にはすべての特徴が明らかにされ得るものであり、たとえ、それらが、他の所定の特徴と関連してのみ記載されたとしても、個別的にも、また、他の特徴または特徴群との任意の組み合わせにおいても、組み合わせ可能なものであり、このことは、明確に排除されておらず、または、技術的な側面がそのような組み合わせを不可能または無意味なものにしない限り、成り立つのである。すべての考え得る諸特徴の組み合わせの包括的、明示的表現および個別の特徴相互間の独立的関係性については、記載の簡潔性および読み易さの故に省略してある。

１ 滑りシール面
２ 溝
３ 溝
４ 円筒状外面
５ 壁部分
６ 孔
７ シールリング
８ 漏洩孔
９ 突出部
１０ ブッシュ
１２ 面
１３ 面
３０ ハウジング
４０ 軸
ａ シーリングの間隔
ｄ 滑りシール面の長さ

図１は、全体的に円筒状のハウジング３０を断面図にて示しており、このハウジング３０内にブッシュ１０が収容されている。ハウジング３０の内部におけるブッシュ１０の位置は、２つの球軸受３５によって定められ、この球軸受の位置は、ハウジング内で適当な手段、例えば、半径方向に突出する段状部またはばね輪（図示せず）により定められ、ブッシュ１０をその位置に保持する。ブッシュ１０内には、回転可能な軸４０が配置されており、この回転可能な軸４０は、球軸受３５の軌道輪の内輪に連結されており、また、外方の円筒状滑りシール面４５を有し、この外方の円筒状滑りシール面４５は、ブッシュの内面における滑りシール面１ａ、１ｂと、密閉および滑り合いの生じるように係合する。

一方の側の段状部４７は、ばね輪４９と共に他方の側の軸４０の端部において回転ユニオン継手における軸方向位置を規定する。単純な終端シール３９（圧力の作用を受けない）は、軸４０と滑り接触し、球軸受３５を外部に対してシールドする。

ハウジング３０は、半径方向孔２８を有し、この中には圧力Ｐが作用しない。図２から図４に関連してブッシュ１０について、より詳細に説明する。このスリーブ１０は、内側溝２と外側溝３を有し、この内側溝２と外側溝３は、孔６を介して相互に連結されており、溝２、３および孔６は、供給孔６（この中には圧力が作用する）の軸方向位置と一致する。こうして、供給孔６は、ブッシュ１０における外側溝３と連通し、一方、ブッシュ１０における内側溝２は、軸４０における半径方向孔４３と連通し、そして、孔４３は、軸の長手方向に延びる軸方向通路または孔４２と連通する。図示の例では、軸４０は、フランジ４６およびさらなる機械部分およびさらなる連結継手で終端し、それにより、流体を通路４２に沿って供給するものである。

孔２８を介して供給される高圧Ｐ下にある流体は、それ故に、溝３、孔６、半径方向孔４３を経て通路４２内に達する。ブッシュ１０は、ハウジング３０内にシールリング７ａ、７ｂによりシールされて取り付けられている。軸１０は、球軸受３５の内輪をもって、ブッシュ１０内で回転でき、ここで、ブッシュ１０の円筒状の内面上で著しくわずかな半径方向遊隙をもって滑り、その結果面１、４５は、滑りシール面対を形成する。

図２は、ブッシュの軸５１を含めて軸方向縦断面を示す。ブッシュ１０は、円筒状の内面１と円筒状の外面４ａ、４ｂを有するほぼ中空円筒状の本体を備え、その内面および外面は、それぞれ当該の内面および面上の溝２、３により、円筒状の内面１の第一および第二部分１ａ、１ｂおよび円筒状の外面４の第一および第二部分４ａ、４ｂに分割されている。端面側にて、リング状の突出部９が示されており、このリング状の突出部は、必ずしも設けなくてもよいものであって、単に随意的に設けられたものであって、場合により漏洩スペースを画定し、漏洩流体の排出のための孔８を有する。

外面４ａ、４ｂ上には、それぞれシールリング７ａ、７ｂが示されており、このシールリング７ａないし７ｂは、滑りシール面１ａ、１ｂの、軸方向で外方の端部から所定の軸方向間隔ａをおいたところに位置している。上記間隔ａは、それぞれ相対向して配置されている円筒状の内面１ａ、１ｂの軸方向全長ｄの４０〜５０％になっている。双方の溝２、３は、所定の深さを有しており、この所定の深さは、次のように定められる、すなわち、内側の溝２の円環状の側面１２が溝３の円環状の側面１３とほぼ全く同じ大きさを有するか、または、それよりいくらか小さいように定められる。殊に、面１２は、面１３よりせいぜい３５％小さくすべきであるが、面１３より２０％まで大きくしてもよい。ただし、このことは、シールリングの間隔ａが滑りシール面長さｄに比して４０％になるか、または、それより小さい場合に成り立つ。双方の溝２、３は、ブッシュ１０の右側と左側のリング状ないし円筒状部分を連結する壁部分５により分離されている。この壁部分５には、双方の溝２、３を連結する孔６がそこを通って延びている。

孔６、溝２、３、シール７ａ、７ｂまでの溝３の領域は、供給孔２８における圧力Ｐ１用を受ける。この圧力は、例えば、３００バール（bar）より大きい。こうして、ブッシ
ュの右側と左側の部分は、ブッシュを変形させる傾向をもつ力を受ける。上述の孔６における２つの破線の交点は、同時に壁部分５横断面を規定するものであり、図平面に対して垂直方向に延びる回転軸２５を規定するものであり、ここで、上記回転軸２５に関して、ブッシュの右側と左側の円筒状部分が、わずかな量だけ旋回し得るのである。このことを、図５に示す図２の一部の拡大図を用いて明示する。溝２および３において溝側面１２、１３に作用する圧力Ｐは、仮想軸線２５に関してトルクを生じさせ、このトルクは、面１２に作用する力Ｆと回転軸２５までの間隔との積の面積分として得られる。同様の、しかし、逆方向に作用するトルクは、面１３に作用する力Ｆを、図５において垂直方向の、力から回転軸２５までの間隔に乗算したものの積分として与えられる。それぞれのブッシュ部分へのさらなるトルクは、半径方向で内部に作用する（図５において下方に作用する）力Ｆにより及ぼされ、この力は、溝３とシール７ａないし７ｂとの間に位置する外面４ａ、４ｂの領域に作用する。この場合にも力と、仮想軸２５までの力の水平方向間隔との積について積分しなければならない。ここで、力の差分ｄＦは、Ｐ×ｄＡ（圧力Ｐと面要素ｄＡ）の積として得られ、従って、当該面にわたり積分しなければならない。

さらに、滑りシール面１ａ、１ｂと、これに滑り接触する軸４０の面４５との間のシール隙間内の流体により及ぼされる圧力に基づきトルクもまた作用する。ここで、滑りシール面ないし滑りシール隙間が関与するのであるから、一次近似的に次のことを想定し得る、すなわち、圧力が、隙間の長さにわたって溝２への移行部における最大圧力からシール隙間の軸方向の外側端部における周囲圧力まで直線的に降下することを想定し得る。この場合においても、生成トルクを、力に、回転軸２５までの間隔を乗算したものの面積分として計算できる。

Claims (8)

1. 回転ユニオン継手用のブッシュであって、該ブッシュ（１０）は、中空円筒状の本体を有し、この中空円筒状の本体の内部円筒面は、内側方の周方向溝（２）により第一（１ａ）と第二の滑りシール面（１ｂ）に分割された滑りシール面（１）を形成しており、また、円筒状の外面（４）を有し、この円筒状の外面は、外方の周方向溝（３）により第一（４ａ）と第二の外面（４ｂ）に分割されており、ここで、内側溝（２）および外側溝（３）を分離する壁部分（５）が、当該の２つの溝（２、３）を連結する少なくとも１つの孔（６）を有し、ここで、上記の第一と第二の外面は、ブッシュを取り囲むハウジング（３０）に対してそれぞれの静止したシールリング（７ａ、ｂ）によりシールされ得るものである回転ユニオン継手用のブッシュにおいて、
   内側溝（２）の溝側面（１２ａ、ｂ）が、＋２０％と−３５％の公差閾値内で外側溝（３）の溝側面（１３ａ、ｂ）と同じ大きさであり、また、ブッシュの外面上の静止したシールリング（７ａ、ｂ）が、これが、相対向する滑りシール面（１ａ、１ｂ）の、軸方向で外方の端部から軸方向間隔（ａ）を有するように、軸方向に位置決めされており、当該の間隔（ａ）は、相対向する滑りシール面（１ａ、１ｂ）のそれぞれの軸方向長さ（ｄ）の、少なくとも４０％、そして、最大限５５％に相応するものであることを特徴とする回転ユニオン継手用のブッシュ。
2. 内側溝（２）の半径方向深さが、外面（４）と滑りシール面（１）の半径の差の少なくとも１／６、好ましくは、少なくとも１／５であることを特徴とする請求項１記載のブッシュ。
3. 内側溝および外側溝（２、３）を連結する壁部分（５）が、同じ角度間隔をおいて複数の半径方向孔を有することを特徴とする請求項１または２記載のブッシュ。
4. 滑りシール面の軸方向長さが、内側溝（２）の軸方向長さより大きいことを特徴とする請求項１から３のうち何れかに記載のブッシュ。
5. ブッシュの端部が、軸方向環状突出部を有し、該突出部の内径が、滑りシール面（１）の内径より大であり、前記突出部の外径が、滑りシール面（１）の外径より小であり、また、前記突出部は、リング状突出部（９）を半径方向に通って延びる少なくとも１つの開口部（８）を有することを特徴とする請求項１から４のうち何れかに記載のブッシュ。
6. ハウジング（３０）と該ハウジング（３０）内にシールされて収容されているブッシュとを有する回転ユニオン継手であって、前記ブッシュは、回転する機械部分（４０）とシール状態で滑り係合をするための、滑りシール面（１ａ、１ｂ）として構成された内面を有している回転ユニオン継手において、当該ブッシュは、請求項１から５までのうちの何れかに対応する構成であることを特徴とする回転ユニオン継手。
7. 軸方向に順次配置された、請求項１から５のうち何れかに記載の、２つのブッシュが、ハウジング内に収容されていることを特徴とする請求項６記載の回転ユニオン継手。
8. シールリング（７ａ、７ｂ）は、押し出し耐性のある材料から成るものであることを特徴とする請求項６記載の回転ユニオン継手。