JP2755910B2 - ロッドシール又はピストンシール - Google Patents

ロッドシール又はピストンシール

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JP2755910B2 JP6235649A JP23564994A JP2755910B2 JP 2755910 B2 JP2755910 B2 JP 2755910B2 JP 6235649 A JP6235649 A JP 6235649A JP 23564994 A JP23564994 A JP 23564994A JP 2755910 B2 JP2755910 B2 JP 2755910B2
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    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3204—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
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    • F16J15/3236—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip having two or more lips with at least one lip for each surface, e.g. U-cup packings

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリマー材料から成る
シール体を備えたロッドシール又はピストンシールであ
って、シール体がシール面によって相対的に移動可能な
被シール面に接触し、前記シール面が運動方向で見て、
相互間隔を置いて配置された周方向で延びる少なくとも
２つの溝によって中断されている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】このようなシールはヨーロッパ特許第０
２０７７０３号明細書から公知である。シールはシール
リングを備え、このシールリングはケーシングの環状溝
内に配置されていてかつ軸方向で間隔を置いて配置され
た２つのリップ区分を有している。
【０００３】この場合、被シール面とは反対のシールリ
ング側に半径方向で、Ｏ・リング状のエラストマーな負
荷手段が設けられていて、この負荷手段はシールリング
をシール作用を以って被シール面に圧着する。リップ区
分の間には環状のウェブ区分が設けられていて、このウ
ェブ区分は大きな圧縮負荷が生じた場合にのみ被シール
面に接触する。
【０００４】シールリングはポリテトラフルオルエチレ
ン又はポリウレタンから形成されていて、この場合負荷
リングは有利にはゴムから形成される。この場合いずれ
にせよ、摩擦力の大きさはシールリングに対する圧着力
及び圧縮負荷に著しく関連し、これは互いにシールすべ
き構成部分の機能障害を生ぜしめる。更に、負荷リング
は長い使用期間中に、シールの不気密性を生ぜしめるよ
うに弛緩するようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に述べた形式のロッドシール又はピストンシールを改良
して、上記欠点が回避され、かつ、シールが著しく減少
された摩擦力を有し、かつ、僅かな摩擦力が圧縮負荷高
さとは無関係にほぼ一致した値を有するようにすること
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によれ
ば、特許請求の範囲第１項の特徴部分に記載の構成のロ
ッドシール又はピストンシールによって解決された。有
利な構成はその他の請求項に記載されている。
【０００７】
【発明の効果】本発明では、間隔が、軸方向で互いに隣
接する溝の間で延びる少なくとも１つのウェブによっ
て、形成されており、運動方向で見てウェブの幅と溝の
幅との比Ａが１：２乃至２００：１であり、溝の幅と深
さとの比Ｂが１０：１乃至１：５であり、溝の深さが１
μｍ乃至２００μｍの値を有している。
【０００８】このような構成によって、互いにシールす
べき構成部材が平行運動した際の摩擦力が著しく減少さ
れる。更に摩擦値は、シールの圧縮負荷とは無関係にほ
ぼ一貫して僅かな値を有することが重要である。
【０００９】相対過圧の１バール乃至３５０バールの圧
力範囲においてひいてはシールすべき媒体において、相
対的に移動可能な被シール面の全移動行程に亘って測定
された平均摩擦力は、シール体の使用されるポリマー材
料に関連して、圧力とは無関係に０，５daＮ乃至１，５
daＮである。
【００１０】従って、従来のロッドシール又はピストン
シールの場合摩擦力は、圧縮負荷に関連して、５バール
の相対過圧の場合ほぼ２daＮ及び８０バールの場合既に
８daＮになる。この数値に基づき明らかなように、従来
のシールの摩擦力は圧力に関連した値を有し、この値は
比較的小さな圧力範囲で既に４ファクタだけ異なりかつ
比較して極めて高いものである。
【００１１】更に、比Ａが１．５：１乃至３０：１及び
比Ｂが２．１：１乃至３．８：１でありかつ深さが７μ
ｍ乃至３５μｍの値を有する場合には、摩擦力が一層減
少され、かつ、１バール乃至３５０バールのシールすべ
き圧力の場合に１daＮ±０．２daＮの値に摩擦力のばら
つきを抑えることができる。
【００１２】更に有利には、ウェブの幅が隣接する溝の
幅よりも大きく設計される場合には、尚一層シール作用
が改善される。７μｍ乃至３５μｍの溝深さの場合一面
では、ウェブの幅が比較的大きいことによって及び溝が
毛管状に狭められることによって、最良のシール作用が
得られる。
【００１３】他面では、シール運動時にシール面を申し
分なく潤滑するために、溝内に閉じ込められた潤滑媒体
で十分である。これによって、摩耗が最小限に抑えられ
かつ長い使用期間に亘ってシールの一貫した良好な使用
特性が保証される。
【００１４】軸方向で互いに隣接する溝は互いに異なる
横断面形状、横断面サイズおよび／または互いに異なる
間隔を有している。このような最適化によりシールを正
確に使用ケースのその都度の条件に適合させることがで
きる。
【００１５】例えばシール体の軸方向長さ全体に亘って
相対的に移動可能な被シール面とシール面との間で一貫
した良好な潤滑作用を保証するために、シールすべき媒
体に最も隣接する溝の、深さ及び幅によって得られる横
断面積の大きさ、及び、シールすべき媒体に最も隣接す
る溝に隣接する、溝間の間隔を形成するウェブの軸方向
の延びが、シールすべき媒体とは反対のシール側に配置
された溝及びウェブよりも、大きい。
【００１６】このような構成によって、シールすべきス
ペースから著しく隔てられたウェブをも十分な量のシー
ルすべき媒体によって潤滑することができかつ潤滑のた
めに使用される媒体を確実にシール体内で周辺に対して
シールすることができる。
【００１７】有利な構成では、シール面が少なくとも１
０個の溝を有していて、これらの溝が同心的に形成され
ている。同心的なリップ形状は製作技術的に及び経済的
に簡単に製作することができる。それというのも、工具
製作は螺旋状のリップ用の工具製作に比して著しく簡単
であるからである。
【００１８】これにも拘らず、相対的に往復運動する構
成部材をシールするために、溝が例えば螺旋状に互いに
移行するように形成されるシールを使用することもでき
る。
【００１９】別の有利な構成では、製作に起因してシー
ル面のウェブが相対的に移動可能な被シール面と、１°
乃至１０°、有利には２°乃至５°である角度を成して
いて、この角度がシールすべきスペースの方向に開いて
いる。互いにシールすべき構成部材の平行相対運動が生
じた場合には、被シール面に対して相対的なシール面の
位置に基づき、シールすべき媒体によってシールのウェ
ブが最良に潤滑される。
【００２０】特に上述の２°乃至５°の範囲では、シー
ルすべきスペースの方向へのシールすべき媒体の良好な
戻し作用、並びに、構成部材が互いに相対的に静止した
状態で被シール面とシール面との間の毛管効果に基づく
静的なシール作用が得られる。
【００２１】溝は溝付きリング、リップシール又はＯ・
リングシールのシール面に配置される。互いに相対的に
移動可能な構成部材の構造形式及びシールを組み込むた
めのスペース状態とは全く無関係にシールを使用するこ
とができる。
【００２２】しかし溝が溝付きリング又はリップシール
のシール面に配置されると、有利である。それというう
のもこの場合、シール面は軸方向でほぼ平らに形成され
ていてかつこれによってシールの有利な使用特性が得ら
れるからである。
【００２３】溝は、面取りされてシール面のウェブに移
行するようなプロフィルを有している。この場合有利に
は、傾倒現象及びこれにより増大するシール面間の摩擦
力は、シールすべき構成部材の表面が精密加工されてい
るのではなく、製作に起因して通常の表面粗さを有して
いる場合にも、回避される。
【００２４】このような構成はシールすべき構成部材を
安価に製作するために特に重要である。更に、シール体
のこのような構成によって組立て中のシール損傷の危険
が最小限に抑えられる。
【００２５】溝はほぼ台形のプロフィルを有することが
できる。この場合、台形のプロフィルの軸方向の制限面
は被シール面と２０°乃至８５°、有利には５０°乃至
７０°の角度を成している。この場合有利には、溝の横
断面形状及び横断面サイズは長い使用期間に亘ってほぼ
不変に維持される。
【００２６】角度が例えばほぼ１０°乃至２０°に過ぎ
ない場合には、最小の摩耗が生じた場合に既に溝が著し
く縮小され、ウェブの幅が著しく拡大されかつ摩擦力が
不都合に増大するようになる。これに対して角度が８５
°乃至９０°である場合には、シール面と被シール面と
の間の掻取り作用が過度に増大する。これによって、不
都合な形式でウェブと被シール面との間で摩擦力が増大
するようになる。
【００２７】このような構成では台形のプロフィルの制
限面から溝底部への移行部は特に簡単に面取りすること
ができる。面取りされた移行部によってこの個所の切欠
き効果、並びに亀裂発生の危険が最小限に抑えられる。
これによって有利には、摩耗が僅かにされかつ使用期間
が延長されると共に、不変の最良の使用特性が得られ
る。
【００２８】溝はシール体のシール面にレーザー光線を
作用させることによって形成することができる。この場
合有利には、溝を特に正確に幾何学的に寸法決めするこ
とができる。溝はレーザー光線によってシール面の表面
内に焼付けられる。焼付深さはレーザー光線のエネルギ
密度、レーザー光線のパルス数及び反復度によって制御
される。
【００２９】本発明によるロッドシール又はピストンシ
ールは自動車の液力式のブレーキシステムのブレーキシ
リンダのブレーキパッキングとして使用することができ
る。このような使用のために特に有利には、摩擦値を圧
力とは全く無関係に最小に抑えた有利な使用特性が得ら
れる。ブレーキパッキングとして使用した場合従来のブ
レーキパッキングに比して負荷されたシールの摩擦力は
従来の摩擦力の最高で５分の１である。
【００３０】
【実施例】第１図では、自動車の液力式のブレーキシス
テムのマスタブレーキシリンダのブレーキパッキングと
して使用されるロッドシール又はピストンシールの実施
例が図示されている。この実施例ではシール体１はエチ
レン・プロピレン・エラストマーから形成されかつ３５
０バールまでの圧力を確実にシールする。
【００３１】シール体１は製作に起因して組立て前の状
態で図示されていて、この場合、相対的に移動可能な被
シール面２は一点鎖線で概略的に図示されている。シー
ル体１のシール面３は、同心的に環状に周方向に延びる
多数の溝５・１，５・２を有していて、この溝は互いに
間隔６を置いて配置されかつウェブ７によって互いに分
割されている。
【００３２】図示の実施例では、運動方向４で見てウェ
ブ７の幅１１と溝５・1，５・2の幅１０との比Ａは１．
５：１及び３０：１であり、この場合、溝の幅１０と深
さ１７との比Ｂは２．１：１乃至３．８：１でありかつ
深さ１７は７μｍ乃至３５μｍの範囲内にある。
【００３３】所定の使用状態では、つまりシール体１の
組立て状態では溝５・1，５・2は互いに機能的に直列接続
で配属される。被シール面２に面した側でシール体の軸
方向長さ全体に亘って多数の溝５・1，５・2を配置するこ
とによって及び溝の配置形式によって、長い使用期間に
亘って良好な摩擦特性を維持して最良のシール作用が得
られる。
【００３４】第２図では第１図のシール体１の第１実施
例の一区分を図示している。互いに隣接する溝５・1，５
・2はこの実施例では運動方向４でそれぞれ見て４５μｍ
の幅１０及び１７μｍの深さＣを有していて、この場合
この実施例ではウェブ７の幅１１は９０μｍである。
【００３５】溝５・1，５・2の溝底は、シール面３のウェ
ブ７に対する移行部と同様に、面取りされて形成されて
いて、この場合、溝５・1，５・2は台形状に形成されてい
る。台形プロフィルの溝の軸方向の制限面は被シール面
２と６０度の角度１２を成している。この実施例ではウ
ェブ７は被シール面２に平面接触する。
【００３６】第３図では第２図の実施例に類似して、本
発明によるロッドシール又はピストンシールの第２実施
例の一区分を図示している。シール面３のウェブ７は製
作に起因して相対的に移動可能な被シール面２と所定の
角度８を成していて、この角度は本実施例では５度であ
る。シールすべきスペースは符号１６で図示されてい
る。
【００３７】ウェブ７はシールすべき媒体用の乗上げ面
として形成されているので、シールすべきスペース１６
の方向で被シール面が相対移動した場合には、被シール
面２とシール面３のウェブ７との間の引ずり力によって
シールすべき媒体の液体成分が搬送される。この実施例
では溝５・1，５・2は１０μｍの深さ及び３５μｍの幅１
０を有しているのに対して、ウェブ７の幅１１は１２０
μｍである。
【００３８】第４図では、ブレーキパッキングとして形
成される本発明によるシール体１を製作するための装置
を図示している。エネルギーに富んだエクサイマ・レー
ザーを用いてシール体１の周方向でシール体の表面内に
極めて細い溝が焼付けられる。
【００３９】レーザー光線９は、本実施例では５つの方
形のスリット１４を有する穴付きマスク１３を通過した
後で、適当な光学系を介してシール面３の表面に達す
る。心棒１５上に被せられたシール体１の回動によって
周方向で溝が焼付けられる。
【００４０】この場合、溝深さＣはレーザー光線のエネ
ルギー密度、レーザー光線のパルス数及びシール体に対
する作用の反復度によって制御される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロッドシール又はピストンシールの第１実施例
の断面図。
【図２】第１図第１実施例のロッドシール又はピストン
シールのシール面の一区分を示した図。
【図３】第２実施例のロッドシール又はピストンシール
のシール面の一区分を示した図。
【図４】シール面内に溝を設ける手段を示した図。
【符号の説明】
１ シール体 ２ 被シール面 ３ シール面 ４ 運動方向 ５．１，５．２ 溝 ６ 間隔 ７ ウェブ １０，１１ 幅 １３ 穴付きマスク １４ スリット １５ 心棒 １７ 深さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16J 15/18

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ポリマー材料から成るシール体（１）を
    備えたロッドシール又はピストンシールであって、シー
    ル体がシール面（３）によって、相対的に移動可能な被
    シール面（２）に接触し、前記シール面（３）が運動方
    向（４）で見て、相互間隔（６）を置いて配置された周
    方向で延びる少なくとも２つの溝（５・１，５・２）に
    よって中断されており、前記間隔（６）が、軸方向で互
    いに隣接する溝（５・１，５・２）の間で延びる少なく
    とも１つのウェブ（７）によって、形成されており、運
    動方向（４）で見てウェブ（７）の幅（１１）と溝（５
    ・１，５・２）の幅（１０）との比Ａが１：２乃至２０
    ０：１であり、溝（５・１，５・２）の最大幅（１０）
    と深さ（１７）との比Ｂが１０：１乃至１：５であり、
    溝（５・１，５・２）の深さ（１７）が１μｍ乃至２０
    ０μｍの値を有している形式のものにおいて、シールす
    べき媒体に最も隣接する溝（５・１，５・２）の、深さ
    （１７）及び幅（１０）によって得られる横断面積の大
    きさ、及び、シールすべき媒体に最も隣接する溝に隣接
    するウェブの軸方向の延びが、シールすべき媒体とは反
    対のシール側に配置された溝（５・１，５・２）及びウ
    ェブ（７）よりも、大きいことを特徴とする、ロッドシ
    ール又はピストンシール。
  2. 【請求項２】 軸方向で互いに隣接する溝（５・１，５
    ・２）が互いに異なる横断面形状、横断面サイズおよび
    ／または互いに異なる間隔（６）を有している、請求項
    １記載のロッドシール又はピストンシール。
  3. 【請求項３】 前記比Ａが１．５：１乃至３０：１であ
    り、かつ前記比Ｂが２．１：１乃至３．８：１であり、
    かつ前記深さ（１７）が７μｍ乃至３５μｍの値を有し
    ている、請求項１又は２記載のロッドシール又はピスト
    ンシール。
  4. 【請求項４】 シール面（３）が少なくとも１０個の溝
    （５・１，５・２）を有していて、これらの溝（５・
    １，５・２）が同心的に形成されている、請求項１から
    ３までのいずれか１項記載のロッドシール又はピストン
    シール。
  5. 【請求項５】 製作に起因してシール面（３）のウェブ
    （７）が相対的に移動可能な被シール面（２）と、１゜
    乃至１０゜、有利には２゜乃至５゜である角度（８）を
    成していて、この角度（８）がシールすべきスペース
    （１６）の方向に開いている、請求項１から４までのい
    ずれか１項記載のロッドシール又はピストンシール。
  6. 【請求項６】 溝（５・１，５．２）が溝付きリング、
    リップシール又はＯ・リングシールのシール面（３）に
    配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記
    載のロッドシール又はピストンシール。
  7. 【請求項７】 溝（５・１，５・２）が、面取りされて
    シール面（３）のウェブ（７）に移行するようなプロフ
    ィルを有している、請求項１から６までのいずれか１項
    記載のロッドシール又はピストンシール。
  8. 【請求項８】 溝（５・１，５・２）がほぼ台形のプロ
    フィルを有している、請求項１から７までのいずれか１
    項記載のロッドシール又はピストンシール。
  9. 【請求項９】 台形のプロフィルの軸方向の制限面が被
    シール面（２）と２０゜乃至８５゜、有利には５０゜乃
    至７０゜の角度を成している、請求項８記載のロッドシ
    ール又はピストンシール。
  10. 【請求項１０】 溝（５・１，５・２）がシール体
    （１）のシール面（３）にレーザー光線（９）を作用さ
    せることによって形成されている、請求項１から９まで
    のいずれか１項記載のロッドシール又はピストンシー
    ル。
  11. 【請求項１１】 液力式のブレーキシステムのブレーキ
    シリンダのブレーキパッキングとして使用される、請求
    項１から１０までのいずれか１項記載のロッドシール又
    はピストンシール。
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