JP4070593B2 - 面シール装置の付勢手段 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の協働するシールリングの間にバイアス力をかけるための、面シール装置の付勢手段に関し、より具体的には、自動製造工場のロボット機械により組み立てることができ、例えば圧縮機のケーシングのような装備に取り付けることができる、面シール装置内の手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の出発点は、取り付けスリーブの形態の組み立て装置を用いて、組み立てる前、及び組み立てている間に、面シール装置のシールリングの間に相互に位置合わせされた位置関係が維持されるという面シール装置である。作動中にシールリングを互いにシール係合する状態に押し付けるのに必要とされるバイアス力は、支持要素と、間にバイアスばねが配置されている駆動要素とを含む付勢手段によって加えられる。
【０００３】
【特許文献１】
独国実用新案第２０１２０９６６．７号明細書
【０００４】
【特許文献２】
独国実用新案第２０２１２５４２．４号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、面シール装置の改良された付勢手段を提供することである。
本発明の他の目的は、完全自動方式で面シール装置の組み立てを可能にする付勢手段を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、例えば自動車において用いられる空調システムの冷媒圧縮機のような装置の自動取り付けのために適する面シール装置の付勢手段を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
これらの及び他の目的は、本発明の一形態による、軸方向に間隔を置いて配置された一対の支持要素と、該支持要素の間に配置され、これにより支持されるバイアスばねとを含む、一対の協働するシールリングの間にバイアス力をかけるための、面シール装置の改良した付勢手段により解決される。支持要素は、互いに対して軸方向に相対的に移動可能である。一方の支持要素に突起手段が設けられ、他方の支持要素は、該突起手段と係合して、互いから離れる方向への支持要素の軸方向の相対運動を制限することができる。この突起手段は、付勢手段を面シール装置に取り付けた後に支持要素がとり得る所定の軸方向の最大作動間隔より大きい軸方向距離だけ、一方の支持要素から間隔をおいて配置される。バイアスばねと一緒にされた支持要素は、締付具によって面シール装置の回転シールリングを締め付けることができる。これは、協働するシールリングが取り付けスリーブ上で相互の位置を合わせられた後に、或いはシールリングがこの位置関係を維持しながらシャフト上に配置された後に実行されることが好ましい。
【０００７】
自動組み立て工場のロボットによって面シール装置の個々の部品の取り扱いを更に向上させるために、本発明の出願人によりなされた検討の過程において、本発明の好ましい実施形態によれば、付勢手段が個別の取付用ユニットとして形成され、バイアスばねを軸方向に支持する支持要素の軸方向の相対運動が、上述のように制限されるだけではなく、バイアスばねが完全に弛んだ状態になり得ないような軸方向距離に制限される場合には、付勢手段自体の組み立て及び面シール装置への付勢手段の組み立ての両方を著しく簡単化することができることがわかった。従って、バイアスばねは、常に圧縮された状態に保持され、これにより支持要素に減少するが一定であるばね力を及ぼして、一方の支持要素が他方と係合するようにし、それゆえ支持要素が一定の相互位置に保持されて、面シール装置に組み立てる前又は組み立てる間に、輸送する間に、又は保管時に、付勢手段の構成部品が望ましい相互の位置合わせから離れる危険なく取り扱い機械によって捉まれ、移動されるのに適した、安定したユニットが形成される。バイアスばねが、面シール装置の作動中に一方の支持要素を他方に向けて押し付けるのに適切な機能を果たすことができるように、更に圧縮されるので、このバイアスばねは、面シール装置に取り付けられた後に最終的な作動的な状態になる。
【０００８】
従って、本発明の別の形態によると、一対の協働するシールリングの間にバイアス力をかけるための面シール装置の付勢手段が提供され、この付勢手段は、軸方向に間隔を置いて配置された一対の支持要素と、支持要素の間に配置され、該支持要素によって支持されるバイアスばねとを含み、支持要素は、互いに対して軸方向に相対的に移動可能であり、一方の支持要素に突起手段が設けられ、他方の支持要素は、突起手段と係合して、互いから離れる方向への支持要素の軸方向の相対的な移動を制限することができ、この突起手段は、付勢手段を面シール装置に取り付けた後に支持要素がとり得る所定の軸方向の最大作動間隔より大きく、バイアスばねの弛んだ状態の軸方向の長さより小さい軸方向距離だけ、一方の支持要素から間隔を置いて配置されている。
【０００９】
更に、付勢手段は、同時に、該付勢手段が取り付けられるシールリングにトルクを伝達するのに役立つことが好ましく、一方の支持要素から他方の支持要素に向けて軸方向に延び、かつ直径方向に正反対に位置する取り付け部に、突起手段が設けられている。これらの取り付け部は、付勢されることになるシールリングの位置合わせされた凹部内に、軸方向に移動可能な方法で収容される。従って、この配置は、噛み合い継手に類似した方法で機能する。本発明の別の実施形態によると、支持要素は、該支持要素を特に経済的な方法で製造することができるように打ち抜き作業によって作られた金属材料の一部としてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を示す図面を参照して、以下に本発明をより詳細に説明する。
【００１１】
本発明の適用領域は、例えば自動車の空調システムにおいて使用されるＣＯ_２のような冷媒を圧縮するのに用いられる冷媒圧縮機の駆動軸をシールするための面シール装置におけるものであるが、本発明がこの適用領域に制限されず、面シール装置の組立てを、例えば、いわゆる自動ロボット組立て工場によって自動的に行う時には常に利点を提供することを理解すべきである。
【００１２】
面シール装置の基本的な構成は、当業者には周知であり、ここで詳細に説明する必要はない。例えば、本発明の開示に組み入れられる独国実用新案第２０１２０９６６．７号明細書を参照することができる。本発明の目的のためには、本発明を用いることができる面シール装置が、少なくとも一対の協働するシールリングを備え、該シールリングの一方は、例えば、圧縮機ケーシングのようなケーシング上に非回転式に取り付けるために設けられ、他方はシャフトと共に回転するように設けられることに言及することで十分である。シールリングは、互いに向かい合う半径方向シール面を有し、そのシール面の内側周辺部分に対して面シール装置の外側周辺部分がシールされる。作動においては、シール面の間にシール用間隙が形成され得、この間隙は、面シール装置が非接触式に作動できるようにする。シール面にポンピング溝又は凹部を形成することができる。別の方法としては、シール面の接触係合によりシール効果を確立することができる。
【００１３】
本発明は、回転シールリングを固定シールリング（図示せず）に押し当てて圧迫するように、図に全体として参照番号１で示される回転シールリングに、適切な軸方向のバイアス力をかけるための付勢手段に関する。
【００１４】
図において、全体として参照番号２で示され、好ましくは波形ばねの形態のバイアスばね３を備える付勢手段が、取付用ユニットとして形成されている。バイアスばね３は、その軸方向の一端で第１の支持リングすなわち支持要素４に支持され、軸方向の他端で第２の支持リングすなわち支持要素５に支持されている。引き続きより詳細に説明するように、第１の支持要素４は、それに回転シールリング１を取り付けることができるように設計され、これにより取付用ユニット２からシールリング１にトルクが伝達される。
【００１５】
支持要素４、５の各々は、環状の座金の形態であるか、或いは、少なくとも環状の座金の形態の半径方向の基部４’、５’（第１の支持要素４のものだけが示されている）を含むことが好ましい。このことは、支持要素４、５の互いに向かい合う端面上での、バイアスばね３の適切な軸方向支持を保証するだけでなく、第１の支持要素４がシールリング１の互いに面する端面上に配置される時に、例えば、Ｏーリングの形態の２次的なシール要素（図示せず）を配置することが可能な、シールリング１に形成され支持要素４に向けて開いた軸方向の凹部（図示せず）を軸方向に覆うこともできるようにし、２次的なシール要素が該凹部から抜け落ちるのを防ぐ。
【００１６】
図示されるように、バイアスばね３を心合わせするか又は長手方向中心軸に対して位置合わせされた状態に保持するための手段が、取付用ユニット２上に設けられることが好ましい。このために、シールリング１から離れた第２の支持要素５は、該第２の支持要素５から軸方向に突出し、バイアスばね３の隣接部分の外周を囲むような半径方向の寸法を有し、それによりばねの軸方向の移動度に影響を与えずに、該ばねを心合わせするようにする周囲フランジ６を備えることが好ましい。所望の場合には、既述した配置に加えて、或いはその代わりに、同様の心合わせ配置を第１のシールリング４上に設けることができる。周囲フランジ６は、連続的なものであってもよいし、非連続的なものであってもよい。
【００１７】
一対の軸方向のアーム部すなわち取付部７、８が、第２の支持要素５の外周における直径方向に正反対の部分から、第１の支持要素４に向けて軸方向に突出している。各アーム部７及び８の軸方向外端部の近くには、半径方向内方に突出する突起９及び１０が設けられている。直径方向に正反対の位置にある突起９、１０は、第１の支持要素４のための停止部を提供し、第１の支持要素４はこの停止部に、支持要素４及び５の互いから離れる軸方向への移動を制限するように静止することができる。突起９及び１０は、アーム部７及び８の材料から打ち出されたビード又はボスとして形成されることが好ましいが、アーム部と一体型に作られていないものを含む他の形態の突起を設けることもできる。
【００１８】
取付用ユニットとして付勢手段を形成するために、アーム部７及び８が取り付けられている第２の支持要素５の端面からの突起９及び１０の軸方向の距離は、本発明によると、第１の支持要素４が突起９及び１０に静止しているときに、バイアスばね３が依然として適切に少量だけ軸方向に圧縮されるような寸法にされている。一方では、支持要素４及び５とバイアスばね３とが共に保持され、これにより、自動製造工場で、すなわち取付用ユニットが面シール装置に取り付けられる前に取扱うことができる取付用ユニットが形成され、他方では、面シール装置に取り付けられたときに、所望の作動バイアス力がシールリング１にかかるように、バイアスばね３をある程度まで更に圧縮することができる。更に、この手段は、バイアスばね３と支持要素４及び５の一方又は双方との固定的な連結を回避するものである。作動バイアス力は、取付用ユニットの取り付けの前にバイアスばね３が支持要素４、５にかける軸方向の力より著しく大きい。突起９及び１０と第２の支持要素５との間の軸方向の距離は、面シール装置が作動している間に支持要素４及び５がとる最大作動間隔よりも大きくなければならず、これにより、第１の支持要素４は、取付用ユニットの取り付けの間に所望の作動バイアス力を与えるためにバイアスばね３が圧縮されているとき、常に突起９、１０から離れることになる。従って、作動中に支持要素４、５が互いに軸方向に移動可能であることが保証される。特定の面シール装置の取り付け条件により、最大作動間隔が定められる。
【００１９】
アーム部と突起は、第１の支持要素４に設けることもできることが理解されるべきである。更に、そのように望まれる場合には、例えば周方向に互いに等しく間隔を置いて配置された３つ又はそれ以上のアーム部のような、２つ以上のアーム部及び突起を設けることもできる。
【００２０】
作動中における支持要素４、５の軸方向への自由な相対運動を保証するために、溝すなわち凹部１１、１２（図には１つの凹部だけが示されている）が、シールリング１の外周の直径方向に正反対の部分に設けられ、これらの溝は、アーム部７、８に対して軸方向に位置合わせされている。バイアスばね３が作動バイアス力を与えるようになるまで圧縮され、シールリング１が、その隣接端面が第１の支持要素４上にある作動的な位置にされるときに、アーム部７、８は、溝すなわち凹部１１及び１２内に収容される。トルクを伝達することができる部品間の相互連結結合が同時に得られる。
【００２１】
シールリング１を取付用ユニットに取り付けるために、一対の留め金すなわち締付具（クランプ）１３、１４が、第１の支持要素４の外周の直径方向に正反対の部分からシールリング１に向けて突出している。締付具１３、１４は、これに対応して位置合わせされた、シールリング１の外周にある軸方向の凹部１５，１６に係合することができ、このことは締付具１３、１４が半径方向に広がることを必要とする。従って、締付具１３、１４は、シールリング１に対して半径方向の締め付け力と保持力を及ぼし、更に、凹部１５、１６内に位置する締付具１３及び１４は、トルクを伝達することができる部品間の別の相互連結結合を形成する。
【００２２】
これは図には示されていないが、第２の支持要素５には、該支持要素５と共に回転するようにシャフトに連結するための手段が設けられている。この目的のために、第２の支持要素５の中に、シャフト用のいわゆる２つの縁又は多数の縁の構成をもつ貫通孔が設けられ、この貫通孔は、対応する相補的なシャフトの縁付けられた部分に相互連結式に係合することができる。この目的のために役立つ他の形態の結合手段が同様に設けられてもよい。
【００２３】
支持要素４、５、アーム部７、８、或いは締付具１３、１４は、打ち抜き及び折り曲げにより形成される、金属シート材料の素材により形成されることが好ましい。
【００２４】
面シール装置内に取り付ける前に、シールリングは、既述のような取付用ユニットとして形成された付勢手段に締め付けられるか、或いは付勢手段が、組み立て済みのシールリングに続いて施されさてもよい。
【００２５】
上記の好ましい実施形態についての説明は、一例として与えられたものである。与えられた開示から、当業者であれば、本発明とこれに付随する利点を理解するだけでなく、開示された構造への明らかな種々の変形及び変更も見出すことができるであろう。従って、特許請求の範囲及びその均等物により定められるように、本発明の精神及び範囲内に含まれるような全ての変形及び変更を含むことが求められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による付勢手段と、バイアス力が加えられることになる面シール装置のシールリングを共に示す概略的な部分斜視図である。
【符号の説明】
１ 回転シールリング
２ 取付用ユニット
３ バイアスばね
４、５ 支持要素
７、８ アーム部
９、１０ 突起
１１、１２ 凹部
１３、１４ 締付具

Claims (8)

1. 一対の協働するシールリングを有し、前記シールリングの一方が他方のシールリングに対しバイアス力で付勢される面シール装置の付勢手段であって、
   前記付勢手段は、軸方向に間隔を置いて配置されて互いに対して軸方向に相対的に移動可能である一対の第１及び第２の支持要素（４、５）と、前記第１及び第２の支持要素の間に配置されたバイアスばね（３）と、前記第２の支持要素に設けられた突起手段（９，１０）とを含み、
   前記第１の支持要素は、互いに離れる方向への第１及び第２の支持要素の軸方向の移動を制限するように前記突起手段に係合することができ、
   前記突起手段は、付勢手段を面シール装置に取り付けた後に第１及び第２の支持要素がとり得る所定の軸方向の最大作動間隔より大きい距離だけ前記第２の支持要素から軸方向に間隔を置いて配置され、
   バイアス力がかけられる前記シールリングの一方（１）は、前記第２の支持要素（５）から前記第１の支持要素（４）に向けて軸方向に突出する取付部（７、８）の方向に向けられ、該取付部（７、８）を軸方向に移動可能に収容し得る第１の凹部（１１、１２）を含み、
   前記第１の支持要素（４）に、バイアス力がかけられる前記シールリングの一方（１）に締め付けて摩擦係合する保持用締付具（１３，１４）が設けられ、前記保持用締付具（１３，１４）は、バイアス力がかけられる前記シールリングの一方（１）の前記保持用締付具に向けられた第２の凹部（１５、１６）に係合可能である
   ことを特徴とする付勢手段。
2. 前記付勢手段は取付用ユニットとして形成され、前記突起手段（９，１０）は、前記第２の支持要素（５）からバイアスばね（３）の弛んだ状態での軸方向長さより短い軸方向距離に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の付勢手段。
3. 少なくとも一対の突起手段（９，１０）が直径方向に正反対に位置する取付部（７、８）に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の付勢手段。
4. 前記第１及び第２の支持要素（４、５）の少なくとも１つが、バイアスばね（３）を心合わせするための手段（６）を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の付勢手段。
5. 前記バイアスばね（３）の心合わせ用手段は、前記第２の支持要素（５）に設けられた連続的または非連続的な心合わせ用フランジを含み、前記心合わせ用フランジが、前記バイアスばねの隣接する端部の周りを囲むことを特徴とする請求項４に記載の付勢手段。
6. バイアスばねは、波形ばね（３）であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の付勢手段。
7. 前記第１及び第２の支持要素（４、５）の少なくとも基部（４‘、５‘）は、環状の座金の形態であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の付勢手段。
8. 前記第１及び第２の支持要素（４、５）は、打ち抜きにより作られた金属材料の一部であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の付勢手段。

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