JP4255835B2 - セグメントに分割されたオイルワイパーリング - Google Patents

Description

発明の背景

本発明は、セグメントに分割されているとともに少なくとも１つの周状スプリングにより一体として保持され、とりわけ船のディーゼル式機関のピストンロッドに用いられ、いくつかのオイルリリーフ穴と、ピストンロッド側に向けられた少なくとも１つのオイルワイパーブレードとを備えたオイルワイパーリングに関する。

オイルワイパーリングは通常セグメントに分割されており、少なくとも１つの周状リングにより一体として保持されている。この場合、オイルワイパーリングはピストンロッドに当接し、オイルワイパーブレードによってピストンロッド上に存在するかなりの量のオイルを掻き取る。これにより、クランク室の領域から掃気空間の領域内にモーターオイルが入り込まないことが保証され、このため、モーターオイルの多量の消費を防止することができる。しかしながら、オイルワイパーブレードはピストンロッドと同様に摩耗させられる。したがって、オイルワイパーブレードは定期的に取り替えられなければならない。もし、摩耗しにくいより硬い材料からなるオイルワイパーブレードを備えたオイルワイパーリングを製造したとするならば、ピストンロッドの摩耗は際だって増大してしまうだろう。また、これにともなって、漏れも増大する。

上述したタイプのオイルスクレーパーリングは、例えば、ＵＳ４，２１０，３３８、ＵＳ４，４３７，２３２、およびＤＥ２４，４３，２９９Ａにより知られている。これらの文献において開示されたオイルワイパーリングは、１つ以上のセグメントに分割されている１つのリングからなり、多くの場合少なくとも２つのワイパーブレードを有している。ワイパーブレード間には何も無い空間が残っており、その中において、そこに収容されたオイルは適当なオイルリリーフ穴を介して流出し得る。オイルワイパーリングは少なくとも１つの周状スプリングにより一体として保持されている。用いているオイルワイパーブレードが大きく摩耗してきたならば、オイルワイパーリングは全体として取り替えられなければならない。したがって、これは高価となる。

さらに、ＰＣＴ／ＣＨ９１／０００５２から、自己潤滑性プラスチックから製造された多数のオイルワイパーリングを備えたパッキン箱シールが知られている。これらのオイルワイパーリングは並はずれて優れた物とみなされてきた。そして、これにより、ピストンロッドの摩耗は相当減じられ、それにともなって、オイルの消費も大幅に減じられてきた。

ＰＣＴ／ＣＨ９１／０００５２によるオイルワイパーリングは、例えば、優れた衝撃抵抗、疲労許容およびクリープ特性を有し、高圧力および３４０℃以上の温度下においてでさえも油と水との混合物に対して適用し得るＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）のような、高品質のプラスチックから製造されなければならない。しかしながら、これらのプラスチックは極めて高価であり、略３００スイスフラン（ｓＦｒ．）／ｋｇの値段となる。

市場において、ＭＡＮ Ｂ＆Ｗ Ａ／Ｓ社のオイルワイパーリングを入手し得る。このオイルワイパーリングにおいて、オイルワイパーリングはセグメントに分割されているとともに少なくとも１つの周状スプリングにより一体として保持され、オイルワイパーリングのセグメントには周囲に渡って配分されたいくつかのオイルリリーフ穴が好ましく設けられている。また、オイルワイパーリングは２つの平行な溝を有し、溝内に取り替え可能な鋳鉄製のワイパーブレードが正確に嵌合して設けられている。オイルリリーフ穴は２つの取り替え可能なワイパーブレード間に設けられており、オイルワイパーリングを貫通している。これらの公知なオイルワイパーリングの利点は、適切なオーバーホールにおいて取り替え可能なオイルワイパーブレードのみを交換すればよいということにある。しかしながら、ピストンロッドを大きく摩耗させてしまうという不都合を同時に引き起こす。

ブレードのみがプラスチックから製造された類似の解決方法は実用可能に至っておらず、使用開始から多量のオイル消費を伴う。

したがって、上述した問題をもはや生じさせてしまうことなく、それにもかかわらず、オーバーホールにおいてはオイルワイパーリング全体を取り替える必要がないオイルワイパーリングであって、同時に、オイルワイパーリングの他の部分よりも柔らかく大きく摩耗する材料からなるオイルワイパーブレードの利点を保持し、これにより、ピストンロッドの摩耗およびこれに引き起こされるオイルの消費が避けられ得る、オイルワイパーリングを提供することを本発明の目的とする。

この目的は、特許請求の範囲の請求項１の特徴を備えた最初に述べたタイプのオイルワイパーリングによって達成される。

ワイパーブレードが、もはや対応する溝内において不確実な嵌合により別個に保持されることなく、合体されて挿入リングセグメントとなっており、この対応する挿入リングセグメントが再利用可能な保持リングセグメント内に確実に嵌合して保持されている、解決方法を開発した。これは全体としてプラスチックのみからなるオイルワイパーリングに対する大幅なコスト節約を導き出すとともに、プラスチックからなるオイルワイパーリングの利点を維持する。

発明の要旨のさらなる有利な設計形態は従属項から推定され、その重要性は添付図面を用いた以下の記載により説明される。

発明を実施するための形態

図面には、発明の要旨の１つの好ましい実施形態例と、市場において入手可能な最近の技術水準によるオイルワイパーリングの概略描写とが示されている。

まず、市場において入手可能なＭＡＮ Ｂ＆Ｗ Ａ／Ｓ社のオイルワイパーリングにより、公知の技術水準について言及する。該オイルワイパーリングが図８および図９に示されている。上方から見た１つのオイルワイパーリングセグメントＡが図７に示されている。図８に解体して示されているこのオイルワイパーリングは中実の金属本体からなっている。金属本体において、２つのワイパーブレードＢが確実に、不確実にそして正確に嵌合して対応する溝内に保持されている。オイルワイパーの側部に、横方向凹部Ｆが設けられている。掻き取られたオイルは横方向凹部Ｆ内に入り込む。横方向凹部の底部には、支持溝Ｄに通ずるオイルリリーフ穴Ｃが設けられている。支持溝Ｄは一体成形されたあるいはマルチピースからなる周状スプリングＥを収容するよう機能する。

プラスチック製のブレードを使用した場合における可撓性により、図５に示すように、オイルワイパーリングを５つに分割することが可能となる。これにより、図７に示されているように、摩耗したピストンロッドＫへの形状の改良された適合が可能となる。リング分離部Ｔの領域における既知の漏出位置Ｌが大幅に予防される。

本発明によるオイルワイパーリングが全体として参照番号１として表示され、上方からの視野が図１に示されている。セグメントに分割されるオイルワイパーリング１は基本的に、互いに嵌め込まれる２つのリングセグメントからなる。この場合、外側のリングセグメントは保持リングセグメント２を形成し、保持リングセグメント内において対応する溝内に挿入リングセグメントが嵌め込まれる。したがって、全体としてのオイルワイパーリングは、予め与えられた数の保持リングセグメント２と、これとちょうど同数の挿入リングセグメントとからなっている。組み立てられた状態において、オイルワイパーリングセグメント１は１以上の周状スプリングによって一体として保持される。これらのスプリング５は、一片または多片からなり切れ目の無いリング状の引張バネを形成する。各オイルワイパーリングセグメントは、略長方形断面を有しその内側面に周状のＵ字状溝２１を設けられた、本質的に円弧形状の本体２０を有している。この周状溝２１は溝底部２２を有し、少なくとも１つのアンダカット２４により底部２２は側面部２３より幅広となっている。

クランク室から離れた保持リングセグメント２の本体２０の面上に、半径方向に延びる切り取り部２５が設けられている。切り取り部２５は規則的に配分されて配置され、掻き取られたオイルの流れ出しを促進する。これらの切り取り部２５は、切り取り部２５側にあるアンダーカット２４の深さまで延び上がっている。ピストンロッドから離れた側に、互いに対して平行に延びる２つの溝筋２６が形成されている。前記２つの周状の溝筋２６の間にウェブ２７が残っており、ウェブ２７は２つの側縁２８と同じ高さレベルで延びている。規則的な配置で配分された多数のオイルリリーフ穴２９は溝底部２２から外側へ本体２０を貫通している。

保持リングセグメント２の上述したＵ字状溝２１内において、その中に保持された挿入リング要素はいずれも遊びを有するとともに確実に嵌合して配置されている。挿入リングセグメントは略長方形状断面を有した弧状体４０を有している。挿入リングセグメントは少なくとも１つの、しかしながら好ましくは２つのワイパーブレード４１を有しており、ワイパーブレード４１はピストンロッドに向けられ、したがって内側において中心に向けられている。ワイパーブレード４１は弧状体４０から一体として形成されている。２つのワイパーブレード４１間に、いくらかの深さをもたされたオイル流し込み空間４２が残っている。少なくとも１つの横方向に突出するフランジ４４が周状底部面４３に一体に形成されており、フランジ４４は溝２２の底部におけるアンダカット２４と確実に嵌合して係合する。したがって、挿入リングセグメントは単に側方から保持リングセグメント２に挿入されると、半径方向への移動を規制され得る。既に述べたように、Ｕ字状溝２１の側壁２３と挿入リングセグメントの側壁との間にいくらかの遊びが残っている。この遊びは溝底部２２と挿入リングセグメントの底部面４３との間にも同様に存在している。これにより、保持リングセグメント２内の挿入リングセグメントがとりわけ要素間の相対位置移動を可能とし、さらに、隙間に流れ込むオイルを最低限に維持することを可能とする。

さらに、挿入リング要素にいくつかのリリーフ穴４９が設けられており、これにより、２つのワイパーブレード４１間に存在する掻き取られたオイルはＵ字状溝内に入り込むことができ、そしてそこからオイルリリーフ穴を介して導き出され得る。リリーフ穴４９とリリーフ穴２９とは互いに連通している。機能するように、保持リングセグメント２におけるリリーフ穴と同じ配分により、挿入リングセグメントにおけるリリーフ穴４９の配分を構成するだろう。

ここに示された実施形態は、創作性のある発明の要旨の１つの好ましい実施形態を表したに過ぎない。したがって、もちろん、ここに示された保持リングセグメントと挿入リングセグメントとの断面形状から離れてもよい。特に、Ｕ字状溝２１に代えて、断面において溝底部の表面に向けて幅を広くされている溝を設けてもよい。それに応じて、挿入リングセグメントの断面形状は一致するように設計されなければならない。したがって、これにより、典型的な溝形（ｔｏｎｇｕｅ−ａｎｄ−ｇｒｏｏｖｅ）連結がもたらされる。溝形設計が一方の側部にだけ設けられ、その一方で他方の側部は直交するようにしてもよい。この方法によると、挿入リング要素は保持リング要素内の特定の位置に組み込まれ得る。ブレードが傾斜して配置されている場合、これはまさに有用となる。

もちろん、保持リング要素２は２つの平行な溝筋２５に代えて、溝筋２６を１つだけ装備されてもよいし、あるいは、いくつかの溝筋２６を装備されるとともに、それに応じて同様に多数の周状引張バネ５によりオイルワイパーセグメントが一体として保持されるようにしてもよい。同様に、必ずしも必要でない切り込み部２５はまさに異なる形状としてもよい。ここに示されているように、ワイパーブレード４１はピストンロッドの長手軸に対して傾斜して延びるように設計されている。これは、オイルの掻き取り効果を増大させ、接触面積を増大させる。これにより、特有の当接圧力を減じることができ、この手段により、ピストンロッドの摩耗はさらに減じられる。

保持リングセグメントと挿入リングセグメントとの間の上述した遊びは、通常、１０分の１から１０分の数ミリメートルとなる。この一見すると大きな遊びは、ここでは普通である直径を考慮されなければならない。ここに記載された技術は船のディーゼル機械のために設計され、ここで対象とするピストンロッドの直径は典型的には数百ミリメートルである。

一方では切り込み部２５により、他方ではオイルリリーフ穴２９により、掻き取られたオイルは、常に、両方の周状スプリング５の領域に入り込み、これにより、周状スプリング５は同様に油膜に接触する。

本発明によるオイルワイパーリングの設計により、材料の最適な組合せを実現することができる。つまり、力を伝える保持リングセグメント２を望ましい高価な機械鋼から問題なく製造することができ、その一方で挿入リングセグメントをかなり柔らかいプラスチックから製造することができる。

もしワイパーブレードをピストンロッドの表面に対して直交するように設計したならば、これらのワイパーブレードはそれに応じて、鋼製のブレードとしたり前述した傾斜して延びる変形したブレードよりも幅を広くしなければならない。

本発明によるプラスチックと金属との材料の組合せを用いた場合、それぞれの熱膨張係数が相当異なることに注意すべきである。このことは、低温状態において挿入リング要素は遊びを有しながら保持リングセグメント内に位置するが、その一方で加熱状態での使用においてこの遊びはほとんどなくなるという事実を引き起こす。これらの検討すべき事情の中で、本発明による、今日専ら使用されている３部分からなるオイルワイパーリングから、５個のセグメントからなるものに発展し、これにより、必要とされる遊びをよりよく補整することができる。この解決方法により、ピストンロッドに対するシール度合は、部分的に摩耗したピストンロッドに対してでさえも、３部分からなるオイルワイパーリングよりも依然として相当高いことが長期間の試用により証明された。

組み立てた状態におけるクランク室に向けられる側のオイルワイパーリングのセグメントを示す図。 図１によるオイルワイパーリングのセグメントの線ＩＩ−ＩＩに沿った縦断面図。 図２と同一要素の図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った縦断面図。 周状スプリングを取り外した図１によるオイルワイパーリングの要素をセグメントの外方側部の視野から示す図 本発明による５つのオイルワイパーリングセグメントを伴う、摩耗したピストンロッドの概略断面図 従来技術による三部分からなるオイルワイパーリングを用いた場合における、図５と同じ状態を示す図。 摩耗したピストンロッドを有するピストンを示す側面図。 従来技術によるオイルワイパーリングのセグメントを、本発明による解決方法である図１と同じように示す図 図６による公知の要素の線ＶＩ−ＶＩに沿った縦断面図。

符号の説明

従来技術
Ａ オイルワイパーリング
Ｂ 嵌着されたワイパーブレード
Ｃ オイルリリーフ穴
Ｄ 支持溝
Ｅ スプリング
Ｆ 横方向凹部
本発明
１ オイルワイパーリングセグメント
５ スプリング
２０ 本体
２１ Ｕ字状溝
２２ 溝底部
２３ 側面
２４ アンダカット
２５ 切り取り部
２６ 溝筋
２７ ウェブ
２８ 側縁
２９ オイルリリーフ穴
４０ 弧状体
４１ ワイパーブレード
４２ 流し込み空間
４３ 底部面
４４ 横方向フランジ
４５ 擦り付け食付き部
４９ リリーフ穴

Claims (10)

1. セグメントに分割されているとともに少なくとも１つの周状スプリング（５）により一体として保持され、周囲に配置されたいくつかのオイルリリーフ穴（２９）と、ピストンロッド側に向けられた少なくとも１つのオイルワイパーブレード（４１）とを備えたオイルワイパーリングであって、
   オイルワイパーリングの各セグメントは、溝を有した金属製の保持リングセグメント（２）と少なくとも１つのワイパーブレードを有したプラスチック製の挿入リングセグメントとによって形成され、
   前記挿入リングセグメントは溝内において、確実に嵌合するとともに遊びを有し、周方向に移動自在であり、
   溝底部（２２）の領域において、少なくとも１つの側部に軸方向に向けられたアンダカット（２４）が設けられ、挿入リングセグメントはアンダカットに係合するフランジ（４４）を有することを特徴とするオイルワイパーリング。
2. ５つのセグメントに分割されていることを特徴とする請求項１記載のオイルワイパーリング。
3. 保持リングセグメント（２）の溝底部（２２）にオイルリリーフ穴（２９）が設けられ、オイルリリーフ穴（２９）は挿入リングセグメント内のオイルリリーフ穴と連通することを特徴とする請求項１記載のオイルワイパーリング。
4. 保持リングセグメント（２）のオイルリリーフ穴と、挿入リングセグメントのオイルリリーフ穴は、組み立てられた状態において、互いに対して少なくとも略一直線に揃えられて延びることを特徴とする請求項１記載のオイルワイパーリング。
5. 保持リングセグメント（２）の断面と、挿入リングセグメントの断面は、溝形の態様により互いに嵌合するようになされていることを特徴とする請求項１記載のオイルワイパーリング。
6. 保持リングセグメント（２）の溝は非対称になされていることを特徴とする請求項５記載のオイルワイパーリング。
7. 平行に延びる２つ以上のワイパーブレードを有することを特徴とする請求項１記載のオイルワイパーリング。
8. ワイパーブレードは、シールされるピストンロッドの長手方向に対して傾斜して延びていることを特徴とする請求項７記載のオイルワイパーリング。
9. 挿入リングセグメントは、保持リングセグメント内での組み込み位置を特定するための、一側部に配置された挿入固定手段を有することを特徴とする請求項１記載のオイルワイパーリング。
10. フランジ（４４）が挿入固定手段として機能することを特徴とする請求項９のいずれかに記載のオイルワイパーリング。

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