JP4309124B2 - 面シール装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーシングに対してシャフトをシールするための面シール装置に関し、より詳細には面シール装置をシャフトに取り付けるのを簡単にする取付補助具を含む面シール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の公知の面シール装置（特許文献１参照）は、スリーブの形態の取付補助具を備え、この取付補助具の外周上に、取り付けグランドに保持され、一対の協働するシールリングのうちの非回転シールリングを表すシールリングが配置される。さらに、取り付けグランドは、付勢手段や二次的シール手段のような様々な補助手段のための担体として働く。スリーブは、シールリングおよび取り付けグランドと一緒に、シャフトの上に押し込まれ、取り付けグランドがケーシングに固定された後にシールリングから引き抜かれ得る。さらに、摩擦台座を用いて回転シールリングがスリーブの端部に配置され得、これにより、シャフトと係合する前ではなく、スリーブによってシャフトと係合することになった時にのみ、該シールリングは、非回転シールリングに対する最終的な作動上の位置合わせを達成することになる。したがって、まず第一に、このスリーブは未熟練者のための取付補助具である。装置生産ライン工程中の面シール装置の自動組立ては考えられていない。
【０００３】
さらに、組み立て用に準備されている一体型の面シール装置（特許文献２参照）が知られている。この面シール装置は、取付補助具を備えておらず、装置生産ライン工程での使用に適しているが、複雑な構成をもち、それにより製造コストがかさむ。
【０００４】
【特許文献１】
独国出願公開第３３１８２９６号(ＤＥ−Ａ−３３１８２９６)明細書
【０００５】
【特許文献２】
欧州出願公開第１０２４３１９号(ＥＰ−Ａ−１０２４３１９)明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、全自動の装置生産ラインでの使用に適し、取付補助具と組み合わせて使用するための改善された面シール装置を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、簡単で経済的な構造の取付補助具と組み合わせて使用される面シール装置を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、シールする必要がある、それ相応の高圧で冷媒としてＣＯ_２を利用する、自動車の空調システム用の冷媒圧縮機に使用可能な、取付補助具と組み合わせて使用される面シール装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
これらの及び他の目的は、シャフトをケーシングに対してシールすることができる本発明に係る面シール装置によって達成され、面シール装置は、一対の協働するシールリングを含み、シールリングの一方は、ケーシング上に非回転式に取り付けるのに役立ち、シールリングの他方は、シャフトと共に回転するのに役立つ。シールリングは、作動の際にシャフトがその中を通されて延びることになるボアを含み、取付部材によってシャフトと半径方向に位置合わせされた状態に保持され、取付部材は、該取付部材に軸方向の力を適用することによって、ボアの中に差し込まれ、及びボアとの係合から引き抜くことができる。シールリングは、取付部材上で軸方向に離間された一対の軸方向止めによって、それらの間にシールリングが配置されて互いに作動的な位置関係に保持される。止めの一方は非回転シールリングと係合し、他方は回転シールリングと係合する。回転シールリングと係合する軸方向止めは、半径方向に弾性的に保持される。
【０００９】
したがって、面シール装置は取付部材を備え、この取付部材の上に、協働するシールリングが配置され、かつ互いに作動的な位置関係に保持され、シールリングは、取付部材の半径方向の寸法によってそれらの半径方向位置に半径方向に固定されるだけでなく、取付部材に設けられた又は形成された一対の軸方向に離間された止めの間のそれらのそれぞれの軸方向位置に軸方向にも固定される。これにより、取付部材は、熟練者の助けを借りる必要なく、面シール装置を機能させるために不可欠なシールリングの所望の最終的な半径方向及び軸方向の位置合わせを定める。本発明は、かくて、自動的なロボット組立て機械などによって、すぐ作動できる面シール装置の組立てを可能にし、これにより取り付けプロセスを生産ライン工程の中の１つのステップとして組み入れることができる。取付部材に軸方向の力をかけると、シールリングの位置を固定している軸方向止めの１つがストップ位置から解放位置に移動するので、シールを必要とする装置上の適切な位置に面シール装置が配置された後に、取付部材を容易に取り除くことができる。したがって、シールリングがそれらの位置に取り付けられると、取付部材の引き抜きは、シールリングの位置合わせに対してどんな影響ももたないので、シールリングの半径方向及び軸方向の所望の正確な位置合わせは悪影響を受けない。取付部材自体は、好ましくはプラスチック材料の射出成形によって経済的に生産される再利用可能な部材とすることができる。
【００１０】
さらに、本発明は、面シール装置が複雑でないものであり、それゆえ経済的な構成であり、シールリングを固定するのにこれまで必要とされてきた取り付けレスト（rest）又はシールケーシングを、その機能が今や取付部材によって達成されるので省くことができるという利点を与える。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によれば、面シール装置は、取付ユニットであり、シールリングを互いに半径方向及び軸方向に位置合わせすることに加えて、シャフトから回転シールリングにトルクを伝達することができる継手手段、Ｏ−リングなどの二次シール手段、及び板ばねなどの適切な付勢手段のような補助的装置を備えることができる。これらの補助的装置の担体は回転シールリングであり、これにより補助的装置は、組み立て中にそれらの作動的な位置に保持され、それによりシールリングの相互の位置決めに影響する又は関与することなく、それらに適した機能的な位置に配置されることになる。
【００１２】
【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ながら、本発明を以下により詳細に説明する。
【００１３】
本発明に係る面シール装置によってシールされる装置であるケーシング（図面には断片的にのみ示されている）、例えば、ＣＯ_２などの冷媒を圧縮するための冷媒圧縮機のケーシングが、符号１で示されている。シャフト、例えば、圧縮機の駆動シャフトが、このケーシングの中ぐり孔３に通されており、符合２で示されている。面シール装置は、中ぐり孔３に対してシャフト２をシールするように働く。
【００１４】
本発明は、上記の特定の適用分野に限定されるものではなく、好ましくは自動的に、例えばロボット組立て機械と呼ばれるものによって面シール装置の組み立てが行われ、かつ、面シール装置の部品間に或る所定の位置関係を与え、高精度で維持されねばならないときにはいつでも利点を提供するものであることを理解されたい。
【００１５】
面シール装置は、一対の協働するシールリング４、５を備え、これらの一方のシールリング４は、ケーシング１に非回転式に取り付けられるように設けられ、他方のシールリング５は、シャフト２と共に回転するように設けられている。非回転シールリング４を中ぐり孔３に対してシールするために、Ｏ−リング６が設けられている。このＯ−リング６は、非回転シールリング４の外周の溝の中に差し込まれる。シャフト２と共に回転するシールリング５は、シャフト２に面するその内面の周辺に軸方向の凹部７を有し、この凹部の中にＯ−リング８が差し込まれ、回転シールリング５とシャフト２との間にシールが与えられている。シールリング４、５は、互いに面する半径方向のシール面を有し、作動中にそれらの間にシールの隙間（遊び）が形成され、接触しないことによって面シール装置が回転できるようにされる。シールリング４、５と、特に、シャフト２がその中に通されて延びるシールリング４、５の中のボア９、１０は、互いに対して軸方向及び半径方向の両方に正確に位置合わせされなければならない。上記の面シール装置の基本構成は公知であるので、さらに詳細に説明する必要はないであろう。
【００１６】
シャフト２は、直径が小さめの部分１１と、直径が大きめの部分１２とを有する。回転シールリング５の断面は、シャフトの部分１１、１２の両方の隣接する箇所の周りを囲むことができるようにされている。
【００１７】
面シール装置を中ぐり孔３に組み付ける前に、及び組み付ける間に、シールリング４、５の軸方向及び半径方向の相互の位置関係を維持するために、スリーブ又はチューブ形の断面とされ得る取付部材１３が設けられている。取付部材１３は軸方向外側部分１４を備え、該部分１４は、シールリング４、５のボア９、１０の外側に配置され、この部分に十分な剛性を与えるような肉厚を有している。取付部材１３はさらに、ボア９、１０内に配置される内側部分１５を備え、該内側部分は、シールリング４、５のボア９、１０とシャフトの部分１１との間に形成される所望の作動上の隙間（遊び）に対応する減少された肉厚を有している。この隙間は、面シール装置を組み立てて取付部材１３を除去した後でも、そのまま保持される。
【００１８】
取付部材１３の内側部分１４と外側部分１５との間の転移点に、肩状の第１の軸方向止め１６が設けられ、転移点とは反対側の部分１５の端部に又は端部の付近に、第２の軸方向止め１７が設けられている。回転シールリング５が第２の軸方向止め１７に当接し、非回転シールリング４が第１の軸方向止め１６に当接する。したがって、シールリング４、５は、取付部材１３の内側部分１５及び止め１６、１７によって、軸方向及び半径方向の相互の位置関係に正確に位置決めされ、このシールリングの位置関係は、次の組立工程の間にも変わりなく維持されることになる。
【００１９】
第２の軸方向止めは、取付部材１３の内側部分１５上に設けられた舌部１８の形態のばね要素から半径方向外側に突出する、複数の突起又はカム１７によって形成することができる。これらの半径方向のカム１７は、互いに周方向に位置合わせされる。カム１７の各々は、回転シールリング５に形成された傾斜のついた肩部２０の後ろ側に係合することができる。肩部２０は、ボア１０と、シャフトの部分１２に対応する回転シールリング５の大きめのボアとの間の転移点に配置されている。カム１７の各々は、回転シールリング５の傾斜のついた肩部２０と相補的な形に成形された傾斜面１９を備えていても良く、これにより傾斜面１９が肩部２０上に案内されることになる。
【００２０】
カム１７が傾斜のついた肩部２０と係合することによって、回転シールリング５に対する軸方向の摩擦支持が生じ、これにより、取付部材１３に軸方向の力が加わらない限り、回転シールリング５が非回転シールリング４から遠い方に軸方向移動を起こすのが阻止される。その一方で、この構造は、面シール装置を組み立てた後に、取付部材１３をシールリング４、５のボア９、１０との係合から引き抜くことを可能にする。こうした引き抜きを簡単にするために、その自由端でカム１７を支持する弾性要素、すなわち舌部１８が設けられ、取付部材１３に半径方向の力がかかり、それによりカム１７にもかかった時に、これらは図面に示された止めから半径方向内向きに屈することができる。したがって、取付部材１３の引き抜きの間に、カム１７が傾斜のついた肩部２０に沿って移動することになる。この力が効果的なものではない限り、弾性の舌部１８により及ぼされている付勢力によって、カム１７はストップ位置に維持される。
【００２１】
弾性の舌部１８は、取付部材１３の内側部分１５に形成される、複数の周方向に分布された軸方向の切り込みによって形成することができる。しかしながら、複数の弾性の舌部１８ではなく、こうした舌部の一対のみを、部分１５の正反対の位置から軸方向に突出するように設けることができる。さらに、取付部材１３の内側部分１５の全体を、弾性特性を有する２つ又はそれ以上の周方向に分布されたブラケットの形態にすることができる。
【００２２】
取付部材１３の内側部分１５、及び該内側部分１５の上に設けられた半径方向外側に突出するカム１７を差し込むのを簡単にするために、非回転シールリング４のボア９を、回転シールリング５から遠い方の軸方向端の近くにおいて、２１で示されるように円錐状に広げることができる。
【００２３】
さらに、面シール装置は、シャフト２の回転運動を回転シールリング５に伝達することが可能なドライバ・ケーシング２２の形態のドライバ装置によって完成される。ドライバ・ケーシング２２は、回転シールリング５の外周の軸方向の溝２６と係合してトルクを伝達することが可能なドライバの隆起部２５を組み込んだ半径方向の部分２３と、半径方向の部分２３から軸方向に突出する部分２４を備えている。ドライバ・ケーシング２２の半径方向の部分２３は、多重辺の開口を含み、ドライバ・ケーシング２２とシャフト２との間に継手を与えるために、それに対応して多重辺形にされたシャフト２の部分と係合することができる。ドライバ・ケーシング２２の半径方向外側の寸法は、非回転シールリング４より適切な量だけ小さい。
【００２４】
さらに、例えば、軸方向端の一方がドライバ・ケーシング２２上で支持され、軸方向端の他方が支持リング２８の外縁から延びるクリップを含む支持リング２８上で支持される、板ばねの形態の付勢手段２７が設けられている。支持リング２８を、クリップによって回転シールリング５に取り付けて、非回転シールリング４から遠い方のシールリング５の端面に当接させることができる。その後同時に、支持リング２８は、Ｏ−リング８に対応する凹部７の軸方向外側の端に接近され、Ｏ−リング８が凹部７から抜け出るのを防ぐ。
【００２５】
上記で説明したように構成された面シール装置を組み立てるために、シールリング４、５が、取付部材１３と、ドライバ・ケーシング２２、Ｏ−リング８、付勢手段２７、及び支持リング２８を支持する回転シールリング５によって半径方向及び軸方向の正確な位置関係に保持され、面シール装置が、シャフト２に一体として取り付けられ、ドライバ・ケーシング２２の多重辺開口が、対応する形にされたシャフト２の多重辺部分に継手状に係合されるまでシャフト２上で軸方向に変位され、これにより、回転シールリング５に軸方向の付勢力をかけるために、このプロセスの間に付勢手段２７が或る量だけ軸方向に圧縮される。次いで、面シール装置をシャフト２に対して位置決めするために、非回転シールリング４が軸方向に支持されるように、ケーシングの中ぐり孔３に設けられた溝の中にばね座金２９が差し込まれる。必要に応じて、ばね座金２９と非回転シールリング４との間にスペーサ・リング３０を設けることができる。スペーサ・リング３０は同時に、Ｏ−リング６を軸方向に付勢するように働き、それにより非回転シールリング４と中ぐり孔３との間のシールが改善されることになる。その後に、回転シールリング５の後ろから係合が外れるようにカム１７を移動させるために、カム１７が傾斜のついた肩部２０に沿って滑動するように、取付部材１３に十分な強さの軸方向の外力をかけることができる。次いで、取付部材１３をシールリング４、５のボア９、１０から引き抜くことができるが、シールリング４、５の半径方向及び軸方向の所定の位置合わせは維持されることになる。
【００２６】
したがって、互いに対する及びシャフトに対する面シール装置部品の極めて正確な位置合わせが維持されていながら、公知のロボット組立て機械を用いて自動組立てプロセスで面シール装置を組み立てることができる。
【００２７】
取付部材１３は、何らかの適切な金属材料のブランクとすることができる。しかしながら、取付部材１３は、射出成形プロセスによって経済的に多数を製造することができる、ポリアミドのような繊維強化プラスチック材料とされうる適切な材料のブランクであることが好ましい。基本的に取付部材は再利用可能であり、前の組立作業に使用した後に、本発明に従って作成された別の面シール装置のボアの中に差し込むことができる。
【００２８】
取付部材１３がシールリング４、５のボア９、１０の中に差し込まれる時に、ドライバ・ケーシング２２、付勢手段２７、支持リング２８、及びＯ−リング８は、軸方向の負荷を受けない。本発明は、こうした付属装置に限定されるものではなく、他の適当な手段を用いることもできることを理解されたい。さらに、ケーシングの中ぐり孔に対して又はシャフトに対してシールリングのシールを生じさせるシール手段は、Ｏ−リングの形態である必要はなく、この目的において当業者には公知であるようなこれに次ぐ他の適切なシールを設けることもでき、それゆえ、さらに詳細に説明する必要はない。
【００２９】
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るものである。与えられた開示から、当業者であれば、本発明とそ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更及び修正も見出すことができるであろう。したがって、こうした変更及び修正の全てが、特許請求の範囲の請求項及びそれらの均等物によって定められるような本発明の精神及び範囲内に含まれることが求められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シールされる装置の中ぐり孔への取り付けに関連する、本発明によって形成された面シール装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１ ケーシング
２ シャフト
３ 中ぐり孔
４ 非回転シールリング
５ 回転シールリング
１３ 取付部材

Claims (8)

1. シャフトをケーシングに対してシールするための面シール装置であって、一対の協働するシールリングを含み、前記シールリングの一方は、ケーシング上に非回転式に取り付けるのに役立ち、前記シールリングの他方は、シャフトと共に回転するのに役立ち、前記シールリングは、作動の際にシャフトがその中を通り延びるボアを含み、取付部材によってシャフトと半径方向に位置合わせされた状態に保持され、該取付部材は、取付部材に軸方向の力を適用することによって、ボアの中に差し込み、及びボアとの係合から引き抜くことができ、前記シールリングは、それらの間に該シールリングが配置される取付部材の上の軸方向に離間された一対の軸方向止めによって、互いに作動的な位置関係に保持され、前記止めの一方は非回転シールリングと係合し、前記止めの他方は回転シールリングと係合し、それにより回転シールリングと係合する軸方向止めが半径方向に弾性的に保持されることを特徴とする面シール装置。
2. 回転シールリングと係合する軸方向止めは、取付部材に形成された複数の弾性的な要素を備えることを特徴とする請求項１に記載の面シール装置。
3. 非回転シールリングと係合する軸方向止めは、取付部材に形成された実質的に剛性の肩部を備えることを特徴とする請求項１に記載の面シール装置。
4. 非回転シールリングを通して延びているボアは、回転シールリングから遠い方の端部において円錐型に広げられていることを特徴とする請求項１に記載の面シール装置。
5. 取付部材は、シールリングのボアの中に配置されるための内側部分を有し、前記内側部分は、取付部材がボアとの係合から引き抜かれる時にシャフトとボアとの間に残存する所望の遊びに対応する肉厚を有することを特徴とする請求項１に記載の面シール装置。
6. 取付部材は、プラスチック材料から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面シール装置。
7. 取付部材は、金属材料から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面シール装置。
8. シャフトからシールリングにトルクを伝達するために回転シールリングをシャフトに連結する継手手段と、シールリングをシャフトに対してシールするための二次シール手段と、シールリングの一方が他方に対して付勢されるように、シールリングの一方に付勢力をかけるための付勢手段とをさらに含み、面シール装置は、継手手段と、二次シール手段と、付勢手段とが回転シールリング上に保持されている取付ユニットとして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面シール装置。

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