JP4423446B2

JP4423446B2 - 還流溝を有するシールリング

Info

Publication number: JP4423446B2
Application number: JP2005235256A
Authority: JP
Inventors: セリーヌ・ギエルム; エリク・カムレール
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2004-08-18
Filing date: 2005-08-15
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2025-08-15
Also published as: EP1628051A1; DE502005008092D1; JP2006057848A; DE102004040105A1; ATE442542T1; EP1628051B1

Description

本発明はシールリングに関する。より詳細には、本発明は、密封すべき機械要素の軸と平行な断面において、用途にしたがった使用時に実質上Ｌ字形をなし、実質上半径方向に延伸する固定領域と、密封すべき機械要素の表面を半径方向の予荷重をもって密封しながら取り囲む実質上軸方向に延伸する密封領域とからなる高分子材料製のシールスリーブを含むシールリングであって、密封領域が機械要素の表面と対向する側に、密封すべき空間に向かって密封すべき媒体を送るための少なくとも１つの還流装置を有し、この還流装置が、密封すべき空間から周囲環境へ向かって螺旋形状に延伸する少なくとも１つの還流溝によって形成されているシールリングに関する。

上記のような形式のシールリングは公知である（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載のシールリングは、密封すべき媒体を還流するために又は逆送りするために、シールスリーブの、回転軸に対向する側にねじ山形状又は螺旋形状の溝を備えており、このねじ山形状の溝によって、回転軸が回転した場合に、密封すべき媒体が密封すべき空間に逆送り、還流される。運転温度が上昇し、及び潤滑剤の添加量が増大された場合には、還流装置に残留炭素生成の危険があり、この炭素成分によって還流装置の効力は減じられる。
独国特許出願公開第10033446号

本発明は、上記のような公知の形式のシールリングを、還流装置の目詰まりの危険を回避することができるようにさらに発展、改良することを課題とする。

上記課題は、高分子材料からなるシールスリーブを含むシールリングであって、シールスリーブが、用途にしたがって使用される際、Ｌ字形の断面形状をなし、かつシールスリーブが、実質上半径方向に延伸する固定領域及び、密封すべき機械要素の表面を半径方向の予荷重をもって密封しながら取り囲む実質上軸方向に延伸する密封領域からなり、密封領域が、表面と対向する側に、密封すべき空間に向かって密封すべき媒体を還流するための少なくとも１つの還流装置を有し、還流装置が、密封すべき空間から周囲環境へ向かう螺旋形状に延伸する少なくとも１つの還流溝によって形成されているものにおいて、還流溝の断面積が、周囲環境に向かうにつれて増大することを特徴とするシールリングによって解決される。すなわち上記課題は請求項１の特徴によって解決される。有利な実施態様は従属形式の請求項に記載の特徴により実現される。

課題を解決するために、本発明においては、還流溝の断面積が周囲環境に向かうにつれて増大するように構成されている。これは、還流溝の目詰まりの危険が密封すべき空間から周囲環境に向かって次第に増大していることが確かめられたことに基づいている。同じ方向、軸方向に沿って還流溝の断面積を増大させることによって、還流容量及び還流量が減少する。このことから、還流溝の側面のより急な流れが得られ、それにより残留炭素生成の危険が回避される。

還流溝を形成する少なくとも１つの螺旋経路において、その溝の幅及び／又はピッチを、密封すべき空間から周囲環境に向かうにつれて増大させることができる。このとき、断面積は、溝の深さをより深くすることによってより増大されるのではないため、シールスリーブの厚みを一定に維持することができ、有利である。シールディスク又はシールスリーブの密封すべき空間から周囲環境に向かって、還流溝のピッチを増大させることによって、同じ方向で還流溝の還流容量が減少する。これは、還流溝の側面への油のより急な流れに原因を求めることができる。もちろん周囲環境に向かって、密封間隙における油量もまた減少し、したがって還流すべき油量も減少する。

還流溝の密封すべき空間に対向する側の断面積と、還流溝の周囲環境に対向する側の断面積の比は、１：1.5〜１：４の範囲、特に１：３であることが好ましい。研究によれば、この範囲の比において残留炭素生成の危険を、特に良好に低下可能であることが明らかになっている。

還流溝の密封すべき空間に対向する側の幅及び／又はピッチと、還流溝の周囲環境に対向する側の幅及び／又はピッチの比は、１：1.5〜１：2.5の範囲、特に１：２であることが好ましい。研究によれば、この範囲の比において残留炭素生成の危険を、特に良好に低下可能であることが明らかになっている。

還流溝の幅及び／又はピッチを、還流溝の螺旋経路において0.02mm〜0.06mmの範囲、特に0.04mm増大させることが好ましい。

還流溝の深さを、密封領域に沿って、密封すべき空間から周囲環境に向かうにつれて減少させることができる。溝の深さが減少するにつれて、シールスリーブの厚みもまた減少させることができる。この構成により、摩擦損失、特に過剰な発熱を、殊にシールスリーブの自由端において減少させることができる。溝の深さは、各還流溝の螺旋経路において少なくとも0.03mm減少させることができる。

シールスリーブの自由端を周囲環境に向かって突出させることができる。このような構成のシールスリーブは、密封すべき回転軸が既に取り付けられている場合に特に簡単に取付け可能である。

シールスリーブの周囲環境に対向する側にダストリップを配置することができる。この構成によって、シールスリーブが、侵入する汚れの粒子により早期に摩耗することを防止することができ、シールスリーブを保護することができる。

周囲環境に対向する側において、還流溝を、シールスリーブの半径方向内側で同心状に延伸する溝又はシールストリップへ接続することができる。螺旋形状の還流溝を、同心状の溝又は同心状のシールストリップに接続することができ、還流溝を同心状の溝又は同心状のシールストリップへと移行することができる。この構成によって、還流溝は周囲環境に対して閉じた構成となり、したがってシールスリーブは動的な密封性に加えて、静的な密封性ももたらすことが可能となる。

シールスリーブを、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）コンパウンドから形成することが有利である。PTFEは摩擦が小さく、多くの潤滑剤に対して抵抗性がある。

課題のさらなる解決によれば、本発明によるシールリングをハウジングシールカバーに組み込むことができる。ハウジングシールカバーへシールリングを組み込むことによって、予め組立て可能なユニットを提供することが可能となる。

本発明は、高分子材料からなるシールスリーブ（２）を含むシールリング（１）であって、シールスリーブ（２）が、用途にしたがって使用される際、Ｌ字形の断面形状をなし、かつシールスリーブ（２）が、半径方向に延伸する固定領域（３）及び、密封すべき機械要素（６）の表面（５）を半径方向の予荷重をもって密封しながら取り囲む軸方向に延伸する密封領域（４）からなり、密封領域（４）が、表面（５）と対向する側に、密封すべき空間（８）に向かって密封すべき媒体を還流するための少なくとも１つの還流装置（７）を有し、還流装置（７）が、密封すべき空間（８）から周囲環境（９）へ向かう螺旋形状に延伸する少なくとも１つの還流溝（10）によって形成されているものにおいて、還流溝（10）の断面積が、周囲環境（９）に向かうにつれて増大することを特徴とするシールリングに関する。本発明の構成によって、還流装置の目詰まりの危険を回避することができるシールリングを提供することができる。

次に本発明によるシールリングを、添付の図面に示すの実施例を参照して、さらに詳説する。

図１は、高分子材料、特にこの実施例の場合にはポリテトラフルオロエチレン（PTFE）からなるシールスリーブ２を備えたシールリング１を示す。シールスリーブ２は、組み立てられた状態で、用途にしたがって使用する際に、密封すべき機械要素６の軸に沿った断面において、実質上Ｌ字形となるように構成されている。シールスリーブ２は、半径方向に延伸する固定領域３と、密封すべき機械要素６の軸に沿った又は軸方向に延伸する密封領域４からなる。シールスリーブ２は、固定領域３を介してエラストマー13に固定され、さらにエラストマー13は支持体14に固定されている。密封領域４は、密封すべき機械要素６、特に図１の場合には回転軸の表面５を半径方向への予荷重をもって、密封しながら取り囲んでいる。密封領域４は、表面５に対向する側に、密封すべき空間８に向かって密封すべき媒体を戻し、送るための還流装置７を備え、この還流装置７は、密封すべき空間８から周囲環境９に向かって螺旋形状に延伸する還流溝10から形成されている。還流溝10の断面積は、周囲環境９に近づくにしたがい増大している。この実施例では、溝の断面積は、還流溝10の幅ＢとピッチＳがともに広がることによって増大している。還流溝10の密封すべき空間８に対向する側の又は密封すべき空間８に隣接する幅Ｂ及び／又はピッチＳと、還流溝10の周囲環境９に対向する側の又は周囲環境９に隣接する幅Ｂ及び／又はピッチＳの比は、図１の実施例の場合１：２であり、また還流溝10の密封すべき空間８に対向する側の又は密封すべき空間８に隣接する断面積と、還流溝10の周囲環境９に対向する側の又は周囲環境９に隣接する断面積の比は１：３である。還流溝10は、周囲環境９に対向する側で、シールリップ２の半径方向内側で同心状に延伸するシールストリップ17へ移行、接続している。シールストリップ17は、周方向で切れ目なく連続している。シールスリーブ２の端部は周囲環境９に向かって突出している。

図２は、図１に示すシールリング１と同様のものを示し、シールスリーブ２の端部はやはり周囲環境９に向かって突出している。シールスリーブ２は、その自由端に、シールリップ２の半径方向内側で同心状に延伸する溝11を有し、この実施例では、シールスリーブ２は終端部として上流側に接続されているダストリップ12を有する。溝11は、周方向で切れ目なく連続している。シールスリーブ２は、回転軸６と反対側の面又は半径方向外側面に付加的な輪郭形状15を有する。

図３は、図１に示すシールリング１と同様のシールリング１を示し、この実施例のシールリング１は、溝の深さＴがエラストマー13の範囲内の密封すべき空間８から、周囲環境９、シールスリーブ２の自由端に向かって、密封領域４に沿って減少する還流溝10を有する。還流溝10によって形成されている還流装置７の溝の深さは、本実施例の場合には各螺旋経路で0.03mm減少する。図中最も上に示す溝（密封すべき空間８に対向する側）の深さは、最も下に示す（周囲環境９に対向する側の）深さよりも0.03mm深くなるように形成されている。このように溝の深さが浅くなるにもかかわらず、還流溝10の断面積はシールスリーブ２の自由端に向かうにつれて増大している。この実施例の場合には、溝の断面積は、還流溝10の幅ＢとピッチＳが広がることによって増大している。本実施例においては、還流溝10の幅Ｂ及び／又はピッチＳが、還流溝10の螺旋経路において0.02mm〜0.06mmの範囲、又は0.04mm増大している。

図４は、本発明によるシールリング１が取り付けられているシールカバーハウジング16を示す。シールカバーハウジング16は、シールリング１とともに、予め組立て可能なユニットを形成している。

本発明による組み立てられた状態のシールリングを示す概略図である。ダストリップを有するシールリングを示す概略図である。溝の深さが減じていくシールリングを示す概略図である。本発明によるシールカバーハウジングを示す概略図である。

符号の説明

１シールリング
２シールスリーブ
３固定領域
４密封領域
５表面
６密封すべき機械要素
７還流装置
８密封すべき空間
９周囲環境
１０還流溝
１１溝
１２ダストリップ
１３エラストマー
１４支持体
１５輪郭形状
１６シールカバーハウジング
１７シールストリップ
Ｂ幅
Ｓピッチ
Ｔ深さ

Claims

高分子材料からなるシールスリーブ（２）を含むシールリング（１）であって、
前記シールスリーブ（２）が、用途にしたがって使用される際、Ｌ字形の断面形状をなし、周囲環境（９）に向かって突出する自由端を有しており、かつ前記シールスリーブ（２）が、半径方向に延伸する固定領域（３）及び、密封すべき機械要素（６）の表面（５）を半径方向の予荷重をもって密封しながら取り囲む軸方向に延伸する密封領域（４）からなり、
前記密封領域（４）が、前記表面（５）と対向する側に、密封すべき空間（８）に向かって密封すべき媒体を還流するための少なくとも１つの還流装置（７）を有し、
前記還流装置（７）が、前記密封すべき空間（８）から前記周囲環境（９）へ向かう螺旋形状に延伸する少なくとも１つの還流溝（10）によって形成されているものにおいて、
前記還流溝（10）の断面積が、前記周囲環境（９）に向かうにつれて増大し、
前記還流溝（10）の深さ（Ｔ）が、前記密封すべき空間（８）から前記周囲環境（９）に向かって前記密封領域（４）に沿って減少し、当該還流溝（10）の深さが減少するにつれ、前記シールスリーブの厚みが減少することを特徴とするシールリング。
前記還流溝（10）の幅（Ｂ）及びピッチ（Ｓ）の少なくとも一方が、前記少なくとも１つの還流溝（10）の螺旋経路に沿って、前記密封すべき空間（８）から前記周囲環境（９）に向かうにつれて増大することを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
前記還流溝（10）の前記密封すべき空間（８）に対向する側の断面積と、前記還流溝（10）の前記周囲環境（９）に対向する側の断面積の比が、１：1.5〜１：４の範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載のシールリング。
前記還流溝（10）の前記密封すべき空間（８）に対向する側の断面積と、前記還流溝（10）の前記周囲環境（９）に対向する側の断面積の比が、１：３であることを特徴とする請求項３に記載のシールリング。
前記還流溝（10）の前記密封すべき空間（８）に対向する側における幅（Ｂ）と前記還流溝（10）の前記周囲環境に対向する側における幅（Ｂ）との比、並びに前記還流溝（10）の前記密封すべき空間（８）に対向する側におけるピッチ（Ｓ）と前記還流溝（10）の前記周囲環境に対向する側におけるピッチ（Ｓ）との比の少なくとも一方が、１：1.5〜１：2.5の範囲にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシールリング。
前記還流溝（10）の前記密封すべき空間（８）に対向する側における幅（Ｂ）と前記還流溝（10）の前記周囲環境に対向する側における幅（Ｂ）との比、並びに前記還流溝（10）の前記密封すべき空間（８）に対向する側におけるピッチ（Ｓ）と前記還流溝（10）の前記周囲環境に対向する側におけるピッチ（Ｓ）との比の少なくとも一方が、１：２であることを特徴とする、請求項５に記載のシールリング。
前記還流溝（10）の幅（Ｂ）及びピッチ（Ｓ）の少なくとも一方が、当該還流溝（10）の螺旋経路において0.02mm〜0.06mmの範囲で増大することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のシールリング。
前記還流溝（10）の幅（Ｂ）及びピッチ（Ｓ）の少なくとも一方が、当該還流溝（10）の螺旋経路において0.04mm増大することを特徴とする請求項７に記載のシールリング。
前記還流溝（10）の深さ（Ｔ）が、当該還流溝（10）の螺旋経路において少なくとも0.03mm減少することを特徴とする請求項８に記載のシールリング。
前記シールスリーブ（２）が、前記周囲環境（９）に対向する側にダストリップ（12）を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のシールリング。
前記還流溝（10）が、前記周囲環境（９）に対向する側で、前記シールスリーブ（２）の半径方向内側で同心状に延伸する溝（11）又はシールストリップ（17）と接続されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシールリング。
前記シールスリーブ（２）がPTFEコンパウンドからなることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のシールリング。
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のシールリング（１）が組み込まれてなるシールカバーハウジング（16）。