JP4955912B2 - Seal guide device - Google Patents
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Description
本発明は、ピストン状のエレメントをシールおよびガイドするためのシール・ガイド装置に関する。 The present invention relates to a seal and guide device for sealing and guiding piston-like elements.
シール・ガイド装置は背景技術から種々異なる構成で知られている。ここでは一般にシールはガイドエレメントに隣接して配置される。シールおよびガイドエレメントは例えば構成部分の、溝状の切欠き内でピストンの外面に沿って配置されている。その際、一般にシールエレメントが専らシール機能を請け負うのに対し、ガイドエレメントはピストンの案内のために役立つ。しかしながら、この種のシール・ガイド装置はその使用期間にわたって絶え間なく上昇する漏れを有する。さらに、ピストンとガイドエレメントとの間のガイドギャップはコンスタントに維持され得ない。漏れに対する付加的な安全性を有するために、さらに、シールだけではなくガイドエレメントも付加的なシール機能を提供することが望ましい。 Seal and guide devices are known in different configurations from the background art. Here, in general, the seal is arranged adjacent to the guide element. The seal and the guide element are arranged along the outer surface of the piston, for example, in a groove-like notch in the component. In this case, the sealing element is generally responsible for the sealing function, whereas the guide element serves for guiding the piston. However, this type of seal guide device has a leak that rises constantly over its lifetime. Furthermore, the guide gap between the piston and the guide element cannot be kept constant. In order to have additional safety against leaks, it is also desirable that the guide element as well as the seal provide an additional sealing function.
本発明の課題は、前記のような公知の装置における欠点を取り除き、シール・ガイド装置のシール作用とガイド作用とを大幅に改善することである。 The object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the known devices as described above and to greatly improve the sealing and guiding effects of the sealing and guiding device.
上記課題を解決した本発明の構成によれば、ピストンエレメントの外面に沿ってシールを提供するシールエレメントと、ピストンエレメントの外面に沿って配置されていて、ガイド機能をピストンエレメントのために提供するガイドエレメントと、所定のプレロード力を軸方向でガイドエレメントに提供するプレロードエレメントとが設けられているようにした。 According to the configuration of the present invention that solves the above problems, a seal element that provides a seal along the outer surface of the piston element, and a guide function that is disposed along the outer surface of the piston element for the piston element. A guide element and a preload element that provides a predetermined preload force to the guide element in the axial direction are provided.
本発明のように構成されていると背景技術に対して、組み合わされたシール・ガイド装置のシール作用とガイド作用とが著しく改善されているという利点を有している。さらに、本発明によるシール・ガイド装置は、ガイドエレメントとピストンエレメントとの間に存在するガイドギャップの所定の調整を可能にする。このことは本発明により、統合されたシール・ガイド装置がプレロードエレメントを有しており、該プレロードエレメントが所定のプレロードもしくは予荷重を軸方向でガイドエレメントに提供することにより達成される。ガイドギャップの所定の調整は種々異なる運転状態で、ガイドエレメントの全長にわたってほぼコンスタントなガイドギャップを可能にする。このことは背景技術に比べてガイド特性の明らかな改善につながるので、ピストンエレメントの、特に正確な案内が可能である。 The construction according to the invention has the advantage that the sealing action and the guiding action of the combined seal and guide device are significantly improved over the background art. Furthermore, the sealing and guiding device according to the invention allows a predetermined adjustment of the guide gap existing between the guide element and the piston element. This is achieved according to the invention by the integrated seal and guide device having a preload element which provides a predetermined preload or preload to the guide element in the axial direction. The predetermined adjustment of the guide gap enables a substantially constant guide gap over the entire length of the guide element in different operating conditions. This leads to a clear improvement of the guide characteristics compared to the background art, so that a particularly accurate guidance of the piston element is possible.
本発明の有利な構成は従属請求項の対象である。 Advantageous configurations of the invention are the subject of the dependent claims.
ガイドギャップの、特に正確な遵守は、プレロードエレメントが有利には軸方向のプレロード領域を有しており、該軸方向のプレロード領域がシールエレメントとガイドエレメントとの間に配置されていることにより達成される。特に有利には、プレロード領域はその際環状に形成されており、それによりガイドエレメントの、軸方向で方向付けられた環状の面に当て付けられて係合することができる。それにより、プレロードエレメントの、ガイドエレメントに対する均等なプレロード作用が達成され得る。 A particularly precise compliance of the guide gap is achieved by the preload element advantageously having an axial preload region, which is arranged between the sealing element and the guide element. Is done. Particularly advantageously, the preload region is formed in an annular shape so that it can be applied to and engage with an axially oriented annular surface of the guide element. Thereby, an equal preloading action of the preloading element relative to the guide element can be achieved.
別の有利な構成では、プレロードエレメントが、半径方向の力をシールエレメントに提供するために、第1の半径方向のプレロード領域を有している。さらに、この第1の半径方向のプレロード領域により、付加的な半径方向の力がシールエレメントに加えられることができるので、ピストンとシールエレメントとの間の改善された所定のシールが可能である。 In another advantageous configuration, the preload element has a first radial preload region for providing a radial force to the sealing element. In addition, this first radial preload region allows an additional predetermined radial force to be applied to the sealing element, so that an improved predetermined seal between the piston and the sealing element is possible.
別の有利な構成では、プレロードエレメントが第2の半径方向のプレロード領域を有しており、該第2の半径方向のプレロード領域が半径方向の力をガイドエレメントに対して生ぜしめる。これにより本発明によって、プレロードエレメントの、ガイドエレメントに軸方向で作用する力とのコンビネーションで、ガイドエレメントとピストンエレメントとの間のガイドギャップの、特に精密かつ正確な調節が達成され得る。 In another advantageous configuration, the preload element has a second radial preload area, which produces a radial force on the guide element. Thereby, according to the invention, a particularly precise and accurate adjustment of the guide gap between the guide element and the piston element can be achieved in combination with the force of the preload element acting axially on the guide element.
ガイドギャップを運転時に更に良好にコンスタントに維持するために、ガイドエレメントが有利には、軸方向で方向付けられた第2の面でもって、ハウジングまたはこれに類するもののステップ状の段部に配置されている。 In order to maintain the guide gap better and more constant during operation, the guide element is advantageously arranged in a stepped step of the housing or the like, with a second surface oriented in the axial direction. ing.
本発明の別の有利な構成では、プレロードエレメントが有利には第2の軸方向のプレロード領域を有しており、該第2の軸方向のプレロード領域が、ガイドエレメントの、軸方向で方向付けられた第2の面に当て付けられている。このことが可能にすることは、プレロードエレメントが所定の力をガイドエレメントの両方の軸方向面に加えることができること、または更に有利には所定の力を3つの面、すなわち両軸方向面および半径方向の外面からガイドエレメントに加えることができることである。その際使用目的に応じて、所定の力がプレロードエレメントのその都度のプレロード領域により提供されてもいいし、またはプレロードエレメントの個々の領域が単にガイドエレメントのための当付け面としてプレロード作用なしに役立ってもよい。 In another advantageous configuration of the invention, the preload element advantageously has a second axial preload region, which second axial preload region is oriented axially of the guide element. Applied to the second surface. This makes it possible that the preload element can apply a predetermined force to both axial surfaces of the guide element, or more advantageously, the predetermined force is applied to three surfaces, i.e. both axial surfaces and a radius. It can be added to the guide element from the outer surface of the direction. Depending on the intended use, a certain force may be provided by the respective preloading area of the preloading element, or the individual areas of the preloading element may simply be used as a contact surface for the guide element without preloading action. May be useful.
本発明の別の有利な構成によれば、プレロードエレメントが、2つの異なる直径を有する段付孔内に配置されている。これにより、特に簡単に、その都度の使用目的に合わせて個別的に調節されたプレロード力をガイドエレメントおよび/またはシールエレメントに提供することが可能である。 According to another advantageous configuration of the invention, the preload element is arranged in a stepped hole having two different diameters. This makes it particularly easy to provide the guide element and / or the sealing element with a preload force that is individually adjusted to the intended use.
有利には、プレロードエレメントがばね鋼から製作されている。ただし、プレロードエレメントを別の材料、例えばプラスチックから製作することも考えられる。ガイドエレメントは有利にはポリテトラフルオロエチレン(テフロン)から製作されている。 Advantageously, the preload element is made of spring steel. However, it is also conceivable to make the preload element from another material, for example plastic. The guide element is preferably made from polytetrafluoroethylene (Teflon).
本発明によるシール・ガイド装置は例えばポンプにおいて、例えばアンチロックシステムのために、または特に車両分野の別の液圧使用時に使用されることができる。 The seal guide device according to the invention can be used, for example, in a pump, for example for an antilock system, or especially when using another hydraulic pressure in the vehicle field.
以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
以下に図1を参照しながら本発明によるシール・ガイド装置1の第1の実施例について説明する。 A first embodiment of the seal guide apparatus 1 according to the present invention will be described below with reference to FIG.
シール・ガイド装置1はシールエレメント2、ガイドエレメント3およびプレロードエレメント7を有している。シールエレメント2はエラストマ材料から製作されており、ピストン14をそのピストン周囲面15に沿って環状にシールする。その際、運転時に圧力Pがシールエレメント2の、軸方向X−Xで位置する面に作用する(図1参照)。ピストン14はポンプ内に配置されており、矢印方向Rに軸方向X−Xで往復運動する。ガイドエレメント3もやはり環状に形成されており、ポリテトラフルオロエチレン(テフロン)から製作されている。ガイドエレメント3の軸方向で延びる幅Bにわたって、ガイドエレメント3とピストン14との間にガイドギャップ6が、軸方向でコンスタントに維持されたギャップ高さHを有して形成されている。
The seal and guide device 1 has a seal element 2, a guide element 3 and a preload element 7. The sealing element 2 is made of an elastomer material and seals the
プレロードエレメントもしくは予荷重エレメント7はばね鋼から製作されており、軸方向のプレロード領域8、第1の半径方向のプレロード領域9、第2の半径方向のプレロード領域10および固定領域11を有している。プレロードエレメント7は固定領域11においてハウジング13にプレスばめにより挿嵌されている。より厳密に言えばハウジング13に、第1の直径D1および第2の直径D2を有する段付孔が形成されており、その際、固定領域11においてプレロードエレメント7とハウジング13の直径D1との間で、金属のシールが所定の長さにわたって形成されている。適用事例に応じて、第2の半径方向のプレロード領域10とハウジング13の直径D2との間には、例えばすきまばめが形成されていることができる。それにより、ガイドエレメント3の、半径方向で外方に向かって方向付けられた小さな運動は弾性的に補償されることができる。プレロードエレメント7の、軸方向のプレロード領域8は、図1に示されているように、シールエレメント2とガイドエレメント3との間に配置されている。より厳密に言えば、軸方向のプレロード領域8は環状に形成されており、かつガイドエレメント3の、第1の軸方向の面4に当て付けられている。これにより、軸方向のプレロード領域8はプレロード力をガイドエレメント3に軸方向で及ぼすことができる。その際、ガイドエレメント3はその第2の軸方向の面5でもって、ハウジング13に形成されている段部12に当て付けられている(図1参照)。
The preload element or preload element 7 is made of spring steel and has an axial preload region 8, a first
それにより、プレロードエレメント7はガイドエレメント3に軸方向力を軸方向のプレロード領域8により、かつ半径方向力を第2の半径方向のプレロード領域10により提供することができる。これにより、ガイドエレメント3とピストン14との間のギャップ6は運転中、種々異なる運転条件においてもコンスタントに維持されることができる。さらに、プレロードエレメント7は同時に半径方向のプレロード力を第1の半径方向のプレロード領域9によってシールエレメント2に及ぼすこともできる。これにより、統合されたシール・ガイド装置のシール特性はさらに改善されることができる。さらに、軸方向のプレロード領域8により作用する軸方向の力により、ガイドエレメント3とハウジング13に設けられた段部12との間の改善されたシールも、ガイドエレメント3の、第2の軸方向の面5に沿って達成される。
Thereby, the preload element 7 can provide the guide element 3 with an axial force by the axial preload region 8 and a radial force by the second
組み立てられた基本状態で既に、軸方向のプレロード領域8がある程度のプレロードをガイドエレメント3に及ぼすことは特筆すべきである。運転時、ガイドエレメント3に作用する軸方向の力は高い圧力Pの存在によりさらに拡大されることができる。 It should be noted that already in the assembled basic state, the axial preload region 8 exerts some preload on the guide element 3. During operation, the axial force acting on the guide element 3 can be further expanded by the presence of a high pressure P.
以下に図2を参照しながら、第2の実施例によるシール・ガイド装置1について説明する。その際、第1の実施例と同一の部分には同一の符号を付与した。 The seal guide apparatus 1 according to the second embodiment will be described below with reference to FIG. At that time, the same reference numerals are assigned to the same parts as those in the first embodiment.
第2の実施例は実質的に第1の実施例に相当する。ただし、第1の実施例とは異なり第2の実施例では、プレロードエレメント7がさらに付加的に第2の軸方向のプレロード領域16を有している。図2に示されているように、組み立てられた状態で、第2の軸方向のプレロード領域16はガイドエレメント3の第2の軸方向面5に沿って配置されている。それにより、ガイドエレメント3は第1の軸方向のプレロード領域8と第2の軸方向のプレロード領域16との間に緊締されており、その際、プレロード力が両方の軸方向で作用することができる。これにより、ギャップ6のギャップ高さHを種々異なる運転状態でさらに正確にコンスタントに維持することが可能である。その他の点では、この実施例は第1の実施例に相応しているので、そこに記載した説明を参照されたい。 The second embodiment substantially corresponds to the first embodiment. However, unlike the first embodiment, in the second embodiment, the preload element 7 additionally has a second axial preload region 16. As shown in FIG. 2, the second axial preload region 16 is arranged along the second axial surface 5 of the guide element 3 in the assembled state. Thereby, the guide element 3 is fastened between the first axial preload region 8 and the second axial preload region 16, in which case the preload force can act in both axial directions. it can. This makes it possible to maintain the gap height H of the gap 6 more accurately and constantly in various operating conditions. In other respects, this embodiment corresponds to the first embodiment and reference is made to the description given there.
以下に図3を参照しながら、本発明の第3の実施例によるシール・ガイド装置1について説明する。第1の実施例と同一であるかもしくは機能的に同じ部分にはやはり同一の符号を付与した。 A seal guide apparatus 1 according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. Parts that are the same as or functionally the same as those of the first embodiment are also given the same reference numerals.
前記の両実施例とは異なり、プレロードエレメント7はもはや段付けされた孔内ではなく、一定の直径D1を有する孔内に配置されている。これにより、特に長いシール領域が固定領域11とハウジング13の直径D1との間で実現されることができる。これにより、プレロードエレメント7はもはや限定的にのみ半径方向のプレロード力をガイドエレメント3に及ぼすことができる。さらに、第1の半径方向のプレロード領域9は折り曲げられて、直接的に固定領域11に隣接してその内面に沿って延在する(図3参照)ようになっており、それにより、やはり限定的にのみ半径方向のプレロード力をシールエレメント2に及ぼすことができる。第3の実施例のシール・ガイド装置1は特に簡単な構造を有しており、特に安価に製作されることができる。軸方向のプレロード力を軸方向のプレロード領域8によって提供することにより、十分に、ギャップ6のギャップ高さHは種々異なる運転状態でコンスタントに維持されることができる。その他の点では、この実施例は前記実施例に相当するので、そこに記載した説明を参照されたい。
Unlike both embodiments described above, the preload element 7 is no longer in a stepped hole, but in a hole having a constant diameter D1. Thereby, a particularly long sealing area can be realized between the fixing
1 シール・ガイド装置、 2 シールエレメント、 3 ガイドエレメント、 4 第1の面、 5 第2の面、 6 ガイドギャップ、 7 プレロードエレメント、 8 軸方向のプレロード領域、 9 第1の半径方向のプレロード領域、 10 第2の半径方向のプレロード領域、 11 固定領域、 12 段部、 13 ハウジング、 14 ピストンエレメント、 15 ピストン周囲面、 16 第2の軸方向のプレロード領域、 B 幅、 H ギャップ高さ、 P 圧力、 R 運動方向、 X−X 軸方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Seal and guide apparatus, 2 Seal element, 3 Guide element, 4 1st surface, 5 2nd surface, 6 Guide gap, 7 Preload element, 8 Axial preload area, 9 1st radial preload area , 10 second radial preload area, 11 fixed area, 12 steps, 13 housing, 14 piston element, 15 piston peripheral surface, 16 second axial preload area, B width, H gap height, P Pressure, R motion direction, XX axis direction
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