JP5476463B2 - 多層シールリング - Google Patents

Description

本発明は、特に内燃機関のターボチャージャ及び排気システム用の二つ以上の層を有するＶシールリングに関する。

現在、Ｖシールリングは単層リングから通常作り出される。かかるＶ字形横断面を有するリングは、ターボチャージャ及び排気システムのシールとして通常使用される。この種のリングは溶接線なしで存在するが、リングは通常溶接される。これらは、従来比較的硬質の材料からなる。

シールリングは、内部に向かって、また外部に向かってＶ字形状の開口面を持つように成形される。様々な材料、例えばインコネル、１．４８２８などが使用される。

シール帯域において、漏洩が溶接線によるか、又は硬質材料のためシールすべき構成材に対する不十分な適合動作により起こり得る。既知の単層シールリングを高級材料から生産することは、大きな原料投入を必要とする。

したがって本発明の目的は、優れたシール特性と、より高い品質とを有し、高級材料の投入を低減して生産し得るシールリングを提供することにある。

本発明の一態様によれば、特に内燃機関の構成材用の第一および第二軸シール帯を有するシールリングを提供するもので、Ｖ字形横断面の内閉リングと、開口面が内リングと同じ方向に向くＶ字形横断面の外閉リングとを備える。

本発明のシールリングにおいて、二つ以上のリングを互いに入れ子にする。複数のリングの使用により、ラビリンス効果が達成され、シール品質を上げる。リングは互いに横たわり、ここでＶ字形の開口面が内方又は外方のどちらか一方にそれぞれ向く。

一実施形態によれば、シールリングはさらに内リングと外リングとの間に配設されたＶ字形横断面を有する一つ以上の閉中間リングを備え、ここで開口面が内リングおよび外リングのものと同じ方向に向く。

シール特性を改善するために、三つ以上のリングを使用することができる。

一実施形態によれば、外リングは内リングのものよりも軟質材料からなる。

外リング用軟質材料の使用により、適合動作、従ってシール品質を向上し得る。内リングは必要な安定性を提供し、一方外リングはより良好な適合を確保する。

一実施形態によれば、外リングは非熱硬化性材料からなり、内リングは熱硬化性材料からなる。

この材料の組合せよって、Ｖ字形の構成後シールリングに熱処理を施し、これにより内リングは硬化するが、外リングは軟化する。

一実施形態によれば、シールリングがシール帯の少なくとも一つでプロファイル化及び／又は被覆される。

追加のプロファイリング及び／または被覆により、シールを改善し得る。好ましくは、外リングをプロファイル化及び／又は被覆するが、基本的に各々のＶリングがプロファイリング及び／又は被覆を有することができる。

一実施形態によれば、少なくとも一つのＶ字形リングは、他のＶ字形リングの少なくとも一つと材料厚さ及び／又は材料が異なる。

従って、材料及び／又は材料厚さの種類を選択することにより、本発明に係るシールリングの特性を設定することができる。それぞれ二つのＶリングの間の周辺に生成する隙間は、個々のリングのゲージ、すなわちそれぞれの厚さの選択により増減し得る。同様に、それぞれのＶリングの弾性をゲージの選択により制御し得る。

材料の選択は、特に適合動作の設定（硬質化、軟質化）を可能にする。数個のＶリングの使用により、高級で高価な材料をより目標とされる様式で、かつ必要とされる場合（例えば内リングに対し）にのみより少ない範囲で使用することができる一方、使用するＶリングの一部分（例えば内リング又は中間リング）が、本発明に係るシールリングの品質を損なうことなくより有利な材料から生産することができる。

本発明を、例示的な実施形態を表わす図面を参照して以下にさらに説明する。

本発明に係るシールリングの第一の実施形態を横断面で示す。 本発明に係るシールリングの第二の実施形態を横断面で示す。 本発明に係る被覆シールリングの第三の実施形態を横断面で示す。 本発明に係るプロファイル化シールリングの第四の実施形態を横断面で示す。 本発明に係るシールリングの扇形に切り取った三次元的視界を横断面で示す。 本発明の実施形態の完全な横断面を示す。

図１に本発明に係るシールリングの第一の実施形態を示す。該シールリングはＶ字形横断面を有する内リング２と、同様にＶ字形横断面を有する外リング４とからなる。

内リング２と外リング４とが互いに横たわる。その結果、優れたシール効果がラビリンス効果の形成により達成される。開口面は、図示するように、内方に向く。換言すれば、外リング４の閉口面が完全なシールリングの外側に位置する一方、内リング２の開口面が完全なシールリングの内側に位置する。

しかしながら、別の実施形態において、これは逆転され得る。このような実施形態において、Ｖリングの開口面は外方に向く、すなわち外リングの閉口面が完全なシールリングの外側に位置する一方、内リングの閉口面が完全なシールリングの内側に位置する。

本発明はＶリングの使用に限定されず、Ｕリング、半円形リング等のような類似の形状にも及ぶことを留意すべきである。ここでの関心事は、開口面（図の右側に配置）と閉口面（図の左側に配置）とを有する形状をそれぞれ持つことである。

図２に本発明の別の実施形態を示す。このシールリングは内リング２と、外リング４と、追加の中間リング６とからなる。全てのリングはＶ字形状を有し、同じ方向に開口面が向く。またこの図において、内方に開口したＶリングを有する改良型を例として示すが、本発明は逆転させた実施形態にも及ぶ。

三つ以上のリングの使用は、所望の適合とシール動作とを達成するために、リングの材料の種類や厚さを適合させるためのより柔軟な可能性を提供する。材料のゲージはまた、二つのリング間に形成される隙間３（破線で図示）に影響する。関連するリングが薄くなると、隙間３も小さくなる。対応するリングの弾性を材料の選択により設定し得る。

図３に本発明の別の実施形態を示す。この実施形態は、内リング２と、外リング４と、中間リング６とを有する図２に示した改良型に基づく。これに加えて、軸シール帯におけるシールを向上させるために被覆８を設ける。

図４に本発明に係るシールリングのさらなる実施形態を示す。この実施形態は、図１に示した改良型の拡張を構成する。このシールリングは、同じように内リング２と外リング４とを備える。両リングはＶ字形を有し、開口面が同じ方向（ここでは内方、別の実施形態においては外方）に向く。

軸シール帯におけるシールを向上させるために、このシールリングはプロファイリング１０を有する。

図５に本発明に係るシールリングの部分的な扇形の３次元視界を示す。該シールリングは内側Ｖ字形状リング２と外側Ｖ字形状リング４とを有する。リング２とリング４との間の移り変わり領域は、上述した実施形態におけるようにここでは段階付けられていない。その代わり、内リング２はまた、上述した実施形態で存在する隙間に延在するので、全体として隙間のない移り変わりが作られている。

図６は、図２のものに対応するシールリングの全体の横断面を示す。

さらに、図３及び４の実施形態の組合せが可能である。すなわち、プロファイリングと被覆の両方をシール帯（又はシール帯の一つ若しくはその他のいくつかのシール帯）に設けることができる。プロファイリングを被覆と同じリングに配設することができる。したがって例えば、図３のものと類似したシールリングは、中間リングのプロファイリングをさらに具え得る。

他の実施形態においては、リング（又はいくつかのリング）を被覆し、他のリング（又は他のいくつかのリング）をプロファイル化する。例えば、図３に基づく実施形態において、被覆が内リングおよび中間リングのみに延在する一方、外リングは被覆されず、プロファイル化される。

様々な数（二つ、三つ、又はそれ以上）のリング、任意の被覆及び任意のプロファイリングを、必要に応じて相互に組合し得る。二つの軸シール帯を同一の様式で具現化することは必ずしも必要でない。したがって例えば、第一のシール帯のみを被覆する一方、第二のシール帯のみをプロファイル化することができる。また、一つのシール帯のみを被覆及び／又はプロファイル化することができる。

本発明はまた、四つ以上のリングを有する実施形態に及び、この場合中間リングの数が二つ以上になる。本発明のシールリングは、内部に向かって、また外部に向かって両方に開口するように成形することができ、上記説明においては例として内部に開口する改良型のみを記述する。

Claims (4)

1. 第一および第二の軸シール帯を有するシールリングであって、
   Ｖ字形横断面の内閉リング（２）と、
   開口面が該内リング（２）の開口面と同じ方向に向くＶ字形横断面の外閉リング（４）とを備え、
   前記外リング（４）が非熱硬化性材料からなり、また前記内リング（２）が熱硬化性材料からなり、
   少なくとも前記内リング（２）又は前記外リング（４）が、前記軸シール帯の少なくとも一つに凹凸部を有し、
   前記内リング（２）又は前記外リング（４）が、前記軸シール帯の少なくとも一つに被覆を有することを特徴とするシールリング。
2. 前記内リング（２）と前記外リング（４）との間に配設され、開口面が前記内リング（２）の開口面及び前記外リング（４）の開口面と同じ方向に向くＶ字形横断面の一つ以上の閉中間リング（６）をさらに備える、請求項１に記載のシールリング。
3. 前記外リング（４）が、前記内リング（２）の材料より軟質の材料からなる、請求項１又は２に記載のシールリング。
4. 前記Ｖ字形リング（２，４，６）の少なくとも一つが、他の前記Ｖ字形リング（２，４，６）の少なくとも一つと材料厚及び／又は材料が異なる請求項１ないし３のいずれかに記載のシールリング。
   

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