JP6256864B2 - スライドリングシール - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載のスライドリングシールに関する。

従来技術
独国特許出願公開第１０２０１１１１４３４９号明細書は、ベローズ状ばね手段を有するスライドリングシールを既に開示している。上述のスライドリングシールの場合、カウンターパートリングが支持リングに収容されており、支持リング自体はシャフトに割り当てられている。支持リングは、シャフトの回転中にカウンターパートリングを駆動するためにシャフトに固定して結合されている。

前記構成の場合、支持リングと、カウンターパートリングとは、特に高いレベルの精度でシャフトに取り付けられなければならない。支持リングがシャフトに押し付けられると、特にカウンターパートリングの所要の円錐度が不利な影響を受けるおそれがある。従って、カウンターパートリングの位置的な誤りが実質的に生じ得ないスライドリングシールが必要とされている。スライドリングシールが高いレベルの作動能力を有し、かつ頑丈であることがさらに望まれる。

発明の提示
従って、本発明の課題は、製造するのが安価かつ容易で、特に少数の構成部材を含む構成を有しながら、２つのチャンバを確実かつ永久に封止するように、導入部に明示されたタイプのスライドリングシールを改良及び開発することである。

本発明は、請求項１の特徴によって上述の課題を解決する。

本発明によれば、別個の支持リングを省略することができることがまず認識された。従来技術とは対照的に、カウンターパートリングは、別個の部分として製造されなければならない支持リングに特に収容されていない。むしろ、カウンターパートリングは、カウンターパートリングをシャフトに固定するためにシャフトに割り当てることができる軸方向突出部を有する。本発明によれば、突出部と、カウンターパートリングとは、一体に、かつ好適には材料が一体の形式で形成されている。これに関して、従来技術において慣用的に使用されている支持リングは、カウンターパートリングに一体化されている。これは、スライドリングシールの構成の大幅な単純化を生じる。特に、最初に要求される円錐度は、工場においてカウンターパートとその突出部との製造中に既に設定することができる。本発明によれば、カウンターパート用の別個の支持リングは省略され、これにより、本発明によるスライドリングシールは、少ない構成部材を含みかつ頑丈な構成を有する。

その結果、導入部に述べた課題が達成される。

突出部は、円筒状スリーブの形式であることができる。円筒状スリーブは、シャフトを包囲することができる。円筒状スリーブは、シャフト上にリングの形式で押しはめられてよく、締りばめによってシャフトに固定されてよい。

ばね手段は、ベローズ状構成であることができる。この特定の構成により、ばね手段は、トルク入力を吸収することができ、かつスライドリングと、カウンターパートリングとのシール面が、作動的に有能な形式で互いに対して永久に向けられるように、補償作用を有することができる。

ばね手段は、ポリマから製造することができる。ポリマは安価である。驚くべきことに、ポリマ又はプラスチックは、ばね手段に課せられる機械的要求を満たすように十分に安定している。

この背景に対して、ばね手段をエラストマから製造することができる。特に、エラストマが天然ゴムから製造されるか又は天然ゴムを有することが考えられる。エラストマから成るばね手段は、特に有効な形式でねじれ変形を吸収することができ、スライドリングと、カウンターパートリングとのシール面が互いに対して適切に向けられるように、これらのねじれ変形を補償することができる。

ベローズ状ばね手段は、環状の停止領域によってスライダリングに対して当接することができ、かつ環状の接続領域によってハウジングに固定することができ、停止領域と、接続領域とは、少なくとも１つの弾性変形可能なヒンジ領域によって互いに接続されている。この特定の改良によって、ばね手段には、所定の幾何学的形状が付与されている。この幾何学的形状は、軸方向に僅かにたわみ可能でありながら、所要の半径方向剛性及びねじり剛性が保証されることを可能にする。それにもかかわらず、ヒンジ領域と、エラストマの剛性の適切な選択とにより、十分な接触圧力がスライドリングに加えられることが可能である。

この背景に対して、ヒンジ領域は、横断面がＳ字形であることができる。これにより、軸方向に僅かなたわみが許容されつつ、所要の半径方向剛性及びねじり剛性が保証される。

少なくとも１つのシール面は、０．１μｍ〜Ｗのサイズの隆起部若しくは凹凸部を有することができ、ここで、Ｗは、式
Ｗ＝０．０３Ｄｍ／ｓ
に従って計算され、平均直径Ｄｍは、円形リング状シール面の外径及び内径の平均値を表し、ｓは、スライドリング又はカウンターパートリングの厚さを表す。驚くべきことに、スライドリング及び／又はカウンターパートにおいて製造により生ぜしめられた凹凸部は、ベローズ状ばね手段によって補償することができる。従って、カウンターパートリング及びスライドリングのシール面の厄介な修正及び再加工は不要である。この記載の文脈における隆起部、凹凸部又は平坦度は、ＤＩＮ ＩＳＯ １１０１に従って測定される。０．０３という上記係数は、この記載に基づいて当業者が適切であると考え得る、より大きな値であってもよい。

少なくとも１つのシール面は、０．１μｍ〜５００μｍのサイズの隆起部又は凹凸部を有するおそれがある。スライドリング及び／又はカウンターパートリングは、最大でも５ｍｍの厚さを有することができる。驚くべきことに、カウンターパートリングとスライドリングとが極めて薄いスライドリングシールは、特に、実質的に箔状の形式であり、特に高い作動能力を有することが認識された。特に薄いスライドリング及びカウンターパートリングは、ベローズ状ばね手段のばね力によって理想的な形式で互いに対して向けることができる。これにより、作動中、間隙形状が生ぜしめられ、この間隙形状は、シール面の製造公差に極めて僅かにしか依存せず、常に理想的な形式で適応及び整合する。間隙形状は、僅かに拡開しているか、平行であるか又は収束した断面のものであってよい。

突出部はシャフトを包囲することができる。これにより、突出部を、締りばめによってシャフトに押し付けることができる。

この背景に対して、突出部を、締りばめによってシャフトに定着させることができる。カウンターパートリングを、締りばめによって問題なくシャフトに取り付けることができる。

突出部は、カウンターパートリングのシール面に面した部分を有することができ、この部分は、包囲する間隙を形成するようにシャフトを包囲している。これにより、シャフトへの突出部の導入は容易にされる。突出部の適切な構成により、突出部は、シャフトの直径変動に関して耐性がありかつ頑丈である。突出部は、所定の領域において円錐形に延びることができ、シャフトに対して当接せず、ひいては、締りばめによって生ぜしめられた変形をカウンターパートリングへ伝達しない領域を提供するように設計することができる。これは、組立て中のカウンターパートリングの小さな位置的な誤りにつながり、スライドリングシール全体を極めて頑丈にする。

包囲する間隙が形成されている結果、突出部の金属薄板における塑性変形からのカウンターパートリングの切り離しが実現される。切り離しの結果、金属薄板において極めて大きな重なり合い及び塑性変形が許容されるので、その封止座部は、付加的な封止補助なしの金属構成であってよい。金属シール又は封止作用を実現することができる。塑性変形は、漏れ通路を確実に封鎖する。突出部は、シャフトに関して静的に封止することができる。静的なシールは、完全にゴム引きされているか、部分的にゴム引きされているか、シーリングラッカーが設けられているか、又は金属シール構成であってよい。

包囲する間隙は、円錐形間隙の形式であることができる。これにより、突出部の応力及び変形を減じることができる。突出部の押込みは、有効な形式で実現することができる。

突出部の３分の１がシャフトに対して当接しないと好ましい。これにより、カウンターパートリングの変形は、締りばめによって生じるあらゆる公差から切り離される。カウンターパートリングと、カウンターパートリングと一体に形成された突出部とは、好適には、少なくとも所定の領域において断面がＬ字形である。これは、単純な製造を可能にする。さらに、極めて薄い壁厚を実現することができる。これにより、カウンターパートリングの可撓性が達成され、これは、カウンターパートリングをシール面の製造公差に関して影響されにくくする。突出部を備えたカウンターパートリングは、取り付けられていない状態において頑丈であるため、製造により生ぜしめられかつ力により生ぜしめられる変形、特に円錐度は、組立て中に不利な影響を受けない。

前記スライドリングシールは、好適には、シール面に流体力学的揚力チャネル（溝）を備えるガス潤滑式スライドリングシールの形式である。

ここで記載されるスライドリングシールは、高いスライド速度及び中程度の圧力を有するギヤボックスシールのために使用されてよい。特に、スライドリングシールは自動車工業において使用されることが考えられる。ここでは、特に、スライドリングシールがターボチャージャシール、クランシャフトシール、ギヤボックスシール又は電気モータシールとして使用されることが考えられる。

ここに記載されるスライドリングシールのためのさらに別の使用が考えられる。

スライドリングシールの上側部分の断面図であり、カウンターパートリングと、カウンターパートリングから軸方向に突出した突出部とが、一体的に形成されている。 カウンターパートリングと一体に形成された突出部の部分的な断面図であり、突出部は、包囲する間隙が形成されるように締りばめによってシャフトに固定されている。

発明の実施の形態
図１は、スライドリングシールを示している。スライドリングシールは、軸方向に可動に取り付けられたスライドリング１と、カウンターパートリング３とを有する。スライドリング１と、カウンターパートリング３とはそれぞれ、互いに当接するシール面１ａ，３ａを有する。スライドリング１のシール面１ａは、カウンターパートリング３のシール面３ａと向き合って配置されている。スライドリング１は、ばね手段４によってカウンターパートリング３に対して押し付けられている。

カウンターパートリング３は、軸方向突出部５と一体に形成されている。軸方向突出部５は、カウンターパートリング３をシャフト６に固定するためにシャフト６に配設することができる。

突出部５は、円筒状スリーブの形式である。突出部５は、材料が一体の形式でカウンターパートリング３と一体に形成されている。カウンターパートリング３と、突出部５とは、１つの別個の構成部材を形成している。この構成部材は、所定の領域、特に回転軸線の一方の側において、断面がＬ字形である。構成部材は、好適には金属薄板から製造されている。

ばね手段４は、ベローズ状である。ばね手段４は、エラストマから製造されている。ベローズ状ばね手段４は、環状の停止領域７によってスライドリング１に対して当接しており、環状の接続領域８によってハウジング９に固定されており、停止領域７と、接続領域８とは、少なくとも１つの弾性変形可能なヒンジ領域１０によって互いに接続されている。停止領域７と、接続領域８と、ヒンジ領域１０とは、材料が一体の形式で一体に形成されている。ベローズ状ばね手段４の製造のために、好適には天然ゴムが使用される。

少なくとも１つのシール面１ａ及び／又は３ａは、０．１μｍ〜５００μｍのサイズの隆起部又は凹凸部を有する。スライドリング１及び／又はカウンターパートリング３は、最大でも５ｍｍの厚さを有する。これにより、スライドリング１と、カウンターパートリング３とは、特に高いレベルの可撓性を有する。スライドリング１及びカウンターパートリング３は、好適には金属薄板から製造されている。

図１は、スライドリングシールを示している。このスライドリングシールでは、ハウジングの領域１３は、金属シール形式、完全にゴム引きされた形式又は部分的にゴム引きされた形式で、又はシーリングコンパウンド、特にシーリングラッカーを介在させながら、カウンターパート壁部１４に取り付けられている。

図２は、シャフトと、ここに記載されたタイプのスライドリングシールとを含む配置を断面図で示しており、突出部５がシャフト６を包囲している。突出部５は、締りばめによってシャフト６に取り付けられており、一緒に回転するようにシャフト６に結合されている。突出部５は、カウンターパートリング３のシール面３ａに面した部分１１を有することができ、この部分１１は、包囲する間隙１２を形成するようにシャフト６を包囲している。特に、突出部の最後の３分の１は、円錐形であり、突出部５がシャフト６に押しはめられた後、この最後の３分の１はシャフトに対して当接しない。これにより、カウンターパートリング３は、締りばめによって生じ得る変形及び応力から切り離される。間隙１２は、スライドリング１に面した側における箇所までテーパするように形成されている。これにより、円錐形の間隙が形成されている。

Claims (10)

1. スライドリングシールであって、軸方向に可動に取り付けられたスライドリング（１）と、カウンターパートリング（３）とを有し、前記スライドリング（１）と、前記カウンターパートリング（３）とはそれぞれ、互いに当接するシール面（１ａ，３ａ）を有しており、前記スライドリング（１）のシール面（１ａ）は、前記カウンターパートリング（３）の前記シール面（３ａ）と向き合って配置されており、前記スライドリング（１）は、ばね手段（４）によってカウンターパートリング（３）に対して押し付けられている、スライドリングシールにおいて、
   前記カウンターパートリング（３）は、軸方向突出部（５）と一体に形成されており、該軸方向突出部（５）は、前記カウンターパートリング（３）をシャフト（６）に固定するために該シャフト（６）に配設することができ、
   前記ばね手段（４）は、ベローズの形式で構成されており、環状の停止領域（７）によって前記スライドリング（１）に対して当接しておりかつ環状の接続領域（８）によってハウジング（９）に固定されており、前記停止領域（７）と、前記接続領域（８）とは、少なくとも１つの弾性変形可能なヒンジ領域（１０）によって互いに接続されていることを特徴とする、スライドリングシール。
2. 前記軸方向突出部（５）は、円筒状スリーブの形状である、請求項１記載のスライドリングシール。
3. 前記ばね手段（４）は、ポリマから製造されている、請求項１又は２記載のスライドリングシール。
4. 前記ポリマは、エラストマの形式である、請求項３記載のスライドリングシール。
5. 前記ヒンジ領域（１０）は、横断面がＳ字形である、請求項１から４までのいずれか１項記載のスライドリングシール。
6. 少なくとも一方の前記シール面（１ａ，３ａ）は、０．１μｍ〜Ｗのサイズの隆起部若しくは凹凸部を有し、ここで、Ｗは、式
   Ｗ＝０．０３Ｄｍ／ｓ
   によって算出され、平均直径Ｄｍは、円形リング状の前記シール面（１ａ，３ａ）の外径及び内径の平均値を表し、ｓは、前記スライドリング（１）又は前記カウンターパートリング（３）の厚さを表す、請求項１から５までのいずれか１項記載のスライドリングシール。
7. シャフト（６）と、請求項１から６までのいずれか１項記載のスライドリングシールとを備え、前記軸方向突出部（５）は前記シャフト（６）を包囲していることを特徴とする、配列。
8. 前記軸方向突出部（５）は、締りばめによって前記シャフト（６）に取り付けられている、請求項７記載の配列。
9. 前記軸方向突出部（５）は、前記カウンターパートリング（３）のシール面（３ａ）に面した部分（１１）を有し、該部分（１１）は、包囲する間隙（１２）を形成するように前記シャフト（６）を包囲している、請求項７又は８記載の配列。
10. 前記間隙（１２）は、円錐形間隙である、請求項９記載の配列。

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