JPH0579859B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ラジアル軸封リングに係り、特にそ
のリツプリングの構成に関する。

（従来の技術） 従来、補強リングとそれに固定されたゴム弾性
材料製リツプリングから成り、該リツプリングが
シーリング縁と該シーリング縁の方向に収斂して
いる第１及び第２の円錐面とを備え、外気に面す
る上記第２の円錐面が上記シーリング縁から離れ
た側で第３の円錐面によつて制限されていて、こ
の第３の円錐面はシーリング軸に対して第２の円
錐面とシーリング軸との狭角よりも小さい角度を
挟んでおり、そして上記第２及び第３の円錐面の
領域には半径方向内方に突出し周辺方向に均等に
配分されていて流体力学的に作用する漏洩流体の
ためのリターン要素が設けられており、このリタ
ーン要素がシーリング縁にまで延びている、ラジ
アル軸封リングが知られている。

そのようなラジアル軸封リングは米国特許第
3785660号から公知である。それによつて達成さ
れた使用期間は未だ満足すべきものではない。

（発明が解決しようとする課題） 従つて、本発明の目的はそのようなラジアル軸
封リングを改善された使用期間が得られるように
更に改良することである。

（課題を解決するための手段） この課題は本発明によれば補強リングとそれに
固定されたゴム弾性材料製リツプリングから成
り、該リツプリングがシーリング縁と該シーリン
グ縁の方向に収斂している第１及び第２の円錐面
とを備え、外気に面する上記第２の円錐面が上記
シーリング縁から離れた側で第３の円錐面によつ
て制限されていて、この第３の円錐面はシーリン
グ軸に対して第２の円錐面とシーリング軸との狭
角よりも小さい角度Ａを挟んでおり、そして上記
第２及び第３の円錐面の領域には半径方向内方に
突出し上記シーリング縁の周辺方向に均等に配分
されていて流体力学的に作用する漏洩流体のため
のリターン要素が設けられており、このリターン
要素がシーリング縁にまで延びているラジアル軸
封リングにおいて、 上記第１の円錐面と上記シーリング縁との間に
実質的に半径方向に延在するリング形状の中間面
が設けられており、そしてこの中間面が幅Ｃを有
し、この幅Ｃが、上記第２の円錐面の最大の円周
上の点Ｅから半径方向に前記シーリング縁まで延
びる線分の大きさＤに概ね等しいことを特徴とす
るラジアル軸封リングによつて解決される。好ま
しい実施例が従属特許請求項に記されている。本
発明によるラジアル軸封リングでは、第１の円錐
面とシーリング縁との間に実質的に円形リング形
状に形成された中間面が設けられていて、この中
間面が半径方向に幅Ｃを有し、この幅Ｃは第２の
円錐面の最大の円周上の点Ｅから半径方向に前記
シーリング縁３まで延びる線分の大きさＤに合致
している。この中間面はシーリングすべき空間の
方に向いており、第２の円錐面は外気の方に向い
ている。双方の面はシーリング縁において互いに
交差しており、シーリング縁に更に周辺に均等な
間隔で配分された流体力学的リターン要素が当接
している。中間面も第２の円錐面も半径方向に非
常に僅かな延長のみを有し、これは通常１mm以下
である。この値は同時に流体力学的に作用するリ
ターン要素の断面形状の半径方向延長を示し、こ
のリターン要素は一般的に半径方向内方に向いた
側に同様にシーリング軸を囲むように考えられた
円錐面によつて制限されている。このリター要素
は完全に第３の円錐面に平行に延びており、且つ
同時にいかなる場合にもシーリング縁に交差して
いる。

シーリングリツプは弾性ゴム材料から一体に作
られており、且つ一般的にその成形及び補強中に
補強リングに連結される。この補強リングは金属
材料あるいはプラスチツク材料から構成される。

本発明によるラジアル軸封リングのシーリング
リツプはそのシーリングすべき軸の表面に接触す
るゾーンの領域に、即ちシーリング縁の領域に非
常に細長い断面形状を有している。それによつ
て、軸線方向におけるシーリングリツプの弾性的
柔軟性が改善され、これによりこの軸線方向に柔
軟性を有するシーリング縁を通つて漏洩流体は今
までの実施例よりも比較的良好な方法でシーリン
グすべき空間に戻されることができる。これによ
つて全体的に達成されたシーリング効果が明らか
に改善される。

シーリング縁はシーリングすべきスペースに面
する側で、実質的に半径方向に延びている中間面
によつて制限される。軸が回転しているとき、シ
ーリングすべきスペースに含まれる流体、例えば
潤滑油は、シーリング縁に到達したときに、中間
面を半径方向外側に伝わり、中間面から更に第１
の円錐面へと移行することができ、従つて従来よ
りも良好な方法で冷却することができる。この領
域に達した潤滑油もシーリング端を形成する弾性
ゴム材料も、これによつてより良好な方法で過熱
を防止される。シーリングリツプの材料脆化発生
の危険も、リツプリングあるいはシーリングすべ
き軸表面へのオイルカーボンの集積現象発生の危
険もそれによつて明らかに減少する。

シーリング縁は本発明によるラジアル軸封リン
グでは弾性加圧の下でシーリングすべき軸の表面
に接触している。このシーリング縁自体は変形可
能な弾性材料からなつており、この材料は、加圧
によつて、シーリング面に対して、リツプリング
に成形されたシーリング縁の僅かな軸線方向幅の
拡張を生ずるようになつている。その結果、この
拡張が軸の回転のとき軸上に適切に膨張した回転
トラツク幅を生ずる。この場合、その膨張はシー
リングリツプの細長い断面形状のため、シーリン
グ縁の領域では勿論、シーリングリングの全使用
期間中非常に僅かな変化しか生じない。全使用期
間中均等なシーリング効果を達成するためにはこ
れが極めて有利であり、そして、シーリングに必
要な単位面積当りの表面圧力が比較的小さな大き
さの加圧ばねで達成できる。

回転軌道の幅の僅かな軸線方向の拡張によつ
て、本発明による実施例では、シーリング縁とシ
ーリングすべき軸の表面との間に異物の固着の危
険が明らかに減少する。従つて、異物によるリツ
プリングの早期故障を回避することができる。

シーリングリツプはシーリング縁の領域におい
て、流体力学的に有効なリターン要素の断面形状
に実質的に一致している断面形状を有している。
この断面形状は、この場合、シーリングすべき軸
の表面に対し、その軸の全周にシーリング縁の非
常に均衡のとれた加圧を生ずる。このシーリング
縁の軸全周にわたる均衡のとれた加圧は、回転軸
の場合、全周に均衡のとれたシーリングリツプの
摩耗状態を与えるが、非回転軸の場合でも、良好
な静的シーリング効果が得られ、このことは回転
軸の場合と同様に非常に有利である。新規なラジ
アル軸封リングの良好なシーリング効果はこれに
よつて特に長期間に亘つて殆ど不変に維持され
る。

中間面の実質的に半径方向の配置により、軸の
回転中、ほんの僅かな半径方向の力がシーリング
すべき媒体からリツプリングに加えられるのみで
ある。良好なシーリング効果を達成するのに必要
なシーリングすべき軸の表面へのシーリング縁の
加圧はこれによつて何の問題もなく最適値に合わ
せることができる。シーリングすべき軸のそれぞ
れの回転数に全く関係なく実質的に常に最適値に
維持され、これによつてすばらしいシーリング効
果が長期間に亘つて保証されるばかりでなく、同
時に使用期間中に生ずる摩耗の最小化を保証する
ことができる。同時にまた、シーリング縁に直接
隣接するシーリングすべき媒体の縮充応力
（Walkbeanspruchung）を明らかに減少し、これ
によつてその中の熱発生を減少する。標準運転条
件の下で、動的シーリングゾーンの冷却により均
等な潤滑を保証するのに、それは非常に有利であ
る。

リツプリングの断面形状は本発明によるラジア
ル軸封リングでは、僅かに半径方向に延びている
中間面を必要とする他は、今までの実施例の場合
と同様に形成することができる。従つて、場合に
よつては、必要な金属材料の圧力ばねは今までと
同様な方法で形成し、配置する可能性がある。長
期間に亘り同じシーリング効果を保証するのに、
それは有利である。

第２の円錐面はシーリング軸線と30〜60度好ま
しくは40〜50度の円錐角をとらなければならな
い。特に最後に記した範囲では、シーリングすべ
き空間内への漏洩流体の良好な戻りが望ましい変
形によつてシーリング縁の領域にシーリングリツ
プの十分な機械的抵抗力の達成と同様に保証され
る。

中間面はラジアル軸封リングのシーリング軸
と、取付けた状態において約90度の角度をとるこ
とが好ましい。±10度の僅かな偏差は勿論許容さ
れる。

中間面はシーリングすべき軸の直径に関係な
く、半径方向に0.5乃至１mmの延長部分を有して
いることが好ましい。好ましくは、0.1乃至0.5mm
の半径方向の幅であり、詳細にはそれは0.15乃至
0.3mmである。

（実施例） 以下に添付図面を参照して本発明の好適な実施
例について説明する。

第１図に示したラジアル軸封リングは、その外
形寸法が実施例に対応している、この実施例は、
特にクランク軸及び他の一方向に回転する機械部
分のシーリングに使用される。この軸封リング
は、銅板の補強リング１と、その内側の加硫した
ゴムのリツプリング２とから成つている。

リツプリング２は、シーリング縁３を備えてお
り、且つシーリング縁３の半径方向外方の領域に
周辺の溝を有しており、その中に金属材料のリン
グ状螺旋ばね１０が挿入されている。このばね１
０は、ラジアル軸封リングの取付状態において張
力下にあり、且つシーリング縁３とシールすべき
軸１１の表面へ半径方向に加圧する作用をしてい
る。

第１図中の「Ｚ」の部分の拡大図を第５図に示
す。シーリング縁３は、第２の円錐面５とラジア
ル軸封リングの組立状態において実質的にシーリ
ング軸線１２に垂直に延びている中間面９との間
の切断縁部によつて形成されている。中間面９
は、半径方向の延長部、すなわち幅Ｃを有してお
り、第２の円錐面５が、その最大の円周上の点Ｅ
から半径方向にシーリング縁３まで延びる線分の
大きさＤを有している。この２つの値は本質的に
相応しており、そして80mmの直径を有するクラン
ク軸のシーリングに関する図示の実施例では0.2
mmである。ＣとＤとの値の相互の偏差約±20％は
難なく許容される。第２の円錐面５は、中間面９
と約45度の角度をなしている。

半径方向外方に、第１の円錐面４が中間面９に
接続しており、第３の円錐面７が第２の円錐面５
に接続している。第１の円錐面４と、シーリング
軸線１２との間の角度は、図示の実施例では50度
であり、第３の円錐面７とシーリング軸線１２と
の間の角度Ａは12度である。

第２の円錐面５及び第３の円錐面７が外気６に
面しており、中間面９及び第１の円錐面４がシー
ルされる空間に面している。

外気に面する円錐面５及び７上には、周辺方向
に均等に分配され且つ半径方向内方に突出してい
る流体力学的リターン要素８が設けられている。
これ等のリターン要素８はリツプ状に形成されて
おり、且つ周辺方向において、シーリング軸線１
２と約30度の角度をなしている。その傾斜方向
は、軸に付着した漏洩流体がシールされる空間へ
戻るように選択されている。リターン要素８の断
面形状は、中間面９と第２の円錐面５との間のシ
ーリングリツプが有している断面形状と全く同じ
である。流体力学的リターン要素８は、内側にお
いて前記の円錐面によつて制限されており、且つ
第３の円錐面７に平行に延びていて、そしてシー
リング縁３に交差している。

第１図による前記のラジアル軸封リングの内側
が、平面図で第２図に示されている。２つの互い
に交差する面によつて形成されているシーリング
縁３が、連続のバンドとして形成されており、そ
して流体力学的リターン要素８がそれらの側に同
様に、２つの互いに交差する面によつて形成され
た縁によつて制限されていることが分かる。これ
らの縁はシーリング縁３にまで延びており、これ
によつて漏洩流体は確実にシーリング縁３を越え
てシールされる空間に戻される。流体力学的リタ
ーン要素８の前記の縁と、シーリング縁３との間
の相互の接触域の領域において、非常に僅かな材
料の合着を生ずる。これによつてシーリングすべ
き軸の表面へのシーリング縁３の加圧は、殆ど
各々の周辺部分において同じ大きさとなる。長期
間に亘つて良好なシーリング効果を達成するため
には、これが非常に有利である。

２つの異なるリツプリングの内部の平面図が、
第３図及び第４図に示されている、これ等のリツ
プリングは、シーリングすべき軸の回転方向に関
係なく、良好な効果を有している。

第３図による実施例では、唯一の流体力学的に
作用するリターン要素８のみがあり、これがシー
リングすべき軸の全周を囲んでおり、且つＳ形状
乃至Ｚ形状のコースを有している。それによつて
シーリングすべき軸の回転方向に関係なく、常
に、軸に付着した漏洩流体を軸線方向にシーリン
グされる空間の方への運搬作用を行うことができ
るリターン要素の周辺領域が提供される。リター
ン要素８は、内方に向いたカツテイングエツジを
有する３角形の断面形状を有しており、カツテイ
ングエツジは規則的に配分された周辺間隔でシー
リング縁３に接触している。

第４図に示した実施例は、前記の実施例と機能
的に類似している。しかし、この場合には多くの
流体力学的に作用するリターン要素８があり、こ
れらは軸線に平行な延長部に作られており、且つ
内側において、シーリング縁３にまで延びている
カツテイングエツジによつて制限されている。リ
ターン要素８は、３角形の断面形状を有してお
り、これは互いにシーリング縁３と交差している
面の形状と同様な細長い寸法形状に作られてい
る。これによつて、並びにリツプリングの製造に
使用したゴム弾性材料の大きな弾性柔軟性によ
り、シーリングすべき軸に接触するリツプリング
の部分が、接触しない他の部分に対して、周辺方
向の変形を生ずる。この弾性変形は、シーリング
縁３の効果に関するものであり、この変形は、製
造された時点で軸線に平行なリターン要素の形状
が、シーリング縁３に隣接するリターン要素８に
おいて、大きく偏向することによるもであつて、
このリターン要素がシーリングすべき軸の軸線に
傾斜した相関関係をとり、そして漏洩流体に対す
るリターン作用を行うことができるという以外に
更に他の意味はない。

変形方向は、シーリングすべき軸の回転方向に
左右される、従つてそれによつて生ずるリターン
効果は、軸がシーリングの標準的使用中、交番す
る回転方向を有している場合にも有効である。

（効果） 以上のように本発明に基づくラジアル軸封リン
グによれば、従来のものに比較して、はるかに耐
用年数の長いラジアル軸封リングを得ることがで
きる。

また、シーリング縁の領域が、非常に細長い断
面形状を呈するように形成されるから、シーリン
グ縁の軸方向における弾性的柔軟性が改善され、
これにより、漏れ出た流体は、従来よりも良好な
方法で軸方向に被密封空間側に戻ることができ
る。

更に、実質的に半径方向に延在するリング形状
の中間面の構成により、シーリング縁に到達した
被密封空間側の流体は、この中間面を伝い半径方
向外側に移動し、更に第１の円錐面へと移行する
ことができるから、このシーリング縁に到達した
流体も、シーリング縁を形成する弾性ゴム材料も
従来よりも良好な方法で過熱を防止される。その
結果、シーリング縁の領域での材料脆化の危険
性、またシーリング縁あるいはこれに接する軸表
面へのオイルカーボンの集積の危険性をいずれも
これによつて減少させることができる。

更にまた、本シーリング縁は非常に細長い断面
形状を有しているために、シーリング縁と被密封
軸表面との間に異物が固着することの危険性が回
避でき、また熱による変化も極めて僅かであり、
このため全使用期間中、均等なシーリング効果を
維持することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、取付けた状態の、且つ半分に切断し
た図の本発明によるラジアル軸封リングを示して
いる。第２図は、第１図に示されたラジアル軸封
リングの内側の断面である。第３図及び第４図
は、それぞれ軸の回転方向に関係なく有効である
ラジアル軸封リングの内側の断面である。第５図
は第１図中の円Ｚで囲まれた部分の拡大図であ
る。 １……補強リング、２……リツプリング、３…
…シーリング縁、４……第１の円錐面、５……第
２の円錐面、７……第３の円錐面、８……リター
ン要素、９……中間面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 補強リングとそれに固定されたゴム弾性材料
   製リツプリングから成り、該リツプリングがシー
   リング縁と該シーリング縁の方向に収斂している
   第１及び第２の円錐面とを備え、外気に面する上
   記第２の円錐面が上記シーリング縁から離れた側
   で第３の円錐面によつて制限されていて、この第
   ３の円錐面はシーリング軸に対して第２の円錐面
   とシーリング軸との狭角よりも小さい角度Ａを挟
   んでおり、そして上記第２及び第３の円錐面の領
   域には半径方向内方に突出し上記シーリング縁の
   周辺方向に均等に配分されていて流体力学的に作
   用する漏洩流体のためのリターン要素が設けられ
   ており、このリターン要素がシーリング縁にまで
   延びているラジアル軸封リングにおいて、 上記第１の円錐面４と上記シーリング縁３との
   間に実質的に半径方向に延在するリング形状の中
   間面９が設けられており、そしてこの中間面９が
   幅Ｃを有し、この幅Ｃが、上記第２の円錐面５の
   最大の円周上の点Ｅから半径方向に前記シーリン
   グ縁３まで延びる線分の大きさＤに概ね等しいこ
   とを特徴とするラジアル軸封リング。 ２ 上記第２の円錐面５が上記シーリング軸線に
   対して角度Ｂを挟んでおり、その角度が30乃至60
   度であることを特徴とする請求項１に記載のラジ
   アル軸封リング。 ３ 上記第２の円錐面５が上記シーリング軸線に
   対して約40乃至50度の角度を挟んでいることを特
   徴とする請求項１に記載のラジアル軸封リング。 ４ 上記中間面９が上記シーリング軸線に対して
   約90度の角度を挟むように配置されることを特徴
   とする請求項１〜３のいずれかに記載のラジアル
   軸封リング。 ５ 上記中間面９が0.5乃至1.0mmの幅を有してい
   ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
   載のラジアル軸封リング。 ６ 上記中間面９が0.1乃至0.5mmの幅を有してい
   ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
   載のラジアル軸封リング。 ７ 上記中間面９が0.15乃至0.3mmの幅を有して
   いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
   記載のラジアル軸封リング。