JPH0678788B2 - シール装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、互いに対して相対運動が可能な２つの同心状
機械要素であって、第１の機械要素は平滑な接触面を有
し、第２の機械要素は、第１の機械要素の接触面に対向
し、第１の面、第２の面及び該両面を連結する溝底部か
らなる収納部を有する、両機械要素間の隙間を、該収納
部により第２の機械要素に対して縦方向に固定され、第
１の機械要素の接触面にシールしながら当接するシール
リングを用いてシールするシール装置であって、該シー
ルリングにはシール稜部が設けられ、該シールリングは
半円形の断面を有するシール装置に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） そのようなシール要素は、“India Rubber World"、第1
25巻、第５号、1952年２月発行、第575〜578頁、ニュー
ヨーク、アメリカ合衆国、における出版物、T.J.McCuis
tionによる“A new Rotory Seal for High-Speed and H
igh-Pressure Applications"から公知になった。

弾性を有するＯリングは、それ自体シール要素として用
いられ、あるいは組合わせシール装置用ばね要素として
用いられる。それらは、軸方向及び／又は半径方向の変
形力を受けることができる。Ｏリングは、断面に関して
は最も小さいシール要素であるが、装着空間が一部非常
にきつい寸法を与えられるので小さな円周のＯリングの
みが往復運動機械要素をシールする手段として用いるこ
とが可能である。Ｏリングの変形又は押圧の程度がシー
ル力となる。該変形による反動力及びシールされるべき
媒体の圧力の和がシールに必要な押圧力になる。しか
し、もしシール要素の円周が小さく、装着溝が不正確に
製造されている場合には、その結果生じ得る難点は、円
周の断面により高い圧力をかけることによっては相殺す
ることができない。何故ならば、そうするためには、よ
り大きい円周が必要となるであろうからである。しか
し、上記装着条件により、より大きい円周のＯリングの
使用は除外される。

前記出版物の教示によれば、公知のシール要素は回転シ
ールとして用いられている。この出版物の第６図に示さ
れているように、加圧された媒体はシール要素の平らな
面に作用する。媒体自体によるシール要素への圧力の軽
減は、この装置の場合は不可能である。また、該公知の
シール要素が回転する機械部品とともに動くという危険
が存在する。該公知のシール要素は往復運動する機械部
品をシールするためには用いることができない。

したがって、本発明の目的は、上記の種類のシール要素
を、シールされるべき表面に、小さな接触面で、加圧さ
れた媒体事態により該シール要素への圧力が軽減され得
るような仕方で当接するように改良することである。

（課題を解決するための手段及び作用） 本発明によれば、この目的は、シールリングが、第２の
機械要素に形成された収納部の第１の面（8;45）に面し
た湾曲した周面と、該収納部の第２の面（9;46）に面し
た平らな面と、第１の機械要素の接触面に当接するシー
ル稜部と、該シール稜部と前記平らな面との間に延在す
る、円錐形の面又は軸方向の第１の面部分及び半径方向
の第２の面部分の組み合わせとから形成されていること
において達成される。

かくして、本発明のシール装置は、シール稜部がシール
されるべき面に特に低摩擦で当接するというかなりの利
点を有する。かくして、離隔している機械部品及び溝底
部に対して効率的なシールを達成することができる。本
発明のシール要素は、対称的に設計された周面又は半径
方向の平らな面のいずれかが高圧側に面する。前記円錐
形の面又は前記軸方向の第１の面部分の効果により、シ
ールリングに作用する加圧された媒体自体によりシール
リングにかかる圧力が軽減される。かくして、圧力下の
シールリングの変形が効果的に相殺される。本発明のシ
ール稜部は、挿入された時にその当初意図された形状が
失われることなくその塑性変形により変形することがで
きる。かくして、効率的なシール稜部が装着後静止状態
に保たれる。本発明のシール稜部が加圧され、かつ往復
運動する部品が互いにシールされていれば、シール稜部
まで湾曲している周面のため媒体を低圧領域から高圧領
域に移すことができる。もし往復運動する部品が互いに
シールされるべきである場合は、前記湾曲した周面に対
して直径方向の平らな面が高圧側に向いていることが好
ましい。もし実際にそうであれば、シールリングの平ら
な面は前記第２の面から離隔され、シールリングは低圧
側に面するその湾曲した周面が対向する面に当接する。

さらに、本発明のシール装置は、構造的に決定された装
着条件に適合させることが可能であり、最小の輪郭（pr
ofile）を有する収納部中に装着できるという利点があ
る。Ｏリングの製造用に既に存在している型も、小さな
手直しを加えると、本発明のシール装置の製造に用いる
ことができる。本発明のシール装置が半円形の断面を有
する場合は、軸方向で見た場合、元来必要とされていた
装着空間の半分を節約することが可能である。溝の深さ
は、大きいままにしておくことが可能である。かくし
て、恒久的な圧力変形がよりよく補償される。本発明の
シールリングは、所定の長方形の溝に挿入されるが、従
来使用されている丸い周囲を有するシールリングに較べ
た場合、丸い周囲を有するシールリングの直径に対して
かなり大きい直径を有する。その結果、公知のものに較
べてかなり大きいシール力が本発明のシールリングのお
かげで達成できる。断面が半円形のシールリングは、製
造用の型の半分のみを用い、対応して輪郭形成される
（profiled）半分を覆うために対応部材として平らで滑
らかな板を挿入して既存のＯリング用の型を用いて製造
することも可能である。

本発明のシールリングがゴム弾性を有する材料で製造さ
れた場合には、公知のＯリングが機械部品をシールする
ために用いられている場所ならどこでも使用することが
できる。本発明のシールリングが好ましいのは、公知の
Ｏリングに較べてより小さな空間しか必要としないこ
と、そしてシールリングにシール稜部も設計されている
ことである。本発明のシールリングが強靱な弾性材料で
製造されれば、それは該強靱な弾性材料で製造されてい
るシールリングが協働するあらかじめ応力を加える要素
の弾性変形からシール力を得る。該あらかじめ応力を加
える要素は、ゴム弾性を有し応力を加えるリング（単数
若しくは複数）、コイルばね、ホースばね又は板ばねで
あってもよい。シールリングが強靱な弾性材料のポリウ
レタンで製造された場合は、該あらかじめ応力を加える
要素は用いないでもよい。

本発明のシールリングを安定化するためには、金属、セ
ラミック又はシールリングに較べてより固い他の材料製
の支持リングを用いてもよい。該支持リングを用いてシ
ールリングが安定化される。さらに、一個又は数個の支
持リングは、圧力下のシールリング材料の変形を防止す
る。支持リングは、弾性を有する材料で製造されたシー
ルリングに較べて剛性を有し、硬質であり、シールリン
グの形状安定性に貢献する。したがって、シールリング
の下位区分をそれぞれ支持する数個の支持リングが好ま
しいことがある。

シールリングは、断面で見て湾曲した周面の反対側の部
分に、シール稜部から延在する、シールリングの軸に対
して半径方向及び軸方向に設計された第１及び第２の面
部分であって、加圧された媒体がこれらの面部分に当た
る時にそれらの設計の大きさに応じてシールリングにか
かる圧力を軽減する面部分をも有してよい。

かくして、本発明のシール装置は、シール技術の分野で
生じるあらゆる広範囲の要件をも満たすものとなる。シ
ールリングは、軸方向に密で、深い長方形の溝に収納さ
れてよいが、台形又は三角形の溝などの他の溝に装着さ
れてもよい。本発明のシールリングがＯリングの代わり
に用いられた場合、材料の節約はかなりのものであり、
本発明のシールリングはより廉価に製造可能でもある。
さらに、本発明のシールリングの表面は、表面仕上をし
てもよく、材料に潤滑剤を塗布してもよい。シールリン
グは、油圧装置における回転シールとして、又は軸方向
運動体の油圧シールとして使用してもよい。

さらなる利点は、説明及び添付の図面から明らかになる
であろう。上述の及び付け加えて述べられる特徴は、本
発明の他の態様において、個別に又はいかなる組み合わ
せにおいても使用してよい。

図面の簡単な説明 第１図は、半円形のシールリング及び本発明によるシー
ル稜部を有する本発明の第１実施例に係るシール装置を
示す。

第２図は、断面が半円形のシールリングを有し、本発明
によるシール稜部及び支持リングを有する本発明の第２
実施例に係るシール装置を示す。

各図は、本発明の対象を一部非常に模式的に示すもので
あり、一定尺度と解されるべきではない。個々の図の対
象は、それらの構造が最もよく示され得るような仕方で
示されている。

（実施例） 第１図は本発明の第１実施例に係るシール装置１を示
し、図示された態様においては、それはゴム弾性材料製
のシールリング２が第１の機械要素３に当接し、第２の
機械要素によりその所定位置に固定されている回転シー
ル装置である。該第１の機械要素３、例えばシャフト
は、平滑な接触面５を有し、該第２の機械要素４には収
納部６が設けられている。前記シールリング２は収納部
６内に配されるが、該部分は本実施例においては長方形
の溝である。もし収納部６が長方形の溝として設計され
れば、高圧側が前記シールリング２の第１図における右
側である場合、シールリング２は、湾曲した周面７が該
長方形の溝の第１の面８からその全面に亘って離れて、
収納部６の第２の面９に当接する。シール稜部10によ
り、互いに相対運動をする第１及び第２の機械要素3,4
間の隙間がシールされる。第１の面８を第２の面９と連
結する溝底部12は収納部６の深さを限定する。シールリ
ング２は半径方向の平らな面13がその全面で第２の面９
に当接する。シール稜部10は、前記湾曲した周面７と、
半径方向の、本図中では垂直方向の、面13と融合する円
錐形の面14との交叉線により形成される。シールリング
２の半径方向の広がりは、前記溝底部12から前記接触面
５まで延在している。装着された状態においては、シー
ルリング２は収納部６中であらかじめ応力を与えられて
いる。シールリング２はゴム弾性を有する材料、エラス
トマーにより製造されている。

もし機械要素３が機械要素４に対して軸方向に動く（往
復運動する）ならば、シールリング２はその湾曲した周
面７が前記第１の面８に当接する。加圧された媒体が前
記面13に作用し、その結果、空間が第２の面９と該面13
との間に生じる。

本発明のシール装置のシールリングのシール稜部の第２
の態様は、第１図において一点鎖線で示してある。この
態様においては、シール稜部10はシールリング２の軸に
対する軸方向の第１の面部分14′に続く前記第２の面９
に面する半径方向の第２の面部分14″と前記湾曲した周
面７との交叉線により形成される。

第２図は、シールリング41、第１の機械要素42及び第２
の機械要素43を有し、該シールリング41は支持部材44に
保持されている本発明の第２実施例に係るシール装置40
を示す。該支持部材44は支持リングとして設計される。
ゴム弾性を有するシールリング41及び実質的に変形不可
能な支持リング44は、第１の面45、第２の面46及び溝底
部47を有する長方形の溝に固定保持されている。支持リ
ング44は、第１の面45から離隔せしめられている。該長
方形の溝は、前記第１の機械要素42に向かって開口して
いる。第１及び第２の機械要素42,43間の間隙50は、第
１の機械要素42の接触面49に面するシール稜部48により
シールされる。

シールリング41は、該シールリング41の軸に垂直な面51
が前記第２の面46に当接している。シールリング41は、
前記溝底部47にも当接する。支持部材44は、広い範囲で
シールリング41の湾曲した周面52に当接するように形成
される。支持部材44は、その直径方向表面により前記第
１の面45から離隔される。支持リング44は、前記溝底部
47及び接触面49からも離隔されている。加圧された状態
では、支持リング44は高圧側に面し、半径方向、図中に
おいては直径方向の面51は低圧側に面する。

支持リング44を用いることにより、第２図のシール装置
は往復運動用の軸シールとしてのみならず回転シールと
しても用いてよい。

加圧された媒体は、第２図に示されているように支持リ
ングに当たることができるが、あるいは前記面51に当た
る。この場合、第２の面46が前記面51から離隔せしめら
れる。

第１図に基いて、本発明の構成をまとめると、互いに相
対運動することができる２つの同心状の機械要素間の間
隙11をシールするシール装置であって、第１の機械要素
が平滑な接触面を有し、第２の機械要素が収納部を有す
るシール装置は、シールリング２を収納する。該収納部
６は、第１の面８及び第２の面９により限定される。シ
ールリング２は、湾曲した周面７及び平らな面13を有
し、そのうちのいずれかが高圧側に完全に面していても
よい。シールリング２のシール稜部10は、円錐形の面14
又は半径方向の第２の面部分14″と前記湾曲した周面７
との交叉線により形成される。該円錐形の面14には前記
平らな面13が直接続いている。前記半径方向の第２の面
部分14″は前軸方向の第１の面部分14′を介して前記平
らな面13に続いている。本発明のシールリングは、限定
された圧力分布を有し、前記湾曲した周面７が高圧側に
面している場合は、シールリング２の全面が加圧された
媒体により第２の面９に確実に押圧される。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに対して相対運動が可能な２つの同心
   状機械要素であって、第１の機械要素（3;42）は平滑な
   接触面（5;49）を有し、第２の機械要素（4;43）は、前
   記第１の機械要素（3;42）の接触面（5;49）に対向し、
   第１の面（8;45）、第２の面（9;46）及び該両面（8;4
   5;9;46）を連結する溝底部（12;47）から成る収納部
   （6;53）を有する両機械要素間の隙間（11;50）をシー
   ルするシール装置において、 該シール装置は、前記第２の機械要素（4;43）の前記収
   納部（6;53）に収納されて少なくとも前記収納部（6;5
   3）の前記第１の面（8;45）及び第２の面（9;46）の一
   方により軸方向の動きを制約される略半円形の軸方向断
   面を有するシールリング（2;41）を備えて成り、 該シールリング（2;41）は、 前記収納部（6;53）の前記第１の面（8;45）に面した湾
   曲した周面（7;52）と； 前記収納部（6;53）の前記第２の面（9;46）に面した平
   らな面（13;51）と； 前記第１の機械要素（3;42）の接触面（5;49）に当接す
   るシール稜部（10;48）と； 該シール稜部（10;48）と前記平らな面（13;51）との間
   に延在する、円錐形の面（14;54）又は軸方向の第１の
   面部分（14′）及び半径方向の第２の面部分（14″）の
   組み合わせと； から形成されていることを特徴とするシール装置。
2. 【請求項２】前記シールリング（2;41）は、ゴム弾性を
   有する材料から製造可能であることを特徴とする請求の
   範囲第１項記載のシール装置。
3. 【請求項３】前記収納部（6;53）に配された支持部材
   （44）が前記シールリング（2;41）の少なくとも一つの
   面と当接することを特徴とする請求の範囲第１項又は第
   ２項記載のシール装置。
4. 【請求項４】前記支持部材（44）は、前記シールリング
   （2;41）の前記湾曲した周面（7;52）に適合可能である
   ことを特徴とする請求の範囲第３項記載のシール装置。
5. 【請求項５】前記シールリング（2;41）は前記第２の面
   （9;46）に当接することを特徴とする請求の範囲第１〜
   ４項のいずれか１項に記載のシール装置。