JPH11511839A - 軸シールおよび軸シールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 シール面区域への潤滑材供給を改善することによって摩擦トルク、固着・滑り現象、騒音を低減させるため、本発明は、次のような軸シール、特に、液圧ステアリング弁の軸シールを提案する。すなわち、該軸シールは、軸を取り囲むシールリング区域を有し、シールリング区域の軸側に設けられ、少なくとも１つのシール縁を備えている。該シール縁は、軸と接触することによって、軸の長手方向軸線に対し事実上直角の半径方向平面を形成する環状シール面の区域にシールを形成する。該シール縁は、環状シール面を数回カットする形状を有している。シール縁の角度は、軸の全周にわたって両側で一様であり、シール縁に隣接する区域は、シール縁内周から見て、少なくとも部分的に間隔を置いて配置され、圧力の作用時に、これら区域の面が軸に接触しないように設計されている。

Description

【発明の詳細な説明】 軸シールおよび軸シールの製造方法 本発明は、軸シール、特に液圧式ステアリング弁用の軸シールであって、該軸 シールが、軸を取り囲むシールリング区域と、該シールリング区域の軸側に設け られた少なくとも１つのシール縁輪郭部とを有し、該シール縁輪郭部が、軸の長 手方向中心軸線に対して事実上直角に位置する半径方向平面を形成する環状シー ル面の区域で軸にシール接触するようにされており、しかも、少なくとも１つの シール縁輪郭部が、環状シール面を数回カットする輪郭を有している形式のもの に関する。 前記形式のこの種の軸シールは、自体公知である。これらの軸シールは、とり わけ液圧式ステアリング弁内に用いるのが好ましい。液圧式ステアリング弁、例 えば回転滑り弁は、自体公知である。ケーシング内には、入力軸と出力軸とが配 置され、出力軸は、回転弾性部材、通常はトーションバーを介して、入力軸と結 合されている。出力軸は、またピニオンを介してステアリングギヤのラックと噛 み合っている。出力軸には、通常、入力軸を取り囲む弁スリーブが結合されてい る。複数の制御穴を介して、ケーシング側接続部を経て供給される液圧油は、相 応の制御通路へ送られる。 この種のサーボステアリング弁の場合、前記形式の軸シールが用いられる。こ れら軸シールには、通常、外側シールリング区域が含まれ、該区域は、軸に対し て軸シールをケーシング内または他の構成部材内に固定できるように構成されて いる。通常、シールリング区域は、環状の埋め込み部材を補強された弾性材料か ら成っている。該埋め込み部材もばね弾性を有するようにすることができる。通 常、少なくとも１つのシール縁輪郭部が、シールリング区域で軸に向かって、弾 性材料と一体に形成されている。シール縁輪郭部は、事実上、軸を取り囲むリン グを形成し、たいていは軸方向に、極めて短い広がりしか有さず、またウエブ状 でもある。通常、システムに起因するシール縁への誘導流（Schleppstroemung） は、発生せず、したがってシール面内へ流入することもない。シール面は、軸の 外輪郭上の仮想環状面であり、この仮想環状面内でシール縁輪郭部が軸にシール 接触する。誘導流が欠けていることで、高速回転軸の場合は特に、シール面の潤 滑が不足することがあり、このため機械応力及び熱応力が著しく増大する。これ は、とりわけ、シール面またはシール間隙内で流体連通が行われないためである 。通常、シール縁は軸の軸線に対し直角の平面内に位置している。この場合、潤 滑は、顕微鏡的粗さの凹凸と粘弾性のシール材料との協働によって発生する複雑 な経過に基づく。潤滑技術的に不利な流れ状態にある回転軸の場合に潤滑を改善 するために、すでに軸の軸線に対してＯリングを斜めに配置することが提案され ている。軸の軸線に対し斜めに配置されたＯリングを用いることは、付加的な摩 擦を発生させ、公差も全く許されない。言い換えると、偏心状態の補償を全く行 ない得ない。高速回転軸の場合には、シールが浮動し、いわゆる流動摩擦を介し て潤滑作用が生じる。しかし、この現象は、例えばサーボステアリングシステム に用いられるような比較的緩速回転の軸の場合には生じない。 ステアリング弁使用に特徴的な点は、回転速度が緩速なことと、軸とシールと の接触区域への誘導流が欠けていることとのため、軸とシールとの間に潤滑不足 が生じ、それによって、望ましくない高い摩擦が発生する結果、固着・スリップ 現象が生じ、騒音が発生するに至る。 ＤＥ２２６４０４２Ａ１により、高速回転する軸用の軸シールが公知である。 この軸シールは、弾性材料から成るシール部材を製造するさい、シール縁を正弦 波形に構成することで製造される。このシール縁は、正弦波形に軸方向に変位し 、かつ一定の圧着状態を得るために一定の直径を有していなければならないため 、シール縁部材の両側の角度が常時変更され、このため、双方の角度に著しく規 定されるシール機構が、好ましくない影響を受ける。ＤＥ３８３０７０６Ａ１に より、同じく高速回転する軸用の軸シールが、公知である。この場合、シール縁 輪郭部は、一定の直径を維持しつつ、同じく軸方向に正弦波形に延びるように構 成されるが、両側のシール縁角度は、全周にわたって一定に維持される。シール 縁は、高さが僅かで、シール縁両側に毛管作用を有する自由空間が形成され、こ れらの自由空間が、高速回転軸用に設けられたシール部材の十分な潤滑を維持す るために用いられる。この種の軸シールは、一定のシール特性を得るためには、 両 側に一定のシール縁角度を必要とするが、他方、シール縁の両側の、毛管作用を 有する自由空間は、緩速回転する軸、特にステアリングギヤの軸の圧力シールの 場合には、欠点となる。なぜなら、高速回転の軸に用いるのと違って、緩速回転 の軸の場合は、シール面区域の持ち上がりまたは浮動が発生せず、他の場合には 普通ではないが、この場合には普通の、軸シールの圧力負荷のため、軸に対しシ ールのシール面区域が強く圧着される。その場合に、毛管作用を有する自由空間 が存在すると、圧力負荷時に自由空間が消失し、シールと軸との接触面区域が著 しく増大し、それによって、その区域の潤滑が低下し、所期の誘導流がもはや生 じなくなり、摩擦、摩耗、騒音が、発生することになる。 こうした従来技術を前提として、本発明の根底をなす課題は、冒頭に述べた種 類の軸シールを改良することによって、シール面の潤滑を改善し、摩擦トルクお よび／または騒音および／または固着・スリップ現象を低減することにある。 本発明の別の課題は、そのような軸シールを製造する方法を提供することであ る。 この課題の技術的な解決のため、方法については、次のように軸シール、特に 液圧式ステアリング弁用の軸シールを製造する方法を提案する。すなわち、軸を 取り囲むシールリング区域と、該シールリング区域の軸側に配置された少なくと も１つのシール縁輪郭部とを有し、該シール縁輪郭部が、軸の長手方向中心軸線 に対してほぼ直角の半径方向平面を形成する環状シール面の区域で、軸にシール 接触するようにし、しかも、シール縁輪郭部が、環状シール面を数回横断する輪 郭を有するようにし、また前記シール縁輪郭部が、一定の内径を有するように、 かつまた両側で全周にわたって一定の輪郭部角度を有するように、円筒形の基部 上に構成され、該円筒形の基部が、シール縁輪郭部の軸方向の広がりの幅に相応 する幅を有し、かつシールリング区域の内周に形成されており、さらに、該円筒 形の基部が、シール縁輪郭部の横に残る面の区域で、シール縁輪郭部の内径から 見て、少なくとも部分的に間隔をおいて形成され、それによって、圧力負荷時に 前記面と軸との接触が生じないようにする。 本発明による製造方法によって、一方では、全周にわたって一様な両側の、必 ずしも対称的である必要はない輪郭部角度を有するシール縁輪郭部を製造するこ とができ、加えて、毛管作用のある区域の発生を防止するか、または少なくとも そのマイナスの作用を低減することができる。ステアリング弁内を支配する圧力 に基づいて、毛管作用を有する区域は、圧力負荷時、シール縁輪郭部の横の区域 を軸に押圧し、それにより摩擦と摩耗が高まる。本発明の製造方法の枠内での間 隔の構成によって、該区域での圧力作用が低減され、その結果、本発明により製 造されたシールは、極めて長い実用寿命を有し、加えて、良好な潤滑が可能であ る。 本発明による製造形式によって、製造方法が簡単になり、シールの製造が経済 的かつ効率的になる。この製造形式の場合、まず、円筒形の基部面が簡単に構成 できる。次いで、この基部面に、周知の形式でシール縁輪郭部を加工することが できる。次に、シール縁輪郭部の横に残る円筒面を、さらに加工することで、円 筒形区域の間隔が、少なくとも部分的にシール中心点に対して比較的大きくなる ようにする。シール中心点に対する関係は、またシール縁輪郭の周部に対する関 係に対応する。前記の加工は、例えば付加的な材料被覆によって行うこともでき る。また前記区域は、円筒面形成のさい、始めから残しておくことができる。圧 力負荷時に、シール縁輪郭部の横に位置する円筒形区域が軸に押圧されることが 、本発明の製造形式によって防止される。 毛管作用を有する区域を完全に無くすには、全隣接区域をすべてくぼませるこ とが好ましい。しかし、その場合、シール縁輪郭部の高さは増大させない。高さ を増せば、シール縁輪郭部が不必要に弱化するだろう。くぼませた区域は、例え ば球面状に構成できる。 本発明の、特に好ましい提案によれば、隣接する区域に、軸方向に延びる溝が 、縁部区域まで形成される。 軸シール自体に関しては、既述の課題を技術的に解決するために、次のように 提案する。すなわち、シール縁輪郭部が、全周にわたって、両側で一様な角度を 有し、シール縁輪郭部の横に残る隣接区域が、少なくとも部分的にシール縁輪郭 部の内径から見て、間隔をおいて加工されることによって、圧力負荷時にそれら の区域が軸と接触することがないようにする。 この技術的解決策により、シールされるべき軸に付着する粘性のステアリング ギヤオイルが、各軸から、軸方向に広がるシール面区域の下へ前進せしめられ、 これによって、潤滑が、強制的に改善され、したがって、シールによって惹起さ れる摩擦および／または固着・滑り現象が低減または緩和される。このため、自 動的に騒音も小さくなる。 この前進機序は、本発明の提案により、シール縁輪郭部が軸方向に波形の外形 を有する場合に、特に好ましい。 さらに、好ましくは、隣接区域には、ほぼ軸方向に延在する溝を設けておくこ とを提案する。特に好ましい提案は、隣接区域をくぼませ、好ましくは球面状に 構成し、しかも、それによってシール縁輪郭部の高さが増さないようにすること である。 さらに、好ましくは、シール縁輪郭部に半径方向にくぼみを設けておく。この 種のくぼみは、シール面の間隙への誘導流を促進させるため、潤滑も促進される 。特に好ましくは、軸シールを半径方向に波形に構成しておくことである。 本発明により、シールリング区域に複数のシール縁輪郭部を配置しておくこと を提案する。これらのシール縁輪郭部は、平行に配置するか、または、それぞれ 別の方向を向いた波形が並置されるように波形を交互に配置しておくことができ る。 本発明により、簡単かつ経済的に製造可能な軸シールが製造され、この軸シー ルは、ステアリングギヤ内に使用する場合、特に騒音低減と潤滑の改善とに適し ている。本発明による軸シールは、この種の回転滑り弁の軸方向組付けスペース を拡張することなしに、使用可能である。 また、好ましくは、シール区域に、防塵リップ輪郭部を配置することを提案す る。防塵リップ輪郭部は、好ましくは大気側にシール縁輪郭部と並んで配置する 。防塵リップ輪郭部とシール縁輪郭部との間には、グリースを施しておく。グリ ースの付与は、シール縁の輪郭付けに基づきグリースがシール面区域へ進入し、 潤滑し得るので、特に好ましい。 本発明は、このように、良好な軸シール潤滑作用を有する新規性のある特に好 ましい回転滑り弁を提供するものである。 以下で、本発明のこのほかの利点および特徴を図面につき説明する。 図１は本発明の一実施例の略示図である。 図１には軸シール１の配置が部分断面図で略示されている。軸シール１は、シ ールリング区域３と、補強インサート５と、円筒形区域１１のシール縁輪郭部８ と、締め付けリング７とから成っている。 シール縁輪郭部８は、軸方向に波形に構成されている。したがって、これらの 波９によって、潤滑側で波のくぼみ内に潤滑材が集められ、この潤滑材が軸２の 回転運動によりシール間隙内へ進入する。 符号１０は、隣接区域に形成された凹部を示している。説明目的のために誇張 した高さで示したシール縁輪郭部８と並んで、本発明による製造方法によれば、 平らな隣接区域が設けられるが、これらの隣接区域の毛管作用は、溝１０を設け ることによって解消される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 軸シール、特に液圧式ステアリング弁用の軸シールを製造する方法であ って、該軸シールが、軸を取り囲むシールリング区域と、該シールリング区域の 軸側に設けられた少なくとも１つのシール縁輪郭部とを有し、該シール縁輪郭部 が、軸の長手方向中心軸線に対してほぼ直角の半径方向平面を形成する環状シー ル面の区域で、軸にシール接触し、しかも、シール縁輪郭部が、環状シール面を 数回横断する輪郭を有する形式のものにおいて、 前記シール縁輪郭部が、一定の内径を有するように、かつまた両側で全周にわ たって一定の輪郭部角度を有するように、円筒形の基部上に構成され、該円筒形 の基部が、シール縁輪郭部の軸方向の広がりの幅に相応する幅を有し、かつシー ルリング区域の内周に形成されており、さらに、該円筒形の基部が、シール縁輪 郭部の横に残る面の区域で、シール縁輪郭部の内径から見て、少なくとも部分的 に間隔をおいて形成され、それによって、圧力負荷時に前記面と軸との接触が生 じないようにされることを特徴とする軸シール、特に液圧式ステアリング弁用の 軸シールを製造する方法。 ２． 円筒形の全複数区域が間隔を置いて形成されることを特徴とする請求項 １に記載された方法。 ３． 円筒形の区域に軸方向に縁区域まで延在する溝が形成される請求項１に 記載された方法。 ４． 請求項１から請求項３までに記載された方法により製造された軸シール 、特に液圧式ステアリング弁用の軸シールであって、該軸シールが、軸を取り囲 むシールリング区域と、該シールリング区域の軸側に設けられ少なくとも１つの シール縁輪郭部とを有し、該シール縁輪郭部が、軸の長手方向中心軸線に対して ほぼ直角の半径方向平面を形成する環状シール面の区域で、軸にシール接触する ようにされており、しかも、該シール縁輪郭部が、環状シール面を数回横断する 輪郭を有する形式のものにおいて、 前記シール縁輪郭部が、全周にわたって両側で一様な角度を有し、シール縁輪 郭部の横に残る隣接する円筒形区域が、シール縁輪郭部の内径から見て、少なく とも部分的に間隔をおいて形成され、それによって、圧力負荷時に前記区域の面 と軸との接触が生じないことを特徴とする軸シール、特に液圧式ステアリング弁 用の軸シール。 ５． 前記円筒形区域が完全にくぼまされていることを特徴とする請求項４に 記載された軸シール。 ６． 前記円筒形区域に溝状の凹部が形成されていることを特徴とする請求項 ４に記載された軸シール。 ７． 前記シール縁輪郭部が軸方向に波形に延びる輪郭を有することを特徴と する請求項４から請求項６までのいずれか１項に記載された軸シール。 ８． 前記シール縁輪郭が半径方向でくぼみを有することを特徴とする請求項 ４から請求項７までのいずれか１項に記載された軸シール。 ９． 前記シール縁輪郭部が半径方向で波形の輪郭を有することを特徴とする 請求項８に記載された軸シール。 １０． 前記シールリング区域に複数のシール縁輪郭部が配置されていること を特徴とする請求項４から請求項９までのいずれか１項に記載された軸シール。 １１． 少なくとも２つのシール縁輪郭部が、互いに平行に配置されているこ とを特徴とする請求項１０に記載された軸シール。 １２． 少なくとも２つのシール縁輪郭部が、互いに反対の輪郭を有するよう に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載された軸シール。 １３． 前記シールリング区域のシール縁輪郭部大気側に防塵リップ輪郭部が 配置されていることを特徴とする請求項４から請求項１２までのいずれか１項に 記載された軸シール。 １４． 前記防塵リップ輪郭部とシール縁輪郭部との間に潤滑グリースが施さ れていることを特徴とする請求項１３に記載された軸シール。