JPS6017277A - 車両の空調圧縮機用シ−ト組体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一般的に回転軸の周囲へ同軸状に位置される
環状シール組体に関し、特にポリテトラフルオルエチレ
ン（ＰＴＦＥ）　製のシールエレメントを含み、車両の
空調圧縮機で使用するのに適したシール組体に関する。

（従来技術） 車両の空調圧縮機で使われる回転軸のシール組体は、圧
縮機軸の速度と周囲の空気温度に応じ、広範囲の動力条
件下に置かれる。最も一般的に使われている圧縮機軸シ
ールの１つは、固定セラミックリングの研摩仕上面と密
封係合される回転可能なカーピンシールリングから成る
メカニカル固型のシールである。セラミックリングは、
圧縮機の本体に固定される外周を含む。カーがンシール
リングは圧縮機の軸と一緒に回転し、セラミックリング
と密封係合するように付勢されている。このようなシー
ル組体はかなり満足できるものであることが立証されて
いるが、かかる組体は製造コストが比較的高価である。

回転軸と係封係合するポリテトラフルオルエチレン（Ｐ
ＴＦＥ）製のシールエレメントを用いた環状シール組体
も提案されている。こうしたＰＴＦＥシール組体例はび
米国特許第３　、！；７２．７３．２号と第３，７７１
，７９９号に見られる。しかし、動作しなければならな
し環境のため、この株の環状ＰＴＦＥシール組体は車両
の空調圧縮機で軸シールとして使われる場合は満足でき
ないことが認められている。

（発明の目的と構成） 本発明は、車両の空調圧縮機で使用されるのに適した環
状シール組体を与えるものである。空調圧縮機は本体を
備え、そこから回転軸が延出している。環状シール組体
は圧縮機の本体内に装着され、回転軸と密封係合する。

シール組体は本体と協働して本体中に内部室（チャンバ
）を限定し、こ＼にフレオンと潤滑油の加圧混合体が含
まれる。

シール組体は、回転軸と同軸関係で圧縮機の本体に密封
固定される環状支持ハウジングを含む。

ＥＪｌ状ＰＴＦＥシールエレメントは、支持ハウジング
に密封固定される環状外周と、回転軸と密封係合する環
状内周を有する。シールエレメントの内周は軸に沿い軸
方向内方へ砥び、加圧室内へ至っている。フレオンと潤
滑油の加圧混合体がシールエレメントを付勢し５回転軸
へ密封係合させる。。

発明の好ましい実施例では、シール組体の外側環状ハウ
ジングが環状壁部を含み、この環状壁部が環状がスケラ
ド手段を受入れる内向きの環状凹部を有する。環状ガス
ケット手段は、ＰＴＦＥシールエレメントの環状外周と
外側ハウジン間のシールを与えるのに使われる。環状壁
部は外向きの環状凹部も備えており、この凹部がシール
組体を圧縮機の本体から取外′すための適切な工具を受
入れる。

本発明の上記及びその他の特徴と利点は、添付図面を参
照した以下の詳細な説明から当業者には容易に明らかに
なるであろう。

（発明の実施例） 第１％ａ図を参照すると、本発明の原理を実施したシー
ル組体１０が示しである。第１図はシール組体の各構成
部品の分解斜視図で、第２図は同シールの組立状態を示
す断面図である。シール組体１０は次のｔつの構成部品
を含む；外側環状支持ハウジング１２．内側環状ガスケ
ツ１−１４゜ＰＴＦ　Ｅシールエレメント１６及び固定
リング１８゜ 外側ハウジング１２は、半径方向内方へ延び外側環状壁
部２２を形成する一端を持った外側円筒状部２０を含む
。壁部２２の環状内周は軸方向内方へ延び、内側円筒状
部２４を形成する。内側円筒状部２４の内端は半径方向
内方へ延び、外側環状壁部２２から内方へ離間した内側
環状壁部２６を形成している。

第２図に示すように、外側円筒状部２０、外側環状壁部
２２及び内側円筒状部２４が協働して、環状ガスケット
１４を受入れる内向きの環状凹所２８を形成する。又、
内側円筒状部２４が半径方向内向きの工具係合面２４８
を限定し、後述するようにこの係合面２４ａがこれを外
側へ拡張させる拡開機構を持った適切な工具を受入れ、
シール組体１０の対応圧縮機本体からの取外しを容易化
している。

第２図に示すように％ＰＴＦＥシールエレメント１６の
外周は、外側円筒状部２ｏの内径と実質上等しい直径を
持つ。シールエレメント１６外周の片面側周縁は、環状
ガスケット１４と密封係合する。

固定リング１８は半径方向内方へ延びたフランジ部材１
８ａを含み、これがシールエレメント１６の外周内面と
係合し、ガスケット１４を凹所２８内へ圧縮して、外側
ハウジング１２とシールエレメント１６間のシールを与
える。又固定り／グ１８は軸方向に延びたフランジ部材
１８１）を含み、その外端が外側ハウジング１２の内向
き垂下フランジ２０ａの内面に当接し、ハウジング内の
関連部品を有効に固定する。

環状ガスケット１４は一般に、例えば坏オゾレン等のエ
ラストマー材で構成される。ＰＴＦＥシールエレメント
は一般に、シールエレメント１６と関連回転軸間で生ず
る潤滑特性を高めるため、粉状グラファイト充填材を含
んでいる。７５重量係のグラファイト充填材を含むＰＴ
ＦＥ組成が本発明で良好に機能することが認められてい
る。

シールエレメント１６は一般に、ポリテトラフルオルエ
チレン（ＰＴＦＥ）粒子と粉末状グラファイトの予混合
された混合体が中空ダイの中に入れられ、中空の円筒状
スリーブを形成する。ブレンド混合体は通常、３〜ｌθ
秒の間ｇθθθ〜／２００θＰＳＩの圧力にさらされる
。かかる処理で形成されたスリーブは一般に、外径１．
２５θインチ、内径０．．２ｇ０インチ及び約−インチ
の全長を有する。このプロセスは、全体を通じ比較的一
様な密度を持つスリーブを形成するのに適しているが、
顕著な固有の物理的強度特性は持たない。

所望の強度特性を得るため、スリーブは成形ダイから取
出され、硬化炉内に入れられる。そこでスリーブは一般
に６ｇθＵ〜７２０Ｆの温度に加熱され−／　３Ａ−４
時間の開破化温度に放置される。

その後スリーブは、室温までゆつくり冷却される。

スリーブの温度が室温に低下すると、スリーブが炉から
取出される。

次に、スリーブは別々のシールエレメント１６へと加工
される。つまりまず、スリーブは旋盤等の上に載置され
、スリーブの外内径を同心状とする。一般に上記寸法の
スリーブは、／、１９０インチの外径と０．３２０の内
径を持つようになる。

スリーブエレメントの同心円性が良好に達成されたら、
直ちにスリーブの少くとも一端が端面削りされ、スリー
ブの端面削り狭面と外径面を確実に直交せしめる。

次いでスリーブは、ナイフ刃等の切断工具によシ厚さ０
．０２５〜０．０５０インチの分離エレメントへ切断さ
れ、シールエレメントの対向面が滑らかで５機械加エラ
インがそこに含まれないようにする。

その後、シールエレメントは一般に第２図に示したよう
に、支持ハウジング１２内に組入れられる。各エレメン
トの組合せが第３図に示す組体へ構成されるとき、シー
ルエレメント１６はまだはソ平坦な形状にある。対応し
た相対的に回転する軸重・レメントへ取付ける前に、シ
ールエレメント１６は拡開され、約７”〜１５″の傾斜
を持ち且つ小径のノーズ部から始って、シールを使用す
べき軸とはｙ同じ直径の最終直径へと至るテーパー状プ
ラグを強制的に挿入することにより、わずかな丸みを持
つようにされる。この作業中シールエレメント１６の素
材は拡開されるが、その化学組成のメモリ特性のため、
シールエレメント１６の内径は、シールエレメントの内
径とシールすべき軸の外径間で滑シ嵌めが行われるよう
に部分的に回復する。上記の例における軸の径は約θ、
ｓｂ、２インチである。

これによって、第２図に示した組体は軸３４へ挿入され
る準備が整い、まず外径３４部を横切り、テーパー状部
を越えて軸表面３４ａへと挿入される。シールエレメン
ト１６は常に、その開口縁が挿入方向へ向くように保た
れる。

第３図を参照すると、軸３４が内部へ回転可能に装着さ
れる本体又はハウジング３２を合む車両用空調圧縮機３
０の部分断面図が示しである。本体３２は、シール組体
１０を受入れるだめの環状チャネル３２ａを有する。シ
ール組体１０の内端は本体３２に形成された肩部３２ｂ
へ当接する。

シール組体１０を本体３２内に固定装着するたｄ）％環
状チャネル３２ａに形成された対応溝内にスナップリン
グ３６が固定される。又、ガスケットリング３８を受入
れるため環状チャネル３２ａに隣接環状溝３２ｃが形成
され、シール組体１０のハウジング１２外周と空調圧縮
機本体３４間に液密シールを与える。

同、環状壁部２６の開口径は一般に、シールすべき軸３
４ａの外径よ＃）Ｏ９０３０〜０．１２０インチ大きく
形成されている。従って、上述の例において、＠扶壁部
２６の開口径はθ、３ｑθ〜θ、ｔｇｏインチの大きさ
となる。環状壁部２６の開口と相対的に回転する対応軸
部材３４の外径間における相対的締シ嵌めが、環状壁と
軸間の開きを通じてシールエレメント１６が突出するの
を防ぎ、更にエレメント１６と軸３４のシール面間に墨
物が進入するのを防止するか又は最小限に抑える。

シール組体ｌＯは本体３２と協働してシール組体１０の
内側に室４０を限定し、と＼にフレオンと潤滑油の加圧
ミストが含まれる。第３図に示すように、ＰＴＦＥシー
ルエレメント１６の環状内周はｌ’ｌｌｌ　３４の円筒
状面３４ａと係合する。室４０内の加圧流体は、シール
１６の内向き端面削表面１６ａに力を加え、軸３４の面
３４ａとの密封係合によるシールを維持する。

第７図を参照すると、本発明によるシール組体５０の代
替実施例が示しである。シール組体５０は第１％コ及び
３図に示したシール組体ｌＯと同様に、外側ハウシング
５２、内側環状ガスケット５４、ＰＴＦＥシールエレメ
ント５６及び固定リング５８を有する。しかしこの実施
例では、フッ素化エチレングロブリン（ＦＥＰ）又は超
フッ素化アルコキシ（ＰＦＡ）から成る別個のウエノ飄
６０がＰＴＦＥシールエレメント５６の内面に隣接して
位置される。ウェハ６０は一般にｏ、ｏｏｉ〜θ、０７
０インチの範囲の厚さで、ＰＴＦＥシールエレメントに
対し熱積層されるか又は単に密着保持される。

ＰＦＡ又はＦＥＰウェハ６０は第１、ユ及び３図の構造
と比べ、ヘリウムを通しにぐいシール構造を与えること
が認められている。つまシ、ＰＴＦＥエレメント５６が
回転軸との接触における適切な耐摩耗性を与える一方、
ＰＦＡ又はＦＥＰウェハ６０がシール組体の−＼リウム
に対する透過度を減じる。このような構造は、シール組
体のテスト手段としてヘリウムを使用する場合に重要で
ある。

上記の説明では満足し得る性能を与えるものとして１３
％のグラファイト充填材を挙げたが、コ硫化モリブデン
、ガラフファイバ等広範囲の充填材を３％又はｌθ係等
各充填材濃度で使用しても。

同じ満足し得る性能が得られる。

以上特許の規定東件に従い２本発明の原理と動作態様を
、最適の実施例と考えられるものについて説明した。し
かし、本発明はその主旨と範囲を逸脱することなく１以
上詳細に図示し説明したのと興ったように実用化可能な
ことは勿論理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシール組体の各構成部品を示す分
解斜視図； 第２図は本発明によるシール組体の組立状態の断面図； 第３図は車両用空調圧縮機の本体内に位ドされ回転軸と
密封係合している第２図のシール１１体を示す部分断面
図：及び 第７図は本発明によるシール組体の別の実施例の断面図
である。 １０．５０・・・シール組体、１２，５２・・・外側環
状支持ハウジング、１４％　５４・・・環状ガスケット
手段、１６．２６・・・ＰＴＦＥシールエレメント、１
６ａ・・・内向き室対向面、１８．５８・・・固定リン
グ、２０・・・第１外側円筒状部、２０ａ・・・保持手
段。 ２２・・・第１外０１ｌＩＬＪ！ｌ状壁部、２４・・・
第コ内側円筒状部、、２６・・・第コ内側環状壁部、２
８・・・内向き環状凹所、３０・・・車両用空調圧縮機
、３２・・・本体、３４・・・回転［ｌｑｈ％４０・・
・加圧内ＶＡ箆、６０・・・環状ウェハ。 ＦＩＧ、　Ｉ ＦＩＧ、　２　ＦＩＣ，’３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　延出事、る回転軸を持つ本体を備えた車両の空
   調圧縮機と組合せられ、圧縮機本体に装着され且つ回転
   軸と密封係合して前記本体内に内部室を限定する環状シ
   ール組体で、前記内部室がフレオ／と潤滑油の加圧混合
   体を含むものにおいて、前記回転軸と同軸関係で圧縮機
   本体に密封固定される環状支持ハウジングと、前記支持
   ハウジングへ密封固定される環状外周及び前記回転軸と
   密封係合する環状内周を有するポリテトラフルオルエチ
   レン製シールニレメン）トｔ−ｔみ、前記シールエレメ
   ントの内周が前記軸に沿い加圧室内へと前記外周よりも
   軸方向に沿って内方へ延びており、更にフレオンと潤滑
   油の前記加圧混合体がシールエレメントの面のうち前記
   室と対向する面に力を加え、シールエレメントの内周を
   前記回転軸へシール係合せしめるシール組体と空調圧縮
   機との組合せ。 （２）　前記外側環状支持ハウジングが外側円筒状部と
   該円筒状部の一端からほぼ半径方向内方へ延びた環状壁
   Ｗ５を備え、この第１環状壁部がそこに形成された内向
   きの環状凹所を有し；環状ガスケット手段が前記ハウジ
   ングの内向き環状凹所内に挿入されて、ハウジングと密
   封係合され；前記襞状のポリテトラフルオルエチレン製
   シールエレメントが上記円筒状部の内径と実質上等しい
   直径の外周を有すると共に、前ノ・ウジフグ内に装入さ
   れて＠記環状〃スケット手段と密封係合され；シールニ
   レメントラ付勢しガスケット手段と密封係合させるため
   、内側固定り／グがハウジング内に挿入され；更に前記
   固定リングをハウジング内に保持する手段が前記外側ハ
   ウジングに設けられている特許請求の範囲第ｔｌ＋項の
   組合せ。 （３１前記ハウジングの環状壁部が、シール組体を圧縮
   機から取外すための適切な工具手段を受入れる外向きの
   環状凹所を含む特許請求の範囲第（２１項の組合せ。 １４１　前記ｙ！！　！Ｊテトラフルオルエチレン製シ
   ールエレメントがグラファイト充填材金倉む特許請求の
   範囲第（１１項の組合せ。 （５）　前記シールエレメントの面のうち前記室と対向
   する面に隣接して位置されたフッ素化エチレングロビレ
   ンの環状ウエノ・を含む特許請求の範囲第１１１項の組
   合せ。 ＋６１　前記シー　ルエレメントの面のうち前記室ト対
   向する面に隣接して位置された超フッ素化アルコキシの
   環状ウエノ・を含む特許請求の範囲第α２項の組合せ。 （７１回転軸の周囲へ同軸状に位置される環状シール組
   体であって： 外側円筒状部とこの円筒状部の一端からほぼ半径方向内
   方へ延びた穢状壁部全備え、環状壁部がそこに内向きの
   環状凹所を有するような外側環状ハウジング； 前記）・ウジングの内向＠環状凹所内に挿入され、ハウ
   ジングと密封係合する環状ガスケット手段； 前記外側筒状部の内径と実質上等しい直径の外周を有す
   る環状のポリテトラフルオルエチレン製シールエレメン
   トで、このシールエレメントが前記ハウジング内に挿入
   されて環状ガスケット手段と密封係合し、且つシールエ
   レメントが回転軸と密封係合する環状内周を有すること
   ；シールエレメントを付勢しガスケット手段と密封係合
   させるため、前記ハウジング内に挿入された内側環状固
   定リング：及び 前記固定リングを前記ハウジング内に保持するため外側
   ハウシングに設けられた手段；から成るシール組体。 （８）・・前記ハウジングの環状壁部が、シール組体を
   圧縮機から取外すための適切な工具手段を受入れる外向
   きの環状凹所を含む％許請求の１１Ｑ囲第１７）項のシ
   ール組体。 （９）　前記ポリテトラフルオルエチレン製シールエレ
   メントがグラファイト充填材を含む特許請求の範囲第（
   ７）項のシール組体。 ａｏ　前記シールエレメントの７面に隣接して位置され
   たフッ素化エチレングロビレンの環状ウェハを含む特Ｖ
   ！ｆ請求の範囲第（７）項のシール組体。 ０υ　前記シールエレメントの７面に隣接して位置され
   た超フッ素ｆヒアルコキシの環状ウェハｔ−含む特許請
   求の範囲第１７）項のシール組体。 Ｈ回転軸の周囲へ同軸状に位置される環状シール組体で
   あって； 第１円筒状部、この第１円筒状部の一端からほぼ半径方
   向内方へ延びた第１ｉ状壁部、この第１環状壁部の環状
   内周に接続された一端を有し、第１円筒状部の一端よシ
   も軸方向内方へと延びた第２円筒状部、及び第２円筒状
   部の反対端から１１は半径方向内方へ延びた第、２環状
   壁部を備えた外側環状ハウジングで、前記第１及び第２
   円筒状部と第１環壁部が協働して環状凹所を限定し、前
   記第２円筒状部が適切な取出し工具手段と係合する半径
   方向内向きの工具保合面を限定すること； 前記ハウジングの環状凹所内に挿入され、ノ・つ・ソン
   グと密封係合する環状ガスケット手段；前記第１円筒状
   部の内径と実質上等しい直径の外周を持つ環状のポリテ
   トラフルオルエチレン製シートエレメントで、このシー
   トエレメントがハウジング内に挿入されて環状がスケッ
   ト手段と密封保合し、且つシールエレメントが回転軸と
   密封係合する譲状内周を有すること；シールエレメント
   金付勢しガスケット手段と密封係合略せるため、前記ハ
   ウジング内に挿入された内側固定リング；及び 前記固定リングをハウジング内に保持するため外側ハウ
   ジングに設けられた手段；から成るシール組体。 （１１Ｍ記＆！Ｊテトラフルオルエチレン製シールエレ
   メントがグラファイト充填相を含む特許請求の範囲第α
   ２項のシール組体。 ０　前記シールエレメントの／而に隣接して位置された
   フッ素化エチレングロピレンの環状ウェハを含む特許請
   求の範囲第０３．項のシール組体。 α９　前記シールエレメントの７面に瞬して位置された
   超フッ素化アルコキシの環状ウエノ・を含む特許請求の
   範囲第０９項のシール組体。