JPS6065959A - ピストンロツド用のシールリング - 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、特許請求の範囲第１項で特徴づけられた構成
を有するシールリングに関する。

従来の技術 例えば、２ストロークデイーゼルエンジンのような潤滑
油によって潤滑されるピストンロッドを密封するために
、数個のシールリング′がパッキングケーシッグ内にお
いて互いに順次に配置されており、それらシールリング
の構造によって、それらシールリングのいくつかはワイ
パーリングとしてのみ作用し、更に別のいくつかは気密
シールの−５− だめのシールリングとして作用する。

このタイプのシールリングは、例えば、西独国実用新案
第７１２９９２５号として従来周知である。このシール
リングは３つの分離部を有しかつ３つの扇形のリング部
分から成る。外側において、シールリングは、環状に伸
びており、かつ引張り力によってピストンロッドに対し
て３つのリング部分を押圧する螺旋スプリングによって
囲まれている。リング部分は合金で作られており、使用
にあたり、例えば、摺動軸受において、ピストンロッド
の往復運動は連続して潤滑油膜を生じさせることができ
ないという理由から、シールリングのいわゆる焼付は阻
止特性が重要なものとなっている。運転段階においてシ
ールリングを通じて過剰なオイル損失を避けるために、
リング部分を正確な機械加工によって高精度に製造する
必要がある。

それにもかかわらず、運転段階中に相当のオイル損失が
生じ、損装置は直径２００１ＩＩｌのピストンロッドに
関して約１〜３ｆ１／時にまで達する。強力なスプリン
グによってリング部分をピストンロラー　６　− ドに対して強力に接触させることによってオイル損失を
減少させることができるが、しかしその強力な接触圧力
はピストンロッドの高い摩擦抵抗となりかつリング部分
の摩耗を速めることになる。

弓形リング部分の間に分離部を有する従来周知のシール
リングの３つの部分は、有効寿命中に摩耗が絶えず進む
のに応じてこれらのリング部分を連続して再調節できる
ように構成されている。それ故に、リング部分が剛性す
なわち金属性材料で作られかつ摩耗部品として構成され
ているというこの構造の基本は、リング部分がピストン
ロッドの円周まわりで１８０°以下で限定された円弧長
さだけ伸びていることであり、例えば、半円形リング部
分の使用はリング部分の中間の領域に対して摩耗が制限
されることになるであろう。なぜならば、まわりを取り
まいている外側のスプリングが互いに対して両方のリン
グ部分を押圧し、それ故に、ピストンロッドに対する各
々のリング部分の２つの端部領域に接触圧力がないとい
うことである。３つのリング部分が円周方向に互いに順
次−７− に配置されている状態の従来周知のシールリングの構造
は、単一の部材の閉鎖型のシールリングに比較して、比
較的に長い有効寿命の後で相当に摩耗した後であっても
、スプリングの圧力を受けてリング部分はピストンロッ
ドに気密に接触した状態になっており、従ってオイルワ
イピング効果及び／又は密封効果を維持することができ
るという利点を有している。しかしながら、リング部分
の製造及びリングの組立てに多大の費用を要するという
欠点がある。しかし、シールリング又はその部分がピス
トンロッドに押圧されていないという利点を有している
。また別の欠点は、ピストンロッドの運動の結果として
リング部分に作用する力によって弓形リング部分がピス
トンロッドと縁部接触状態になる長手方向軸線のまわり
の傾斜力を受けることになるということである。

、発明が解決すべき問題点 本発明の目的は、非常に簡単に製造できると共に組立て
ることができ、傾斜力に対する抵抗が増大しており、摩
耗が比較的に少なくてすみ、しが−８− も運転段階又は非運転段階における密封効果を改善して
いる最初に説明したタイプのシールリングを提供するこ
とである。

問題点を解決するための手段 この目的は特許請求の範囲第１項に記載の特徴を有する
構成によって達成されている。

驚いたことには、圧縮強度及び寸法安定性を有する非弾
性のプラスチックは、機械の平らな側面の製造のための
一般的なタイプのシールリングに適しており、それにも
かかわらず十分な可撓性を有する慣用的にかつ機能的に
採用される横断面形状が弓形のリング部分を製゛逸する
ことができ、１８０°以上の弓形形状であっても、スプ
リング機素の外圧を受けて、それらリング部分はピスト
ンロッドの横断面が幾何学的に不正確でありかつ直径が
変化する場合であってもピストンロッドに対するリング
部分を成形するということである。

この可撓性は１つの部分としてシールリングを製造する
ことができ、即ち１つの分離部を有しており、前述して
いないが、ピストンロッドの外側か−〇　− ら組立てることができる。シールリングを曲げることに
よって、分離部はピストンロッドを覆って押圧させるの
に十分なだけ離れて開放している。

次いで組立てられかつリングの外側に配置されているス
プリング機素は、分解中に生じるどんな永久曲げ変形に
でも対抗し、しがもシールリングとピストンロッドの表
面との間に均一な接触状態を形成する。

２つ又は１つのリング部分からなる３つより少ない分離
部を備えたシールリングの構造は、１つのシールリング
又は複数のシールリング部分が傾斜力に対して比較的に
大きい抵抗を有するという別の利点を有している。その
結果として、シールリング又はシールリング部分をピス
トンロッドに対して更に安定して接触させることが、オ
イルワイピング効果又は密封効果を劣化させることなし
に、比較的に小さい弾性のスプリング機素を使用するこ
とで可能となり、従ってシールリングが比較的に小さな
摩耗ですみかつ摩擦抵抗を減少させることができる。本
発明によるシールリングの好−１０− ましい構成は特許請求の範囲に記載されている。

実施例 図面を参照して本発明の実施例を詳述する。

第１図、第２図及び第４図は機械ケーシング部分２に環
状に形成しているカットアウト１に対として取付けられ
たシールリングを示す。カットアウトはピストンロッド
３に対し垂直に伸びる側壁４．５を有し、シールリング
の平らな側面がそれら側壁４．５に接触状態になってい
る。

第３図は単一シーリングを示し、ケーシングカットアウ
ト６の中にその幅にわたって嵌合されている。ケーシン
グカットアウト１と６はオイル戻しチャンネルで連絡（
図示省略）されており、従ってピストンロッド２からぬ
ぐい取られたオイルが回収される。

第１図から第３図までの図面は、気密形状のシールリン
グを示しており、それらシールリングは、それ自体では
周知の方法であるが外側から半径方向のシールリングの
分離部８又は分離部９．１０を密封する外側チャンバリ
ング７を有する。同様−１１− にチャンバリング７はシールリングの直径を所望に調節
するために分離部を有しているけれども、その分離部は
分離部８．９．１０に対して円周上で偏心状態に配列さ
れている。

第４図に示された取付けられた実施例のシールリングは
、外側シールリング又はチャンバリングを有しておらず
、従って軸方向にのみ密封するといういわゆるオイルワ
イパーリングとして作用する。

第１図、第２図及び第４図の取付は状態の実施例によれ
ば、一対のシールリングがそれらの分離部８，９．１０
が重なり合うことがないように円周方向に互いに偏心し
て取付けられることによって、シールリングは軸方向に
分離部８又は分離部９．１０を密封することができる。

この偏心した位置はビン連結体（図示省略）によって固
定することができる。

第１図、第２図及び第４図による対のシールリングの各
々のシールリング及び第３図によるシールリングは、２
つの分離部９，１０によって互い−１２− に分離された２つの弓形リング部分１１．１２又は１つ
の分離部８を有する１つのリング部分１３のいずれかを
有し、それらリング部分は環状に伸びている螺旋スプリ
ング１４によってピストンロッド３に対して押圧されか
つ互いに保持されている。シールリング又はシールリン
グ部分の外側溝１５は、スプリングの横断面に適合しス
プリング１４を嵌合させるためのものである。プレテン
ション状態のスプリング１４の引張力は、シールリング
の円周上の半径方向に均等に分布された内向き圧力とな
り、シールリング又はシールリング部分の可撓性によっ
てその内向き圧力はピストンロッド３の表面に対してシ
ールリングの密封表面の接触圧力が均等な分布状態にな
る。

第１図から第３図までに示されたシールリングは２つの
溝１６．１７を有し、それら溝はピストンロッド３に面
するリングの面に互いに平行に伸びており、従ってシー
ルリング３はそのまわりに伸びる帯状密封表面１８．１
９．２０を有することになる。溝１６．１７及び帯状密
封表面１８゜−１３− １９，２０は、シールリングの半径方向外向きに作用し
かつシールリングの全幅にわたって伸びる密封表面に比
較してスプリング１４の圧力に対抗する力によってわず
かに変形状態になる。この力はピストンロッドの運動に
よって生じる密封ギャップ内の液圧オイル圧力によって
生じる。第４図によるシールリングは１つの満２１及び
それに対応して２つの帯状密封表面２２．２３を有する
。

このようにして、十分な密封を達成するのに必要なスプ
リングの接触力を減少し、従って更に摩耗を減じること
ができる。

スプリング１４の力を減じることのηきる別の段階は、
密封表面２０．２２を形成するシール帯体の縁部２５又
はその縁部２５の付近においてアンダーカット２４を設
けることによって達成できる。ピストンロッド３の表面
からぬぐい取られかつピストンロッド３の運動によって
移動させられたオイルは、このアンダーカット２４に溜
る。動圧はアンダーカット２４における圧力成分となり
、その圧力成分は半径方向内向きでありかつ横断面＝　
１４　− 軸線方向のまわりでシール帯体の傾斜に逆っている。し
かしながら、それは外側のアンダーカットに隣接しかつ
シール帯体の側方支持体のために必要とされる平らな側
面２９〜３２によってのみ中断されているスペース２６
，２７．２８を半径方向に設けているということによっ
てのみ可能なものとなる。

第５図による実施例において、各々の半円形リング部分
１１は３つの弓形スペース２６．２７゜２８を有し、そ
れらは側面２９〜３２によって制限されている。しかし
ながら、多数の小さいスペースを対応する狭い側面によ
って制限して設けることもできることはいうまでもない
ことである。

これらのスペースを通ってぬぐい取られたオイルは凹部
１，６に流入され、それらの中で発生する圧力は半径方
向外向きにシール帯体を押圧する圧力とはならない。第
７図による実施例において、スペース２６と連絡するア
ンダーカット２４はシールリングの両側に設けられ、従
って動圧に相当してオイルをぬぐい取ることはピストン
ロッド３−　１５　− の戻り運動にも行なわれる。しかしながら、重要なこと
はピストンロッドに付着していると考えられる大量のオ
イルに面するシールリングの側面におけるアンダーカッ
トとスペースとの配列に関してである。ディーゼルエン
ジンの場合に、スペースを備えたアンダーカットはそれ
故にクランクケースに面する側に設けられている。第１
図及び第３図はアンダーカットとスペースの単一側に配
列した状態のシールリングの取付は実施例を示している
のに対し、第２図及び第４図はアンダーカットとスペー
スが両側で巽なった方向に面するようにシールリングを
取付けている場合を示している。

従来周知であるように、シールリングの分離部は重ね合
わせ継ぎ手として構成されることが好ましく、従ってシ
ールリングを軸方向で取付けた状態において継ぎ手部３
３．３４の重ね合わせ部分は、割れ目ができないように
してオイルを通すことができるようになっている。第５
図及び第８図〜第１０図は、継ぎ手部が自由な状態であ
る重なり合う前のリングを示している。第９図に最も良
−１６− く示されているように、アンダーカット２４によって形
成されているチャンネル３５は継ぎ手部３３．３４へと
連続している。重なる継ぎ手部の形状によってアンダー
カット２４を有する側に片寄っているリング端部３６に
おいて、更にチャンネル３５の片寄りが生じる。チャン
ネル３５に沿って円周方向に生じるオイル漏洩を防止す
るために、チャンネル３５はリング端部３６の端部３７
からある適当な距離の所で終端になっている。それ故に
、チャンネル３５の端部において重なり合う継ぎ手部の
密封表面３８が形成されており、シールリングのサイズ
における変化に相当して重なり合う継ぎ手部の対向する
密封表面３９に当接している。

シールリングの機能を最適に達成するために、本発明に
よるシールリングに適するプラスチック材料は、良好な
寸法安定性を有していなければならず、それ故に比較的
に高い強度を有しており、シールリング部分１１．１２
又はシールリング１３の所望な曲げ変形に耐えるもので
あり、シー−１７− ルリングは図示されていないけれども従来周知のシール
リングに比較して横断面が平らになっており、及び／又
は外側から半径方向内向きに円周上の数箇所の地点に凹
部４０を有しており、それら凹部は横断面に関して局部
的に減少させる結果をもたらす。この場合に、凹部は曲
げ歪が曲げ変形で考えられることに相当して種々の深さ
に形成することが好ましい。第８図によるワンピース型
シールリングの場合において、シールリングが開放状態
の時に、最も大きい曲げ歪がリング円弧の頂点領域４１
において生じ、従ってその領域に設けられた凹部４２が
分離部８の近くに位置する凹部４３Ｊ：りも浅く形成さ
れている。第８図が示しているように、凹部の深さは頂
点領域４１から分離部８の方向へ増大している。

往復運動のコンプレッサーの場合のようにガス圧力が変
化するピストンロッドを密封するために、本発明の好ま
しい実施例において、１つの分離部又は複数の分離部を
半径方向外側から覆っているチャンバリングは、１つの
分離部又は複数の分離−１８− 部がピストンロッドの方向に伸びる幅の側部に対しての
み覆われるように側部外側の凹部５０に嵌込まれている
。このことはケーシングのカットアウト部６の側壁４に
対して片側だけの気密状態となり、従ってガス圧力が降
下する時に、密封されるべきガスは半径方向に密封され
ないシールリング側に戻すことができるようになる。し
かしながら、このことは密封効果を改善するだけでなく
、シールリングの摩耗を減じることができ、従ってシー
ルリングはケーシングのカットアウト部のガス圧力によ
ってピストンロッドに対して半径方向内向きに絶えず押
圧されることがないものとなる。

この実施例は、第３図に示すように、スペース２６によ
って中断されることがなく、シールリングの両側面とケ
ーシングのカットアウト部の側壁４．５と接触状態にな
っているシールリングに関してのみ効果が期待されるも
のであることは言うまでもないことである。

本発明によるシールリングの材料として適する材料の例
は、摺動特性及び／又は耐熱性を有する−　１９　− 充填材、例えばグラファイトを含有するポリイミド又は
ＰＴＦＥ　（ポリテトラフルオロエチレン）である。

発明の効果 本発明によるシールリングを使用しているシールバッキ
ングに関する試験では、改良された密封効果によってオ
イル損失を相当に減少させることができ、従って状来周
知のシールリングを使用しているシールバッキングは特
に運転段階においてオイル損失が数倍高いものとなって
いる。この装置において、例えば２ストロークデイーゼ
ルエンジンに対して改良された密封効果はオイル交換の
回数を減らずことができ、従ってクランクケースへの汚
染物の侵入を減じることができる。

例えば、上記材料のように互いに対して良好に摺動する
材料を両リングに使用する場合に、運転中に内側シール
リングと外側スプリング機素との間の外側リング又はチ
ャンバリングの配列は、動圧力を受ける密封表面に働く
弾性を迅速かつ均等に適合させることとなる。

−２０−

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、シールリングの取付は装置の種々の
実施例を示す断面図、第５図は、２つの部分から成るシ
ールリングを示す側面図、第６図は第５図の線Ｖｌ　−
Ｖｌにおける断面図、第７図は第６図に相当する別の実
施例を示す一部断面図、第８図はワンピース型のシール
リングについての縮小された側面図、第９図は重なり部
分の領域におけるシールリングの一部分を示す側面図、
第１０図は第９図による領域におけるリングの平面図で
ある。 １．６・・・カットアウト、２・・・ケーシング部分、
３・・・ピストンロッド、４．５・・・側壁、７・・・
チャンバリング、８，９．１０・・・分離部、１１．１
２・・・リング部分、１３・・・１つのリング部分、１
４・・・螺旋スプリング、１５．１６．１７・・・溝、
　１８゜１９．２０・・・密封表面、２１・・・溝、２
２．２３・・・密封表面、２４・・・アンダーカット、
２５・・・縁部、２６．２７．２８・・・スペース、２
９．３０．３１゜３２・・・側面、３３．３４・・・継
ぎ平部、３５・・・チャー　２１　− ンネル、３６・・・リング端部、３７・・・端面、３８
゜３９・・・密封表面、４０・・・凹部、４１・・・頂
点領域、４２．４３・・・凹部、５０・・・凹部。 特許出願人 アルフレッド　エフ　シルマー −２２−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケーシングチャンバの側壁又は第二のシールリング
   の側面とで遊動接触させるために軸線に対して垂直に伸
   びる平らな側面を有し、更にシールリングに取付けられ
   てかつピストンロッドに対して弾性接触圧力を与えるた
   めにシールリングの全周にわたって伸びている少なくと
   も１つの外側スプリング機素を有し、プラスチック材料
   で作られておりかつ３つ未満の分離部を有していること
   を特徴とするピストンロッド用のシールリング。 ２、シールリングは可撓性を増大させるために外周面の
   数箇所において設けられる半径方向内向きの凹部（４０
   ）　（４２）　（４３）を有する特許請求の範囲第１項
   に記載のシールリング。 ３、凹部は種々の深さのものから成り、比較的に＾い曲
   げ応力を受ける領域において最も浅いも−１− のどなっている特許請求の範囲第２項に記載のシールリ
   ング。 ４、シールリングは１つのみの分離部（８）を有し、最
   も浅い凹部（４２）が前記分離部（８）の直径方向反対
   側に配置されており、更に円周方向において分離部（８
   ）に近くなるに従って凹部はその深さが増大している特
   許請求の範囲第３項に記載のシールリング。 ５、シールリングは少なくとも２つの帯状密封表面（１
   ８）　（１９）　（２０）　（２２）　（２３）が互い
   に平行に伸びており、ピストンロッドと接触している特
   許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１つの項
   に記載のシールリング。 ６、シールリングは密封表面（２０）　（２２）を形成
   するのに少なくとも１つのシール帯体の縁部（２５）に
   おいて又は該縁部（２５）の付近においてアンダーカッ
   ト（２４）がまわりに設けられており、しかもこのアン
   ダーカットにスペース（２Ｂ）　（２７）　（２８）が
   半径方向外側に隣接している特許請求の範囲第１項から
   第５項までのい−２− ずれか１つの項に記載のシールリング。 ７．アンダーカットがシール帯体の半径方向内方の外縁
   部に１つ（第６図）又は２つ（第７図）設けられており
   、半径方向外向きにアンダーカットに隣接するスペース
   が円周方向に配置された多数の弓形凹部（２６）　（２
   ７）　（２８）の形式のシールリングの側面又は表面に
   設けられている特許請求の範囲第６項に記載のシールリ
   ング。 ８、凹部（２６）　（２７）　（２ｇ）はシール帯体の
   側面領域（２９＞　（３０）　（３１）　（３２＞によ
   って形成され、シール帯体の幅は凹部の幅よりも小さく
   なっている特許請求の範囲第７項に記載のシールリング
   。 ９、シールリングは重なり合う継ぎ手部（第９図）（第
   １０図）を有し、アンダーカットが重なり合いの領域に
   連続して伸びておりかつリング端部（３６）の端部（３
   １）から適当な距離において終端となっていることから
   成る特許請求の範囲第６項から第８項までのいずれか１
   つの項に記載のシールリング。 −３− １０、シールリングは１つの分離部（８）または複数の
   分離部（９）　（１０）を外側で被覆するチャンバリン
   グ（７）を有し、該チャンバリングはシールリングより
   も狭くかつシールリングの横断面の側部凹部に配置され
   ており、チャンバリングがシールリングの幅の一側部の
   みの１つの分離部又は複数の分離部を覆っている特許請
   求の範囲第１項から第９項までのいずれか１つの項に記
   載のシールリング。 １１、ケーシングチャンバの側壁又は第二のシールリン
   グの側面と遊動接触するために、軸線に対して垂直に伸
   びる平らな側面を有し、更に少なくとも１つの分離部を
   備えた内側シールリングを有し、該内側シールリングが
   分離部を覆う外側リングによって囲まれており、外側の
   リングがシールリングとして構成されかつピストンリン
   グに対してシール及び／又はワイパーリングに弾性接触
   圧力を与えるために少なくとも１つのスプリング機素に
   よって囲まれており、少なくとも内側のシールリングが
   プラスチック材料−４− で作られていることを特徴とするピストンロッド用のシ
   ール及び／又はワイパーリング。 １２、外側のリングが内側のシールリングの側方凹部に
   配置されており、従って外側のリングが軸方向シールリ
   ングの幅の一側部のみの１つの分離部又は複数の分離部
   を覆っている特許請求の範囲第１１項に記載のシール及
   び／又はワイパーリング。