JPS6241436A

JPS6241436A - 空圧式、液圧式又は液圧・空圧式装置のためのシ−ル装置

Info

Publication number: JPS6241436A
Application number: JP61190708A
Authority: JP
Inventors: マルテイン・ジーマン; マンフレート・ツイルプス
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 1985-08-16
Filing date: 1986-08-15
Publication date: 1987-02-23
Also published as: BR8603920A; AU6112486A; FR2590343A1; GB8619087D0; DE3529422A1; IT8653766V0; US4750594A; ES2001088A6; GB2179411B; IT8667664A0; AU588616B2; GB2179411A; IT1215181B

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、例えばガスばねなどの、空圧式、液圧式又は
液圧パ空圧式装置のためのシール装置に関するものであ
る。

従来の技術軸方向可動な部材、例えばピストンロッドをシールする
ために、いわゆるＱ　ＩＪングを使用することが知られ
ている。一般に、このＯリングを受容するために受容溝
が設けられておシ、この受容溝内でＯリングは軸方向で
所定の遊びを有している。従ってＯリング外周面に沿っ
たシールラインも、シールしようとする部材の軸方向運
動に応じて回転する。特に、Ｏリングがその内周面でダ
イナミックシール（運動用シール）を形成し外周面でス
タティックシール（固定用シール）を形成する構造、例
えばダイナミックピストンロッドシール及びシリンダ内
周壁に対するスタティックシールの構造においては、比
較的太いＯリングを必要とするので、ダイナミックシー
ルにおいて高摩擦及びひいては破壊力が生じるのを避け
ることができない。０リングが回転運動することによっ
て、互いに向き合うシール面でシールラインがころがる
だけではなく、いわゆるポンプ作用が生じ、これによっ
てシールされるべき媒体が運動方向の逆転に応じて外部
に搬送される。

方形又はＸ字状の横断面範囲を有する公知のシールリン
グは、シールしようとする部材に２つのシールリノフ０
が当接しており、傾斜運動、例えばシールしようとする
ピストンロッドの軸方向運動にも追従するが、一方のシ
ールリップが負荷から解放されている時に、他方のシー
ルリップはより強く圧迫される。このような傾斜運動の
だめに、圧力下にある媒体がシールリップによって形成
されたスペース内に侵入し、ひいては運動が逆転すると
外部へ送シ出される危険性がある。

複数のシール円板から成るシールパックが、ドイツ連邦
共和国特許出願公開第１９５０３８１号明細書に開示さ
れている。このようなシールパックは、ピストンロツｒ
に対する非常に大きいシール範囲を形成している。何故
ならば、各シール円板が、軸方向の厚さ全体にわたって
ピストンロッドに当接しているからである。７、前記シ
ール円板の間に支持円板が設けられており、この支持円
板はダイナミック・シール範囲に対して半径方向の遊び
を有しており、シール円板は支持円板の内側縁を中心に
して傾斜可能であって、圧力に応じだ緊締作用によって
シールされる表面に押しつけられる。このような形式の
シール装置においては、シール範囲が大きいために、シ
ールしようとする可動な部材とシールとの間で不都合に
大きい摩擦力が形成される。また、破壊力（こう着・ス
リップ作用）は非常に大きいので、例えばガスばね又は
振動緩衝装置における外方向力及び緩衝力は制御できな
い影響を受ける。

発明の課題そこで本発明の課題は、流体装置用のシール装置で構造
が簡単かつ経済的で、ポンプ作用が避けられしかも摩擦
が小さくひいては破壊力の小さいものを提供することで
ある。またこのシール装置は、必要であれば２つのシー
ルポイント間の大きい半径方向間隔をブリッジすること
ができるように、スタティックシール装置としてもダイ
ナミックシール装置としても使用できるものでなければ
ならない。

課題を解決するための手段前記課題を解決した本発明によれば、流体によって操作
される装置のためのシール装置において、第１のサブユ
ニット内に少なくとも１つの環状のシール円板が配置さ
れていて、該環状のシール円板が第２のサブユニットの
シール面に係合している。「流体によって操作される装
置」とは幅広い意味のものであるが、特に、外部流体源
に依存する装置及び流体の充てん量が変わらない装置を
含むものである。シール円板は軸線を有していて、前記
第１のサブユニットの支持面によって軸線の両方向で支
持されている。シール円板は、その軸を含む区分の平面
で見て、組み立てる前の状態でこのシール円板の軸線を
通る断面図で見て半径方向で延長された横断面範囲を有
している。この延長された横断面範囲は、前記第２のサ
ブユニットの前記シール面に係合するシールエツジより
成っている。

このシールエツジが前記第２のサブユニットの前記シー
ル面に向かって半径方向で凸状に湾曲されている。前記
シールエツジの先端は前記シール円板の軸方向厚さのほ
ぼ中間に存在している。

作用以上のようなシールエツジの構造によれば、このシール
エツジはシール円板によって非常に良好に支持され、従
って大きい圧力変化にさらされても変位することはない
。またこのような変位作用は、端面と凸状のシールエツ
ジとの間の移行部を越えて前記シール面に向かって半径
方向に延びる支持面によってさらに避けることができる
。ポンプ作用は避けられる。前記凸状の構造によって小
さい係合面を有するシールラインが得られるので、低摩
擦及びひいては低破壊力が保証される。シール装置自体
は製造、組み立て及び取りつけが非常に容易であって、
スタテイックシール装置としてもダイナミックシール装
置としても使用でき、２つのシールポイント間、例えば
ダイナミックシールポイントとスタティックシールポイ
ントとの間の最大半径方向間隔をブリッジすることがで
きる。

実施態様本発明の有利な一実施態様によれば、流体によって操作
される装置のためのシール装置は、少なくとも２つのス
ペースを互いに仕切っているセパレートユニットとして
構成されたシールユニットを有している。このセパレー
トユニットによって、前記２つのスペースを相互接続す
る通路手段が形成されている。軸を有する円筒形状のロ
ッド部材が前記通路手段内で軸方向可動にガイドされて
いる。該通路手段に前記シールユニットが配置されてい
る。該シールユニットが、前記ロッド部材を同軸的に取
り囲む少なくとも１つの弾性的な環状のシ・−ル円板を
有している。該シール円板が、このシール円板のほぼ軸
方向に向けられた両端面に隣接する、ほぼ軸方向に向け
られた支持面によって軸方向で支持されている。該支持
円板が、組み立てる前の状態でこの支持円板の軸線を通
る断面図で見て、半径方向の延長された横断面範囲を有
している。

この横断面範囲が前記ロッド部材に隣接するシールエツ
ジを有している。該シールエツジが前記ロッド部材にシ
ール係合している。またこのシールエツジは、ロッド部
材に向かって半径方向で凸状に湾曲されている。シール
エツジの先端が前記シール円板の軸方向厚さのほぼ中央
に存在する。

また、本発明の別の有利な実施態様によれば、シールエ
ツジはほぼ半円形輪郭によって形成されている。このよ
うにすれば製造が簡単で取りつける際の問題がなく、シ
かもシールエツジが、基礎円板体に対して最適に支持さ
れ従って非常に高圧下においてもシールラインの確定さ
れた位置が確保される。

このようなシール円板によって形成されたダイナミック
シールにおける克服されるべき摩擦力は、本発明の別の
実施態様によれば複数の７、前記シール円板を軸方向で
互いに隣接して配置することによって非常に正確に規定
することができるので、互いに相対的に可動な部材間で
あらかじ゛め決められた所望の摩擦力を形成することが
できる。何故ならば各シール円板の摩擦力は積算される
からである。

本発明の別の有利な実施態様によれば、中間シール円板
の両側の一方側に弾性的な支持円板が配置されており、
この弾性的な支持円板はシール円板とは異なり、シール
エツジとこれに向き合ったシール面との間で低いプレス
トレスを加える。この支持円板はスクレーパ円板又はか
き取り部材として働く。このような、１つ又は複数の支
持円板を備えたシール円板の簡単な組み合わせによって
、支持円板は、実際のシール範囲から汚れを取り除き、
従って長時間にわたってシールの高い確実性が得られる
。

シール円板の内周面でダイナミックシールを形成し外周
面でスタティックシールを形成するか、あるいはその逆
を形成するために、シール円板の内周面及び外周面の両
方にシールエツジを配置するが、使用状態によってはど
ちらか一方だけにシール円板を配置するだけでもよい。

従ってこのようなシール円板はピストンロッドシールと
してもぎストンシールとしても適している。さらに、ロ
ック式ガスばねのロック弁の弁ビンシールとしても使用
できる。このように弁ｆンシールとして使用する場合、
シールエツジがあらゆる操作状態で正確に規定された位
置を占めるのでロック式弁の開放と閉鎖との間のストロ
ーク運動が非常に小さく維持されるという特別な利点が
ある。これは、ｏリングによってシールする場合にはこ
の０リングがころがるために不可能である。

実施例次に図面に示した実施例について本発明の構成を具体的
に説明する。

第１図に示された、例えば＼−９圧式、液圧式又は液圧
・空圧式ユニット用のガスばね１は／リンダ２を有して
おり、このシリンダ２内で、ピストンロッドガイド７、
剛性な支持円板８、シール円板９によってピストンロッ
ド４がガイドされている。シリンダ２内には、ガスと任
意の液体とから成る高圧下にある任意の流体が充てんさ
れている。シリンダ２内の空洞は、流通開口を備えてい
てピストンロッド４に固く結合されたピストン３によっ
て、この２ストン３の下側の作業室５とピストン３の上
側の作業室６とに仕切られている。シール円板９は、ピ
ストンロッドガイド７の内側終端面と剛性な支持円板８
との間で緊締されている。

７、前記シール円板９の断面図は第２図で拡大して示さ
れている。このシール円板９は、半径方向内側のシール
エツジ１１と半径方向外側のシールエノジ１２とを有す
るエラストマー材料の基礎円板体１０から成っている。

この第２図の断面図によれば、内側のシールエツジ１１
と外側のシールエツジ１２とは半円形端部１３によって
形成されている。この半円形端部１３の半径は基礎円板
体１０の厚味の半分に相当する。シールエツジ１１１２
の先端は基礎円板体１０の軸方向厚さのほぼ中央位置に
ある。潤滑剤を受は入れるだめに基碇円板体１０の一方
の端面に環状溝１４が形成されている。

第３図による実施例は第１図のものとは特に次の点で異
なっている。つまシ、ピストンロッド４をシールするた
めに、軸方向で相前後して配置された複数の７、前記シ
ール円板がシリンダ２内に配置されている。この実施例
でもこれらのシール円板９は、ピストンロッドガイド７
の内側端面と剛性な支持円板８とによって緊締されてい
る。この実施例は特に、互いに相対的な可動な部分間で
高い摩擦力が必要とされる場合に選択される。このよう
なシール円板９の克服されるべき摩擦力は複数のシール
円板を相前後して配置することによって非常に正確に規
定することができるので、所望の摩擦力を形成すること
が可能である。何故ならば円板の摩擦は積算され名から
でちる。

第４図及び第５図には、弾性支持円板１５間に配置され
たシール円板９より成るピストンロッド４のためのプー
ル装置が図示されている。

このシール装置は前記実施例と同様に、ピストンロッド
ガイド７の内側端面と剛性な支持円板８との間に緊締さ
れている。特に第５図に示されているように、この実施
例によるシール円板９は弾性支持円板１５に比べて横断
面範囲の半径方向長さが長くなっている。この弾性支持
円板１５は主に、ごみ又は摩耗粒子がシール面に入らな
いように保護するための役割を有しており、従って、実
質的なシール作用のないスクレーパリングとしてのみ作
用する。

第３図には無段階ロック式ガスばねのピストンが図示さ
れている。このピストンはシリンダ２の内周壁でシール
ガ・イドされていて、シリンダ２を作業室５と６に仕切
っている。作業室５．６は、これらの作業室５，６が互
いに接続されている限シは液体圧力、がピストンロッド
を外方向に負荷するにも拘らずピストン及びピストンロ
ッドを選択された軸方向位置で安定させるために互いに
完全にシールされている。作業室５と６との間の相互接
続を閉じるために閉鎖弁が設けられている。この閉鎖弁
は閉鎖部材１７を有しており、この閉鎖部材１７は、ピ
ストンロッド４内でガイドされ外部に延びる操作ロッド
１９によって軸方向移動可能であって、作業室５と６と
の間の流過手段１８を開放又は閉鎖する。閉鎖部材１７
をシールするために７、前記シール円板１６が設けられ
ており、このシール円板１６の構造は、第１図〜第５図
に記載されているシール円板９の構造と同じである。下
側のシール円板１６は、閉鎖部材１７の下方運動に応じ
てこのシール円板１６が弁棒の直径の減少した区分に来
た時に流過手段１８を開放する。

下側の緊締されたシール円板１６と閉鎖部材１７との間
のシール範囲は非常に正確に規定されるので、閉鎖部材
１７の軸方向運動はＯリングシールを備えた実施例と比
較して小さくすることができる。従って、弁の開放は操
作ロッド１９の常に同一箇所で行なわれる。

本発明によるシール円板は、操作ロッド１９とピストン
ロッド４の孔との間に配置してもよいことは明らかであ
る。

もちろん、本発明は図示の実施例のみに限定されるもの
ではなく、本発明の原理を逸脱することなしに別の実施
例が可能である。

効果以上のように本発明によれば、構造が簡単かつ経済的で
、ポンプ作用が避けられしかも摩擦が小さくひいては破
壊力の小さい、流体装置用のシール装置が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、シール円板として形成された本発明の第１実
施例によるピストンロッドシールを備えたガスばねの概
略的な部分的縦断面図、第２図は、第１図に示したピス
トンロッドシールのシール円板の拡大断面図、第３図は
複数のシール円板を軸方向で相前後して配置した、本発
明の第２実施例によるピストンロッドシールの概略的な
部分的縦断面図、第４図は第３実施例によるピストンロ
ッドシールの概略的な部分的縦断面図、第５図は第４図
によるシール円板の拡大断面図、第３図は、本発明によ
るシール装置の設けられた無段階ロック式ガスばねのピ
ストン範囲の概略的な縦断面図である。１・・・ガスばね、２・・・シリンダ、３・・・ピスト
ン、４・・・ピストンロッド、５，６・・・作業室、７
・・・ピストンロッドガイド、８・・・支持円板、９・
・・シール円板、１０・・・基礎円板体、１１．．１２
・・・シールエツジ、１３・・・半円形端部、１４・・
・環状溝、１５・・・弾性支持円板、１６・・・シール
円板、１７・・・閉鎖部材、１８・・・流過手段、１９
・・・操作ロッド

Claims

【特許請求の範囲】１、空圧式、液圧式又は液圧・空圧式装置等の流体によ
って操作される装置のためのシール装置において、第１
のサブユニット（２、７、８）内に少なくとも１つの環
状のシール円板（９）が配置されていて、該環状のシー
ル円板（９）が第２のサブユニット（４）のシール面に
係合しており、該シール円板（９）が軸線を有していて
、前記第１のサブユニット（２、７、８）の支持面によ
って軸線の両方向で支持されており、さらに該シール円
板（９）が、組み立てる前の状態でこのシール円板（９
）の軸線を通る断面図で見て半径方向で延長された横断
面範囲を有しており、該延長された横断面範囲が、前記
第２のサブユニット（４）の前記シール面に係合するシ
ールエッジ（１１、１２）より成っており、該シールエ
ッジ（１１、１２）が前記第２のサブユニット（４）の
前記シール面に向かって半径方向で凸状に湾曲されてお
り、前記シールエッジ（１１、１２）の先端が前記シー
ル円板（９）の軸方向厚さのほぼ中間に存在しているこ
とを特徴とする、空圧式、液圧式又は液圧・空圧式装置
のためのシール装置。２、シールユニットが互いに少なくとも２つのスペース
を仕切っており、これら２つのスペースを相互に接続す
る通路手段が前記シールユニットによって規定されてお
り、軸線を有する円筒形状のロッド部材（４）が前記通
路手段内で軸方向可動にガイドされており、該通路手段
に前記シールユニットが配置されており、該シールユニ
ットが、前記ロッド部材（４）を同軸的に取り囲む少な
くとも１つの弾性的な環状のシール円板（９）を有して
おり、該シール円板（９）が、このシール円板（９）の
ほぼ軸方向に向けられた両端面に隣接する、ほぼ軸方向
に向けられた支持面（７、８）によって軸方向で支持さ
れており、該シール円板（９）が組み立てる前の状態で
このシール円板（９）の軸線を通る断面図で見て、半径
方向の延長された横断面範囲を有しており、この横断面
範囲が前記ロッド部材（４）に隣接するシールエッジ（
１１、１２）を有しており、該シールエッジ（１１、１
２）が前記ロッド部材（４）にシール係合していて、こ
のロッド部材（４）に向かって半径方向で凸状に湾曲さ
れており、該シールエッジ（１１、１２）の先端が前記
シール円板（９）の軸方向厚さのほぼ中央に存在する、
特許請求の範囲第１項記載のシール装置。３、前記シール円板（９）が前記支持面（７、８）間で
軸方向で圧縮されている、特許請求の範囲第１項又は第
２項記載のシール装置。４、前記シール円板（９）の前記端面がほぼ平行で前記
軸に対して直交する方向に向けられている、特許請求の
範囲第１項から第３項までのいずれか１項記載のシール
装置。５、前記シールエッジ（１１、１２）が半円形輪郭を有
しており、この半円形輪郭の半径が前記シール円板（９
）の軸方向厚さの半分に相当する、特許請求の範囲第１
項から第４項までのいずれか１項記載のシール装置。６、複数のシール円板（９）が軸方向で互いに隣接して
設けられている、特許請求の範囲第１項から第５項まで
のいずれか１項記載のシール装置。７、前記シール円板（９）の少なくとも一端面に弾性材
料より成る弾性的な支持円板（１５）が設けられており
、該支持円板（１５）が、前記シール面に向かって半径
方向に向けられた係合エッジを備えた細長い横断面範囲
を有しており、前記係合エッジが、前記シール円板（９
）のシールエッジ（１１、１２）よりも小さい半径方向
係合圧力で前記シール面に係合し、前記支持円板（９）
がかき取り部材として作用する、特許請求の範囲第１項
から第５項までのいずれか１項記載のシール装置。８、少なくとも１つの前記シール円板（９）の、ほぼ軸
方向に向けられた少なくとも１つの端面に、潤滑剤を受
容するための少なくとも１つの凹部が形成されている、
特許請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項記
載のシール装置。９、前記凹部が前記シール円板（９）の軸を取り囲む環
状溝（１４）として形成されている、特許請求の範囲第
８項記載のシール装置。１０、少なくとも１つの前記シール円板（９）の横断面
範囲が、半径方向に突起し別のシール面に係合するエッ
ジ（１１、１２）を有している、特許請求の範囲第１項
から第９項までのいずれか１項記載のシール装置。１１、１つの軸と２つの端部を備えたシリンダ（２）が
設けられており、ロッド部材（４）が、前記２つの端部
のうちの一方の端部でピストンロッドガイド及びシール
ユニット（７、８、９）を通ってガイドされたピストンロッドで
あって、前記シール円板（９）の半径方向内側に突起す
るシールエッジ（１１）がこのピストンロッド（４）に
係合する、特許請求の範囲第２項から第１０項までのい
ずれか１項記載のシール装置。１２、流体によって操作される装置が流体ばねであって
、前記シリンダ（２）が空洞（５、６）を規定しており
、該空洞（５、６）が少なくとも部分的に圧力流体で満
たされていて、前記シール円板（９）が前記空洞（５、
６）を大気に対してシールしている、特許請求の範囲第
１１項記載のシール装置。１３、流体によって操作される装置が、２つの端部と１
つのピストンロッド（４）とを備えたシリンダ（２）を
有する流体ばねであって、前記ピストンロッド（４）が
、前記シリンダ（２）の一端部に隣接するピストンロッ
ドガイド及びシールユニット（７、８、９）を通って延
びており、前記シリンダ（２）が前記両端部間で空洞（
５、６）を形成しており、該空洞（５、６）が少なくと
も部分的に圧力流体によって満たされており、前記ピス
トンロッド（４）が、前記空洞（５、６）内で前記シリ
ンダ（２）の内周面をシールしながらこの内周面に係合
するピストンユニットを備えており、前記シリンダ（２
）が前記空洞（５、６）を２つの作業室に仕切っており
、前記ピストンユニットを通って前記通路手段が延びて
おり、前記ロッド部材が、軸方向運動に応じて前記通路
手段を開閉するための軸方向可動な閉鎖部材（１７）で
あって、前記シール円板（１６）がこの閉鎖部材（１７
）にシール係合している、特許請求の範囲第２項から第
１０項までのいずれか１項記載のシール装置。１４、流体によって操作される装置が、２つの端部と１
つのピストンロッド（４）とを備えたシリンダ（２）を
有する流体ばねであって、前記ピストンロッドが、前記
シリンダ（２）の一端部に隣接するピストンロッドガイ
ド及びシールユニット（７、８、９）を通って延びてお
り、前記シリンダ（２）が前記両端部間で空洞（５、６
）を形成しており、該空洞（５、６）が少なくとも部分
的に圧力流体によって満たされており、前記ピストンロ
ッド（４）が、前記空洞（５、６）内で前記シリンダ（
２）の内周面をシールしながらこの内周面に係合するピ
ストンユニットを備えており、前記シリンダ（２）が前
記空洞（５、６）を２つの作業室に仕切っており、これ
ら２つの作業室（５、６）を接続する流過手段（１８）
が設けられており、前記ピストンロッド（４）がその軸
線に沿って延びる軸方向孔を有していて、該軸方向孔が
前記流過手段を形成しており、前記閉鎖部材を操作する
ための操作ロッド（１９）が前記軸方向孔内に軸方向可
動に収容されており、前記操作ロッド（１９）が前記ロ
ッド部材として作用し、前記シール円板が、前記空洞（
５、６）内の流体を雰囲気に対してシールしながら前記
ロッド部材に係合している、特許請求の範囲第２項から
第１０項までのいずれか１項記載のシール装置。１５、シール円板の細長い横断面が、シール円板の軸方
向厚さの少なくとも１．５倍の半径方向長さを有してい
る、特許請求の範囲第１項から第１４項までのいずれか
１項記載のシール装置。１６、シール円板の半径方向長さがシール円板の軸方向
厚さの少なくとも２倍である、特許請求の範囲第１５項
記載のシール装置。１７、前記シール円板がエラストマー材料より成ってい
る、特許請求の範囲第１項から第１６項までのいずれか
１項記載のシール装置。１８、前記支持円板がエラストマー材料より成っている
、特許請求の範囲第１項から第１６項までのいずれか１
項記載のシール装置。