JP2006509160A

JP2006509160A - シールリング

Info

Publication number: JP2006509160A
Application number: JP2004534421A
Authority: JP
Inventors: ピーターズクン
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2002-09-05
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2006-03-16
Also published as: WO2004023005A3; CN1692047A; US20040046329A1; EP1546584A2; CA2497912A1; WO2004023005A2; AU2003265879A1; AU2003265879A8; KR20050037598A

Abstract

合成環状シールリングを提供する。リングは内部に切れ目を有し、第１および第２の相補的端部が切れ目の両側を画定している。リングの内部方向の環状部はリング端部から突出する第１および第２の内部突出部を有し、リング端部において内部方向の部分内に形成された第１および第２の内部スロットを有する。第１の内部突出部が第２の内部スロットに内嵌するように位置合わせされるとともに、第２の内部突出部が第１の内部スロットに内嵌するように位置合わせされている。リングの外部方向の環状部は第２および第１の内部突出部に隣接するとともにリング端部から突出する第１および第２の外部突出部を有し、リング端部において内部に形成されるとともに第２および第１の内部スロットに隣接する第１および第２の外部スロットを有する。第１の外部突出部が第２の外部スロットに内嵌するように位置合わせされるとともに、第２の外部突出部が第１の外部スロットに内嵌するように位置合わせされている。第１および第２の内部突出部は各々、リングの環状方向において第１および第２の外部突出部の両方より長い。

Description

本発明はシールリングに関し、特に合成材料で作製された伸縮可能シールリングに関する。

シールリングは、例えばコンプレッサ、自動変速装置、およびパワーステアリング装置におけるように、機械的装置においてシャフトまたはロッドとボアとの間のシールを形成するために用いられている。シールリングは一般に開放環状形状であるとともに円筒形筐体内に位置するシャフトまたはロッドの周方向の溝に載置されている。シールリングの機能は通常、筐体内でのシャフトまたはロッドの回転または振動を可能にしつつリングの一方側から他方側への流体の漏れを制御することである。

シールリングには、例えばシャフトの熱膨張または収縮中に生じるようなシールリングが載置されているシャフトまたはロッドの伸縮に伴ってリングが伸縮できるようにする継手が形成されていた。このような伸張可能シールリングの継手は、リングの端部間の間隙が筐体内での動作時に最小化されるように様々な形状構成で作製されていた。現在のシールリング用継手配置には突合せ継、そぎ継、および段継がある。国際特許公開（特許文献１）は、相互に重複するリング端部が摺動面に沿って互いに対向位置する段形状重複部として構成された分離切り込みを有するプラスチックシールリングを開示している。このような重複シールリング端部は一定の温度範囲に対して、程度の差はあるがシャフト、筐体およびシールリングの熱膨張係数とは無関係の比較的一定の間隙を有するリングになる。

国際公開第９６／２１１１６号パンフレット

現在の伸縮可能シールリングが伸張すると重複端部は外側に反りやすく、これによりリングの端部がボアを圧迫する。これがリングの不均一な磨耗につながり、より頻繁にリングを交換しなくてはならなくなる。これは中断時間のみならず維持および材料コストも増加させる。したがって伸縮時に円形を維持する重複端部を有する伸張可能シールリングの必要性がある。さらに伸縮時に外側に湾曲しない、特にプラスチックなどの合成ポリマー材料で作製されたこのような伸縮可能シールリングが必要とされる。

本発明は合成環状シールリングに関する。このリングは内部に切れ目を有し、第１および第２の相補的端部が切れ目の両側を画定している。リングの内部方向の環状部は、第１のリング端部から突出する第１の内部突出部と第１のリング端部において内部方向の部分内に形成された第１の内部スロットとを有する。内部方向の環状部は、第２のリング端部から突出する第２の内部突出部と第２のリング端部において内部方向の部分内に形成された第２の内部スロットとを有する。第１の内部突出部が第２の内部スロットに内嵌するように位置合わせされるとともに、第２の内部突出部が第１の内部スロットに内嵌するように位置合わせされている。リングの外部方向の環状部は、第１の内部突出部に隣接するとともに第１のリング端部から突出する第１の外部突出部と、第１のリング端部において外部方向の環状部内に形成されるとともに第１の内部スロットに隣接する第１の外部スロットとを有する。また外部方向の環状部は、第２の内部突出部に隣接するとともに第２のリング端部から突出する第２の外部突出部と、第２のリング端部において外部方向の環状部内に形成されるとともに第２の内部スロットに隣接する第２の外部スロットとを有する。第１の外部突出部が第２の外部スロットに内嵌するように位置合わせされるとともに、第２の外部突出部が第１の外部スロットに内嵌するように位置合わせされている。第１および第２の内部突出部は各々、リングの環状方向において第１および第２の外部突出部の両方より長い。

本発明によるシールリングが図１に示されている。シールリング１０はシリンダＣに載置された状態で示されている。シールリング１０はポリマー樹脂などの合成材料で構成することが好ましい。シールリング１０は外部方向の環状部１４に取り囲まれた内部方向の環状部１２を有する。シールリング１０は第１の端部１８と第２の端部２０とによって画定された切れ目１６を有する。本発明の好適な実施形態によればリング端部１８および２０は切れ目１６の両対向側を画定するほぼ相補的な端部である。

図１〜３に示した本発明の実施形態において、内部方向の環状部１２は、第１のリング端部１８から突出する第１の内部突出部２２と、第１のリング端部において内部方向の部分内に形成された第１の内部スロット２４とを有する。また内部方向の環状部は、第２のリング端部２０から突出する第２の内部突出部２６と、第２のリング端部において内部方向の部分内に形成された第２の内部スロット２８とを有する。第１の内部突出部２２は第２の内部スロット２８に内嵌するように位置合わせされるとともに、第２の内部突出部２６は第１の内部スロット２４に内嵌するように位置合わせされている。

図１〜３に示した本発明の実施形態において、シールリング１０の外部方向の環状部１４は、第１の内部突出部２２に隣接するとともに第１のリング端部１８から突出する第１の外部突出部３０と、第１のリング端部１８において外部方向の環状部１４内に形成されるとともに第１の内部スロット２４に隣接する第１の外部スロット３２とを有する。第２の外部突出部３４は第２の内部突出部２６に隣接するとともに第２のリング端部２０から突出している。第２の外部スロット３６は、第２のリング端部２０において外部方向の環状部１４内に形成されるとともに第２の内部スロット２８に隣接している。第１の外部突出部３０は第２の外部スロット３６に内嵌するように位置合わせされるとともに、第２の外部突出部３４は第１の外部スロット３２に内嵌するように位置合わせされている。

本発明によれば第１および第２の内部突出部は各々、リングの環状方向において第１および第２の外部突出部の両方より長い。図１〜３に示した本発明の実施形態において、第１および第２の内部突出部２２および２６は各々、リング１０の環状方向において第１および第２の外部突出部３０および３４の両方より長い。本明細書で用いるように突出部の長さは、突出部の薄肉部が始まるところから突出部の薄肉部が環状方向に伸びる長さである。図３Ａに図示するように、第１の内部突出部２２の長さは長さ「Ａ」であり、第２の内部突出部２６の長さは長さ「Ｃ」である。同様に、第１の外部突出部３０の長さは図３Ａに示す長さ「Ｂ」であり、第２の外部突出部３４の長さは図３Ａに示す長さ「Ｄ」である。

本発明の好適な実施形態によれば、第１の内部突出部と第２の内部スロットとは相互補完的であり、第２の内部突出部と第１の内部スロットとは相互補完的である。図１〜３に示した本発明の実施形態において、第１の内部突出部２２と第２の内部スロット２８とは相互補完的であり、第２の内部突出部２６と第１の内部スロット２４とは相互補完的である。第１の外部突出部と第２の外部スロットとが相互補完的であり、第２の外部突出部と第１の外部スロットとが相互補完的であることがさらに好ましい。図１〜３に示した本発明の実施形態において、第１の外部突出部３０と第２の外部スロット３６とが相互補完的であり、第２の外部突出部３４と第１の外部スロット３２とが相互補完的である。本発明の好適な実施形態によれば、第１の内部突出部が第１の内部スロットの面を形成し、第２の内部突出部が第２の内部スロットの面を形成する。図１〜３に示した本発明の実施形態において、第１の内部突出部２２が第１の内部スロット２４の面を形成し、第２の内部突出部２６が第２の内部スロット２８の面を形成する。同様に第１の外部突出部３０が第１の外部スロット３２の面を形成し、第２の外部突出部３４が第２の外部スロット３６の面を形成する。

本発明の一実施形態によれば、第１および第２の内部突出部は各々、リングの環状方向において第１および第２の外部突出部の両方より少なくとも２０％長い。第１および第２の内部突出部は、リングの環状方向において第１および第２の外部突出部の両方より５０％超長い場合もある。図１〜３に示した本発明の実施形態において、第１および第２の内部突出部は、リングの環状方向において第１および第２の外部突出部の約３倍長い。

第１および第２の内部突出部は実質的に同じ寸法を有し、第１および第２の外部突出部は実質的に同じ寸法を有することが好ましい。図１〜３に示した本発明の実施形態において、第１および第２の内部突出部２２および２６は実質的に同じ長さ、幅および高さであり、第１および第２の外部突出部３０および３４は実質的に同じ長さ、幅および高さである。同じように第２の内部スロット２８は相補的な第１の内部突出部２２よりほんの僅か大きい長さ、幅および高さを有し、第１の内部スロット２４は相補的な第２の内部突出部２６よりほんの僅か大きい長さ、幅および高さを有することが好ましい。同様に第２の外部スロット３６は相補的な第１の外部突出部３０よりほんの僅か大きい長さ、幅および高さを有し、第１の外部スロット３２は相補的な第２の外部突出部３４よりほんの僅か大きい長さ、幅および高さを有することが好ましい。本明細書で用いるようにスロットの長さは、開放スロットが始まるところから環状方向にスロットの開放空間が延びる長さである。図３Ａに図示するように、第１の内部スロット２４の長さは長さ「Ａ」であり、第２の内部スロット２８の長さは長さ「Ｃ」である。同様に第１の外部スロット３２の長さは図３Ａに示す長さ「Ｂ」であり、第２の外部スロット３６の長さは図３Ａに示す長さ「Ｄ」である。

本発明の好適な一実施形態によれば、第１および第２の内部突出部、第１および第２の内部スロット、第１および第２の外部突出部、ならびに第１および第２の外部スロットは各々、ほぼ長方形の断面を有する。第１および第２の内部突出部、第１および第２の内部スロット、第１および第２の外部突出部、ならびに第１および第２の外部スロットは各々、図１〜３に示すような正方形の断面を有することがより好ましい。合成環状リングが、合成環状リングの外部方向の面と実質的に同心の内部方向の面を有することがさらに好適である。図１および２に示した本発明の実施形態において、内部環状部１２の内面は外部環状部１４の外面と同心である。シールリングが、ほぼ長方形の断面を有することがさらに好適であり、シールリングが、正方形の断面を有することがなおさらに好適である。

本発明の好適な一実施形態によれば、シールリングは高性能ポリマーで構成される。シールリングが耐高温性で、高融点を有し、高圧縮強度を有し、さらに脆弱でない合成ポリマーで構成されることがさらに好ましい。シールリングが低熱膨張係数と低摩擦係数とを有する材料で構成されることがさらに好ましい。好適なポリマーには、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（「ＰＥＥＫ」）、ポリアミドイミド（「ＰＡＩ」）、ポリエーテルケトンケトン（「ＰＥＫＫ」）、ポリエーテルケトン（「ＰＥＫ」」」、熱可塑性ポリイミド（「ＴＰＩ」）、ポリテトラフルオロエチレン（「ＰＴＦＥ」）またはパーフルオロアルコキシ（「ＰＦＡ」）などのフルオロポリマー類、ポリエーテルイミド（「ＰＥＩ」）、ポリフェニレンスルフィド（「ＰＰＳ」）、ポリスルホン類、ポリエーテルスルホン類（「ＰＥＳ」）、および液晶ポリマー（「ＬＣＰ」）の群から選択される１種または複数種のポリマーがある。シールリングが本願特許出願人により販売されているベスペル（Ｖｅｓｐｅｌ）(登録商標)熱可塑性材料などのポリイミドで構成されることがより好ましい。本発明のシールリングを射出成形により作製することが好ましいが、他の周知の方法で代替的に作製し得る。

上述した本発明のシールリングは、リングの２つの端部が係止且つ重ね合わされて封止機能を実現する際、リングが好適な理想的円形状を維持することができるように２つのシールリング端部が互いに係止されるという利点を有する。本発明のシールリングにより半径方向荷重に関係なく理想的な円形状が維持される。

手前上方から見た本発明のシールリングの斜視図である。手前下方から見た図１に示したシールリングの斜視図である。それぞれリングの下面から見た図１および２に示したシールリングの係止部の詳細斜視図である。それぞれリングの下面から見た図１および２に示したシールリングの係止部の詳細斜視図である。それぞれリングの下面から見た図１および２に示したシールリングの係止部の詳細斜視図である。

Claims

シールリングであって、
外部方向の環状部に取り囲まれた内部方向の環状部を有する合成環状リングであり、リング内に切れ目と前記切れ目の両側を画定する第１および第２の相補的端部とを有する合成環状リングを含み、
前記内部方向の環状部は、前記第１のリング端部から突出する第１の内部突出部と前記第１のリング端部において前記内部方向の部分内に形成された第１の内部スロットとを有し、かつ、前記内部方向の環状部は、前記第２のリング端部から突出する第２の内部突出部と前記第２のリング端部において前記内部方向の部分内に形成された第２の内部スロットとを有し、前記第１の内部突出部が前記第２の内部スロットに内嵌するように位置合わせされるとともに、前記第２の内部突出部が前記第１の内部スロットに内嵌するように位置合わせされ、
前記外部方向の環状部は、前記第１の内部突出部に隣接するとともに前記第１のリング端部から突出する第１の外部突出部と、前記第１のリング端部において前記外部方向の環状部内に形成されるとともに前記第１の内部スロットに隣接する第１の外部スロットと、前記第２の内部突出部に隣接するとともに前記第２のリング端部から突出する第２の外部突出部と、前記第２のリング端部において前記外部方向の環状部内に形成されるとともに前記第２の内部スロットに隣接する第２の外部スロットとを有し、前記第１の外部突出部が前記第２の外部スロットに内嵌するように位置合わせされるとともに、前記第２の外部突出部が前記第１の外部スロットに内嵌するように位置合わせされ、
前記第１および第２の内部突出部が各々、前記リングの環状方向において前記第１および第２の外部突出部の両方より長いことを特徴とするシールリング。
前記第１の内部突出部と前記第２の内部スロットとが相互補完的であるとともに、前記第２の内部突出部と前記第１の内部スロットとが相互補完的であることを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
前記第１の外部突出部と前記第２の外部スロットとが相互補完的であるとともに、前記第２の外部突出部と前記第１の外部スロットとが相互補完的であることを特徴とする請求項２に記載のシールリング。
前記第１および第２の内部突出部が各々、前記リングの環状方向において前記第１および第２の外部突出部の両方より少なくとも２０％長いことを特徴とする請求項３に記載のシールリング。
前記第１および第２の内部突出部が実質的に同じ寸法を有するとともに、前記第１および第２の外部突出部が実質的に同じ寸法を有することを特徴とする請求項３に記載のシールリング。
前記第１および第２の内部突出部が各々、前記リングの環状方向において前記第１および第２の外部突出部の両方より少なくとも５０％長いことを特徴とする請求項５に記載のシールリング。
前記第１の内部突出部が前記第１の内部スロットの面を形成するとともに、前記第２の内部突出部が前記第２の内部スロットの面を形成することを特徴とする請求項２に記載のシールリング。
前記第１および第２の内部突出部、前記第１および第２の内部スロット、前記第１および第２の外部突出部、ならびに前記第１および第２の外部スロットが各々、ほぼ長方形の断面を有することを特徴とする請求項２に記載のシールリング。
前記第１および第２の内部突出部、前記第１および第２の内部スロット、前記第１および第２の外部突出部、ならびに前記第１および第２の外部スロットが各々、正方形の断面を有することを特徴とする請求項８に記載のシールリング。
前記合成環状リングが、前記合成環状リングの外部方向の面と実質的に同心である内部方向の面を有することを特徴とする請求項８に記載のシールリング。
前記シールリングが、ほぼ長方形の断面を有することを特徴とする請求項１０に記載のシールリング。
前記シールリングが、正方形の断面を有することを特徴とする請求項１１に記載のシールリング。
前記リングがポリマー材料で構成されることを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
前記ポリマー材料が、ポリイミド、ＰＥＥＫ、ＰＡＩ、ＰＥＫＫ、ＰＥＫ、ＴＰＩ、フルオロポリマー、ＰＥＩ、ＰＰＳ、ポリスルホン類、ＰＥＳおよびＬＣＰポリマー類の群から選択される１種または複数種のポリマーであることを特徴とする請求項１３に記載のシールリング。
前記フルオロポリマーが、ＰＴＦＥおよびＰＦＡの群から選択されることを特徴とする請求項１４に記載のシールリング。
前記リングが、ポリイミドポリマーから本質的になることを特徴とする請求項１３に記載のシールリング。