JP2017524114A

JP2017524114A - 閉塞要素

Info

Publication number: JP2017524114A
Application number: JP2017522718A
Authority: JP
Inventors: クラウアー，ユルク; ホリンガー，ローベルト
Original assignee: エスエフシイ・ケーニッヒ・アーゲー
Priority date: 2014-07-18
Filing date: 2014-07-18
Publication date: 2017-08-24
Anticipated expiration: 2034-07-18
Also published as: RU2017103997A; CN107076347A; US10030802B2; MX2017000525A; RU2017103997A3; CA2954304A1; WO2016008539A1; US20170205017A1; CN107076347B; JP6538838B2; EP3169926A1; KR20170033375A

Abstract

本発明は、穴（２）を密閉する閉塞要素（１）に関し、該閉塞要素の閉塞体（３）を、拡径して、穴（２）に圧入できる。穴を損傷させないために、閉塞体（３）を、中空体として設計する。このようにすると、閉塞体は、閉塞体を穴（２）に圧入すると僅かに変形でき、それにより、穿孔の壁（４）に対する径方向圧力を低減できる。それと同時に、閉塞要素の重さも軽減する。好適には、閉塞要素を、均一の壁厚を有する中空球体とする。【選択図】図３

Description

本発明は、穴を密閉する閉塞要素に関し、該閉塞要素の閉塞体は、穴に圧入できるように規定した外径を備える。

かかる閉塞要素を、エンジンハウジングで使用したり、比較的低圧で機能する油圧及び空気圧システムで使用したりする。自動車の構造では、閉塞要素を、例えば、エンジンハウジングの穴に密挿する。この種の閉塞要素は、安く製造できるだけでなく、嵌脱が容易である。

この種の閉塞要素については、欧州特許第０３６４６９９Ｂ１号（特許文献１）で開示されている。ここでは、閉塞要素は、穴に凹入する栓に圧入できる中実球体の形をしている。中実球体は、ここでは、栓に対する拡張要素として機能する。しかしながら、該球体を、閉塞する穴に直接圧入することもできる。どちらの場合も、完全な密閉を保証するために、球体の直径を、穴と比べて拡径する。中実球体を閉塞する穴に直接圧入すると、高い径方向圧力が、圧入時に、環状押圧面に生じ、それが原因で、穴を損傷することがある。

欧州特許第０３６４６９９Ｂ１号

本発明の根底にある目的は、そうした欠点を回避すること、及び穴を全く損傷せずに、穴の公差が大きくても完全かつ永久的な密閉を保証する、冒頭で特定した種類の閉塞要素を考案することである。

本発明によると、この目的を、閉塞要素の閉塞体を、中空体の形で作製することで、達成する。

従って、閉塞体を穴に圧入する際に、閉塞要素は屈し易くなり、それにより穿孔の壁に対する径方向圧力を低減でき、該圧力は、一方では、完全に密封するのに十分であるが、それと同時に、確実に穴を無傷の状態に保てる。また、径方向圧力を低減することで、閉塞要素をより壁厚を薄くして穴内で使用可能にもなる。そのうえ、中空閉塞体は、重量を軽くするという利点を提供し、安価に製造できると共に、穴に容易に嵌入できる。

閉塞する穴の内部で出力する必要圧力に応じて、穴に加わる荷重が最小となるように、中空閉塞体の壁厚を選択できる。

本発明によると、閉塞体の空洞を、好適には中央に配置する少なくとも１つ隔壁によって細分化できる。このようにして、中空体は、密封面の領域で中空体の塑性変形に悪影響を与えずに、中空体の設計に関わらず、必要な全体強度を備えてもよい。

同様に、本発明は、第１変形例で、閉塞体の形を球状として、特に、好適には均一な壁厚を有する球状中空ボールの形で提供する。これは、製造上の観点から有利であり、また、球状ボール形のために、穴に閉塞体を嵌入する際に、中空球体の規定嵌合位置も不要となる。

しかしながら、使用条件に応じて、本発明による閉塞要素を、球形と異なる設計で成形してもよい。特に、円筒の形で作製してもよい、及び／又は閉塞する穴の断面形状に適合させてもよい。

本発明による閉塞要素に関する上記特性を、複数の層で作る閉塞体によって強化でき、好適には、閉塞体の外層を内層より軟質にする。そうすることで、閉塞体の密封面も広くできる。

別の変形例では、穴内にある閉塞体を、硬化工程中、誘導硬化させる。このようにすると、閉塞体を採用した挿入位置でしっかりと固定でき、出力する圧力が、強度の増大によって大きくなる。

本発明による閉塞体を、閉塞する穴に直接圧入できるように、主に設計する。しかしながら、閉塞体を、穴に凹入する閉塞栓を伴う閉塞部の拡張要素としても使用できる。

以下では、本発明について、図面を参照して、多数の例示的実施形態を用いて、更に詳細に説明する。

閉塞する穴に嵌入する前の閉塞要素を断面図で示している。嵌入後の従来技術による閉塞要素の断面図である。硬化工程中に閉塞体を硬化する装置と共に、図２による閉塞要素を図式的に示している。本発明による閉塞要素の変形例の断面図である。本発明による閉塞要素の別の変形例の断面図である。閉塞要素の別の実施形態の断面図である。

図１で示す閉塞要素１’は、閉塞する穴の直径と比べて拡径した閉塞体３’で、穴２’を密閉する働きをする。閉塞体３’を穴２’に圧入することによって、穴を確実に閉塞する。

かかる閉塞要素１’を、例えば、自動車のエンジンハウジング、油圧ユニット、バルブブロック等の、穴２及び壁４を有するハウジングに挿入する。

図２から分かるように、従来の中実球体３’では、拡径により、高い径方向圧力が壁４’、５’に、また球体を挿入する穴の領域にもかかるため、穴の変形又は損傷が発生する。

本発明による閉塞要素１でもまた、閉塞体３を拡径するが、該閉塞要素１を、穴２に圧入した際に容易に弾性及び／又は塑性変形できるように中空体の形で作製する。その結果、穿孔の壁４に対する径方向圧力は、穴を損傷せずに、穴の完全且つ永久的な密閉を保証する程度に軽減される。また、中空体が塑性変形する結果、密封面が拡大する。

極めて有利には、中空球体の形で作製する閉塞体３の成形、壁厚及び／又は材料を、穴２に圧入する際に弾性変形が起こり、押圧時に、穴２に対して径外方向に作用する永久的な圧縮力を生じる状態になるように選択する。閉塞体３の外径を、閉塞体３を穴に圧入した際に規定した弾性変形が起こるように、穴２の内径に比べて拡径する。

例えば、１０ｍｍの穴径に対して、中空球体の弾性変形をどの程度に設計するかに応じて、球体の直径を、１０．１〜１０．５ｍｍとすることができる。好適には、この拡径を、穴径に対して１％〜５％の割合で変化させる。この拡径部分を、球体の両側で半分ずつ分配する、即ち、拡径部分が０．３ｍｍであれば、０．１５ｍｍの差が、球体と穴の間の両側に結果として生じる。

発生する径方向圧力が軽減するため、閉塞要素を、穴を閉塞するのに、壁厚を薄くして更に使用可能となる。また、中空閉塞体自体の重さが軽減する結果、例えば、自動車又は航空機の構造において有利であるという、別の利点も生じる。

この閉塞体３を、球状中空ボールの形で作製し、均一な壁厚とする。このようにすると、中空体の製造が、単純になる。しかしながら、穴２の設計に応じて、例えば、閉塞する穴が厳密な円形断面を持たない場合には、中空球体は、多少厳密な球形から逸脱できる。

一般に、閉塞体３を、金属材料、特に鉄鋼から、２つの半球体を互いに溶接することによって、中空球体を鋳造することによって、３Ｄプリンタを用いて、スピニング加工によって等で、製造する。

図３に示すように、閉塞体３を、硬化工程中、適当な加熱手段８を用いて、誘導硬化又は焼入れ焼戻しによって、穴２内で処理できる。このようにすると、硬化又は焼入れ焼戻しの別の結果として、嵌合状態で、応力点が低度の応力を受けるだけとなるため、嵌合させた設置位置で、閉塞体は、好適には、ハウジングの全寿命に亘り、壁４に正確に、固着した状態のままとなる。

中空体全体の強度を高めるという文脈において、図４乃至図６から分かるように、中空体の内部６を、好適には中央に配置する少なくとも１つの分離ウェブ７、１７、２７等によって細分化できる。有利には、この分離ウェブ７、１７、２７を、ピンの形で作製し、形成する内部６を、スリーブの形に作製する。有利には、分離ウェブを、穴軸と同心に配設する。このようにすると、中空体の剛性を、中空体が密封面に対して横方向に変形するのに悪影響を与えずに、圧力がかかる方向に高められる。しかしながら、中空体自体の壁厚で十分中空体の剛性を保てるならば、分離ウェブ７は不要である。

対応する変形例の閉塞体１３を、図５に示すが、この閉塞体１３を上面及び下面で平坦にし、外半径Ｒを、穴２の直径の半分よりも大きくした円筒形の設計で作製しており、それにより、図示したように、穴２の要求密封度を向上するために、硬化後に、環状密封面１５ができるようにする。この平坦設計により、工程中押圧が一層容易になる。

同様な例示的実施形態の図６による閉塞体２３では、閉塞体２３を、図５のものと同様の外形で形成するため、閉塞体１３についての上記解説を参照する。

また、閉塞体を、多数の層でも製造でき、多層にすることで、各層の材料を、局所的な応力に適合できる。中空体の外層用材料を、内層用より軟質とすると、特に有利である。このようにすると、閉塞要素の有効密封面も拡大できる。かかる内層を、ここでは、球体の全表面に、又は穴との接点にリングとしてのみ設けられる。

上述した例示的実施形態では、中空閉塞要素を、閉塞する穴に直接嵌入する。しかしながら、中空閉塞要素を、例えば特許文献１で示したように、穴に凹入する閉塞栓を伴う閉塞部を有する拡張体として使用するなら、同じ利点が結果として生じる。

本発明による閉塞体は、閉塞する穿孔の壁に対して穏やかに作用するという更なる特徴がある。中空球体の壁厚を、材料や必要条件基準の選択に応じて、約１〜５ｍｍとすることができる。

本発明による閉塞体は、比較的大きな穴径の公差でも、特に閉塞体の弾性変形、及びその結果の塑性変形によって、そうした公差を補償できるため、使用できるという利点を更に提供する。閉塞体の成形、壁厚及び材料の組成の相互作用によって、これらのパラメータを個々の場合に応じて、閉塞体を常に各使用条件に最適に設計するように、互いに組合せ可能である。

中空体の内部を、ガス又は発泡材料で、又は活性液体でも充填できる。

本発明について、これら異なる変形例によって十分説明した。しかしながら、言うまでもなく、本発明による閉塞要素の他の設計についても説明できるであろう。

Claims

穴（２）を密閉する閉塞要素であり、該閉塞要素の閉塞体（３、１３、２３）は、前記穴（２）に圧入できるように規定した外径を備える閉塞要素であって、前記閉塞体（３、１３、２３）を、中空体の形で作製することを特徴とする閉塞要素。
中空球体の形で作製する閉塞体（３、１３、２３）の成形、壁厚及び／又は材料の組成を、前記閉塞体を前記穴（２）に圧入する際に弾性変形が起こり、それにより押圧時に、前記穴（２）に対して径外方向に作用する永久的な圧縮力を生じる状態となるように選択することを特徴とする、請求項１に記載の閉塞要素。
前記閉塞体（３、１３、２３）の外径を、前記閉塞体を前記穴（２）に圧入した際に規定した弾性変形が起こるように、前記穴（２）の内径に比べて拡径することを特徴とする、請求項１又は２に記載の閉塞要素。
前記閉塞要素（３）の形は、球状であることを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載の閉塞要素。
前記閉塞体（３）を、好適には均一な壁厚を有する球状中空ボールの形で作製することを特徴とする、請求項４に記載の閉塞要素。
前記閉塞体（１３）を、円筒形で作製することを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載の閉塞要素。
前記閉塞体（３、１３、２３）の空洞（６）を、好適には中央に配置する少なくとも１つの分離ウェブ（７、１７、２７）によって細分化することを特徴とする、請求項１乃至６の何れかに記載の閉塞要素。
前記分離ウェブ（７、１７、２７）を、ピンのように、前記穴軸と同心に配設し、従って前記内部（６）の形は、スリーブ状になることを特徴とする、請求項７に記載の閉塞要素。
前記閉塞体（３）は多層であり、好適には、外層を、内層より軟質とすることを特徴とする、請求項１乃至８の何れかに記載の閉塞要素。
前記閉塞体（３）を、鉄鋼等の金属材料で製造することを特徴とする、請求項１乃至９の何れかに記載の閉塞要素。
前記閉塞体（３）を、２つの半球体を互いに溶接することによって、鋳造によって、３Ｄプリンタを用いて、スピニング加工によって等で、製造することを特徴とする、請求項１乃至１０の何れかに記載の閉塞要素。
前記閉塞体（３）を、前記穴（２）に凹入する閉塞栓を伴う閉塞部の拡張要素として圧入できることを特徴とする、請求項１乃至１１の何れかに記載の閉塞要素。
前記閉塞体（３）を、硬化工程中、誘導硬化及び／又は焼入れ焼戻しによって、前記穴（２）内で処理することを特徴とする、請求項１に記載の閉塞要素を製造する方法。
前記閉塞体（３）を、発泡体で充填することを特徴とする、請求項１３に記載の方法。