JPH09510286A - 環状あり溝内取付け用のシールエレメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 環状溝内に取付けるためのシールエレメントが開示されている。この溝は、開口部と、第１および第２の側壁と、その側壁の間を軸方向に延びる底壁とを有している。その側壁は、各側壁がそれぞれ前記開口部に近づくにつれ相互に接近するように延び、あり形状のトロイダル横断面を形成している。前記溝内において、第１の側壁は、全体的に内側に湾曲した表面で前記底壁と接している。このシールエレメントは環状の形状を有し、トロイダル横断面で見て第１および第２の弧状部分と一対のばり点とを具備するシール外表面を有する。この第１弧状部分は前記側壁および前記底壁と接触し、前記溝の開口部から部分的に突出している。また第２弧状部分は、前記溝の内側に湾曲した表面の一部によって相補的に受容されている。前記一対の型ばり点は、シール外表面の反対側に位置しており、各ばり点は、シール外表面において、密封された流体から離れた部分に位置している。

Description

【発明の詳細な説明】 環状あり溝内取付け用のシールエレメント 従来の技術 本発明は、相対的に動きうる部分間に密封をほどこすための環状シール（密封 ）アセンブリに関する。より詳細には、本発明は、そのシール（密封）エレメン ト上の型ばり（モールドフラッシング）線つまり型分割線を密封する流体から離 して位置させ、そのシールエレメントの好ましくないトロイダル回転を防止する 、環状あり溝（ドーヴテイルグルーヴ）用シールエレメントに関する。 ピストンとその周囲のシリンダーやプラグ部材とその周囲のハウジングなどの ような近接する環状表面間に密封を行うことは、当業技術において周知である。 このような密封は通常、合成ゴムや天然ゴムなどの比較的弾性を有していて非可 塑性のシール材から作られたシールエレメントを用いて行われる。そのシールエ レメントはほぼ環状であり、しばしばトロイダル横断面において全般的に円形の 形状を有している。このシールエレメントは通常、中心部材または周辺部材の一 方における環状の溝またはグランド（パッキン押え）内に位置している。 ある種の用途には、あり形状のトロイダル横断面を有する溝を用いることが知 られている。図１から３に示すように、このようなあり溝１０は通例、開口部１ ２、第１および第２の側壁１４および１６、側壁１４と１６の間に延びる軸方向 底壁１８を有する。 溝１０のあり形状は、各側壁１４、１６がそれぞれ溝１０の 開口部１２に近づくにつれて相互に接近するように側壁１４、１６が延びること によって得られる。このとき、各側壁１４、１６の底壁１８に対する角度は９０ 度より小さい。また通例、側壁１４、１６のうち少なくとも一方は、全体的に内 側に湾曲した表面１９によって底壁１８と接している。 全般的に円形のトロイダル横断面を有するシールエレメントを、あり溝１０と 関連して用いることは周知である。そのような先行技術によるシールエレメント ２０は、図１に示されていて、通常、成型方式で作られたものである。従って、 先行技術によるシールエレメント２０は全体として、その表面２４上の、型の両 方の半分部が接した点に、一般的に反対側に位置する一対の型ばり点または型分 割点２２ａ、２２ｂを有している。成型方式の特質によって、型ばり点の一方２ ２ａは、表面２４において溝１０に対して外側部分の上に当然存し、密封された 流体（図１には図示せず）と直接に接触する。 図１に示す、先行技術によるシールエレメント２０は、効果的な密封を行える ように構成し、かつ必要な大きさとすることができるが、ある密封流体は、先行 技術によるシールエレメント２０を点２２ａ、２２ｂにおいて劣化させ、先行技 術によるシールエレメント２０を破損させる流体があることも知られている。こ のような密封流体には、半導体の加工処理用に使用される数種の色々なプラズマ （処理用ガスの組み合わせ）が含まれる。 さらに、先行技術によるシールエレメント２０のトロイダル横断面は全般的に 円形であるため、先行技術によるシールエレ メント２０の取付けおよび作用によって、そのシールエレメントのトロイダル回 転運動が引き起こされる可能性がある。このようなトロイダル回転運動は、先行 技術によるシールエレメント２０の不適当な取付け状態や好ましくない内部応力 の原因となる。その結果、このトロイダル回転運動が、先行技術によるシールエ レメント２０に著しい摩耗や破損を発生させていた。 本発明は、あり形状の環状溝内に取付けるためのシールエレメントであって、 そのシールエレメントがその溝内において、その型ばり点と密封された流体との 接触を避けるように位置するシールエレメントを包含するものである。さらに、 本発明によるシールエレメントは、取付け時および作用中のトロイダル回転運動 を防止するトロイダル横断面形状を有している。 発明の概要 簡単に言えば、本発明は、環状溝内に取付けるためのシールエレメントを包含 する。この溝は、開口部と、第１および第２の側壁と、その側壁の間を軸方向に 延びる底壁とを有している。あり形状のトロイダル横断面を形成するため、これ らの側壁は、各側壁がそれぞれ前記開口部に近づくにつれて、相互に接近するよ うに延びている。前記溝内において、第１の側壁は、全体的に内側に湾曲した表 面で前記底壁と接している。 そのシールエレメントは、環状の形状を有しエラストマー素材で形成されたエ レメントであり、トロイダル横断面において第１および第２の弧状部分と一対の ばり点とを具備する外表面を有している。この第１弧状部分は、第１の半径と第 １の半径 中心とを有しており、その第１半径は、この第１弧状部分が前記側壁および前記 底壁と接触し、前記溝の開口部から部分的に突出するような大きさになっている 。前記第２弧状部分は、前記第１半径より小さい第２半径と第２の半径中心とを 有しており、前記第２弧状部分が前記溝の内側に湾曲した表面の一部によって相 補的に受容されるようにその第２半径の大きさが設定されており、かつその第２ 半径中心が前記第１半径中心から片寄っている。前記一対の型ばり点は前記外表 面の反対側に位置しており、各ばり点は、前記シール外表面の、密封された流体 とは接触しない部分に位置している。 図面の簡単な説明 上述の概要、および後述する実施例は、付属の図面とともに読むことによりよ く理解がされるだろう。これら図面には、本発明を説明するため、望ましい実施 態様が示されている。しかし、本発明が、図示された配置および手段のみに限定 されないことは理解されるべきである。付属図面において； 図１は環状あり溝内に位置する、先行技術によるシールエレメントのトロイダ ル横断面図である。 図２は前記あり溝内に位置する、本発明によるシールエレメントのトロイダル 横断面図であり、ここでそのシールエレメントは、その溝の一方の隅の方向に延 びる突出部を有している。 図３は前記溝の開口部を横切って延びる表面によって圧縮されている図２のシ ールエレメントのトロイダル横断面図である。 好ましい実施例の詳細な説明 以下の説明において使用される用語のうち、あるものは単に 便宜的理由から用いられているのであって、限定的なものではない。「左」、「 右」、「上部」、「下部」は、参照される図面内での方向を示す。「内側に」、 「外側に」はそれぞれ、参照されている要素の幾何学的中心へ向かう方向および その中心から離れる方向を示す。このような用語の使用法には、以上特定した用 語とその派生語、および類似した意味を持つ用語が包含される。 図面を参照し詳細に説明すると、図中、同一の数字は全図にわたって同一の要 素を示すために用いられている；図２には、本発明の望ましい実施態様にもとづ いて構成されたシールエレメント２６が示されている。シールエレメント２６が 環状の形態をなしており、エラストマー素材で形成されていることが理解される べきである。このエラストマー素材には、望ましくは、ペルフルオロエラストマ ー素材またはフッ素エラストマー素材が包含されるが、本発明の精神と範囲に反 することなく他の素材も使用しうることが認識できよう。 図２に示すトロイダル横断面において、シールエレメント２６のシール外表面 ２８は、第１および第２の全般的に弧状の部分３０、３２を有している。第１の 全般的に弧状の部分３０は、前記表面から第１の半径中心３４までの第１の平均 半径Ｒ₁を有しており、第１の半径中心３４は、シールエレメント２６が溝１０ 内にあるとき、溝１０のほぼ中心に位置している。第１の平均半径Ｒ₁は、望ま しくは、第１の弧状部分３０が溝１０の側壁１４、１６および底壁１８と接触す るような大きさであり、かつ第１の弧状部分３０が溝１０の開口部１２から突出 するよ うな大きさである。 第２の全般的に弧状の部分３２は、第１の平均半径Ｒ₁より小さくかつ第２の 半径中心３６まで延びる第２の平均半径Ｒ₂を有している。望ましくは、第２の 半径中心３６は、シールエレメント２６が溝１０内にあるとき、第１の半径中心 ３４から溝１０の内側に湾曲した表面１９の方向に片寄っている。また望ましく は、第２の平均半径Ｒ₂は、第２の弧状部分３２が内側に湾曲した表面１９の少 なくとも一部によって相補的に受容されるような大きさである。このように、第 ２の弧状部分３２は、溝１０の一方の隅に向かって延びる、シールエレメント２ ６のローブを画定している。 図１に示す先行技術によるシールエレメント２０と同様、本発明によるシール エレメントは、多くの場合一対の型ばり点つまり型分割点３８ａ、３８ｂをしば しば作るところの成型方法によって作られている。図示のように、点３８ａ、３ ８ｂは、シールエレメント２６の表面２８上の全般的に反対側に位置している。 シールエレメント２０の独特の形状のゆえに、ばり点３８ａは第１の弧状部分３ ０に位置することが望ましく、ばり点３８ｂは第２の弧状部分３２に位置するこ とが望ましい。また望ましくは、図２から見てとれるように、ばり点３８ａ、３ ８ｂ、第１および第２の半径中心３４、３６はすべて相対的に直線上に位置して いる。 図１に示す先行技術によるシールエレメント２０とは対照的に、図２に示すシ ールエレメント２６上の各ばり点３８ａ、３８ｂは、シールエレメント２６の表 面２８において、図３に示 す密封された流体４１とは接触しない部分に位置している。こうして、図３に示 すように、表面４０が溝１０の開口部１２を横切って延び、かつシールエレメン ト２６を溝１０内に圧縮するような位置にあるとき、ばり点３８ａ、３８ｂはい ずれも、密封流体４１に接触しない。したがって、シールエレメント２６の著し いいたみや破損は有意に減少するか、または防止される。 望ましくは、シールエレメント２６はばり点３８ａ、３８ｂを図２に示すよう な位置にずらして成型される。このような成型方法はよく知られており、これ以 上の論述は不必要である。このように、応力を受けない状態において、シールエ レメント２６の第２の弧状部分３２およびばり点３８ｂは、湾曲した表面１９に よって相補的に受容され、ばり点３８ａは溝１０の開口部１２に向かって移動し ており、シールエレメント２６は適正な状態に取付ける間でもトロイダル回転を 起こすことはない。 またシールエレメント２６の表面２８は、第１および第２の弧状部分３０、３ ２の間にはさまれた第１および第２の全般的に直線状の部分４２、４４を具備す ることが望ましい。より詳細には、それは図２に示すように、第１の直線状部分 ４２が、第１の弧状部分の一端と、それに対応する第２の弧状部分の一端との間 に延び、また第１の側壁１４と全般に平行に位置し、かつ接触することである。 同様に、第２の直線状部分４４は、第１の弧状部分３０の他端と、第２の弧状部 分３２の他端との間に延び、また底壁１８と全般的に平行に位置し、かつ接触す ることである。したがって、第１および第２の弧状部分３０、 ３２と第１および第２の直線状の部分４２、４４は協働してシールエレメント２ ６の表面２８を実質上連続的かつ完全に形成する。 図２に示すように、第１の弧状部分３０は、第１および第２の弧状小部分４６ 、４８を包含するように細分してもよい。この第１および第２の弧状小部分は、 それぞれ第１平均半径Ｒ１に実質上等しい平均半径Ｒ１１、Ｒ１２、および半径 中心５０、５２を有している。望ましくは、第１弧状小部分４６の半径中心５０ は、第１半径中心３４から溝１０の開口部１２に向かって、第１平均半径Ｒ１に 対比して比較的小さい距離だけ片寄っている；また第２弧状小部分４８の半径中 心５２は、第１半径中心３４から、溝１０の開口部１２を離れる方向に向かって 、第１平均半径Ｒ１に対比して比較的小さい距離片寄っている。こうして、第１ 弧状小部分４６は溝１０の開口部１２から突出し、第２弧状小部分４８は溝１０ の底壁１８に接触する。平均半径Ｒ１１およびＲ１２は実質上第１平均半径Ｒ１ に等しいけれども、必然的に第１平均半径Ｒ１よりわずかに小さくなることが理 解されよう。 細分された第１の弧状部分３０はまた、第１および第２の弧状小部分４６、４ ８の、第２の弧状部分３２から離れている方の端部の間に延びるほぼ直線状の部 分５４を有している。望ましくは、直線状部分５４は第１平均半径Ｒ１に対比し て比較的小さい距離で延びている。より望ましくは、直線状部分５４は、第１お よび第２の弧状小部分４６、４８の半径中心５０、５２の間の距離に実質上等し い距離で延びている。また望ましくは、 直線状部分５４は、シールエレメント２６が溝１０内にあるとき、溝１０の底壁 １８に対して全般的に垂直方向を向いている。 本発明によるシールエレメント２６の非対称の外形によって、取付け中および 作用中、シールエレメント２６が溝１０内でローリングおよび、ねじれを起こす ことが防止される。したがって、シールエレメント２６は溝１０内で適正な姿勢 を維持し、好ましくない内部応力やねじれは発生しない。さらに、本発明による シールエレメント２６の斜めの分割点３８ａ、３８ｂは、密封された流体４１に 対し露出されず、露出に起因する劣化および破損が防止される。 これまでの説明によって、本発明が環状のあり溝（トーヴテイルドグルーヴ） 内取付け用のシールエレメントを包含することが理解できよう。本発明による上 述の実施例に対して本発明の広範な概念に反することなく変更をなしうることは 当業者によって了承されよう。したがって、本発明はここで開示された特定の実 施態様に限定されるものではなく、添付の請求項の精神と範囲に包含されるあら ゆる修整を含むことを意図するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 バーク、 ジヨーン エイ. アメリカ合衆国 オハイオ州 44116 ロ ツキー リバー、 ネルソン パーク ド ライブ 3250

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 請求項１ 開口部と、第１および第２の側壁と、前記側壁の間を軸方向に延 びる底壁とを有し、各側壁がそれぞれ前記開口部に近づくにつれて、前記側壁が 相互に接近するように延び、あり形状のトロイダル横断面を形成し、前記第１の 側壁が全体的に内側に湾曲した表面によって前記底壁と接しているところの環状 溝、の中に取付けるためのシールエレメントであり、密封流体を密封し、エラス トマー素材で形成された全般に環状の形状を有するエレメントを具備し、トロイ ダル横断面において： 第１の半径と第１の半径中心とを有する第１の全般的に弧状の部分において、 前記第１弧状部分が前記側壁と前記底壁とに接触し前記溝の開口部から部分的に 突出するように前記第１半径の大きさが設定されている弧状部分と； 前記第１半径より小さい第２半径と第２の半径中心とを有する第２の全般的に 弧状の部分において、前記第２弧状部分が前記溝の内側に湾曲した表面の一部に よって相補的に受容されるように前記第２半径の大きさが設定されておりかつ前 記第２半径中心が前記第１半径中心から片寄っている弧状部分と； シール外表面の全般的に互いに反対側に位置する一対の型ばり点において、前 記密封された流体とは接触しない前記シール外表面の部分に各ばり点が位置して いるような一対の型ばり点と、 を包含するシール外表面を有する、シールエレメント。 請求項２ 前記第１および第２の弧状部分上のそれぞれに１個のばり点が位 置すること、を特徴とする、請求項１記載のシールエレメント。 請求項３ 前記ばり点と前記第１および第２の半径中心とが相対的な直線上 に位置すること、を特徴とする、請求項２記載のシールエレメント。 請求項４ 前記シール外表面がさらに、トロイダル横断面で見て、前記第１ の弧状部分の一端とそれに対応する前記第２の弧状部分の一端との間に延びる第 １の全般的に直線状の部分と、前記第１の弧状部分の他端と前記第２の弧状部分 の他端との間に延びる第２の全般的に直線状の部分と、を具備すること、を特徴 とする、請求項１記載のシールエレメント。 請求項５ 前記第１の直線状の部分が前記第１の側壁と全般的に平行に位置 し、かつ接触しており、前記第２の直線状の部分が前記底壁と全般的に平行に位 置し、かつ接触していること、を特徴とする、請求項４記載のシールエレメント 。 請求項６ 前記第１の弧状部分が；前記第１半径に実質上等しい半径と、前 記第１半径中心から前記溝の開口部に向かって前記第１半径に対比して比較的小 さい距離片寄っている半径中心とを具備し、前記側壁と接触し前記溝の開口部か ら部分的 に突出するように大きさが設定されている第１弧状小部分と；前記第１半径に実 質上等しい半径と、前記第１半径中心から前記溝の開口部を離れる方向に向かっ て前記第１半径に対比して比較的小さい距離片寄っている半径中心とを具備し、 前記底壁と接触するように大きさが設定されている第２弧状小部分と；を包含す ること、を特徴とする、請求項１記載のシールエレメント。 請求項７ 前記第１弧状部分がさらに、前記第１弧状小部分の前記第２弧状 部分から遠位にある方の一端と、それに対応する前記第２弧状小部分の前記第２ 弧状部分から遠位にある方の一端と、の間に前記第１半径に対比して比較的小さ い距離延びている全般的に直線状の部分を包含すること、を特徴とする請求項６ 記載のシールエレメント。 請求項８ 前記第１および第２の弧状小部分の間に延びる直線状の部分が前 記溝の底壁に対して全般的に垂直方向を向いていること、を特徴とする、請求項 ７記載のシールエレメント。