JPH1073166A - 自己調整型シール装置 - Google Patents

自己調整型シール装置

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JPH1073166A
JPH1073166A JP9247919A JP24791997A JPH1073166A JP H1073166 A JPH1073166 A JP H1073166A JP 9247919 A JP9247919 A JP 9247919A JP 24791997 A JP24791997 A JP 24791997A JP H1073166 A JPH1073166 A JP H1073166A
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JP
Japan
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boot
self
seal
sealing device
spring seat
Prior art date
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Withdrawn
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JP9247919A
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English (en)
Inventor
Kevin F Ice
ケビン・エフ・アイス
Robert S Holt
ロバート・エス・ホルト
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Eagle Industry Co Ltd
Original Assignee
Eagle Industry Co Ltd
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3464—Mounting of the seal
    • F16J15/3476—Means for minimising vibrations of the slip-ring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3464—Mounting of the seal
    • F16J15/348—Pre-assembled seals, e.g. cartridge seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
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    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】シール面の潤滑、偏心、軸振れ等の変動にかか
わらず全ての作動条件下で安定したシール面接触を維持
しうるように自己調整できるシールヘッド組立体を提供
すること。 【解決手段】バネシート中にバネを含むバネシート、バ
ネシートと接触している弾性体で作られたブーツ、及
び、固定ハウジングを有し、該ブーツはその中に形成さ
れたフェルールを含む、自己調整型のシール装置であ
る。更に、自己調整型シール装置は、セラミック材で作
られた円環状シールシートを含むシールシート組立体を
含み、また、シールシート組立体と接触するシールワッ
シャを含むものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シール又はシーリ
ング、及び、特に軸上で使用される自己調整型シール装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用の水ポンプ及び同様なる比較的
低い水圧シール製品中で使用されるメカニカル面シール
装置は、典型的には、変形可能な弾性体でできたシーリ
ングワッシャを偏位させるバネ、及び、ハウジングの穴
（ボア）を介して押すことにより静止ハウジングと回転
軸に関してシーリング関係に各要素を保持する配列を含
む。
【０００３】軸方向シーリング力は、シーリングブーツ
がその成形された自由状態から使用中の変形状態に変形
するシーリングブーツから発生する。この変形に要する
力は、通常は、シーリングに積極的に寄与しないし、も
し必要なら、弾性体の緩和及び劣化により無視できるレ
ベルまで消滅する。更に、これらの組立体中によく使用
されるバネは、組合された諸要素の正常な軸方向許容差
を調整した後でも、適切なシーリングに必要な最小の力
より、かなり高い公称バネ力を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】シール面で発生する横
方向力を引き起こす、シール面の潤滑や偏心、及び軸振
れの変動により、従来技術のシール装置は影響を受け
る。この横方向力は半径方向変位とモーメントを引き起
こし、シールワッシャのシール面との接触を失わせる。
ひとたびこの力が除去又は解放されれば、シール面は強
制的に引離され、液漏れと望ましくない騒音を引き起こ
す。それ故、全ての作動条件下で連続的なシール面接触
を保持する自己調整型シール装置を考案する必要性があ
る。
【０００５】従って、本発明の一つの目的は自動調整型
シール装置を提供することである。もう一つの目的は、
シーリング表面でシール面接触を保持するシール装置を
提供することである。更なる目的は、横方向負荷をバネ
シート、及び次いで、ハウジングに伝達することによ
り、シールの半径方向変位を防止することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の自己調整型シール装置は、バネシート
（スプリング・シート）中にバネを含むバネシート、バ
ネシートと接触している弾性体で作られたブーツ、及
び、固定ハウジングを有する。ブーツはその中に形成さ
れたフェルールを含む。自己調整型シール装置は、更
に、セラミック材で作られた円環状シールシートを含む
シールシート組立体を含む。自己調整型シール装置は、
また、シールシート組立体と接触するシールワッシャを
含む。
【０００７】本発明の自己調整型シール装置のこのよう
な構成により、バネシート管状部の適度な締め代又はク
リヤランスをもった装着により、減衰効果と自己調整す
る利点をもたらす。この効果は、摩擦係数の変動及び／
又は界面の汚れにより引き起こされる、ねじり力と半径
方向の変位変動の大きさを減ずる。
【０００８】本発明の自己調整型シール装置のもう一つ
の利点は、シールワッシャの半径方向変位を防止するこ
とである。本発明の自己調整型シール装置の更なる利点
は、騒音とシール界面での液漏れを防止することであ
る。本発明の自己調整型シール装置の他の目的、及び利
点は、以下の記載と請求項と図面から明らかとなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
自己調整型シール装置を図面を参照しつつ説明する。図
１〜図６において、自己調整型シール装置１６が、内燃
エンジンの水ポンプの如きポンプの軸１２を囲むハウジ
ング１０内に示される。自己調整型シール装置１６は、
シールヘッド組立体２０とシールシート組立体１８を含
む。自己調整型シール装置１６は、軸１２の周囲の自己
調整型シール装置１６を介して穴１４の一端から穴１４
の他端に液体が侵入するのを防止する。自己調整型シー
ル装置１６は、シーリング界面４０にてバネ３４に付加
される偏位力によって、ポンプ組立体の一端からポンプ
組立体の下部に液が漏れるのを防止する。
【００１０】シールヘッド組立体２０は、好ましくは、
弾性体や幾つもの作動環境下における操作条件に耐え得
るその他の適当なる柔軟かつ変形可能な材料により作ら
れるブーツ２６を含む。弾性体ブーツ２６は、円環形状
であり、ハウジング１０の対向ギア中に押嵌めすること
により、ハウジング１０内に固定されるシールヘッド組
立体２０の外表面を形成する。弾性体ブーツ２６の外表
面部は、ハウジング１０と弾性体ブーツ２６間に開口を
残す角度づけられたコーナー４２を有する。弾性体ブー
ツ２６は一般的にＵ字形断面を有する。弾性体ブーツ２
６は内側脚４４と外側脚４６を有する。弾性体ブーツ２
６はまた、内側脚４４と外側脚４６間に配置される少な
くとも一つのベローズ４８を有する。
【００１１】弾性体ブーツ２６のベローズ４８はＳ字状
又は波状断面を有する。外側脚４６はその上にバネシー
ト３２が配置される半径方向内向きに延びるフランジ５
０を有する。また、外側脚４６は、その内側表面上にく
ぼみ又はみぞ５２を有する。くぼみ５２は、バネシート
３２の半径方向外向きに延びるフランジ３８を受け入れ
かつ固定する。弾性体ブーツ２６の内側脚４４は、ラジ
アル・シールワッシャ３０がその上に当接する軸表面５
４を有する。弾性体ブーツ２６の内側脚４４は突起３６
を有する。突起３６は内側脚４４の外表面上に存する。
【００１２】シールヘッド組立体２０は、好ましくは金
属材料で作られるが、セラミック又は他の硬いプラスチ
ック材料でも作り得る。フェルール２８は、弾性体ブー
ツ２６の内側壁内に直接成形され、Ｓ字形断面を有す
る。フェルール２８は、シールワッシャ３０に偏位力を
創出するのに使用されるスプリング３４と接触する。
【００１３】シールヘッド組立体２０は、また管状バネ
シート３２を有する。バネシート３２は、一般的にＵ字
形の断面を有する。バネシート３２は弾性体ブーツ２６
の内側壁中のくぼみ又はみぞ５２と係合する半径方向外
向きに延びるフランジ３８を含む。これにより、バネシ
ート３２の弾性体ブーツ２６への付着を確保し、シール
シート組立体１８とシールヘッド組立体２０の配列を是
正する。
【００１４】バネシート３２は、また、ハウジング１０
と接触する。バネシート３２は、その内側表面で突起３
６と係合する。突起３６とバネシート３２との間の係合
は、その他の適切なる手段により押嵌め、又は、固着さ
れ、シールワッシャ３０、フェルール２８、及び、バネ
シート３２を介して伝達される振動を減衰する傾向があ
る。フェルール２８の外縁６０とバネシート３２の内側
壁６２とのクリヤランスは好ましくは０．００１乃至
０．００６インチ（０．０２５４乃至０．１５２４ｍ
ｍ）であるが、０．０００１乃至０．０６０インチ
（０．００２５４乃至１．５２４ｍｍ）の範囲内でもよ
い。この小さな、つまり、バネシート３２とフェルール
２８の内側縁との適当の係合又はクリヤランスによる押
嵌めにより、減衰効果と全てのシール部材の自己調整機
能がもたらされる。
【００１５】この効果は、摩擦係数の変化及び／又はシ
ール面５６の界面間の汚染によりもたらされるねじり力
及び半径方向変位の変動の大きさを減じる。バネシート
３２はバネ３４に付着されたフェルール２８と適度に係
合し、又はクリヤランスを形成し、よってシールヘッド
組立体２０の固定端と同心のシールシート面５６を、次
いで保持する。
【００１６】シールヘッド組立体２０は、弾性体ブーツ
２６内でその他の適切な手段により押嵌め又は固定され
る。シールワッシャ３０は、シールシート組立体１８と
常に接触するシールシート面５６を有する。シールワッ
シャ３０は、セラミック材又はその他の硬化ゴム又はプ
ラスチック材で作られてもよい。シールワッシャ３０は
偏位力をもたらすバネ３４を介してシールシート組立体
１８と常に接触する。
【００１７】自己調整型シール組立体１６は、また円形
状であり、弾性的な円環状ブーツ２６内に固定されるセ
ラミックの円環状に成形されたラジアル・シールシート
２４を含む。ブーツ２２は、シールヘッド組立体２０か
らハウジング１０の反対面内の対向穴内に適切な手段に
より押嵌め又は固定される。シールシート組立体１８内
のセラミック・シールシート２４は、シールヘッド組立
体２０からシールワッシャ３０上のシールシート面５６
と常に接触する。好ましいシールシート２４はセラミッ
クで作られるが、他の代替的材料も使用できる。
【００１８】図４及び図５は従来技術のシール装置１１
６を示す。図５は、横方向力ＦSが底部から付加されて
いるシール装置１１６を示す。これは、バネ１３４の周
りにモーメントを創出し、シールワッシャ１３０をシー
ルシート１１８から離脱せしめ、軸１１２の周りで液漏
れを起こす空隙を作る。此のシール破壊を引き起こす横
方向力ＦSは、シール面の潤滑変動、偏心変動、軸振れ
及びハウジング・ユニット１１０内にみられる他の力に
よって、引き起こされる。かかる横方向力によって引き
起こされる半径方向変位は、空間内のある固定点の周り
のモーメントを創出し、シール面接触が失われ、かつ、
力が変動し、又は、シール又は横方向力が完全に除去さ
れた時、この急激な変化がシール面の接触を急に引離
し、漏れ及びハウジング・ユニット内の騒音を引き起こ
す。
【００１９】図６は、横方向力ＦSがシールワッシャ３
０に伝達され、半径方向の変位及び空間内のある固定点
の周りのモーメントを引き起こす時の、本発明の自己調
整型シールヘッド組立体を示す。本発明では、横方向力
ＦSは、ハウジング１０に固定されるバネシート３２に
伝達され、次いで、バネシート３２に伝達された力ＦT
がＦHとしてハウジング１０に伝達される。よって、横
方向力ＦSは、ハウジングに付加される力ＦHに等しいで
あろうバネシート力ＦTと等しくなる。これによって、
シールワッシャ３０に半径方向変位が起こるのを防止
し、シールシート面５６をシールシート組立体１８に常
に接触させる。これにより、シール面の解放又は閉鎖を
終了させ、ハウジングユニット内の係合、騒音及び漏れ
を除去する。
【００２０】以上、本発明が実施態様に即して説明され
たが、使用された語句及び説明は単に説明の例示のため
のもので、権利範囲を限定するものではない。
【００２１】上記の教示に鑑みると、多くの修正や変形
が本発明において可能である。よって、請求項の範囲内
において、本発明は実施態様として具体的に述べた態様
以外の態様で実施可能である。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
自己調整型シールヘッド組立体のバネシート管状部の適
度な締め代又はクリヤランスをもった装着により減衰効
果と自己調整する利点をもたらす。この効果は、摩擦係
数の変動及び／又は界面の汚れにより引き起こされるね
じり力と半径方向の変位変動の大きさを減ずる。また、
シールワッシャの半径方向変位を防止するとともに、騒
音とシール界面での液漏れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様を示す平面図である。
【図２】図１に示されたものの拡大の断面図である。
【図３】シールヘッドの拡大断面図である。
【図４】従来技術のシール装置を示す図である。
【図５】力ＦSが付加されている従来技術のシール装置
を示す図である。
【図６】力ＦSが付加されている本発明の自己調整型シ
ール装置を示す図である。
【符号の説明】
１０ ハウジング １２ 軸 １４ 穴 １６ 自己調整型シール装置 １８ シールシート組立体 ２０ シールヘッド組立体 ２２ ブーツ ２４ セラミックシールシート ２６ 弾性体ブーツ ２８ フェルール ３０ シールワッシャ ３２ バネシート ３４ バネ ３６ 突起 ３８ フランジ ４２ 角度づけられたコーナー ４４ 内側脚 ４６ 外側脚 ４８ ベローズ ５０ フランジ ５２ くぼみ ５４ 軸表面 ５６ シールシート面 ５８ 軸表面 ６０ フェルールの外縁 ６２ バネシートの内側壁 １１０ ハウジングユニット １１２ 軸 １１６ シール装置 １１８ シールシート １３０ シールワッシャー １３４ バネ ＦH ハウジングに付加される力 ＦS 横方向力 ＦT バネシ−ト力

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】管状バネシート；該管状バネシートと接触
    しているバネ；ベローズを含み、かつ、ブーツ内に成形
    されたフェルールを含み、該フェルールが該バネシート
    の縁壁から所定距離だけ隔離されている、該管状バネシ
    ート及び固定ハウジングと接触するブーツ；及びシール
    シートと常に接触するシール面を有する、該ブーツ内に
    あるシールワッシャ；とを有する自己調整型シール装
    置。
  2. 【請求項２】該ブーツが弾性体から作られている、請求
    項１に記載の自己調整型シール装置。
  3. 【請求項３】該ブーツがセラミックである、請求項１に
    記載の自己調整型シール装置。
  4. 【請求項４】該シールワッシャがセラミックから作られ
    ている、請求項１に記載の自己調整型シール装置。
  5. 【請求項５】該所定距離が約０．０２５４乃至０．１５
    ２４ｍｍの間である、請求項１に記載の自己調整型シー
    ル装置。
  6. 【請求項６】該ブーツが該フェルールと該管状バネシー
    トの間に存する、請求項１に記載の自己調整型シール装
    置。
  7. 【請求項７】該ブーツ上に突起を更に有している、請求
    項６に記載の自己調整型シール装置。
  8. 【請求項８】該突起が該バネシートと接触している、請
    求項７に記載の自己調節型シール装置。
  9. 【請求項９】自己調製型シール装置にして、該装置が：
    ハウジング部材間に配置されたシールヘッド組立体；該
    シールヘッド組立体の真向かいの該ハウジング部材の反
    対側壁内に配置されたシールシート組立体；該シールシ
    ート組立体と常に接触している該シールヘッド組立体；
    一般にＵ字形断面を有するブーツを含み、該ブーツは、
    ベローズを含み、該ブーツは該ブーツの内側脚の外表面
    上に突起を含み、該シールヘッド組立体は更に、該バネ
    シートの両端壁で該ブーツに結合された一般的にＵ字形
    断面を有するバネシートを含み、該バネシートは該ブー
    ツの該突起と常に係合するシールヘッド組立体；バネと
    接触する脚部を有するフェルールを更に含み、該バネの
    反対側が該バネシートと接触し、その上に配設され、該
    フェルールはバネシート壁の内側縁から所定距離だけ隔
    離されている該ブーツ；該ブーツのくぼみ内の円環状シ
    ールワッシャ；及びブーツ組立体の中の該シールシー
    ト；該シールシートと常に接触しているシール面を有す
    る該ブーツの該シールワッシャを含む該シールシート組
    立体； とを含むことを特徴とする自己調整型シール
    装置。
  10. 【請求項１０】該ブーツが弾性体からできている、請求
    項９に記載の自己調整型シール装置。
  11. 【請求項１１】該ブーツの該シールワッシャがゴム材料
    でできている、請求項９に記載の自己調整型シール装
    置。
  12. 【請求項１２】該ブーツが該フェルールと該バネシート
    間に配置されている、請求項９に記載の自己調整型シー
    ル装置。
  13. 【請求項１３】該所定距離が０．０２５４乃至０．１５
    ２４ｍｍの間にある、請求項９に記載の自己調整型シー
    ル装置。
  14. 【請求項１４】該シールシートがセラミック系材料で作
    られている、請求項９に記載の自己調整型シール装置。
  15. 【請求項１５】該ブーツが角度づけられたコーナーを含
    む、請求項９に記載の自己調整型シール装置。
  16. 【請求項１６】該ブーツがバネシートを受容するフラン
    ジ部分を含み、該バネシートが該シールヘッド組立体内
    に押嵌めのために該弾性体ブーツと係合されている、請
    求項９に記載の自己調整型シール装置。
  17. 【請求項１７】該ハウジング内の穴を介しての軸周りの
    液漏れを防止するため、該バネが該シールワッシャを偏
    位させて該シールシートと直接、常に接触させている、
    請求項９に記載の自己調整型シール装置。
  18. 【請求項１８】ポンプ・ユニット内の軸上で使用される
    自己調整型シール装置にして、該自己調整型シール装置
    が、漏れを防止するため、該軸をとり囲むべく協働する
    シールヘッド部材とシールシート部材；弾性体ブーツを
    含み、該ブーツが外側脚と内側脚とを含み、該外側脚が
    半径方向内向きのフランジを含み、該外側脚の内側表面
    がくぼみを含み、該内側脚が軸方向表面と突起を含み、
    該ブーツが該外脚及び内側脚の間に配置された少なくと
    も一つのベローズを含む該シールヘッド部材；該ブーツ
    の該外側脚の該内側表面と接触し、また、該ブーツの該
    内側脚の該内側表面と接触している管状バネシート、該
    バネシートの該内側壁が該内側脚の突起と常に接触し、
    該外側脚の該くぼみ内に固定された半径方向外向きに延
    びたフランジを含む管状シート部材；該ブーツの該内側
    脚内にて成型されたフェルールにして、該フェルールが
    軸方向表面を有し、該フェルールが該バネシートの該内
    側壁から所定距離だけ隔離されたフェルール；該バネシ
    ートと該フェルールと常に接触し該バネシート内の半径
    方向に配設されたバネ；及び、該ブーツ内に配設された
    環状シーツワッシャにして、該環状シールワッシャが該
    シールシート組立体と常に接触するシール面を含み、該
    シールシート組立体が円環状シールシートを含み、該バ
    ネが該環状シールワッシャを該シールシートと常に接触
    されるために偏位力を与える環状シールワッシャ；とを
    含むことを特徴とする自己調整型シール装置。
  19. 【請求項１９】該所定距離が約０．０２５４乃至０．１
    ５２４ｍｍの間にある、請求項１８に記載の自己調整型
    シール装置。
  20. 【請求項２０】該ブーツが該フェルールと該バネシート
    間に配置されている、請求項１８に記載の自己調整型シ
    ール装置。
JP9247919A 1996-08-28 1997-08-28 自己調整型シール装置 Withdrawn JPH1073166A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/703949 1996-08-28
US08/703,949 US5758880A (en) 1996-08-28 1996-08-28 Self piloting seal head assembly

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Publication Number Publication Date
JPH1073166A true JPH1073166A (ja) 1998-03-17

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ID=24827439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9247919A Withdrawn JPH1073166A (ja) 1996-08-28 1997-08-28 自己調整型シール装置

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US (1) US5758880A (ja)
EP (1) EP0826913A1 (ja)
JP (1) JPH1073166A (ja)
CA (1) CA2206190A1 (ja)

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