(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動的径方向シャフトシールアセンブリであって、
シャフトの周囲での受けのためにサイズ決めされるボアを含む円筒形内壁と、外側転走面とを有する内側摩耗スリーブを備え、前記内側摩耗スリーブは、前記内壁から径方向に外側に向かって延びるフランジを有し、前記動的径方向シャフトシールアセンブリは、さらに、
ハウジング中での受けのために構成される円筒形外壁と、前記外壁から径方向に内側に向かって延びるリムとを有する外側ケースと、
前記リムに取り付けられる弾性体とを備え、前記弾性体は、前記外側転走面に当接するメインシールリップと、前記フランジに向けて前記リムから軸方向に延びる複数のスラストパッドとを含み、前記スラストパッドは、第１の直径を有する円周に沿ってスラスト面を形成するピークを有し、前記スラストパッドの前記ピークは、軸方向に沿って形成された窪みによって互いから周方向に間隔が空けられており、前記弾性体は、さらに、前記リムから軸方向に延び、かつ前記スラストパッドの前記ピーク同士の間の前記窪みを架橋する第１のごみ除去リップを含み、前記第１のごみ除去リップは、前記第１の直径を有する円周に沿って延びる自由端を有し、
前記スラストパッドは、軸方向の両側に向かって波状にうねり周方向に延びる波状表面によって互いに周方向に連結されている、動的径方向シャフトシールアセンブリ。
【請求項２】
前記第１のごみ除去リップは、前記スラスト面と結合する、請求項１に記載の動的径方向シャフトシールアセンブリ。
【請求項３】
前記第１のごみ除去リップは、前記フランジに向かって前記波状表面から軸方向に延びている、請求項１に記載の動的径方向シャフトシールアセンブリ。
【請求項４】
前記第１のごみ除去リップは、前記波状表面と径方向に整列されている、請求項１に記載の動的径方向シャフトシールアセンブリ。
【請求項５】
前記スラストパッドは、前記第１のごみ除去リップから径方向に外側に向かって延びている、請求項１に記載の動的径方向シャフトシールアセンブリ。
【請求項６】
前記第１のごみ除去リップから径方向に内側に向かって間隔を空けられた第２のごみ除去リップをさらに含む、請求項１に記載の動的径方向シャフトシールアセンブリ。
【請求項７】
動的径方向シャフトシールアセンブリであって、
シャフトの周囲での受けのためにサイズ決めされるボアを含む円筒形内壁と、外側転走面とを有する内側摩耗スリーブを備え、前記内側摩耗スリーブは、前記内壁から径方向に外側に向かって延びるフランジを有し、前記動的径方向シャフトシールアセンブリは、さらに、
ハウジング中での受けのために構成される円筒形外壁と、前記外壁から径方向に内側に向かって延びるリムとを有する外側ケースと、
前記リムに取り付けられる弾性体とを備え、前記弾性体は、前記外側転走面に当接するメインシールリップと、前記フランジに向けて前記リムから軸方向に延びる複数のスラストパッドとを含み、前記スラストパッドは、第１の直径を有する円周に沿ってスラスト面を形成するピークを有し、前記スラストパッドの前記ピークは、軸方向に沿って形成された窪みによって互いから周方向に間隔が空けられており、前記弾性体は、さらに、前記リムから軸方向に延び、かつ前記スラストパッドの前記ピーク同士の間の前記窪みを架橋する第１のごみ除去リップを含み、前記第１のごみ除去リップは、前記第１の直径を有する円周に沿って延びる自由端を有し、
前記第１のごみ除去リップは、前記スラストパッド同士の間で径方向に波状にうねっている、動的径方向シャフトシールアセンブリ。
【請求項８】
前記第１のごみ除去リップは、曲がりくねり、周方向経路にわたって延びている、請求項７に記載の動的径方向シャフトシールアセンブリ。
【請求項９】
前記第１のごみ除去リップから径方向に内側に向かって間隔が空けられた第２のごみ除去リップをさらに含む、請求項７に記載の動的径方向シャフトシールアセンブリ。
【請求項１０】
前記第１および第２のごみ除去リップは、互いから周方向に一様に間隔が空けられている、請求項９に記載の動的径方向シャフトシールアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
１．技術分野
本発明は、一般に動的径方向シャフトシールに関し、より特定的には、軸方向に延びるごみ除去リップおよびスラストパッドを有する動的径方向シャフトシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
２．関連技術
動的径方向シャフトシールは、環状外側シール部品と、環状内側シール部品とをしばしば含む。外側シール部品は、密閉すべき開口の周囲に、ハウジング内に搭載されるように構成され、摩耗スリーブを含む内側シール部品は、開口を通じて延びるシャフトとともに回転可能に、かつシャフト上に搭載されるように構成される。外側シール部品は、典型的には、ハウジングへ圧入するようにサイズ決めされる金属円筒部を有する外側金属ケースを含み、当該円筒部から径方向に内側に向かって脚部が延びる。さらに、典型的には、弾性体が、脚部に取り付けられ、弾性体のメインシールリップが脚部の端から径方向に内側に向かって延びて、摩耗スリーブの円筒形転走面に当接し、これに対するシールを設ける。さらに、弾性体は、典型的には、１つ以上のごみ除去リップを含み、ごみおよびその他の汚れがメインシールリップに到達およびこれを迂回することを防ぐ。ごみ除去リップは、摩耗スリーブの円筒形転走面に対して重なるように構成され、摩耗スリーブの円筒形転走面から径方向に外側に向かって延びる摩耗スリーブのフランジにも重なるように構成される。メインシールリップおよびごみ除去リップに加えて、金属ケースの脚部と摩耗スリーブのフランジとの間に別個のスラストパッドを設けることが知られている。典型的には、スラストパッドは、１つ以上のごみ除去リップから径方向に外側に向けられる。そのため、スラストパッドを収容するためにシールアセンブリの径方向の範囲（envelope）を必ず増大させるか、または１つ以上のごみ除去リップを取り除く。そうすると、今度は、ごみおよびその他の汚れの侵入を抑制する可能性が低くなってしまう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
発明の概要
発明の１つの側面に従うと、動的径方向シャフトシールアセンブリが提供される。アセンブリは、シャフト周囲での受けのためにサイズ決めされるボアを有する円筒形内壁と、外側摩耗面とを有する内側摩耗スリーブを含む。内側摩耗スリーブは、内壁から径方向に外側に向かって延びるフランジを有する。アセンブリは、さらに、ハウジング内での受けのために構成される円筒形外壁と、外壁から径方向に内側に向かって延びるリムとを有する外側ケースを含む。弾性体はリムに取り付けられる。弾性体は、内側摩耗スリーブの外側摩耗面に係合するように構成されるメインシールリップと、フランジに係合するようにリムから軸方向に延びる複数のスラストパッドとを含む。スラストパッドは、ギャップによって互いから周方向に間隔を空けられる。弾性体は、さらに、脚部から軸方向に延びる、当該スラストパッド同士の間にあるギャップを架橋する繋がる第１のごみ除去リップを含む。
【０００４】
その結果、アセンブリは、重要なシールリップおよびごみ除去リップに損傷を与えることなしに、推力に耐えることができ、同時に、ごみおよびその他汚れがアセンブリに侵入する障壁を設けるとともに、アセンブリのオイル側のオイルを維持する。さらに、組み合わせられかつ一体に形成されたスラストパッドおよびごみ除去リップにより、アセンブリには、径方向に小型で動的な密閉解決策が提供され、それによって、シールアセンブリを収納するのに必要とされる径方向の範囲（envelope）を最小化する。さらに、アセンブリは丈夫であり、結果として使用時に摩擦が小さくなり、製造および使用において経済的であり、長い耐用年数を呈する。
【０００５】
本発明の、これらのおよび他の局面、特徴および利点は、現在好ましい実施形態とベストモードについての以下の詳細な説明と、添付の請求項と、添付の図面と、に関連して考慮されると、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】発明の１つの側面に従って、構成された動的径方向シャフトシールアセンブリの中心軸にほぼ沿った断面図である。
【図２】発明の１つの側面に従って、構成された組合せごみ除去リップおよびスラストパッドを示す図１の動的径方向シャフトシールアセンブリの弾性シール部の中心軸に沿った正面図である。
【図３】図１の動的径方向シャフトシールアセンブリの部分斜視図である。
【図４】発明の他の側面に従って、構成された組合せごみ除去リップおよびスラストパッドを有する弾性シール部の、図２と同様の部分正面図である。
【図５】発明のさらに他の側面に従って構成された組合せごみ除去リップおよびスラストパッドを有する弾性シール部の、図２と同様の部分正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
現在好ましい実施形態の詳細な説明
図をより詳細に参照して、図１は、発明の１つの側面に従い構成された、以下アセンブリ１０と称される動的径方向シャフトシールを示す。アセンブリ１０は、アセンブリの大気側Ａのごみおよびその他の汚れがオイル側Ｏに入るのを防ぐと同時に、アセンブリのオイル側Ｏに、たとえばオイルのような潤滑油を保持する。アセンブリ１０は、環状外側シール部品１２と、環状内側シール部品１４とを含む。内側シール部品１４は、シャフト２２周囲での受けのためにサイズ決めされたボア２０と、円筒形外側転走面２４とを含む円筒形内壁１８を有する内側摩耗スリーブ１６を含む。さらに、摩耗スリーブ１６は、アセンブリ１０の大気側Ａの内壁１８の大気端（air end）にある転走面２４から径方向に外側に向かって延びる外側フランジ２６を有する。外側シール部品１２は、たとえば金属（たとえば、スチール）のような剛性材料で構成され、外側ケース２８とも称される環状外側キャリアを含む。外側ケース２８は、一般的に、ハウジング３２のボア３４において、たとえば圧入または他の搭載機構によりハウジング３２中での固定された受けのために構成される円筒形外壁３０を有する。外側ケース２８は、さらに、脚部またはリム３６と称され、円筒形外壁３０から径方向に内側に向かって延びる環状のフランジを有する。弾性体３８は、たとえば、成形されるかまたは直接そこに接着されることにより、リム３６に取り付けられる。弾性体３８は、摩耗スリーブ１６の外側転走面２４を係合するように構成される環状メインシールリップ４０と、リム３６から軸方向に延びている、少なくとも組立中および高いスラスト負荷状態でフランジ２６と当接する、複数のスラストパッド４２とを含む。スラストパッド４２は、ギャップ４４とも称される周方向に間隔を空けた窪みによって互いから周方向に間隔を空けられ、弾性体３８は、さらに、フランジ２６から軸方向に延び、スラストパッド４２同士の間のギャップ４４を架橋する第１のごみ除去リップ４６を含む。その結果、スラストパッド４２および第１のごみ除去リップ４６は、互いに同じ円形の経路に沿って、または実質的にそれに沿って存在するので、径方向に小型の組み合わせ特徴を形成する。スラストパッド４２は、たとえば組立中に、外側シール部品１２および内側シール部品１４の過度の圧縮に互いに対して軸方向に耐える。これにより、シールアセンブリ１０の関連の密閉特徴が損傷しないままとなり、使用中に意図した通りに機能することが確実となる。第１のごみ除去リップ４６は、ごみおよびその他の汚れがメインシールリップ４０の領域に侵入することを抑制するように動作する。それゆえに、シールアセンブリ１０の関連の密閉特徴が損傷しないままとなり、使用中に意図した通りに機能することがさらに確実となる。
【０００８】
一例としておよび限定されることなく、内側摩耗スリーブ１６は、摩耗スリーブ１０のオイル端から延びている環状内側フランジ４８を有するように示される。内側フランジ４８は、断面がほぼＬ型であり、軸方向に間隔を空けられ、かつ外側フランジ２６に対してほぼ平行な関係にある内壁１８から径方向に外側に向かって延びる直立の脚部５０を有する。さらに、フランジ４８は、内壁１８の転走面２４の上に重なる関係で裏返しに折り畳まれる円筒部５２を有する。その結果、円筒部５２は、内壁１８の部分と径方向に整列される。フランジ４８は、リップ５４の上に巻かれるか、またはそうでなければ折り畳まれることによって保持されて示される。摩耗スリーブ１６は、ポリマー材料５６がボア２０内に接合されて示される。ポリマー材料５６は、シャフト２２および摩耗スリーブ１６が互いに協働して回転するように、シャフト２２上の摩耗スリーブ１６に固定された嵌合を与える。所望により、ボア２０がシャフト２２の外側表面に直接当接するようにサイズ決めされることで、ポリマー材料５６を排除することができることを認識すべきである。
【０００９】
外側ケース２８の外壁３０は、環状の段差を有するように示され、そのため、外壁３０のオイル側部分は、ハウジング３２のボア３４内にぴったりとはまるように近接した、好ましくはライントゥライン（line-to-line）にサイズ決めされる拡大直径部５８を有する。一方で、外壁３０の大気側部分は、外側弾性材料６２を収容するために縮小直径部６０に向けて径方向に内向きに段差を付けられ、たとえば、所望により弾性体３８と一体の材料の単一片として、またはそれとは別々に形成することができる。外側弾性材料６２は、ハウジング３２のボア３４内にぴったりとはまるように構成される外面６４と、大気側Ａに向かって軸方向に延びる環状大気側突出部６６とを有する。突出部６６は、外側フランジ２６の端に対してわずかに径方向に間隔を空けて重なる関係で、大気側Ａに向かって軸方向にリム３６を超えて延び、非接触迷路状通路６８をその間に形成する。
【００１０】
弾性体３８は、たとえば単一のインサート成型操作により、外側弾性材料６２と一体の単一片の材料として、またはそれとは別々に形成することができる。弾性体３８は、摩耗スリーブ１６の外側転走面２４と密閉して係合するように構成され、径方向に内側に向かって延びるメインシールリップ４０と、周方向に間隔を空けたスラストパッド４２と、スラストパッド４２同士の間のギャップ４４を架橋する第１のごみ除去リップ４６と、付加的な特徴とを含む。付加的な特徴は、二次ごみ除去リップ７０と、三次ごみ除去リップ７２と、補助シールリップ７４とを含む。二次ごみ除去リップ７０と、三次ごみ除去リップ７２とは、径方向に、互いに同心円状の関係で間隔を空けられ、二次ごみ除去リップ７０は、第１のごみ除去リップ４６から径方向に内側に向かって間隔を空けられ、三次ごみ除去リップ７２は、二次ごみ除去リップ７０から径方向に内側に向かって間隔を空けられる。第１のごみ除去リップ４６、二次ごみ除去リップ７０、および三次ごみ除去リップ７２の各々は、外側フランジ２６に係合してアセンブリ１０にごみおよびその他の汚れが侵入することを防ぐように構成される。それにより、ごみおよび汚れがメインシールリップ４０に接触することを防ぐ。さらに、補助シールリップ７４は、三次ごみ除去リップ７２とメインシールリップ４０との間に位置し、摩耗スリーブ１６の外側転走面２４に係合するように構成される。メインシールリップ４０を外側転走面２４と密閉関係に維持することを容易にするために、ガータースプリング７６のようなバネ部材を使用して、転走面２４に当接するように径方向に内側に向かってメインシールリップ４０を付勢することができる。
【００１１】
図２に最もよく示されるように、スラストパッド４２は、ギャップ４４によって互いから周方向に間隔を空けられる。スラストパッド４２は、ほぼ滑らかな態様で軸方向に内側に向かっておよび外側に向かって波状にうねる軸方向に面した表面によって形成され、所望の数の、例としてここでは１２枚のスラストパッドを形成する。このように、大気側Ａに向かって延びている波状表面のピークＰは、スラストパッド４２のスラスト面を形成し、一方で、リム３６に向けて軸方向に内側に向けて延びそれゆえにオイル側に向けて延びる窪みＶは、外側フランジ２６から軸方向に間隔を空けた状態を維持するギャップ４４を形成する。そのため、周方向に延びる波状表面の窪みＶは、スラストパッド４２を互いに連結する。ギャップ４４の領域において、周方向に延びる第１のごみ除去リップ４６は、大気側Ａに向かって外側に軸方向に波状表面と径方向に整列するように延びて外側フランジ２６に当接し、それにより、ごみおよびその他の汚れが二次ごみ除去リップ７０に達することを抑制する。第１のごみ除去リップ４６は、スラストパッド４２の各々の径方向に最も内側の部分と結合し、こうして、パッド４２のスラスト面は第１のごみ除去リップ４６から径方向に外側に向かって延びる。第１のごみ除去リップ４６およびスラストパッド４２のスラスト面は、径方向に延びる平面Ｐに沿って互いに同一平面上にまたは実質的に同一平面上に形成され得る。そうでない場合、第１のごみ除去リップ４６は、大気側Ａに向けてスラストパッド４２のスラスト面をわずかに軸方向に超えて延びるように形成され、それによって、第１のごみ除去リップ４６を、スラストパッド４２によって中断されない周方向に連続的なリップとして形成することができる。それゆえに、アセンブリ１０を通常に使用すると、スラストパッド４２は、外側フランジ２６からわずかに間隔を空けた状態に留まることができ、同時に、第１のごみ除去リップ４６は、周方向に連続に外側フランジ２６と当接する。スラストパッド４２は、たとえば組立中のような、外側シール部品１２および内側シール部品１４を互いに向けて付勢の片寄らせる傾向にある高いスラスト状態の間のみ外側フランジ２６に接触する。そのため、スラストパッド４２は、通常使用の際は、外側フランジ２６から間隔を空けた状態に留まるようにされ得、それによって、摩擦を最小限にすることができる。当然ながら、スラストパッド４２が第１のごみ除去リップ４６と同一平面上にある場合は、スラストパッド４２が周方向に不連続である結果、摩擦が低減されることが認識されるべきである。
【００１２】
図４において、発明の他の側面に従って構成されたシールアセンブリの弾性体１３８が示されており、１００だけずれた以上で用いたのと同一の参照符号は、同様の特徴を識別するために使用される。
【００１３】
弾性体１３８は、弾性体３８に関して以上で論じたのと本質的には同じであるが、第１のごみ除去リップ１４６の構成が以上で論じたものから修正されている。第１のごみ除去リップ１４６は、一定の円形経路に沿って延びているというよりはむしろ、周方向に曲がりくねった、または、ほぼ曲がりくねった経路にわたって波状にうねる。それゆえに、示されるように、隣接するスラストパッド１４２同士の間に形成されるギャップ１４４の領域において、第１のごみ除去リップ１４６は、ギャップ１４４の窪みＶの内側で波状にうねる。その結果、第１のごみ除去リップ１４６は、隣接するスラストパッド１４２同士の間で径方向に波状にうねる。その他の点では、弾性体１３８は、弾性体３８に関して以上で論じたのと同じであるので、さらに論じない。
【００１４】
図５において、発明の他の側面に従って構成されたシールアセンブリの弾性体２３８が示されており、２００だけずれた以上で用いたのと同一の参照符号は、同様の特徴を識別するために使用される。
【００１５】
弾性体２３８は、弾性体１３８に関して以上で論じたのと本質的には同じであり、第１のごみ除去リップ２４６が、隣接するスラストパッド２４２同士の間に径方向に波状にうねっているが、二次ごみ除去リップ２７０および三次ごみ除去リップ２７２の構成が、一定の円形経路に沿って延びているというよりはむしろ、第１のごみ除去リップ２４６と同じ経路に沿って径方向に波状にうねるように修正される。それゆえに、第１のごみ除去リップ２４６、二次ごみ除去リップ２７０、および三次ごみ除去リップ２７２は、それらが径方向に内側に向かいおよび外側に向かって波状にうねるので、互いから、周方向に一様に間隔を空けた状態に留まる。その他の点では、弾性体２３８は、弾性体３８，１３８に関して以上で論じたのと同じであるので、さらに論じない。
【００１６】
本発明の多くの変更例および変形例が、上記教示に照らして可能である。それゆえに、本発明は、具体的に説明された以外にも実施され得ること、および本発明の範囲が究極的には任意の許可された請求項によって規定されることを理解されるべきである。
【図１】
0006027534.tif 000002
【図２】
0006027534.tif 000003
【図３】
0006027534.tif 000004
【図４】
0006027534.tif 000005
【図５】
0006027534.tif 000006