(57)【要約】  液圧シリンダのピストンおよびピストン・ロッドに、ゴム製Ｏリングに代えてコイル巻きフェルト・シール（ＣＦＳ）がシリンダのシールのために嵌着される。結果としてもたらされるピストン‐シリンダの機械的デバイスは、より単純な構造を有し、多重ゴム製Ｏリングを伴うことなく構成要素数がより少なく、耐久性が向上し、極限温度の許容度、強化された内部圧力適応力、ピストン‐シリンダ摩擦の低減に起因する力損の低減、および有意に低減された漏れを伴ってより高い性能を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内壁を有するシリンダと、
ピストン・ブロックおよびピストン・ロッドを包含するピストンを包含し、
それにおいて前記ピストン・ブロックは、前記シリンダの内側に配置される前記ピストン・ロッドの第１の端に取り付けられ、
前記ピストン・ブロックは、１つまたは複数の金属の動的シール・リングによって放射状にきつく取り囲まれており、
前記１つまたは複数の金属の動的シール・リングは、前記シリンダの前記内壁と緊密に接触し、前記ピストンにシール機能を提供する、
液圧シリンダ・アッセンブリ。
【請求項２】
前記金属のシール・リングは、コイル巻きフェルト・シール（ＣＦＳ）である、請求項１に記載の液圧シリンダ・アッセンブリ。
【請求項３】
さらにピストン・ロッド・シール・ブロックを包含し、
それにおいて前記ピストン・ロッド・シール・ブロックは、前記ピストン・ロッド・シール・ブロックの中心開口に前記ピストン・ロッドが配置されて前記シリンダの前記内壁に固定され、
前記ピストン・ロッド・シール・ブロックの前記中心開口の内向きに面する側の周囲に１つまたは複数の金属の動的シール・リングが取り付けられており、
前記１つまたは複数の金属の動的シール・リングは、前記ピストン・ロッドの表面と緊密に接触し、前記ピストンにシール機能を提供する、
請求項１に記載の液圧シリンダ・アッセンブリ。
【請求項４】
前記金属のシール・リングは、コイル巻きフェルト・シール（ＣＦＳ）である、請求項３に記載の液圧シリンダ・アッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（国内優先権の主張）
本件出願は、２０１１年２月２５日に出願された米国特許仮出願第６１／４４６，５０２号に対する優先権を米国特許法第１１９条の定めにより主張するものであり、当該出願は、その全開示が参照によりこれに援用される。
【０００２】
（関連出願に対するクロスリファレンス）
本件出願は、２００６年４月７日に出願された韓国特許出願第１０−２００６−００３１７６２号に関連するものであり、当該出願は、その全開示が参照によりこれに援用される。
【０００３】
現在の請求の範囲に記載されている発明は、ピストン・テクノロジに関し、より詳細に述べれば、ピストンとシリンダのシール・メカニズムに関する。
【背景技術】
【０００４】
ピストンは、往復運動エンジン、往復運動ポンプ、気体圧搾機、空気圧シリンダ、およびそのほかの類似した機械的デバイスの構成要素である。ピストンは、シリンダに入れられる可動構成要素であり、ピストン・リングによって気密または流体密に作られる。
【０００５】
伝統的にピストンおよびシリンダ内のピストン・ロッドのシールは、ゴム製Ｏリングによって行なわれている。ゴム製Ｏリングによってピストンおよびピストン・ロッドの効果的なシールを達成するためには、ゴム製Ｏリングが特定範囲の弾性を維持しなければならない。ゴム製Ｏリングの弾性は、シール機能を行なう上で欠くことのできない特性である。しかしながら−５０℃より低い温度においては、ゴム分子が凍り付きゴム製Ｏリングの弾性が失われる。また＋２５０℃を超える温度においては、ゴム分子が炭素と結び付いて同様に弾性が失われる。したがって、ゴム製Ｏリングによりシールされるピストンは、通常、−５０℃と＋２５０℃の間の周囲温度範囲の下に動作するべく設計される。
【０００６】
ゴム製Ｏリングの使用はまた、液圧シリンダの最大内部圧力も制限する。ゴムは、４５０ｋｇ／ｃｍを超える内部圧力に曝されると、シリンダ壁とピストンの間のギャップから絞り出されてくる。したがって、ゴム製Ｏリングによりシールされるピストン−シリンダは、通常、４５０ｋｇ／ｃｍを超えない内部圧力で動作するべく設計される。
【０００７】
温度および圧力の限界を克服する１つの既存のテクニックは、複数のＯリング設計の使用である。その種の設計においては、ゴム製Ｏリングがシール機能を提供する一方で、シリンダの高い内部圧力に耐えるためにピストンおよびピストン・ロッド上で１つまたは複数の補助リングが使用される。またゴム製Ｏリングの動作寿命を延長するために、グラスファイバ強化フェノール樹脂等の硬質ポリマから作られる摩耗リングによるシール用のゴム製Ｏリングの相補も行なわれる。リングとシリンダ壁の間の摩擦を小さくするためにそのほかの硬質ポリマ・リングが使用されることもある。合計すると１６に上る機能の異なるＯリングが存在することもあり、複雑な機械的構造をもたらし、コストの高い込み入った製造プロセスが要求される可能性がある。
【０００８】
その種の多重ゴム製Ｏリング設計の１つが図２に図解されている。この液圧シリンダ・アッセンブリの断面図に示されているとおり、機能の異なる１１のＯリングがピストン・ブロック２５上に嵌着されており、機能の異なる５つのＯリングがピストン・ロッド・シール・ブロック５０に嵌着されている。ピストン・ブロック２５上の機能の異なる１１のＯリングは、保持リング３４および４４、シール・リング３５、３６、および４３、バックアップ・リング３７および４２、スリップ・リング３８、クッション・リング３９および４１、摩耗リング４０を含む。ピストン・ロッド・シール・ブロック５０の５つのＯリングは、保持リング４５および４８、シール・リング４６、Ｕパッキング４７、およびダスト・ワイパ４９を含む。
【０００９】
シールのための多重ゴム製Ｏリングの使用は、シリンダ内におけるピストンの高速往復運動の間に非常に大きな摩擦も作り出し、それが力の損失および液圧シリンダの寿命の短縮を引き起こす。これの効果を図解するために、図３にシリンダ内に配置する前およびその後のゴム製Ｏリングの拡大した詳細を示す。図３の下側の図は、ピストン２５のＯリング溝内に確保されている２つのゴム製Ｏリング３５および３６を示している。両方のゴム製Ｏリング３５および３６の断面は、圧縮のない中立状態にあるとき、完全な円を呈する。図３の上側の図は、シリンダ内に配置されたシール用のゴム製Ｏリングに類似する状態で圧縮された２つのゴム製Ｏリング３５および３６を示している。ゴム製Ｏリングの扁平化はゴムの復元力を発生させ、したがってシリンダ壁２４およびピストン２５の２つの相対する表面の間にシール機能を提供する。しかしながら、ゴムの復元力は、シリンダ壁２４に対する摩擦も生み出す。
【発明の概要】
【００１０】
現在の請求の範囲に記載されている発明は、前述した性能および製造の欠陥の排除が可能となるように、金属の動的シール・リングを使用する液圧シリンダ−ピストンのシールの設計を提供することをその目的とする。さらに現在の請求の範囲に記載されている発明は、コイル巻きフェルト・シール（ＣＦＳ）を使用する金属の動的シール・リングの設計を提供することをその目的とする。ＣＦＳは螺旋コイル巻き金属シールである。
【００１１】
現在の請求の範囲に記載されている発明の多様な実施態様によれば、液圧シリンダのピストンおよびピストン・ロッドにＣＦＳが嵌着される。結果としてもたらされるピストン−シリンダの機械的デバイスは、より単純な構造を有し、多重ゴム製Ｏリングを伴うことなく構成要素数がより少なく、耐久性が向上し、極限温度の許容度、強化された内部圧力適応力、ピストン−シリンダ摩擦の低減に起因する力損の低減、および有意に低減された漏れを伴ってより高い性能を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
以下、次に挙げる図面を参照して本発明の実施態様をより詳細に説明する。
【００１３】
【図１】図１は、ピストンにコイル巻きフェルト・シール（ＣＦＳ）が適用された液圧シリンダ・アッセンブリの１つの実施態様の断面図である。
【図２】図２は、ピストンに従来的な多重ゴム製Ｏリング・シールが適用された液圧シリンダ・アッセンブリの１つの実施態様の断面図である。
【図３】図３は、シリンダ内に配置する前および配置した後のゴム製Ｏリングの拡大した詳細を示した説明図である。
【図４】図４は、漸加的に接合されるときに接合を強化するオスおよびメスのダブテール接合形状を両端に有する薄い金属シートから打ち抜くことができる部分リングを示す図である。
【図５】図５は、漸加的に接合して螺旋巻きの管を組み立てるために、２つの部分リングを重ね合わせて最初の部分リングのオスのダブテールを次の部分リングのメスのダブテール内に挿入する状態を示す図である。
【図６】図６は、金属ストラップ巻き螺旋管であるこの発明の管形状のシールの半加工品を示す図である。
【図７】図７は、シールにおける適正な機能を有するべく半加工品の内径および外径の削り出しによって完成されたこの発明の完成された動的シールの部分破断図である。
【図８】図８は、この発明に伴う動的回転シールの原理を説明するための補助の仮想部品を伴った部分リングを示す図である。
【図９】図９は、この発明を使用して完成された動的回転シールの例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の説明においては、コイル巻きフェルト・シール（ＣＦＳ）を使用する液圧シリンダ−ピストンのシールの設計を好ましい例として示す。当業者には、本発明の範囲ならびに精神からの逸脱を伴うことなしに追加および／または置き換えを含む修正が行なわれ得ることは明らかになるであろう。特定の詳細は、本発明を不明瞭にすることがないように省略されているが、開示は、過度の実験を伴うことなく当業者がこの中の教示を実施することを可能にするべく記述されている。
【００１５】
図１を参照する。この液圧シリンダ・アッセンブリは、先行技術の１１に上る機能の異なるゴム製Ｏリングに代わって、ピストン・ブロック０６に嵌着されるか、またはそれを放射状にきつく取り囲むＣＦＳ  ０８だけを採用している。ピストン・ロッド・シール・ブロック０４には、シリンダ内のピストン・ロッド０５のシール用に、先行技術の５つに上る機能の異なるゴム製Ｏリングの代わりに単一のＣＦＳ  １２が取り付けられている。ＣＦＳピストン・ブロック・シール０８は、ピストン・ブロック０６上にマウントされる。圧縮リング０７のばね孔に留められ、そこから突出している圧縮ばね０９は、ＣＦＳのソース・リングのシリンダ壁との緊密な接触を維持するべくＣＦＳピストン・ブロック・シール０８に圧力を提供する。ＣＦＳとシリンダ壁の間のきつい接触は、漏れをゼロまたはゼロの近くまで減ずる。
【００１６】
ピストン・ブロック０６とピストン・ロッド０５の間のシールは、ゴム製Ｏリング２０によって提供される。ボルト１０がピストン・ブロック０６および圧縮リング０７を一緒に保持し、ロッド・ナット１１が、ピストン・ブロック０６および圧縮リング０７をピストン・ロッド０５のシリンダ内の端に固定する。
【００１７】
シリンダ０１のリンク端０２は、結合ボルト１７によってシリンダに固定されている。ピストン・ロッド０５の結合端０３は、結合端０３およびピストン・ロッド０５の露出端の両方にあるねじ溝１５によってピストン・ロッド０５に固定されている。
【００１８】
ピストン・ロッド・シール・ブロック０４は、結合ボルト１６によってシリンダ０１の内壁に固定されている。ピストン・ロッド０５は、ピストン・ロッド・シール・ブロック０４の中心開口内に配置されている。ＣＦＳピストン・ロッド・シール１２は、ピストン・ロッド・シール・ブロック０４の中心開口の内向きに面する側の周囲に取り付けられている。圧縮リング１３のばね孔に留められ、そこから突出している圧縮ばね１４は、ＣＦＳのソース・リングのシリンダ壁との緊密な接触を維持するべくＣＦＳピストン・ロッド・シール１２に圧力を提供する。ＣＦＳとピストン・ロッド表面の間のきつい接触は、漏れをゼロまたはゼロの近くまで減ずる。
【００１９】
螺旋ばね管型動的回転シールと呼ばれるＣＦＳの１つの実施態様およびそれの例示的な応用が韓国特許出願第１０−２００６−００３１７６２号の中に述べられている。この書類の付録Ａの中にそれの英語翻訳の抜粋が示されている。
【００２０】
以上の本発明の記述は、図解ならびに説明を目的として提供されてきた。それが網羅的であること、あるいは開示された厳密な形で本発明を限定することは意図されていない。当業者には、多くの修正および変形が明らかになるであろう。
【００２１】
実施態様は、本発明の原理ならびにそれの実際的応用をもっとも良好に説明し、それによって当業者が多様な実施態様のため、また、企図されている特定の用途に適した多様な修正を伴う実施態様のために本発明を理解することを可能にするために選択され、かつ説明された。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびそれの均等概念によって定義されることが意図されている。
【００２２】
（付録Ａ）
ダブテール接合方法によって接合されるＣ型部分リングを用いて構成される螺旋ばね管型動的回転シール
【００２３】
（図面の簡単な説明）
図４：漸加的に接合されるときに接合を強化するオスおよびメスのダブテール接合形状を両端に有する薄い金属シートから打ち抜くことができる部分リング。
図５：漸加的に接合して螺旋巻きの管を組み立てるために、２つの部分リングを重ね合わせて最初の部分リングのオスのダブテールを次の部分リングのメスのダブテール内に挿入する。
図６：金属ストラップ巻き螺旋管であるこの発明の管形状のシールの半加工品。
図７：シールにおける適正な機能を有するべく半加工品の内径および外径の削り出しによって完成されたこの発明の完成された動的シールの部分破断図。
図８：この発明に伴う動的回転シールの原理を説明するための補助の仮想部品を伴った部分リング。
図９：この発明を使用して完成された動的回転シールの例の断面図。
【００２４】
（図４から９の図面内の番号付き部品の説明）
１‐薄い金属シートから打ち抜かれた部分リング。
２‐Ｃ型部分リングのダブテール接合のオス端。
３‐Ｃ型部分リングのダブテール接合のメス端。
４‐Ｃ型部分リングのダブテール接合の結果のダブテール接合ライン。
５‐螺旋トラックに沿った多数のＣ型部分リングの漸加的な接合によって組み立てられた螺旋ばねの管。
６‐常時シャフトから離して維持するためにシャフト径よりわずかに直径を大きくしたシャフト解放円。
７‐常時シャフトとの接触を維持するためにシャフト径よりわずかに直径を小さくしたシャフト接触円。
８‐常時ハウジングとの接触を維持するためにハウジングの内径よりわずかに直径を大きくしたハウジング接触円。
９‐常時ハウジングから離して維持するためにハウジングの内径よりわずかに直径を小さくしたハウジング解放円。
１０‐外径がハウジング接触円であり、内径がシャフト解放円のハウジング・シール層。
１１‐外径がハウジング解放円であり、内径がシャフト解放円の変位吸収層。
１２‐外径がハウジング解放円であり、内径がシャフト接触円のシャフト・シール層。
１３‐シャフト。
１４‐シャフトの回転方向を示す矢印。
１５‐リングが広がるときのシャフト・シール・リングの広がる方向を示す矢印。
１６‐シャフト・シール・リングの回転をブロックする仮想ピン。
１７‐ハウジング。
１８‐ハウジングの内径。
１９‐保持リングを保持するスナップ・リング溝に挿入されるスナップ・リング。
２０‐シール・リング・アッセンブリを保持する保持リング。
２１‐シール・リング・アッセンブリのソース・リングを押してシール・リング・アッセンブリ内のすべてのリングを互いに密着させて維持し、リングの間の漏れをブロックする圧縮リング。
２２‐圧縮リングに圧縮力を提供する圧縮ばね。
２３‐回転シャフトの外径。
２４‐完成されたシール・アッセンブリ。
２５‐スナップ・リング溝。
【００２５】
（詳細な説明）
この発明のカテゴリは、回転圧縮システム内における圧力の上昇時に静止ハウジングと回転シャフトの間に必然的に生じる漏れの動的ブロック・テクノロジに含まれる。
【００２６】
ねじ型圧縮システムに使用される動的回転シールは『機械的シール』と呼ばれる。機械的シールは、最小限６つの部品、すなわちステータ・ブロック、ロータ・ブロック、ステータ・ディスク、ロータ・ディスク、ロータ・ディスクばね、およびロータ・ブロック・ディスク・シールからなる。これらの部品のうちのいずれか１つでも故障すれば、全体のシール機能が故障する。ステータ・ディスクおよびロータ・ディスクが、圧力下における接触擦れ合い回転によって実際のシール機能を果たす部品である。これら２つの部品は、高い摩損耐性を有するだけでなく、摩擦も低くなければならない。これらは、最大可能速度における熱を消散できなければならない。
【００２７】
摩擦熱を減らすように接触面積を小さくするため、表面積を調整することは可能であるが、結果として小さい面積はより早い摩損を招く。摩損耐性の高い材料は高い摩擦を有するが、摩擦の低い材料は低い摩損耐性を有する。長い寿命のために摩損耐性の高い材料を用いてそれらを作れば、接触している媒体の質に摩擦熱が影響を及ぼす可能性があり、場合によっては発火する可能性さえある。
【００２８】
機械的シールにおける２つの接触面は圧力下に置かれ、かつ常に擦れ合うため、それらはサブミクロン単位の範囲でさえあるが常時摩損し、摩損を伴うあらゆる瞬間においてサブミクロンの摩損が補償されないときにはそのサブミクロンの摩損の間隙がシール全体の故障を必ず生じさせる。
【００２９】
言い換えると、接触しているディスクのうちの１つ、たとえば回転ディスクが、対になるディスク、たとえば静止ディスクに向かって移動し、摩損を補償しなければならない。このことは、回転ブロックが回転している間に、回転ブロック上において回転ディスクが静止ディスクに向かって軸方向に移動しなければならないことを意味する。回転ディスクは、回転ブロック上を摺動して静止ディスクに向かって継続的に移動できなければならない。したがって、回転ディスクと回転ブロックの間に漏れをブロックするためのもう１つの場所が存在する。
【００３０】
ディスクの摩損による回転ブロック上における回転ディスクの軸方向移動は、年間数ミリ内となる非常にわずかな距離であり、したがって回転ディスクと回転ブロックの間のシールは、より安価なモデルのためには単純なゴム製Ｏリングによって、より高い性能のためには金属ベローズによって、要件を満たすことが可能であるとされていた。結局のところ、先行技術における回転動的シールの真の問題は、回転ディスクとロータ・ブロックの間のシールであり、接触しているディスクのみではない。
【００３１】
回転ディスクとロータ・ブロックの間に挿入されるゴム製Ｏリングは、高温の媒体内で焼かれ、高圧の媒体の下に押し出され、腐食性の媒体に冒されるがそれを省く方法が存在しない。
【００３２】
金属ベローズはより高価であり、場合によってはそれが機械的シール全体の３倍に達し、しかも金属ベローズは複雑な構造であり、そのことが、精密機械において非常に重要となる薄くてコンパクトな設計を妨げる。
【００３３】
最終的な目標は、コンパクトであり、よりシール性能が高く、メンテナンスがより安価であり、かつ負担が軽い単一ピースの回転動的シールを作ることであり、一方、一般に機械的シールと呼ばれる先行技術の回転動的シール・システムは、非常に多くの部品を有し、必然的に相互に関連した複雑な構造となり、より製造コストが高く、よりメンテナンス・コストが高く、しかもより寿命が短い。
【００３４】
図４は、この発明の基本ソース・リングであるＣ字形の部分リング（１）を示している。部分リング（１）は、シート材料からプレスにより打ち抜くか、またはレーザ・カッティングまたはワイヤ・カッティング等の輪郭カッティング・プロセスによって作り、部分リング（１）の２つの面を完全に平行にしなければならない。Ｃ字形の部分リング（１）は、部分的なリングが、部分リング（１）の２つの端に形成されたオスのダブテール（２）とメスのダブテール（３）によって漸加的に接合されるようにリングの一部が切り取られた形に作られたリングである。切り取られる角度の値は、相応じて直径とともに決定される必要がある。
【００３５】
図５は、最初の部分リング（１）のオスのダブテール（２）および次の部分リング（１）のメスのダブテール（３）によって２つの部分リング（１）を漸加的に接合する方法を示している。
【００３６】
図６は、部分リング（１）を漸加的に接合することによって完成された螺旋ばねの管（５）を示しており、それらのダブテール接合ライン（４）は、接合の後に溶接または蝋付けによって恒久的に固定されなければならない。完成された螺旋ばねの管（５）の始点にはオスのダブテール（２）が示され、終点にはメスのダブテール（３）が示されている。部分リング（１）を漸加的に接合することによって螺旋ばねの管（５）を構成するとき、ダブテール接合ライン（４）が部分リング（１）の切り取り角度と等しい量でシフトされて管表面上に分散されることになり、したがって弱い接合点の重なり合いを避けて適切にダブテール接合ライン（４）が管表面上に分散される。
【００３７】
図７は、この発明の完成されたシール・リングであるシール・アッセンブリ（２４）の部分破断図を示している。シール・アッセンブリ（２４）は、内径および外径の削り出しにより、螺旋ばねの管（５）の内側に２つ、その外側に２つ、合せて４つの異なる直径を作ることによって完成される。シール・アッセンブリ（２４）の内側の直径のうちの小さい方の直径はシャフト接触円（７）と呼ばれ、シール・アッセンブリ（２４）の内側にシャフト（１３）が挿入されたときにシャフト（１３）と常に緊密に接触するようにシャフトの外径（２３）より約０．５％小さく作られる。シール・アッセンブリ（２４）の内側の直径のうちの大きい方の直径はシャフト解放円（６）と呼ばれ、シャフト解放円（６）がシャフトの外径（２３）と接触することが常時防止されるように、シャフトの外径（２３）よりわずかに大きく作られる。シール・アッセンブリ（２４）の外側の直径のうちの大きい方の直径はハウジング接触円（８）と呼ばれ、シール・アッセンブリ（２４）がハウジング（１７）の内側に組み付けられたときにハウジング接触円（８）がハウジングの内径（１８）と常に緊密な接触を維持するようにハウジングの内径（１８）より約０．５％大きく作られる。シール・アッセンブリ（２４）の外側の直径のうちの小さい方の直径はハウジング解放円（９）と呼ばれ、ハウジング解放円（９）がハウジングの内径（１８）と接触することが常時防止されるように、ハウジングの内径（１８）よりわずかに小さく作られる。これら４つの異なる直径の円を作る目的は、シール・アッセンブリ（２４）内に３つの異なる機能層を組み込むことである。第１の層はハウジング・シール層（１０）と呼ばれ、外径がハウジング接触円（８）であり、内径がシャフト解放円（６）のハウジング・シール・リングの積層である。ハウジング・シール層の機能は、ハウジングの内径（１８）とシール・アッセンブリ（２４）の間における漏れをブロックすることであり、最適シール性能のための層を構成するリングの数は、設計者により種々のサイズに従って決定される必要がある。第２の層はシャフト・シール層（１２）と呼ばれ、外径がハウジング解放円（９）であり、内径がシャフト接触円（７）のシャフト・シール・リングの積層である。シャフト・シール層の機能は、シャフトの外径（２３）とシール・アッセンブリ（２４）の間における漏れをブロックすることであり、最適シール性能のための層を構成するリングの数は、設計者により種々のサイズに従って決定される必要がある。第３の層は変位吸収層（１１）と呼ばれ、外径がハウジング解放円（９）であり、内径がシャフト解放円（６）の懸垂リングの積層である。変位吸収層（１１）は、ハウジング・シール層（１０）とシャフト・シール層（１２）の間に作られ、シャフトの偏心振動を吸収し、また使用に伴う摩損によるシステム全体の寸法変化も吸収する。
【００３８】
図８は、この発明のシールの原理を示している。これら３つの異なる機能層が金属ストラップの１本の鎖の上に構成されていることから、シール・アッセンブリ（２４）上の任意の点に加えられた力は、即座にシール・アッセンブリ（２４）全体に影響を及ぼす。シール・アッセンブリ（２４）がハウジング（１７）の内側に強引に挿入されると、シール・アッセンブリ（２４）の最外側の直径がハウジングの内径（１８）より０．５％大きく作られるハウジング接触円（８）であることから、ハウジング（１７）の内側にシール・アッセンブリ（２４）がきつく捕らえられる。ハウジング・シール層（１０）がハウジング（１７）にきつく捕らえられることから、全体のシール・アッセンブリ（２４）がハウジング（１７）内に捕らえられ、したがってシャフト・シール層（１２）も捕らえられる。シール・アッセンブリ（２４）の最内側の直径は、シャフト・シール層（１２）の内径であり、それがシャフトの外径（２３）より約０．５％小さく作られるシャフト接触円（７）であることから、シャフト（１３）が強引にシャフト・シール層（１２）内に挿入されると、全体のシャフト・シール層（１３）がシャフト（１３）にきつく貼り付かなければならない。シャフト（１３）が回転を開始すれば、シャフト・シール層（１２）もまたシャフト（１３）とともに回転を開始するが、ハウジング（１７）内にきつく捕らえられているハウジング・シール層（１０）がシャフト・シール層（１２）の回転を防止する。
【００３９】
この状態は、シャフト・シール層（１２）のうちの１つの部分リングがシャフト（１３）の回転力によって回転を開始しようとしているところを示し、ハウジング・シール層（１０）の制止作用が仮想ストップ・ピン（１６）によって示されている図８と同じである。シャフト接触円（７）はシャフトの直径（２３）を保持しているが、ストップ・ピン（１６）がリング（１２）の回転を妨げている一方でシャフト（１３）が矢印（１４）の方向に回転を開始するため、シャフト接触円（７）とシャフトの直径（２３）の間の摩擦力が部分リング（１２）を矢印（１５）の方向に開く力に変換される。部分リング（１２）が矢印（１５）の方向の力によって開くと、リング（１２）とシャフト（１３）の間の接触が壊れ、言い換えるとその段階においてはそれ以上の接触が残存しなくなる。接触がなくなることは摩擦力が発生しなくなることを意味し、したがってリング（１２）の開きが終了してそれのオリジナルの位置にはね戻る。リング（１２）がオリジナルの位置に戻ることは、リング（１２）とシャフト（１３）の接触を意味し、次の段階で摩擦力がリング（１２）を再び開く。リング（１２）とシャフト（１３）の間の開きは、開きの値がいかに小さくとも接触を取り除くに充分な距離であれば開きは開きであることから、数百万分の１ミリメートルとなり得る。したがって、リング（１２）の開閉は秒当たり数百万回生じる可能性があり、言い換えると開きの間隙もまた数百万分の１ミリメートルとなり得て数百万分の１秒間に何かが漏れることは可能でない。この状態は、リング（１２）とシャフト（１３）の接触がシャフト（１３）の回転の間にわたって実質的に壊されることがないことから、単純なゴム製Ｏリングの静的なシールと同じである。この状況は、螺旋ばねと、そのばねの内側に挿入される回転する丸い棒の間に生じる独特の現象であり、その状態は、接触非接触状態と呼ぶべきであろう。この接触非接触現象は、かなり以前より螺旋ばね一方向クラッチに利用されているが、動的シールにおけるこの現象の利用はこの発明が最初である。
【００４０】
図９は、シール・アッセンブリ（２４）を使用する完成された動的回転シールの破断図を示した代表的な図である。シリンダ（１７）の内側においてシール・アッセンブリ（２４）を保持する、保持リング（２０）およびスナップ・リング溝（２５）に嵌め込まれるスナップ・リング（１９）を含めた何らかの手段が存在しなければならない。また圧縮リング（２１）が、圧縮リング（２１）に形成された孔内に挿入される圧縮ばね（２２）のばね反力によってソース・リングをまとめて押圧し、ソース・リングの間の漏れをブロックするために備えられている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014513246.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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