特表 2017-526872 減衰要素を有するシール装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2017-526872(P2017-526872A)

(43)【公表日】2017年9月14日

(54)【発明の名称】減衰要素を有するシール装置

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/18 20060101AFI20170818BHJP

   F16J 15/3204 20160101ALI20170818BHJP

   F16J 15/3208 20160101ALI20170818BHJP

   F16J 15/24 20060101ALI20170818BHJP

   F16F 9/32 20060101ALI20170818BHJP

   F16F 9/36 20060101ALI20170818BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/18 A

   F16J15/3204 101

   F16J15/3208

   F16J15/24 Z

   F16F9/32 M

   F16F9/36

【審査請求】有

【予備審査請求】有

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-506652(P2017-506652)

(86)(22)【出願日】2015年8月12日

(85)【翻訳文提出日】2017年2月6日

(86)【国際出願番号】EP2015068546

(87)【国際公開番号】WO2016023946

(87)【国際公開日】20160218

(31)【優先権主張番号】102014216268.8

(32)【優先日】2014年8月15日

(33)【優先権主張国】DE

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US

(71)【出願人】

【識別番号】502028681

【氏名又は名称】トレルボルグ シーリング ソリューションズ ジャーマニー ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｒｅｌｌｅｂｏｒｇ Ｓｅａｌｉｎｇ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ｇｅｒｍａｎｙ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100125254

【弁理士】

【氏名又は名称】別役 重尚

(74)【代理人】

【識別番号】100118278

【弁理士】

【氏名又は名称】村松 聡

(72)【発明者】

【氏名】ヨルダン ホルガー

【テーマコード（参考）】

3J006

3J043

3J069

【Ｆターム（参考）】

3J006AE15

3J006CA02

3J043AA13

3J043BA01

3J043BA10

3J043CA06

3J043CB13

3J043CB14

3J043DA02

3J043DA04

3J043DA20

3J069AA50

3J069CC14

3J069CC25

3J069DD43

3J069DD47

(57)【要約】

本発明はシール装置（１０）に関し、シール装置（１０）は、間隔を空けて配置されてシール間隙（２８）を形成し、移動軸線（１６）に沿って互いに相対的に並進移動が可能となるように配置される第１の機械要素（１２）及び第２の機械要素（１４）と、シールリップ（２６）を有し、少なくとも一部分が第１の機械要素（１２）の保持溝（２０）内に配置されると共に、シール装置の高圧領域（Ｈ）から低圧領域（Ｎ）を封止する働きをするシール要素（２４）と、保持溝（２０）内に配置され、第２の機械要素（１４）のシール面（２８）に対してシール要素（２４）をシールリップ（２６）によって予圧する働きをするゴム弾性変形可能な予圧要素と、シール要素（２４）を軸支する減衰部材であって、少なくとも一部分が低圧側において保持溝（２０）に配置される溝側面（３０）とシール要素（２４）との間に軸方向に配置される少なくとも１つの弾性変形可能な減衰部材とを備える。減衰部材（３６）と第２の機械部品（１４）のシール面（２８）との間に空きスペース（４２）が形成され、前記空きスペースは、前記第２の機械要素の前記シール面（２８）と、シール面（２８）に面する減衰部材（３６）の内壁（４０）とによって径方向に区切られ、減衰部材は、高圧領域（Ｈ）が圧力を受けるとき、シール要素（２４）によって軸方向に圧縮されて空きスペース内へ自由に変形でき、減衰部材（３６）は、シール装置（１０）の高圧領域（Ｈ）が加圧状態にあるとき、部分的にシール間隙（１８）を軸方向に覆う。減衰部材（３６）は、シール要素（２４）の材料の弾性率よりも低い弾性率を持つ材料から構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

間隔を空けて配置されてシール間隙（２８）を形成し、移動軸線（１６）に沿って互いに相対的に並進移動が可能となるように配置される第１の機械要素（１２）及び第２の機械要素（１４）と、
シールリップ（２６）を有し、少なくとも一部分が前記第１の機械要素（１２）の保持溝（２０）内に配置されると共に、前記シール装置の高圧領域（Ｈ）から低圧領域（Ｎ）を封止する働きをするシール要素（２４）と、
前記保持溝（２０）内に配置され、前記第２の機械要素（１４）のシール面（２８）に対して前記シール要素（２４）を前記シールリップ（２６）によって予圧する働きをするゴム弾性変形可能な予圧要素と、
前記シール要素（２４）を軸支する減衰部材であって、少なくとも一部分が前記低圧側において前記保持溝（２０）に配置される溝側面（３０）と前記シール要素（２４）との間に軸方向に配置される少なくとも１つの弾性変形可能な減衰部材とを備え、
前記減衰部材（３６）と前記第２の機械部品（１４）の前記シール面（２８）との間に空きスペース（４２）が形成され、前記空きスペースは、前記第２の機械要素の前記シール面（２８）と前記シール面（２８）に面する前記減衰部材（３６）の内壁（４０）とによって径方向に区切られ、
前記減衰部材は、前記高圧領域（Ｈ）が圧力を受けるとき、前記シール要素（２４）によって軸方向に圧縮されて前記空きスペース内へ自由に変形でき、前記減衰部材（３６）は、前記シール装置（１０）の前記高圧領域（Ｈ）が加圧状態にあるとき、部分的に前記シール間隙（１８）を軸方向に覆い、前記減衰部材（３６）は、前記シール要素（２４）の材料の弾性率よりも低い弾性率を持つ材料から構成されるシール装置（１０）。

【請求項2】

前記減衰部材（３６）は、前記第２の機械要素（１４）の反対側に面する端部（３８）において前記第１の機械要素（１２）に支持されることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。

【請求項3】

前記減衰部材（３６）は、前記第１の機械要素（１２）に直接的に、又は前記予圧要素（２２）を介して支持されることを特徴とする請求項２に記載のシール装置。

【請求項4】

前記減衰部材（３６）は、前記保持溝（２０）内にゆるく配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシール装置。

【請求項5】

前記減衰部材（３６）は、前記予圧要素（２２）と一体化して形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシール装置。

【請求項6】

前記減衰部材（３６）は、前記シール要素（２４）に、又は前記保持溝（２０）の低圧側溝側面（３０）に固定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシール装置。

【請求項7】

前記減衰部材（３６）は、一定の容積で変形可能なエラストマーから構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のシール装置。

【請求項8】

前記シール要素（２４）は、ポリテトラフルオロエチレン又は他のフルオロポリマー、特にフッ素化コポリマーから構成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のシール装置。

【請求項9】

前記シール要素（２４）は、軸方向の遊びと共に前記保持溝（２０）内に配置されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のシール装置。

【請求項10】

前記２つの機械部品（１２，１４）のうちの一方がシリンダとして設計され、前記２つの機械部品（１２，１４）のうちの他方が前記シリンダ内に案内されるピストンロッドとして設計され、前記シール要素（３６）が径方向シール要素であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のシール装置。

【請求項11】

請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシール装置（１０）を有する衝撃ダンパ又は油圧アクチュエータ（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、間隔を空けて配置されて軸受、すなわちシール間隙を形成し、移動軸線に沿って互いに相対的に並進移動が可能となるように配置される第１の機械要素及び第２の機械要素を備えるシール装置に関する。シール装置は、シールリップを備えたシール要素を有し、シール要素の少なくとも一部分が、２つの機械要素のうちの一方における保持溝内に配置され、シール要素によって、シール装置の高圧領域がシール装置の低圧領域から封止される。保持溝内には、２つの機械要素のうちの他方におけるシール面に対して、シール要素をシールリップにおいて予圧するゴム弾性予圧要素が配置されている。

【背景技術】

【0002】

この種のシール装置は、実用においては用途が幅広く、例えば、衝撃ダンパ及び油圧アクチュエータにおいて長く定着している。

【0003】

これらのシール装置の耐用年数は、使用されるシール要素の耐用年数の長さに決定的に依存している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

シール装置の使用作動時に、シール要素に高い機械的負荷がかかることが多い。したがって、シール装置の高圧領域の加圧又は２つの機械部品の並進相対移動によって、シール要素が過剰なストレスを受け、場合によっては、保持溝の低圧側に配置された溝側面との接触領域において塑性変形するほどの高い機械的負荷がシール要素にかかることがある。極端な場合には、負荷下において、シール要素が２つの機械部品間のシール間隙内へ押し出されることもある。概して、これはシール要素のシール能力の点で不利であり、シール要素の機能を完全に失うことにつながる可能性もある。実際問題として、シール要素は、より高い熱応力への耐性を持つ、例えばフッ素ゴム（ＦＫＭ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から構成でき、したがって、作動中に生じる負荷に対して適切に耐え得る十分な大きさの寸法でなければならない。しかしながら、シール要素の寸法をより大きなものにすると、その結果としてシール要素の常温収縮挙動が悪化することがある。それにより、低温域におけるシール要素の摩擦係数の低下及びシール能力の低下につながる可能性がある。

【0005】

したがって、本発明の目的は、冒頭に述べたシール装置と、それを備えた衝撃ダンパ又は油圧アクチュエータとを、それらのシール要素が使用作動時に過負荷からよりよく保護されるように開発することにある。それによって、シール要素の耐用年数を不変に維持しながらシール要素の寸法を小さくすることができ、例えばＰＴＦＥよりも、機械的負荷への抵抗が小さく、さらに優れた摩擦係数を持つ材料からシール要素を製造できる可能性もある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

シール装置に係る目的は、請求項１に記載の特徴を有するシール装置によって実現される。本発明に係る衝撃ダンパ又は油圧アクチュエータは、請求項１１に記載の特徴を有する。

【0007】

本発明の開発は、本明細書、従属請求項、及び図に示す例示的な実施の形態の要旨を成すものである。

【0008】

本発明によれば、シール装置は、シール要素を軸方向に支持する弾性変形可能な減衰部材を有し、その少なくとも一部分が、保持溝の低圧側溝側面とシール要素との間に、移動軸線の方向すなわち軸方向に配置される。ここで、減衰部材は、シール要素の材料の弾性率よりも低い弾性率を持つ材料から構成されている。

【発明の効果】

【0009】

シール装置が加圧作動状態にあるとき、又は２つの機械要素の相対移動に関して、シール要素がシール装置の低圧側の方向に軸方向に移動（随伴運動）する場合、シール要素は減衰部材に支持されることができる。減衰部材は、その弾性率がシール要素の材料と比較して低いために、減衰部材に対してシール要素を圧迫する軸方向に向けられた力を受けて弾性変形する。それにより、高圧又は超高圧用途の場合であっても、又は２つの機械要素の並進相対移動が高レベルで加速する場合であっても、シール要素の過負荷及びこれに伴う損傷を確実に抑制することができる。さらに、このような減衰部材がない場合よりも、シール要素の寸法を全体的に小さくすることができ、すなわち小さい全体容積での具体化が可能となる。これは、シール要素の常温収縮挙動の点で有利である。加えて、シール要素の動作寿命に悪影響を及ぼすことなく、機械的負荷に対する抵抗がより小さい材料からシール要素を構成することができる。したがって、特に低い摩擦係数を特徴とする一方で、静的／動的作動負荷に対する抵抗が小さいために、これまで冒頭に述べたシール装置での使用には適さないと見なされてきた材料から、シール要素を製造（構成）することができる。ここで、摩擦係数が低減されると、摩耗が減少し、さらに幅広い技術の範囲でシール装置を適用することが可能となる。さらに、減衰部材によって、シール要素が第２の機械部品のシール面で静止するスティックスリップ効果（スティックスリップ挙動）に起因するシール装置内で起こり得る不要な振動の抑制が可能となる。

【0010】

減衰部材と第２の機械部品のシール面との間には空きスペースが形成され、減衰部材が、低圧側方向に軸方向に向けられたシール要素の接触圧力を受けると、そのスペース内へ第２の機械要素の方向に弾性変形する。したがって、上記の空きスペースによって、減衰部材が確実に移動軸線へ横向きに自由に拡張できることになる。空きスペースは、第２の機械要素のシール面と、シール面に面した減衰部材の内壁とによって径方向に区切られている。言い換えれば、空きスペースは、減衰部材の内壁から第２の機械要素のシール面まで連続的に延在している。用語「空きスペース」は、固体、すなわちシール装置の構成要素が配置されていないシール装置の空間容積を意味するものとして見なされる。概して、減衰部材の減衰効果に必要な変形空間が、これによって利用可能となる。さらに、これによって、減衰部材に対するシール要素の接触圧力に比例して、すなわちシール装置の高圧領域内にもたらされる大気圧に比例して、シール要素に対する減衰部材の有効な支持面を拡大することができる。

【0011】

本発明によれば、少なくともシール装置（又は高圧領域）の加圧状態において、減衰部材がシール間隙を軸方向に部分的に覆うおかげで、シール要素を過負荷又は損傷からさらに良好に保護することが実現される。この場合、減衰部材は、動的に、すなわち減衰部材で作用する接触圧力に応じて、シール間隙の開口幅を部分的にずらすことのできるバリア要素の付加機能を有する。これにより、特に高圧又は超高圧用途における、シール要素が２つの機械部品間に形成されるシール間隙内へ塑性変形する危険性、すなわちシール要素がシール間隙内に押し出される危険性を確実に抑制することができる。

【0012】

本発明によれば、特に、シール装置の高圧側が所定の最大加圧である場合、すなわち減衰部材に対するシール要素の接触圧力が最大である場合に、減衰部材が第２の機械部品のシール面に接触しないように減衰部材を設計することが可能である。そうでない場合は、減衰部材が２つの機械要素の相対移動に影響を及ぼすことがある。

【0013】

本発明によれば、減衰部材は、多角形、円形、長円形、若しくは楕円形の断面形状、又は、さらに他の何らかの断面形状を有することができる。

【0014】

減衰部材は、その無負荷状態において、完全に保持溝内部に配置されることができる。言い換えれば、減衰部材は、その無負荷状態において、低圧側溝側面を越えて移動軸線へ横向きに第２の機械部品の方向に突出することはない。

【0015】

最も簡単な設計の場合は、減衰部材は、無負荷状態において、移動軸線と直交する方向で第１の機械要素に、好ましくは第２の機械要素の遠位端で接触する。この場合、第１の機械要素が減衰部材の当接として働き、その結果、減衰部材は、シール要素による軸方向の圧縮に応じて、低圧側溝側面に接触して実質的に第２の機械要素の方向に変形する。本発明の好ましい実施の形態によれば、減衰部材は、第１の機械部品の保持溝の肩上又は溝底に接触又は支持されることができる。

【0016】

減衰部材は、直接的に（密着して）又は予圧要素を介して、第１の機械要素に支持され得ることは自明である。

【0017】

製造技術面の観点からいえば、減衰部材が保持溝内にゆるく配置又は設置されることが有利であることは実証済である。

【0018】

本発明によれば、特に、減衰部材が予圧要素と一体化して形成されることが可能である。これは、コスト面の点で、またシール装置の設置を簡素化する点で有利である。

【0019】

本発明の発展形によれば、シール要素又は保持溝の低圧側溝側面に減衰部材を部分的に固定することができる。

【0020】

本発明によれば、シール要素は、軸方向の遊びと共に保持溝内に配置することができる。それによって、シール装置又はシール要素の応答挙動を要求に基づいて調節することができる。

【0021】

シール要素は、シール装置の低圧側と高圧側との間で必要となり得る（「圧力逆転状況」）どのような圧力補償に対しても、低圧側を高圧側に流体的に接続できる圧力補償通路を有することができる。

【0022】

本発明の発展形によれば、シール要素が支持部を有することができ、支持部はシール縁から高圧側に向かって軸方向に間隔を空けて配置され、支持部によってシール要素をシール面で支持することができる。

【0023】

減衰部材は、特に、一定の容積で弾性変形可能な材料から構成することができる。したがって、減衰部材の圧力負荷に比例した減衰部材を簡単な方法で移動軸線へ横向きに変形することが可能である。この場合、減衰部材は、特にエラストマーから構成することができる。要求に基づいて、機械的負荷又は熱負荷へのエラストマーの耐力を設定するために、エラストマーが添加剤、例えば繊維及び／又は金属微粒子を含んでもよいことは自明である。

【0024】

本発明の別の実施の形態によれば、減衰部材の材料は、圧縮可能な空気含有物又はガス含有物、特に二酸化炭素、窒素、又は他の不活性ガス含有物を含んでもよい。この場合、減衰要素の材料は、一定の容積で弾性変形しない。

【0025】

シール要素は、特に、ポリテトラフルオロエチレン又は何らかの他のフルオロポリマー、特にフッ素化コポリマーから形成することができ、ＰＴＦＥモノマーを含むことが好ましい。上述した材料が、添加剤を含んでもよいことは自明である。

【0026】

本発明によれば、２つの機械要素のうちの一方をハウジング又はシリンダとして設計することができ、それぞれの場合における２つの機械要素のうちの他方を、ハウジング／シリンダ内に案内されるピストンロッドとして設計することができる。この場合、シール要素は径方向シール要素として設計される。この場合、予圧要素及び減衰部材は連続した環状であることが好ましい。

【0027】

本発明によるシール装置は、多くの技術構成要素において使用することができる。したがって、本発明によれば、特に建設車両の振動ダンパ、若しくは衝撃ダンパ、油圧アクチュエータ、又は油圧駆動装置が上述のシール装置を備えることができる。

【0028】

要約すると、本発明は、
間隔を空けて配置されてシール間隙を形成し、移動軸線に沿って相いに相対的に並進移動が可能となるように配置される第１の機械要素及び第２の機械要素と、
シールリップを有し、少なくとも一部分が第１の機械要素の保持溝内に配置されると共に、シール装置の高圧領域（Ｈ）から低圧領域（Ｎ）を封止する働きをするシール要素と、
保持溝内に配置され、ゴム弾性によって変形することができ、第２の機械要素のシール面に対して、シール要素とそのシールリップによって予圧する働きをする予圧要素と、
シール要素を軸支する減衰部材であって、少なくとも一部分が低圧側において保持溝に配置される溝側面とシール要素との間に軸方向に配置される少なくとも１つの弾性変形可能な減衰部材とを備え、
減衰部材は、シール要素の材料の弾性率よりも低い弾性率を持つ材料から構成されるシール装置に関する。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】間隔を空けて配置されてシール間隙を形成すると共に移動軸線に沿って相互に関連した並進移動が可能となるように配置された２つの機械要素を有し、無負荷状態にある本発明に係るシール装置の第１の例示的な実施の形態を示す図であり、保持溝に配置されたシーリング要素によって、シール装置の高圧領域Ｈと低圧領域Ｎとが互いに封止され、シール要素には減衰部材が付与され、これにより、シール要素は保持溝の低圧側溝側面に支持されることができる。

【図2】加圧作動状態にある図１のシール装置を示す部分断面図である。

【図3】シール装置の別の例示的な実施の形態を示す部分断面図である。

【図4】シール装置の別の例示的な実施の形態を示す部分断面図である。

【図5】シール装置の別の例示的な実施の形態を示す部分断面図である。

【図6】減衰部材の内側がアーチ型であるシール装置の別の例示的な実施の形態を示す部分断面図である。

【図7】減衰部材が両凸設計であるシール装置を示す部分断面図である。

【図8】減衰部材が円形又は略円形の断面形状を有するシール装置を示す部分断面図である。

【図9】予圧要素が軸方向にシール要素に重なるシール装置を示す部分断面図である。

【図10】シール要素が圧力補償通路及び支持部を備えるシール装置を示す部分断面図である。

【図11】本発明によるシール装置を有する油圧アクチュエータを示す。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、図示される例示的な実施の形態によって本発明を説明する。図中では、構成要素の機能的相互作用が明確になるように、個々の構成要素が描かれている。

【0031】

図１はシール装置１０を示す部分断面図である。シール装置１０は、第１の機械要素１２及び第２の機械要素１４を備える。２つの機械要素１２，１４は、移動軸線１６に沿って相いに関して並進移動が可能となるように配置される。一例として、第１の機械要素１２はハウジングとして設計され、第２の機械要素１４は、ハウジング内に案内されるピストンロッドとして設計されている。２つの機械要素１２，１４は相いに間隔を空けて配置され、その結果、それ自体既知の方法で、２つの機械要素１２と１４との間に軸受、すなわちシール間隙１８が形成される。

【0032】

第１の機械部品１２は保持溝２０を有する。保持溝２０内には、ゴム弾性予圧要素２２及びシール要素２４が配置されている。予圧要素２２及びシール要素２４は、それぞれ環状設計である。本事例においては、シール要素２４は矩形断面形状を有するが、それから逸脱した異なる断面形状を有してもよい。

【0033】

予圧要素２２は、第２の機械要素１４のシール面２８に対してシール面２８の方向に、シール要素２４をシールリップ２６によって予圧する働きをする。そのため、シール要素２４は、予圧下で第２の機械部品１４のシール面２８に対して封止的に接触する。シール装置１０の高圧領域（Ｈで示される）と、シール装置１０の低圧領域（Ｎで示される）とは、シール要素２４によって相いに封止されている。

【0034】

設計の観点で最も簡単な場合には、図１に示すように、保持溝２０が矩形断面形状を有することができる。保持溝２０は、低圧側に配置された溝側面３０と、高圧側に配置された溝側面３２とを備え、溝側面３０と溝側面３２とが溝底３４によって相いに接続する。予圧要素２２は溝底３４に接触し、後者によって移動軸線１６に対して径方向に支持されている。

【0035】

図１から明らかなように、シール要素２４は軸方向の遊びと共に保持溝２０内に配置されている。代案として、シール要素２４を、保持溝２０内で軸方向に確実に保持されるように配置することもできる。

【0036】

シール装置１０は、弾性変形可能な減衰部材３６を有する。減衰部材３６は、移動軸線１６の方向に関して、保持溝２０の低圧側に配置される溝側面３０とシール要素２４との間に配置されている。

【0037】

減衰部材３６はシール要素２４を低圧側で支持することができ、さらに、保持溝２０の低圧側に配置される溝側面３０の方向へのシール要素２４の軸方向移動を減衰することができる。

【0038】

減衰部材３６は、第２の機械要素１４の遠位端３８でゴム弾性予圧要素２２に接触し、第１の機械要素１２の保持溝２０の溝底３４の予圧要素２２に（弾性的に）支持される。

【0039】

減衰部材３６は保持溝２０内にゆるく設置することができ、一例として、本事例においては、機械部品１２、ゴム弾性予圧要素２２、及びシール要素２４から分離した構成要素として具現化される。

【0040】

減衰部材３６は、シール要素２４の材料の弾性率よりも低い弾性率を持つ弾性変形可能な材料から構成されている。これにより、高圧領域Ｈが加圧状態にあるとき、またそれに関連してシール要素２４が減衰部材３６に対して押圧するときに、減衰部材３６が確実に、その軸方向に支持するシール要素２４よりも簡単に変形する。

【0041】

減衰部材３６の材料は、（関連する）いかなるガス含有物又は空気含有物を含まず、そのため一定の容積で弾性変形できる。

【0042】

シール要素２４の材料は、可撓性フルオロポリマー材料、特に、例えばフッ素化コポリマー材料であってよい。シール要素の材料が、いわゆる添加剤を含んでもよいことは自明である。

【0043】

シール装置１０の無負荷作動状態においては、減衰部材３６は完全に保持溝２０内部に配置される。したがって、減衰部材３６は、第２の機械要素１４のシール面２８に面するその内壁４０で、保持溝２０の低圧側に配置される溝側面３０を越えてシール面２８の方向に突出することはない。言い換えれば、シール装置１０の無負荷動作状態における減衰部材３６の内部断面（図示せず）は、第１の機械部品１２の通路断面（図示せず）よりも大きい。

【0044】

減衰部材３６と第２の機械要素１４のシール面２８との間には、空きスペース４２が形成される。用語「空きスペース４２」は、固体、すなわちシール装置１０の構成要素が配置されていない空間容積を意味するものとして見なされる。空きスペース４２は、減衰部材３６の内壁４０から第２の機械要素１４のシール面２８まで連続的に延在し、その２つの構成要素によって径方向に区切られている。

【0045】

シール装置１０又は高圧領域Ｈが加圧状態にあるとき、シール要素２４は減衰部材３６に対する接触圧力Ｆの方向に、接触圧力Ｆによって移動又は圧迫される。減衰部材３６は、低圧側に配置された溝側面３０に接触し、接触圧力Ｆによって軸方向に圧縮される。その結果、減衰部材３６は第２の機械要素１４の方向に移動軸線１６横断方向に変形して、シール装置の空きスペース４０内へ径方向に変形する。

【0046】

次の図２に示すように、高圧領域Ｈが最大の作動圧力で加圧されるとき、シール間隙１８は、減衰部材３６によって軸方向に部分的に覆われる。

【0047】

減衰部材３６の空きスペース１８内への変形により、圧力に比例して、シール要素２４に対する減衰部材３６の有効な支持面４４を拡大することができる。この場合、シール間隙１８を軸方向に部分的に覆うことにより、シール要素２４のシール間隙１８への押出又は損傷を確実に抑制できる。

【0048】

図２は、高圧領域Ｈが加圧状態にあり、高圧側の作動圧力が最大である状態における図１のシール装置１０を示す。シール要素２４は、低圧側側壁４６によって減衰部材３６に接触し、減衰部材３６に支持される。図１に示すシール装置（及び減衰部材３６）の無負荷状態と比較すると、減衰部材３６はシール要素２４によって軸方向に圧縮され、移動軸線１６の横断方向に、すなわち径方向に空きスペース４２内へ変形する。

【0049】

図２から明らかなように、減衰部材３６は、第２の機械部品１４のシール面２８の方向に保持溝から突出している。そのため、シール間隙１８は減衰部材３６によって軸方向に部分的に覆われている。その結果、シール装置１０の加圧作動状態では、減衰部材はシール要素２４に対して機械的バリア要素として働き、そのバリア要素によって、シール間隙１８へのシール要素２４の不要な塑性変形（押出）を抑制することができる。

【0050】

注目すべきは、シール装置１０の高圧側Ｈにもたらされる作動圧力が最大の状態で、減衰部材３６の内壁４０が、第２の機械部品のシール面２８から離間して配置されている点である。その結果、２つの機械部品１２と１４との間における摩擦力の不要な増加を確実に避けることができる。

【0051】

図３は、減衰部材３６が第１の機械部品１２に直接的に、すなわち密着して支持される点で、図１に描かれる例示的な実施の形態とは実質的に異なるシール装置１０の別の実施の形態を示す。特に、少なくとも減衰部材がシール要素２４によって軸方向に向けて圧縮される間は、減衰部材は第１の機械要素１２の保持溝２０の溝底３４に接触でき、またそれに支持されることができる。例示されるシール装置１０の無負荷動作状態においては、減衰部材３６は、移動軸線１６に関して径方向にほぼシール間隙２８まで延在している。言い換えれば、無負荷動作状態における減衰部材３６の内部断面（図示せず）は、第１の機械部品１２の通路断面（図示せず）よりも広い。

【0052】

図１に示すシール装置のように、減衰部材３６は、ゴム弾性予圧要素２２及びシール要素２４から分離した構成要素として具現化される。

【0053】

シール要素２４は、高圧側の接面角度α１と低圧側の接面角度α２とを備えるシールリップ２６を有し、α１及びα２はそれぞれ９０度よりも小さい。高圧側の接面角度α１は、低圧側の接面角度α２よりも大きいことが好ましい。

【0054】

図４は、シール装置１０の、別の例示的な実施の形態を示す部分断面図である。本実施の形態では、減衰部材３６及びゴム弾性予圧要素２２が互いに一体化して具体化される。一例として、シール要素２４が矩形断面形状を有する。シール要素が何らかの他の断面形状、例えば図３に示す断面形状を有してもよいことは自明である。

【0055】

図５は、シール要素２４が外側から径方向に、部分的に減衰部材３６に重なるシール装置１０の別の例示的な実施の形態を示す。したがって、減衰部材は、シール要素２４自体に径方向に支持される。

【0056】

原則として、ゴム弾性変形可能な予圧要素２２は、何らかの他の断面形状を有してもよい。

【0057】

図６に示すシール装置１０では、その無負荷状態において、予圧要素２２が略長円形又は楕円形の断面を有する。図６に示す本発明に係るシール装置１０の例示的な実施の形態に示すように、減衰部材がアーチ型の内壁４０を有してもよい。

【0058】

本発明の発展形によれば、減衰部材３６が平凸又は両凸となるように具体化されてもよい。後者の場合には、図７に図示するシール装置１０に示すように、減衰部材３６の支持面４４及び反対側に配置される溝接面４８の外面がアーチ型である。

【0059】

図７に示すように、予圧要素２２は略円形の断面形状を有することができる。

【0060】

図８は、シール要素２４の高圧側表面領域においてシール要素２４が段差状に具体化される別のシール装置１０を示す。

【0061】

図９に示すシール装置１０のように、予圧要素２２は高圧側で軸方向にシール要素２４に重なることができる。この場合、予圧要素２２自体がシール要素に対して高圧側減衰部材として作用する。そのため、シール装置１０の使用作動では、高圧側の方向に移動する場合（例えば高圧側Ｈと低圧側Ｎとの間の圧力補償が急速に行われる場合）であっても、溝側面３２に対する強い衝撃及びその結果生じる損傷からシール要素を保護することができる。

【0062】

図１０に示すシール装置１０の実施の形態によれば、シール要素２４は圧力補償通路５０を備えてもよい。特に、圧力補償通路５０はシール要素２４内を通って延在でき、低圧側に配置される第１の開口５２、及び高圧側に配置される第２の開口５４を有することができる。

【0063】

シール装置１０の通常作動時には、予圧要素２２によって、又は図１０に示すように減衰部材３６によって、圧力補償通路５０の第１の開口５２が低圧側Ｎから封止される。低圧側Ｎに行き渡る圧力が高圧側Ｈに行き渡る圧力を超える場合には、低圧側Ｎと高圧側Ｈとの間の圧力勾配によって、シール要素２４又は減衰部材３６が高圧側Ｈの方向に軸方向に移動することができる。それによって、圧力補償通路５０の第１の開口５２と低圧側Ｎとの流体接続が実現する。このようにして、低圧側Ｎと高圧側Ｈとの間の圧力補償が可能となる。

【0064】

本発明の発展形によれば、シール要素２４が、高圧側のシール縁２６から軸方向に間隔を空けて配置される図１０に示す支持部５６を有することができる。支持部は第２の機械部品１４のシール面２８部分的に接触することができる。

【0065】

本発明によるシール装置１０の作動については、図１から図５を参照して以下でさらに詳細に説明する。

【0066】

シール装置１０の高圧領域Ｈが加圧されるとき、又は第２の機械要素１４がシール要素２４を基準としてＲ方向に移動するとき、シール要素２４が減衰部材３６の方向に、減衰部材３６に対して軸方向に押圧される。シール要素２４は減衰部材３６に支持される。減衰部材３６は、シール要素２４によって、保持溝２０の低圧側溝側面３０に対して接触圧力Ｆで押圧され、減衰部材３６の弾性係数がシール要素の材料に比較して低いことにより、軸方向に圧縮される。この過程において、減衰部材３６は第２の機械部品１４のシール面２８の方向に、径方向に変形する（図２）。少なくともシール装置１０の高圧側Ｈが最大作動圧で加圧されるとき、減衰部材３６が保持溝２０から突出する。これにより、減衰部材３６が軸方向に２つの機械部品１２と１４との間のシール間隙１８に部分的に置き換わる（覆う）。その結果、減衰部材３６が動的なバリア要素として働き、それによってシール要素２４の塑性変形及びそれによる損傷／破壊、又はシール要素２４の移動軸線１６の方向への押出し、さらに２つの機械部品１２と１４との間に形成されるシール間隙１８への押出しが抑制される。本発明のシール装置によれば、結果的にシール要素２４の寸法を全体的に小さくすることができ、且つ／又は通常使用されるポリテトラフルオロエチレンよりも機械的負荷への抵抗が小さい材料から形成することもできる。したがって、シール要素２４は、特に、ポリテトラフルオロエチレンよりもさらに低い摩擦係数を持つ何らかの他のフルオロポリマー又はフッ素化コポリマー、例えばＰＴＦＥモノマー単位から構成することができる。

【0067】

一例として、図１１は、建設車両又は建設機械で使用可能な種類の単動衝撃ダンパ又は油圧アクチュエータ１００における本発明に係るシール装置１０の使用を示す。

【0068】

アクチュエータ１００は上述のシール装置１０を備える。単なる一例として、示されるシール装置は、図１に示すシール装置に対応する方法で設計されている。注目すべきは、本事例において、シール装置１０の第１の機械部品１２がピストンロッドとして設計される一方で、シール装置１０の第２の機械部品１４が油圧シリンダとして設計されている点である。

【0069】

図１１から明らかなように、シール要素２４及び予圧要素２２がピストンロッドの保持溝２０内に配置されている。

【0070】

油圧式リニアモータ１００の連結スタブ１０２は、ピストンロッドを動作させる、すなわち、油圧シリンダに相対的に、移動又は動作方向Ｒにピストンロッドを移動させる作動流体の供給に使用される。油圧アクチュエータ１００は、互いに関して移動する２つの構成要素にアクチュエータを締結する締結手段１０４を油圧シリンダ及びピストンロッドに有する。

【0071】

衝撃ダンパ又は油圧アクチュエータ１００が、複動設計であってもよいことは自明である。この場合、互いに対向して位置する２つのピストン面が液圧流体を受けることができ、その結果、アクチュエータ１００が２つの能動的な移動又は動作方向Ｒを有する。この場合、シール装置１０は、高圧側溝側面とシール要素２４との間に軸方向に配置される第２の減衰部材を有することができる。

【0072】

図１から図１１と共に上述したシール装置１０は、他の工学構成要素、例えば、特に自動車の衝撃ダンパ又は振動ダンパにおいても使用可能である。

【符号の説明】

【0073】

１２ 第１の機械要素
１４ 第２の機械要素
１６ 移動軸線
２０ 保持溝
２６ シールリップ
２８ シール間隙

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2016年6月14日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

間隔を空けて配置されてシール間隙（１８）を形成し、移動軸線（１６）に沿って互いに相対的に並進移動が可能となるように配置される第１の機械要素（１２）及び第２の機械要素（１４）と、
シールリップ（２６）を有し、少なくとも一部分が前記第１の機械要素（１２）の保持溝（２０）内に配置されると共に、前記シール装置の高圧領域（Ｈ）から低圧領域（Ｎ）を封止する働きをするシール要素（２４）と、
前記保持溝（２０）内に配置され、前記第２の機械要素（１４）のシール面（２８）に対して前記シール要素（２４）を前記シールリップ（２６）によって予圧する働きをするゴム弾性変形可能な予圧要素と、
前記保持溝（２０）内にゆるく配置されて前記シール要素（２４）を軸支する少なくとも１つの弾性変形可能な減衰部材（３６）であって、前記減衰部材（３６）の少なくとも一部分が前記低圧側において前記保持溝（２０）に配置される溝側面（３０）と前記シール要素（２４）との間に軸方向に配置される減衰部材（３６）とを備え、
前記減衰部材（３６）と前記第２の機械部品（１４）の前記シール面（２８）との間に空きスペース（４２）が形成され、前記空きスペースは、前記第２の機械要素の前記シール面（２８）と前記シール面（２８）に面する前記減衰部材（３６）の内壁（４０）とによって径方向に区切られ、且つ前記減衰部材（３６）の前記内壁（４０）から前記第２の機械部品（１４）の前記シール面（２８）に延在し、
前記減衰部材（３６）は、前記高圧領域（Ｈ）が圧力を受けるとき、前記シール要素（２４）によって軸方向に圧縮されて前記空きスペース内へ自由に変形でき、前記減衰部材（３６）は、前記シール装置（１０）の前記高圧領域（Ｈ）が加圧状態にあるとき、部分的に前記シール間隙（１８）を軸方向に覆うが、前記高圧領域（Ｈ）が所定の最大圧力で加圧される場合、前記第２の機械部品（１４）の前記シール面（２８）に接触せず、前記減衰部材（３６）は、前記シール要素（２４）の材料の弾性率よりも低い弾性率を持つ材料から構成されるシール装置（１０）。

【請求項2】

前記減衰部材（３６）は、前記第２の機械要素（１４）の反対側に面する端部（３８）において前記第１の機械要素（１２）に支持されることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。

【請求項3】

前記減衰部材（３６）は、前記第１の機械要素（１２）に直接的に、又は前記予圧要素（２２）を介して支持されることを特徴とする請求項２に記載のシール装置。

【請求項4】

前記減衰部材（３６）は、前記予圧要素（２２）と一体化して形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシール装置。

【請求項5】

前記減衰部材（３６）は、前記シール要素（２４）に、又は前記保持溝（２０）の低圧側溝側面（３０）に固定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシール装置。

【請求項6】

前記減衰部材（３６）は、一定の容積で変形可能なエラストマーから構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシール装置。

【請求項7】

前記シール要素（２４）は、ポリテトラフルオロエチレン又は他のフルオロポリマー、特にフッ素化コポリマーから構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のシール装置。

【請求項8】

前記シール要素（２４）は、軸方向の遊びと共に前記保持溝（２０）内に配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のシール装置。

【請求項9】

前記２つの機械部品（１２，１４）のうちの一方がシリンダとして設計され、前記２つの機械部品（１２，１４）のうちの他方が前記シリンダ内に案内されるピストンロッドとして設計され、前記シール要素（３６）が径方向シール要素であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のシール装置。

【請求項10】

請求項１〜９のいずれか１項に記載のシール装置（１０）を有する衝撃ダンパ又は油圧アクチュエータ（１００）。

【国際調査報告】