JP5219802B2 - 動的なシールアセンブリおよび孔から動的シャフトシールアセンブリを除去する方法 - Google Patents

Description

１ 技術分野
この発明は一般的にシャフトシールに関するものであり、特に、設置後にシールを孔から除去することを可能にする機構を有するものに関する。

２ 関連技術
点検時に除去される必要がある自動車のエアーコンディショナ用コンプレッサのシールは、一旦孔に設置されたシールを除去し得るように、器具が係合し得る表面をシールに設けることに関し、３つの公知の方法に頼っている。１つ目の方法は、シールの外ケーシングに、窪んだ段差を設ける方法である。しかしながら、このような窪んだ段差はばらつきなく作ることが難しい。さらに、孔からシールを引張り出せるよう、除去器具は、半径に沿って中心に向かう方向に十分に力をかけて、十分な力でその窪んだ段差を掴むことができるものでなければならない。別の方法は、シールアセンブリに、別個のプルリング部品を設ける方法である。このような方法の一例が米国特許４，６２３，１５３に示されている。この方法は、スロットとタブとを有する別個のプルリング部品をプレスして形成し、内シールケースと外シールケースとの間にクランプする工程を含む。そのため、この方策はシールの製造において、コストおよび複雑さが増す。３つ目の公知の方法は、内ケースの端を覆うように湾曲して形成された外ケースの端部フランジを用いて両ケースを固定し、両ケースの間にシール要素をクランプする方法である。この湾曲した端部フランジは内ケースを超えて延びており、器具を係合する端となっている。しかしながら、この湾曲した部分は外ケーシングの他の部分よりも薄いことが多く、器具により引張る力を加えた場合ちぎれてしまう傾向があるか、または除去を簡単に行なうには湾曲した部分の長さが十分ではない。

発明の概要
この発明の現在の好ましい実施例に基づいて構成された動的なシールアセンブリは、シール要素が間にクランプされた環状の内ケースおよび外ケースを含む。内側のシール素子には、シール除去器具との係合のためのプルタブが一体で形成されている。特に好ましい構成によると、このプルタブは内ケースの内口から突出する。

この発明はさらに、孔から動的なシールアセンブリを除去する方法を提供し、上記方法は、（ｉ）シールアセンブリの内ケースと一体で形成されたプルタブと、シール除去器具とをシールアセンブリの空気側から係合するステップと、（ii）シールアセンブリを引張り出すよう、プルタブに対して軸方向に引張る力を加えるステップとを含む。

この発明は、シャフトシールアセンブリの除去に関する簡便で低コストかつ確実な解決方法を提供するという利点を有する。プルタブを内ケーシングに組込むことで、パーツを最小限にし、先行技術の公知の解決策の欠点を克服する。

この発明の上述した特徴および利点、および、その他の特徴および利点は、下記の詳細な説明および添付の図面に関連して考慮した場合、より容易に理解されるであろう。

詳細な説明
この発明の一実施例に従って構成される動的なシャフトシールアセンブリは、図１において、参照番号１０で概して示され、剛性の環状の外支持ハウジングまたは金属ケース１２と、剛性の環状の内支持ハウジングまたは金属ケース１６と、内ケースと外ケースとの間にクランプされた動的なシール要素１８とを有している。金属ケース１２には、エラストマーのシール体１４が接合されている。シールアセンブリ１０は、孔２０を貫いて延びる回転可能なシャフト２４を動的に封止するよう、ハウジング２２の孔２０へ設置可能である。シールアセンブリ１０は、孔２０に設置された際には、自身の向きについて、空気側２６およびオイル側２８を持つ。シールアセンブリ１０は、潤滑油をシールアセンブリ１０のオイル側２８のハウジング内に含み、かつ物質がシールアセンブリの空気側２６からハウジング２２へ混入するのを防ぐ働きをする。

外ケース１２は軸方向に延びる円筒状の搭載部３０を含む。シールアセンブリのオイル側２８において、搭載部３０から環状フランジ部３２が径方向に中心に向かう方向に突出している。フランジ部３２は、軸方向において内側に向いている表面３４および軸方向において外側に向いている表面３６を有している。シール体１４は、フランジ部３２の周りに成型され、対向する表面３４および３６にわたって延び、搭載部３０の外面上まで延びている。これにより、外ケース１２と孔２０の壁との間で液体密封をする。シール体１４は、環状のシール縁３８を有している。シール縁３８は、稼動中にシャフト２４を取囲みかつシャフト２４と封止するように係合するよう、フランジ部３２から径方向において中心に向かう方向に延びている。

内ケース１６は、ほぼＬ字型の断面を有しており、軸方向に延びる外脚部または円筒部４０を含む。円筒部４０は、外ケース１２の搭載部３０に対して、径方向において中心に向かう方向側へ位置している。環状の内脚部またはフランジ部４２が、外ケース１２の環状のフランジ部３２に近く、かつ円筒部４０に対して径方向において中心に向かう方向側に延在する。フランジ部４２は、外ケース１２の表面３４から軸方向へ間隔をおいて位置している内側を向いているクランプ面４４を有している。径方向において中心から外側へ向かう方向におけるシール要素１８の端部はクランプ面４４と、外ケース１２の表面３４に対して成型されたシール体材料１４との間を延びている。軸方向における外ケース１２の外側の端４６は、軸方向における内ケース１６の外側の端４８を覆うように、力を加えられ湾曲し、外ケース１２および内ケース１６が軸方向において互いの方へ向かうよう働く。この結果、外ケース１２および内ケース１６のフランジ部３２および４２の間にシール要素１８を確実にクランプでき、かつ両ケース１２および１６が軸方向に互いから離れることを防ぐ。

シール要素１８は、ＰＴＦＥ材料で作られるのが好ましく、その外径においてクランプされるディスク状のウェハ形状であるのが好ましい。さらに、シール要素１８は径方向において中心に向かう方向へ延び、シャフト２４に横たわり、かつそれを取囲む封止カラー部またはリップ部５０を規定する。ここまでのシールアセンブリは従来の構成のものであり、この発明は、発明の範囲内において、その意図する範囲から逸脱しなければ、内ケースおよび外ケースを有する一般的なシール設計の変形も意図するものである。

ここでさらに図２および図３を参照して、同じ材料の内ケース１６と一体で形成された少なくとも１つのプルタブ５２を内ケース１６は有する。内ケース１６は複数のプルタブ５２を有していてもよい。プルタブ５２は、図示されているように２つ設けられている場合は、互いに対向する関係にあってもよい。内ケース１６およびこれらのプルタブ機構５２は、スチール材料のプレス加工物として形成されるのが好ましい。フランジ部４２の内側の境界線は、口端５４を規定する。プルタブ５２は、この口端５４から約３０°の急角度で、半径方向において中心に向かう方向および軸方向において外側へ向かう方向の両方向に延びていることが好ましい。プルタブ５２は、周方向において互いに間隔をおいて位
置する突出部または耳部を規定する。プルタブ５２の間の領域は、径方向に広がる開口部または凹部５６を規定する。このタブおよび凹部と同じまたは等価の構成は、プルタブ領域の内側の端を口端と呼びかつ材料を切除し凹部を形成することにより導き出すことができ、上述したいずれの方法であっても複数のタブとその間の空間は得られるものであると、当業者ならば理解するであろう。

図１から、プルタブ５２は、プルタブ５２の背面がシール要素１８から間隔をおいて位置し、内側引張り表面５８を規定するように、軸方向にシール要素１８から離れるように延びていることがわかる。プルタブ５２は、アセンブリ１０が孔２０に設置されたときには、アセンブリ１０の空気側２６に晒され、空気側２６から接触可能である。

図４は、孔２０からシールアセンブリ１０を除去するよう、一体に形成されたプルタブ５２に関連して使用し得るシール除去器具６０を示している。この器具６０は円筒体６２を有しており、円筒体６２の先端部には、径方向において中心から外側に延びる方向に突出する複数の耳部６４が形成されている。円筒体６２は、プルタブ５２の内縁で規定される内ケースの開口部を通って延在可能であるようサイズ決めされる。耳部６４は、プルタブの間の凹部または開口部５６へ挿入可能な大きさおよび形状を有している。一旦耳部が凹部５６を通ったら、耳部をプルタブ５２の後ろの空間に位置するように、器具６０を（たとえば９０°）回転させる。そして、器具６０に引張る力をかけ、耳部６４をプルタブ５２の内側引張り表面５８に押付ける。これにより、内ケース１６が引張られ、その結果シールアセンブリ１０が孔２０から軸方向に引張り出される。

図５および図６に他の実施例を示す。この実施例において、図示されている内ケース１６′は、第１の実施例と同様に、ほぼＬ字型の構成を有し、円筒部４０′とクランプ面４４′を有するフランジ部４２′とを含む。ダッシュ符号付き番号は、内ケース１６の第１の実施例において付された参照番号の部材と同様の特徴を示すために用いられている。内ケース１６′も口端５４′から延びる複数のプルタブ５２′を含む。しかしながら、この第２の実施例においては、内側引張り表面５８′がクランプ面４４′とほぼ平行、またはシャフトの表面もしくは内ケースの円筒部４０と垂直、もしくは内ケース１６′の長手方向軸Ａとほぼ垂直になるように、プルタブ５２′は段差構造を有する。このような段差構造には、内ケース１６′と一体で形成され、プルタブ５２′とフランジ部４２′との変わり目となるオフセットした肩領域５９が含まれる。クランプ面４４′が段差構造になることにより、除去器具６０の耳部６４と、完全にかつ同じ高さになるように接触が可能となる。これにより、接触表面の面積が広くなり、プルタブ５２′の荷重容量が増加し、プルタブ５２′の屈曲またはプルタブ５２′から器具６０が外れることを最小限にすることができる。

この発明のさまざまな修正および変形は上記の教示に照らし可能であることは明白である。よって添付の特許請求の範囲において具体的に記載したものと違った形でこの発明が実施されることがあり得るということは理解されるべきである。

孔に設置されたシャフトシールアセンブリの一実施例の断面図である。 図１のシール内ケーシングの端面図である。 図２の線３−３にほぼ沿った断面図である。 図１〜図３のシールアセンブリに関連して使用し得るシャフト除去器具の斜視図である。 代替的実施例に従う内ケーシングの斜視図である。 図１に似た図であるが、図５の内ケーシングを組込んだものである。

Claims (16)

1. 動的なシールアセンブリであって、
   径方向において中心に向かう方向に少なくとも部分的に湾曲する外端を有する軸方向に延びる円筒状の搭載部と、径方向に延びるフランジ部とを有する環状の外ケースと、
   前記環状の外ケース内に入れ子状に重なるよう配置される環状の内ケースとを含み、前記環状の内ケースは、前記外端に当接して前記ケース同士をロックする端を有する軸方向に延びる円筒部と、口端を規定する遠位端を有する径方向に延びるフランジ部とを有し、前記動的なシールアセンブリはさらに、
   径方向において外側の方向の端にて圧縮荷重の下で前記内ケースおよび前記外ケースのそれぞれの前記フランジ部の間に配置されるとともに、前記径方向において外側の方向の端から径方向において中心に向かう方向に延びる片持ち梁のリップ部を有する環状のシール要素を含み、前記環状の内ケースの前記フランジ部は、前記リップ部が動作時に前記環状の内ケースから軸方向に離れるよう屈曲するように、径方向において前記中心に向かう方向に前記環状の外ケースの前記フランジ部よりも径方向において前記中心により近い位置まで延在し、前記動的なシールアセンブリはさらに、
   前記口端の周りに互いに周方向に間隔をあけて配置されるとともに同じ材料の前記内ケースと一体で形成される複数の統合されたプルタブを含み、前記複数のタブは前記環状の内ケースが前記環状の外ケースの前記外端に当接する点に前記環状のシール要素よりも近く、前記複数のタブは前記口端から径方向および軸方向に延びることにより、前記環状のシール要素への圧縮荷重を変更することなく前記アセンブリ全体を同時に除去するシール除去器具による係合のための空のキャビティを規定し、前記環状の内ケースは前記シール要素と係合しかつ前記複数のタブで終端する内クランプ面を有する、動的なシールアセンブリ。
2. 前記プルタブは、前記内クランプ面から急角度で遠ざかるように突出している、請求項１に記載の動的なシールアセンブリ。
3. 前記角度は約３０°である、請求項２に記載の動的なシールアセンブリ。
4. 前記プルタブは、前記シール要素から離れるように軸方向に突出している、請求項１に記載の動的なシールアセンブリ。
5. 前記プルタブの数は２つである、請求項１に記載の動的なシールアセンブリ。
6. 前記内ケースは、軸方向において、ほぼＬ字型の断面を有する、請求項１に記載の動的なシールアセンブリ。
7. 前記Ｌ字型の断面は、軸方向において外側の方向へ延びる外脚部、および径方向において内側の方向へ延びる内脚部によって規定される、請求項６に記載の動的なシールアセンブリ。
8. 前記プルタブは前記内脚部上に形成される、請求項７に記載の動的なシールアセンブリ。
9. 前記プルタブは、前記シールアセンブリの空気側に晒され、かつ、前記アセンブリのシール能力を損なわない、請求項１に記載の動的なシールアセンブリ。
10. 前記外ケースは、軸方向における前記内ケースの外側の端の周りを覆う端部フランジを有する、請求項１に記載の動的なシールアセンブリ。
11. 前記プルタブの後ろ側に、前記プルタブは、軸方向に位置する内側引張り表面を有する、請求項１０に記載の動的なシールアセンブリ。
12. 前記プルタブの前記内側引張り表面に対して、シールを除去するよう軸方向において外方向へ引張る力をかけることに応じて、前記内ケースが軸方向に離れていかないように、前記外ケースの前記端部フランジは内ケースを支持する、請求項１１に記載の動的なシールアセンブリ。
13. 前記内ケースは、プレス加工された一体の金属部材である、請求項１に記載の動的なシールアセンブリ。
14. 前記内クランプ面は、内ケースの長手方向軸にほぼ垂直である、請求項１に記載の動的なシールアセンブリ。
15. 孔から動的シャフトシールアセンブリを除去する方法であって、
    互いに軸方向にロックされて重なるよう配置されるとともにほぼＬ字型の環状の外ケースおよび内ケースの間に、圧縮荷重下で環状のシール要素を配置するステップを含み、前記環状の外ケースは径方向において中心に向かう方向に少なくとも部分的に湾曲する外端を有する軸方向に延びる円筒状の搭載部と、径方向に延びるフランジ部とを含み、前記環状の外ケース内に入れ子状に重なるよう配置される環状の内ケースは、前記外端に当接して前記ケース同士をロックする端を有する軸方向に延びる円筒部と、口端を規定する遠位端を有する径方向に延びるフランジ部とを含み、
    前記環状のシール要素は、径方向において外側の方向の端にて前記圧縮荷重の下で前記内ケースおよび前記外ケースのそれぞれの前記フランジ部の間に配置されるとともに、前記径方向において外側の方向の端から径方向において中心に向かう方向に延びる片持ち梁のリップ部を有し、前記環状の内ケースの前記フランジ部は、リップ部が動作時に前記環状の内ケースから軸方向に離れるよう屈曲するように、径方向において前記中心に向かう方向に前記環状の外ケースの前記フランジ部よりも径方向において前記中心に近い位置まで延在し、
    複数の統合されたプルタブが前記口端の周りに互いに周方向に間隔をあけて配置されるとともに同じ材料の前記内ケースと一体で形成され、前記複数のタブは前記環状の内ケースが前記環状の外ケースの前記外端に当接する点に前記環状のシール要素よりも近く、前記環状の内ケースは前記シール要素と係合しかつ前記複数の統合されたプルタブで終端する内クランプ面を有し、前記方法はさらに、
    前記環状の内ケースの前記口端から径方向および軸方向の両方に前記口端から離れるように前記複数のプルタブを延ばして、前記複数のプルタブが規定する引張り表面の断面面積を増加させるとともに前記環状のシールとの破壊的な接触を回避するステップと、
    前記シールアセンブリの空気側から前記プルタブをシール除去器具に係合するステップと、
    前記環状のシール要素への前記圧縮荷重を変更することなく前記シールアセンブリを引張り出すよう前記プルタブに軸方向に引張る力を加えるステップとを含む、孔から動的シャフトシールアセンブリを除去する方法。
16. 器具との係合は、まず器具をプルタブの間の空間を通して軸方向に延在させ、次いで器具のタブ係合機構が、軸方向においてプルタブの後ろ側に位置するように器具を回転させることによって行なわれる、請求項１５に記載の孔から動的シャフトシールアセンブリを除去する方法。

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