JP2000081146A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低い圧力差で環状溝内部でシール部材が軸方
向に移動するよう圧力応答性を向上させた構成であり、
圧力のかかる方向が変更した際に発生する振動や異音を
抑制可能とする密封装置を提供する。 【解決手段】 環状溝３ｂに配置される樹脂リング５
（シール部材）と樹脂リング５を付勢するＯリング６
（付勢部材）と、を備えた密封装置１において、樹脂リ
ング５の軸方向における端面に、環状隙間４と環状溝３
ｂの側壁面３ｂ１とにまたがって開口する環状溝５ａ
（凹部）を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、環状溝に嵌め込ま
れる組み合わせタイプの密封装置に関し、シール部材の
圧力応答性を向上させる技術である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車等の油圧式パワーステ
アリングにおいては、高圧の密封流体（作動油等）が作
用する油圧シリンダによって作動が補助されている。

【０００３】そして、該油圧シリンダにおいては、車両
搭載性を向上させる目的で、軽量化やコンパクト化が進
められており、それに伴い従来と同じ出力を得るため
に、より高圧の作動油が加えられ、かつ作動油の昇圧速
度も速く設定されるようなものとなっている。

【０００４】図３は、このような油圧シリンダ１００の
要部断面構成説明図であり、シリンダチューブ１０１と
シリンダチューブ１０１の内周面を軸方向に移動するピ
ストン部材１０２との間の環状隙間１０３を密封するた
めの密封装置１０４が備えられている。

【０００５】密封装置１０４は、ピストン部材１０２の
外周面１０２ａに設けられた環状溝１０２ｂの開口部側
に配置される例えばＰＴＦＥ等の樹脂材料による樹脂リ
ング１０５と、樹脂リング１０５の内周側と環状溝１０
２ｂの溝底部１０２ｃの間に配置されて樹脂リング１０
５に拡張力を与えるゴム状弾性体によるＯリング１０６
とから構成されている。

【０００６】そして、油圧シリンダ１００は、軸方向両
方向（矢印Ａ１０１，Ａ１０２）から加わる作動油の圧
力によってピストン部材１０２が軸方向に移動し、ピス
トン部材１０２に接続された不図示のロッドによって自
動車のステアリング装置のタイロッド等の作動力を補助
することが可能となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような油圧シリン
ダ１００において、密封装置１０４に作用する圧力方向
が切り換わる際において、樹脂リング１０５が環状溝１
０２ｂ内で軸方向に移動する。

【０００８】この移動量が大きいと応答性や作動精度の
低下につながり、また、樹脂リング１０５が反圧力側の
溝側面と衝突する場合には、その衝突エネルギーが装置
や車両における振動や異音となることが懸念されてい
る。

【０００９】従って、この問題の対策としては、樹脂リ
ング１０５のサイドクリアランス１１０をなるべく小さ
く設定して樹脂リング１０５の移動量を少なくすること
が考えられる。

【００１０】また、図４に示されるように樹脂リング１
０５の側面にスリット１０５ａを設けることによって、
振動や異音の原因と考えられる、環状溝１０２ｂ内で移
動した流体が停止する際の運動エネルギーが圧力エネル
ギーに変換されて発生するサージ圧を抑制することが可
能となる。

【００１１】しかしながら、上記の対策において、サイ
ドクリアランス１１０をなるべく小さく設定する（具体
例として０．１ｍｍ程度より大きいクリアランス量を
０．０３ｍｍ程度のクリアランス量とする）には、環状
溝１０２ｂや樹脂リング１０５の寸法許容値を確保する
ことが極めて困難となり、製造性に支障をきたす虞があ
る。

【００１２】また、樹脂リング１０５の側面にスリット
１０５ａを設ける構成では、ゴム状弾性体によるＯリン
グ１０６がスリット１０５ａ部にはみ出し、その部分が
損傷する虞がある。

【００１３】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、より低
い圧力差で環状溝内部でシール部材が軸方向に移動する
よう圧力応答性を向上させた構成であり、圧力のかかる
方向が変更した際に発生する振動や異音を抑制可能とす
る密封装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、環状隙間を形成する２対向面のい
ずれか一方の面に形成された環状溝に配置されるもの
で、他方の面に当接する摺動面を備えたシール部材と、
このシール部材と溝底部との間に配置されて該シール部
材を他方の面へと付勢する付勢部材と、を備えた密封装
置において、前記シール部材の軸方向における端面に、
前記環状隙間と環状溝の側壁面とにまたがって開口する
凹部を備えることを特徴とする。

【００１５】この構成により、環状隙間に存在する制御
流体に対するシール部材の受圧面積が凹部によって拡大
され、より低圧力差（シール部材の軸方向両側の圧力の
差）でシール部材を低圧側へと移動させることが可能と
なり、シール部材の圧力応答性が向上する。

【００１６】また、前記シール部材の軸方向における端
面に備えられた凹部は環状溝であり、この環状溝によっ
て軸方向に短縮された接続部を介して摺動面側の摺動部
と付勢部材側の台座部が形成され、前記摺動部の軸方向
長さを前記台座部のそれよりも短く設定することも好適
である。

【００１７】このようにすれば、環状隙間から凹部への
開口面積が拡がり、制御流体の圧力導入がスムーズに行
なわれ、より圧力応答性が向上する。また、台座部と環
状溝の側壁面との間の隙間（サイドクリアランス）を小
さく設定することができ、シール部材の移動量を少なく
することができる。

【００１８】また、前記シール部材の摺動面に、環状溝
を備えることも好適である。

【００１９】これによって、摺動面の潤滑性が向上し、
よりスムーズなシール部材の摺動及び移動が行なわれ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は本発明を
適用した第１の実施の形態における密封装置１の構成を
説明する図である。密封装置１は、２対向面としてのシ
リンダチューブ２の内周面２ａとシリンダチューブ２の
内周面２ａを軸方向に移動するピストン部材３の外周面
３ａとの間の環状隙間４をシールするものであり、外周
面３ａに設けられた環状溝３ｂに嵌めこまれている。

【００２１】この密封装置１は、その用途が限定される
ものではないが、従来技術の項で説明されたように、例
えば自動車等の油圧式パワーステアリングを作動させる
油圧シリンダに適用することが可能である。

【００２２】密封装置１は、ピストン部材３の外周面３
ａに設けられた環状溝３ｂの開口部側に配置される例え
ばＰＴＦＥ等の樹脂材料によるシール部材としての樹脂
リング５と、樹脂リング５の内周面側と環状溝３ｂの溝
底部３ｃの間に配置されて樹脂リング５に拡張力を与え
る付勢部材としてのゴム状弾性体によるＯリング６とか
ら構成されている。

【００２３】樹脂リング５は、この実施の形態では概略
断面Ｈ字形状を呈する環状部材であり、軸方向における
両端面に環状隙間４と環状溝３ｂの側壁面３ｂ１とにま
たがって開口する凹部としてのアール付けされた環状溝
５ａを備えている。

【００２４】環状溝５ａにより、樹脂リング５の径方向
中央部が軸方向に短縮された接続部５ｂとなり、接続部
５ｂを介して外周側に摺動部５ｃ、内周側に台座部５ｄ
が形成されている。

【００２５】また、摺動部５ｃの外周面はシリンダチュ
ーブ２の内周面２ａを摺動する摺動面５ｅであり、台座
部５ｄの内周面はＯリング６の拡張力を受ける受圧面５
ｆとなっている。摺動部５ｃの軸方向長さは台座部５ｄ
のそれよりも短く設定され、摺動部５ｃの軸方向端部は
両側共に台座部５ｄの端部よりも内側に位置されてい
る。

【００２６】摺動面５ｅには、環状溝５ｇが複数本（こ
の実施の形態では４本）形成されており、作動油（制御
流体）が保持されて摺動面５ｅの潤滑性が向上し、スム
ーズな樹脂リング５の摺動及び移動が行なわれるように
なっている。

【００２７】密封装置１は、軸方向両方向（矢印Ａ１，
Ａ２）から加わる作動油の圧力によってピストン部材３
が軸方向に移動し、ピストン部材３に接続された不図示
のロッドによって自動車のステアリング装置のタイロッ
ド等の作動力を補助することが可能となっている。

【００２８】そして、樹脂リング５に設けられた環状溝
５ａにより、環状隙間４に存在する作動油に対する樹脂
リング５の受圧面積が拡大され（図１の斜線領域Ｒ１，
Ｒ２）、より低圧力差（樹脂リング５の軸方向両側の圧
力の差）で樹脂リング５を低圧側へと容易に移動させる
ことが可能となり、樹脂リング５の圧力応答性が向上す
る。

【００２９】また、摺動部５ｃの軸方向長さが台座部５
ｄのそれよりも短く設定されているので、環状隙間４か
ら環状溝５ａへの開口面積が拡がり、作動油の圧力導入
がスムーズに行なわれ、より圧力応答性が向上する。

【００３０】従って、自動車等の油圧式パワーステアリ
ングを作動させる油圧シリンダで問題となっていた、圧
力のかかる方向が変更して樹脂リング５が移動した際に
発生する振動や異音を抑制することが可能となる。

【００３１】また、台座部５ｄと環状溝３ｂの側壁面３
ｂ１との間の隙間Ｇ１（サイドクリアランス）を小さく
設定することができ、樹脂リング５の移動量を少なくす
ることができる。そして、台座部５ｄの両端部にはスリ
ットが設けられていないので、Ｏリング６のかみ込みに
よる損傷等は発生することはない。

【００３２】尚、樹脂リング５の材料としては、ＰＴＦ
Ｅ（４フッ化エチレン樹脂）に限定されるものではな
く、耐摩耗性や耐圧性のさらなる向上を求めてファイバ
ー等の充填材を含有したＰＴＦＥ樹脂や、その他にＰＦ
Ａ，ポリアセタール、ナイロン等の材料を適宜要求仕様
に合わせて使用することができる。

【００３３】また、樹脂リング５に設けられた環状溝５
ａは、環状隙間４と環状溝３ｂの側壁面３ｂ１とにまた
がって開口する凹部となっているものであれば良く、独
立した多数の凹穴状のものや、周方向に所定の長さの凹
条部であっても良い。

【００３４】シリンダチューブ２側に設けた環状溝に密
封装置１を装着する構成においても、同様に本発明を適
用することが可能である。 （実施の形態２）図２は本発明を適用した第２の実施の
形態における密封装置に用いられる樹脂リング２５，３
５の構成を説明する図である。樹脂リング２５，３５以
外の構成は密封装置１と同様であるので、その他の構成
は第１の実施の形態の説明を参照するものとし、ここで
の説明は省略する。

【００３５】図２（ａ）の樹脂リング２５は、摺動部２
５ｃと台座部２５ｄの軸方向長さが略等しく設定されて
いる。このように断面矩形状の環状部材の軸方向両端部
に環状溝２５ａを設けるだけで良いので、製造が簡易な
ものとなる。

【００３６】図２（ｂ）の樹脂リング３５は、軸方向の
一方の端部にのみ環状溝３５ａを設けたものである。こ
のように、片側にのみ本発明による構成を適用すること
も可能であり、往復作動条件を異ならせたり、あるいは
両方向から加わる作動油の圧力が異なる場合等により好
ましい圧力応答性を発揮させることが可能となる。

【００３７】

【発明の効果】上記に説明されたように、本発明を適用
した密封装置によると、低い圧力差で環状溝内部でシー
ル部材が軸方向に移動するよう圧力応答性を向上させる
ことができ、圧力のかかる方向が変更した際に発生する
振動や異音を抑制することが可能となる。

【００３８】摺動部の軸方向長さを前記台座部のそれよ
りも短く設定することによって、制御流体の圧力導入が
スムーズに行なわれ、より圧力応答性が向上する。ま
た、台座部と環状溝の側壁面との間の隙間（サイドクリ
アランス）を小さく設定することができ、シール部材の
移動量を少なくすることができる。

【００３９】摺動面に、環状溝を備えることで摺動面の
潤滑性が向上し、よりスムーズなシール部材の摺動及び
移動が行なわれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は第１の実施の形態に係る密封装置の装着
時の断面構成説明図。

【図２】図２は第２の実施の形態に係る密封装置の樹脂
リングの断面構成説明図。

【図３】図３は従来の密封装置の装着時の断面構成説明
図。

【図４】図４は従来のシールリングの外観斜視図。

【符号の説明】

１ 密封装置 ２ シリンダチューブ ２ａ 内周面 ３ ピストン部材 ３ａ 外周面 ３ｂ 環状溝 ３ｂ１ 側壁面 ３ｃ 溝底部 ４ 環状隙間 ５ 樹脂リング（シール部材） ５ａ 環状溝 ５ｂ 接続部 ５ｃ 摺動部 ５ｄ 台座部 ５ｅ 摺動面 ５ｆ 受圧面 ５ｇ 環状溝 ６ Ｏリング（付勢部材） Ｇ１ 隙間

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状隙間を形成する２対向面のいずれか
   一方の面に形成された環状溝に配置されるもので、他方
   の面に当接する摺動面を備えたシール部材と、このシー
   ル部材と溝底部との間に配置されて該シール部材を他方
   の面へと付勢する付勢部材と、を備えた密封装置におい
   て、 前記シール部材の軸方向における端面に、前記環状隙間
   と環状溝の側壁面とにまたがって開口する凹部を備える
   ことを特徴とする密封装置。
2. 【請求項２】 前記シール部材の軸方向における端面に
   備えられた凹部は環状溝であり、 この環状溝によって軸方向に短縮された接続部を介して
   摺動面側の摺動部と付勢部材側の台座部が形成され、 前記摺動部の軸方向長さを前記台座部のそれよりも短く
   設定することを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 【請求項３】 前記シール部材の摺動面に、環状溝を備
   えることを特徴とする請求項１または２に記載の密封装
   置。