JP2000283361A - Ｏリングによる超低抵抗摺動型シール構造 - Google Patents

Ｏリングによる超低抵抗摺動型シール構造

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JP2000283361A JP11083851A JP8385199A JP2000283361A JP 2000283361 A JP2000283361 A JP 2000283361A JP 11083851 A JP11083851 A JP 11083851A JP 8385199 A JP8385199 A JP 8385199A JP 2000283361 A JP2000283361 A JP 2000283361A
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    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で安定したシール作用を行なって
摺動軸などをスムーズに摺動させ、ねじれや磨耗などを
発生させずシール圧力を任意に設定して最適な摺動抵抗
が得られる技術の提。 【解決手段】 ロータリジョイントなどのケーシング１
の穴１３に軸１５が遊嵌され穴または軸のいずれか一方
に周設された溝にＯリング６を装着して軸支持部を摺動
可能にシールした構造において、溝５はＯリング６の両
側面に摺動自在に接触してＯリングを直径方向に拡・縮
可能に保持する側壁５ｂにより形成され溝底５ａに流体
圧の供給路７が開設され、溝に対向する摺動面はＯリン
グの内径面または外径面との間に溝底５ａから流体圧を
供給したときＯリング６が拡径または縮径して摺動面に
接触しシール作用を行なう大きさの隙間８を有する構
成。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｏリングによって
シール構造を形成するものであって極めて小さな摺動抵
抗や始動抵抗と、摺動後での良好なシール作用とが得ら
れるようにしたシール構造に関し、特に流体圧の小さな
クーラントやオイルミストなどを経由させるロータリジ
ョイントなどに適したＯリングによる超低抵抗摺動型シ
ール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、シール面が運動（移動）するよう
なシリンダやピストン、ロータリジョイントなどの軸部
シールには、Ｏリングを使用したシール構造が多く採用
されている。例えば、一般機械などに使用されるロータ
リジョイントでは、図８に示すように、一方側のシール
リング５０が先端に設けられたフローティングシート５
４がケーシング５２に穿設された流体供給路５３に軸部
５５を装着され、他方側のシールリング５１が回転軸５
６側に配置されており、このうち前記フローティングシ
ートの軸部５５をＯリング５７を介し前記流体供給路５
３に浮動状態に支持してスプリング５８で回転軸５６方
向に押圧することにより、シールリング同士を面合し固
定側と回転側とを接続することで流路を形成する様に成
されている。この場合、Ｏリング５７は装着用溝５９内
で溝底６０と軸部５５外周面（摺動面）との間で直径方
向で十分なつぶし代が取られて圧縮状態となり、さら
に、その使用状態では、高圧側隙間６１からの流体６２
の圧力で低圧側隙間６３に密着した状態でシール作用を
果たしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】シール面の往復運動が
非常に早いと、Ｏリングなどのねじれ、磨耗などによる
シール寿命が極めて短いという問題があった。また、前
記のような装置において、近年はクーラントやオイルな
どを大量に消費する加工方法やエネルギーロスなどの見
直しが行なわれ、また、悪条件化でも非常に安定した動
作を得られる様な要求が多くなっているが、例えば、上
記のようなロータリジョイントでは、ドローバーの進退
作用で回転軸５６がフローティングシート５４からいっ
たん離反してから元位置に戻る動作がある。この様にシ
ールリング同士が一旦離れるような条件の下で、前記ク
ーラント使用量を減らす加工方法あるいはクーラントを
使用しないドライ加工を採用していると、発熱などの問
題からシールリング同士を密着させるスプリングが使用
できないので、フローティングシートは弱い押圧力のみ
でも敏感に摺動可能としなければならない。このような
場合は、フローティングシートの軸部５５を浮動状態で
支持するＯリング５７を、装着用溝５９内で圧縮状態に
セットした状態から、そのつぶし率をどんどん小さくし
ていき最小限にすることが考えられる。しかしながらこ
の状態は各種精度上非常に不安定な状態であるし摺動抵
抗にも大きなばらつきが生じるという問題がある。
【０００４】本発明は、上述のような問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、簡単
な構成で安定したシール作用を行なうと共にシリンダや
ピストン、ロータリジョイントの摺動軸などを極めてス
ムーズに摺動させることができ、ねじれや磨耗などを発
生させにくくしてシール寿命の延命化が図れるようにし
たＯリングによる超低抵抗摺動型シール構造を提供する
ことにある。また、本発明は簡単な構造でシール圧力を
任意に設定して最適な摺動抵抗が得られるようにしたＯ
リングによる超低抵抗摺動型シール構造を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明請求項１記載のＯリングによる超低抵抗摺動
型シール構造にあっては、ケーシングの穴に軸が遊嵌さ
れ該穴または軸のいずれか一方に周設された溝にＯリン
グを装着することにより軸支持部を摺動可能にシールし
た構造において、前記溝は前記Ｏリングの両側面に摺動
自在に接触してそのＯリングを直径方向に拡大または縮
小可能に保持する側壁により形成されると共に溝底に流
体圧の供給口が開設され、さらに前記溝に対向する摺動
面は前記Ｏリングの内径面または外径面との間に隙間を
有し、この隙間は前記溝底から流体圧を供給したとき前
記Ｏリングが拡径または縮径して摺動面に接触すること
によりシール作用を行なう大きさに設定されていること
を特徴とする。
【０００６】請求項２記載のＯリングによる超低抵抗摺
動型シール構造にあっては、ロータリジョイントのフロ
ーティングシート先端に配置させたシール面を回転軸側
のシール面に密着させることで前記フローティングシー
トの浮動軸部に貫通させた流路を回転軸側の流路に連通
させるため、ケーシングに穿設された流体供給路に前記
フローティングシートの浮動軸部をＯリングを介して摺
動自在に装着した摺動型シール構造において、前記Ｏリ
ングを装着する溝はこのＯリングの両側面に摺動自在に
接触してそのＯリングを直径方向に拡大または縮小可能
に保持する側壁により形成される共に溝底に流体圧の供
給口が開設され、さらに前記溝に対向する摺動面は前記
Ｏリングの内径面または外径面との間に隙間を有し、こ
の隙間は前記溝底から流体圧を供給したとき前記Ｏリン
グが拡径または縮径して摺動面に接触することによりシ
ール作用を行なう大きさに設定され、かつ前記流体圧の
供給口が前記流体供給路または他の圧力源に連通されて
いることを特徴とする。
【０００７】請求項３記載のＯリングによる超低抵抗摺
動型シール構造にあっては、請求項２記載のＯリングに
よる超低抵抗摺動型シール構造において、前記溝がケー
シング側に配置され摺動面がフローティングシートの浮
動軸部に配置されていることを特徴とする。
【０００８】請求項４記載のＯリングによる超低抵抗摺
動型シール構造にあっては、請求項１ないし請求項３の
うちいずれかの項に記載のＯリングによる超低抵抗摺動
型シール構造において、前記溝の開口幅に対し溝底幅を
広くする様に少なくとも両側壁のうち一方の側壁が傾斜
して設けられていることを特徴とする。
【０００９】
【作用】請求項１、２および請求項３記載のＯリングに
よる超低抵抗摺動型シール構造にあっては、Ｏリングな
どのつぶし代がないため、摺動抵抗や始動抵抗が非常に
低い状態（理論上のシールによる抵抗は０である）でシ
ール面の運動（移動）を行なうことができる。またその
ため、シリンダやピストンなどのスムーズな動きを得る
ことができるし、磨耗などによるシール効果の低下がな
く長期にわたって均一な状態で良好に使用することがで
きる。シール面の運動が停止状態、あるいは停止に準ず
る状態（完全には停止していないが、Ｏリングにシール
作用を起こさせる圧力が生じるには十分な状態）になっ
てから、内圧または外圧により、本来のシール作用を果
たす構造であるので、Ｏリングなどにねじれや磨耗を発
生させにくくし、シール部の延命化を図ることができ
る。ドライ運転を実施可能とするシールリング焼きつき
防止用逆バネを装着したシール部では、流体圧の有無に
よるＯリングのシール作用と逆バネの付勢力によるシー
ル部の開閉が良好に作用するから、Ｏリングに振動状の
不要な摺動を与えずＯリングを延命化させることができ
る。常時Ｏリングなどをつぶした形でシールする構造で
はないから、大量生産においても従来よりばらつきのな
い均質なシール構造を得ることができる。また、簡単な
構造であっても、シール圧力を任意に設定して最適な摺
動抵抗が得られるから、様々な使用状態に対応すること
ができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態をロー
タリジョイントを例に取って図面により説明する。図１
は本実施の形態のロータリジョイントのＯリングによる
超低抵抗摺動型シール構造を示しており、（イ）はシー
ルリング同士が密着する前を示す断面図、（ロ）は同密
着した状態を示す断面図、図２は回転軸がフローティン
グシートを押し込む状態を示す断面図である。尚、これ
らの図ではフローティングシートの回り止めは省略して
いる。
【００１１】まず、このロータリジョイントＲは、工作
機械の工具側にオイルミストＭを供給するように設けら
れたものであり、ケーシング１と、フローティングシー
ト２と、Ｏリングによる超低抵抗摺動型シール構造部３
と、流路シール部４とを主要な構成としている。
【００１２】前記ケーシング１は、略有底円筒状に形成
され、流体供給路１３を内部に有し、その底面側に外部
と連通する接続口を貫通させている。
【００１３】前記フローティングシート２は、固定側流
路と回転側流路とを連通させるものであって、前記流体
供給路１３に浮動軸部１５（外周面が摺動面となる）が
摺動自在に嵌着され、フランジ部１６には図示しない切
欠が設けられ、軸心には流路１８が貫通して設けられて
いる。尚、前記流体供給路１３の内径は、浮動軸１５を
がたつきなくスムーズに摺動させると共に、後述するＯ
リング６を浮動軸１５の溝５に装着させ自由状態とさせ
た時、Ｏリング外径との間わずかな隙間８が形成される
大きさに形成されている。
【００１４】前記Ｏリングによる超低抵抗摺動型シール
構造部３は、所定の圧力が発生したとき前記流体供給路
１３と浮動軸１５との間をシールするものであって、浮
動軸１５の外周面に周設された溝５と、この溝５に装着
されたＯリング６と、前記溝５の溝底５ａ側と流体供給
路１３とを連通する多数の連通路７とで構成されてい
る。前記溝５は、Ｏリング６を装着し自由状態あるいは
わずかに溝底５ａに接触する状態とした時、Ｏリング外
径側が浮動軸１５の外周面より突出させない深さを有す
ると共に、その状態でＯリングの両側面に軽接触する側
壁５ｂを有するように形成されている。また、その溝５
は、前記Ｏリング６の外径よりわずかに狭い開口幅を有
する様に両側壁５ｂ，５ｂを傾斜させることにより設け
られている。
【００１５】次に、９は回転管軸であって、工作機械の
主軸１９にねじ込みすることによって着脱自在に装着さ
れており、軸心に前記フローティングシート２の流路１
８と同一径の流路２０が貫通して設けられている。この
回転管軸９と前記フローティングシート２は軸心を一致
させ端面同士を対抗するように配置されている。
【００１６】そして、前記流路シール部４は、フローテ
ィングシート２の端面に固定されるシールリング２１
と、回転管軸９の端面に固定されるシールリング２２の
一組よりなり、超硬合金やセラミックにより形成されて
いる。尚、ケーシング１には係止ピンを突設してフロー
ティングシート２の回り止めを行なっている。
【００１７】上述のように構成されたロータリジョイン
トＲは、接続口が外部に配置されたオイルミスト発生器
に接続される。そして、オイルミスト発生器からオイル
ミストＭが供給されると、オイルミストＭはケーシング
１の接続口からフローティングシート２の流路１８で絞
られ発生した圧力でフローティングシート２を回転管軸
９側に押圧する。フローティングシート２はこの押圧力
によって摺動し、先端のシールリング２１を回転管軸側
のシールリング２２に密着させる。この後、オイルミス
トＭは主軸側の流動抵抗により圧力を上昇させるから、
その圧力の上がったオイルミストＭが前記連通路７を介
して溝底５ａに流入しＯリング６を拡径させる。
【００１８】前記Ｏリング６の拡径により、そのＯリン
グ６の外周面が流体供給路１３の内周面に沿って接触し
浮動軸１５との間をシールしてしまうことになる。この
Ｏリングのシール作用により、オイルミストＭはいずこ
からも漏洩することなく全量主軸側に供給されることに
なる。そしてオイルミストＭの供給停止により前記と略
逆の手順により初期状態に戻され待機することになる。
【００１９】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限定され
るものではない。Ｏリング６は、図３に示すように、ケ
ーシングの流体供給路１３を形成するボス部外周面２５
に設け、連通路７を他の外部圧力源と接続するようにし
てもよい。この場合、フローティングシート２６は有底
円筒状に形成され円筒部２６ａを前記ボス部に外嵌させ
る構造となる。また、図４に示すように、前記有底円筒
状に形成したフローティングシートをボス部に外嵌させ
る構造において、連通路７は前記流体供給路１３と接続
するようにしてもよい。フローティングシート２は、図
５に示すように、フローティングシートの浮動軸１５に
二面幅部２７を設け、これにプレートで略Ｕ字状に形成
した回り止め２８を挿入してケーシング１側にボルト３
０で着脱自在に固定するようにしてもよい。図６に示す
ように、流体供給路１３に連通するように円筒状の取り
付けベース２９をケーシング１側にボルト３０で着脱自
在に取り付け、フローティングシート２をこの取り付け
ベース２９を介してケーシング１に装着し、回り止めは
前記取り付けベース２９に突設した軸部３１をフローテ
ィングシートのフランジ部３２に穿孔した貫通穴３３に
挿通させた構造としてもよい。この場合は取り付けべー
ス２９を着脱することによってフローティングシート２
側のシール構造部分を一体として着脱でき、保守点検な
どを容易にすることができるという利点がある。Ｏリン
グの溝５は浮動軸１５側に配置した例で説明してきた
が、図７に示すように、ケーシングの流体供給路１３側
に配置してもよい。この場合は連通路７を流体供給路で
なく外部の別の圧力供給手段に接続し圧力を任意に調整
することにより、様々なシール効果を得るようにするこ
ともできる。また、本実施の形態では、Ｏリングによる
超低抵抗摺動型シール構造はロータリジョイントに使用
した場合を例に取って説明してきたが、回転軸側または
ケーシング側が変位するような様々な装置、例えば感度
を良くしたエアシリンダやダンパ類などにも採用するこ
とができる。溝５の形状は任意に設定できるものであ
り、例えば一方の側壁のみ傾斜させてもよいし、両側壁
を通常の溝形状の様に平行で溝底に垂直となるように形
成してもよい。ロータリジョイント自体の構造や形状も
任意に設定することができる。シール部を形成するシー
ル材はＯリングの名称で記載したが、そのＯ状のリング
であれば、材質、軸断面形状、表面処理など様々な仕様
のＯリングを使用することができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明請求項
１、２および請求項３記載のＯリングによる超低抵抗摺
動型シール構造にあっては、前記構成としたため、Ｏリ
ングなどのつぶし代がないため、摺動抵抗や始動抵抗が
非常に低い状態（理論上のシールによる抵抗は０であ
る）でシール面の運動（移動）を行なうことができる。
またそのため、シリンダやピストンなどのスムーズな動
きを得ることができるし、磨耗などによるシール効果の
低下がなく長期にわたって均一な状態で良好に使用する
ことができる。シール面の運動が停止状態、あるいは停
止に準ずる状態（完全には停止していないが、Ｏリング
にシール作用を起こさせる圧力が生じるには十分な状
態）になってから、内圧または外圧により、本来のシー
ル作用を果たす構造であるので、Ｏリングなどにねじれ
や磨耗を発生させにくくし、シール部の延命化を図るこ
とができる。ドライ運転を実施可能とするシールリング
焼きつき防止用逆バネを装着したシール部によく作用し
良好で安定したシール作用を行ないＯリングを延命化す
ることができる。常時Ｏリングなどをつぶした形でシー
ルする構造ではないから、大量生産においても従来より
ばらつきのない均質なシール構造を得ることができるな
どの効果が得られる。
【００２１】請求項４記載のＯリングによる超低抵抗摺
動型シール構造にあっては、前記構成としたため、簡単
な構造であっても、シール圧力を任意に設定して最適な
摺動抵抗が得られるから、様々な使用状態に対応するこ
とができるなどの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態のロータリジョイントのＯリング
による超低抵抗摺動型シール構造を示しており、（イ）
はシールリング同士が密着する前を示す断面図、（ロ）
は同密着した状態を示す断面図である。
【図２】回転軸がフローティングシートを押し込む状態
を示す断面図である。
【図３】他の実施の形態のＯリングをケーシングの流体
供給路の外周面に設け連通路を他の外部圧力源と接続す
るロータリジョイントを示す断面図である。
【図４】他の実施の形態のＯリングをケーシングの流体
供給路の外周面に設け連通路を前記流体供給路と接続す
るロータリジョイントを示す断面図である。
【図５】（イ）は他の実施の形態のプレートによる回り
止め構造を示す正面図、（ロ）は同上のプレートによる
回り止め構造が組み込まれたロータリジョイントを示す
断面図である。
【図６】他の実施の形態の軸突設による回り止めとフロ
ーティングシートの取り付けベースを介したシール部構
造が組み込まれたロータリジョイントを示す断面図であ
る。
【図７】他の実施の形態のＯリングを穴側に設けたシー
ル構造が組み込まれたロータリジョイントを示す断面図
である。
【図８】従来のロータリジョイントを示す断面図であ
る。
【符号の説明】
Ｒ ロータリジョイント １ ケーシング ２ フローティングシート ３ Ｏリングによる超低抵抗摺動型シール構造部 ５ 溝 ５ａ 溝の溝底 ５ｂ 溝の側壁 ６ Ｏリング ７ 連通路 ８ 隙間 １３ 流体供給路 １５ フローティングシートの浮動軸部 １８ フローティングシートの流路 ２１，２２ シールリング
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年２月１４日（２０００．２．１
４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 Ｏリングによる超低抵抗摺動型シール
構造
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｏリングによって
シール構造を形成するものであって極めて小さな摺動抵
抗や始動抵抗と、摺動後での良好なシール作用とが得ら
れるようにしたシール構造に関し、特に流体圧の小さな
クーラントやオイルミストなどを経由させるロータリジ
ョイントなどに適したＯリングによる超低抵抗摺動型シ
ール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、シール面が運動（移動）するよう
なシリンダやピストン、ロータリジョイントなどの軸部
シールには、Ｏリングを使用したシール構造が多く採用
されている。例えば、一般機械などに使用されるロータ
リジョイントでは、図８に示すように、一方側のシール
リング５０が先端に設けられたフローティングシート５
４がケーシング５２に穿設された流体供給路５３に軸部
５５を装着され、他方側のシールリング５１が回転軸５
６側に配置されており、このうち前記フローティングシ
ートの軸部５５をＯリング５７を介し前記流体供給路５
３に浮動状態に支持してスプリング５８で回転軸５６方
向に押圧することにより、シールリング同士を面合し固
定側と回転側とを接続することで流路を形成する様に成
されている。この場合、Ｏリング５７は装着用溝５９内
で溝底６０と軸部５５外周面（摺動面）との間で直径方
向で十分なつぶし代が取られて圧縮状態となり、さら
に、その使用状態では、高圧側隙間６１からの流体６２
の圧力で低圧側隙間６３に密着した状態でシール作用を
果たしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】シール面の往復運動が
非常に早いと、Ｏリングなどのねじれ、磨耗などによる
シール寿命が極めて短いという問題があった。また、前
記のような装置において、近年はクーラントやオイルな
どを大量に消費する加工方法やエネルギーロスなどの見
直しが行なわれ、また、悪条件化でも非常に安定した動
作を得られる様な要求が多くなっているが、例えば、上
記のようなロータリジョイントでは、ドローバーの進退
作用で回転軸５６がフローティングシート５４からいっ
たん離反してから元位置に戻る動作がある。この様にシ
ールリング同士が一旦離れるような条件の下で、前記ク
ーラント使用量を減らす加工方法あるいはクーラントを
使用しないドライ加工を採用していると、発熱などの問
題からシールリング同士を密着させるスプリングが使用
できないので、フローティングシートは弱い押圧力のみ
でも敏感に摺動可能としなければならない。このような
場合は、フローティングシートの軸部５５を浮動状態で
支持するＯリング５７を、装着用溝５９内で圧縮状態に
セットした状態から、そのつぶし率をどんどん小さくし
ていき最小限にすることが考えられる。しかしながらこ
の状態は各種精度上非常に不安定な状態であるし摺動抵
抗にも大きなばらつきが生じるという問題がある。
【０００４】本発明は、上述のような問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、簡単
な構成で安定したシール作用を行なうと共にシリンダや
ピストン、ロータリジョイントの摺動軸などを極めてス
ムーズに摺動させることができ、ねじれや磨耗などを発
生させにくくしてシール寿命の延命化が図れるようにし
たＯリングによる超低抵抗摺動型シール構造を提供する
ことにある。また、本発明は簡単な構造でシール圧力を
任意に設定して最適な摺動抵抗が得られるようにしたＯ
リングによる超低抵抗摺動型シール構造を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明請求項１記載のＯリングによる超低抵抗摺動
型シール構造にあっては、ケーシングの穴に軸が遊嵌さ
れ該軸に周設された溝にＯリングを装着することにより
軸支持部を摺動可能にシールした構造において、前記溝
は前記Ｏリングの両側面に摺動自在に接触してそのＯリ
ングを直径方向に拡大可能に保持する側壁により形成さ
れる共に溝底に流体圧の供給口が開設され、さらに前記
溝に対向する摺動面は前記Ｏリングの外径面との間に隙
間を有し、この隙間は前記溝底から流体圧を供給したと
き前記Ｏリングが拡径して摺動面に接触することにより
シール作用を行なう大きさに設定されていることを特徴
とする。
【０００６】請求項２記載のＯリングによる超低抵抗摺
動型シール構造にあっては、ロータリジョイントのフロ
ーティングシート先端に配置させたシール面を回転軸側
のシール面に密着させることで前記フローティングシー
トの浮動軸部に貫通させた流路を回転軸側の流路に連通
させるため、ケーシングに穿設された流体供給路に前記
フローティングシートの浮動軸部をＯリングを介して摺
動自在に装着した摺動型シール構造において、前記Ｏリ
ングを装着する溝はこのＯリングの両側面に摺動自在に
接触してそのＯリングを直径方向に拡大可能に保持する
側壁により形成されると共に溝底に流体圧の供給口が開
設され、さらに前記溝に対向する摺動面は前記Ｏリング
の外径面との間に隙間を有し、この隙間は前記溝底から
流体圧を供給したとき前記Ｏリングが拡径して摺動面に
接触することによりシール作用を行なう大きさに設定さ
れ、かつ前記流体圧の供給口が前記流体供給路または他
の圧力源に連通されていることを特徴とする。
【０００７】請求項３記載のＯリングによる超低抵抗摺
動型シール構造にあっては、請求項１または請求項２に
記載のＯリングによる超低抵抗摺動型シール構造におい
て、前記溝の開口幅に対し溝底幅を広くする様に少なく
とも両側壁のうち一方の側壁が傾斜して設けられている
ことを特徴とする。
【０００８】
【作用】請求項１、２および請求項３記載のＯリングに
よる超低抵抗摺動型シール構造にあっては、Ｏリングな
どのつぶし代がないため、摺動抵抗や始動抵抗が非常に
低い状態（理論上のシールによる抵抗は０である）でシ
ール面の運動（移動）を行なうことができる。またその
ため、シリンダやピストンなどのスムーズな動きを得る
ことができるし、磨耗などによるシール効果の低下がな
く長期にわたって均一な状態で良好に使用することがで
きる。シール面の運動が停止状態、あるいは停止に準ず
る状態（完全には停止していないが、Ｏリングにシール
作用を起こさせる圧力が生じるには十分な状態）になっ
てから、内圧または外圧により、本来のシール作用を果
たす構造であるので、Ｏリングなどにねじれや磨耗を発
生させにくくし、シール部の延命化を図ることができ
る。ドライ運転を実施可能とするシールリング焼きつき
防止用逆バネを装着したシール部では、流体圧の有無に
よるＯリングのシール作用と逆バネの付勢力によるシー
ル部の開閉が良好に作用するから、Ｏリングに振動状の
不要な摺動を与えずＯリングを延命化させることができ
る。常時Ｏリングなどをつぶした形でシールする構造で
はないから、大量生産においても従来よりばらつきのな
い均質なシール構造を得ることができる。また、簡単な
構造であっても、シール圧力を任意に設定して最適な摺
動抵抗が得られるから、様々な使用状態に対応すること
ができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態をロー
タリジョイントを例に取って図面により説明する。図１
は本実施の形態のロータリジョイントのＯリングによる
超低抵抗摺動型シール構造を示しており、（イ）はシー
ルリング同士が密着する前を示す断面図、（ロ）は同密
着した状態を示す断面図、図２は回転軸がフローティン
グシートを押し込む状態を示す断面図である。尚、これ
らの図ではフローティングシートの回り止めは省略して
いる。
【００１０】まず、このロータリジョイントＲは、工作
機械の工具側にオイルミストＭを供給するように設けら
れたものであり、ケーシング１と、フローティングシー
ト２と、Ｏリングによる超低抵抗摺動型シール構造部３
と、流路シール部４とを主要な構成としている。
【００１１】前記ケーシング１は、略有底円筒状に形成
され、流体供給路１３を内部に有し、その底面側に外部
と連通する接続口を貫通させている。
【００１２】前記フローティングシート２は、固定側流
路と回転側流路とを連通させるものであって、前記流体
供給路１３に浮動軸部１５（外周面が摺動面となる）が
摺動自在に嵌着され、フランジ部１６には図示しない切
欠が設けられ、軸心には流路１８が貫通して設けられて
いる。尚、前記流体供給路１３の内径は、浮動軸１５を
がたつきなくスムーズに摺動させると共に、後述するＯ
リング６を浮動軸１５の溝５に装着させ自由状態とさせ
た時、Ｏリング外径との間わずかな隙間８が形成される
大きさに形成されている。
【００１３】前記Ｏリングによる超低抵抗摺動型シール
構造部３は、所定の圧力が発生したとき前記流体供給路
１３と浮動軸１５との間をシールするものであって、浮
動軸１５の外周面に周設された溝５と、この溝５に装着
されたＯリング６と、前記溝５の溝底５ａ側と流体供給
路１３とを連通する多数の連通路７とで構成されてい
る。前記溝５は、Ｏリング６を装着し自由状態あるいは
わずかに溝底５ａに接触する状態とした時、Ｏリング外
径側が浮動軸１５の外周面より突出させない深さを有す
ると共に、その状態でＯリングの両側面に軽接触する側
壁５ｂを有するように形成されている。また、その溝５
は、前記Ｏリング６の外径よりわずかに狭い開口幅を有
する様に両側壁５ｂ，５ｂを傾斜させることにより設け
られている。
【００１４】次に、９は回転管軸であって、工作機械の
主軸１９にねじ込みすることによって着脱自在に装着さ
れており、軸心に前記フローティングシート２の流路１
８と同一径の流路２０が貫通して設けられている。この
回転管軸９と前記フローティングシート２は軸心を一致
させ端面同士を対抗するように配置されている。
【００１５】そして、前記流路シール部４は、フローテ
ィングシート２の端面に固定されるシールリング２１
と、回転管軸９の端面に固定されるシールリング２２の
一組よりなり、超硬合金やセラミックにより形成されて
いる。尚、ケーシング１には係止ピンを突設してフロー
ティングシート２の回り止めを行なっている。
【００１６】上述のように構成されたロータリジョイン
トＲは、接続口が外部に配置されたオイルミスト発生器
に接続される。そして、オイルミスト発生器からオイル
ミストＭが供給されると、オイルミストＭはケーシング
１の接続口からフローティングシート２の流路１８で絞
られ発生した圧力でフローティングシート２を回転管軸
９側に押圧する。フローティングシート２はこの押圧力
によって摺動し、先端のシールリング２１を回転管軸側
のシールリング２２に密着させる。この後、オイルミス
トＭは主軸側の流動抵抗により圧力を上昇させるから、
その圧力の上がったオイルミストＭが前記連通路７を介
して溝底５ａに流入しＯリング６を拡径させる。
【００１７】前記Ｏリング６の拡径により、そのＯリン
グ６の外周面が流体供給路１３の内周面に沿って接触し
浮動軸１５との間をシールしてしまうことになる。この
Ｏリングのシール作用により、オイルミストＭはいずこ
からも漏洩することなく全量主軸側に供給されることに
なる。そしてオイルミストＭの供給停止により前記と略
逆の手順により初期状態に戻され待機することになる。
【００１８】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限定され
るものではない。Ｏリング６は、図３に示すように、ケ
ーシングの流体供給路１３を形成するボス部外周面２５
に設け、連通路７を他の外部圧力源と接続するようにし
てもよい。この場合、フローティングシート２６は有底
円筒状に形成され円筒部２６ａを前記ボス部に外嵌させ
る構造となる。また、図４に示すように、前記有底円筒
状に形成したフローティングシートをボス部に外嵌させ
る構造において、連通路７は前記流体供給路１３と接続
するようにしてもよい。フローティングシート２は、図
５に示すように、フローティングシートの浮動軸１５に
二面幅部２７を設け、これにプレートで略Ｕ字状に形成
した回り止め２８を挿入してケーシング１側にボルト３
０で着脱自在に固定するようにしてもよい。図６に示す
ように、流体供給路１３に連通するように円筒状の取り
付けベース２９をケーシング１側にボルト３０で着脱自
在に取り付け、フローティングシート２をこの取り付け
ベース２９を介してケーシング１に装着し、回り止めは
前記取り付けベース２９に突設した軸部３１をフローテ
ィングシートのフランジ部３２に穿孔した貫通穴３３に
挿通させた構造としてもよい。この場合は取り付けべー
ス２９を着脱することによってフローティングシート２
側のシール構造部分を一体として着脱でき、保守点検な
どを容易にすることができるという利点がある。Ｏリン
グの溝５は浮動軸１５側に配置した例で説明してきた
が、図７に示すように、ケーシングの流体供給路１３側
に配置してもよい。この場合は連通路７を流体供給路で
なく外部の別の圧力供給手段に接続し圧力を任意に調整
することにより、様々なシール効果を得るようにするこ
ともできる。また、本実施の形態では、Ｏリングによる
超低抵抗摺動型シール構造はロータリジョイントに使用
した場合を例に取って説明してきたが、回転軸側または
ケーシング側が変位するような様々な装置、例えば感度
を良くしたエアシリンダやダンパ類などにも採用するこ
とができる。溝５の形状は任意に設定できるものであ
り、例えば一方の側壁のみ傾斜させてもよいし、両側壁
を通常の溝形状の様に平行で溝底に垂直となるように形
成してもよい。ロータリジョイント自体の構造や形状も
任意に設定することができる。シール部を形成するシー
ル材はＯリングの名称で記載したが、そのＯ状のリング
であれば、材質、軸断面形状、表面処理など様々な仕様
のＯリングを使用することができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明請求項
１、２記載のＯリングによる超低抵抗摺動型シール構造
にあっては、前記構成としたため、Ｏリングなどのつぶ
し代がないため、摺動抵抗や始動抵抗が非常に低い状態
（理論上のシールによる抵抗は０である）でシール面の
運動（移動）を行なうことができる。またそのため、シ
リンダやピストンなどのスムーズな動きを得ることがで
きるし、磨耗などによるシール効果の低下がなく長期に
わたって均一な状態で良好に使用することができる。シ
ール面の運動が停止状態、あるいは停止に準ずる状態
（完全には停止していないが、Ｏリングにシール作用を
起こさせる圧力が生じるには十分な状態）になってか
ら、内圧または外圧により、本来のシール作用を果たす
構造であるので、Ｏリングなどにねじれや磨耗を発生さ
せにくくし、シール部の延命化を図ることができる。ド
ライ運転を実施可能とするシールリング焼きつき防止用
逆バネを装着したシール部によく作用し良好で安定した
シール作用を行ないＯリングを延命化することができ
る。常時Ｏリングなどをつぶした形でシールする構造で
はないから、大量生産においても従来よりばらつきのな
い均質なシール構造を得ることができるなどの効果が得
られる。
【００２０】請求項３記載のＯリングによる超低抵抗摺
動型シール構造にあっては、前記構成としたため、簡単
な構造であっても、シール圧力を任意に設定して最適な
摺動抵抗が得られるから、様々な使用状態に対応するこ
とができるなどの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態のロータリジョイントのＯリング
による超低抵抗摺動型シール構造を示しており、（イ）
はシールリング同士が密着する前を示す断面図、（ロ）
は同密着した状態を示す断面図である。
【図２】回転軸がフローティングシートを押し込む状態
を示す断面図である。
【図３】他の実施の形態のＯリングをケーシングの流体
供給路の外周面に設け連通路を他の外部圧力源と接続す
るロータリジョイントを示す断面図である。
【図４】他の実施の形態のＯリングをケーシングの流体
供給路の外周面に設け連通路を前記流体供給路と接続す
るロータリジョイントを示す断面図である。
【図５】（イ）は他の実施の形態のプレートによる回り
止め構造を示す正面図、（ロ）は同上のプレートによる
回り止め構造が組み込まれたロータリジョイントを示す
断面図である。
【図６】他の実施の形態の軸突設による回り止めとフロ
ーティングシートの取り付けベースを介したシール部構
造が組み込まれたロータリジョイントを示す断面図であ
る。
【図７】他の実施の形態のＯリングを穴側に設けたシー
ル構造が組み込まれたロータリジョイントを示す断面図
である。
【図８】従来のロータリジョイントを示す断面図であ
る。
【符号の説明】 Ｒ ロータリジョイント １ ケーシング ２ フローティングシート ３ Ｏリングによる超低抵抗摺動型シール構造部 ５ 溝 ５ａ 溝の溝底 ５ｂ 溝の側壁 ６ Ｏリング ７ 連通路 ８ 隙間 １３ 流体供給路 １５ フローティングシートの浮動軸部 １８ フローティングシートの流路 ２１，２２ シールリング

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ケーシングの穴に軸が遊嵌され該穴また
    は軸のいずれか一方に周設された溝にＯリングを装着す
    ることにより軸支持部を摺動可能にシールした構造にお
    いて、 前記溝は前記Ｏリングの両側面に摺動自在に接触してそ
    のＯリングを直径方向に拡大または縮小可能に保持する
    側壁により形成される共に溝底に流体圧の供給口が開設
    され、 さらに前記溝に対向する摺動面は前記Ｏリングの内径面
    または外径面との間に隙間を有し、この隙間は前記溝底
    から流体圧を供給したとき前記Ｏリングが拡径または縮
    径して摺動面に接触することによりシール作用を行なう
    大きさに設定されていることを特徴とするＯリングによ
    る超低抵抗摺動型シール構造。
  2. 【請求項２】 ロータリジョイントのフローティングシ
    ート先端に配置させたシール面を回転軸側のシール面に
    密着させることで前記フローティングシートの浮動軸部
    に貫通させた流路を回転軸側の流路に連通させるため、
    ケーシングに穿設された流体供給路に前記フローティン
    グシートの浮動軸部をＯリングを介して摺動自在に装着
    した摺動型シール構造において、 前記Ｏリングを装着する溝はこのＯリングの両側面に摺
    動自在に接触してそのＯリングを直径方向に拡大または
    縮小可能に保持する側壁により形成されると共に溝底に
    流体圧の供給口が開設され、 さらに前記溝に対向する摺動面は前記Ｏリングの内径面
    または外径面との間に隙間を有し、この隙間は前記溝底
    から流体圧を供給したとき前記Ｏリングが拡径または縮
    径して摺動面に接触することによりシール作用を行なう
    大きさに設定され、 かつ前記流体圧の供給口が前記流体供給路または他の圧
    力源に連通されていることを特徴とするＯリングによる
    超低抵抗摺動型シール構造。
  3. 【請求項３】 前記溝がケーシング側に配置され摺動面
    がフローティングシートの浮動軸部に配置されているこ
    とを特徴とする請求項２記載のＯリングによる超低抵抗
    摺動型シール構造。
  4. 【請求項４】 前記溝の開口幅に対し溝底幅を広くする
    様に少なくとも両側壁のうち一方の側壁が傾斜して設け
    られていることを特徴とする請求項１記載ないし請求項
    ３のうちいずれかの項に記載のＯリングによる超低抵抗
    摺動型シール構造。
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