JP2003254437A - 摺動シール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シールリングのシール面中部において略均一な
圧力分布となって、シール部の耐久性が向上する摺動シ
ール構造を提供する。 【解決手段】軸穴を有する軸穴部材と該軸穴に摺動自在
に嵌入された軸部材とのうち一方の部材の摺動部位に収
納環状溝を形成し、他方の部材に摺接するシールリング
及び該シールリングを他方の部材に付勢する弾性部材
を、該収納環状溝内に収納してなる摺動シール構造にお
いて、前記シールリングが円形摺接部と、該円形摺接部
の軸方向両端部を除く位置に形成され前記摺動部位に開
口する複数の軸方向溝とを有することを特徴とする摺動
シール構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、相対的に摺動する
部材間の摺動シール構造、詳しくは、軸穴を有する軸穴
部材と該軸穴に摺動自在に嵌入された軸部材とのうち一
方の部材の摺動部位に収納環状溝を形成し、他方の部材
に摺接するシールリング及び該シールリングを他方の部
材に付勢する弾性部材を、該収納環状溝内に収納してな
る摺動シール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の摺動シール構造としては、例えば
実開昭５９−１０１０５２号公報に記載されているよう
なものが知られている。この従来構造を、図１５を用い
て説明する。図１５（ａ）において、摺動シール構造５
０は、軸穴５１を有する軸穴部材５２と、軸穴５１に摺
動自在に嵌入された軸部材５３とを備え、軸穴部材５２
の摺動部位５４に収納環状溝５５を形成すると共に、軸
部材５３に摺接するシールリング５６及びシールリング
５６を軸部材５３に付勢する弾性部材５７を、収納環状
溝５５内に収納している。

【０００３】シールリング５６はその軸方向両端部に位
置する鋭角な摺接部５８及び中央位置の摺接部５９と、
摺接部５８及び摺接部５９間で摺動部位に開口する環状
溝６０とを形成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の摺動
シール構造にあっては、図１５（ｂ）の接触面圧分布図
に示すように、シールリング５６及び弾性部材５７に矢
印Ａ方向からの圧力が作用した場合、両端部及び中央部
の三点で軸部材５３への接触圧力が極めて高くなる。ま
た、図１５（ｃ）の圧力分布図（摺動面上の油の圧力分
布）に示すように、高低差が激しい圧力分布となる。こ
の従来の摺動シール構造は密封性が向上する。しかしな
がら、反面その三点シール部の耐久寿命が低下するとい
う問題があった。また、接触圧力が高すぎて油切れが発
生し易くなって、軸部材５３のスティック現象（軸部材
５３が滑らかに動作せず、早い周期で振動し騒音が発生
する現象）が頻繁に発生するという問題があった。本発
明は以上の点に鑑み、シールリングの両端部以外のシー
ル面幅に渡って略均一な圧力分布となって、シール部の
耐久性が向上する摺動シール構造を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、シールリングが円形摺接部
と、該円形摺接部の軸方向両端部を除く位置に形成され
摺動部位に開口する複数の軸方向溝とを有することを特
徴としている。従って、シールリングの両端部以外のシ
ール面幅に渡って略均一な接触圧力となって、シール部
の耐久性が向上する摺動シール構造を提供することがで
きる。請求項２記載の発明は、複数の軸方向溝の少なく
とも軸方向両端側に、摺動部位に開口する環状溝を形成
したことを特徴としている。従って、その環状溝に潤滑
油が留まって油切れがなくてさらにシール部の耐久性が
向上する摺動シール構造を提供することができる。

【０００６】請求項３記載の発明は、複数の軸方向溝
に、摺動部位に開口する環状溝を三個以上形成したこと
を特徴としている。従って、その三個以上の環状溝に潤
滑油が留まって油切れがなくてさらにシール部の耐久性
が向上する摺動シール構造を提供することができる。請
求項４記載の発明は、複数の軸方向溝の略中央に、摺動
部位に開口する環状溝を形成したことを特徴としてい
る。従って、その中央環状溝に潤滑油が留まって油切れ
がなくてさらにシール部の耐久性が向上する摺動シール
構造を提供することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態を図
面に基づいて説明する。図１は本発明の摺動シール構造
を油圧シリンダに適用した例である。図１において、油
圧シリンダ２００は、圧油の供排口２０１、２０２及び
円筒状のシリンダ室２０３を有するシリンダ本体２０４
と、円径のピストン部分２０５を有する円径のピストン
ロッド２０６と、ピストンロッド２０６の外周とシリン
ダ本体２０４の両端部２０７、２０８の内周とをシール
するシール機構２０９、２１０と、ピストン部分２０５
の外周とシリンダ室２０３の内周とをシールするシール
機構２１１から構成されている。供排口２０１、２０２
への圧油の供排によって、ピストンロッド２０６は本発
明の摺動シール構造（シール機構２０９、２１０、２１
１）によってシールされた状態で往復の直線運動する。
シリンダ本体２０４は軸穴（シリンダ室２０３、シリン
ダ本体２０４の両端部の内周）を有する軸穴部材に相当
し、ピストン部分２０５、ピストンロッド２０６は該軸
穴に摺動自在に嵌入された軸部材に相当する。ピストン
ロッド２０６の外周及びシリンダ本体２０４の両端部２
０７、２０８の内周、並びにピストン部分２０５の外周
及びシリンダ室２０３の内周は、摺動部位に相当する。

【０００８】図２はシール機構２０７，２０８（シール
構造）の拡大図であり、図３は略円筒状のシールリング
１０の図である。図２及び図３において、合成樹脂材料
からなるシールリング１０の内周は、ピストンロッド２
０６の外周に摺接している。シリンダ本体２０４の両端
部の内周に形成した収納環状溝１１内には、シールリン
グ１０、及びシールリング１０をピストンロッド２０６
に付勢するエラストマ材料からなる弾性部材１２が収納
されている。シールリング１０は、ピストンロッド２０
６の外周に摺接する内径円形の摺接部１３と、円形摺接
部１３の軸方向両端部１４を除く位置に形成され摺動部
位に開口する複数の軸方向溝１５と、軸方向溝１５の軸
方向両端側に形成され摺動部位に開口する環状溝１６
と、弾性部材１２が嵌る外形円形の外周部１７及びテー
パ部１８とを有している。

【０００９】図４はシール機構２０９（シール構造）の
拡大図であり、図５は略円筒状のシールリング２０の図
である。図４及び図５において、合成樹脂材料からなる
シールリング２０の外周は、シリンダ本体２０４の内周
（シリンダ室３）に摺接している。ピストン５の外周に
形成した収納環状溝２１内には、シールリング２０、及
びシールリング２０をシリンダ本体２０４に付勢するエ
ラストマ材料からなる弾性部材２２が収納されている。
シールリング２０は、シリンダ本体２０４の内周に摺接
する外径円形の摺接部２３と、円形摺接部２３の軸方向
両端部２４を除く位置に形成され摺動部位に開口する複
数の軸方向溝２５と、軸方向溝２５の軸方向両端側に形
成され摺動部位に開口する環状溝２６と、弾性部材２２
が嵌る内径円形の内周部２７及びテーパ部２８とを有し
ている。

【００１０】次に、本発明の第１実施形態の作用につい
て図６を用いて説明する。図６（ａ）において、シリン
ダ本体２０４の収納環状溝１１に収納された弾性部材１
２によって、シールリング１０はピストンロッド２０６
の外周に当接し摺動部位をシールしている。図６（ｂ）
の接触面圧分布図に示すように、矢印Ｂ方向からの油圧
力がシールリング１０および弾性部材１２に作用した場
合、シールリング１０の両端部の一端で面圧が高く、他
端で面圧が低いが、シールリングの両端部以外のシール
面幅に渡って略均一な接触圧力となっている。また、図
６（ｃ）の圧力分布図（摺動面上の油の圧力分布）に示
すように、シールリング１０の両端部の一端で圧力が高
く他端で圧力が低いが、シールリングの中部（シールリ
ングの両端部以外のシール面幅）において略均一な圧力
分布となっており、圧力の高低差が緩和されている。従
って、シール部の耐久性が向上すると共に、摺動するピ
ストンロッド２０６のスティック現象もなくなる。さら
に、摺動部位に開口する環状溝に潤滑油が留まって油切
れがなくてさらにシール部の耐久性が向上する。

【００１１】図７は本発明の第２実施形態を説明する図
であり、シールリング以外（摺動シール構造としての他
の要素構造）は前述の第１実施形態と同じで良いので省
略している。図７（ａ）は本発明のシールリングの第２
実施例である。シールリング３０は、ピストンロッドの
外周に摺接する内径円形の摺接部３３と、円形摺接部３
３の軸方向一端部３４及び略中央部３９間、並びに円形
摺接部３３の軸方向他端部３４及び略中央部３９間に形
成され摺動部位に開口する一対の複数の軸方向溝３５
と、軸方向溝３５の軸方向両端側に形成され摺動部位に
開口する一対の環状溝３６と、弾性部材が嵌る外形円形
の外周部３７及びテーパ部２８とを有している。即ち、
複数の軸方向溝に、摺動部位に開口する環状溝を四個形
成している。

【００１２】圧力がシールリング３０および弾性部材に
作用した場合、図７（ｂ）の圧力分布図に示すように、
シールリング３０の両端部の一端で圧力が高く他端で圧
力が低いが、シールリングの中部において略均一な圧力
分布となっており、圧力の高低差が緩和されているの
で、シール部の耐久性が向上すると共に、摺動するピス
トンロッドのスティック現象もなくなる。中央部の両側
に圧力差が生じるが、その圧力差は僅かなので、シール
部の耐久性への影響は微小である。さらに、摺動部位に
開口する環状溝の数が多いので、潤滑油が多く留まって
油切れがなくてさらにシール部の耐久性が向上する。

【００１３】図８は本発明の第３実施形態を説明する図
であり、シールリング以外（摺動シール構造としての他
の要素構造）は前述の第１実施形態と同じで良いので省
略している。図８（ａ）は本発明のシールリングの第３
実施例である。シールリング４０は、ピストンロッドの
外周に摺接する内径円形の摺接部４３と、円形摺接部４
３の軸方向両端部４４を除く位置に形成され摺動部位に
開口する複数の軸方向溝４５と、軸方向溝４５の軸方向
両端側及び軸方向中部に形成され摺動部位に開口する環
状溝４６と、弾性部材が嵌る内径円形の内周部４７及び
テーパ部４８とを有している。即ち、複数の軸方向溝
に、摺動部位に開口する環状溝を四個形成している。こ
の摺動部位に開口する環状溝は三個でも五個であっても
良い。

【００１４】圧力がシールリング４０および弾性部材に
作用した場合、図８（ｂ）の圧力分布図に示すように、
シールリング４０の両端部の一端で圧力が高く他端で圧
力が低いが、シールリングの中部において略均一な接触
圧力となっており、圧力の高低差が緩和されているの
で、シール部の耐久性が向上すると共に、摺動するピス
トンロッドのスティック現象もなくなる。さらに、摺動
部位に開口する環状溝の数が多いので、潤滑油が多く留
まって油切れがなくてさらにシール部の耐久性が向上す
る。

【００１５】図９は本発明のシールリングの第４実施例
である。シールリング５０は、ピストンロッドの外周に
摺接する内径円形の摺接部５３と、円形摺接部５３の軸
方向両端部５４を除く位置に形成され摺動部位に開口す
る複数の軸方向溝５５と、弾性部材が嵌る外形円形の外
周部５７及びテーパ部５８とを有している。各軸方向溝
５５は軸方向と放射方向ともに伸びるＸ字型（エックス
文字型）に形成されている。圧力がシールリング５０お
よび弾性部材に作用した場合も、第１実施形態と略同じ
圧力分布が得られるので、シール部の耐久性が向上し、
摺動するピストンロッドのスティック現象もなくなる。

【００１６】図１０は本発明のシールリングの第５実施
例である。シールリング６０は、ピストンロッドの外周
に摺接する内径円形の摺接部６３と、円形摺接部６３の
軸方向両端部６４を除く位置に形成され摺動部位に開口
する複数の軸方向溝６５と、弾性部材が嵌る外形円形の
外周部６７及びテーパ部６８とを有している。圧力がシ
ールリング６０および弾性部材に作用した場合も、第１
実施形態と略同じ圧力分布が得られるので、シール部の
耐久性が向上し、摺動するピストンロッドのスティック
現象もなくなる。

【００１７】図１１は本発明のシールリングの第６実施
例である。シールリング７０は、ピストンロッドの外周
に摺接する内径円形の摺接部７３と、円形摺接部７３の
軸方向両端部７４を除く位置に形成され摺動部位に開口
する複数の軸方向溝７５と、弾性部材が嵌る外形円形の
外周部７７及びテーパ部７８とを有している。各軸方向
溝７５は軸方向と放射方向ともに伸びる斜め型に形成さ
れている。圧力がシールリング７０および弾性部材に作
用した場合も、第１実施形態と略同じ圧力分布が得られ
るので、シール部の耐久性が向上し、摺動するピストン
ロッドのスティック現象もなくなる。

【００１８】図１２は本発明のシールリングの第７実施
例である。シールリング８０は、ピストンロッドの外周
に摺接する内径円形の摺接部８３と、円形摺接部８３の
軸方向両端部８４を除く位置に形成され摺動部位に開口
する複数の軸方向溝８５と、弾性部材が嵌る外形円形の
外周部８７及びテーパ部８８とを有している。各軸方向
溝８５は両端部に放射方向に伸びる溝８９が付加された
H字型（エイチ文字型）に形成されている。圧力がシー
ルリング８０および弾性部材に作用した場合も、第１実
施形態と略同じ圧力分布が得られるので、シール部の耐
久性が向上し、摺動するピストンロッドのスティック現
象もなくなる。

【００１９】図１３は本発明のシールリングの第８実施
例である。シールリング９０は、ピストンロッドの外周
に摺接する内径円形の摺接部９３と、円形摺接部９３の
軸方向両端部９４を除く位置に形成され摺動部位に開口
する複数の軸方向溝９５と、弾性部材が嵌る外形円形の
外周部９７及びテーパ部９８とを有している。各軸方向
溝９５は略中央部から放射両方向に伸びる溝９９が付加
されたプラス字型に形成されている。圧力がシールリン
グ９０および弾性部材に作用した場合も、第１実施形態
と略同じ圧力分布が得られるので、シール部の耐久性が
向上し、摺動するピストンロッドのスティック現象もな
くなる。

【００２０】図１４は本発明のシールリングの第９実施
例である。シールリング１００は、ピストンロッドの外
周に摺接する内径円形の摺接部１０３と、円形摺接部１
０３の軸方向両端部１０４を除く位置に形成され摺動部
位に開口する複数の軸方向溝１０５と、弾性部材が嵌る
外形円形の外周部１０７及びテーパ部１０８とを有して
いる。各軸方向溝１０５は略中央部で放射方向溝１０９
によってその各々が接続された連続型に形成されてい
る。圧力がシールリング１００および弾性部材に作用し
た場合も、第１実施形態と同じ圧力分布が得られるの
で、シール部の耐久性が向上し、摺動するピストンロッ
ドのスティック現象もなくなる。また、摺動部位に開口
する環状溝に潤滑油が留まって油切れがなくてさらにシ
ール部の耐久性が向上する。

【００２１】

【発明の効果】本発明の請求項１によれば、シールリン
グの両端部以外のシール面幅に渡って略均一な接触圧力
となって、シール部の耐久性が向上する摺動シール構造
を提供することができる。本発明の請求項２によれば、
その環状溝に潤滑油が留まって油切れがなくてさらにシ
ール部の耐久性が向上する摺動シール構造を提供するこ
とができる。本発明の請求項３によれば、その三個以上
の環状溝に潤滑油が留まって油切れがなくてさらにシー
ル部の耐久性が向上する摺動シール構造を提供すること
ができる。本発明の請求項４によれば、その中央環状溝
に潤滑油が留まって油切れがなくてさらにシール部の耐
久性が向上する摺動シール構造を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す図である。

【図２】シール機構７，８の拡大図である。

【図３】シールリング１０の図である。

【図４】シール機構９の拡大図である。

【図５】シールリング２０の図である。

【図６】本発明の第１実施形態の作用説明図である。

【図７】本発明の第２実施形態を説明する図である。

【図８】本発明の第３実施形態を説明する図である。

【図９】本発明のシールリングの第４実施例図である。

【図１０】本発明のシールリングの第５実施例図であ
る。

【図１１】本発明のシールリングの第６実施例図であ
る。

【図１２】本発明のシールリングの第７実施例図であ
る。

【図１３】本発明のシールリングの第８実施例図であ
る。

【図１４】本発明のシールリングの第９実施例図であ
る。

【図１５】従来の摺動シール構造を示す図である。

【符号の説明】

２０４ ・・・・・・・・シリンダ本体（軸穴部
材） ２０５ ・・・・・・・・ピストン部分（軸部材） ２０６ ・・・・・・・・ピストンロッド（軸部
材） ２０９，２１０，２１１ ・・シール機構（シール構
造） １０、２０、３０、４０、５０ ・・・・シールリン
グ ６０、７０、８０、９０、１００ ・・・・シールリン
グ １１、２１ ・・・・・・・・収納環状溝 １２、２２ ・・・・・・・・弾性部材 １３，２３，３３，４３，５３ ・・・・円形摺動部 ６３，７３，８３，９３，１０３ ・・・・円形摺動部 １５、２５、３５，４５，５５ ・・・・複数の軸方
向溝 ６５，７５，８５，９５，１０５ ・・・・複数の軸方
向溝 １６、２６、３６、４６、１０９ ・・・・環状溝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸穴を有する軸穴部材と該軸穴に摺動自
   在に嵌入された軸部材とのうち一方の部材の摺動部位に
   収納環状溝を形成し、他方の部材に摺接するシールリン
   グ及び該シールリングを他方の部材に付勢する弾性部材
   を、該収納環状溝内に収納してなる摺動シール構造にお
   いて、前記シールリングが円形摺接部と、該円形摺接部
   の軸方向両端部を除く位置に形成され前記摺動部位に開
   口する複数の軸方向溝とを有することを特徴とする摺動
   シール構造。
2. 【請求項２】 前記複数の軸方向溝の少なくとも軸方向
   両端側に、前記摺動部位に開口する環状溝を形成したこ
   とを特徴とする請求項１記載の摺動シール構造。
3. 【請求項３】 前記複数の軸方向溝に、前記摺動部位に
   開口する環状溝を三個以上形成したことを特徴とする請
   求項１記載の摺動シール構造。
4. 【請求項４】 前記複数の軸方向溝の略中央に、前記摺
   動部位に開口する環状溝を形成したことを特徴とする請
   求項１記載の摺動シール構造。