JP2004183799A - Sliding part seal structure - Google Patents
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Abstract
【課題】一方部材と他方部材間との間のシール性を向上し、かつ、シールの生産コストを向上させることである。
【解決手段】他方部材SにUパッキン1とUパッキン1を支持するバックアップリングBとを設け、Uパッキン1は環状の内側リップR1と、内側リップR1の内周側にそれぞれ形成したリップ先端6とこのリップ先端6に連なる傾斜面10とを備え、バックアップリングBは環状の本体9aと、この本体9aから立ち上がり上記傾斜面10に当接する立上部9bとを備え、リップ先端6を一方部材Mに圧接し、バックアップリングBの内周面を一方部材Mの外周に摺接させて、一方部材Mと他方部材Sとの間を潤滑下でシールする摺動部のシール構造において、上記立上部9bを栽頭円錐状に形成し、かつ、Uパッキン1とバックアップリングBとの間に隙間Kを形成した。
【選択図】 図1An object of the present invention is to improve the sealing performance between one member and the other member and to increase the production cost of the seal.
The other member (S) is provided with a U packing (1) and a backup ring (B) for supporting the U packing (1). The U packing (1) has an annular inner lip (R1) and lip tips (6) formed on the inner peripheral side of the inner lip (R1). And a sloping surface 10 connected to the lip tip 6. The backup ring B includes an annular main body 9a and a rising portion 9b rising from the main body 9a and abutting on the sloping surface 10. And the inner peripheral surface of the backup ring B is slid in contact with the outer periphery of the one member M to seal the gap between the one member M and the other member S under lubrication. 9b was formed in a truncated cone shape, and a gap K was formed between the U packing 1 and the backup ring B.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摺動部のシール構造に関し、特に、Uパッキンとバックアップリングの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
摺動部をシールするシール構造にあっては、従来から、図5に示したものが知られている。この摺動部のシール構造は、たとえば、油圧緩衝器の一方部材たるピストンロッドと他方部材たるシールケースとの間をシールするために使用され、その構造はUパッキン30の下面31にバックアップリング36を当接させ、Uパッキン30がその凹部32側から油圧を負荷された状態下で内側リップ33の下部がピストンロッドに圧着することを防止しながら、Uパッキン30の内側リップ33をピストンロッドに摺接させてなり(たとえば、特許文献1参照)、油圧緩衝器内を液蜜状態とするべく油圧緩衝器の端部近傍に配在されている。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−130492号公報(第3頁右欄第18行目から第3頁右欄第32行目まで、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の摺動部のシール構造においては以下の弊害があると指摘される恐れがある。すなわち、上記構成ではバックアップリング36によってUパッキン30がその凹部32側から油圧を負荷された状態下でピストンロッド37に内側リップ33下部が圧着することを防止して入るものの、Uパッキン30は弾性材料で形成されていること、内側リップ33がピストンロッドに圧着する先端はバックアップリング36の内周の延長線上より突出していることおよびバックアップリング36がUパッキン30の内側リップ33がピストンロッドと摺接している部分近傍までUパッキン30に当接しているので、図6に示すように、図中上方から油圧が負荷されると、Uパッキン30の内側リップ33のバックアップリング36の上端と接している部分は、バックアップリング36の上端部とピストンロッド37との間にできる僅かな隙間に入り込んでしまう。
【0005】
すると、Uパッキン30の内側リップ33にピストンロッド37から受ける面圧分布は、図中線P2のごとくとなり、特に、Uパッキン30の内側リップ33のバックアップリング36の上端と接している部分近傍の接触圧力勾配θ3は、内側リップ33の図中上方側の接触圧力勾配θ4より大きくなる。
【0006】
すると、Uパッキン30通過時のピストンロッド37に附着している油膜の厚さは、上記接触圧力勾配の平方根に反比例するので、ピストンロッド37が図中下方に移動したとき、すなわち、油圧緩衝器が伸長する場合は、接触圧力勾配θ4に依存した厚さとなり、ピストンロッド37が図中上方に移動したとき、すなわち、油圧緩衝器が収縮する場合は、接触圧力勾配θ3に依存した厚さとなる。すなわち、油圧緩衝器が伸長する場合のピストンロッド37に附着している油膜の厚さは、油圧緩衝器が収縮する場合のピストンロッド37に附着している油膜の厚さより厚くなる。
【0007】
ここで、図7に示したピストンロッド37がシリンダCに対して往復動した場合における油膜の厚みの変化についてのモデル図を利用して上記現象を説明すると、すなわち、従来の摺動部のシール構造のように接触圧力勾配θ4より接触圧力勾配θ3より大きい場合では、図7に示したようにピストンロッドLがシリンダCから退出、すなわち、油圧緩衝器が伸長して、Uパッキン30を通過する場合におけるピストンロッド37に附着する油Oの油膜の厚さはH1となり、他方、ピストンロッド37がシリンダC内へ侵入、すなわち、油圧緩衝器が収縮して、UパッキンSを通過する場合におけるピストンロッド37に附着する油Oの油膜の厚さはH2となるから、厚さH1と厚さH2との差ΔH分の油Oが、シリンダC内に戻ることができなくなる。
【0008】
このため、Uパッキン30に図5中上方から油圧が負荷された状態では、ピストンロッド37に附着している油膜を掻きだしやすくなり、油漏れにつながる可能性がある。
【0009】
さらに、バックアップリングは内側リップがピストンロッドと摺接する部分近傍までUパッキンを覆う形状となっており、また、バックアップリングには合成樹脂を使用するケースが多く、合成樹脂は比較的高価であるので、生産コストも高くなってしまう。
【0010】
また、従来のこの種バックアップリングの加工は、まず、焼結加工によって、基材をつくり、それから切削加工により、上記形状に成形することが一般的であり、特にバックアップリングの上端部の加工は困難であるので、加工に手間がかかり、この点でも生産コストが悪化する。
【0011】
そこで、本発明の目的とするところは、上記した弊害を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、一方部材と他方部材間との間のシール性を向上し、かつ、シールの生産コストを向上させることである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の課題解決手段における摺動部のシール構造は、一方部材を中空な他方部材内に移動自在に挿入し、他方部材にUパッキンとUパッキンを支持するバックアップリングとを設け、Uパッキンは環状の内側リップと、内側リップの内周側にそれぞれ形成したリップ先端とこのリップ先端に連なる傾斜面とを備え、バックアップリングは環状の本体と、この本体から立ち上がり上記傾斜面に当接する立上部とを備え、リップ先端を一方部材に圧接し、バックアップリングの内周面を一方部材の外周に摺接させて、他方部材内を潤滑下でシールにする摺動部のシール構造において、上記立上部を栽頭円錐状に形成し、かつ、Uパッキンとバックアップリングとの間に隙間を形成したことを特徴とする。
【0013】
また、本発明の第2の課題解決手段における摺動部のシール構造は、一方部材を中空な他方部材内に移動自在に挿入し、他方部材にUパッキンとUパッキンを支持するバックアップリングとを設け、Uパッキンは環状の外側リップと、外側リップの外周側にそれぞれ形成したリップ先端とこのリップ先端に連なる傾斜面とを備え、バックアップリングは上記傾斜面に環状の本体と、この本体から立ち上がり上記傾斜面に当接する立上部とを備え、リップ先端を一方部材に圧接し、バックアップリングの外周面を一方部材の内周に摺接させて、他方部材内を潤滑下でシールにする摺動部のシール構造において、上記立上部をすり鉢状に形成し、かつ、Uパッキンとバックアップリングとの間に隙間を形成したことを特徴とする。
【0014】
このUパッキンの凹部側から流体圧が負荷されリップが一方部材側に押し付けられる状況となっても、Uパッキンとバックアップリングを上記形状として、Uパッキンとバックアップリングとの間に隙間を設けたので、Uパッキンの凹部から流体圧が負荷され、Uパッキンが変形しても、隙間全てにUパッキンのリップが押し込められることはなく、リップのバックアップ体側と一方部材との接触部近傍での接触圧力勾配は、リップの液圧が負荷されている側と一方部材との接触部近傍での接触圧力勾配より小さくなるので、一方部材が他方部材内を往復動しても、当該リップが油膜等の潤滑膜を掻きだす事がなく、シール性が向上することとなる。
【0015】
また、Uパッキンとバックアップリングとの間に隙間には、潤滑剤溜まりとして機能し、さらに、この隙間に溜まった潤滑剤により、一方部材の移動を円滑なものとすることができるので、より一層Uパッキンのリップの摩擦力の低減と磨耗抑制効果が高まることとなりUパッキンの長寿命化効果も期待できる。
【0016】
また、バックアップリングを上記形状としたので、バックアップリングはリップが一方部材と摺接する部分近傍までUパッキンを覆う必要がなく従来のバックアップリングより材料を少なくできる。したがって、生産コストを向上することができ、かつ、従来バックアップリングとは異なり上端部は栽頭円錐状であるから加工も簡易であり、この点でも生産コストが向上する。
【0017】
さらに、本発明の第3の課題解決手段における摺動部のシール構造は、第1、または第2の課題解決手段において、Uパッキンに芯金を内設した。
【0018】
したがって、この場合には、Uパッキンの凹部に流体圧が負荷されても、Uパッキンの弾性変形を抑制できるので、摺接面圧の増大を抑制できる。すなわち、一方部材の移動をさらに円滑なものとすることができるとともに、より一層Uパッキンのリップの摩擦力の低減と磨耗抑制効果が高まることとなり、より摺動抵抗が低減しUパッキンの長寿命化効果も高い。
【0019】
また、本発明の第4の課題解決手段における摺動部のシール構造は、第1または第2の課題解決手段において、他方部材を油圧緩衝器のシリンダもしくは外筒もしくはそれらに連設される部材とし、一方部材をピストンロッドとしたことを特徴とする。
【0020】
この場合には、上記と同様に、ピストンロッドがシリンダ内を往復動しても、Uパッキンのリップがピストンロッドに附着した油膜を掻きだす事がなく、シール性が向上し、油漏れすることがない。すなわち、油漏れを効果的に防止するので、油圧緩衝器の機能を維持可能である。
【0021】
さらに、Uパッキンは油圧緩衝器のピストンロッドに摺接しているので、ピストンロッドに附着している作動油を上記隙間に溜めることが可能であるので、この隙間に溜まった作動油により、ピストンロッドの移動をさらに円滑なものとすることができるとともに、より一層Uパッキンのリップの摩擦力の低減と磨耗抑制効果が高まることとなりUパッキンの長寿命化効果も高い。
【0022】
【発明の実施の形態】
本実施の形態の説明上、この発明が油圧緩衝器に具現化された場合として以下詳細にこの発明について説明する。本発明の基本形態は、図1に示すように、Uパッキン1とバックアップリングBで構成される。Uパッキン1は、凹部2を有する円環状に形成され、凹部2を境として環状の内側リップR1と環状の外側リップR2を備えている。また、Uパッキン1の内側リップの内周側にそれぞれ形成したリップ先端6とこのリップ先端6に連なる傾斜面10と傾斜面10に連なる水平な当接面7を備え、リップ先端6を一方部材たるピストンロッドMに圧接している。そして、Uパッキン1は他方部材たるシールケースSに嵌合されており、その外側リップR2をシールケースSに当設させ、Uパッキン1の内側リップR1の先端6を一方部材たるピストンロッドMに摺接させている。
【0023】
また、図示はしないが、たとえば、油圧緩衝器は、作動油を充填したシリンダとシリンダ内にピストンを介して移動自在に挿入されたピストンロッドMとで構成され、しかるべき減衰力を発生可能なように減衰弁を備えているものであり、上述のような油圧緩衝器の場合には、本実施の形態のシール構造は、シリンダ端部に設けられたシールケースSとピストンロッドMとの間をシールするために使用され、Uパッキン1の凹部2を、図示はしないがシリンダ内側に向けて、この凹部2に油圧が負荷される状況下で使用される。
【0024】
また、バックアップリングBは環状の本体9aと、この本体9aから立ち上がり上記傾斜面10にそれぞれ当接する立上部9bとを備え、バックアップリングBの内周面9dを一方部材たるピストンロッドMの外周に摺接させており、上記立上部9bを栽頭円錐状に形成し、かつ、バックアップリングBの内周面9dをリップ先端6と略同一延長線上になるようにし、リップ先端6はバックアップリングBの内周面9dよりわずかに一方部材たるピストンロッドM側に突出させている。
【0025】
そして、Uパッキン1の内側リップR1の傾斜面10を上記バックアップリングBの立上部9bの外周9cに当接させるとともに、傾斜面10から連なる水平な当接面7と本体9aの上面とを当接させて、上記バックアップリングBとUパッキン1との間、すなわち、バックアップリングBの立上部上面9eと、Uパッキン1の内側リップR1の傾斜面10との間に隙間Kを設けてある。
【0026】
さて、その作用であるが、油圧緩衝器が伸縮する、すなわち、ピストンロッドMがシリンダに対し図中上下移動する場合には、作動油にピストンロッドMに設けたピストンにより圧力が負荷されるとともに、Uパッキン1の凹部2にも油圧力が負荷されることとなる。
【0027】
そして、この油圧力はUパッキン1の凹部2を拡げる方向に作用するため、ピストンロッドMに摺接しているUパッキン1の内側リップR1をピストンロッドMに押し付け、外側リップR2をシールケースSに押し付けることとなる。
【0028】
しかし、本実施の形態のUパッキン1の内側リップR1の傾斜面10とバックアップリングBの立上部9bの外周9cとの間に隙間Kを設けているとともに、バックアップリングBの立上部9bは栽頭円錐状であって、その外周9cは、本体9aに対し図中上方に向けて縮径するように内周側に傾斜しているから、このUパッキン1の凹部2側から流体圧が負荷され内側リップR1が一方部材側たるピストンロッドMに押し付けられ、内側リップR1の傾斜面10が隙間K側に撓むが、バックアップリングBの外周9cと立上部上面9eとで作られる角に当接するUパッキン1の部位で応力を受け止め、バックアップリングBの傾斜面9cに当接する内側リップR1の曲げ変形を抑制し、内側リップR1が隙間Kの全部に押し込められることを抑制している。
【0029】
このときのUパッキン1の内側リップR1にピストンロッドMから受ける面圧の分布は、図2中の曲線P1のごとくとなり、Uパッキン1の内側リップR1の図中上方とピストンロッドMとが接している部分での接触圧力勾配θ2は、内側リップR1のバックアップリングB側とピストンロッドMとが接している部分の接触圧力勾配θ1よりより大きくなる。
【0030】
すると、Uパッキン1通過時のピストンロッドMに附着している油膜の厚さは、上記接触圧力勾配θ1,θ2の平方根に反比例するので、ピストンロッドMが図中下方に移動したとき、すなわち、油圧緩衝器が伸長する場合は、接触圧力勾配θ2に依存した厚さとなり、ピストンロッドMが図中上方に移動したとき、すなわち、油圧緩衝器が収縮する場合は、接触圧力勾配θ1に依存した厚さとなる。すなわち、油圧緩衝器が伸長する場合のピストンロッドMに附着している油膜の厚さは、油圧緩衝器が収縮する場合のピストンロッドMに附着している油膜の厚さより従来のシール構造とは逆に薄くなる。
【0031】
したがって、Uパッキン1の内側リップR1がピストンロッドMに附着した油膜を掻きだすことが防止され、シール性が向上し、油漏れすることがない。すなわち、油漏れを効果的に防止するので、油圧緩衝器の機能を維持可能である。
【0032】
また、ピストンロッドMに作動油が附着しているので、この隙間Kにはその作動油溜まりとして機能し、さらに、この隙間Kに溜まった作動油により、ピストンロッドの移動を円滑なものとすることができるとともに、一層Uパッキン1の内側リップR1の摩擦力の低減と磨耗が抑制されるので、Uパッキンの長寿命化効果も高い。
【0033】
また、バックアップリングBを上記形状としたので、バックアップリングBは内側リップR1がピストンロッドMと摺接する摺接面たる先端6近傍までUパッキン1を覆う必要がなく従来のバックアップリングより材料を少なくできる。したがって、生産コストを向上することができる。
【0034】
さらに、従来バックアップリングとは異なり上端部は栽頭円錐状であるから加工も簡易であり、この点でも生産コストが向上する。
【0035】
なお、Uパッキン1の内側リップR1をより肉厚に形成すれば、Uパッキン1の凹部2に油圧力が負荷された場合に、内側リップR1の曲がり強さが強くなって弾性変形しにくくなりより一層摺接面圧の増大を抑制できる。
【0036】
なお、本実施の形態では、Uパッキン1およびバックアップリングBを一方部材たるピストンロッドMに摺接させた場合について説明したが、これとは逆に一方部材がUパッキンおよびバックアップリングの外周側に位置する場合に対応して、Uパッキンの外側リップの外周側にそれぞれ形成したリップ先端とこのリップ先端に連なる傾斜面とを形成して、Uパッキンの外側リップを一方部材に摺接させ、バックアップリングを上記傾斜面に環状の本体と、この本体から立ち上がり上記傾斜面に当接する立上部とで構成させ、上記立上部をすり鉢状に形成し、かつ、バックアップリングの外周面をリップ先端と略同一延長線上になるようにし、Uパッキンとバックアップリングとの間に隙間を形成しても、上述の作用効果を達成できるのは勿論である。
【0037】
また、図3に示すように、バックアップリング13を、環状の本体9aと、この本体9aから立ち上がる栽頭円錐状の立上部13bとで形成し、かつ、Uパッキン11の内側リップR1の図中内周側下方を上記バックアップリング13に沿う形状してもよい。このようにしても、やはりバックアップ13とUパッキン11の内側リップR1の内周面との間に隙間ができるとともに、立上部の外周は図中上方に向けて縮径するように内周側に傾斜しているので、上記した作用効果を奏することが可能である。
【0038】
つづいて、本実施の形態の変形例について説明する。なお、同様の部材については説明が重複するので、同一の符号を付するのみとしてその詳しい説明を省略する。この変形例は、図3に示すように、Uパッキン20の内部に芯金21を内設したものであり、上述の実施の形態と同様に、その内側リップR3は油圧緩衝器のピストンロッドMに摺接させ、上記バックアップリングBを内側リップR3の外周下面に当接させて、上記シールケースS内に勘合して使用される。
これにより、Uパッキン20は、その凹部22に油圧力が負荷されても、内設された芯金21により、より一層Uパッキン20の弾性変形が抑制されるので、一方部材たるピストンロッドMとUパッキン20との摺接面圧の増大を抑制できる。すなわち、摺接面圧の増大を防止できるので、ピストンロッドMの移動を円滑なものとすることができるとともに、より一層従来に比較してUパッキン20の内側リップR3の摩擦力の低減と磨耗が抑制されるので、Uパッキンの長寿命化が図れる。
【0039】
【発明の効果】
各請求項の発明によれば、このUパッキンの凹部側から流体圧が負荷されリップが一方部材側に押し付けられる状況となっても、Uパッキンとバックアップリングを上記形状として、Uパッキンとバックアップリングとの間に隙間を設けたので、Uパッキンの凹部から流体圧が負荷され、Uパッキンが変形しても、隙間全てにUパッキンのリップが押し込められることはなく、リップのバックアップ体側と一方部材との接触部近傍での接触圧力勾配は、リップの液圧が負荷されている側と一方部材との接触部近傍での接触圧力勾配より小さくなるので、一方部材が他方部材内を往復動しても、当該リップが油膜等の潤滑膜を掻きだす事がなく、シール性が向上することとなる。
【0040】
また、Uパッキンとバックアップリングとの間に隙間には、潤滑剤溜まりとして機能し、さらに、この隙間に溜まった潤滑剤により、一方部材の移動を円滑なものとすることができるので、より一層Uパッキンのリップの摩擦力の低減と磨耗抑制効果が高まることとなりUパッキンの長寿命化効果も期待できる。
【0041】
また、バックアップリングを上記形状としたので、バックアップリングはリップが一方部材と摺接する部分近傍までUパッキンを覆う必要がなく従来のバックアップリングより材料を少なくできる。したがって、生産コストを向上することができ、かつ、従来バックアップリングとは異なり上端部は栽頭円錐状であるから加工も簡易であり、この点でも生産コストが向上する。
【0042】
さらに、請求項3の発明によれば、Uパッキンの凹部に流体圧が負荷された場合に、一層曲がり強さが強くなって弾性変形しにくくなり摺接面圧の増大を抑制できる。したがって、一方部材の移動をさらに円滑なものとすることができるとともに、より一層Uパッキンの内側リップの摩擦力の低減と磨耗抑制効果が高まることとなりUパッキンの長寿命化効果も高い。
【0043】
また、請求項4の発明によれば、ピストンロッドがシリンダ内を往復動しても、Uパッキンのリップがピストンロッドに附着した油膜を掻きだす事がなく、シール性が向上し、油漏れすることがない。すなわち、油漏れを効果的に防止するので、油圧緩衝器の機能を維持可能である。
【0044】
さらに、Uパッキンは油圧緩衝器のピストンロッドに摺接しているので、ピストンロッドに附着している作動油を上記隙間に溜めることが可能であるので、この隙間に溜まった作動油により、ピストンロッドの移動をさらに円滑なものとすることができるとともに、より一層Uパッキンのリップの摩擦力の低減と磨耗抑制効果が高まることとなりUパッキンの長寿命化効果も高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態における摺動部のシール構造の縦断面図である。
【図2】本実施の形態における摺動部のシール構造における圧力分布を示した図である。
【図3】他の構成における摺動部のシール構造の縦断面図である。
【図4】本実施の形態の変形例におけるUパッキンの縦断面図である。
【図5】従来の摺動部のシール構造の縦断面図である。
【図6】従来の摺動部のシール構造における圧力分布を示した図である。
【図7】従来の摺動部のシール構造のピストンロッドがシリンダに対して往復動した場合における油膜の厚みの変化についてのモデル図である。
【符号の説明】
1、11、20 Uパッキン
2、22 凹部
6 リップ先端
7 当接面
9a、13a 本体
9b、13b 立上部
9c 傾斜面
9d 立上部の内周面と本体の孔の内周面とを面一にして形成した摺接面
9e 立上部上面
10 傾斜面
21 芯金
B、13 バックアップリング
K 隙間
M 一方部材たるピストンロッド
R1、R3 内側リップ
R2 外側リップ
S 他方部材たるシールケース[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a seal structure for a sliding portion, and more particularly to an improvement in a U-packing and a backup ring.
[0002]
[Prior art]
As a seal structure for sealing a sliding portion, the structure shown in FIG. 5 is conventionally known. The seal structure of the sliding portion is used, for example, to seal between a piston rod as one member of the hydraulic shock absorber and a seal case as the other member. To prevent the lower part of the
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-130492 (from page 18, right column, line 18 to page 3, right column,
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, there is a fear that the following disadvantages may be pointed out in the above-described conventional seal structure of the sliding portion. That is, in the above configuration, although the
[0005]
Then, the distribution of the surface pressure received from the
[0006]
Then, since the thickness of the oil film attached to the
[0007]
Here, the above phenomenon will be described with reference to a model diagram of a change in oil film thickness when the
[0008]
For this reason, when the hydraulic pressure is applied to the
[0009]
Furthermore, the backup ring is shaped so as to cover the U packing up to the vicinity of the portion where the inner lip slides on the piston rod, and the backup ring is often made of synthetic resin, and synthetic resin is relatively expensive. However, the production cost is also increased.
[0010]
In addition, in the processing of this type of conventional backup ring, first, it is common to first form a base material by sintering and then form the base material into the above-described shape by cutting, and particularly to process the upper end portion of the backup ring. Since it is difficult, processing is troublesome, and the production cost is also deteriorated in this respect.
[0011]
Therefore, an object of the present invention was created in order to improve the above-mentioned adverse effects, and an object thereof is to improve the sealing property between one member and the other member, Another object is to increase the production cost of the seal.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The sealing structure of the sliding portion in the first problem solving means of the present invention is such that one member is movably inserted into another hollow member, and the other member is provided with U packing and a backup ring supporting the U packing, The U-packing includes an annular inner lip, a lip tip formed on the inner peripheral side of the inner lip, and a slope connected to the lip tip. The backup ring rises from the body and comes into contact with the slope. A lip tip is pressed into contact with one member, the inner peripheral surface of the backup ring is slid in contact with the outer periphery of one member, and the other member is sealed under lubrication. The rising portion is formed in a frusto-conical shape, and a gap is formed between the U packing and the backup ring.
[0013]
Further, the seal structure of the sliding portion in the second means for solving the problem of the present invention is such that one member is movably inserted into another hollow member, and the other member includes a U-packing and a backup ring supporting the U-packing. The U-packing includes an annular outer lip, a lip tip formed on the outer peripheral side of the outer lip, and a slope connected to the lip tip, and the backup ring has an annular body on the slope and rises from the body. A slidable part that presses the tip of the lip against one member, makes the outer peripheral surface of the backup ring slidably contact the inner periphery of one member, and seals the inside of the other member under lubrication. In the seal structure of the portion, the rising portion is formed in a mortar shape, and a gap is formed between the U packing and the backup ring.
[0014]
Even when the fluid pressure is applied from the concave side of the U packing and the lip is pressed against one member side, the U packing and the backup ring have the above-mentioned shape, and the gap is provided between the U packing and the backup ring. When the U-packing is deformed due to the application of fluid pressure from the concave portion of the U-packing, the lip of the U-packing is not pushed into the entire gap, and the contact pressure near the contact portion between the backup body side of the lip and one of the members. Since the gradient is smaller than the contact pressure gradient in the vicinity of the contact portion between the side on which the hydraulic pressure of the lip is loaded and the one member, even if one member reciprocates in the other member, the lip may be an oil film or the like. There is no scraping of the lubricating film, and the sealing performance is improved.
[0015]
In addition, the gap between the U-packing and the backup ring functions as a lubricant reservoir, and the lubricant accumulated in the gap can make the movement of one member smoother. The effect of reducing the frictional force of the lip of the U packing and suppressing the wear is enhanced, and the effect of extending the service life of the U packing can be expected.
[0016]
In addition, since the backup ring has the above-described shape, the backup ring does not need to cover the U-packing to the vicinity of the portion where the lip is in sliding contact with the one member, so that the material of the backup ring can be reduced as compared with the conventional backup ring. Therefore, the production cost can be improved, and unlike the conventional backup ring, the upper end portion has a frusto-conical shape, so that the processing is simple, and the production cost is also improved in this respect.
[0017]
Further, in the seal structure of the sliding portion in the third means for solving the problem of the present invention, in the first or second means for solving the problem, a metal core is provided inside the U packing.
[0018]
Therefore, in this case, even if fluid pressure is applied to the concave portion of the U packing, the elastic deformation of the U packing can be suppressed, so that an increase in the sliding contact pressure can be suppressed. In other words, the movement of the one member can be made smoother, the frictional force of the lip of the U-packing can be further reduced, and the effect of suppressing wear can be further enhanced. The effect is high.
[0019]
Further, in the seal structure of the sliding portion in the fourth problem solving means of the present invention, in the first or second problem solving device, the other member is a cylinder or an outer cylinder of the hydraulic shock absorber or a member connected to them. Wherein one member is a piston rod.
[0020]
In this case, even if the piston rod reciprocates in the cylinder, the lip of the U packing does not scrape off the oil film attached to the piston rod, thereby improving the sealing performance and leaking oil. There is no. That is, since the oil leak is effectively prevented, the function of the hydraulic shock absorber can be maintained.
[0021]
Further, since the U-packing is in sliding contact with the piston rod of the hydraulic shock absorber, the hydraulic oil attached to the piston rod can be stored in the gap. The movement of the U packing can be made smoother, and the effect of reducing the frictional force of the lip of the U packing and the effect of suppressing abrasion are further enhanced, and the effect of extending the life of the U packing is also high.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the description of the present embodiment, the present invention will be described in detail below assuming that the present invention is embodied in a hydraulic shock absorber. The basic embodiment of the present invention is composed of a U packing 1 and a backup ring B as shown in FIG. The U packing 1 is formed in an annular shape having a concave portion 2, and has an annular inner lip R <b> 1 and an annular outer lip R <b> 2 bordering the concave portion 2. A lip tip 6 formed on the inner peripheral side of the inner lip of the U packing 1, an
[0023]
Although not shown, for example, the hydraulic shock absorber includes a cylinder filled with hydraulic oil and a piston rod M movably inserted into the cylinder via a piston, and can generate an appropriate damping force. In the case of the above-described hydraulic shock absorber, the seal structure of the present embodiment is provided between the seal case S provided at the cylinder end and the piston rod M. The concave portion 2 of the U-packing 1 is used under a condition in which hydraulic pressure is applied to the concave portion 2 toward the inside of the cylinder (not shown).
[0024]
The backup ring B includes an annular main body 9a and rising portions 9b rising from the main body 9a and abutting on the
[0025]
Then, the
[0026]
By the way, when the hydraulic shock absorber expands and contracts, that is, when the piston rod M moves up and down with respect to the cylinder in the figure, the hydraulic oil is loaded with pressure by the piston provided on the piston rod M. , The hydraulic pressure is also applied to the concave portion 2 of the U packing 1.
[0027]
Then, since this hydraulic pressure acts in the direction of expanding the concave portion 2 of the U packing 1, the inner lip R1 of the U packing 1 which is in sliding contact with the piston rod M is pressed against the piston rod M, and the outer lip R2 is pressed against the seal case S. It will be imposed.
[0028]
However, a gap K is provided between the
[0029]
At this time, the distribution of the surface pressure received from the piston rod M on the inner lip R1 of the U packing 1 is as shown by a curve P1 in FIG. 2, and the upper part of the inner lip R1 of the U packing 1 in the drawing comes into contact with the piston rod M. The contact pressure gradient θ2 at the portion where the piston ring M contacts the backup ring B side of the inner lip R1 is larger than the contact pressure gradient θ1 at the portion where the piston rod M is in contact.
[0030]
Then, since the thickness of the oil film attached to the piston rod M when passing through the U packing 1 is inversely proportional to the square root of the contact pressure gradients θ1 and θ2, when the piston rod M moves downward in the drawing, that is, When the hydraulic shock absorber expands, the thickness depends on the contact pressure gradient θ2. When the piston rod M moves upward in the drawing, that is, when the hydraulic shock absorber contracts, the thickness depends on the contact pressure gradient θ1. It will be thick. That is, the thickness of the oil film attached to the piston rod M when the hydraulic shock absorber is extended is larger than the thickness of the oil film attached to the piston rod M when the hydraulic shock absorber is contracted. Conversely, it becomes thin.
[0031]
Therefore, the inner lip R1 of the U packing 1 is prevented from scraping off the oil film attached to the piston rod M, and the sealing property is improved, and no oil leaks. That is, since the oil leak is effectively prevented, the function of the hydraulic shock absorber can be maintained.
[0032]
In addition, since hydraulic oil is attached to the piston rod M, the gap K functions as a pool of hydraulic oil, and the hydraulic oil collected in the gap K makes the piston rod move smoothly. In addition to the above, the reduction of the frictional force and the wear of the inner lip R1 of the U packing 1 are further suppressed, so that the effect of extending the life of the U packing is also high.
[0033]
In addition, since the backup ring B has the above-described shape, the backup ring B does not need to cover the U-packing 1 up to the vicinity of the tip 6 which is the sliding contact surface where the inner lip R1 is in sliding contact with the piston rod M. it can. Therefore, production costs can be improved.
[0034]
Further, unlike the conventional backup ring, the upper end has a frusto-conical shape, so that the processing is simple, and the production cost is also improved in this respect.
[0035]
If the inner lip R1 of the U-packing 1 is formed to be thicker, the bending strength of the inner lip R1 becomes stronger when hydraulic pressure is applied to the concave portion 2 of the U-packing 1, so that the inner lip R1 is less likely to be elastically deformed. The increase in the sliding contact pressure can be further suppressed.
[0036]
In the present embodiment, the case where the U packing 1 and the backup ring B are slid on the piston rod M, which is one member, has been described. On the contrary, the one member is provided on the outer peripheral side of the U packing and the backup ring. In correspondence with the position, a lip tip formed on the outer peripheral side of the outer lip of the U packing and an inclined surface connected to the lip tip are formed, and the outer lip of the U packing is slidably contacted with one member to back up. The ring is constituted by an annular main body on the inclined surface and a rising portion rising from the main body and abutting on the inclined surface, the rising portion is formed in a mortar shape, and the outer peripheral surface of the backup ring is substantially equal to the lip tip. Even if the space is formed on the same extension line and a gap is formed between the U packing and the backup ring, the above-described effects can be achieved. It is.
[0037]
Further, as shown in FIG. 3, the
[0038]
Subsequently, a modified example of the present embodiment will be described. Since the description of the same members will be repeated, the detailed description thereof will be omitted by only assigning the same reference numerals. In this modification, as shown in FIG. 3, a
As a result, even if hydraulic pressure is applied to the
[0039]
【The invention's effect】
According to the invention of each claim, even when the fluid pressure is applied from the concave side of the U packing and the lip is pressed against the one member side, the U packing and the backup ring are formed in the above shape, and the U packing and the backup ring are formed. When the U-packing is deformed by applying a fluid pressure from the concave portion of the U-packing, the lip of the U-packing is not pushed into the entire gap, and the lip of the lip and the one side member The contact pressure gradient in the vicinity of the contact portion with the lip becomes smaller than the contact pressure gradient in the vicinity of the contact portion between the lip where the hydraulic pressure is applied and the one member, so that one member reciprocates in the other member. However, the lip does not scrape off a lubricating film such as an oil film, and the sealing property is improved.
[0040]
In addition, the gap between the U-packing and the backup ring functions as a lubricant reservoir, and the lubricant accumulated in the gap can make the movement of one member smoother. The effect of reducing the frictional force of the lip of the U packing and suppressing the wear is enhanced, and the effect of extending the service life of the U packing can be expected.
[0041]
In addition, since the backup ring has the above-described shape, the backup ring does not need to cover the U-packing to the vicinity of the portion where the lip is in sliding contact with the one member, so that the material of the backup ring can be reduced as compared with the conventional backup ring. Therefore, the production cost can be improved, and unlike the conventional backup ring, the upper end portion has a frusto-conical shape, so that the processing is simple, and the production cost is also improved in this respect.
[0042]
Furthermore, according to the third aspect of the invention, when a fluid pressure is applied to the concave portion of the U packing, the bending strength is further increased, the elastic deformation is less likely to occur, and an increase in the sliding contact pressure can be suppressed. Therefore, the movement of the one member can be made smoother, and the effect of reducing the frictional force of the inner lip of the U-packing and suppressing the wear can be further enhanced, so that the effect of extending the life of the U-packing is also high.
[0043]
Further, according to the invention of claim 4, even if the piston rod reciprocates in the cylinder, the lip of the U packing does not scrape off the oil film attached to the piston rod, thereby improving the sealing performance and leaking oil. Nothing. That is, since the oil leak is effectively prevented, the function of the hydraulic shock absorber can be maintained.
[0044]
Further, since the U-packing is in sliding contact with the piston rod of the hydraulic shock absorber, the hydraulic oil attached to the piston rod can be stored in the gap. The movement of the U packing can be made smoother, and the effect of reducing the frictional force of the lip of the U packing and the effect of suppressing abrasion are further enhanced, and the effect of extending the life of the U packing is also high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a seal structure of a sliding portion in the present embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a pressure distribution in a seal structure of a sliding portion in the present embodiment.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a seal structure of a sliding portion in another configuration.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a U-packing according to a modification of the present embodiment.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a conventional seal structure for a sliding portion.
FIG. 6 is a diagram showing a pressure distribution in a conventional seal structure of a sliding portion.
FIG. 7 is a model diagram showing a change in the thickness of an oil film when a piston rod having a conventional seal structure for a sliding portion reciprocates with respect to a cylinder.
[Explanation of symbols]
1, 11, 20 U packing 2, 22 recess 6
Claims (4)
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JP2002352120A JP2004183799A (en) | 2002-12-04 | 2002-12-04 | Sliding part seal structure |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN105353090A (en) * | 2015-11-30 | 2016-02-24 | 无锡拓能自动化科技有限公司 | Gas sensor calibration container capable of being sealed |
-
2002
- 2002-12-04 JP JP2002352120A patent/JP2004183799A/en active Pending
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