JP2007247672A - Sealing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば建設機械や運搬車両等のアクチュエータとして用いられる油圧シリンダ等に使用される密封装置に関するものである。 The present invention relates to a sealing device used for, for example, a hydraulic cylinder used as an actuator of a construction machine or a transport vehicle.
油圧シリンダ等に使用される密封装置としては、図3(a)に示すような、樹脂部材110とOリング120とからなる密封装置100が従来から知られている。密封装置100は、油圧シリンダのロッド用の密封装置として、油圧シリンダの内周摺動部に使用され、外部への油漏れ防止を目的している。
As a sealing device used for a hydraulic cylinder or the like, a
樹脂部材110は、四フッ化エチレン(PTFE)等の樹脂材料からなる断面矩形の環状部材であり、シリンダ200の内周面に設けられた環状溝201に装着される。そして、その内周面111がピストン300の外周面に摺接し、その低圧側端面112が環状溝201の低圧側側壁202に当接することにより、高圧側Hからの油漏れを防いでいる。
The
また、樹脂部材110と環状溝201の溝底との間には、ゴム製のOリング120が配設されており、樹脂部材110をピストン300に向かって付勢して樹脂部材110の内周面111とピストン300の外周面との間の接触圧力を確保している。
Further, a rubber O-
しかしながら、このような樹脂部材は、耐圧性・耐摩耗性は高いものの、摺動相手面への密着性が悪く、密封性能に劣るため、油漏れが許されない(例えば、漏れた油を回収するための機構を備えていない等)用途への適用が困難であった。 However, such a resin member has high pressure resistance and wear resistance, but has poor adhesion to the sliding mating surface and poor sealing performance, so oil leakage is not allowed (for example, recovering leaked oil) For example, it is difficult to apply to a use.
そこで、耐圧性・耐摩耗性を保持しながら、シール性を高めるために、図3(b)に示すような、樹脂部材の摺動面に凸部113を設けたものが特許文献1に開示されている。 Therefore, in order to improve the sealing performance while maintaining the pressure resistance and the wear resistance, as shown in FIG. Has been.
この樹脂部材110aは、図4(a)に示すように、接触圧力分布Yにおいて凸部113部分の接触圧力の勾配の傾きを急にすることにより、上述した樹脂部材110に対してシール性の向上を図っている。
しかしながら、凸部113は凸部先端の相手摺動面への接触面積が小さいため、凸部先端付近に接触圧力のピークが発生する。そして、高圧側Hの圧力が大きくなると、図4(b)に示すように、凸部先端部分の接触圧力が上昇し、該部分における潤滑性が低下する等して凸部に摩耗が発生してしまう。
However, since the
そして、凸部113の摩耗が大きくなると、Oリング120のしめ代が低下してOリング120による接触圧力の確保の効果が低下してしまい、シール性が低下してしまう。また、凸部113が摩耗して摺動面積等が変化することにより、樹脂部材の挙動が不安定となり、このこともシール性の低下の原因となる。
And if wear of the convex
本発明は上記の従来技術の課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、シール性を維持しつつ摺動部分の摩耗を抑制することができる密封装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a sealing device that can suppress wear of a sliding portion while maintaining sealing performance. is there.
上記目的を達成するために、本発明における密封装置は、
軸孔を有するハウジングと前記軸孔に挿入される軸のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着されて、これら2部材間の環状隙間を密封する密封装置であって、
他方の部材に向かって突出し、その先端が該他方の部材に摺接する凸部を備えた環状の樹脂部材を備える密封装置において、
前記凸部は、低圧側斜面と高圧側斜面を両裾として構成され、
高圧側からの圧力により、
前記樹脂部材の前記凸部よりも高圧側の部分が前記他方の部材から離れて、前記凸部の前記高圧側斜面と前記他方の部材の周面との間の傾斜角度が大きくなるとともに、
前記樹脂部材の前記凸部よりも低圧側の部分が前記他方の部材に近づいて、前記凸部の前記低圧側斜面が前記他方の部材の周面に密着することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a sealing device according to the present invention comprises:
A sealing device that is attached to an annular groove provided in one member of a housing having a shaft hole and a shaft inserted into the shaft hole, and seals an annular gap between the two members,
In a sealing device provided with an annular resin member that protrudes toward the other member and that has a convex portion whose tip is in sliding contact with the other member,
The convex part is configured with a low-pressure side slope and a high-pressure side slope as both hems,
Due to the pressure from the high pressure side,
A portion on the high pressure side of the convex portion of the resin member is separated from the other member, and an inclination angle between the high pressure side inclined surface of the convex portion and the peripheral surface of the other member is increased.
A portion of the resin member on the low pressure side than the convex portion approaches the other member, and the low pressure side inclined surface of the convex portion is in close contact with the peripheral surface of the other member.
このように、加圧時には凸部先端だけでなく低圧側斜面も相手部材に密着することにより樹脂部材は他方の部材に対して面状に接触することになる。したがって、摺動部分の接触圧力が低減されて摺動部分の摩耗が抑制される。また、面状に接触することにより接触圧力のピークは低下するが、凸部の高圧側斜面の他方の部材に対する傾斜が大きくなることによって凸部先端付近の接触圧力の勾配の傾きが急になり、十分なシール性を得ることができる。 In this way, when pressing, not only the tip of the convex portion but also the low-pressure side slope is brought into close contact with the mating member, so that the resin member comes into contact with the other member in a planar shape. Therefore, the contact pressure of the sliding part is reduced and wear of the sliding part is suppressed. In addition, the contact pressure peak decreases due to the contact with the surface, but the slope of the contact pressure gradient near the tip of the convex portion becomes steep as the inclination of the high-pressure side slope of the convex portion increases with respect to the other member. Sufficient sealing performance can be obtained.
前記樹脂部材を前記他方の部材側に付勢する付勢部材をさらに備え、
前記樹脂部材は、高圧側端面および低圧側端面が環状溝の溝底側から他方の部材側に向かうにつれて低圧側に傾斜しており、溝底側周面が高圧側から低圧側に向かうにつれて前記環状溝の溝底側に傾斜しており、
無圧時には、前記付勢部材による付勢力によって、前記凸部の先端が前記他方の部材に密着しており、
加圧時には、前記樹脂部材の前記高圧側端面および前記凸部の高圧側斜面に働く圧力と、溝底側周面に働く付勢部材の付勢力とにより、前記樹脂部材が前記凸部先端を支点として回動することによって、前記凸部の前記低圧側斜面が前記他方の部材に密着し、前記樹脂部材の前記低圧側端面が前記環状溝の低圧側側壁に密着する構成でもよい。
A biasing member that biases the resin member toward the other member;
The resin member is inclined to the low pressure side as the high pressure side end surface and the low pressure side end surface go from the groove bottom side of the annular groove to the other member side, and as the groove bottom side peripheral surface goes from the high pressure side to the low pressure side, It is inclined to the groove bottom side of the annular groove,
When no pressure is applied, the urging force of the urging member causes the tip of the convex portion to be in close contact with the other member,
At the time of pressurization, the resin member pushes the tip of the convex portion by the pressure acting on the high pressure side end surface of the resin member and the high pressure side slope of the convex portion, and the biasing force of the biasing member acting on the circumferential surface on the groove bottom side. By rotating as a fulcrum, the low pressure side slope of the convex portion may be in close contact with the other member, and the low pressure side end surface of the resin member may be in close contact with the low pressure side wall of the annular groove.
このように、無圧時には凸部先端が相手部材に接触するため、凸部先端部分の接触圧力が上昇して凸部先端付近に接触圧力のピークが発生しているが、加圧時には樹脂部材が凸部先端を支点として回動することにより、凸部の低圧側斜面が相手部材に接触して相手部材に対して面で接触することになる。 In this way, when no pressure is applied, the tip of the convex portion comes into contact with the mating member, so that the contact pressure at the tip of the convex portion rises and a peak of the contact pressure occurs near the tip of the convex portion. However, by rotating around the tip of the convex part, the low-pressure side slope of the convex part comes into contact with the mating member and comes into contact with the mating member on the surface.
以上説明したように、本発明により、シール性を維持しつつ摺動部分の摩耗を抑制することができ、密封装置の長寿命化を図ることができる。 As described above, according to the present invention, wear of the sliding portion can be suppressed while maintaining the sealing performance, and the life of the sealing device can be extended.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. .
図1および図2を参照して、実施例に係る密封装置について説明する。図1は、本実施例に係る密封装置10の径方向に沿って切断して得られる模式的切断面である。図2は、
本実施例に係る密封装置の装着状態を示す模式的断面図であり、(a)は無圧時の状態、(b)は加圧時の状態をそれぞれ示す。
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the sealing device which concerns on an Example is demonstrated. FIG. 1 is a schematic cut surface obtained by cutting along the radial direction of the sealing device 10 according to the present embodiment. FIG.
It is typical sectional drawing which shows the mounting state of the sealing device which concerns on a present Example, (a) shows the state at the time of no pressure, (b) shows the state at the time of pressurization, respectively.
本実施例に係る密封装置1は、油圧ピストンのロッドパッキンとして使用されるものであり、環状の樹脂部材2と、その外周側に配設されるゴム製のOリング3とから構成され、シリンダ(ハウジング)4の内周面に設けられた環状溝40に装着されてシリンダ4の内周面とピストン(軸)5の外周面との間の環状隙間を密封し、高圧側Hから低圧側Lへの油漏れを防止する。
A sealing device 1 according to the present embodiment is used as a rod packing for a hydraulic piston, and is composed of an
樹脂部材2は、四フッ化エチレン(PTFE)等の樹脂からなる環状部材であり、その内周面がピストン5の外周面に摺接し、その低圧側Lの端面がシリンダ4の環状溝40の低圧側側壁に密着することにより、シリンダ4の内周面とピストン5の外周面との間の環状隙間が密封される。
The
樹脂部材2の基本的な形状は略矩形を呈するが、その内周面にはピストン5に向かって突出する凸部20が設けられている。凸部20は軸方向に沿って偏倚した形状を呈し、その両裾をなす斜面のうち低圧側Lの斜面20aは、ピストン5の外周面から環状溝40に向かってわずかに傾斜している。一方、高圧側Hの斜面20bは低圧側斜面20aよりも大きな角度でピストン5の外周面から環状溝40に向かって傾斜している。
Although the basic shape of the
また、樹脂部材2の高圧側Hと低圧側Lの両端面21、22は、外周側から内周側(環状溝40の溝底側からピストン5側)に向かうにつれて低圧側Lの方向に傾斜しており、外周面23は、高圧側Hから低圧側Lに向かうにつれ外径方向(環状溝40の溝底側)に傾斜している。
Further, both
樹脂部材2の端面21と端面22および外周面23と凸部20の低圧側斜面20aとは、それぞれ略平行に形成されている。また、高圧側端面21と凸部20の高圧側斜面20bとの間には、無圧時においてピストン5の外周面と略平行な周面24が形成されている。
The
Oリング3は、樹脂部材2と環状溝40の溝底との間に配設されて、樹脂部材2をピストン5に向かって付勢する付勢部材であり、その外径が環状溝40の溝底径よりも大きく設定されることにより、樹脂部材2と環状溝40の溝底との間で圧縮され、樹脂部材2をピストン5に向かって付勢する弾性力が発生する。
The O-
次に、密封装置1の装着状態について図2(a)、(b)を参照して説明する。 Next, the mounting state of the sealing device 1 will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b).
まず、図2(a)に示すように、無圧状態においては、樹脂部材2は凸部20のみがピストン5の外周面に摺接しており、図中Xで示すような接触圧力分布が形成される。すなわち、凸部20の先端付近で接触圧力のピークが発生している。
First, as shown in FIG. 2A, in the non-pressure state, only the
次に、高圧側Hから圧力Pが作用して加圧状態になると、Oリング3が低圧側Lに押し込まれることによって外周面23が内径方向に受ける力と、高圧側端面21、高圧側斜面20b、周面24が高圧側Hから受ける圧力Pとにより、樹脂部材2は凸部20の先端を支点として低圧側Lに回動することになる。
Next, when the pressure P is applied from the high pressure side H to be in a pressurized state, the force that the outer
その結果、樹脂部材2は凸部20の先端を境として高圧側Hの部分がピストン5から離れるとともに、低圧側Lの部分がピストン5に近づいていき、図2(b)に示すように、凸部20の低圧側斜面20aがピストン5の外周面に密着し、低圧側端面22が環状溝40の低圧側側壁41に密着するようになる。すなわち、凸部20の先端による線の接触か
ら、凸部20の低圧側斜面20aによる面の接触に切り替わることになる。
As a result, the
そして、樹脂部材2とピストン5の外周面との摺接部分の接触圧力は、図中X´で示すように、凸部20の低圧側斜面20a全体にわたって接触圧力のピークが発生するような分布となり、図4(b)に示すような、加圧状態においても凸部20先端部のみが摺接している場合と比して、接触圧力のピークが低下することになる。したがって、樹脂部材2のピストン5外周面に摺動する部分における接触圧力は低減されることになる。
Then, the contact pressure at the sliding contact portion between the
また、凸部20の高圧側斜面20bのピストン5の外周面に対する傾斜角度が、樹脂部材2の回動により、無圧状態のときと比してより大きくなるため、接触圧力の勾配もより一層急となり、接触圧力のピークは、無圧状態のときと比して大きくなる。
Further, since the inclination angle of the high-pressure side inclined surface 20b of the
すなわち、図4(b)に示す場合と比して、ピストン5の外周面に面で接触することにより接触圧力のピークは低下するが十分な接触圧力を確保することができ、十分なシール性を得ることができる。
That is, as compared with the case shown in FIG. 4B, the peak of the contact pressure is reduced by contacting the outer peripheral surface of the
したがって、十分なシール性を確保しつつ接触圧力を低減することにより摺動部分の摩擦を抑制することができ、密封装置の長寿命化を図ることができる。 Therefore, the friction of the sliding portion can be suppressed by reducing the contact pressure while ensuring sufficient sealing performance, and the life of the sealing device can be extended.
本実施例においては、樹脂部材2の両端面21、22がそれぞれ略平行に形成されているが、これに限られるものではない。
In the present embodiment, both end faces 21 and 22 of the
1 密封装置
2 樹脂部材
3 Oリング
4 シリンダ
5 ピストン
X、X´ 接触圧力分布
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
他方の部材に向かって突出し、その先端が該他方の部材に摺接する凸部を備えた環状の樹脂部材を備える密封装置において、
前記凸部は、低圧側斜面と高圧側斜面を両裾として構成され、
高圧側からの圧力により、
前記樹脂部材の前記凸部よりも高圧側の部分が前記他方の部材から離れて、前記凸部の前記高圧側斜面と前記他方の部材の周面との間の傾斜角度が大きくなるとともに、
前記樹脂部材の前記凸部よりも低圧側の部分が前記他方の部材に近づいて、前記凸部の前記低圧側斜面が前記他方の部材の周面に密着することを特徴とする密封装置。 A sealing device that is attached to an annular groove provided in one member of a housing having a shaft hole and a shaft inserted into the shaft hole, and seals an annular gap between the two members,
In a sealing device provided with an annular resin member that protrudes toward the other member and that has a convex portion whose tip is in sliding contact with the other member,
The convex part is configured with a low-pressure side slope and a high-pressure side slope as both hems,
Due to the pressure from the high pressure side,
A portion on the high pressure side of the convex portion of the resin member is separated from the other member, and an inclination angle between the high pressure side inclined surface of the convex portion and the peripheral surface of the other member is increased.
A sealing device, wherein a portion of the resin member on the low pressure side of the convex portion approaches the other member, and the low pressure side inclined surface of the convex portion is in close contact with the peripheral surface of the other member.
前記樹脂部材は、高圧側端面および低圧側端面が環状溝の溝底側から他方の部材側に向かうにつれて低圧側に傾斜しており、溝底側周面が高圧側から低圧側に向かうにつれて前記環状溝の溝底側に傾斜しており、
無圧時には、前記付勢部材による付勢力によって、前記凸部の先端が前記他方の部材に密着しており、
加圧時には、前記樹脂部材の前記高圧側端面および前記凸部の高圧側斜面に働く圧力と、溝底側周面に働く付勢部材の付勢力とにより、前記樹脂部材が前記凸部先端を支点として回動することによって、前記凸部の前記低圧側斜面が前記他方の部材に密着し、前記樹脂部材の前記低圧側端面が前記環状溝の低圧側側壁に密着することを特徴とする請求項1に記載の密封装置。 A biasing member that biases the resin member toward the other member;
The resin member is inclined to the low pressure side as the high pressure side end surface and the low pressure side end surface go from the groove bottom side of the annular groove to the other member side, and as the groove bottom side peripheral surface goes from the high pressure side to the low pressure side, It is inclined to the groove bottom side of the annular groove,
When no pressure is applied, the urging force of the urging member causes the tip of the convex portion to be in close contact with the other member,
At the time of pressurization, the resin member pushes the tip of the convex portion by the pressure acting on the high pressure side end surface of the resin member and the high pressure side slope of the convex portion, and the biasing force of the biasing member acting on the circumferential surface on the groove bottom side. By rotating as a fulcrum, the low-pressure side slope of the convex portion is in close contact with the other member, and the low-pressure side end surface of the resin member is in close contact with the low-pressure side wall of the annular groove. Item 2. The sealing device according to Item 1.
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Cited By (1)
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US9157530B2 (en) | 2012-03-12 | 2015-10-13 | Nok Corporation | Sealing device and sealing structure |
-
2006
- 2006-03-13 JP JP2006068003A patent/JP2007247672A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101563100B1 (en) * | 2012-03-12 | 2015-10-23 | 엔오케이 가부시키가이샤 | Sealing device and sealing structure |
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