JP2009041712A - Ｕパッキン - Google Patents

Abstract

【課題】装着作業性の低下を招くことなく、シール性の低下を抑制することのできるＵパッキンを提供する。
【解決手段】軸５００に設けられた環状溝５０１に装着され、軸５００とハウジング６００との間の環状隙間を封止するＵパッキン１００において、ハウジング６００に対して摺動する外周リップ１１が設けられている側の外周ヒール１３の内部に環状の金属製のコイルスプリング２０が埋め込まれていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、断面がＵ形をしたリング状のＵパッキンに関するものである。

従来、２部材間の環状隙間を封止するパッキンとして、ゴム製のＵパッキンが知られている。例えば、トラックのトランスミッション部に使用される空圧用パッキンなど、自動車用の空圧用パッキンとして用いられる場合には、高温環境下で長時間使用される。そのため、パッキンのリップ部は、リップ先端のしめ代が減少する方向に経時的に変形してしまう、いわゆる「ヘタリ」が生ずる。

この「ヘタリ」の発生について、図３〜図６を参照して説明する。図３は従来例に係るＵパッキンの使用状態を説明する模式的断面図である。なお、図３においては、説明のため、Ｕパッキンは外力を受けていない状態を示している。図４は従来例に係るＵパッキンの模式的断面図である。なお、図４においては、切断面のみを示している。図５は従来例に係るＵパッキンの使用状態を示す模式的断面図である。図６は従来例に係るＵパッキンの経時劣化に関する試験結果を示すグラフである。

図示の従来例に係るＵパッキン２００は、軸５００に設けられた環状溝５０１に装着され、軸５００とハウジング６００（の軸孔）との間の環状隙間を封止するものである。

Ｕパッキン２００は、ハウジング６００の軸孔内周面に対して摺動する外周リップ２０１と、軸５００の環状溝５０１の溝底面に対して密着する内周リップ２０２とを備えている。また、Ｕパッキン２００において、外周リップ２０１及び内周リップ２０２とは反対側の端部は、それぞれ外周ヒール２０３及び内周ヒール２０４と称される。

図３中のＵパッキン２００及び図４中のＵパッキン２００のうち点線で示したものは、初期形状であって外力が作用していない状態のＵパッキン２００を示している。図３に示すように、外周リップ２０１は所定のしめ代が設定される。このしめ代は、摺動抵抗とシール性能とのバランスを考慮して設定される。

しかしながら、この外周リップ２０１は、上記の通り、リップ先端のしめ代が減少する方向に経時的に変形してしまう、いわゆる「ヘタリ」が生ずる。図４のＵパッキン２００のうち実線で示したものは、経時劣化後（経時劣化試験後）のＵパッキン２００を示している。

上記の変形は、密封対象流体による加圧時間が長いほど起こり易い。図６は、経時劣化に関する試験結果を示すグラフであり、温度１２０℃の環境下における経過時間に対するしめ代の変化率の推移を示したものである。このグラフから、加圧状態（一定圧力（０．７ＭＰａ）をかけた状態）の場合の方が、無圧状態の場合に比べてリップが変形してしまい易いことが分かる。ここで、しめ代は、［｛Ｕパッキンを環状溝に装着した時（ハウジングへの装着前）の外周リップの最大外径｝−（ハウジングの軸孔の内径）］÷２である。そして、初期状態でのしめ代変化率を０％とし、しめ代が０になったときのしめ代変化率を１００％としている。つまり、初期状態におけるしめ代をＡ０、現在のしめ代をＡとしたときの現在のしめ代変化率は、｛（Ａ０−Ａ）÷Ａ０｝×１００（％）となる。

加圧状態の場合の方が無圧状態の場合に比べてリップが経時的に変形してしまい易いことに関しては、リップだけでなくヒールも影響していると考えられる。その理由について
、図５を参照して説明する。図５はＵパッキン２００の使用状態を示すもので、図中右側が高圧となる側（Ｈ）で、図中左側が低圧となる側（Ｌ）である。なお、この従来例に係るＵパッキン２００は空圧用であり、空気圧によって、図中右側は高圧となる。また、図５に示すＵパッキン２００の外周ヒール２０３のうち、点線で示したものは無圧状態（右側と左側の圧力が等しい状態）の場合を示し、実線で示したものは加圧状態の場合を示している。

加圧状態の場合には、Ｕパッキン２００は環状溝５０１の低圧側（Ｌ）の側面に押し込まれて、外周ヒール２０３は外周側に変形する。これにより、図５に示すように、外周ヒール２０３には外周側にモーメントＰ０が作用し、これに伴って、外周リップ２０１には内周側に向かうモーメントＱ０が作用する。従って、加圧状態の場合の方が無圧状態の場合に比べてリップが内周側に向かって変形してしまい易くなる。つまり、リップは、リップ先端のしめ代が減少する方向に変形してしまい易くなる。

そして、外周リップ２０１が、リップ先端のしめ代が減少する方向に経時的に変形するにつれてシール性も低下してしまう。このことから、リップの経時的な変形を抑制することによって、寿命を延ばすことができることが分かる。

そこで、ヒール側の強度を高めることにより、外周リップ２０１の経時的な変形を抑制することができると考えられる。しかしながら、Ｕパッキン２００の装着作業性を高めるためには、Ｕパッキン２００全体の弾性を損なわないようにしなければならない。

例えば、特許文献１には、リップとは反対側の端部全体の強度を高める技術が開示されている。この技術の場合には、リップとは反対側の端部全体の強度が高くなるため、拡径方向や縮径方向への変形量が制限されてしまい、環状溝への装着作業性が低下してしまう。あるいは、環状溝が設けられる部材（軸またはハウジング）を複数部材から構成して、Ｕパッキンを装着した後に複数の部材を固定することで環状溝が形成されるようにしなければならない。この場合、部品点数が増加し、組み立て工数も増加してしまう。
特開平１１−１０１３４８号公報

本発明の目的は、装着作業性の低下を招くことなく、シール性の低下を抑制することのできるＵパッキンを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明のＵパッキンは、
２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着され、これら２部材間の環状隙間を封止するＵパッキンにおいて、
２部材のうちの他方の部材に対して摺動するリップが設けられている側のヒールの内部に環状の補強部材が埋め込まれていることを特徴とする。

本発明によれば、Ｕパッキンに補強部材が埋め込まれているため、加圧状態の場合においても、他方の部材に対して摺動するリップが設けられている側のヒールの変形を抑制することができる。これにより、当該ヒールの変形に伴うリップの変形を抑制することができる。従って、当該リップが、リップ先端のしめ代が減少する方向に経時的に変形してしまうことを抑制できる。

また、他方の部材に対して摺動するリップが設けられている側のヒールの部分だけが補強されるので、拡径方向や縮径方向への変形量が制限されてしまうことはない。従って、Ｕパッキンの装着作業性が妨げられることはない。

前記補強部材は金属製のコイルスプリングであるとよい。

これにより、熱による変形を効果的に抑制できる。また、Ｕパッキンを拡径したり縮径したりする際には、コイルスプリングは弾性的に伸縮するため、Ｕパッキンを拡径したり縮径したりする際の妨げにならない。

以上説明したように、本発明によれば、装着作業性の低下を招くことなく、シール性の低下を抑制することができる。

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。

（実施例）
図１及び図２を参照して、本発明の実施例に係るＵパッキンについて説明する。図１は本発明の実施例に係るＵパッキンの模式的断面図である。図２は本発明の実施例に係るＵパッキンの使用状態を示す模式的断面図である。

本実施例に係るＵパッキン１００は、例えば、トラックのトランスミッション部に使用される空圧用パッキンなど、自動車用の空圧用パッキンとして好適に用いることができる。このような用途に用いられる場合、高圧側の圧力（空圧）は最大で１ＭＰａ程度となる。

＜Ｕパッキン＞
本実施例に係るＵパッキン１００は、ゴム状弾性体（コイルスプリング２０を除く）から構成され、軸５００に設けられた環状溝５０１に装着され、軸５００とハウジング６００（の軸孔）との間の環状隙間を封止するものである。

Ｕパッキン１００は、ハウジング６００の軸孔内周面に対して摺動する外周リップ１１と、軸５００の環状溝５０１の溝底面に対して密着する内周リップ１２とを備えている。内周リップ１２の軸方向の先端側には、周方向に沿って、突起部１５が等間隔に複数設けられている。また、Ｕパッキン１００において、外周リップ１１及び内周リップ１２とは反対側の端部は、それぞれ外周ヒール１３及び内周ヒール１４と称される。

そして、本実施例に係るＵパッキン１００においては、外周ヒール１３の内部に、金属製のコイルスプリング２０が埋め込まれている。このコイルスプリング２０は、軸５００の軸心と同心となるように、外周ヒール１３に沿って埋め込まれている。

以上のように構成されるＵパッキン１００を環状溝５０１に装着すると、図２に示すように、Ｕパッキン１００の内周面側は、全面的に環状溝５０１の溝底面に密着する。また、Ｕパッキン１００のヒール側の側面は全面的に環状溝５０１の溝側面（低圧側（Ｌ）となる側の側面）に密着する。また、Ｕパッキン１００に備えられた突起部１５は、環状溝５０１の溝側面（高圧側（Ｈ）となる側の側面）に密着する。そして、Ｕパッキン１００
に備えられた外周リップ１１は、ハウジング６００（の軸孔表面）に摺動自在に密着する。このようにして、軸５００とハウジング６００との間の環状隙間が、Ｕパッキン１００によって封止される。

＜本実施例に係るＵパッキンの優れた点＞
本実施例に係るＵパッキン１００によれば、金属製のコイルスプリング２０が埋め込まれているため、加圧状態の場合においても、外周ヒール１３の外周側への変形を抑制することができる。これにより、外周ヒール１３の変形に伴う外周リップ１１の変形を抑制することができる。

つまり、加圧状態の場合においては、外周ヒール１３には外周側にモーメントＰ１が作用し、これに伴って、外周リップ１１には内周側に向かうモーメントＱ１が作用する（図２参照）。しかしながら、本実施例に係るＵパッキン１００においては外周ヒール１３の内部にコイルスプリング２０が埋め込まれているため、加圧状態の場合においても外周ヒール１３に作用するモーメントＰ１を抑制できる。これにより、外周リップ１１に作用するモーメントＱ１も抑制できる。従って、外周リップ１１が、リップ先端のしめ代が減少する方向に経時的に変形してしまうことを抑制できる。つまり、いわゆる「ヘタリ」を抑制し、高温環境下で長時間使用される場合であっても、寿命を延ばすことが可能となる。

また、本実施例に係るＵパッキン１００によれば、外周ヒール１３の部分だけがコイルスプリング２０によって補強されるので、拡径方向や縮径方向への変形量が制限されてしまうことはない。つまり、Ｕパッキン１００全体の弾性が損なわれることはない。従って、Ｕパッキン１００の装着作業性が妨げられることはない。また、軸５００を複数部材から構成して、Ｕパッキン１００を装着した後に複数の部材を固定することで環状溝が形成されるような構成を採用する必要もない。

また、本実施例においては、外周ヒール１３を補強するための補強部材を金属製のコイルスプリング２０により構成したことで、熱による変形を効果的に抑制できる。また、Ｕパッキン１００を拡径したり縮径したりする際には、コイルスプリング２０は弾性的に伸縮するため、Ｕパッキン１００を拡径したり縮径したりする際の妨げにならない。したがって、より一層、Ｕパッキン１００の装着作業性を高めることができる。

＜その他＞
上記実施例においては、Ｕパッキンが軸に設けられた環状溝に装着され、外周リップがハウジングの軸孔の表面に摺動するタイプの場合を例にして説明した。しかしながら、本発明に係るＵパッキンは、ハウジングの軸孔に設けられた環状溝に装着され、内周リップが軸表面に摺動するタイプの場合にも適用可能である。この場合には、補強部材（金属製のコイルスプリング）を内周ヒールの内部に埋め込めばよいことは言うまでもない。

図１は本発明の実施例に係るＵパッキンの模式的断面図である。 図２は本発明の実施例に係るＵパッキンの使用状態を示す模式的断面図である。 図３は従来例に係るＵパッキンの使用状態を説明する模式的断面図である。 図４は従来例に係るＵパッキンの模式的断面図である。 図５は従来例に係るＵパッキンの使用状態を示す模式的断面図である。 図６は従来例に係るＵパッキンの経時劣化に関する試験結果を示すグラフである。

符号の説明

１１ 外周リップ
１２ 内周リップ
１３ 外周ヒール
１４ 内周ヒール
１５ 突起部
２０ コイルスプリング
１００ パッキン
５００ 軸
５０１ 環状溝
６００ ハウジング

Claims (2)

1. ２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着され、これら２部材間の環状隙間を封止するＵパッキンにおいて、
   ２部材のうちの他方の部材に対して摺動するリップが設けられている側のヒールの内部に環状の補強部材が埋め込まれていることを特徴とするＵパッキン。
2. 前記補強部材は金属製のコイルスプリングであることを特徴とする請求項１に記載のＵパッキン。

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