JP2011163554A - 密封構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】往復動ロッド1が挿通される孔部の内周面に形成された凹溝4に装着される内径リップ13と外径リップ14を備えたゴム製の弾性シール10、及び弾性シール10の背面15を受持するバックアップリング16とを具備した密封構造に於て、低圧側端部25がバックアップリング16に当接すると共に弾性シール10のシール内周面10Cを背面15寄りにて受持する薄肉壁部20Bと、薄肉壁部20Bに連設されてシール内周面10Cの軸心方向中間部に凹設された小凹溝部19に嵌合する丸山形膨出部20Aとを、一体に有する合成樹脂製ガイドリング20を設け、受圧の際に、弾性シール10の内径リップ13の付け根部近傍のゴムを、丸山形膨出部20Aによって外径方向へ誘導するように構成した。
【選択図】図2
Description
機器のコンパクト化と高圧化に寄与できること。(ii)シールを装着する溝を、一体加工溝として部品点数を減少すること。
上記要望(i)に応える密封構造としては、シール自体のコンパクト化、シール剛性のアップ、シール形状の複雑化が必要であるが、上記一体加工溝から成るシール溝(凹溝)内に、シールを装着する作業性(シール装着性)が極めて悪くなって、上記要望(ii)に対応できなくなる。
また、上記要望(i)に於て、高圧に使用可能な密封構造として、2本のシール溝(凹溝)を形成して、各々に、シールを装着する2重密封構造が採用される。例えば、特許文献1に記載の発明では、図13に示すような2本のシール溝(凹溝)40,41にゴム製のU字状の第1シール46・第2シール47を夫々装着し、かつ合成樹脂製バックアップリング42を第2シール47の背面47a側に装着する2重密封構造が提案されている。
さらに、圧力Pが上昇すると、図14に示す如く、変形し易いゴム製の第1シール46・第2シール47は、矢印f1 ,f2 にて示す大きな圧接面圧をもって、ピストンロッド43の外周面に圧接し、ピストンロッド43の往復作動抵抗が過大となり、かつ、第1シール46・第2シール47の圧接部位の摩耗も過大となる。
そこで、仮に、第1シール46・第2シール47を合成樹脂製とすると、往復作動抵抗が減少して比較的良好な結果が得られ、間隙48Aへのはみ出し(噛み込み49)も防止できる。しかし、低圧時のシール性に劣り、かつ、シール溝40,41への装着性が悪くなってしまう。
また、上記弾性シールが横断面Y字状のYシールである。
また、上記弾性シールが横断面U字状乃至Y字状であって、上記外径リップの外周面の付け根部近傍に、小凹窪を形成した。
また、上記バックアップリングは、その外周端面に低圧側へ拡径する勾配誘導面を形成して、受圧の際に、上記弾性シールの背面基部のゴムを低圧側かつ外径方向へ誘導するように構成した。
また、上記凹溝は、一体加工溝であり、上記ガイドリングは切れ目の無い閉環状である。そして、2重密封構造体に於て、流体密封側又は低圧側に配設して成る。
図1に示す密封構造の実施の一形態に於て、1は矢印A,Bのように往復作動する往復ロッドであり、2はシリンダヘッド等のシール取付部材であって、ロッド1が挿通される孔部3が貫設されると共に、この孔部3には、流体収納室側(高圧側)5から大気側(低圧側)7に、第1凹溝4と第2凹溝6とスクレーパ凹溝8が、独立したシール溝として、かつ、一体加工溝(一体溝という場合もある)として、形成されている。
第1・第2凹溝4,6は断面矩形状であり、スクレーパ凹溝8は低圧側7へ開口状である。
第1凹溝4内には第1シール、第2凹溝6には第2シール12、そして、スクレーパ凹溝8にはスクレーパ9が、各々内装される。
図4に示すように、受圧の際には、弾性シール10の内径リップ13の付け根部近傍27のゴムを、丸山形膨出部20Aによって、矢印Gの如く、外径方向へ誘導する。
上述のように、高圧状態では、ガイドリング20は低摺動抵抗に大きく貢献し、さらに、このガイドリング20は弾性シール10に嵌合して、一体化した動きが期待でき、小型で剛性が小さくても、押し潰されたり、脱落の虞はない。
ところで、図2,図5に於て(外周側に)2点鎖線で示す如く、外径リップ14の外周側の付け根部近傍に、小凹窪50を(切欠状に)形成するも、好ましい場合がある。言い換えると、弾性シール10が、横断面U字状乃至Y字状であって、外径リップ14の外周面の付け根部近傍に、小凹窪50を凹設するも、好ましい。
また、図9又は図10は、各々別の例を示し、段差21を省略して、製作の容易化を図り、剛性を少々アップしている。そして、図10では、軸心と平行な方向に多数本の潤滑小溝29を凹設して、図9に対して摺動抵抗の一層の低減及び装着性の改善を図っている。
内径リップ13の最先端縁部13Aをも内径側から、傾斜薄肉片30が被覆しており、従って、ロッド1へは、この傾斜薄肉片30の最先端縁部30Aが摺接して、密封作用をなす。PTFE等の合成樹脂から成る傾斜薄肉片30は、摩擦係数が小さく、かつ、ゴムのようにロッド1の表面に張り付くこともなく、ロッド摺動抵抗が小さいという利点があり、高圧負荷時に特にその利点が顕著となるので、図12の密封構造は、一層の高圧使用条件に適応できる。
前述の図12では、合成樹脂製の(ガイドリング20の)最先端縁部30Aがロッド1に摺接する構成であるが、図15,図16では、ゴム製の(弾性シール10の)密封先端縁部13Bがロッド1に摺接して、密封性能を向上させている。言い換えれば、図15,図16では、既述した図2〜図4、及び、図12の実施の形態についての僅かな弱点を、中間的に補って、高圧仕様で、かつ、摺動摩擦抵抗を低く抑えている、といえる。
さらに、図17に実線にて示すガイドリング20の断面形状に於て、丸山形膨出部20Aの中心線L20に関して、左右対称形として、中心線L20から左右端までの寸法W1 ,W2 を同一とするのが望ましい場合もある。
即ち、上記寸法W1 ,W2 を相等しくして、かつ、薄肉壁部20Bの肉厚寸法T2 と傾斜薄肉予定部30Zの肉厚寸法T1 とを相等しく設定することによって、ゴム製弾性シール10に組み合わせる際の組み間違いを防止できる。
なお、自由状態下で傾斜薄肉片30がテーパ状であることも望ましいことである。
また、図12,図15,図16、及び、後述の図18〜図21の横断面図に於て、外径リップ14の外周面の付け根部近傍に、2点鎖線で示す小凹窪50を形成するも、好ましい。このとき、弾性シール10の横断面形状は、U字状乃至Y字状であると言える。
このように、鋭角の三角山型の高圧側最先端縁部13Cとすることによって、受圧状態下で圧力の相殺が期待でき、ラジアル内方向への受圧に伴うロッド接触圧力(接触抵抗)を、低減可能である。
なお、図18は図2〜図4の変形例に相当し、図19は図12の変形例に相当し、図21は図15の変形例に相当する。また、図20では、ガイドリング20が独自の断面形状の場合を示し、傾斜薄肉片30の最先端縁部30Aから、逆テーパとして延設した高圧側拡径テーパ部34を有する。
なお、図示省略するが、本発明に於ける弾性シール10としては、高圧側に分岐状の内径リップ13と外径リップ14の軸心方向寸法に対して、断面略矩形状のシール基部35の軸心方向長さが、上述の図例よりも、一層大きいものであっても、本発明の上述の構成を適用可能である。
特に、図4,図12に矢印Gにて示したように、合成樹脂の丸山形膨出部20Aによってゴムの流れが誘導(案内)され、内径リップ13が高圧時にロッド表面に張り付く(密着する)ことが、巧妙に避け得る構成を具備する。
(i)高圧が密封流体側5に掛った際、U字状乃至Y字状の弾性シール10の外径リップ14が、凹溝4の溝底面に沿って低圧側7へ移動しつつ、凹窪部50に流れ込み(食い込み)、上記溝底面に強く圧接(高い圧接面圧を発生)して、いわばスクイーズシールの作用によって、流体の外部漏洩が防止できる。
(ii)図1や図11に例示した2重シールの場合、弾性シール10の背面15側に圧力(いわゆる背圧)が蓄積しない。これは、前述のスクイーズシールの作用により背圧が蓄積されるように見えるが、背圧が少しでも高圧側5よりも高くなると、直ちに、小凹窪50内に食い込んだゴム材が押し戻されて、背圧が解消すると、期待できる。
さらに、一体加工溝への装着性も優れている。かつ、背圧の蓄積も生じないので、2重シール(密封)構造用に好適である。
また、上記凹溝4は、一体加工溝であり、上記ガイドリング20は切れ目の無い閉環状であるので、油圧機器等のコンパクト化・軽量化に寄与でき、密封性能(シール性)も十分良好である。
また、2重密封構造体に於て、流体密封側又は低圧側に配設して成ることによって、一層の高圧使用条件にも適用可能となる。
3 孔部
4 凹溝
5 高圧側(密封流体側)
7 低圧側
10 弾性シール
10C シール内周面
13 内径リップ
14 外径リップ
15 背面
16, 36, 37 バックアップリング
19 小凹溝部
20 ガイドリング
20A 丸山形膨出部
20B 薄肉壁部
22 勾配誘導面
24 背面基部のゴム
25 低圧側端部
26 内角部
27 付け根部近傍
30 傾斜薄肉片
50 凹窪部
Claims (8)
- 往復動ロッド(1)が挿通される孔部(3)の内周面に形成された凹溝(4)に装着される内径リップ(13)と外径リップ(14)を備えたゴム製の弾性シール(10)、及び、上記弾性シール(10)の背面(15)を受持するバックアップリング(16)(36)(37)とを、具備した密封構造に於て、
低圧側端部(25)が上記バックアップリング(16)(36)に当接すると共に上記弾性シール(10)のシール内周面(10C)を上記背面(15)寄りにて受持する薄肉壁部(20B)と、該薄肉壁部(20B)に連設されて上記シール内周面(10C)の軸心方向中間部に凹設された小凹溝部(19)に嵌合する丸山形膨出部(20A)とを、一体に有する合成樹脂製ガイドリング(20)を設け、
受圧の際に、上記弾性シール(10)の内径リップ(13)の付け根部近傍(27)のゴムを、上記丸山形膨出部(20A)によって外径方向へ誘導するように構成したことを特徴とする密封構造。 - 上記弾性シール(10)が横断面U字状のUシールである請求項1記載の密封構造。
- 上記弾性シール(10)が横断面Y字状のYシールである請求項1記載の密封構造。
- 上記弾性シール(10)が横断面U字状乃至Y字状であって、上記外径リップ(14)の外周面の付け根部近傍に、小凹窪(50)を形成した請求項1,2又は3記載の密封構造。
- 上記ガイドリング(20)は、上記弾性シール(10)の内径リップ(13)の内周面に沿って、上記膨出部(20A)から密封流体側(5)へ縮径テーパ状に延設された傾斜薄肉片(30)を一体に備えている請求項1,2,3又は4記載の密封構造。
- 上記バックアップリング(16)は、その外周端面に低圧側(7)へ拡径する勾配誘導面(22)を形成して、受圧の際に、上記弾性シール(10)の背面基部のゴム(24)を低圧側(7)かつ外径方向へ誘導するように構成した請求項1,2,3,4又は5記載の密封構造。
- 上記凹溝(4)は、一体加工溝であり、上記ガイドリング(20)は切れ目の無い閉環状である請求項1,2,3,4,5又は6記載の密封構造。
- 2重密封構造体に於て、流体密封側又は低圧側に配設して成る請求項1,2,3,4,5,6又は7記載の密封構造。
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