JP2013130234A - シール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シール装置の環状シール部材を、内周面に非環状凹部の形成された収容穴に健全に組み付けられるようにすることを目的としている。
【解決手段】ハウジング２の収容穴３に挿入される環状シール部材８が挿入部材５とともに収容穴３に挿入されたときに環状シール部材８が非環状凹部１１を通り越した位置でその環状シール部材８による挿入部材５外周のシールがなされるシール装置を改善の対象にして、収容穴３の内周面に環状シール部材８の圧縮応力を解放させる応力解放溝１２を設け、その応力解放溝１２に応力が解放されている状況下で環状シール部材８が非環状凹部１１の位置を通過するようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、油空圧機器のハウジングに設けられた収容穴の内面に両端の繋がっていない非環状凹部を形成し、前記収容穴に挿入される挿入部材の外周の環状シール部材によるシールを、その環状シール部材が挿入部材とともに前記収容穴に挿入されたときにその環状シール部材が前記非環状凹部を通り越した位置で行なうときに環状シール部材の保護に関して優れた効果を発揮するシール装置に関する。

車両用ブレーキ液圧制御装置に組み込まれるモータ駆動のポンプユニットとして、下記特許文献１に開示されたものがある。また、環状溝に挿入したＯリングをエアー圧でシール相手材に押し付ける技術が下記特許文献２に開示されている。

特許文献１は、円筒ケース（シリンダ）にギヤポンプのポンプロータを組み込んで構成した円筒状のポンプユニットを液圧制御ユニットのハウジングに形成された収容穴に挿入しており、前記円筒ケース、即ち、挿入部材の外周の必要箇所をＯリングなどの環状シール部材でシールしている。

ここで言う必要箇所は、ポンプの吸入口と吐出口に連通させたハウジング内の連通路を大気解放部や隣り合う連通路から区画する境界部である。車両用ブレーキ液圧制御装置は２つの液圧系統を有しており、各液圧系にそれぞれポンプを組み付け、挿入部材にそれぞれ２つの吸入口と吐出口を設けている。そしてさらに、ハウジングの収容穴の内周面に吸入口と吐出口をそれぞれに連通路につなぐ目的でリセス加工した環状溝を設けており、その環状溝の溝底に前記連通路を開口させ、必要箇所、すなわち、環状溝の両側を環状シール部材でシールしている。

その必要箇所に対応させて挿入部材の外周に環状をなすシール溝を形成し、そのシール溝に環状シール部材を挿入し、この状態でポンプユニットをハウジングの収容穴に挿入している。

前記環状シール部材は、外径がハウジングの収容穴の内径よりも大きく、圧縮して収容穴に挿入される。その圧縮された環状シール部材が前記環状溝の設置部を通過するときに環状溝のエッジによって傷付けられることを防止するために、環状溝の開口縁にシール部材のメーカが推奨するテーパ角の面取り部を施している。

特開２００４−５２９８８号公報 特開２０００−５０６０号公報

特許文献１が開示しているポンプユニットは、図９に示すように、挿入部材（円筒ケース）５の外周に形成したシール溝９に環状シール部材８を挿入し、２つの液圧系統のうち一方の系統のポンプの吸入口６と他方の系統のポンプの吸入口６の連通や吸入口６と吐出口７の連通をその環状シール部材８で遮断しており、そのために、軸方向寸法が長くなる。

そこで、本出願人は、体格縮小を実現できる構造を先に提案している。その構造は、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、ハウジング２に形成される収容穴３の内周面に、従来の環状溝に代わる非環状凹部１１（いわゆる部分リセス）を設け、その非環状凹部にハウジングの連通路１０を開口させ、非環状凹部に対応させた２つの液圧系統の吸入口６、６間を、それらの間に斜めに配置したＯリングなどの環状シール部材８で封止する。なお、図中最下部の連通路１０は、他方の系統の吐出口（図示せず）につながり、図中最上部の連通路１０は、ハウジング２に形成した環状凹部（リセス溝）１４の底部に開口して環状凹部経由で一方の系統の吐出口７につながるようにしている。

図示したような非環状凹部１１を介してポンプの吸入口や吐出口を連通路１０に接続すると、非環状凹部１１の設けられていない側（例えば、図１０（ｂ）の左側）に設ける他のコンポーネントを収容穴３に近づけることができ、これもポンプユニットの体格縮小に寄与する。

ところが、ハウジングの収容穴の内周面に設ける通路接続用の溝を、環状溝から上述した非環状凹部１１に置き換えたものは、ポンプユニットを収容穴３に組み付けるときに、環状シール部材８が非環状凹部１１の開口縁部でかじられて傷つけられると言う問題が発生した。

環状シール部材８は締代を有しており、非環状凹部１１の位置を通過するときに圧縮応力が解放される。その圧縮応力の解放が環状溝に比べて面積の狭い非環状凹部１１の位置で起こるために非環状凹部１１に対する環状シール部材８の入り込み量が大きくなり、その環状シール部材８が非環状凹部１１を通過するときに、シール溝９のエッジと非環状凹部１１のエッジ間に環状シール部材８が挟み込まれてその環状シール部材の一部がちぎれたりする。

なお、前掲の特許文献２の技術を採用すれば、収容穴に挿入部材を挿入するときにシール部材を締代の無い状態にしておき、挿入後にそのシール部材をエアー圧で拡径させてシール対象の面に押し当てることができるが、この方法は、使用規制を受けやすい。構造上エアー圧の導入が許されない製品には採用できないし、採用できたとしても製品の構造の複雑化やエアー圧の使用によるランニングコストの上昇などが避けられない。

この発明は、上記の不具合を解消するために、環状シール部材を、内周面に非環状凹部の形成された収容穴に健全に組み付けられるシール構造を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、収容穴を有する機器のハウジングと、前記収容穴に組み込まれる挿入部材と、その挿入部材の外周に形成されたシール溝に挿入されて挿入部材と前記収容穴の内周面との間を挿入部材の全周にわたってシールする環状シール部材とを有し、前記収容穴の内周面に、両端が互いに離間し、なおかつ、底部にハウジングの内部に形成された連通路が開口している非環状凹部が形成され、前記環状シール部材が前記挿入部材とともに前記収容穴に挿入されたときに前記環状シール部材が前記非環状凹部を通り越した位置でその環状シール部材による挿入部材外周のシールがなされるシール装置に以下の工夫を施した。

即ち、前記環状シール部材の圧縮応力を解放させる応力解放溝を前記収容穴の内周面に設け、前記応力解放溝への解放により応力が低減されている状況下で前記環状シール部材が前記非環状凹部の位置を通過するように前記非環状凹部と前記応力解放溝の位置関係を設定した。

このシール装置は、前記非環状凹部に対して前記応力解放溝を収容穴の周方向及び軸方向の少なくとも一方に位置ずれさせて設けることができる。周方向への位置ずれ、軸方向への位置ずれは、どちらも部分的であってもよいし、全域が周方向や軸方向にずれていてもよい。

応力解放溝の位置を非環状凹部に対して周方向にずらすものは、複数の応力解放溝を非環状凹部の周方向両側に対称に配置するレイアウトが好ましいが、非対称配置のレイアウトや応力解放溝を１つのみ設ける形態も考えられる。

また、応力解放溝の位置を非環状凹部に対して軸方向にずらすものは、環状シール部材が前記挿入部材とともに前記収容穴に挿入されたときに、前記環状シール部材が応力解放溝に到達して応力解放溝による環状シール部材の圧縮応力の解放がなされるようにする。

さらに、応力解放溝は、非環状凹部から独立した溝（離間した溝）として設けるのがよい。

このほか、その応力解放溝は、開口縁のエッジを鈍らせたもの、開口縁にエッジの無いもの、溝面に段差の無いものが好ましい。溝縁にテーパの面取り部を形成したり、溝面と溝縁を緩やかに彎曲した曲面で形成したりすることで好ましい形態の溝にすることができる。

なお、この発明は、特許文献１が開示しているようなポンプユニットの円筒ケース外周のシールに限らず、シリンダ内で往復運動するピストンの外周のシールなどにも利用することができる。シリンダの内周面に非環状凹部を設け、シリンダに対して、ピストンをそのピストンの外周に装着した環状シール部材が非環状凹部を通り越すところまで挿入し、非環状凹部を通り越した位置でピストンを往復運動させるといったときにもこの発明の有効性が発揮される。

この発明のシール装置は、挿入部材の外周に装着した環状シール部材を挿入部材とともにハウジングの収容穴に挿入するときに、その収容穴の内周面に設けた応力解放溝に環状シール部材の一部が逃げる。その逃げによって圧縮応力が解放されて弱まる。

その状態で環状シール部材が非環状凹部の位置を通り越すため、非環状凹部の位置での弾性復元による膨張量（非環状凹部に対する環状シール部材の入り込み量）が応力解放溝の無いものに比べて小さくなる。そのために、シール溝のエッジと非環状凹部のエッジ間に環状シール部材が挟み込まれる現象が起こり難くなり、挟み込みによる傷付きや剪断が防止されるようになる。

なお、応力解放溝を非環状凹部から独立させて非環状凹部に対して周方向や軸方向に位置ずれさせると、環状シール部材によるシールを非環状凹部と応力解放溝との間で行うことができる。

また、複数の応力解放溝を非環状凹部の周方向両側に対称に配置するものは、応力解放溝による応力の解放が非環状凹部の周方向両側で平均的になされ、非環状凹部に対する環状シール部材の入り込み状態に偏りが生じ難い。

さらに、応力解放溝が、開口縁のエッジを鈍らせたもの、開口縁にエッジの無いもの、溝面に段差の無いものは、応力解放溝が環状シール部材を傷付けることがない。

この発明のシール装置を採用した液圧制御ユニットを組立て途中の状態にして示す断面図 図１のII−II線に沿った位置の断面図 図１のシール装置に設けた非環状凹部と応力解放溝の位置関係を展開して示す図 図１の液圧制御ユニットの組立て状態の断面図 非環状凹部の変形例を示す斜視図 応力解放溝の形状の一例を示す断面図 環状シール部材が非環状凹部の位置を通過するときの作用説明図 この発明のシール装置でピストンの外周をシールする例を示す断面図 ブレーキ液圧制御装置の液圧制御ユニットに設けられているシール装置の従来例を示す断面図 （ａ）：Ｏリングを斜めに組み付けて体格縮小を図ったポンプユニットの概要を示す断面図、（ｂ）：ハウジングの収容穴に設けられた非環状凹部の、図１０（ａ）Ｘ−Ｘ線部での断面図

以下、この発明のシール装置の実施の形態を、添付図面の図１〜図８に基づいて説明する。図１〜図７は、この発明のシール装置を、液圧制御ユニット１に採用した例を示している。

図示の液圧制御ユニット１は、ハウジング２に設けた収容穴３にポンプユニット４を組み付けて構成される。ポンプユニット４は、挿入部材（円筒ケース）５の内部にギヤポンプ（図示せず）を組み込んで構成されており、挿入部材５には、そのギヤポンプの吸入口６と吐出口７が外周に開口させて設けられている。ギヤポンプは２組の液圧系統に対応させて２組設けられ、そのために、吸入口６と吐出口７は同一挿入部材５に対してそれぞれ２つ設けられている。

また、挿入部材５の外周には、環状シール部材（図のそれはＯリング）８が複数個装着されている。各環状シール部材８は、挿入部材５の外周に設けたシール溝９に組みつけられている。図ではその環状シール部材８の１個が２つの液圧系統に個別に属する吸入口６、６間を斜めに横切って配置されており、その斜め配置の環状シール部材８によって異なる一方の系統の吸入口６と他方の系統の吸入口６との間が遮断される。

ハウジング２には、２つの吸入口６、６と２つの吐出口７、７に個別につながる連通路１０が設けられており、その連通路１０のうち、吸入口６、６につながる連通路を底部に開口させた非環状凹部１１がリセス加工して設けられている。その非環状凹部１１は、図２に示すように、両端が離間した凹部であり、各系統の吸入口６、６にそれぞれ連通する位置にある。なお、吐出口７、７につながる連通路１０のうち、図中最上部にある連通路は、環状凹部１４の底部に開口し、環状凹部１４経由で吐出口７に連通させている。

図４に示すように、ポンプユニット４を収容穴３の奥端まで挿入したときに、挿入方向の最前部にある環状シール部材８は、図１において右側と左側の非環状凹部１１よりも収容穴３の奥端側に配置される。また、収容穴３に２番目に挿入される斜め配置の環状シール部材８は、図１において左側部分が左側の非環状凹部１１よりも収容穴３の奥端側に配置される。

従って、図示の構成では、ポンプユニット組み付け時に図中右側の非環状凹部１１、左側の非環状凹部１１の位置を環状シール部材８が通り越すことになる。そこで、各非環状凹部１１に近接した位置において、収容穴３の内周面に、この発明を特徴づける応力解放溝１２を設けている。

その応力解放溝１２は、図３に示すように、非環状凹部１１に対して周方向に位置をずらして２個を非環状凹部１１の周方向両側に対称に配置したが、非環状凹部１１に対して全域が周方向にずれることは必須ではない。その数も２個に限定されない。１個であってもよいし、３個以上あっても構わない。

また、図３に示すように非環状凹部１１に対して軸方向にも位置ずれさせてよい。応力解放溝１２は、環状シール部材８が挿入部材５とともに収容穴３に挿入されたときに応力解放溝１２の位置に到達し、その応力解放溝１２によって圧縮応力が解放された状況下で環状シール部材８が非環状凹部１１の位置を通過するように非環状凹部１１との位置関係が設定されていればよい。

環状シール部材８は、図１、図４のように、一部が斜めに配置されることがあるので、非環状凹部１１に対して応力解放溝１２が図３のように軸方向にオーバラップしていなくても、応力解放溝１２による応力解放がなされている状況下で環状シール部材８が非環状凹部１１の位置に到達することがあり得る。

なお、非環状凹部１１は、図３に示すような長溝形状の凹部である必要はない。例えば、図５に示すような外周稜線が円形状を呈する凹部であってもよい。

応力解放溝１２は、溝縁に開口縁のエッジを鈍らせるテーパの面取り部１２ａ｛図６（ａ）参照｝を形成したもの、図６（ｂ）に示すように溝面と溝縁を緩やかに彎曲した曲面１２ｂで形成して開口縁のエッジや溝面の段差をなくしたものなどがその溝による環状シール部材の傷付きを防止できて好ましい。

収容穴３の内周に上述した応力解放溝１２があると、図７に示すように、環状シール部材８の一部が応力解放溝１２に逃げて同部材の圧縮応力が緩和され、これにより、非環状凹部１１に対応した領域では環状シール部材８に大きな膨らみができず、その部分が非環状凹部１１の位置を支障なく通過することが可能になる。そのために、いわゆるかじれによる環状シール部材の傷付きやちぎれが起こらない。

図８は、この発明のシール装置を、シリンダ１３内で往復運動するピストン（挿入部材５）の外周のシールに適用した例を示している。図示の通り、シリンダ１３の内周面に連通路１０を開口させた非環状凹部１１が設けられている。

ピストン（挿入部材５）は、外周に環状シール部材８を装着してシリンダ１３に挿入される。その挿入は、環状シール部材８が非環状凹部１１を通り越す位置まで行なわれ、図示しない端栓などでピストン（挿入部材５）が非環状凹部１１を通り越して戻ることが防止される。

このように、環状シール部材８が非環状凹部１１よりも図において右側にある状態を維持してピストン（挿入部材５）をシリンダ１３内で往復運動させる油空圧機器でも、非環状凹部１１の位置を通過させるときに環状シール部材８が傷つけられることが起こり得る。

そこで、シリンダ１３の内面に応力解放溝１２を設け、その応力解放溝１２によって圧縮応力が解放された状態で環状シール部材８が非環状凹部１１の位置を通過する構造にしており、この場合にも、環状シール部材８の保護がなされる。

１ 液圧制御ユニット
２ ハウジング
３ 収容穴
４ ポンプユニット
５ 挿入部材
６ 吸入口
７ 吐出口
８ 環状シール部材
９ シール溝
１０ 連通路
１１ 非環状凹部
１２ 応力解放溝
１２ａ テーパの面取り部
１２ｂ 曲面
１３ シリンダ
１４ 環状凹部

Claims (7)

1. 収容穴（３）を有する機器のハウジング（２）と、前記収容穴（３）に組み込まれる挿入部材（５）と、その挿入部材の外周に形成されたシール溝（９）に挿入されて挿入部材（５）と前記収容穴（３）の内周面との間を挿入部材の全周にわたってシールする環状シール部材（８）とを有し、前記収容穴（３）の内周面に、両端が互いに離間し、なおかつ、底部にハウジングの内部に形成された連通路（１０）が開口している非環状凹部（１１）が形成され、前記環状シール部材（８）が前記挿入部材（５）とともに前記収容穴（３）に挿入されたときに前記環状シール部材（８）が前記非環状凹部（１１）を通り越した位置でその環状シール部材（８）による挿入部材外周のシールがなされるシール装置であって、
   前記環状シール部材（８）の圧縮応力を解放させる応力解放溝（１２）を前記収容穴（３）の内周面に設け、前記環状シール部材（８）が前記挿入部材（５）とともに前記収容穴（３）に挿入されたときに、前記応力解放溝（１２）への解放により応力が低減されている状況下で前記環状シール部材（８）が前記非環状凹部（１１）の位置を通過するように前記非環状凹部（１１）と前記応力解放溝（１２）の位置関係を設定したシール装置。
2. 前記応力解放溝（１２）を、前記非環状凹部（１１）に対して前記収容穴（３）の周方向及び軸方向の少なくとも一方に位置ずれさせて設けた請求項１に記載のシール装置。
3. 前記応力解放溝（１２）の全域を非環状凹部（１１）に対して収容穴の周方向に位置ずれさせ、その応力解放溝（１２）を前記非環状凹部（１１）の周方向両側に対称に配置した請求項１又は２に記載のシール装置。
4. 前記応力解放溝（１２）を非環状凹部（１１）に対して収容穴の軸方向に位置ずれさせ、前記環状シール部材（８）が前記挿入部材（５）とともに前記収容穴（３）に挿入されたときに、前記環状シール部材（８）がその応力解放溝（１２）に到達するようにした請求項１〜３のいずれかに記載のシール装置。
5. 前記応力解放溝（１２）を、前記非環状凹部（１１）から離間した位置に設けた請求項１〜４のいずれかに記載のシール装置。
6. 前記応力解放溝（１２）の開口縁に、開口のエッジを鈍らせるテーパの面取り部（１２ａ）を設けた請求項１〜５のいずれかに記載のシール装置。
7. 前記応力解放溝（１２）の溝面と溝縁を段差やエッジの無い曲面（１２ｂ）で形成した請求項１〜５のいずれかに記載のシール装置。

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