JP2014084894A - シール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂リングおよびゴムリングの組み合わせよりなる組み合わせシールを装着溝に装着するシール構造において、樹脂リングおよび装着溝の側壁間にゴムリングが挟み込まれるのを抑制し、もってゴムリングにくわれ（欠損）現象が発生するのを抑制する。
【解決手段】装着溝の側壁に溝幅方向へ突出する突起部を設けてこの突起部に対し樹脂リングを当接させるとともに、突起部および装着溝の底壁間の間隔寸法を樹脂リングおよび装着溝の底壁間の間隔寸法より大きく設定することにより、樹脂リングおよび装着溝の側壁間に間隙空間を設けたことを特徴とする。ゴムリングはこの間隙空間に対しはみ出すことになる。
【選択図】図１

Description

本発明は、シール技術に係るシール構造に関する。

低フリクションおよび低リークの性能が要求される各種の機器に用いられるシール構造として従来から、樹脂リングおよびゴムリングの組み合わせよりなる組み合わせシールを装着溝に装着するシール構造が知られている。

図４はその一例を示し、すなわち図示するシール構造は、相対運動する二部材３１，４１のうちの一方の部材（例えばピストン）３１に設けた装着溝３２に組み合わせシール１を装着することにより二部材３１，４１間をシールするものとされ、組み合わせシール１は、二部材３１，４１のうちの他方の部材（例えばシリンダ乃至ハウジング）４１に密接する樹脂リング１１と、樹脂リング１１および装着溝３２の底壁間に配置されるゴムリング２１との組み合わせよりなるものとされている（特許文献１参照）。

上記従来技術において、組み合わせシール１に対し軸方向一方から圧力が印加されると、樹脂リング１１およびゴムリング２１は共に装着溝３２の反対側の側壁に押し付けられた状態となる。このとき上記二部材３１，４１間に偏心や撓みが発生すると、樹脂リング１１が装着溝３２の側壁に対し傾いて樹脂リング１１および装着溝３２の側壁間に微小なスキマが発生し、このスキマにゴムリング２１がはみ出す形となる。そしてさらに偏心や撓みが解消して樹脂リング１１の傾きが解消すると、樹脂リング１１および装着溝３２の側壁間にゴムリング２１が挟み込まれ、この挟み込みが繰り返されることによりゴムリング２１にくわれ（欠損）現象が発生することがある。

特開平１１−７８８５１号公報 実公平６−４２１４０号公報

本発明は以上の点に鑑みて、樹脂リングおよびゴムリングの組み合わせよりなる組み合わせシールを装着溝に装着するシール構造において、樹脂リングおよび装着溝の側壁間にゴムリングが挟み込まれるのを抑制し、もってゴムリングにくわれ（欠損）現象が発生するのを抑制することができるシール構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるシール構造は、相対運動する二部材のうちの一方の部材に設けた装着溝に組み合わせシールを装着することにより前記二部材間をシールする構造であって、前記組み合わせシールは、前記二部材のうちの他方の部材に密接する樹脂リングと、前記樹脂リングおよび前記装着溝の底壁間に配置されるゴムリングとの組み合わせよりなるシール構造において、前記装着溝の側壁に溝幅方向へ突出する突起部を設けてこの突起部に対し前記樹脂リングを当接させるとともに、前記突起部および前記装着溝の底壁間の間隔寸法を前記樹脂リングおよび前記装着溝の底壁間の間隔寸法より大きく設定することにより、前記樹脂リングおよび前記装着溝の側壁間に間隙空間を設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２によるシール構造は、上記した請求項１記載のシール構造において、前記突起部およびこれに伴う前記間隙空間を前記装着溝の両側壁にそれぞれ設けたことを特徴とする。

上記構成を備える本発明のシール構造においては、樹脂リングおよびゴムリングの組み合わせよりなる組み合わせシールを装着する装着溝の側壁に溝幅方向へ突出する突起部が設けられてこの突起部に対し樹脂リングが当接するとともに、突起部および装着溝の底壁間の間隔寸法（径方向間隔寸法）が樹脂リングおよび装着溝の底壁間の間隔寸法（径方向間隔寸法）より大きく設定されることにより、樹脂リングおよび装着溝の側壁間に間隙空間が設けられている。したがってゴムリングは圧力に押圧されたときに弾性変形してはみ出すとしてもこの間隙空間にはみ出すため、ゴムリングが樹脂リングおよび装着溝の側壁間に挟み込まれることが抑制される。

尚、間隙空間は、所定の径方向幅および軸方向幅を備える空間であって、このうち径方向幅は、突起部および装着溝の底壁間の間隔寸法と樹脂リングおよび装着溝の底壁間の間隔寸法の寸法差をもって表わされ、軸方向幅は、溝幅方向へ突出する突起部の高さ寸法をもって表わされる。

また、突起部は一方の部材に設けられてこの突起部に対し樹脂リングが当接することにより一方の部材および樹脂リング間のシールがなされることになる。したがって突起部はシールを全周に亙って行うべく環状に形成され、これに伴って間隙空間も環状に形成される。また突起部は、樹脂リングに対し面接触するように軸直角平面状の先端面を備えることが多いが、その断面形状はとくに限定されるものではない。

一方、樹脂リングおよびゴムリングの組み合わせよりなる組み合わせシールを装着する装着溝は、互いに対向する一対の側壁（両側壁）および底壁を備えて断面長方形状に形成されることが多いところ、シールすべき圧力が軸方向一方から樹脂リングおよびゴムリングに作用する場合には、樹脂リングおよびゴムリングは装着溝における反対側の側壁（圧力が作用する方向とは反対側の、軸方向他方の側の側壁）に当接しようとするので、この当接しようとする側の側壁に突起部が設けられる。これに対し圧力が軸方向一方および軸方向他方から交互に樹脂リングおよびゴムリングに作用する場合には、樹脂リングおよびゴムリングは装着溝における軸方向他方の側壁および一方の側壁に交互に当接しようとするので、この当接しようとする両側壁にそれぞれ突起部が設けられる。したがってこの構成によれば、軸方向いずれの方向から圧力が作用する場合でも、ゴムリングが樹脂リングおよび装着溝の側壁間に挟み込まれるのを抑制することが可能とされる。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明においては以上説明したように、ゴムリングが樹脂リングおよび装着溝の側壁間に設けられた間隙空間にはみ出すため、ゴムリングが樹脂リングおよび装着溝の側壁間に挟み込まれることがない。したがって挟み込みが繰り返されてゴムリングにくわれ（欠損）現象が発生するのを抑制することができる。また、突起部およびこれに伴う間隙空間を装着溝の両側壁にそれぞれ設ける場合には、軸方向両方向においてそれぞれ本発明の上記効果を実現することができる。

本発明の第１実施例に係るシール構造を示す図で、（Ａ）は同シール構造の定常時の状態を示す断面図、（Ｂ）および（Ｃ）はそれぞれ二部材間に偏心または撓みが発生した状態を示す断面図 本発明の第２実施例に係るシール構造を示す断面図 （Ａ）は本発明の第３実施例に係るシール構造を示す断面図、（Ｂ）は本発明の第４実施例に係るシール構造を示す断面図 従来例に係るシール構造を示す断面図 比較例に係るシール構造を示す図で、（Ａ）は同シール構造の定常時の状態を示す断面図、（Ｂ）は二部材間に偏心または撓みが発生した状態を示す断面図

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第１実施例・・・
図１（Ａ）は、本発明の第１実施例に係るシール構造を示している。当該実施例に係るシール構造は、相対運動する二部材３１，４１のうちの一方の部材３１に設けた装着溝３２に組み合わせシール１を装着することにより二部材３１，４１間をシールするものであって、組み合わせシール１は、二部材３１，４１のうちの他方の部材４１に密接する樹脂リング１１と、樹脂リング１１および装着溝３２の底壁３２ｃ間に配置されるゴムリング２１との組み合わせよりなるものとされている。

一方の部材３１は例えば、軸方向に往復動するピストンとされ、このピストンの外周面に、互いに対向する軸方向一対の側壁（両側壁）３２ａ，３２ｂおよび底壁３２ｃを備えて断面長方形状に形成された環状の装着溝３２が設けられている。

他方の部材４１は例えば、上記ピストンを挿通するシリンダ乃至ハウジングとされ、このシリンダ乃至ハウジングの内周面に樹脂リング１１が摺動可能に密接する。

樹脂リング１１は、軸方向一対の端面１１ａ，１１ｂならびに外周面１１ｃおよび内周面１１ｄを備えて断面長方形状に形成され、その外周面１１ｃをもって上記シリンダ乃至ハウジングの内周面に密接する。

ゴムリング２１は、断面円形乃至楕円形のＯリング状とされ、樹脂リング１１の内周側であって樹脂リング１１の内周面１１ｄおよび装着溝３２の底壁３２ｃ間に所定の圧縮代をもって介装されている。但し本発明においてゴムリング２１の断面形状は特に限定されず、例えば断面長方形状の角リングなどであっても良い。

したがってこれら各構成要素の具体的構成を加味すると、当該実施例に係るシール構造は、ピストン等の内周側部材の外周面に設けた環状の装着溝３２に組み合わせシール１を装着することによりピストン等の内周側部材およびシリンダ乃至ハウジング等の外周側部材間をシールするものであって、組み合わせシール１は、シリンダ乃至ハウジング等の外周側部材の内周面に密接する樹脂リング１１と、樹脂リング１１の内周側であって樹脂リング１１および装着溝３２の底壁３２ｃ間に配置されるゴムリング２１との組み合わせよりなるものとされている。

また、当該実施例に係るシール構造には、ゴムリング２１にくわれ（欠損）現象が発生しないよう以下の特徴的構成が設けられている。

すなわち、上記樹脂リング１１およびゴムリング２１よりなる組み合わせシール１に対し軸方向一方（図では左方）から圧力Ｐが作用することを想定して、装着溝３２における軸方向他方（図では右方）の側の側壁３２ｂに突起部３３が溝幅方向へ向けて突出するよう設けられ、これによりこの突起部３３に対し樹脂リング１１が当接する構成とされており、さらに、突起部３３および装着溝３２の底壁３２ｃ間の径方向間隔寸法ｃ_１が樹脂リング１１および装着溝３２の底壁３２ｃ間の径方向間隔寸法ｃ_２より大きく設定されることにより、樹脂リング１１および装着溝３２の側壁３２ｂ間に間隙空間３４が設けられている。

突起部３３は、装着溝３２における軸方向他方の側壁３２ｂに環状の突起として設けられ、軸直角平面状の先端面３３ａを備え、この先端面３３ａに対し樹脂リング１１が軸方向他方の端面１１ｂをもって面接触する。突起部３３の外周面および内周面はそれぞれ円筒面状とされているが、樹脂リング１１が傾いた状態で当接するときに備えて樹脂リング１１を傷付けることがないように断面円弧のアール面状または当該突起部３３を先細の断面形状とする向きのテーパ面状などとされても良い。

またこの突起部３３は、装着溝３２の開口部近傍に設けられ、突起部３３の外径寸法は一方の部材３１の外径寸法と同等に設定されている。突起部３３の内径寸法は、装着溝３２の底壁３２ｃの径寸法より随分と大きく設定され、樹脂リング１１の内径寸法およびゴムリング２１の外径寸法と比較しても大きく設定されている。したがって環状の突起部３３の内周側に位置して樹脂リング１１の端面１１ｂおよび装着溝３２の側壁３２ｂ間に間隙空間３４が環状の空間として設けられており、図示するように樹脂リング１１が突起部３３に当接するとともにゴムリング２１が装着溝３２の側壁３２ｂに当接した状態で間隙空間３４は、突起部３３、ゴムリング２１、樹脂リング１１の端面１１ｂおよび装着溝３２の側壁３２ｂによって四方を囲まれる環状の空間として設けられている。

図１（Ａ）は、当該実施例に係るシール構造の定常時の状態を示しており、樹脂リング１１およびゴムリング２１よりなる組み合わせシール１に対し軸方向一方から圧力Ｐが作用すると、樹脂リング１１は突起部３３に押し付けられ、ゴムリング２１は装着溝３２の側壁３２ｂに押し付けられる。このとき圧力Ｐの大きさ如何によってはゴムリング２１が大きく弾性変形して樹脂リング１１の軸方向他方の側にはみ出すことになるが、ここには間隙空間３４が設けられているため、ゴムリング２１はこの間隙空間３４にはみ出し、よって樹脂リング１１および装着溝３２の側壁３２ｂ間に強く挟み込まれることがない。

また、図１（Ａ）の状態から一方の部材３１および他方の部材３２に偏心や撓みが生じることがあっても図１（Ｂ）または（Ｃ）に示すように、間隙空間３４は消失せず、ゴムリング２１のはみ出した部位は間隙空間３４内に位置したままとされ、よってゴムリング２１が樹脂リング１１および装着溝３２の側壁３２ｂ間に強く挟み込まれることはない。

したがって当該実施例に係るシール構造によれば、ゴムリング２１が樹脂リング１１および装着溝３２の側壁３２ａ間に強く挟み込まれることがないため、ゴムリング２１にくわれ（欠損）現象が発生するのを抑制することができる。

尚、上記したように当該実施例に係るシール構造は、突起部３３および装着溝３２の底壁３２ｃ間の径方向間隔寸法ｃ_１が樹脂リング１１および装着溝３２の底壁３２ｃ間の径方向間隔寸法ｃ_２より大きく設定されることにより、樹脂リング１１および装着溝３２の側壁３２ｂ間に間隙空間３４が設けられていることを特徴的構成とするが、このような構成が設けられていないと、以下の不都合がある。

すなわち、比較例として示す図５（Ａ）のシール構造では、突起部３３および装着溝３２の底壁３２ｃ間の径方向間隔寸法ｃ_１が樹脂リング１１および装着溝３２の底壁３２ｃ間の径方向間隔寸法ｃ_２と同等に設定されることにより、樹脂リング１１および装着溝３２の側壁３２ｂ間に間隙空間３４が設けられていない。

そして、この場合には図５（Ｂ）に示すように、一方の部材３１および他方の部材４１に偏心や撓みが発生すると、樹脂リング１１が突起部３３に対し傾いて樹脂リング１１および突起部３３間に微小なスキマＳが発生し、このスキマＳにゴムリング２１がはみ出すことになる。そして偏心や撓みが解消して樹脂リング１１の傾きが解消すると、樹脂リング１１および突起部３３間にゴムリング２１が強く挟み込まれるため、ゴムリング２１にくわれ（欠損）現象が発生することになる。したがってこの比較例に係る構成では、本発明の効果を実現することができず、本発明の目的を達成することができない。この比較例に係る構成はこれに近似するものが上記特許文献２に記載されている。

第２実施例・・・
上記第１実施例では、樹脂リング１１およびゴムリング２１よりなる組み合わせシール１に対し軸方向一方から圧力Ｐが作用することを想定して、装着溝３２における軸方向他方の側壁３２ｂに突起部３３が設けられているが、樹脂リング１１およびゴムリング２１よりなる組み合わせシール１に対し軸方向一方および軸方向他方から交互に圧力Ｐが作用する場合には、装着溝３２の両側壁３２ａ，３２ｂにそれぞれ突起部３３を設けることが考えられ、この構成によれば軸方向いずれの方向から圧力Ｐが作用する場合であっても、ゴムリング２１が樹脂リング１１および装着溝３２の側壁３２ａ間に強く挟み込まれることがないため、ゴムリング２１にくわれ（欠損）現象が発生するのを抑制することができる。

図２に示す第２実施例では、装着溝３２の両側壁３２ａ，３２ｂにそれぞれ上記第１実施例と同様な構成の突起部３３が設けられ、突起部３３の内周側にそれぞれ上記第１実施例と同様な構成の間隙空間３４が設けられる構成とされている。尚、この場合、一対の突起部３３間の軸方向間隔寸法は、樹脂リング１１の軸方向長さ寸法より少々大きく設定される。

第３および第４実施例・・・
上記第１および第２実施例において、シール構造は、ピストン等の内周側部材の外周面に設けた環状の装着溝３２に組み合わせシール１を装着することによりピストン等の内周側部材およびシリンダ乃至ハウジング等の外周側部材間をシールするものであって、組み合わせシール１は、シリンダ乃至ハウジング等の外周側部材の内周面に密接する樹脂リング１１と、樹脂リング１１の内周側であって樹脂リング１１および装着溝３２の底壁３２ｃ間に配置されるゴムリング２１との組み合わせよりなるものとされているが、その内周外周の配置については反対であっても良い。

図３（Ａ）に示す第３実施例において、シール構造は、シリンダ乃至ハウジング等の外周側部材の内周面に設けた環状の装着溝３２に組み合わせシール１を装着することによりシリンダ乃至ハウジング等の外周側部材およびロッド等の内周側部材間をシールするものであって、組み合わせシール１は、ロッド等の内周側部材の外周面に密接する樹脂リング１１と、樹脂リング１１の外周側であって樹脂リング１１および装着溝３２の底壁３２ｃ間に配置されるゴムリング２１との組み合わせよりなるものとされている。そして、樹脂リング１１およびゴムリング２１よりなる組み合わせシール１に対し軸方向一方から圧力が作用することを想定して、装着溝３２における軸方向他方の側壁３２ｂに上記第１実施例と同様な構成の突起部３３が設けられ、突起部３３の外周側に上記第１実施例と同様な構成の間隙空間３４が設けられる構成とされている。

また、図３（Ｂ）に示す第４実施例において、シール構造は、シリンダ乃至ハウジング等の外周側部材の内周面に設けた環状の装着溝３２に組み合わせシール１を装着することによりシリンダ乃至ハウジング等の外周側部材およびロッド等の内周側部材間をシールするものであって、組み合わせシール１は、ロッド等の内周側部材の外周面に密接する樹脂リング１１と、樹脂リング１１の外周側であって樹脂リング１１および装着溝３２の底壁３２ｃ間に配置されるゴムリング２１との組み合わせよりなるものとされている。そして、樹脂リング１１およびゴムリング２１よりなる組み合わせシール１に対し軸方向一方および軸方向他方から交互に圧力が作用することを想定して、装着溝３２の両側壁３２ａ，３２ｂにそれぞれ上記第１実施例と同様な構成の突起部３３が設けられ、突起部３３の外周側にそれぞれ上記第１実施例と同様な構成の間隙空間３４が設けられる構成とされている。

また、各実施例に共通して、間隙空間３４はその機能からして、はみ出し収容空間とも称される。間隙空間３４の径方向幅は、ゴムリング２１がこの間隙空間３４に対しはみ出して来ても、突起部３３に達しない程度の大きさとされる。間隙空間３４の径方向幅および軸方向幅（すなわち突起部３３の高さ）は、樹脂リング１１が図１（Ｃ）に示す向きに傾いても、装着溝３２の側壁３２ｂに接触しない程度の大きさとされる。

１ 組み合わせシール
１１ 樹脂リング
１１ａ，１１ｂ 端面
１１ｃ 外周面
１１ｄ 内周面
２１ ゴムリング
３１ 一方の部材
３２ 装着溝
３２ａ，３２ｂ 側壁
３２ｃ 底壁
３３ 突起部
３４ 間隙空間
４１ 他方の部材

Claims (2)

1. 相対運動する二部材のうちの一方の部材に設けた装着溝に組み合わせシールを装着することにより前記二部材間をシールする構造であって、
   前記組み合わせシールは、前記二部材のうちの他方の部材に密接する樹脂リングと、前記樹脂リングおよび前記装着溝の底壁間に配置されるゴムリングとの組み合わせよりなるシール構造において、
   前記装着溝の側壁に溝幅方向へ突出する突起部を設けてこの突起部に対し前記樹脂リングを当接させるとともに、前記突起部および前記装着溝の底壁間の間隔寸法を前記樹脂リングおよび前記装着溝の底壁間の間隔寸法より大きく設定することにより、前記樹脂リングおよび前記装着溝の側壁間に間隙空間を設けたことを特徴とするシール構造。
2. 請求項１記載のシール構造において、
   前記突起部およびこれに伴う前記間隙空間を前記装着溝の両側壁にそれぞれ設けたことを特徴とするシール構造。

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