JP2014109322A - 摺動シール及びシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 第１部材が第２部材に対してスムースに移動することができ、かつ、長寿命の摺動シールを提供すること。
【解決手段】 第１部材が第２部材に対して移動自在であり、この２つの部材間の環状隙間を密封するためのものであり、第２又は第１部材に設けられた環状の装着溝に装着される摺動シールにおいて、第１又は第２部材の摺動面に摺動自在に摺接する高圧用シールと、高圧用シールよりも低圧側に設けられ、装着溝の開口側に開口する第１潤滑剤保持部を有する潤滑剤保持ピースと、第１潤滑剤保持部よりも低圧側に設けられ、摺動面に摺動自在に摺接する潤滑剤用シールとを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、第１部材が第２部材に対して移動自在である２つの部材間の環状隙間を密封するためのものであり、例えば流体圧が作用する小ストロークで作動する摺動部分に適用することができる摺動シール及びシール構造に関する。

従来の摺動シールの一例として、リングパッキンがある（例えば特許文献１参照）。このリングパッキンは、ダイヤフラムに連動して変位する軸体を摺動自在に支持する筒体と、当該軸体との間の摺動抵抗を適切に管理するためのものであり、軸体の外周に装着されている。このリングパッキンは、その断面が長円形であり、さらに筒体の内面に対向する当該リングパッキンの外周面に周方向に沿って凹溝が形成されている。

そして、リングパッキンの全周にグリースを塗布してあり、特に凹溝の内部には、グリスを十分に付着させてある。これにより、ダイヤフラムの振動によりリングパッキンが振動的に摺動を繰り返しても、凹溝にグリスが残るので、摺動抵抗の急激な上昇を抑えることができる。

特開２００８−２５７４４０号公報

しかし、上記従来のリングパッキンでは、凹溝でグリスを保持することが可能であるが、リングパッキンの断面の寸法が小さい場合には、グリスの保持量が少なく、リングパッキンの長寿命を実現するために十分な量のグリスを保持することができない。

そして、このリングパッキンには、凹溝に付着するグリスがこの凹溝から流出することを防止するための機能を備えていないので、凹溝に塗布されたグリスが軸体の振動的な摺動の繰り返しによって、当該凹溝から流出してしまい、摺動抵抗の急激な上昇を抑えることができなくなる可能性がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、長寿命の摺動シール及びシール構造を提供することを目的としている。

本発明に係る摺動シールは、第１部材が第２部材に対して移動可能な２つの部材間の環状隙間を密封するためのものであり、前記第２部材又は第１部材に設けられた環状の装着溝に配置される摺動シールにおいて、前記第１又は第２部材との摺動面に摺接する高圧用シールと、前記高圧用シールよりも低圧側に設けられ、潤滑剤保持部を有する潤滑剤保持ピースと、前記潤滑剤保持部よりも低圧側に設けられ、前記摺動面に摺接する潤滑剤用シールと、を備えることを特徴とするものである。

本発明に係る摺動シールによると、第１及び第２部材間の環状隙間を高圧用シールによって密封することができる。そして、潤滑剤保持部に潤滑剤を保持することができ、この潤滑剤は、第１部材が第２部材に対して移動するときに、高圧用シールと摺動面との間の摺動部分を潤滑することができる。よって、高圧用シールと摺動面との間の始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗を小さくすることができるし、高圧用シールの摩耗を低減することができる。また、潤滑剤用シールによって、潤滑剤保持部に保持されている潤滑剤が低圧側に流出することを防止できる。

この発明に係る摺動シールにおいて、前記潤滑剤保持ピースは、金属製、エンジニアリングプラスチック製又はセラミック製とするとよい。

このようにすると、潤滑剤保持ピースが高圧によって変形することが防止できる。つまり、高圧用シールをしっかりと保持し、気密性を確保できる。

この発明に係る摺動シールにおいて、前記潤滑剤用シールは、前記潤滑剤保持ピースよりも低圧側に配置されているリテーナに設けられて、前記リテーナは、金属製、エンジニアリングプラスチック製又はセラミック製であり、前記装着溝の側壁面と前記潤滑剤保持ピースに当接して配置するとよい。

このように、潤滑剤保持ピースと装着溝の側壁面の間にソリッドな（堅固な）リテーナを配置することにより、潤滑剤保持ピースが高圧側から圧力を受けても、リテーナが変形することはないため、潤滑剤保持ピースが摺動面に対して傾いて摺動面と接触するという不具合を防止できる。また、合成樹脂製の潤滑剤用シールを結合させ易い所望の形状、大きさにこのリテーナを定めることができる。

この発明に係る摺動シールにおいて、前記潤滑剤用シールは、前記潤滑剤保持ピースに設けられて、前記潤滑剤保持ピースは前記装着溝の側壁面に当接して配置するとよい。

このように、潤滑剤保持ピースを装着溝の側壁面に当接させるように配置することにより、潤滑剤保持ピースが高圧の圧力流体から圧力を受けても、潤滑剤保持ピースが摺動面に対して傾いて摺動面と接触するという不具合を防止できる。なおかつ、潤滑剤保持ピースの変形による潤滑剤の低圧側への流出が防止でき、潤滑剤を適切に保持することが可能となる。また、潤滑剤用シールを潤滑剤保持ピースに設けることにより、部品点数が少なくなり組立て作業の手間の軽減を図ることができる。

この発明に係る摺動シールにおいて、前記リテーナの外周面と前記装着溝の底面間との間隙を微小とし、前記装着溝の側壁面と当接する前記リテーナの側面には、１箇所以上の導通溝が設けられ、該導通溝は、前記潤滑剤保持部と前記リテーナよりも低圧側に位置する低圧空間とを連通するとよい。

このようにすると、高圧側の流体が高圧用シールから潤滑剤保持ピース側に僅かに漏出した際に、潤滑剤の流出は抑えつつ、漏出してきた流体（気体）をリテーナと装着溝の底面との間隙及び導通溝を介して低圧側へ逃すことができる。これにより、高圧用シールと潤滑剤用シールとの間の空間が高圧となって潤滑剤用シール部から当該流体とともに潤滑剤が流出するのを防止でき、その結果、潤滑剤用シールの長寿命化が図れる。

この発明に係る摺動シールにおいて、前記潤滑剤保持ピースと前記装着溝の底面間との間隙を微小とし、前記装着溝の側壁面と当接する前記潤滑剤保持ピースの側面には、１箇所以上の導通溝が設けられ、該導通溝は、前記潤滑剤保持部と前記潤滑剤保持ピースよりも低圧側に位置する低圧空間とを連通するとよい。

このようにすると、高圧側の流体が高圧用シールから潤滑剤保持ピース側に僅かに漏出した際に、潤滑剤の流出は抑えつつ、漏出してきた流体（気体）を潤滑剤保持ピースと装着溝の底面との間隙及び導通溝を介して低圧側へ逃すことができる。これにより、高圧用シールと潤滑剤用シールとの間の空間が高圧となって潤滑剤用シール部から当該流体とともに潤滑剤が流出するのを防止でき、その結果、潤滑剤用シールの長寿命化が図れる。

この発明に係る摺動シールにおいて、前記摺動面と摺接する高圧用シールのリップの潰し量が、前記摺動面と摺接する潤滑剤用シールのリップの潰し量よりも大きくとするとよい。

このようにすると、高圧の圧力流体に対するシール性を確保するという高圧用シールの役割と、潤滑剤の流出を防止するという潤滑剤用シールの役割を明確化することができ、摺動シール全体としての始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗が低減できる。

この発明に係る摺動シールにおいて、前記高圧用シールの低圧側の側面に隣接してバックアップリングを設けたものとするとよい。

このようにすると、第１部材が第２部材に対して移動するときに、高圧用シールの摺動面側の先端部が、潤滑剤保持ピースと摺動面との間の隙間に入り込んで噛み込むことを防止することができる。よって、それに起因する高圧側の密封度の低下を防止できる。

前記装着溝の底面と前記リテーナとの間に、第２の潤滑剤用シールが設けられる請求項３に記載の摺動シール。

このようにすると、潤滑剤が装着溝の底面とリテーナとの間隙から低圧側に流出することを防止することが可能となる。

前記装着溝の底面と前記潤滑剤保持ピースとの間に、第２の潤滑剤用シールが設けられる請求項４に記載の摺動シール。

このようにすると、潤滑剤が装着溝の底面と潤滑剤保持ピースとの間隙から低圧側に流出することを防止することが可能となる。

前記第２の潤滑剤用シールのリップの潰し量が前記潤滑剤用シールのリップの潰し量よりも小さく設定された請求項９乃至１０に記載の摺動シール。

このようにすると、高圧側の流体が高圧用シールから潤滑剤保持ピース側へ僅かに漏出した際に、潤滑材用シール側よりも先に第２の潤滑材用シール側から低圧空間側へ流体を漏出させることができる。これにより、高圧用シールと潤滑剤用シールとの間の空間が高圧となって潤滑剤用シール部から当該流体とともに潤滑剤が流出するのを防止でき、その結果、潤滑剤用シールの長寿命化が図れる。

この発明に係る摺動シールにおいて、前記潤滑剤保持部は、前記装着溝の開口側に開口する第１潤滑剤保持部と、前記装着溝の底面側に開口する第２潤滑剤保持部とを有し、前記第１潤滑剤保持部と前記第２潤滑剤保持部とは、連通孔を介して互いに連通しているものとするとよい。

このようにすると、第１及び第２の両方の潤滑剤保持部に潤滑剤を保持することができ、多量の潤滑剤を保持することができる。そして、連通孔は、第２潤滑剤保持部内の潤滑剤を第１潤滑剤保持部に補充するための通路として使用することができる。

また、潤滑剤保持ピースには、高圧側密封対象流体の高圧力によって大きい圧縮力が働くが、第１潤滑剤保持部を装着溝の開口側に開口するように設けると共に、第２潤滑剤保持部を装着溝の底面側に開口するように設けて、この潤滑剤保持ピースの断面形状が圧縮方向の中心線を基準にして略対称形となるように形成することができ、これによって、潤滑剤保持ピースが撓み難くすることができる。よって、当該大きい圧縮力に耐え得る剛性を有する潤滑剤保持ピースを提供することが可能である。

この発明に係る摺動シールを備えたシール構造は、前記装着溝が設けられる前記第２又は第１部材に形成され、外部から潤滑剤を前記潤滑剤保持部に供給するための供給路を更に備えることを特徴とするものである。

本発明に係るシール構造によると、本発明に係る摺動シールを備えており、この摺動シールは、上記と同様に作用する。そして、潤滑剤保持部内の潤滑剤の量が減少したときに、外部から潤滑剤を供給路に通して潤滑剤保持部に供給することができる。これによって、高圧用シールと摺動面との間の摺動部分に適切な量の潤滑剤が供給されている状態を長期間に亘って維持することができる。

この発明に係る摺動シール及びシール構造によると、潤滑剤保持部を高圧用シールとは別に設けた潤滑剤保持ピースに形成したので、潤滑剤を保持するための大きい空間を確保することができる。そして、潤滑剤用シールによって、潤滑剤保持部からの潤滑剤の流出を低減することができ、潤滑剤が潤滑剤保持部に長期間保持されるようにすることができる。従って、高圧用シールの始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗を長期間に亘って小さく抑えることができ、また、高圧用シールの耐摩耗性が向上してその寿命を延ばすことができる。

この発明の第１実施形態に係る摺動シールを第２部材の装着溝に装着した状態を示す断面図である。 同発明の第２実施形態に係る摺動シールを第２部材の装着溝に装着した状態を示す一部省略断面図である。 同発明の第３実施形態に係る摺動シールを第２部材の装着溝に装着した状態を示す一部省略断面図である。 同発明の第４実施形態に係るシール構造を示す一部省略断面図である。 同発明の第５実施形態に係るシール構造を示す断面図である。 同発明の第６実施形態に係るシール構造を示す断面図である。

以下、本発明に係る摺動シールの第１実施形態を、図１を参照して説明する。この摺動シール１１が使用されているシール構造４０は、図１に示すように、例えば第１部材１２が第２部材１３に対して往復移動自在である２つの部材間の環状隙間１４を、摺動シール１１で密封することができるものである。また、密封対象流体圧が作用すると共に、小ストローク（例えば２ｍｍ以下のストローク）で作動する第１部材１２を備える機器１５に好適である。なお、密封対象流体（圧力流体）は、例えば気体であり、その圧力は、２〜７０ＭＰａである。

そして、この図１に示す第１及び第２部材１２、１３を備えている機器１５は、例えば圧力調整弁である。摺動側の第１部材１２は、弁体であり、図１に表れている部分は、円柱状の弁本体部であり、弁体の一部を成している。固定側の第２部材１３は、弁体によって開閉される弁孔（図示せず）、及びこれに連通して形成されている円筒状の装着孔１６を備えるハウジングである。この装着孔１６に弁本体部（第１部材１２）が、図１に示す移動方向１７に摺動自在に装着されており、この装着孔１６を形成する内周面に円環状の装着溝１８が形成されている。この円環状の装着溝１８の断面形状は、矩形であり、この矩形断面の装着溝１８に摺動シール１１が装着されている。

なお、ハウジングである第２部材１３は、第１ハウジング部１３ａと第２ハウジング部１３ｂとを備えており、第１及び第２ハウジング部１３ａ、１３ｂを分割することによって、摺動シール１１を装着溝１８に対して着脱することができる。

ただし、この実施形態では、摺動シール１１を比較的短いストロークで作動する摺動部分の密封性確保に使用したが、これに代えて、比較的長いストロークで作動する摺動部分の密封性確保に使用することができる。そして、当該摺動シール１１は、上記２〜７０ＭＰａ以外の圧力において使用される機器の摺動部分にも使用することができる。

更に、この実施形態では、摺動シール１１を圧力調整弁に使用したが、これ以外の例えばピストン用シールやロッドシール等を備える他の機器の密封性確保にも使用することができる。

摺動シール１１は、図１に示すように、高圧用シール１９、潤滑剤保持ピース２０、リテーナ２１、及び潤滑剤用シール２２を備えており、それぞれが円環状に形成されている。そして、高圧用シール１９、潤滑剤保持ピース２０、及びリテーナ２１は、互いに接触した状態でこの順番で高圧側（高圧空間）から低圧側（低圧空間）に向かって配置され、リテーナ２１の内周面に潤滑剤用シール２２が固定して設けられている。

高圧用シール１９は、例えば材質が熱可塑性エラストマーであり、具体的には、ポリウレタン製である。熱可塑性エラストマーは、架橋ゴム材料と樹脂材料の中間的な弾性を有するもので、硬度にして、ＪＩＳ Ａ（デュロメータＡ）９０〜９６程度のものが好ましい。この実施形態では、ウレタン系（ＰＵ）のエラストマーを使用している。ただし、材質は、これに限定されるものではなく、スチレン系（ＳＢＣ）、オレフィン系（ＴＰＯ）、塩ビ系（ＴＰＶＣ）、エステル系（ＴＰＥＥ）、アミド系（ＴＰＡＥ）等種々の材料が適用可能である。

高圧用シール１９は、略短円筒形状に形成され、その内周部１９ａは、高圧用シール１９の中心線２３を含む断面形状が、略半円形又は扇状に形成されている。この内周部１９ａは、第１部材１２の外周面である摺動面２４に摺動自在に摺接している。

潤滑剤保持ピース２０は、剛性が高い材質、例えば金属製（ステンレス材、アルミニウム材など）、エンジニアリングプラスチック製（汎用エンジニアリングプラスチックのＰＡ、ＰＣなど、スーパーエンジニアリングプラスチックのＰＥＳ、ＰＥＥＫなど）又はセラミック製であり、図１に示すように、高圧用シール１９の中心線２３を含む断面形状が略Ｈ字形に形成されている。そして、この潤滑剤保持ピース２０の内周面には、装着溝１８の開口側に開口する第１潤滑剤保持部２０ａが円環状の溝として形成され、また、潤滑剤保持ピース２０の外周には、装着溝１８の底面１８ａ側に開口する第２潤滑剤保持部２０ｂが円環状の溝として形成されている。更に、第１潤滑剤保持部２０ａと第２潤滑剤保持部２０ｂとを互いに連通させる連通孔２０ｃが、この潤滑剤保持ピース２０の隔壁部２０ｄに１箇所以上形成されている。なお、これら第１及び第２の各潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂは、潤滑剤２５が収容される空間部を表している。これにより、潤滑剤保持ピース２０が潤滑剤２５を収容する空間部を有することになり、より多くの潤滑剤２５を高圧シール１９と潤滑剤用シール２２の間に収容することが可能となる。

これら第１及び第２の各潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂには、グリス等の潤滑剤２５が保持されている。これら第１及び第２の各潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂの断面形状は、開口側に広がる台形状に形成されている。この潤滑剤２５は、図１に示す高圧用シール１９の内周部１９ａと、この内周部１９ａに対して摺接して摺動する第１部材１２（弁本体部）の摺動面２４（外周面）との間を潤滑するためのものである。

リテーナ２１は、高圧用シール１９及び潤滑剤保持ピース２０を図１に示す位置に保持するためのものであり、例えば金属製（ステンレス材、アルミニウム材など）又はエンジニアリングプラスチック製（汎用エンジニアリングプラスチックのＰＡ、ＰＣなど、スーパーエンジニアリングプラスチックのＰＥＳ、ＰＥＥＫなど）又はセラミック製である。この高圧用シール１９及び潤滑剤保持ピース２０には、高圧側密封対象流体の高圧力によって大きい圧縮力が働くが、この圧縮力をリテーナ２１が受け止めている。

そして、このリテーナ２１の外周面は第２部材１３の装着溝１８に挿入されているが、その間隙は小さく設定されており、潤滑剤が積極的に流出しないようになっている。なお、潤滑剤の積極的な流出を防止するための方法はここに記載されている内容に限定されない。例えば、ラビリンス構造などでもよい。

そして、このリテーナ２１の低圧側の側面（装着溝の側壁面と当接するリテーナの側面）には、１箇所以上の導通溝２６が形成されている。この導通溝２６は、第１及び第２潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂと低圧側の低圧空間とを互いに連通するためのものであり、リテーナ２１の半径方向に形成され、当該リテーナ２１の外周面から内周面に亘って形成されている。

潤滑剤用シール２２は、第１及び第２の各潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂに保持されている潤滑剤２５が、リテーナ２１の内周面と、第１部材１２の摺動面２４との間の隙間１４を通って低圧側に流出しないように封止するためのものである。この潤滑剤用シール２２は、リテーナ２１の内周面に形成された溝内に固定して設けられ、第１部材１２の摺動面２４に摺動自在に摺接されている。この潤滑剤用シール２２は、例えば材質がゴム材である。

次に、上記のように構成された摺動シール１１及びシール構造４０の作用を、図１を参照して説明する。この摺動シール１１は、第２部材１３（ハウジング）の装着孔１６の内周面に形成されている装着溝１８に装着され、この装着孔１６に対して第１部材１２（弁体の弁本体部）が図１の左右方向１７に移動できるようになっている。

そして、この摺動シール１１によると、高圧用シール１９の内周部１９ａが第１部材１２の摺動面２４に摺接し、かつ、高圧用シール１９の外周部が装着溝１８の底面１８ａに接することによって、第１部材１２の摺動面２４と、第２部材１３の装着孔１６を形成する円筒形内周面との間の環状隙間１４を密封することができる。

そして、この摺動シール１１によると、第１及び第２の各潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂに潤滑剤２５を保持することができ、この潤滑剤２５は、第１部材１２が第２部材１３に対して移動するときに、高圧用シール１９と摺動面２４との間の摺動部分を潤滑することができる。よって、高圧用シール１９と摺動面２４との間に働く第１部材１２の第２部材１３に対する始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗を小さくすることができるし、高圧用シール１９の摩耗を低減することができる。また、潤滑剤用シール２２によって、第１及び第２潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂに保持されている潤滑剤２５が低圧側に流出することを抑制できる。

また、図１に示す摺動シール１１によると、第１及び第２潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂを高圧用シール１９とは別に設けた潤滑剤保持ピース２０に形成したので、潤滑剤２５を保持するための大きい空間を確保することができる。そして、潤滑剤用シール２２によって、潤滑剤２５が第１及び第２潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂから漏れないようにすることができ、潤滑剤２５が第１及び第２潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂに長期間保持されるようにすることができる。従って、高圧用シール１９の始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗を長期間に亘って小さく抑えることができ、また、高圧用シール１９の耐摩耗性が向上してその寿命を延ばすことができる。

そして、潤滑剤用シール２２を高圧用シール１９とは別に設けたので、この潤滑剤用シール２２が摺動面２４を摺接する力（例えば潤滑剤用シール２２のリップの潰し量）は、第１及び第２潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂに保持されている潤滑剤２５が低圧側に流出することを抑制できる大きさに設定すればよく、高圧用シール１９が摺動面２４を摺接する力（例えば高圧用シール１９のリップの潰れ量）よりも小さくすることができる。よって、潤滑剤用シール２２の始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗を小さく抑えることができ、また、潤滑剤用シール２２の耐摩耗性が向上してその寿命を延ばすことができる。

また、高圧用シール１９及び潤滑剤用シール２２の始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗を、潤滑剤２５の作用によって長期間に亘って小さく抑えることができるので、小さい摩擦抵抗であることが必要とされる用途にこの摺動シール１１及びシール構造４０を適用することができる。

また、摺動シール１１全体で、始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗を小さく抑えることができ、摺動シール１１の寿命を延ばすことができる。

また、第１及び第２潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂを第１又は第２部材１２又は１３に形成せずに、潤滑剤保持ピース２０に形成したので、第１及び第２潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂの加工が容易であり、低コストで潤滑剤保持量を増大させることができる。

更に、図１に示すように、潤滑剤保持ピース２０とは別にリテーナ２１を配置して、このリテーナ２１に潤滑剤用シール２２を設けたので、例えばゴム製の潤滑剤用シール２２を結合させ易い所望の形状、大きさ、及び材質にこのリテーナ２１を定めることができる。よって、この摺動シール１１の製造のコスト及び手間の低減を図ることができる。

そして、図１に示すように、潤滑剤保持ピース２０の第１及び第２の両方の潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂに潤滑剤２５を保持することができ、多量の潤滑剤２５を保持することができる。そして、連通孔２０ｃは、第２潤滑剤保持部２０ｂ内の潤滑剤２５を第１潤滑剤保持部２０ａに補充するための通路として使用することができる。

また、潤滑剤保持ピース２０には、高圧側密封対象流体の高圧力によって大きい圧縮力が働くが、図１に示すように、第１潤滑剤保持部２０ａを装着溝１８の開口側に開口するように設けると共に、第２潤滑剤保持部２０ｂを装着溝１８の底面１８ａ側に開口するように設けて、この潤滑剤保持ピース２０の断面形状が圧縮方向の中心線を基準にして、図１において略上下対称形のＨ字形となるように形成することができ、これによって、潤滑剤保持ピース２０が撓み難くすることができる。よって、当該大きい圧縮力に耐え得る剛性を有する潤滑剤保持ピース２０を提供することが可能である。

更に、潤滑剤保持ピース２０は、金属製、エンジニアリングプラスチック製又はセラミック製であるので、大きい圧縮力に耐え得る剛性を有する潤滑剤保持ピース２０を製作することが可能である。

そして、リテーナ２１に設けた導通溝２６によると、高圧側密封対象流体が高圧用シール１９から潤滑剤保持ピース２０側に漏れたときに、潤滑剤の流出は抑えつつ、この漏れた高圧側密封対象流体を、第１及び第２潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂ、潤滑剤保持ピース２０及びリテーナ２１のそれぞれの外周面と装着溝１８の底面１８ａとの間の隙間、並びに、導通溝２６を介して低圧側（低圧空間）に逃がすことができる。これによって、高圧用シールと潤滑剤用シールとの間の空間が高圧となって潤滑剤用シール部から当該流体とともに潤滑剤が流出するのを防止できるため、潤滑剤用シールの長寿命化が図れる。

次に、本発明に係る摺動シールの第２実施形態を、図２を参照して説明する。この図２に示す第２実施形態の摺動シール２９と、図１に示す第１実施形態の摺動シール１１とが相違するところは、図１に示す第１実施形態では、潤滑剤保持ピース２０とは別にリテーナ２１を配置して、このリテーナ２１に潤滑剤用シール２２を設けた構成としたのに対して、図２に示す第２実施形態では、リテーナ２１を省略して、潤滑剤用シール２２を、潤滑剤保持ピース２０の内周面であって第１潤滑剤保持部２０ａよりも低圧側の位置に設けた構成としたところである。

そして、この潤滑剤保持ピース２０の外周面は第２部材１３の装着溝１８に挿入されているが、その間隙は小さく設定されており、潤滑剤が積極的に流出しないようになっている。なお、潤滑剤の積極的な流出を防止するための方法はここに記載されている内容に限定されない。例えば、ラビリンス構造などでもよい。
これ以外は、図１に示す第１実施形態と同等の構成であり同様に作用するので、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。

この第２実施形態の摺動シール２９によると、第１及び第２潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂ、並びに、潤滑剤用シール２２を共通の潤滑剤保持ピース２０に設けたので、部品点数が少なくなり組立て作業の手間の軽減を図ることができる。ここで、第１実施形態と同様に、第１及び第２の各潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂは潤滑剤２５が収容される空間部を表し、潤滑剤保持ピース２０が潤滑剤２５を収容する空間部を有することを意味する。

そして、この潤滑剤保持ピース２０の低圧側の側面（装着溝の側壁面と当接する潤滑剤保持ピース２０の側面）には、１箇所以上の導通溝２６が形成されている。この導通溝２６は、第１及び第２潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂと低圧側の低圧空間とを互いに連通するためのものであり、潤滑剤保持ピース２０の半径方向に形成され、潤滑剤保持ピース２０の外周面から内周面に亘って形成されている。

そして、潤滑剤保持ピース２０に設けた導通溝２６によると、高圧側密封対象流体が高圧用シール１９から潤滑剤保持ピース２０側に漏れたときに、潤滑剤の流出は抑えつつ、この漏れた高圧側密封対象流体を、第１及び第２潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂ、潤滑剤保持ピース２０の外周面と装着溝１８の底面１８ａとの間の隙間、並びに、導通溝２６を介して低圧側（低圧空間）に逃がすことができる。これによって、高圧用シールと潤滑剤用シールとの間の空間が高圧となって潤滑剤用シール部から当該流体とともに潤滑剤が流出するのを防止でき、その結果、潤滑剤用シールの長寿命化が図れる。

次に、本発明に係る摺動シールの第３実施形態を、図３を参照して説明する。この図３に示す第３実施形態の摺動シール３２と、図１に示す第１実施形態の摺動シール１１とが相違するところは、図１に示す第１実施形態では、高圧用シール１９と潤滑剤保持ピース２０とを互いに隣接させて設けたのに対して、図３に示す第３実施形態では、高圧用シール１９と潤滑剤保持ピース２０との間に例えば合成樹脂製のバックアップリング３３を設けたところである。

これ以外は、図１に示す第１実施形態と同等の構成であり同様に作用するので、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。

この第３実施形態の摺動シール３２によると、第１部材１２が第２部材１３に対して移動するときに、高圧用シール１９の摺動面２４と摺接する内周部１９ａが、潤滑剤保持ピース２０の内周面外角部と摺動面２４との間の隙間に入り込んで噛み込むことを防止することができる。よって、それに起因する高圧側の密封度の低下を防止できる。

次に、本発明に係るシール構造の第４実施形態を、図４を参照して説明する。この図４に示す第４実施形態のシール構造３６と、図１に示す第１実施形態のシール構造４０とが相違するところは、図１に示す第１実施形態では、外部から潤滑剤２５を第１及び第２潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂに供給するための供給路が設けられていないのに対して、図４に示す第４実施形態では、このような供給路３７が設けられているところである。

これ以外は、図１に示す第１実施形態のシール構造４０と同等の構成であり同様に作用するので、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。

この供給路３７は、図４に示すように、外部から潤滑剤２５を強制的に、例えばグリスニップルを使用して第２潤滑剤保持部２０ｂに供給することができる供給孔である。この供給路３７は、装着溝１８が設けられている第２部材１３の第１ハウジング部１３ａに形成され、この第１ハウジング部１３ａの外面と第２潤滑剤保持部２０ｂとを互いに連通している。

この第４実施形態のシール構造３６によると、第１及び第２潤滑剤保持部２０ａ、２０ｂ内の潤滑剤２５の量が減少したときに、外部から潤滑剤２５を強制的に供給路３７に通して第２潤滑剤保持部２０ｂに供給することができる。これによって、高圧用シール１９と摺動面２４との間の摺動部分に適切な量の潤滑剤２５が供給されている状態を長期間に亘って維持することができる。

次に、本発明に係るシール構造の第５及び第６実施形態を、図５及び図６を参照して説明する。第５実施形態と第１実施形態との差異は、装着溝１８の底面１８ａとリテーナ２１との間に、第２の潤滑剤用シール２２ａが設けられる点であり、その他の構成は同じである。また、第６実施形態と第２実施形態との差異は、装着溝１８の底面１８ａと潤滑剤保持ピース２０との間に、第２の潤滑剤用シール２２ａが設けられる点であり、その他の構成は同じである。

第５及び第６実施形態において、第２の潤滑剤用シール２２ａが設けられることにより、潤滑剤が装着溝１８の底面１８ａとリテーナ２１又は潤滑剤保持ピース２０との間隙から低圧側に流出することをより確実に防止することが可能となる。

なお、第２の潤滑材用シール２２ａは、潤滑材用シール２２よりもシールの潰し率が小さく設定されており、高圧側の流体が高圧用シール１９から潤滑剤保持ピース２０側へ僅かに漏出した際に、第２の潤滑材用シール２２ａ側から先に低圧空間側へ流体を漏出させるようになっている。

これ以外は、図１、２に示す第１、第２実施形態と同等の構成であり同様に作用するので、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。

なお、上記各実施形態の摺動シール及びシール構造では、往復運動する部分を密封する構成に適用する例を挙げたが、これ以外にも、摺動シール及びシール構造を、例えば回転運動する部分を密封する構成に適用することができるし、回転と往復の複合運動する部分を密封する構成に適用することもできる。

そして、図３に示す第３実施形態の摺動シール３２では、図１に示す第１実施形態の摺動シール１１とバックアップリング３３とを組み合わせたが、これに代えて、例えば第２実施形態の摺動シール２９とバックアップリング３３とを組み合わせてもよい。

また、上記各実施形態では、図１に示すように、潤滑剤保持ピース２０の内周面に第１潤滑剤保持部２０ａを形成し、かつ、その外周面に第２潤滑剤保持部２０ｂを形成したが、潤滑剤保持部をこれ以外の形状としてもよく、例えば第２潤滑剤保持部２０ｂを省略して、第１潤滑剤保持部２０ａの潤滑剤収容容積を大きくしてもよい。

更に、上記各実施形態では、例えば図１に示すように、摺動シール１１を、第２部材１３の装着孔１６の内周面に形成された装着溝１８に装着し、高圧用シール１９が第１部材１２の外周面である摺動面２２に摺動自在に摺接する構成としたが、これに代えて、図には示さないが、摺動シールを、第１部材の外周面に形成された装着溝に装着し、高圧用シールが第２部材の内周面である摺動面に摺動自在に摺接する構成としてもよい。

なお、高圧用シール１９、潤滑剤用シール２２の材質は各実施例に挙げたものに限定されない。また、潤滑剤用シール２２は潤滑剤の流出を抑制できるものであればよく、例えばＯリング又はグリスの浸透性がよいフェルト状のスクレーパなどでもよい。
そして、上記各実施形態では、潤滑剤保持ピース２０及びリテーナ２１を金属製、エンジニアリングプラスチック製又はセラミック製としたが、これ以外の材質としてもよく、要は、高圧側密封対象流体の高圧力によって受ける圧縮力を保持することができる強度を有するものとすればよい。

以上のように、本発明に係る摺動シール及びシール構造は、小さい始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗を実現して、第１部材が第２部材に対してスムースに移動することができ、かつ、長寿命とすることができる優れた効果を有し、このような摺動シール及びシール構造に適用するのに適している。

１１ 摺動シール
１２ 第１部材
１３ 第２部材
１３ａ 第１ハウジング部
１３ｂ 第２ハウジング部
１４ 隙間
１５ 機器
１６ 装着孔
１７ 移動方向
１８ 装着溝
１８ａ 底面
１９ 高圧用シール
１９ａ 内周部
２０ 潤滑剤保持ピース
２０ａ 第１潤滑剤保持部
２０ｂ 第２潤滑剤保持部
２０ｃ 連通孔
２０ｄ 隔壁部
２１ リテーナ
２２ 潤滑剤用シール
２２ａ 第２の潤滑剤用シール
２３ 中心線
２４ 摺動面
２５ 潤滑剤
２６ 導通溝
２９、３２ 摺動シール
３３ バックアップリング
３６、４０ シール構造
３７ 供給路

Claims (13)

1. 第１部材が第２部材に対して移動可能な２つの部材間の環状隙間を密封するためのものであり、前記第２部材又は第１部材に設けられた環状の装着溝に配置される摺動シールにおいて、
   前記第１又は第２部材との摺動面に摺接する高圧用シールと、
   前記高圧用シールよりも低圧側に設けられ、潤滑剤保持部を有する潤滑剤保持ピースと、
   前記潤滑剤保持部よりも低圧側に設けられ、前記摺動面に摺接する潤滑剤用シールとを備えることを特徴とする摺動シール。
2. 前記潤滑剤保持ピースは、金属製、エンジニアリングプラスチック製又はセラミック製であることを特徴とする請求項１に記載の摺動シール。
3. 前記潤滑剤用シールは、前記潤滑剤保持ピースよりも低圧側に配置されているリテーナに設けられて、
   前記リテーナは、金属製、エンジニアリングプラスチック製又はセラミック製であり、前記装着溝の側壁面と前記潤滑剤保持ピースに当接して配置されていることを特徴とする請求項２記載の摺動シール。
4. 前記潤滑剤用シールは、前記潤滑剤保持ピースに設けられて、
   前記潤滑剤保持ピースは前記装着溝の側壁面に当接して配置されていることを特徴とする請求項２記載の摺動シール。
5. 前記リテーナの外周面と前記装着溝の底面間との間隙を微小とし、前記装着溝の側壁面と当接する前記リテーナの側面には、１箇所以上の導通溝が設けられ、
   該導通溝は、前記潤滑剤保持部と前記リテーナよりも低圧側に位置する低圧空間とを連通することを特徴とする請求項３記載の摺動シール。
6. 前記潤滑剤保持ピースと前記装着溝の底面間との間隙を微小とし、前記装着溝の側壁面と当接する前記潤滑剤保持ピースの側面には、１箇所以上の導通溝が設けられ、
   該導通溝は、前記潤滑剤保持部と前記潤滑剤保持ピースよりも低圧側に位置する低圧空間とを連通することを特徴とする請求項４記載の摺動シール。
7. 前記摺動面と摺接する高圧用シールのリップの潰し量が、前記摺動面と摺接する潤滑剤用シールのリップの潰し量よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の摺動シール。
8. 前記高圧用シールの低圧側の側面に隣接してバックアップリングを設けたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の摺動シール。
9. 前記装着溝の底面と前記リテーナとの間に、第２の潤滑剤用シールが設けられる請求項３に記載の摺動シール。
10. 前記装着溝の底面と前記潤滑剤保持ピースとの間に、第２の潤滑剤用シールが設けられる請求項４に記載の摺動シール。
11. 第２の潤滑剤用シールのリップの潰し量が前記潤滑剤用シールの潰し量よりも小さいことを特徴とする請求項９乃至１０に記載の摺動シール。
12. 前記潤滑剤保持部は、前記装着溝の開口側に開口する第１潤滑剤保持部と、前記装着溝の底面側に開口する第２潤滑剤保持部とを有し、
    前記第１潤滑剤保持部と前記第２潤滑剤保持部とは、連通孔を介して互いに連通していることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の摺動シール。
13. 請求項１乃至１２のいずれかに記載の摺動シールを備えたシール構造であって、
    前記装着溝が設けられる前記第２又は第１部材に形成され、外部から潤滑剤を前記潤滑剤保持部に供給するための供給路を更に備えることを特徴とするシール構造。
    

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