JP2014142001A

JP2014142001A - Ｕシール

Info

Publication number: JP2014142001A
Application number: JP2013010140A
Authority: JP
Inventors: Sakuma Emori; 作馬江森
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2014-08-07

Abstract

【課題】摩耗によるリップの損傷の抑制を図る。
【解決手段】Ｕシール１０は、リップ２１、２２を対向配置して形成した凹溝２４に、Ｏリング３０を挿入して備える。凹溝２４は、Ｏリング３０がリップに沿って移動可能な深さとされている。Ｏリング３０は、凹溝２４に挿入されることでリップを拡張させ、拡張したシールリップ部Ｌｓにて機械部品Ｓｍをシールすると共に、機械部品Ｓｍの摺動により凹溝２４において移動可能とされている。
【選択図】図２

Description

本発明は、Ｕシールに関する。

Ｕシールは、摺動部のシールとして多用され、摺動性を確保した上でシールを図る手法が種々提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００８−６９８６３号公報

Ｕシールは、凹溝を形成するリップを拡張することで、リップにてシール性を発揮している。このため、Ｕシールによりシールされている機械部品の摺動が繰り返されると、シール箇所において、摩耗によるリップの損傷が起き得る。凹溝に金属製の開口状のワイヤを挿入して、当該ワイヤにてリップの拡張を図る場合には、ワイヤの開口端とリップの位置関係が固定される。このため、ワイヤ開口端での摩耗によるリップ損傷が起きやすくなり、短時間の内のＵシールの交換が必要となる。こうしたことから、摩耗によるリップ損傷を抑制することが要請されるに到った。ところで、上記の特許文献は、凹溝の開口側に弾性リングを挿入することを提案しているが、この弾性リングは、凹溝内への流体の浸入回避と溝奥側の弾性内装材を安定保持するものであることから、摩耗によるリップ損傷の抑制には、寄与しないと想定される。

上記した課題の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態として実施することができる。

（１）本発明の一形態によれば、Ｕシールが提供される。このＵシールは、リップを対向配置して凹溝を形成したＵシールであって、前記凹溝に挿入されることで前記リップに拡張をもたらして、該拡張したリップ部位にてシール対象の機械部品のシールを図るリップ拡張体を備え、前記凹溝は、前記リップ拡張体が前記リップに沿って移動可能な深さに形成されている。上記形態のＵシールでは、凹溝に挿入したリップ拡張体にて拡張したリップ拡張部位にて機械部品をシールする一方、凹溝においてリップ拡張体を凹溝においてリップに沿って移動可能とするので、シールを図るリップ拡張部位をリップ拡張体の移動により変化させる。この結果、上記形態のＵシールによれば、摩耗が起きるリップ拡張部位が固定されないので、摩耗によるリップの損傷を抑制でき、耐久性を高めることができる。

（２）上記形態のＵシールにおいて、前記リップ拡張体は、前記機械部品の摺動により前記凹溝内において移動可能とされている。こうすれば、シールを図るリップ拡張部位を機械部品の摺動により変化させるので、摩耗が起きるリップ拡張部位がより固定されなくなることで、摩耗によるリップの損傷をより効果的に抑制でき、耐久性を高めることができる。この場合、リップ拡張体を機械部品の摺動により凹溝内において移動するようにするには、凹溝の溝寸法との関係を考慮して、実験的に、或いは適宜な設計手法により、実現できる。

（３）上記いずれかの形態のＵシールにおいて、前記リップ拡張体は、弾性性状を有する材料から形成された弾性体とされている。こうすれば、リップ拡張部位における凹溝内周壁側でのリップと弾性体との摩耗も抑制できるので、耐久性をより高めることができる。

（４）上記いずれかの形態のＵシールにおいて、前記リップ拡張体は、潤滑剤を介在させて前記凹溝に挿入されているようにできる。こうすれば、凹溝におけるリップ拡張体を潤滑剤により容易に起こすので、摩耗が起きるリップ拡張部位についても容易に変化することから、摩耗によるリップの損傷を高い実効性で抑制でき、耐久性をより高めることができる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、Ｕシールにてシールを図った摺動機構等の態様で実現することができる。

本発明の実施形態としてのＵシール１０を断面視して表す説明図である。設備機械ベースＳｂに対して機械部品Ｓｍを摺動可能にＵシール１０にてシールする様子を示す説明図である。本実施形態のＵシール１０の効果を説明するための説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。図１は本発明の実施形態としてのＵシール１０を断面視して表す説明図、図２は設備機械ベースＳｂに対して機械部品Ｓｍを摺動可能にＵシール１０にてシールする様子を示す説明図である。

図示するように、Ｕシール１０は、台座部材１２と、シール本体２０と、Ｏリング３０とを有する。台座部材１２は、Ｕシール１０の装着箇所において、シール本体２０をテーパ面１２ｓで受け止める。シール本体２０は、台座部材１２の側にテーパ面２０ｓを備え、当該テーパ面は、テーパ面１２ｓとその傾斜が一致されている。この他、シール本体２０は、リップ２１、２２を対向配置して凹溝２４を形成して備える。凹溝２４は、弾性性状を有する材料から形成されたＯリング３０がリップ２１、２２に沿って移動可能な深さとされている。本実施形態では、凹溝２４の深さおよび溝寸法を次のように規定した。凹溝２４の深さは、製品呼び径がφ３．５３ｍｍのＯリング３０の１．５〜２倍に規定した。また、上記呼び径のＯリング３０を凹溝２４に挿入した場合に、リップ２１、２２は少なくとも０．５ｍｍほど拡張して、シールリップ部Ｌｓが形成されるよう、凹溝２４の溝幅を上記呼び径のＯリング３０に対して規定した。その上で、この凹溝２４の溝幅については、設備機械ベースＳｂに対して機械部品Ｓｍが摺動する際に、機械部品Ｓｍの摺動によりＯリング３０が凹溝２４において移動するよう、シール本体２０やＯリング３０の材質を考慮した上で、実験的に規定した。

また、本実施形態では、凹溝２４にＯリング３０を挿入するに当たり、凹溝２４の壁面および／またはＯリング３０の表面に、潤滑剤としてのグリスＧｊを塗布し、グリス塗布の状態で、Ｏリング３０を凹溝２４に挿入させた。これにより、Ｏリング３０は、グリスＧｊを介在させて凹溝２４に挿入されたことになる。

以上説明した本実施形態のＵシール１０にて、設備機械ベースＳｂに対して機械部品Ｓｍをシールする際には、図２に示すように、設備機械ベースＳｂのシール挿入孔Ｓｈに、Ｕシール１０を、台座部材１２、シール本体２０の順に装着する。この際、Ｏリング３０は、グリスＧｊを介在させて凹溝２４に挿入済みであることから、リップ２１、２２はシールリップ部Ｌｓを形成している。なお、シール挿入孔Ｓｈの側のシールリップ部Ｌｓは、挿入孔壁面に押し付けられて当該壁面に当接してシールを図る。このようにＵシール１０を装着した後、機械部品ＳｍをＵシール１０の内径側に挿入する。これにより、機械部品Ｓｍの側のシールリップ部Ｌｓは、部品外壁面に押し付けられて当該壁面に当接してシールを図るので、機械部品Ｓｍは、設備機械ベースＳｂに対してＵシール１０にてシールされた状態で、摺動する。Ｕシール１０は、リップ２１の先端を、凹溝２４の側に突出した片状体としているので、Ｏリング３０を凹溝２４から抜け出にくくする。

図３は本実施形態のＵシール１０の効果を説明するための説明図である。図示するように、従来品は、Ｕシール材質、詳しくはシール本体２０とリップ２１、２２の材質が、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：polytetrafluoroethylene）であり、凹溝２４には、Ｏリング３０に代わり、Ｖ字状断面の金属ワイヤが挿入されている。そして、この従来品は、金属ワイヤを溝底部に装着したに過ぎず、凹溝２４は金属ワイヤの移動が可能な深さではないと共に、金属ワイヤは、Ｖ字状断面の開口端を広げた状態でリップ２１、２２に対して固定状態にある。実施品１は、Ｕシール材質がＰＴＦＥであり、凹溝２４に挿入したＯリング３０は、バイトン（デュポン社のふっ素ゴムの商品名：バイトンは登録商標）製のＯリングである。実施品２は、Ｕシール材質がＰＴＦＥであり、凹溝２４に挿入したＯリング３０は、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）製のＯリングである。実施品３は、Ｕシール材質がＰＴＦＥであり、凹溝２４に挿入したＯリング３０は、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）製のＯリングである。実施品４は、Ｕシール材質が高密度ポリエチレンであり、凹溝２４に挿入したＯリング３０は、ＥＰＤＭ製のＯリングである。なお、実施品１〜４は、共に、図１〜図２に示した形状のシール本体２０およびリップ２１、２２を備える。

上記の従来品および実施品１〜４を、図２に示すように機械部品Ｓｍの摺動シールに用いた。そして、機械部品Ｓｍを図における左右に繰り返し摺動し、機械部品Ｓｍの側のリップ２２に破損が起きたときの機械部品Ｓｍの延べ摺動距離を求め、これをプロットして図３を得た。

図３から明らかなように、実施品１〜４のＵシール１０は、従来品に比べて３倍以上の摺動距離耐性を備え、高い耐久性を有する。特に、実施品４は、従来品の５倍以上の耐久性を有する。このような実施品の耐久性は、次の理由で向上すると考えられる。実施品１〜４のＵシール１０は、凹溝２４に挿入したＯリング３０にて拡張したシールリップ部Ｌｓにて機械部品Ｓｍをシールする一方、凹溝２４においてＯリング３０を機械部品Ｓｍの摺動により移動可能とするので、シールを図るシールリップ部Ｌｓを機械部品Ｓｍの摺動により変化させる。このため、実施品１〜４のＵシール１０によれば、摩耗が起きるシールリップ部Ｌｓが固定されないので、摩耗によるリップ２１、２２の損傷を抑制でき、耐久性が向上する。しかも、本実施形態では、Ｏリング３０を凹溝２４に挿入するに当たり、グリスＧｊを介在させて凹溝２４にＯリング３０を挿入するので、凹溝２４におけるＯリング３０の移動を起き易くする。このことからも、摩耗が起きるシールリップ部Ｌｓは容易に変化するので、摩耗によるリップの損傷を高い実効性で抑制でき、耐久性をより高めることができる。また、凹溝２４に挿入したＯリング３０は、弾性性状を有するゴム成形品であることから、シールリップ部Ｌｓにおけるリップ２１、２２の内壁面との間でも摩耗も抑制できる。この点も、耐久性の向上に寄与すると考えられる。

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

例えば、Ｏリング３０に代わって金属ワイヤを用いた上で、凹溝２４を金属ワイヤの移動が可能な深さとし、金属ワイヤが凹溝２４において移動するようにしてもよい。こうすれば、金属ワイヤを凹溝２４に固定した従来品よりは、耐久性を高めることができる。これは、金属ワイヤが凹溝２４において移動するため、摩耗が起きるシールリップ部Ｌｓが固定されないからである。

１０…Ｕシール
１２…台座部材
１２ｓ…テーパ面
２０…シール本体
２０ｓ…テーパ面
２１、２２…リップ
Ｌｓ…シールリップ部
２４…凹溝
３０…Ｏリング
Ｇｊ…グリス
Ｓｂ…設備機械ベース
Ｓｈ…シール挿入孔
Ｓｍ…機械部品

Claims

リップを対向配置して凹溝を形成したＵシールであって、
前記凹溝に挿入されることで前記リップに拡張をもたらして、該拡張したリップ部位にてシール対象の機械部品のシールを図るリップ拡張体を備え、
前記凹溝は、前記リップ拡張体が前記リップに沿って移動可能な深さに形成されている
Ｕシール。
前記リップ拡張体は、前記機械部品の摺動により前記凹溝内において移動可能とされている請求項１に記載のＵシール。
前記リップ拡張体は、弾性性状を有する材料から形成された弾性体とされている請求項１または請求項２に記載のＵシール。
前記リップ拡張体は、潤滑剤を介在させて前記凹溝に挿入されている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のＵシール。