JP2015098899A - 流体流路の接続構造及びこれに用いる密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングおよび挿通部材の相対運動する部位に設けられる流体流路の接続構造において、密封装置の装着数を減少させることができ、また挿通部材に設ける溝の数を減少させることができる流体流路の接続構造を提供する。
【解決手段】ハウジングの軸孔内周面とハウジングの軸孔内周に相対運動可能に挿通した挿通部材の外周面との対向部にハウジングに設けた流体流路と挿通部材に設けた流体流路との接続部が設けられている。接続部は、ハウジングの軸孔内周面に設けられた外周側流路溝と、外周側流路溝に対応して挿通部材の外周面に設けられた内周側流路溝と、ハウジングの軸孔内周面および挿通部材の外周面間に介装された密封装置とを備える。密封装置は、円筒状に成形され、その外周面にて外周側流路溝の溝開口部を閉塞するとともにその内周面にて内周側流路溝の溝開口部を閉塞するように配置され、かつ両流路溝を連通させる貫通穴を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体流路の接続構造とこの流体流路の接続構造に用いる密封装置に関する。

例えば回転・揺動運動式の切り替えバルブでは、バルブハウジングに設けた流体流路およびバルブ本体に設けた流体流路間で流体を移送するところ、バルブハウジングに対しバルブ本体は相対運動するので、バルブ本体がどの回転位置にあっても流体を移送できるように流体流路同士を連通させておく必要がある。したがってこの場合、バルブハウジングの軸孔内周面およびバルブ本体の外周面の組み合わせよりなる対向部にはバルブハウジングに設けた流体流路およびバルブ本体に設けた流体流路を接続する接続部が設けられ、この接続部は従来、以下のように構成されている。尚、本発明の適用はバルブに限定されないので、爾後、バルブハウジングをハウジングまたは静止部材と称し、バルブ本体を挿通部材または可動部材と称する。

すなわち図３に示すように、ハウジング５１内部に流体流路５２が設けられ、この流体流路５２はハウジング５１の軸孔内周面５１ａに開口している。一方、対応する流体流路６２が挿通部材６１内部に設けられ、この流体流路６２は、挿通部材６１の外周面６１ａに設けた環状の流路溝６３の底面に開口している。また、挿通部材６１の外周面６１ａにおいて流路溝６３の両側にそれぞれ環状の装着溝６４が設けられ、この装着溝６４にそれぞれ環状の密封装置７１が装着されている。

図４に示すように密封装置７１は、所定の樹脂材料によって断面角形のシールリングとして成形され、その外周面７１ａをもってハウジング５１の軸孔内周面５１ａに密接するとともにその軸方向端面７１ｂをもって装着溝６４の側面に密接することにより流体が流路外部へ洩れないようにシール作用を発揮する。また、密封装置７１は円周上１箇所でカットした形状とされ（カット部を符号７２で示す）、これにより装着溝６４への装着作業が容易化されているが、カット部７２は装着後閉じられるため、カット部７２が設けられていることはシール作用に影響しないものとされている。

また、図３では、ハウジング５１側の流体流路５２および挿通部材６１側の流体流路６２の組み合わせよりなる流路が３系統併設され、これに対応して流体流路５２，６２の接続部が３箇所軸方向に並んで設けられている。

上記図３の接続構造は、上記したようにハウジング５１側の流体流路５２と挿通部材６１側の流体流路６２が流路溝６３を介して連通しているので、挿通部材６１がどの回転位置にあっても流体流路５２，６２同士を常に連通させておくことが可能とされている。

しかしながらこの接続構造では、以下の問題が指摘される。

すなわち流体流路５２，６２の接続部１箇所当たり、密封装置７１が流路溝６３の両側に２つ必要とされ、密封装置７１を装着する装着溝６４も流路溝６３の両側に２箇所が必要とされる。したがって密封装置７１の装着数が多く装着性が良くなく、密封装置７１を装着する相手方である挿通部材６１についても装着溝６４の加工数が多く加工性が良くなく、よってこれらの装着および加工に多くの手間と時間がかかる不都合がある。

特開平６−８８４１号公報

本発明は以上の点に鑑みて、ハウジングおよび挿通部材の相対運動する部位に設けられる流体流路の接続構造において、密封装置の装着数を可及的に減少させることができ、また、挿通部材に設ける溝の数についてもこれを減少させることができる流体流路の接続構造とこの流体流路の接続構造に用いる密封装置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による接続構造は、ハウジングの軸孔内周面と前記ハウジングの軸孔内周に相対運動可能に挿通した挿通部材の外周面との対向部に前記ハウジングに設けた流体流路と前記挿通部材に設けた流体流路との接続部が設けられ、前記接続部は、前記ハウジングの軸孔内周面に設けられた外周側流路溝と、前記外周側流路溝に対応して前記挿通部材の外周面に設けられた内周側流路溝と、前記ハウジングの軸孔内周面および前記挿通部材の外周面間に介装された密封装置とを備え、前記密封装置は、円筒状に成形され、その外周面にて前記外周側流路溝の溝開口部を閉塞するとともにその内周面にて前記内周側流路溝の溝開口部を閉塞するように配置され、かつ前記両流路溝を連通させる貫通穴を備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項２による接続構造は、上記した請求項１記載の接続構造において、前記挿通部材は、前記密封装置を装着する装着溝を備え、前記装着溝の底面部に前記内周側流路溝が設けられていることを特徴とする。

また、本発明の請求項３による接続構造は、上記した請求項１または２記載の接続構造において、前記接続部は、複数が軸方向に間隔をあけて設けられ、前記密封装置は、前記複数の接続部に亙る長さを備えるとともに、前記接続部の数に対応して複数の貫通穴を軸方向に間隔をあけて備えることを特徴とする。

更にまた、本発明の請求項４による密封装置は、上記した請求項１ないし３の何れかに記載の接続構造に用いられる密封装置であって、樹脂材料をもって円筒状に成形され、貫通穴を備え、円周上１箇所でカットされた形状であることを特徴とする。

上記構成を備える本発明の接続構造においては、ハウジングの軸孔内周面に外周側流路溝が設けられ、この外周側流路溝の底面部にハウジング側の流体流路が開口している。また、この外周側流路溝に対応してすなわち軸方向の位置を合わせて挿通部材の外周面に内周側流路溝が設けられ、この内周側流路溝の底面部に挿通部材側の流体流路が開口している。また、ハウジングの軸孔内周面および挿通部材の外周面間に密封装置が介装され、この密封装置は円筒状に成形され、その外周面にて外周側流路溝の溝開口部を閉塞するとともにその内周面にて内周側流路溝の溝開口部を閉塞するように配置され、かつ両流路溝を連通させる貫通穴を備えている。したがってハウジング側の流体流路と挿通部材側の流体流路が外周側流路溝、貫通穴および内周側流路溝を介して常に連通した状態とされるため、挿通部材がどの回転位置にあっても流体流路同士を連通させておくことが可能とされる。

また、上記構成の接続構造によれば、密封装置の装着数が流体流路の接続部１箇所当たり１つで良く、よって密封装置の装着数を減少させることが可能とされる。また、挿通部材の外周面に装着溝を設ける場合でも装着溝の数は流体流路の接続部１箇所当たり１箇所で良く、よって挿通部材に設ける溝の数についてもこれを減少させることが可能とされる。尚、このように挿通部材の外周面に装着溝を設ける場合には、この装着溝の底面部に内周側流路溝を設けることになる。

ハウジングおよび挿通部材間に設定される流体流路は１系統のみであって良いが、複数系統であっても良く、このように流体流路が複数系統設定される場合には本発明による効果が増幅される。

すなわち上記図３の従来技術では上記したように、流体流路の接続部１箇所当たり密封装置が２つ必要とされ、密封装置を装着する装着溝も２箇所必要とされる。したがって流体流路が２系統では、密封装置は４つ、装着溝は４箇所必要とされ、３系統では図示したように、密封装置は６つ、装着溝は６箇所が必要とされる。これに対し本発明によれば、流体流路の接続部１箇所当たり密封装置は１つ、装着溝は１箇所であるところ、密封装置は複数の系統に亙って共用可能とされているので、２系統であっても３系統以上であっても密封装置は１つ、装着溝は１箇所のままで良い。

また、挿通部材の外周面には、密封装置を装着する装着溝のほかに内周側流路溝が設けられるので、これを加えたうえで溝の数を比較すると以下のようになる。
（１）挿通部材の外周面に設けられる溝の数の比較
ａ．接続部１箇所の場合
図３の従来技術では流路溝１箇所および装着溝２箇所で計３箇所、これに対し本発明では装着溝１箇所およびその底面部に設けられる流路溝１箇所で計２箇所
ｂ．接続部２箇所の場合
図３の従来技術では流路溝２箇所および装着溝４箇所で計６箇所、これに対し本発明では装着溝１箇所およびその底面部に設けられる流路溝２箇所で計３箇所
ｃ．接続部３箇所の場合
図３の従来技術では図示するように流路溝３箇所および装着溝６箇所で計９箇所、これに対し本発明では装着溝１箇所およびその底面部に設けられる流路溝３箇所で計４箇所

また、本発明では、ハウジングの内周面に外周側流路溝が設けられるので、これを加えて比較すると以下のようになる。
（２）挿通部材の外周面およびハウジングの内周面に設けられる溝の数の比較
ｄ．接続部１箇所の場合
図３の従来技術ではハウジングの内周面に外周側流路溝は設けられないので流路溝１箇所および装着溝２箇所で計３箇所は変わらず、これに対し本発明では装着溝１箇所およびその底面部に設けられる内周側流路溝１箇所ならびに外周側流路溝１箇所で計３箇所
ｅ．接続部２箇所の場合
図３の従来技術では流路溝２箇所および装着溝４箇所で計６箇所は変わらず、これに対し本発明では装着溝１箇所およびその底面部に設けられる内周側流路溝２箇所ならびに外周側流路溝２箇所で計５箇所
ｆ．接続部３箇所の場合
図３の従来技術では図示するように流路溝３箇所および装着溝６箇所で計９箇所は変わらず、これに対し本発明では装着溝１箇所およびその底面部に設けられる内周側流路溝３箇所ならびに外周側流路溝３箇所で計７箇所

したがって本発明によれば、上記ａ〜ｆのうちｄ以外で溝の数を減少させることが可能とされ、挿通部材の外周面に設けられる溝に限って云えば、系統数に関係なく溝の数を減少させることが可能とされる。

密封装置は、上記したように円筒状に成形され、その外周面にて外周側流路溝の溝開口部を閉塞するとともにその内周面にて内周側流路溝の溝開口部を閉塞するように配置され、両流路溝を連通させる貫通穴を備えている。密封装置の材質としては、樹脂材料、とくに摺動特性に優れた熱可塑性樹脂材料とするのが好ましい。また、密封装置はその円周上１箇所でカットされた形状とするのが好ましく、これによれば密封装置を挿通部材の外周に装着しやすくなる。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち本発明では上記したように密封装置が一体化されているため、従来対比で密封装置の装着数を減少させることができ、また、挿通部材に設ける溝の数についてもこれを減少させることができる。また、一体化された密封装置は貫通穴を備えているため、流体流路の接続が確保される。また、一体化された密封装置は円筒状に成形されているため、挿通部材の運動に対する軸受機能を期待することもできる。

本発明の実施例に係る流体流路接続構造の断面図 本発明の実施例に係る密封装置を示す図で、（Ａ）はその一部切り欠きした正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図 従来例に係る流体流路接続構造の断面図 従来例に係る密封装置の一部切り欠きした正面図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）本発明は、密封装置に関する。本発明の密封装置は例えば、回転・揺動運動を伴う油空圧機器に用いられ、または回転・揺動運動用途で密封装置を必要とするもの全般で用いられる。
（２）従来、回転・揺動運動式の切り替えバルブ等は、油圧系統毎にリング状の密封装置を設定し、油路を確保している。油圧系統が少ない場合は特に問題ないが、油圧系統が多い場合や径サイズによっては、密封装置の装着工数・装着性悪ならびに相手部品の加工工数大等の課題がある。
（３）密封装置を円柱状の一体型とし、相手部品の油圧配管部に合わせ密封装置に貫通穴を設けることで、密封装置を容易に相手部品へ装着することができ、従来仕様と同等性能の油路を確保することが可能となる。
（４）本発明の効果としては、密封装置を一体化することで、従来仕様に対し装着工数が低減でき、装着性も良化する。密封装置に相手溝の油圧配管部に合わせ貫通穴を設置することで、従来仕様同等性能の油路の確保ができる。
（５）密封装置の肉厚（径方向厚み）公差ＭＡＸ時と相手装着溝スペース（ハウジング軸孔内周面および装着溝底面部間の径方向間隔）ＭＩＮ時の組み合わせにおいて、径方向スキマ無し（スキマ０ｍｍ）の設定とすることで、軸受性能を確保することができ、相手装着溝（ピストンもしくは挿通部材）の偏心を抑制することができる。
（６）密封装置に１箇所カットを付与することで、相手装着溝への装着が容易に行なえ、かつテーパ形状のカットとすることで、環境温度変化に追随することができ、相手装着溝からの脱落や密封性低下が抑制できる。
（７）さらに密封装置は、以下の構成とするのが好ましい。
・密封装置は金属環対比、線膨張係数の大きい熱可塑性樹脂材を用いた一体仕様とする。
・密封装置の材質はＰＴＦＥのほかにＰＡ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ等、熱可塑性樹脂も適用範囲とする。
・密封装置の肉厚寸法（径方向厚み）は、装着溝寸法（ハウジング軸孔内周面および装着溝底面部間の径方向間隔）の７０〜１００％の範囲とする。
・密封装置の高さ寸法（軸方向長さ）は、装着溝幅（軸方向長さ）の１００％以下とする。
・密封装置の外径寸法は、相手装着溝（ハウジング軸孔内周面の内径寸法）の１００％以下とする。
・密封装置のテーパ形状のカット部のカット角度は、９０度以下とする。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係る流体流路の接続構造の要部断面を示している。一部を図示するハウジング１１の軸孔内周に挿通部材２１が相対運動可能に挿通され、ハウジング１１の軸孔内周面１１ａおよび挿通部材２１の外周面２１ａが径方向に対向する対向部に、ハウジング１１に設けた流体流路１２と挿通部材２１に設けた流体流路２２とを接続する接続部１が設けられている。当該実施例では図示するように、流体流路１２，２２が３系統設けられているので、接続部１が３箇所軸方向に並んで設けられている。

接続部１は、以下のように構成されている。

すなわちハウジング１１の軸孔内周面１１ａに環状の外周側流路溝１３が流体流路１２，２２の系統数に合わせて３箇所所定の間隔を開けて設けられ、この外周側流路溝１３に対応して挿通部材２１の外周面２１ａに環状の内周側流路溝２３が系統数に合わせて３箇所所定の間隔を開けて設けられている。また、挿通部材２１の外周面２１ａに全系統分に亙る長さを備える密封装置３１を装着するための環状の装着溝２４が設けられているので、内周側流路溝２３はそれぞれこの装着溝２４の底面部に設けられている。また、ハウジング１１側の流体流路１２は外周側流路溝１３の底面部に円周上１箇所で開口し、挿通部材２１側の流体流路２２は内周側流路溝２３の底面部に同じく円周上１箇所で開口している。

挿通部材２１の外周面１ａに設けた装着溝２４に密封装置３１が装着されている。密封装置３１は円筒状の単体品（一体成形品）よりなり、ハウジング１１および挿通部材２１間の全周に亙って介装されている。

密封装置３１は、円筒状に成形され、その外周面３１ａにて全系統分に亙る外周側流路溝１３の溝開口部を閉塞するとともにその内周面３１ｂにて全系統分に亙る内周側流路溝２３の溝開口部を閉塞するように配置されている。したがって密封装置３１の外径寸法はハウジング１１の軸孔内周面１１ａの内径寸法と同等ないし略同等に設定され、密封装置３１の内径寸法は、挿通部材２１の外周面１ａに設けた装着溝２４の底面部の外径寸法と同等ないし略同等に設定されている。また、密封装置３１の軸方向長さ寸法は装着溝２４の軸方向長さ寸法と同等ないし略同等に設定されている。

密封装置３１には、系統ごとに外周側流路溝１３および内周側流路溝２３を連通させる貫通穴３２が設けられている。図２に示すように貫通穴３２は、系統数に合わせて３箇所が所定の間隔を開けて設けられ、また系統ごとに複数が円周方向に並んで設けられている（図では４等配）。

また、密封装置３１は、摺動特性や耐油性等に優れた樹脂材料をもって円筒状に成形され、上記したように貫通穴３２を備え、円周上１箇所でカットされたカット部３３を備えている。カット部３３は斜めテーパ形状のバイアスカットとされている。

上記構成を備える接続構造においては、ハウジング１１の軸孔内周面１１ａに外周側流路溝１３が設けられ、挿通部材２１の外周面２１ａに内周側流路溝２３が設けられ、この両流路溝１３，２３間に貫通穴３２を備える円筒状の密封装置３１が介装されているため、ハウジング１１側の流体流路１２と挿通部材２１側の流体流路２２が外周側流路溝１３、貫通穴３２および内周側流路溝２３を介して常に連通した状態とされる。したがってハウジング１１に対し相対運動する挿通部材２１がどの回転位置にあっても流体流路１２，２２同士を連通させておくことが可能とされている。ハウジング１１側の流体流路１２および挿通部材２１側の流体流路２２は何れが１次側であっても良い。

また、上記構成の接続構造においては、密封装置３１の装着数が１つで良いため、密封装置３１の装着数を減少させることが可能とされている。また、挿通部材２１の外周面２１ａに設ける装着溝２４の数も１箇所で良いため、装着溝２４の加工数を減少させることが可能とされる。挿通部材２１の外周面２１ａに設けられる溝２３，２４の数の比較または挿通部材２１の外周面２１ａおよびハウジング１１の内周面１１ａに設けられる溝１３，２３，２４の数の比較としても加工数が減少することは上記したとおりである。

また、上記構成の接続構造においては、密封装置３１が樹脂材料をもって円筒状に成形されるとともにハウジング１１および挿通部材２１間に全周に亙って介装されているため、この密封装置３１が挿通部材２１の運動に対する軸受機能を発揮する。したがって挿通部材２１がハウジング１１の軸孔に対し偏心するのを抑制することが可能とされる。

尚、密封装置３１は、挿通部材２１の外周面２１ａに設けた装着溝２４に装着されているので、ハウジング１１に対し挿通部材２１が相対運動したとき、挿通部材２１に従動してハウジング１１に対し摺接するが、密封装置３１は挿通部材２１に対し摺接するものであっても良く、ハウジング１１および挿通部材２１の双方に対し摺接するものであっても良い。

また、挿通部材２１はハウジング１１に対し相対回転（揺動を含む）するが、上記構成の接続構造による流体流路の常時連通が阻害されない範囲であれば、挿通部材２１はハウジング１１に対し軸方向に相対運動するものであっても良い。

また、上記説明において、流体流路の系統数を３系統としたのは単なる例示に過ぎない。流体流路の系統数は１系統のみであっても良く、また２系統、４系統以上の複数であっても良い。

１ 接続部
１１ ハウジング
１１ａ 軸孔内周面
１２，２２ 流体流路
１３ 外周側流路溝
２１ 挿通部材
２１ａ，３１ａ 外周面
２３ 内周側流路溝
２４ 装着溝
３１ 密封装置
３１ｂ 内周面
３２ 貫通穴
３３カット部

Claims (4)

1. ハウジングの軸孔内周面と前記ハウジングの軸孔内周に相対運動可能に挿通した挿通部材の外周面との対向部に前記ハウジングに設けた流体流路と前記挿通部材に設けた流体流路との接続部が設けられ、
   前記接続部は、前記ハウジングの軸孔内周面に設けられた外周側流路溝と、前記外周側流路溝に対応して前記挿通部材の外周面に設けられた内周側流路溝と、前記ハウジングの軸孔内周面および前記挿通部材の外周面間に介装された密封装置とを備え、
   前記密封装置は、円筒状に成形され、その外周面にて前記外周側流路溝の溝開口部を閉塞するとともにその内周面にて前記内周側流路溝の溝開口部を閉塞するように配置され、かつ前記両流路溝を連通させる貫通穴を備えることを特徴とする流体流路の接続構造。
2. 請求項１記載の接続構造において、
   前記挿通部材は、前記密封装置を装着する装着溝を備え、前記装着溝の底面部に前記内周側流路溝が設けられていることを特徴とする流体流路の接続構造。
3. 請求項１または２記載の接続構造において、
   前記接続部は、複数が軸方向に間隔をあけて設けられ、
   前記密封装置は、前記複数の接続部に亙る長さを備えるとともに、前記接続部の数に対応して複数の貫通穴を軸方向に間隔をあけて備えることを特徴とする流体流路の接続構造。
4. 請求項１ないし３の何れかに記載の接続構造に用いられる密封装置であって、
   樹脂材料をもって円筒状に成形され、貫通穴を備え、円周上１箇所でカットされた形状であることを特徴とする密封装置。

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