JP2015194217A

JP2015194217A - シールリング

Info

Publication number: JP2015194217A
Application number: JP2014072732A
Authority: JP
Inventors: 周作齋田; Shusaku Saida; 直英瀧本; Naohide Takimoto
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2015-11-05

Abstract

【課題】経年変化による密封機能の低下を抑えられるシールリングを提供すること。【解決手段】作動流体圧によって作動する油圧シリンダ１（流体圧装置）の摺動部を密封するシールリング９であって、樹脂製の環状部材であって、周方向に沿って溝部１５が形成される環状のＵパッキン１０と、Ｕパッキン１０の溝部１５内に介装される補強メタル２０（付勢部材）と、を備える。補強メタル２０は、内周リップ１１を拡径する方向に付勢する内側付勢片２２と、外周リップ１２を拡径する方向に付勢する外側付勢片２３と、を有する。Ｕパッキン１０は、内周リップ１１が内側付勢片２２によって一方の相手部材に押し付けられるとともに、外周リップ１２が外側付勢片２３によって他方の相手部材に押し付けられる構成とした。【選択図】図１

Description

本発明は、作動流体圧によって作動する流体圧装置の摺動部に設けられるシールリングに関する。

特許文献１には、流体圧シリンダのロッドカバー部とピストンロッドの間に介装され、ピストンロッドの摺動部を密封するＵパッキンが開示されている。

環状のＵパッキンは、樹脂材によって形成され、ピストンロッドの外面に当接する内周リップと、ロッドカバー部の環状溝に収容される外周リップと、を有するＵ字形の断面形状をしている。

流体圧シリンダの作動時に、内周リップがピストンロッドに摺接してピストンロッドの液膜を掻き取ることにより、作動流体が外部に洩れないように密封される。

特開２０１３−８３３５１号公報

しかしながら、Ｕパッキンは、樹脂材の経年変化等により内周リップがピストンロッドに押し付けられる面圧が低下するため、内周リップによってピストンロッドの液膜を掻き取る密封機能が低下するという問題がある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、密封機能の低下を抑えられるシールリングを提供することを目的とする。

本発明は、作動流体圧によって作動する流体圧装置の摺動部を密封するシールリングであって、樹脂製の環状部材であって、周方向に沿って溝部が形成される環状のＵパッキンと、Ｕパッキンの溝部内に介装される付勢部材と、を備える。Ｕパッキンは、環状に延びるベースと、ベースの内周側から環状に突出する内周リップと、ベースの外周側から環状に突出する外周リップと、を有する。付勢部材は、内周リップを拡径する方向に付勢する内側付勢片と、外周リップを拡径する方向に付勢する外側付勢片と、を有することを特徴とする。

本発明では、内周リップが内側付勢片によって流体圧装置の摺動部を構成する一方の相手部材に押し付けられるとともに、外周リップが外側付勢片によって他方の相手部材に押し付けられる。これにより、Ｕパッキンは、樹脂材の経年変化によって弾性復元力が低下しても、相手部材に押し付けられる面圧が十分に確保されるため、経年変化による密封機能の低下を抑えられる。

本発明の実施形態に係る油圧シリンダの断面図である。本発明の実施形態に係るシールリングの断面図である。本発明の実施形態に係るシールリングの斜視図である。本発明の実施形態に係る補強メタルの平面図である。本発明の実施形態に係る補強メタルの平面図である。本発明の実施形態に係る補強メタルの平面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、油圧シリンダ１（流体圧装置）の一部を示す断面図である。油圧シリンダ１は、筒状のシリンダヘッド２と、シリンダヘッド２から摺動自在に突出するピストンロッド３と、シリンダヘッド２に結合される筒状のシリンダチューブ（図示省略）と、ピストンロッド３の先端部に結合されるピストン（図示省略）と、を備える。油圧シリンダ１は、シリンダチューブ内に導かれる作動油圧（作動流体圧）によってピストンおよびピストンロッド３が中心線Ｏ方向に移動することで伸縮作動する。

シリンダヘッド２の内周には、ピストンロッド３の外周面３Ａに摺接する環状のシールリング９と環状のワイパーリング８が介装される。油圧シリンダ１では、シールリング９によってシリンダヘッド２とピストンロッド３の間が密封され、ワイパーリング８によってダストなどの侵入が防止される。

シリンダヘッド２の内周には環状の収容溝４が形成され、収容溝４にはシールリング９と環状のバックアップリング７とが軸方向に並んで収容される。

シールリング９は、シリンダヘッド２の収容溝４とピストンロッド３の外周面３Ａとの間に圧縮して介装される。

バックアップリング７は、シールリング９を当接させ、シリンダチューブ内の作動油圧によって軸方向（図１において左方向）に移動しようとするシールリング９を支持する。

シールリング９は、樹脂材によって形成される環状のＵパッキン１０と、金属材によって形成される補強メタル２０と、を備える。

Ｕ字形の断面形状を有するＵパッキン１０は、環状に延びるベース１３と、ベース１３の内周側から環状に突出する内周リップ１１と、ベース１３の外周側から環状に突出する外周リップ１２と、からなる。内周リップ１１と外周リップ１２の間には、環状の溝部１５が画成される。つまり、Ｕパッキン１０は、樹脂製の環状部材であり、周方向に沿って溝部１５が形成されている。

図２に示すように、ベース１３は、略矩形の断面形状を有し、バックアップリング７（図１参照）に当接するベース背面１３Ａと、ピストンロッド３の外周面３Ａ（図１参照）に間隙をもって対峙するベース内周面１３Ｃと、シリンダヘッド２の収容溝４の底面４Ａ（図１参照）に間隙をもって対峙するベース外周面１３Ｄと、を有する。

内周リップ１１は、ベース１３の外周側から中心線Ｏに対して傾斜して延び、軸方向及び径方向内側に向けて環状に突出する。内周リップ１１は、ピストンロッド３の外周面３Ａ（図１参照）に当接する内周先端部１１Ａと、溝部１５を画成する溝側面１１Ｂと、を有する。

外周リップ１２は、ベース１３の外周側から中心線Ｏに対して傾斜して延び、軸方向及び径方向外側に向けて環状に突出する。外周リップ１２は、シリンダヘッド２の収容溝４の底面４Ａ（図１参照）に当接する外周先端部１２Ａと、溝部１５を画成する溝側面１２Ｂと、を有する。

ベース１３は、内周リップ１１と外周リップ１２の間に溝部１５を画成する溝底面１３Ｂを有する。環状の溝底面１３Ｂは、径方向および周方向に延びている。

なお、「径方向」、「周方向」、および「軸方向」は、それぞれ、シールリング９の中心線Ｏを中心とする放射方向、中心線Ｏ回りの方向、および中心線Ｏが延びる方向を意味する。また、「内側」および「外側」は、それぞれ、径方向での内方および外方を意味する。

図３は、シールリング９の一部を切り欠いた状態を示す斜視図である。金属製の補強メタル２０は、Ｕパッキン１０の溝部１５に介装され、内周リップ１１と外周リップ１２を互いに開く方向に付勢する付勢部材として設けられる。

補強メタル２０は、ベース１３に沿って設けられる環状の支持環部２１と、支持環部２１から内周リップ１１に沿って突出する複数の内側付勢片２２と、支持環部２１から外周リップ１２に沿って突出する複数の外側付勢片２３と、を有する。

支持環部２１は、径方向および周方向に延びる環状に形成され、ベース１３の溝底面１３Ｂに取り付けられる。支持環部２１は、ベース１３の溝底面１３Ｂに接着などによって結合される。

内側付勢片２２は、支持環部２１の内周縁部から曲折して内周リップ１１の溝側面１１Ｂに当接し、内周リップ１１を径方向の内側、つまり溝部１５が拡径する方向に付勢する。

外側付勢片２３は、支持環部２１の外周縁部から曲折して外周リップ１２の溝側面１２Ｂに当接し、外周リップ１２を径方向の外側、つまり溝部１５が拡径する方向に付勢する。

図４は、補強メタル２０の平面図であり、Ｕパッキン１０に介装される前の状態を示す。内側付勢片２２は、支持環部２１の内周縁部から半径方向内側に突出し、略楕円形をしたリーフ状に形成される。外側付勢片２３は、支持環部２１の外周縁部から半径方向外側に突出し、略楕円形をしたリーフ状に形成される。

各内側付勢片２２および各外側付勢片２３は、それぞれ周方向について一定の間隔を持って並ぶように形成される。各内側付勢片２２どうしの間隔は、各外側付勢片２３どうしの間隔より小さく形成される。内側付勢片２２と外側付勢片２３は、周方向について互いにオフセットされ、半径方向に並ばないように配置される。これにより、補強メタル２０は、各外側付勢片２３が外周リップ１２を径方向の外側に付勢する力と、各内側付勢片２２が内周リップ１１を径方向の内側に付勢する力と、が中心線Ｏについて対称的に分布する。

補強メタル２０は、プレス機（図示省略）によって金属製のバネ板を打ち抜き加工することによって形成される。

シールリング９の組み立て時には、平板状の補強メタル２０が弾性変形してＵパッキン１０の溝部１５に組み込まれる。これにより、各内側付勢片２２が支持環部２１に対して曲折する弾性変形をして内周リップ１１の溝側面１１Ｂを押圧するとともに、各外側付勢片２３が支持環部２１に対して曲折する弾性変形をして外周リップ１２の溝側面１２Ｂを押圧する。

油圧シリンダ１の組み立て時には、シールリング９がシリンダヘッド２の収容溝４に介装された後に、ピストンロッド３がシールリング９の内側に挿入される。これにより、シールリング９は収容溝４の底面４Ａとピストンロッド３の外周面３Ａとの間で径方向について圧縮される。

油圧シリンダ１が組み立てられた状態では、補強メタル２０の弾性復元力とＵパッキン１０の弾性復元力とによって、外周リップ１２の外周先端部１２Ａがシリンダヘッド２の収容溝４の底面４Ａに押し付けられるとともに、内周リップ１１の内周先端部１１Ａがピストンロッド３の外周面３Ａに押し付けられる。補強メタル２０は、外周リップ１２を介してシリンダヘッド２の収容溝４の底面４Ａから反力を受け、内周リップ１１をピストンロッド３の外周面３Ａに押し付ける付勢部材として設けられる。

油圧シリンダ１の作動時に、油圧シリンダ１はシリンダチューブ内に導かれる作動油圧（作動流体圧）によってピストンおよびピストンロッド３が軸方向に移動して伸縮作動する。このときに、シールリング９は、溝部１５に受ける作動油圧と補強メタル２０の弾性復元力とＵパッキン１０の弾性復元力とによって、Ｕパッキン１０の内周リップ１１と外周リップ１２が互いに開く方向に付勢される。これらの付勢力によって外周リップ１２の外周先端部１２Ａがシリンダヘッド２の収容溝４の底面４Ａに押し付けられるとともに、内周リップ１１の内周先端部１１Ａがピストンロッド３の外周面３Ａに押し付けられることにより、ピストンロッド３の外周面３Ａの液膜が掻き取られ、シリンダヘッド２とピストンロッド３の間が密封される。

Ｕパッキン１０は、樹脂材の経年変化によって弾性復元力が低下しても、金属材からなる補強メタル２０の弾性復元力が維持され、補強メタル２０の付勢力によって内周リップ１１の内周先端部１１Ａがピストンロッド３の外周面３Ａに押し付けられる面圧が十分に確保される。これにより、油圧シリンダ１の作動が長期間にわたって停止された後に作動される場合にも、内周リップ１１がピストンロッド３の外周面３Ａに十分な面圧をもって摺接してピストンロッド３の外周面３Ａの液膜を掻き取る。こうして、油圧シリンダ１はシールリング９によって密封され、作動油が外部に洩れることが防止される。

以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

シールリング９はＵパッキン１０の溝部１５内に補強メタル２０（付勢部材）が介装され、Ｕパッキン１０は内周リップ１１が内側付勢片２２によってピストンロッド３（一方の相手部材）に押し付けられるとともに、外周リップ１２が外側付勢片２３によってシリンダヘッド２（他方の相手部材）に押し付けられる構成とした。これにより、Ｕパッキン１０は、樹脂材の経年変化によって弾性復元力が低下しても、ピストンロッド３に押し付けられる面圧が十分に確保され、経年変化による密封機能の低下を抑えられる。

また、補強メタル２０は、支持環部２１がベース１３に沿って設けられることにより、複数の内側付勢片２２が内周リップ１１に沿って取り付けられるとともに、複数の外側付勢片２３が外周リップ１２に沿って取り付けられる構成とした。これにより、Ｕパッキン１０に補強メタル２０を組み付けることを容易に行うことができる。

また、補強メタル２０は板材を打ち抜き加工することによって複数の内側付勢片２２および外側付勢片２３が一体に成形される。これにより、補強メタル２０を形成して、Ｕパッキン１０に組み付けることが容易に行われ、製品のコストダウンが図れる。

次に、他の実施形態として、図５に示す補強メタル３０について説明する。

補強メタル３０は、図５に示すようにＵパッキン１０に介装される前の状態において、直線状に延びる支持環部３１と、支持環部３１の両縁部から突出する内側付勢片３２および外側付勢片３３と、を有する。

内側付勢片３２および外側付勢片３３は、略楕円形をしたリーフ状に形成される。

各内側付勢片３２は、長手方向について一定の間隔を持って並ぶように形成される。各外側付勢片３３は、長手方向について一定の間隔を持って並ぶように形成される。各内側付勢片３２どうしの間隔は、各外側付勢片３３どうしの間隔より大きく形成される。これにより、補強メタル３０が環状に曲げられた状態で、各内側付勢片３２どうしの間隔と、各外側付勢片３３どうしの間隔と、が略等しくなるように構成される。

補強メタル３０は、プレス機（図示省略）によって金属製のバネ板を打ち抜いて形成される。

支持環部３１は、直線状に延びる板を曲げ加工することによって環状に成形される。

直線状に延びる支持環部３１の両端には、フック部３１Ａがそれぞれ形成される。シールリング９の組み立て時には、支持環部３１がＵパッキン１０のベース１３に沿うように組み付けられ、支持環部３１の両端が各フック部３１Ａを介して結合される。

本実施形態では、支持環部３１は直線状に延びる板をＵパッキン１０のベース１３に沿うように曲げ加工することによって成形される構成とした。これにより、補強メタル３０は、支持環部３１が直線状に延びるとともに、内側付勢片３２および外側付勢片３３が直線状に並ぶ板によって形成される。このため、１枚の板材から多数の補強メタル３０を打ち抜いて形成する場合に、板材の無駄になる部位を減らすことが可能となり、補強メタル３０の製造コストを減らすことができる。

次に、他の実施形態として、図６に示す補強メタル４０について説明する。

補強メタル４０は、図６に示すようにＵパッキン１０に介装される前の状態において、直線状に延びる支持環部４１と、支持環部４１の両縁部から突出する内側付勢片４２および外側付勢片４３と、を有する。

内側付勢片４２および外側付勢片４３は、台形をしたテーパ状に形成される。これにより、内側付勢片４２および外側付勢片４３がＵパッキン１０の内周リップ１１および外周リップ１２を支持する剛性を高められる。

支持環部４１は、直線状に延びる板を曲げ加工することによって環状に成形される。

直線状に延びる支持環部４１の両端には、フック部４１Ａがそれぞれ形成される。シールリング９の組み立て時には、支持環部４１がＵパッキン１０のベース１３に沿うように組み付けられ、支持環部４１の両端が各フック部４１Ａを介して結合される。

この場合にも、補強メタル４０は、支持環部４１が直線状に延びるとともに、内側付勢片４２および外側付勢片４３が直線状に並ぶようにして形成される。このため、１枚の板材から多数の補強メタル４０を打ち抜いて形成することが可能となり、補強メタル４０の製造コストを減らすことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、Ｕパッキンの溝部内に介装される付勢部材は、金属製の補強メタルに限らず、樹脂材によって形成されるものであってもよい。

また、付勢部材は、環状の支持環部を有する構成に限らず、複数個に分割された円弧状の支持環部を有するものであってもよい。

また、付勢部材は、内側付勢片と外側付勢片が支持環部と一体で形成される構成に限らず、内側付勢片と外側付勢片が支持環部と別体で形成される構成としてもよい。

また、付勢部材は、内側付勢片と外側付勢片が支持環部を介さずに連結される構成としてもよい。

また、シールリングは、油圧シリンダのシリンダヘッドの内周に介装されるものに限らず、ピストンの外周に介装されるものであってもよい。

さらに、シールリングが設けられる流体圧装置は、油圧シリンダに限らず、作動流体圧によって振動、衝撃を吸収するダンパ、あるいは他の機械、設備であってもよい。

さらに、上記実施形態では、流体圧装置の作動流体として作動油が用いられるが、これに限らず、他の液体、あるいは非圧縮性流体を用いてもよい。

１油圧シリンダ（流体圧装置）
９シールリング
１０Ｕパッキン
１１内周リップ
１２外周リップ
１３ベース
１５溝部
２０、３０、４０補強メタル（付勢部材）
２１、３１、４１支持環部
２２、３２、４２内側付勢片
２３、３３、４３外側付勢片

Claims

作動流体圧によって作動する流体圧装置の摺動部を密封するシールリングであって、
樹脂製の環状部材であって、周方向に沿って溝部が形成される環状のＵパッキンと、
前記Ｕパッキンの前記溝部内に介装される付勢部材と、を備え、
前記Ｕパッキンは、
環状に延びるベースと、
前記ベースの内周側から環状に突出する内周リップと、
前記ベースの外周側から環状に突出する外周リップと、を有し、
前記付勢部材は、
前記内周リップを拡径する方向に付勢する内側付勢片と、
前記外周リップを拡径する方向に付勢する外側付勢片と、を有することを特徴とするシールリング。
前記付勢部材は、
前記Ｕパッキンの前記ベースに沿って設けられる支持環部をさらに有し、
複数の前記内側付勢片は、前記支持環部から前記内周リップに沿って突出して形成され、
複数の前記外側付勢片は、前記支持環部から前記外周リップに沿って突出して形成されることを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
前記付勢部材は、板材を打ち抜き加工することによって前記支持環部と前記内側付勢片と前記外側付勢片が一体に成形されることを特徴とする請求項２に記載のシールリング。
前記支持環部は、直線状に延びる板を前記Ｕパッキンの前記ベースに沿うように曲げ加工することによって成形されることを特徴とする請求項２または３に記載のシールリング。