JP2018071598A

JP2018071598A - シール構造

Info

Publication number: JP2018071598A
Application number: JP2016209610A
Authority: JP
Inventors: 大介松本; Daisuke Matsumoto
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2018-05-10

Abstract

【課題】シール本体の収縮率を低減させ、バックリングの膨張を抑制することができるシール構造を提供する。【解決手段】本発明のシール構造は、一方の部材３０に設けた装着溝４０にシール１０を装着することによって、二部材間３０，５０の環状空間を密封するもので、シール１０は、二部材３０，５０のうち他方の部材５０に密接するシール本体２０と、シール本体２０と装着溝４０の溝底４１との間に配置されるバックリング２４とを備え、装着溝４０は、バックリング２４と当接する溝底４１と、溝底４１から周方向に向けて立ち上がる一対の側壁４２とを備え、各側壁４２には、径方向の長さ途中に装着溝４０の溝幅を狭める方向に突出する段差部４３が形成され、段差部４３の内周側端部４５ａから溝底４１にかけて溝幅を広める傾斜面４６が形成され、シール本体１０は、段差部４３に保持され、バックリング２４が膨張すると傾斜面４６に密接し、膨張を抑制する。【選択図】図１

Description

本発明は、回転・揺動・往復運動する二部材のうちの一方の部材に設けた装着溝にシールを装着することによって、二部材間の環状空間を密封するシール構造に関する。

従来より、相対運動する内周部材５３０及び外周部材５５０のうち内周部材５３０に装着されることで、内周部材５３０及び外周部材５５０間の環状空間を密封するシール構造としては、図３に示すものが知られている。

このシール構造は、内周部材５３０に設けられた装着溝５４０にシール５１０を装着するものであって、このシール５１０は、外周部材５５０の内周面５５１に密接する樹脂材製のシール本体５２０と、シール本体５２０と装着溝５４０の溝底との間に装着されるゴム材製のバックリング５２４とからなる。

上記構成のシール構造によれば、シール本体５２０が外周部材５５０と密接することによって、内周部材５３０及び外周部材５５０間の環状空間を密封するとともに、バックリング５２４がシール本体５２０を弾性付勢することによって、シール本体５２０に外周部材５５０の内周面５５１に対する面圧を付与することができる。

しかし、上記構成のシール構造は、雰囲気温度が低温となる条件と高温となる条件を繰り返す環境で使用されるに際し、以下の点について更なる改善の余地がある。

すなわち、低温条件下においては、図４に示すように、シール本体５２０が内周側に向けて収縮することで、シール本体５２０の収縮力がバックリング５２４の反発力を上回ると、シール本体５２０と外周部材５５０の内周面５５１との間に隙間Ｃが生じ、漏れが発生する可能性があった。

また、高温条件下においては、図５に示すように、バックリング５２４が熱によって膨張することで、バックリング５２４がシール本体５２０を押し上げ、シール本体５２０に外周部材５５０の内周面５５１に対する過大な面圧が付与されることによって、摺動負荷が増加する可能性があった。

特開２００７−１０７５７１号公報

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、シール本体の収縮率を低減させるとともに、バックリングの膨張を抑制することができるシール構造を提供することにある。

上述した技術的課題を解決するために、本発明は、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シールを装着することによって、前記二部材間の環状空間を密封するシール構造において、前記シールは、前記二部材のうち他方の部材に密接するシール本体と、前記シール本体と前記装着溝の溝底との間に配置されるバックリングとを備え、前記装着溝は、前記バックリングと密接する溝底と、この溝底から周方向に向けて立ち上がる一対の側壁とを備え、各側壁には、その径方向の長さ途中に前記装着溝の溝幅を狭める方向に突出する段差部が形成されているとともに、前記段差部の突出端部から溝底にかけて溝幅を広める傾斜面が形成され、前記シール本体の内周側は、前記段差部によって保持され、前記バックリングが膨張したときに、前記傾斜面に前記バックリングが密接することによって膨張を抑制することを特徴とする。

本発明のシール構造によれば、段差部がシール本体を保持し、シール本体の収縮率を低減させることでシール本体と外周部材との間に隙間が生じることを抑制し、かつ、傾斜面がバックリングと当接し、バックリングの膨張を抑制することで、シール本体に外周部材の内周面に対する過大な面圧を付与することを防止することができる。

本発明の実施形態に係るシール構造を示す断面図である。本発明の実施形態に係るシール構造における高温条件化での状態を示す断面図である。従来技術に係るシール構造を示す断面図である。従来技術に係るシール構造における低温条件化での状態を示す断面図である。従来技術に係るシール構造における高温条件化での状態を示す断面図である。

次に、本発明の実施形態に係るシール構造について、図面に基づき詳細に説明する。

本実施形態に係るシール構造は、図１に示すように、相対運動する内周部材３０及び外周部材５０のうち内周部材３０に設けられた装着溝４０にシール１０を装着するものであって、このシール１０は、外周部材５０の内周面５１に密接するシール本体２０と、シール本体２０と装着溝４０の溝底４１との間に配置されるバックリング２４とを備える。

シール本体２０は、全体として断面長方形状を呈するとともに、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）等の環状の合成樹脂からなるものである。また、シール本体２０は、軸方向一対の端面部２１と、内周面２２と、外周面２３とを備え、外周面２３が外周部材５０の内周面５１と密接している。

バックリング２４は、断面円形をなす環状のＯリング状であって、シール本体２０の内周面２２と装着溝４０との間に適度に圧縮された状態で介装されている。

内周部材３０は、その外周面３１に環状の装着溝４０が形成されており、この装着溝４０にシール１０が装着される。ここで、本実施形態に係るシール構造における内周部材３０としては、例えば、往復運動するピストンが挙げられる。

外周部材５０は、その内周面５１にシール本体２０の外周面２３が密接するものである。ここで、本実施形態に係るシール構造における外周部材５０としては、例えば、ピストンを挿通するシリンダ又はハウジングが挙げられる。

装着溝４０は、軸方向に形成された溝底４１と、この溝底４１の軸方向両端から外周側に向けて延在し、互いに対向する一対の側壁４２とを備える。

そして、この側壁４２には、装着溝４０の溝幅を狭めるとともに、シール本体２０を保持する段差部４３と、この段差部４３の内周側端部４５ａから溝底４１にかけて溝幅を広める傾斜面４６が形成されている。

段差部４３は、軸方向両側の側壁４２の各々に形成されるものであって、断面Ｌ字状をなすものである。段差部４３は、内周部材３０の軸心に対して直交する方向に向けて延在する側面４４と、側面４４の内周側端部から内周部材３０の軸心に対して同心状であって、装着溝４０の溝幅を狭める方向に向けて延在する底面４５とを有する。そして、シール本体２０の一対の端面部２１は、段差部４３の側面４４と隣接するとともに、シール本体２０の内周面２２における軸方向両端近傍は、段差部４３における底面４５と隣接する。ここで、本実施形態における段差部４３の向かい合う側面４４間の軸方向幅は、シール本体２０における両側の端面部２１間の軸方向幅よりも大きく設定されているとともに、向かい合う段差部４３間の内周側端部４５ａの間の軸方向幅は、シール本体２０における両側の端面部２１間の軸方向幅よりも小さく、かつ、バックリング２４の線径よりも小さく設定されている。これにより、シール本体２０は、段差部４３によって保持されているとともに、バックリング２４は、装着溝４０から外れないように装着されている。

傾斜面４６は、段差部４３の底面４５における内周側端部４５ａから内周側に向けて装着溝４０の溝幅が広がるように延在している。

上記構成のシール１０は、シール本体２０の内周面２２における軸方向両端近傍が段差部４３の底面４５と密接することによって、装着溝４０に保持されている。

また、バックリング２４の外面２５が装着溝４０の傾斜面４６及び装着溝４０の溝底４１と当接することによって、装着溝４０にバックリング２４が装着される。

そして、シール本体２０の外周面２３が外周部材５０の内周面５１に密接しつつ、バックリング２４がシール本体２０の内周面２２に外周部材５０の内周面５１に対する面圧を付与するとともに、溝底４１と当接することによって、シール１０が内周部材３０及び外周部材５０間を確実に密封するようにする。

次に、本実施形態に係るシール構造が低温条件下にて使用された際の作用効果を説明する。まず、低温条件下においては、シール本体２０が収縮しようとするが、本実施形態に係るシール構造によれば、バックリング２４がシール本体２０を外周部材５０側へ向けて押し付けることで、シール本体２０に外周部材５０の内周面５１に対する面圧を付与するとともに、シール本体２０と密接する段差部４３の底面４５がシール本体２０を保持している。これにより、シール本体２０は、バックリング２４の外周部材５０の内周面５１に対する面圧と、段差部４３がシール本体２０を保持する力によって、シール本体２０の収縮を規制するため、シール本体２０の収縮率を従来技術に係るシール５１０よりも小さくすることができる。

以上により、本実施形態に係るシール構造によれば、シール１０が低温条件下で使用されるに際しても、シール本体２０の収縮率を小さくすることができるため、シール本体２０の外周面２３と外周部材５０の内周面５１との間に隙間が発生することを抑制することができる。これにより、本実施形態に係るシール構造の密封性能を向上させることができる。

次に、本実施形態に係るシール構造が高温条件下にいて使用された際の作用効果について説明する。まず、高温条件下においては、ゴム材からなるバックリング２４が熱によって過剰に膨張し、シール本体２０の内周面２２に対して、外周部材５０の内周面５１に対して過大な面圧を付与しようとする。しかし、本実施形態に係るシール構造によれば、図２に示すように、バックリング２４が膨張しようとしたときに、装着溝４０における傾斜面４６にバックリング２４の外面２５が圧接することによって、バックリング２４の膨張を規制することができる。

このため、バックリング２４がシール本体２０を過剰に押し上げ、シール本体２０に外周部材５０の内周面５１に対する過大な摺動負荷が付与されることを防止することができる。

なお、本発明のシール構造におけるバックリングの材質、形状等は、特に限定されるものではない。

１０シール
２０シール本体
２１端面部
２２内周面
２３外周面
２４バックリング
２５外面
３０内周部材
３１外周面
４０装着溝
４１溝底
４２側壁
４３段差部
４４側面
４５底面
４５ａ内周側端部
４６傾斜面
５０外周部材
５１内周面

Claims

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シールを装着することによって、前記二部材間の環状空間を密封するシール構造において、
前記シールは、前記二部材のうち他方の部材に密接するシール本体と、前記シール本体と前記装着溝の溝底との間に配置されるバックリングとを備え、
前記装着溝は、前記バックリングと密接する溝底と、この溝底から周方向に向けて立ち上がる一対の側壁とを備え、
各側壁には、その径方向の長さ途中に前記装着溝の溝幅を狭める方向に突出する段差部が形成されているとともに、前記段差部の突出端部から溝底にかけて溝幅を広める傾斜面が形成され、
前記シール本体の内周側は、前記段差部によって保持され、
前記バックリングが膨張したときに、前記傾斜面に前記バックリングが密接することによって膨張を抑制することを特徴とするシール構造。