JP2019196789A

JP2019196789A - パッキン

Info

Publication number: JP2019196789A
Application number: JP2018089868A
Authority: JP
Inventors: 健渡邉; Takeshi Watanabe
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2018-05-08
Filing date: 2018-05-08
Publication date: 2019-11-14

Abstract

【課題】摺動抵抗が高くなってしまうことを抑制しつつ、密封性の向上を図ったパッキンを提供する。【解決手段】相対的に往復移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する弾性体製のパッキン１００において、軸に密着する内周リップ１３０と、ハウジングに設けられた軸孔の内周面に摺動自在に設けられる外周リップ１２０と、を備え、外周リップ１２０の外周面は、円錐面部１２１と、円錐面部１２１上に設けられる環状の微小突起１２３と、が備えられていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、相対的に往復移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するパッキンに関する。

油圧シリンダや空圧シリンダなどの機器においては、軸（ピストン）とハウジング（シリンダ）との間の環状隙間を封止する弾性体（ゴムやウレタンなど）製のパッキンが設けられている。このような用途で用いられるパッキンとしては、断面形状がＵ字形状のＵパッキンが広く用いられている。Ｕパッキンは、軸に密着する内周リップと、ハウジングの軸孔の内周面に摺動自在な外周リップとを備えている。内周リップのリップ先端の内径は軸の外径よりも小さく、外周リップのリップ先端の外径は軸孔の内径よりも大きい。これにより、密封対象流体の流体圧力が作用していない場合でも、軸とハウジングとの間の環状隙間は封止された状態が保たれる。また、流体圧力が作用すると、内周リップは径方向内側に押圧されて、外周リップは径方向外側に押圧されるため、より一層密封性を高める機能が発揮される。

しかしながら、近年、作動条件や使用流体の多様化や、機器の高性能化などにより、より一層、密封性能の向上が要求されている。密封性を高めるだけであれば、内周リップの内径をより小さくしたり、外周リップの外径をより大きくしたりすればよい。しかしながら、そのような対策では、パッキンの組み付け性が悪くなるだけでなく、摺動抵抗が高くなってしまう。

特開２０１４−８８９１２号公報

本発明の目的は、摺動抵抗が高くなってしまうことを抑制しつつ、密封性の向上を図ったパッキンを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明のパッキンは、
相対的に往復移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する弾性体製のパッキンにおいて、
前記軸に密着する内周リップと、
前記ハウジングに設けられた軸孔の内周面に摺動自在に設けられる外周リップと、
を備え、
前記外周リップの外周面は、
円錐面部と、
前記円錐面部上に設けられる環状の微小突起と、
が備えられていることを特徴とする。

本発明によれば、環状の微小突起の部分で、軸孔の内周面に対するピーク面圧を高めることができる。これにより、外周リップの径を大きくすることなく、密封性の向上を図る
ことができる。

前記環状の微小突起は、前記円錐面部のうち、前記微小突起の先端の外径が前記軸孔の内径よりも大きくなる位置に設けられているとよい。

これにより、より確実に、環状の微小突起の部分で、軸孔の内周面に対するピーク面圧を高めることができる。

前記環状の微小突起の寸法形状は、
密封対象流体による流体圧力が作用していない環境下で、前記環状の微小突起が設けられている部位の前記軸孔内周面に対するピーク面圧が、仮に前記環状の微小突起が設けられない場合の前記円錐面部の前記軸孔内周面に対する最大ピーク面圧に対して、２倍以上１０倍未満となるように設計されているとよい。

また、前記環状の微小突起の寸法形状は、
密封対象流体による流体圧力が作用していない環境下で、前記環状の微小突起が設けられている部位の前記軸孔内周面に対するピーク面圧が、前記円錐面部のうち前記環状の微小突起が設けられていない範囲における前記軸孔内周面に対する最大ピーク面圧に対して、２倍以上１０倍未満となるように設計されていることも好適である。

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。

以上説明したように、本発明によれば、摺動抵抗が高くなってしまうことを抑制しつつ、密封性の向上を図ることができる。

図１は本発明の実施例に係るパッキンの模式的断面図である。図２は本発明の実施例に係るパッキンの一部拡大断面図である。図３は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図である。図４は本発明の実施例に係るパッキンの接触圧力の分布図である。図５は比較例に係るパッキンの接触圧力の分布図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例）
図１〜図５を参照して、本発明の実施例に係るパッキンについて説明する。図１は本発明の実施例に係るパッキン１００の模式的断面図である。なお、本実施例に係るパッキン１００は回転対称形状である。図１においては、パッキン１００の中心軸線を含む面でパッキン１００を切断した断面図を示している。図２はパッキン１００における外周リップ１２０の一部拡大断面図である。図３は本発明の実施例に係るパッキン１００を備える密封構造の模式的断面図である。図４は本発明の実施例に係るパッキン１００における外周リップ１２０の軸孔内周面に対する接触圧力の分布図である。図５は比較例に係るパッキンにおける外周リップの軸孔内周面に対する接触圧力の分布図である。

＜密封構造＞
特に、図３を参照して、本実施例に係るパッキン１００を備える密封構造について説明する。本実施例に係る密封構造は、相対的に往復移動する軸５００及びハウジング６００と、これら軸５００とハウジング６００との間の環状隙間を封止する弾性体製のパッキン１００とから構成される。パッキン１００は、ゴムやウレタンなどの弾性材料により構成される。

また、本実施例に係るパッキン１００は、軸５００の外周面に設けられた環状溝５１０に装着される。パッキン１００を介して、図３中、右側が密封対象流体の流体圧力によって圧力が高くなる側である。以下、説明の便宜上、パッキン１００を介して図３中右側を高圧側（Ｈ）と称し、図３中左側を低圧側（Ｌ）と称する。

＜パッキン＞
本実施例に係るパッキン１００は、環状の胴体部１１０と、胴体部１１０から径方向内側かつ高圧側（Ｈ）に伸びるように設けられる内周リップ１３０と、胴体部１１０から径方向外側かつ高圧側（Ｈ）に伸びるように設けられる外周リップ１２０とを備えている。内周リップ１３０は、軸５００（より具体的には、環状溝５１０の溝底面）に密着するように構成される。また、外周リップ１２０は、ハウジング６００に設けられた軸孔の内周面６１０に摺動自在に設けられる。以上のよう構成により、密封対象流体の流体圧力が作用していない場合でも、軸５００とハウジング６００との間の環状隙間は封止された状態が保たれる。また、流体圧力が作用すると、内周リップ１３０は径方向内側に押圧されて、外周リップ１２０は径方向外側に押圧されるため、より一層密封性を高める機能が発揮される。

そして、外周リップ１２０の外周面は、円錐面部１２１と、円錐面部１２１よりも高圧側（Ｈ）の湾曲面部１２２と、円錐面部１２１上に設けられる環状の微小突起１２３とを備えている。なお、パッキン１００の中心軸線を含む面でパッキン１００を切断した断面図を見た場合には、円錐面部１２１は直線であり、湾曲面部１２２は略円弧形状である（図１及び図２参照）。

図２においては、外力を受けていない状態における外周リップ１２０の一部を拡大した断面図を示している。また、図２中の点線Ｂは、ハウジング６００の軸孔の内周面６１０に相当する位置を示している。上述した環状の微小突起１２３は、円錐面部１２１のうち、微小突起１２３の先端の外径が、ハウジング６００の軸孔の内径よりも大きくなる位置に設けられている。つまり、図２中、円錐面部１２１のうち、微小突起１２３の先端が点線Ｂよりも径方向外側の範囲Ａとなる位置に、環状の微小突起１２３は設けられている。図２中、点線で示す微小突起１２３ａは、円錐面部１２１のうち、最も径の小さくなる位置に微小突起１２３ａが設けられた場合の構成を示している。

図４は、本実施例に係るパッキン１００について、密封対象流体による流体圧力が作用していない環境下において、外周リップ１２０における軸孔の内周面６１０に対する接触圧力の分布図を示している。図４に示すように、面圧のピークは、２か所に存在する。図４中、右側の第１ピーク面圧Ｐ１は、外周リップ１２０における円錐面部１２１と湾曲面部１２２との境界付近の軸孔の内周面６１０に対する面圧に相当する。また、図４中、左側の第２ピーク面圧Ｐ２は、外周リップ１２０における環状の微小突起１２３が設けられた部位の軸孔の内周面６１０に対する面圧に相当する。

図５は、比較例に係るパッキンについて、密封対象流体による流体圧力が作用していない環境下において、外周リップにおける軸孔の内周面６１０に対する接触圧力の分布図を示している。なお、比較例に係るパッキンは、本実施例に係るパッキン１００とは、環状の微小突起１２３が設けられていない点のみが異なっている。つまり、環状の微小突起１
２３が設けられていない点を除けば、その他の寸法形状及び材料は同一である。この比較例に係るパッキンの場合、図５に示すように、面圧のピークは、１か所に存在する。すなわち、図５中の第３ピーク面圧Ｐ０は、外周リップにおける円錐面部と湾曲面部との境界付近の軸孔の内周面６１０に対する面圧に相当する。

本実施例に係る環状の微小突起１２３の寸法形状は、次の条件を満たすように設計されている。すなわち、密封対象流体による流体圧力が作用していない環境下で、第２ピーク面圧Ｐ２が、第３ピーク面圧Ｐ０に対して、２倍以上１０倍未満となる。なお、第３ピーク面圧Ｐ０は、本実施例に係るパッキン１００において、仮に環状の微小突起１２３が設けられない場合の円錐面部１２１の軸孔の内周面６１０に対する最大ピーク面圧に相当する。また、本実施例においては、微小突起１２３の高さを０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下の範囲（例えば、約０．１ｍｍ）に設定することで、この条件が満たされている。

また、本実施例に係る環状の微小突起１２３の寸法形状は、次の条件も満たすように設計されている。すなわち、密封対象流体による流体圧力が作用していない環境下で、第２ピーク面圧Ｐ２が、第１ピーク面圧Ｐ１に対して、２倍以上１０倍未満となる。なお、第１ピーク面圧Ｐ１は、本実施例に係るパッキン１００において、円錐面部１２１のうち環状の微小突起１２３が設けられていない範囲における軸孔の内周面６１０に対する最大ピーク面圧に相当する。また、本実施例においては、微小突起１２３の高さを０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下の範囲（例えば、約０．１ｍｍ）に設定することで、この条件が満たされている。

＜本実施例に係るパッキンの優れた点＞
本実施例に係るパッキン１００によれば、環状の微小突起１２３の部分で、軸孔の内周面６１０に対するピーク面圧を高めることができる。これにより、外周リップ１２０の径を大きくすることなく、密封性の向上を図ることができる。従って、摺動抵抗が高くなってしまうことを抑制しつつ、密封性の向上を図ることができる。この点について、図４及び図５を参照して、より詳細に説明する。一般的に、図４及び図５に示すような接触圧力の分布図において、面圧分布の面積の広さは摺動抵抗にほぼ比例する。従って、面圧分布の面積が狭い程、摺動抵抗を低減させることができる。また、ピーク面圧が高い程、密封性は高くなる。以上より、図４及び図５から、本実施例に係るパッキン１００によれば、摺動抵抗が高くなってしまうことを抑制しつつ、密封性の向上を図ることができることが分かる。また、外周リップ１２０の径を大きくする必要がないことから、組み付け性が低下してしまうこともない。

１００パッキン
１１０胴体部
１２０外周リップ
１２１円錐面部
１２２湾曲面部
１２３微小突起
１３０内周リップ
５００軸
５１０環状溝
６００ハウジング
６１０内周面

Claims

相対的に往復移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する弾性体製のパッキンにおいて、
前記軸に密着する内周リップと、
前記ハウジングに設けられた軸孔の内周面に摺動自在に設けられる外周リップと、
を備え、
前記外周リップの外周面は、
円錐面部と、
前記円錐面部上に設けられる環状の微小突起と、
が備えられていることを特徴とするパッキン。
前記環状の微小突起は、前記円錐面部のうち、前記微小突起の先端の外径が前記軸孔の内径よりも大きくなる位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のパッキン。
前記環状の微小突起の寸法形状は、
密封対象流体による流体圧力が作用していない環境下で、前記環状の微小突起が設けられている部位の前記軸孔内周面に対するピーク面圧が、仮に前記環状の微小突起が設けられない場合の前記円錐面部の前記軸孔内周面に対する最大ピーク面圧に対して、２倍以上１０倍未満となるように設計されていることを特徴とする請求項２に記載のパッキン。
前記環状の微小突起の寸法形状は、
密封対象流体による流体圧力が作用していない環境下で、前記環状の微小突起が設けられている部位の前記軸孔内周面に対するピーク面圧が、前記円錐面部のうち前記環状の微小突起が設けられていない範囲における前記軸孔内周面に対する最大ピーク面圧に対して、２倍以上１０倍未満となるように設計されていることを特徴とする請求項２に記載のパッキン。