JP2019219019A - 流体圧機器におけるシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】作動時の摺動抵抗が小さく且つ取付溝からのはみ出しによる噛み込みや固着等も生じにくい、流体圧機器のためのシール構造を得る。【解決手段】シール構造２は、第１部材５に形成された取付溝１６と、該取付溝１６内に収容されたパッキン８とを有し、該パッキン８は、内周の取付部２０と外周の摺動部２１とを有し、該パッキン８の両側面２２ａ，２２ｂは、取付部２０側から摺動部２１側に向けて直径が次第に拡大するように傾斜し且つ互いに逆向きに傾斜する円錐面であり、前記パッキン８の厚みは、前記取付部２０側から摺動部２１側に向けて徐々に拡大し、前記取付部２０の厚みＴ１が最小であると共に、前記摺動部２１の厚みＴ２が最大である。【選択図】図４

Description

本発明は、流体圧機器の互いに摺動し合う一方の部材と他方の部材との間をシールするためのシール構造に関するものである。

例えば、流体圧シリンダや電磁弁等の流体圧機器においては、ピストンやスプール等の摺動部材の外周に取付溝が形成され、該取付溝内にパッキンが取り付けれられ、このパッキンを介して前記摺動部材が、ハウジングに形成された摺動孔内を摺動するように構成されている。このとき、前記パッキンに要求されることは、摺動抵抗が小さく、しかも、取付溝からのはみ出しによる噛み込みや固着等が生じにくいということである。

この種のパッキンとして従来から一般に使用されているのが、ＯリングやＤリング等である。しかし、前記Ｏリングは、摺動抵抗が大きいだけでなく、捻れによる噛み込みや固着等も生じ易いという欠点を有しており、また、前記Ｄリングは、Ｏリングに比べて捻れや噛み込み、固着等を生じにくいが、流体圧力が作用した際（加圧時）の圧縮に対する反力が大きいために、摺動抵抗が大きいという欠点を有している。

このため、特許文献１−７に示すように、一部に括れ部を形成したり、厚みを内外周方向に違えるなどの工夫を施した異形パッキンを使用する例も増えている。この異形パッキンは、柔軟性があって、加圧時や摺動時に適度に圧縮され且つ変形するため、前記Ｄリングよりは摺動抵抗が小さく、また、前記Ｏリングよりは噛み込みや固着等を生じにくいという利点を有する。

しかし、公知の異形パッキンは、括れ部などの厚みが小さい部分で局部的にしかも過度に変形し過ぎたり、その逆に、柔軟性が不十分なために十分な摺動抵抗軽減効果が得られないといった問題を有するものが多く、更なる改良の余地を残すものであった。
特に近年では、流体圧機器の精密化により、それに使用するパッキンにより高度のシール性が求められるようになっており、このため、従来のパッキンより僅かでも摺動抵抗が小さく、且つ、噛み込みや固着等を生じにくい新たなパッキンの出現が望まれている。

例えば、前記Ｄリングの半径方向の幅を大きくすれば、柔軟性が増すため、摺動時の変形によって摺動抵抗は小さくなると考えられるが、加圧時に圧縮されることによって取付溝からのはみ出し量も増えるため、噛み込みや固着等が生じ易くなる。このため、摺動抵抗を低減するために、単純にパッキンの半径方向の幅を大きくすれば良いということにはならない。

実開昭５５−１０２４５７号公報 特開昭６１−２２８１６６号公報 実開昭６２−９１０６３号公報 実開昭６２−１２６６６３号公報 実開平４−３６１７４号公報 特開平７−２６９７３３号公報 実用新案登録第２５３７２３６号公報

本発明の技術的課題は、作動時の摺動抵抗が小さく且つ取付溝からのはみ出しによる噛み込みや固着等も生じにくい、流体圧機器のためのシール構造を提供することにある。

課題を解決するため、本発明によれば、流体圧機器の相対的に変位する第１部材と第２部材との間をシールするためのシール構造が提供される。
前記シール構造は、前記第１部材に形成されたリング状の取付溝と、該取付溝内に収容されたリング状のパッキンとを有し、前記パッキンの内周部は、前記取付溝の底壁に接触する取付部であり、また、該パッキンの外周部は、前記第２部材に接触する摺動部であり、前記摺動部の端面及び前記取付部の端面は、外に向けて凸形をした円弧面であり、前記パッキンの軸線方向一側の第１側面及び他側の第２側面は、前記取付部側から摺動部側に向けて直径が次第に拡大するように傾斜すると共に互いに逆向きに傾斜する円錐面であり、前記パッキンの軸線方向の厚みは、前記取付部側から摺動部側に向けて徐々に拡大していて、前記取付部の厚みが最小であると共に、前記摺動部の厚みが最大であることを特徴とする。

本発明において、前記軸線に垂直な平面に対して前記第１側面及び第２側面が傾斜する角度は、互いに等しい。
また、前記パッキンの摺動部の厚みは、前記取付部の厚みの１．２−１．５倍であり、また、前記パッキンの半径方向の幅は、前記摺動部の厚みの３−５倍である。

本発明において、好ましくは、前記パッキンの第１側面及び第２側面には、潤滑剤保持のための複数の環状溝が、前記軸線を中心にして同心状に形成され、前記第１側面に形成された複数の環状溝と前記第２側面に形成された複数の環状溝とは、互いに同数であると共に、互いに相対する位置に形成されていることである。
この場合、前記環状溝の断面形状は、円弧であると共に劣弧であり、全ての環状溝の円弧の曲率半径は互いに等しく、全ての環状溝の深さも互いに等しいことが望ましい。
より望ましくは、前記パッキンの第１側面及び第２側面に、それぞれ３つの環状溝が等間隔に形成され、隣接する環状溝の曲率中心間距離と、前記取付部の端面から該取付部に最も近い環状溝の曲率中心までの距離と、前記摺動部の端面から該摺動部に最も近い環状溝の曲率中心までの距離とは、互いに等しいことである。

また、本発明においては、前記パッキンの第１側面及び第２側面に、該パッキンの半径方向に延びる複数の凹溝が、前記軸線の回りに等角度間隔で、しかも、前記摺動部の端面から始まって前記取付部に最も近い環状溝の位置で終わるように形成されていても良く、前記第１側面に形成された複数の凹溝と第２側面に形成された複数の凹溝とは、円周方向の互いに１／２ピッチずれた位置にあることが望ましい。
より望ましくは、前記凹溝の深さと前記環状溝の深さとは互いに等しいことである。

本発明の一つの実施態様によれば、前記流体圧機構は流体圧シリンダであり、前記第１部材は、シリンダ孔内に摺動自在に収容されたピストンであり、前記第２部材は、前記シリンダ孔を有するシリンダハウジングである。

本発明の他の実施態様によれば、前記流体圧機構はスプール弁であり、前記第１部材は、弁孔内に摺動自在に収容されたスプールであり、前記第２部材は、前記弁孔を有するバルブハウジングである。

本発明のシール構造においては、パッキンの両側面を互いに逆向きに傾斜する円錐面とすることにより、該パッキンの厚みを取付部側から摺動部側に向けて徐々に拡大させているため、該パッキンの柔軟性が増して該パッキン全体が滑らか且つ均等に湾曲し易くなると同時に、流体圧力による加圧時に前記摺動部の変形による取付溝からのはみ出しが生じにくくなっており、このため、動作時の摺動抵抗が効率良く低減されると同時に、噛み込みが生じにくく、摺動抵抗が低減される分だけ流体圧力を下げることができるため、省エネルギー効果が得られる。また、流体圧力による加圧時に前記パッキンの側面には、前記流体圧力の分力が該パッキンの摺動部側に向けて作用するため、該パッキンの圧縮に伴う取付部側の接触圧の増大即ちつぶし量の増大は抑えられ、該取付部側のつぶしによる反力が摺動部側に伝わるのが防止される。

本発明のシール構造を備えたエアシリンダの断面図で、ピストンが後退端にある状態の図である。 図１のエアシリンダにおいて、ピストンが前進ストロークの途中にある状態の図である。 本発明に係るシール構造を形成するパッキンの平面図である。 図３のパッキンをＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した拡大断面図である。 ピストンが図１の位置にあってパッキンにエア圧力が作用していない非加圧状態を示す要部拡大断面図である。 図５の状態から圧縮空気が供給されることによってパッキンが加圧された状態を示す要部拡大断面図である。 ピストンが図２に示すように前進ストロークを行っているときのパッキンの動作状態を示す要部拡大断面図である。 本発明のシール構造を備えたスプール弁の要部断面図である。

図１及び図２には、本発明に係るシール構造を備えた流体圧機器が示されており、この流体圧機器はエアシリンダである。

前記エアシリンダ１Ａは、外形が直方体状をしたシリンダハウジング３を有している。このシリンダハウジング３の内部には円形のシリンダ孔４が形成され、該シリンダ孔４の内部にピストン５が、該シリンダ孔４の軸線Ｌに沿って摺動自在なるように収容され、該ピストン５にロッド６が連結されている。
前記ピストン５の外周には、該ピストン５をガイドするガイドリング７が取り付けられると共に、該ピストン５の外周と前記シリンダ孔４の内周との間をシールするパッキン８が取り付けられている。

前記シリンダ孔４の一端及び他端は、ヘッド側端板９及びロッド側端板１０によって気密に塞がれており、前記ヘッド側端板９と前記ピストン５との間にヘッド側圧力室１１が形成され、前記ロッド側端板１０と前記ピストン５との間にロッド側圧力室１２が形成されている。そして、前記ヘッド側圧力室１１は、前記シリンダハウジング３の側面の、前記ヘッド側端板９寄りの位置に形成されたヘッド側ポート１３に連通し、前記ロッド側圧力室１２は、前記シリンダハウジング３の側面の、前記ロッド側端板１０寄りの位置に形成されたロッド側ポート１４に連通している。
また、前記ロッド６は、前記ロッド側端板１０の中心孔１０ａを、該ロッド側端板１０の内周に取り付けられたリップ型のシール部材１５を介して気密に貫通し、該ロッド６の先端が前記シリンダハウジング３の外部に突出している。

前記エアシリンダ１Ａにおいて、ピストン５及びロッド６が図１の後退端にある状態から、前記ロッド側圧力室１２を前記ロッド側ポート１４を通じて大気に開放すると共に、前記ヘッド側圧力室１１に前記ヘッド側ポート１３を通じて圧縮エアを供給すると、図２に示すように、前記ピストン５及びロッド６は前進し、前記ピストン５がロッド側端板１０に当接する前進端の位置で停止する。

また、前記ピストン５及びロッド６が前記前進端にある状態から、前記ヘッド側圧力室１１を前記ヘッド側ポート１３を通じて大気に開放すると共に、前記ロッド側圧力室１２に前記ロッド側ポート１４を通じて圧縮エアを供給すると、図１に示すように、前記ピストン５及びロッド６は後退し、前記ピストン５がヘッド側端板９に当接する後退端の位置で停止する。

次に、本発明に係るシール構造２について説明する。このシール構造２は、流体圧機器の相対的に変位する第１部材と第２部材との間をシールするためのもので、前記エアシリンダ１Ａの場合には、前記ピストン５が第１部材であり、前記シリンダハウジング３が第２部材である。そして、このシール構造２は、前記ピストン５に形成されたリング状の取付溝１６と、該取付溝１６内に収容された前記パッキン８とを有している。

前記取付溝１６は、図５から明らかなように、左右の側壁１６ａ，１６ａと底壁１６ｂとを有し、前記左右の側壁１６ａ，１６ａは、取付溝１６の溝口から底壁１６ｂに至るまで直線状に延びる平坦面であって、互いに平行をなしており、前記底壁１６ｂは、母線が軸線Ｌと平行する円筒面である。また、前記取付溝１６の溝幅は、前記開口から底壁１６ｂまでの深さ全体に渡って一定であり、該取付溝１６の深さは、前記溝幅より大きく、前記パッキン８の半径方向の幅Ｗよりは若干小さい。なお、前記取付溝１６の口縁、即ち、前記左右の側壁１６ａ，１６ａの端部１６ｃは、円弧状に面取りされていることが望ましい。

前記パッキン８は、図３及び図４に示すように、合成ゴムによりリング状に形成されたもので、内周部と外周部とを有し、前記内周部は、図５に示すように、前記取付溝１６の底壁１６ｂに接触する取付部２０であり、前記外周部は、前記シリンダ孔４（摺動孔）の孔壁４ａ即ち前記シリンダハウジング３に接触する摺動部２１である。前記取付部２０の端面２０ａと摺動部２１の端面２１ａとは、それぞれ外に向けて凸形の円弧面をなしている。

前記パッキン８の軸線Ｌ方向一側の第１側面２２ａ及び他側の第２側面２２ｂは、前記取付部２０側から摺動部２１側に向けて直径が次第に大径化するように傾斜すると共に互いに逆向きに傾斜する円錐面をなしている。該円錐面の傾斜角度、即ち、軸線Ｌに垂直な平面Ｓに対して前記第１側面２２ａ及び第２側面２２ｂが傾斜する角度θは、互いに等しく、その好ましい角度は２−４度であり、より好ましくは３度である。

上述したようにパッキン８の両側面２２ａ，２２ｂを円錐面としたことにより、該パッキン８の軸線Ｌ方向の厚みは、該パッキン８の半径方向に均一ではなく、前記取付部２０側から摺動部２１側に向けて一定の割合で徐々に拡大し、前記取付部２０の厚みＴ１が最小厚みとなり、前記摺動部２１の厚みＴ２が最大厚みとなっている。
前記摺動部２１の厚みＴ２は、前記取付部２０の厚みＴ１の１．２−１．５倍であることが好ましく、図示した例では、前記摺動部２１の厚みＴ２と取付部２０の厚みＴ１との比を１：０．７５とすることにより、前記摺動部２１の厚みＴ２を、前記取付部２０の厚みＴ１の約１．３３倍にしている。

なお、前記取付部２０の端面２０ａの円弧の曲率半径は、該取付部２０の厚みＴ１より小さいが、該厚みＴ１の１／２と等しいか又はそれより大きく、また、前記摺動部２１の端面の円弧の曲率半径は、該摺動部２１の厚みＴ２より小さいが、該厚みＴ２の１／２と等しいか又はそれより大きい。

また、前記パッキン８の半径方向の幅、即ち、前記取付部２０の端面２０ａから摺動部２１の端面２１ａまでの幅Ｗは、前記摺動部２１の厚みＴ２より大きく、その好ましい大きさは、前記厚みＴ２の３倍−５倍の範囲であり、図示した例では、前記厚みＴ２の約４倍に形成されている。

前記パッキン８の第１側面２２ａ及び第２側面２２ｂには、グリス等の潤滑剤を保持させるため、リング状をした複数の環状溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃが、前記軸線Ｌを中心にして同心状に形成され、第１側面２２ａに形成された複数の環状溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃと、第２側面２２ｂに形成された複数の環状溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃとは、互いに同数であると共に、互いに相対する位置に形成されている。図示した例では、前記第１側面２２ａ及び第２側面２２ｂにそれぞれ３個の環状溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃが、該パッキン８の半径方向に等間隔で形成されている。この結果、前記環状溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃが形成されている部分でパッキン８の厚みは、該環状溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃが形成されていない部分より狭くなっているため、前記環状溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃが形成されている部分に括れ部２６ａ，２６ｂ，２６ｃが形成されているということができる。

前記環状溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃの断面形状は円弧であり、且つ劣弧であって、全ての環状溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃの曲率半径は互いに等しく、しかも、全ての環状溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃの深さも互いに等しい。従って、３つの括れ部２６ａ，２６ｂ，２６ｃの厚みは互いに異なっており、最も取付部２０に近い括れ部２６ａの厚みが最も小さく、最も摺動部２１に近い括れ部２６ｃの厚みが最も大きい。

なお、前記パッキン８の第１側面２２ａ及び第２側面２２ｂの３個の環状溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃは等間隔に配設されているため、前記取付部２０に最も近い第１の環状溝２５ａの曲率中心Ｏ１から、中間に位置する第２の環状溝２５ｂの曲率中心Ｏ２までの距離（曲率中心間距離）Ｄ１と、該第２の環状溝２５ｂの曲率中心Ｏ２から、前記摺動部２１に最も近い第３の環状溝２５ｃの曲率中心Ｏ３までの距離（曲率中心間距離）Ｄ２とは、互いに等しいことになるが、本実施形態では更に、前記取付部２０の端面２０ａから前記第１の環状溝２５ａの曲率中心Ｏ１までの距離Ｄ３、及び、前記摺動部２１の端面２１ａから前記第３の環状溝２５ｃの曲率中心Ｏ３までの距離Ｄ４も、前記環状溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃの曲率中心間距離Ｄ１，Ｄ２と実質的に等しく形成されている。

また、前記パッキン８の第１側面２２ａ及び第２側面２２ｂには、該パッキン８の半径方向に延びる複数の凹溝２７が、前記軸線Ｌの回りに等角度間隔で、前記摺動部２１の端面２１ａから始まって、前記取付部２０に最も近い第１の環状溝２５ａの位置で終わるように形成されており、前記第１側面２２ａに形成された複数の凹溝２７と第２側面２２ｂに形成された複数の凹溝２７とは、円周方向の互いに１／２ピッチずれた位置に形成されている。前記凹溝２７は、通気間隙として機能することにより、上記パッキン８の側面２２ａ，２２ｂが取付溝１６の側壁１６ａに密着するのを防止するもので、該凹溝２７の深さは、前記環状溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃの深さと同じである。
図示した実施形態では、前記パッキン８の両側面２２ａ，２２ｂにそれぞれ３本の前記凹溝２７が１２０度間隔で形成されていて、第１側面２２ａの凹溝２７と第２側面２２ｂの凹溝２７とは、互いの位置を６０度ずらして配設されている。

前記シール構造２の動作について説明する。図５は、ピストン５が図１の動作位置にあって、圧縮エアがヘッド側圧力室１１にもロッド側圧力室１２にも供給されていない状態である。このときパッキン８は、第１側面２２ａにも第２側面２２ｂにもエア圧力が作用していない無加圧状態にある。

この状態から、図１において、前記ヘッド側圧力室１１に圧縮エアが供給されると、図６に示すように、前記パッキン８の右側面即ち第１側面２２ａにエア圧力が作用することによって該パッキン８は加圧されるため、該パッキン８は、前記エア圧力によって左側面即ち第２側面２２ｂが前記取付溝１６の左側の側壁１６ａに押し付けられると同時に、厚み方向に圧縮されて幅Ｗ方向（半径方向）に僅かに伸長する。このため、シリンダ孔４の孔壁４ａに対する摺動部２１の端面２１ａの接触圧が増大するが、取付溝１６の底壁１６ｂに対する取付部２０の端面２０ａの接触圧については、前記パッキン８の側面２２ａ，２２ｂは円錐面をしているため、前記第１側面２２ａには、前記エア圧力の分力が該パッキン８の外周側に向けて作用し、この分力で該パッキン８が外周側（摺動部２１側）に向けて押されるため、前記端面２０ａの接触圧の増大は抑えられる。その結果、接触圧の増大に伴うつぶし量の増大も抑えられるため、前記端面２０ａのつぶしによる反力が外周側に伝わるのが防止される。

また、前記パッキン８の摺動部２１の一部は変形し、その変形した部分８ａが、前記ピストン５の外周面とシリンダ孔４の内周面（孔壁４ａ）との間の隙間Ｇに進入する。
しかし、前記パッキン８は、前記取付部２０側から摺動部２１側に向けて次第に厚みが拡大していて、該摺動部２１の厚みＴ２が最大厚みとなることにより、該摺動部２１が前記隙間Ｇ内に噛み込みにくい形をしているため、該摺動部２１の一部が変形して前記隙間Ｇに進入する量及び割合は少なく、噛み込みによる動作不良は生じにくい。

続いて、前記ピストン５が前進を開始すると、図７に示すように、前記パッキン８は、摺動部２１の端面２１ａと摺動孔４の孔壁４ａとの間の摩擦力によって、該摺動部２１側が前記ピストン５が前進する方向とは逆方向に引っ張られるため、該摺動部２１側が後方に傾斜した状態に僅かに湾曲し、この姿勢で前記ピストン５と共に前進する。このとき、前記パッキン８の湾曲により、前記摺動孔の孔壁４ａに対する摺動部２１の端面２１ａの接触圧が低下してパッキン８の潰し量も減少するため、摺動抵抗が減少し、前記ピストン５は円滑に前進を開始することができる。

前記ピストン５が前進端に到達してその位置に停止すると、前記パッキン８は、エア圧力により加圧され、図６の場合と同様に、第２側面２２ｂが取付溝１６の一方の側壁１６ａに押し付けられた状態になる。

また、前記ピストン５が前進端にある状態から、前記ロッド側圧力室１２に圧縮エアを供給して前記ピストン５を後退させる際の前記パッキン８の動作は、図６及び図７を左右反転させた場合と同様である。このとき、前記パッキン８の両側面２２ａ，２２ｂには半径方向に延びる凹溝２７が形成されているため、この凹溝２７が通気間隙として機能することにより、上記パッキン８の側面２２ａ，２２ｂが前記取付溝１６の側壁１６ａに密着するのが防止される。

このように、前記パッキン８は、第１側面２２ａ及び第２側面２２ｂを互いに逆向きに傾斜する円錐面とすることにより、前記取付部２０側から摺動部２１側に向けて厚みが徐々に拡大するように形成されると共に、半径方向の幅Ｗを前記摺動部２１の厚みＴ２の３−５倍とすることによって該半径方向に細長く形成されているため、動作時に全体が滑らか且つ均等に湾曲し易く、しかも、該パッキン８の中間部分に前記環状溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃによる複数の括れ部２６ａ，２６ｂ，２６ｃを等間隔で形成することによって一層湾曲し易くなっているため、その湾曲により、動作時の摺動抵抗が効率良く低減され、圧縮エアにより加圧された際の圧縮に伴う噛み込みも生じにくい。

なお、前記実施形態では、前記流体圧機器としてエアシリンダ１Ａが示されているが、該流体圧機器はスプール弁であっても良い。図８には、本発明に係るシール構造２を備えたスプール弁１Ｂが示されている。このスプール弁１Ｂは、バルブハウジング３０の内部に弁孔３１を設け、この弁孔３１（摺動孔）の内部にスプール３２を摺動自在に収容し、該スプール３２を、電磁式のパイロット弁３３で駆動するように構成されたもので、前記スプール３２に取付溝１６とパッキン８とが設けられている。従って、このスプール弁１Ｂのシール構造２においては、前記スプール３２が第１部材であり、前記バルブハウジング３０が第２部材である。

前記スプール弁１Ｂの構成について更に詳細に説明する。
前記バルブハウジング３０には、１つの供給ポートＰと、該供給ポートＰの両側に位置する第１出力ポートＡ１及び第２出力ポートＡ２と、該第１出力ポートＡ１及び第２出力ポートＡ２の外側に位置する第１排気ポートＥ１及び第２排気ポートＥ２とが設けられ、全てのポートが前記弁孔３１に連通している。

また、前記スプール３２は、前記供給ポートＰと第１出力ポートＡ１との間の第１弁孔部分３１ａに供給ポートＰ側から乗り上げる第１ランド部３２ａと、前記供給ポートＰと第２出力ポートＡ２との間の第２弁孔部分３１ｂに供給ポートＰ側から乗り上げる第２ランド部３２ｂと、前記第１出力ポートＡ１と第１排気ポートＥ１との間の間の第３弁孔部分３１ｃに第１排気ポートＥ１側から乗り上げる第３ランド部３２ｃと、前記第２出力ポートＡ２と第２排気ポートＥ２との間の間の第４弁孔部分３１ｄに第２排気ポートＥ２側から乗り上げる第４ランド部３２ｄとを有し、全てのランド部に、前記取付溝１６とパッキン８とが設けられている。

前記スプール弁１Ｂにおいて、前記スプール３２を前記パイロット弁３３で往復に駆動すると、前記各ランド部３２ａ−３２ｄに取り付けられたパッキン８が前記弁孔部分３１ａ−３１ｄに乗り上げたり該弁孔部分３１ａ−３１ｄから抜け出したりすることにより、前記各ポート間の流路の接続状態が切り換えられる。
このとき、何れかの弁孔部分３１ａ−３１ｄに乗り上げたパッキン８に対し、エア圧力が該パッキン８の進行方向と同じ方向に作用する場合には、該パッキン８は、図７に示す場合と同様の動きをし、摺動抵抗が低減される。

それとは逆に、何れかの弁孔部分３１ａ−３１ｄに乗り上げたパッキン８に対し、エア圧力が該パッキン８の進行方向とは逆方向に作用する場合には、該パッキン８は、図６に示すように、取付溝１６の左右の側壁１６ａ，１６ａのうち、進行方向後方側の側壁１６ａに押し付けられ、その状態で該パッキン８は図６の右方向に移動し、摺動部２１の一部がランド部３２ａ−３２ｄと弁孔部分３１ａ−３１ｄとの間の隙間Ｇに進入するが、該摺動部２１は大径化されていて変形しにくいため、噛み込みによる動作不良等の問題は生じない。

１Ａ エアシリンダ
１Ｂ スプール弁
２ シール構造
３ シリンダハウジング（第２部材）
４ シリンダ孔
５ ピストン（第１部材）
８ パッキン
１６ 取付溝
１６ｂ 底壁
２０ 取付部
２０ａ 端面
２１ 摺動部
２１ａ 端面
２２ａ 第１側面
２２ｂ 第２側面
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ 環状溝
２７ 凹溝
３０ バルブハウジング（第２部材）
３１ 弁孔
３２ スプール（第１部材）
Ｌ 軸線
Ｔ１ 取付部の厚み
Ｔ２ 摺動部の厚み
Ｗ 幅
θ 角度
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３ 曲率中心
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ 距離

Claims (10)

1. 流体圧機器の相対的に変位する第１部材と第２部材との間をシールするためのシール構造であって、
   前記シール構造は、前記第１部材に形成されたリング状の取付溝と、該取付溝内に収容されたリング状のパッキンとを有し、
   前記パッキンの内周部は、前記取付溝の底壁に接触する取付部であり、また、該パッキンの外周部は、前記第２部材に接触する摺動部であり、
   前記摺動部の端面及び前記取付部の端面は、外に向けて凸形をした円弧面であり、
   前記パッキンの軸線方向一側の第１側面及び他側の第２側面は、前記取付部側から摺動部側に向けて直径が次第に拡大するように傾斜すると共に互いに逆向きに傾斜する円錐面であり、
   前記パッキンの軸線方向の厚みは、前記取付部側から摺動部側に向けて徐々に拡大していて、前記取付部の厚みが最小であると共に、前記摺動部の厚みが最大である、
   ことを特徴とする流体圧機器におけるシール構造。
2. 前記軸線に垂直な平面に対して前記第１側面及び第２側面が傾斜する角度は、互いに等しいことを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
3. 前記パッキンの摺動部の厚みは、前記取付部の厚みの１．２−１．５倍であり、また、前記パッキンの半径方向の幅は、前記摺動部の厚みの３−５倍であることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
4. 前記パッキンの第１側面及び第２側面には、潤滑剤保持のための複数の環状溝が、前記軸線を中心にして同心状に形成され、前記第１側面に形成された複数の環状溝と前記第２側面に形成された複数の環状溝とは、互いに同数であると共に、互いに相対する位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
5. 前記環状溝の断面形状は、円弧であると共に劣弧であり、全ての環状溝の円弧の曲率半径は互いに等しく、全ての環状溝の深さも互いに等しいことを特徴とする請求項４に記載のシール構造。
6. 前記パッキンの第１側面及び第２側面に、それぞれ３つの環状溝が等間隔に形成され、隣接する環状溝の曲率中心間距離と、前記取付部の端面から該取付部に最も近い環状溝の曲率中心までの距離と、前記摺動部の端面から該摺動部に最も近い環状溝の曲率中心までの距離とは、互いに等しいことを特徴とする請求項５に記載のシール構造。
7. 前記パッキンの第１側面及び第２側面に、該パッキンの半径方向に延びる複数の凹溝が、前記軸線の回りに等角度間隔で、しかも、前記摺動部の端面から始まって前記取付部に最も近い環状溝の位置で終わるように形成され、前記第１側面に形成された複数の凹溝と第２側面に形成された複数の凹溝とは、円周方向の互いに１／２ピッチずれた位置にあることを特徴とする請求項４に記載のシール構造。
8. 前記凹溝の深さと前記環状溝の深さとは互いに等しいことを特徴とする請求項７に記載のシール構造。
9. 前記流体圧機構は流体圧シリンダであり、前記第１部材は、シリンダ孔内に摺動自在に収容されたピストンであり、前記第２部材は、前記シリンダ孔を有するシリンダハウジングであることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
10. 前記流体圧機構はスプール弁であり、前記第１部材は、弁孔内に摺動自在に収容されたスプールであり、前記第２部材は、前記弁孔を有するバルブハウジングであることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。

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