JP2518832Y2

JP2518832Y2 - 回転運動用シール機構

Info

Publication number: JP2518832Y2
Application number: JP24291U
Authority: JP
Inventors: 雅夫大橋
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1991-01-09
Filing date: 1991-01-09
Publication date: 1996-11-27
Anticipated expiration: 2006-01-09
Also published as: JPH0493568U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案はＯリングを用いた回転
運動用のシール機構、特に超高圧下においても使用可能
なシール機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｏリングを使用したシール機構は、油圧
機器等の円筒状の摺動部分あるいは組立部分の漏れ止め
機構として、一般に広く使用されている。

【０００３】このシール機構は、例えば、図７に図示す
るように、シリンダ部10に対してその中を往復摺動する
ピストン部11にＯリング取付用のリング状の溝１′を形
成し、この溝１′内にゴム等の弾性材からなるＯリング
２をやや圧縮させた状態で配設するとともに、上記シリ
ンダ部10の内周面10a を滑らかな面に仕上げることによ
って構成され、上記シリンダ部10に対してピストン部11
が矢印Ｘに示す方向に摺動する際、Ｏリング２が摺動面
にそって弾性変形して密着し、シリンダ部10の内周面10
a とピストン部11の外周面11b の間を常にシールするよ
う機能する。

【０００４】また、近年、Ｏリングの摺動面側（外周
側）に樹脂製のリングを装着し、この樹脂製のリングを
内周側からＯリングで押圧して、シリンダ部の内周面と
上記樹脂製のリングとの摺接によってシールしようとす
るものもある。

【０００５】この種の先行技術として、実開昭55-54647
号がある。

【０００６】さらに、図８に図示するように、取付用の
溝１′内にＯリング２とその両側に環状円板状のバック
アップリング３′を装着して、Ｏリング２がシリンダ部
10とピストン部11の隙間Ｓへはみ出すのを防止して、シ
ール効果を向上させようとするシール機構も提供されて
いる。

【０００７】ところが、シール機構を必要とする二つの
部材（シリンダ部10とピストン部11）の相対的な摺動
が、回転方向、即ち、Ｏリングの周方向におこなわれる
ような摺動部分では、その摺動時に、Ｏリングを溝１′
の側面及び正面からみた図９，図10に図示するように、
Ｏリング２が回転方向の摺動に伴い溝１′内において周
方向で蛇行するとともに周方向各部位でリング断面径に
差を生じて、径の細くなった部位では完全にシール効果
を発揮し得なくなる。

【０００８】このため、回転運動する摺動部分にＯリン
グを用いてシールする場合には、該Ｏリングの外周面あ
るいは内周面のいずれか一方への張り（弾性力；圧縮
力）を強くして、Ｏリングをシリンダ部側あるいはピス
トン部側のいずれか一方の部材側に固定され且つ他方の
部材側とは摺動するようにして使用している。

【０００９】しかしながら、高圧下（250kgf/cm²〜350k
gf/cm²の圧力) で使用するもののシール部分では、上述
のような構成のシール機構では到底シールすることはで
きない。

【００１０】従って、回転運動する摺動部分にＯリング
を用いたシール機構を、高圧下で使用するような場合に
は、図11に図示するような機構のものが用いられてい
る。即ち、Ｏリング２′取付用の溝１′内に断面矩形状
のＯリング２′を配設し、その外周側に樹脂製のリング
３′を装着して、Ｏリング２′の内周側から外側への弾
性力で上記樹脂製のリング３′をシリンダ部10側に押圧
して、シールしようとするシール機構が用いられてい
る。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
11に図示する構成のシール機構の場合には、シリンダ部
10と樹脂製のリング３′との間の摺動面に傷が生じた場
合には、樹脂製のリング３′に弾性作用が乏しいため、
その部分から圧油等が漏洩することとなる。

【００１２】また、上記構成のシール機構を、さらに圧
力の高い深海艇等の超高圧下（350kｇｆ／ｃｍ^２以上の
圧力；例えば、600 〜700kgf/cm²程度の圧力) において
使用した場合には、均圧構造としてタンク圧力を外部の
超圧力と等しくＯリングにかかる差圧を小さくしたとし
ても、Ｏリング及び樹脂製リングの両側から圧力（超高
圧）が作用し、この圧力はシール部分を連通させようと
する方向、即ち、Ｏリング及び樹脂製リングを圧縮する
方向に作用し、この結果、十分なシール効果を得ること
が難しい。

【００１３】さらに、上記樹脂製のリングを装着するた
めには、上記溝１′部分を形成する部材（例えば回転軸
側の部材）を分割できるような構造にする必要があっ
た。

【００１４】本考案は、上記現況に鑑みおこなわれたも
ので、上述のような問題のない、超高圧下においも使用
可能な、回転運動用のシール機構を提供することを目的
とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本考案にかかる回転運動
用シール機構は、摺動面に形成されるＯリング取付用の
溝内に弾性体からなる断面丸型のＯリングを配設したシ
ール機構において、上記取付用の溝の底面側の形状を、
そこに接触するＯリングの接触部の形状に合わせてＵ字
状に形成するとともに、Ｏリングの側部と上記溝の側面
との間に隙間が生じるようＯリングの素材径に対して溝
幅を広く構成したことを特徴とする。

【００１６】

【作用】しかして、上述のように構成された回転運動用
シール機構は、超高圧下において使用した場合に、Ｏリ
ングの両側に超高圧の流体が作用し、該Ｏリングは両側
面側から押圧されて周方向の外側と内側に拡がるよう変
形する。また、取付用の溝の底面がＵ字状に形成されて
いるため、Ｏリングと溝の底面側との間に組立時に空気
等が入り込まず、従って、上述のように超高圧がＯリン
グの両側面方向から作用すると、その圧力に比例して上
述のように周方向の外側と内側に拡がり、Ｏリングと溝
の底面側は強い圧力で直接密着するとともに、またＯリ
ングの外周部は相対的に摺動する部材の内周面に強固に
当接する。

【００１７】また、Ｏリングが底面側でその外周形状に
あったＵ字状の面で支持されているため、回転運動して
も上述のように蛇行することはない。

【００１８】従って、超高圧下において、相対的に二つ
の部材が回転運動をしても、その摺動部分では常に完璧
なシール効果が得られることとなる。

【００１９】また、Ｏリングを介して摺動するため、摺
動面に傷等が生じても、その傷に合わせてＯリングの接
触部分が変形しあるいはその周囲を覆うよう変形するた
め、従来の樹脂製のリングを介して接触している場合の
ようにシール面で流体が漏洩することはない。

【００２０】さらに、上述した樹脂製のリングの場合に
は、溝内に装着するために該溝部分を長手方向に二つに
分割できるような構造にしておく必要があったが、本考
案の場合には、基本的に弾性体からなるＯリングを溝内
に装着すればよいため、溝を形成する部材を一体のもの
で構成することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本考案の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００２２】図１は超高圧下で使用する装置の回転運動
部分を回転軸方向に切断した部分断面図、図２はこの装
置の駆動機構を示す図１のＩ−Ｉ矢視部分で切断した斜
視図、図３は超高圧下のシール機構のシール状態を示す
図１，図２に示す装置のシール機構部分の部分拡大図で
ある。

【００２３】図１において、Ａは装置の固定部材、Ｂは
固定部材Ａに支持されて回転する回転軸、Ｃは回転軸Ｂ
の両側に取着されて固定部材Ａに対して回転するアーム
である。上記回転軸Ｂは、図２に図示するように、該回
転軸Ｂの周囲に形成された歯車Ｄが作動用油圧ピストン
ＰのラックＥに噛合し、この油圧ピストンＰが図２の矢
印Ｙ方向（図１の紙面直角方向）に往復動することによ
って該回転軸Ｂが回転するよう構成されている。

【００２４】そして、回転軸Ｂの上記回転により、この
回転軸Ｂに結合されている図１のアームＣが回転中心軸
O₁（図１参照）を中心に回転するよう構成されている。

【００２５】そして、上記固定部材ＡとアームＣが摺動
するこの固定部材Ａの両端部位Ｆには、図２に図示する
ような回転運動用のシール機構Ｇが設けられている。

【００２６】このシール機構Ｇは、図３に図示するよう
に構成されている。即ち、上記アームＣ（図１参照）側
の外周面６が滑らかに仕上げられているとともに、この
外周面６が相対的に摺動する固定部材Ａの内周面５にＯ
リング２取付用の溝１が形成されている。本実施例で
は、この溝１自体は断面矩形状に形成され、また溝１の
溝幅ＷはＯリング２の素材径ｄ₁（図６参照；Ｏリング
の素材の径）よりやや大きく構成されている。

【００２７】そして、上記溝１内には、該溝１の幅方向
の中心線O₂で二つの部材3A,3B に二分割され且つそれぞ
れリング状の一部で切断面3cを有する樹脂製のバックア
ップリング３が、装着される。このバックアップリング
３の装着によって、溝１の底面側の形状がＯリング２の
接触部の形状に略合った（正確にはＯリング２の素材径
ｄ₁よりやや大きな径）断面Ｕ字状に形成されている。
即ち、上記二分割されたバックアップリング３の一つの
部材3Aの断面は、図４に図示するように、断面Ｕ字状を
幅方向に二分割した形状に構成され、Ｕ字状の半分を形
成する一つの部材の曲率半径ｒ₀はＯリング２の素材径
ｄ₁（図６参照）の半径（¹/₂・ｄ₁）よりやや大きく
構成され、且つ側端部3aには内側に45°傾斜した傾斜面
3bが設けられている。また、このバックアップリング３
の一つの部材3Aは、図５に図示するように、装着時を配
慮して、リング状の一箇所で切断され、この切断されて
形成される切断面3cは側面視において傾斜し、切断され
た両端面が接合した状態でリング状になるよう構成され
ている。

【００２８】また、バックアップリング３のもう一方の
部材3Bは、上記部材3Aと物理的には同じもので、中心線
O₂ (図３参照）に対して上記部材3Aを反転して装着する
ことによって形成される。このバックアップリング３
は、テフロン（米国のE.I.du Pont de Nemours & Co In
c の商品名) 等の耐油性の樹脂で成形されている。

【００２９】そして、上述の部材3A,3B が二つ上記溝１
の底面部分に装着されることによって、この背面部分が
溝１の底面部分に合致し且つ内周面側が上述のＵ字状の
バックアップリング３となる。従って、装着された状態
で、溝１の底面とバックアップリング3 の背面との間は
略密着し隙間は存在しない状態となっている。

【００３０】そして、図３に図示するように、上記バッ
クアップリング３が装着され溝１の底面側の形状がＵ字
状になった該溝１内に、外周部（接触部）が接触するよ
うＯリング２が装着される。このＯリング２は、図６に
図示するようなＯリングの素材の断面が丸型でゴム製の
市販のものが使用されている。

【００３１】この状態において、図３に図示するよう
に、溝１の両側部には上記バックアップリング３の両側
端部3a（図４参照）の厚みに相当する隙間ＳがＯリング
２との間に形成される。

【００３２】しかして、上述のように、溝１内にＯリン
グ２が装着されたアームＣが、このＯリング２がやや圧
縮された状態で固定部材Ａ内に装着され、上記固定部材
Ａに形成された溝１，バックアップリング３，Ｏリング
２および該Ｏリング２が摺接するアームＣの外周面とで
シール機構Ｇが形成される。

【００３３】そして、このシール機構Ｇが超高圧下（例
えば、水深6000ｍの深海）の雰囲気に位置して、このＯ
リング２の一方に海水が 600kgf/cm²の圧力で作用し他
の一方に油圧が同じく 600kgf/cm²の圧力で作用する
と、この圧力はＯリング２の両側面から専ら作用し該Ｏ
リング２を厚さ方向（図３の矢印Ｚ参照）に狭め且つ周
方向（図３の中心線O₂の方向）の外側と内側に拡がるよ
う変形させる。

【００３４】この結果、また、Ｏリング２がＵ字状にな
った溝１の底面側で支持されていることとあいまって、
上述のような超高圧下においてアームＣが固定部材Ａに
対して回転運動をおこなっても、シール機構のＯリング
２は常に周方向に押圧されている状態となっているた
め、上述の蛇行（図９，図10参照）等することなく、回
転運動中においても完全にシール効果を発揮することが
できる。

【００３５】そして、上述のようにシール機構Ｇを構成
した場合には、摺動部分でゴム製のＯリング２を介して
接触しているため、上記アームＡの外周面に傷が生じて
も、この部分から圧油が漏れ作動油が流出するようなこ
とはない。

【００３６】また、バックアップリング３を上述のよう
に、二分割に且つ周方向に切断面を形成したもので構成
すると、装着時に容易に変形させることができるので溝
１内への装着が極めて容易になり、従来のようにシール
材を装着するためだけに、溝１部分を形成する部材（本
実施例では、固定部材Ａ）を分割するような構造にする
必要はない。

【００３７】ところで、上記実施例では、溝の底面側の
形状をバックアップリングを装着することによってＵ字
状に形成しているが、バックアップリングを装着するこ
となく溝自体の底面を上述のようなＵ字状に形成しても
よい。

【００３８】

【考案の効果】本考案は、上述のように構成され且つ作
用を奏するため、従来超高圧下において回転運動する部
分にＯリングを用いたシール機構でもって、完全なシー
ル効果を得ることはできなかったものが、市販のＯリン
グを用いて簡単にできるようになる。

【００３９】しかも、非常に簡単な構成でもって、完全
なシール効果を得ることができるため、本考案にかかる
シール機構は、超高圧下という非常に特殊で且つ厳しい
条件にもかかわらず、シール機構を安価に提供すること
ができる。

【００４０】さらには、従来の高圧下での回転運動用シ
ール機構では、シール構造の溝の形成部分で分割構造に
しなければならなかったが、一体のものにＯリング取付
用の溝を単に形成すればよいため、この点でも構造が簡
単になり安価に提供できることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】超高圧下で使用する装置の回転運動をする部分
の軸方向の断面図である。

【図２】超高圧下で使用する装置の駆動機構を示す図１
のＩ−Ｉ矢視部分で切断した斜視図である。

【図３】本考案のシール機構の構成を示す図１，図２に
示す装置のシール機構部分の部分拡大断面図である。

【図４】本考案のシール機構のバックアップリングを構
成する一つ（片方）の部材の部分断面図である。

【図５】本考案のシール機構のバックアップリングの片
方の部材の全体側面図である。

【図６】本考案のシール機構のＯリングの素材の断面形
状を示すリングの半径方向で切断した左半分の断面図で
ある。

【図７】従来のＯリングを用いたシール構造を示す側断
面図である。

【図８】従来のＯリングの側部にバックアップリングを
用いたシール機構の部分拡大断面図である。

【図９】従来の回転運動部にＯリングを用いた場合のＯ
リングの変形状態を示す溝の側方から見た側面図であ
る。

【図１０】従来の回転運動部にＯリングを用いた場合の
Ｏリングの変形状態を示す溝の正面から見た正面図であ
る。

【図１１】従来の高圧用の回転運動用シール機構の構造
を示す部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１…取着用の溝２…Ｏリング３…バックアップリングｄ₁…Ｏリングの素材径Ｓ…隙間Ｗ…溝幅

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】摺動面に形成されるＯリング取付用の溝
内に弾性体からなる断面丸型のＯリングを配設したシー
ル機構において、上記取付用の溝の底面側の形状を、そ
こに接触するＯリングの接触部の形状に合わせてＵ字状
に形成するとともに、Ｏリングの側部と上記溝の側面と
の間に隙間が生じるようＯリングの素材径に対して溝幅
を広く構成したことを特徴とする回転運動用シール機
構。