JP2593782Y2 - 密封装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、たとえば各種シリンダ
のシールに用いられる密封装置に関し、特に摩擦特性を
向上させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の密封装置としては、たと
えば図２(a) に示すようなものがある。すなわち、この
密封装置１００は、ハウジングとしてのシリンダ１０５
の孔１０５Ａ内周と、シリンダ１０５の孔１０５Ａ内に
同心的に相対移動自在に挿入された相対移動部材１０３
外周との間の隙間をシールするもので、相対移動部材１
０３外周に設けられた溝１０４内に装着される。密封装
置１００の構成は、シリンダ１０５の孔１０５Ａ内周に
摺動自在に密封接触する樹脂製のシールリング１０１
と、このシールリング１０１と溝底との間に装着される
ゴム状弾性体製のバックリング１０２と、を具備してお
り、シールすべき流体圧Ｐがバックリング１０２を介し
てシールリング１０１を拡径させる方向に作用するよう
になっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】このような密封装置１
００を、図２(c) に示されるようなバルブシリンダに使
用する場合、その作動特性を向上させる目的で、たとえ
ば図２(d) に示されるように、低圧時に低フリクショ
ン、高圧時に高フリクションを要求される場合がある。
すなわち、作動初めの時にはレスポンスをよくし、力を
必要する高圧作動時には振動の影響を受けず、位置ずれ
を起こしにくい安定したストロークを得たいためであ
る。

【０００４】しかし、従来の密封装置では、下記式に示
されるように、圧力Ｐおよび摩擦係数μにリニアであ
り、両方の要求をクリアすることができない。

【０００５】すなわち、フリクションＦｒは、 で表される。本考案は、上記した従来技術の課題を解決
するためになされたもので、その目的とするところは、
シールすべき密封流体の圧力に応じてフリクション特性
を変更させ得る密封装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案にあっては、ハウジングの孔内周と、該ハウ
ジングの孔内に同心的に相対移動自在に挿入された相対
移動部材外周との間の隙間をシールするもので、前記相
対移動部材外周に設けられた溝内に装着される、ハウジ
ングの孔内周に摺動自在に密封接触する樹脂製のシール
リングと、該シールリングと溝底との間に装着されるゴ
ム状弾性体製のバックリングと、を具備してなる密封装
置において、前記シールリングに隣接させて、シールす
べき密封流体の圧力が内周側に作用するように弾性材製
のバックアップリングを配し、該バックアップリングを
一か所で切断すると共に、その切断端部にかぎ状の係合
部を形成し、該バックアップリング自体の収縮方向の弾
性復元力により切断端部同士を連結し、連結状態ではバ
ックアップリング外周をハウジングの孔内周と非接触状
態に保持する連結機構を設け、該連結機構は、シールす
べき密封流体の圧力による該連結機構の結合力よりも大
きな拡張力が作用すると前記係合部により連結された切
断端部同士が離れ、バックアップリングが拡張して前記
ハウジングの孔内周に接触し、シールすべき密封流体の
圧力による拡張力が前記バックアップリング自体の収縮
方向の弾性復元力よりも小さいときは、該バックアップ
リング自体の収縮方向の弾性復元力によって切断端部同
士が前記係合部により連結されるように構成されている
ことを特徴とする。

【０００７】バックアップリングの前記ハウジングの孔
内周側に、高摩擦部材を設けることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本考案にあっては、一定圧が作用するまでは、
低摩擦係数の樹脂製シールリングのみで摺動し低フリク
ションが得られ、バックアップリングは連結機構の結合
力でハウジング内周の摺動面まで拡張せず、摺動面と接
触しないので、バックアップリング部のフリクションは
ゼロの状態に保持される。

【０００９】そして、一定圧に達すると、バックアップ
リングの連結機構の結合力が内周側からの拡張力に負け
て離れ、バックアップリングがハウジング内周まで拡張
されてハウジング内周摺動面に接触し、高フリクション
が発生する。

【００１０】さらに、一定圧を越えて圧力が増加する
と、シールリングとバックアップリングのフリクション
の合計分として圧力に比例して増加する。

【００１１】逆に、一定圧より圧力が下がると、バック
アップリング自体の弾性復元力で元の状態に戻る動きを
し、ハウジング内周摺動面から離れて連結機構が元の連
結状態に戻る。したがって、低圧では低フリクションが
確保できる。

【００１２】フリクションを変化させる圧力の設定は、
バックアップリングのヤング率、断面の剛性によって任
意に設定が可能である。

【００１３】

【実施例】以下に本考案を図示の実施例に基づいて説明
する。本考案の一実施例にかかる密封装置を示す図１に
おいて、１は密封装置全体を示している。この密封装置
１は、従来と同様に、シリンダ２の孔２Ａ内周と、この
シリンダ２に対して同心的に相対移動自在に挿入された
相対移動部材３外周との間の隙間をシールするものであ
り、相対移動部材３外周に設けられた溝４内に装着され
ている。

【００１４】密封装置は、樹脂製のシールリング５と、
シールリング５と溝４の底面との間に装着されるゴム状
弾性体製のバックリング６と、シールリング５の両側に
隣接して設けられる弾性材製の第１，第２バックアップ
リング７，８と、から構成されている。

【００１５】シールリング５はフッ素樹脂等の低摩擦の
樹脂材料製で、断面矩形状に成形されている。このシー
ルリング５の外周面はシリンダ２の内周面に摺動自在に
密封接触している。また、シールリング５の内径は相対
移動部材３の外径より小径で、溝４内に入り込んでい
る。

【００１６】バックリング６は合成ゴム等のゴム状弾性
体製で断面略「凸」字形状となっており、溝４の底面に
密着する幅広の基部６１と、この基部６１の外周面から
半径方向外方に突出して前記シールリング５の内周面に
圧接される押圧部６２と、から構成されている。この基
部６１の幅はシールリング５の幅よりも広く、押圧部６
２の幅はシールリング５の幅よりも狭い。

【００１７】一方、第１，第２バックアップリング７，
８は断面矩形状の環状部材で、ピストンリングに用いら
れるバネ鋼等が使用されるており、バックリング６の左
右肩部６３，６４に配置され、シールリング５およびバ
ックリング６の押圧部６２の端面に当接可能となってい
る。この第１，第２バックアップリング７，８は同一形
状同一寸法のもので、一か所で切断され、切断端部同士
を連結し、連結状態では第１，第２バックアップリング
７，８外周をシリンダ２の孔２Ａ内周と非接触状態に保
持する連結機構９が設けられている。

【００１８】連結機構９は、この実施例では切断端部に
形成した互いに係合するかぎ状の係合部としてのかぎ部
９１，９２によって構成されている。すなわち、シール
すべき密封流体の圧力が所定値を越えると切断端部のか
ぎ部９１，９２同士が離れ、第１，第２バックアップリ
ング７，８が拡張して摺動面に接触し、所定値よりも小
さいときは、第１，第２バックアップリング７，８自体
の収縮方向の弾性復元力によって切断端部同士が連結さ
れるように構成されている。

【００１９】また、第１，第２バックアップリング７，
８の摺動面側には高摩擦材７１，８１が接着またはコー
ティング等により固定されている。この高摩擦材７１，
８１の材料としては、たとえば合成ゴムまたは樹脂等が
用いられる。この高い摩擦材７１，８１は、フッソ樹脂
材に対して高い摩擦係数を有する材料を用いることが好
ましい。摺動面がドライの場合と油潤滑をしているウェ
ットの場合とで異なるが、摩擦係数としては、ドライの
場合で、フッソ樹脂が０．２〜０．３、合成ゴムで１．
０前後、ナイロンで０．５〜０．７である。また、油潤
滑で摺動面がウェットの場合、フッソ樹脂で０．０５〜
０．１、合成ゴムで０．３前後、ナイロンで０．３前後
である。

【００２０】本実施例にあっては、第１バックアップリ
ング７側から密封流体の圧力が作用した場合、図１(d)
に示されるように、バックリング６を介して第２バック
アップリング８に密封圧力が作用する。この場合、密封
流体の圧力は、第２バックアップリング８の内周側にバ
ックリングの肩部６４から外向きに作用し第２バックア
ップリング８を拡張しようとする。しかし、圧力が所定
圧Ｐ１より小さい場合は、図１(b) に示すように連結機
構９の結合力で第２バックアップリング８は拡張するこ
となく無端状に保持され、シリンダ２の内周には接触し
ない。また、第１バックアップリング７についても連結
状態に保持され、第１，第２バックアップリング７，８
によるフリクションはゼロであり、低摩擦係数の樹脂製
シールリング７のみで摺動し低フリクションが得られ
る。

【００２１】そして、一定圧に達すると、図１(c) ，
(e) に示されるように、第２バックアップリング８の連
結機構９の結合力が内周側からの拡張力に負けて離れ、
第２バックアップリング８がシリンダ２内周まで拡張さ
れてシリンダ２内周摺動面に接触し、高フリクションが
発生する。

【００２２】さらに、一定圧を越えて圧力が増加する
と、シールリング５と第２バックアップリング８のフリ
クションの合計分として圧力に比例して増加し、図２
(d) に示した目標とするフリクション特性を得ることが
できる。

【００２３】逆に、一定圧より圧力が下がると、第２バ
ックアップリング８自体の弾性復元力で連結機構９が図
１(b) に示すように連結状態に戻る動きをし、図１(f)
に示すように、シリンダ３内周摺動面から離れて元の状
態に戻る。したがって、低圧では低フリクションが確保
できる。

【００２４】このようなフリクション特性を有するの
で、図２(c) に示したようなバルブシリンダに用いた場
合には、作動初めの時には低圧でフリクションが低いの
でレスポンスがよく、力が作用する高圧になるとフリク
ションが大きくなり、振動の影響を受けず、位置ずれを
起こしにくい安定したストロークを得ることができる。

【００２５】以上は第１バックアップリング７側から圧
力が作用する場合について説明したが、第２バックアッ
プリング８側から圧力が作用する場合は、第１バックア
ップリング７の連結機構９が結合離脱して全く同様のフ
リクション特性を得ることができる。

【００２６】もっとも、圧力の作用方向が一方向のみの
場合には、バックアップリングは片側だけでよい。

【００２７】なお、フリクションを変化させる圧力の設
定は、第１，第２バックアップリング７，８のヤング
率、断面の剛性によって任意に設定が可能である。

【００２８】

【考案の効果】本考案は以上の構成および作用を有する
もので、圧力に応じて切断端部同士が結合離脱する連結
機構を備えたバックアップリングを設け、一定圧以下で
はシールリングのみの低フリクションで摺動させ、一定
圧を越えると連結機構が外れてバックアップリングのフ
リクションを重ね合わせるようにしたので、シールすべ
き密封流体の圧力に応じてフリクション特性を変更させ
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の一実施例に係る密封装置を示す
もので、同図(a) は要部断面図、同図(b) はバックアッ
プリングの結合状態の要部平面図、同図(c) はバックア
ップリングが離れた状態の要部平面図、同図(d) は作用
する圧力が一定圧以下の場合の密封装置の要部断面図、
同図(e) は作用する圧力が一定圧を越えた場合の密封装
置の要部断面図、同図(f) は圧力が一定圧より低下した
場合の密封装置の要部断面図である。

【図２】図２は従来の密封装置を示すもので、同図(a)
は要部断面図、同図(b) は圧力とフリクションの関係を
示すグラフ、同図(c) は密封装置の適用例を示す断面
図、同図(d) は望まれるフリクションの特性を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１ 密封装置 ２ シリンダ ３ 相対移動部材 ４ 溝 ５ シールリング ６ バックリング ６１ 基部 ６２ 押圧部 ６３，６４ 肩部 ７，８ 第１，第２バックアップリング ７１，８１ 高摩擦材 ９ 連結機構 ９１，９２ かぎ部

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングの孔内周と、該ハウジングの
   孔内に同心的に相対移動自在に挿入された相対移動部材
   外周との間の隙間をシールするもので、 前記相対移動部材外周に設けられた溝内に装着される、
   ハウジングの孔内周に摺動自在に密封接触する樹脂製の
   シールリングと、該シールリングと溝底との間に装着さ
   れるゴム状弾性体製のバックリングと、を具備してなる
   密封装置において、 前記シールリングに隣接させて、シールすべき密封流体
   の圧力が内周側に作用するように弾性材製のバックアッ
   プリングを配し、 該バックアップリングを一か所で切断すると共に、その
   切断端部にかぎ状の係合部を形成し、該バックアップリ
   ング自体の収縮方向の弾性復元力により切断端部同士を
   連結し、連結状態ではバックアップリング外周をハウジ
   ングの孔内周と非接触状態に保持する連結機構を設け、 該連結機構は、シールすべき密封流体の圧力による該連
   結機構の結合力よりも大きな拡張力が作用すると前記係
   合部により連結された切断端部同士が離れ、バックアッ
   プリングが拡張して前記ハウジングの孔内周に接触し、
   シールすべき密封流体の圧力による拡張力が前記バック
   アップリング自体の収縮方向の弾性復元力よりも小さい
   ときは、該バックアップリング自体の収縮方向の弾性復
   元力によって切断端部同士が前記係合部により連結され
   るように構成されていることを特徴とする密封装置。
2. 【請求項２】 バックアップリングの前記ハウジングの
   孔内周側に、高摩擦部材を設けた請求項１に記載の密封
   装置。