JP2672177B2 - 摺動機構のシール構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧縮機、ポンプ等のレシプロ式の機器にお
けるピストンとシリンダーとの間をシールしたり、回転
機器の回転軸と軸受部の摺動部とをシールする摺動機構
のシール構造に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、ピストン式のポンプや、回転軸等にシール性
保持を目的として装着されるシールリングは、ゴムから
なるＯリングが多く用いられている。

Ｏリングは、全周が均質で材料が同一ゴム製のもの、
あるいはゴム材からなる基材の表面を他の材料により被
覆したものがある。

この種のＯリングは、その表面に例えばグリース等の
潤滑材を塗布して使用されるため、摺動に伴って潤滑材
の不足を招き易く、そのため摩耗が生じてシール性や摺
動性能が低下し易いという欠点がある。

そこで、このような欠点を解決したＯリングが実開昭
56−170363号公報に開示されている。

このＯリングは、ゴム材料からなるリグ形状のリング
本体に、中空部を設け、該中空部にオイル、グリース等
の粒状性潤滑材を充填したもので、グリース等の流動性
潤滑材はリング本体内を浸透拡散して外表面へしみ出る
という含浸性を有している。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、このような潤滑材充填のＯリングを上述し
たピストンポンプ等のレシプロ機器あるいは回転機械の
回転軸等に実際に使用した場合、潤滑性の寿命は従来の
Ｏリングに比較して格段に延びるが、再充填は必要な
る。

この場合、機器を分解してＯリングを取り出さなけれ
ばならず、作業性が悪いといった難点があった。

また、Ｏリングに対し許容される間隙が僅かである場
合には、例えばピストンにＯリングを装着した状態で、
ピストンをシリンダー内に挿入するのが困難になる場合
があった。

本発明の第１の目的は、このような従来の問題点を解
決し、Ｏリングに対する流動性潤滑材の充填作業が容易
な摺動機構のシール構造を提供することにある。

また本発明の第２の目的は、Ｏリングといったシール
部材を用いることなくシール性を保持することができる
摺動機構のシール機構を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の第１の目的を達成するための摺動機構のシー
ル構造は、摺動部材と、該摺動部材を取り囲む囲い部材
と、該摺動部材の外周部に装着されて該囲い部材の内周
面と接触する含浸性を有し内部に流動性潤滑材が収容さ
れるＯリングとからなる摺動機構のシール構造におい
て、該囲い部材に流動性潤滑材を該Ｏリングに圧入する
圧入口を設けたことを特徴とする。

本発明の第２の目的を達成するための摺動機構のシー
ル構造は、少なくとも外周部が弾性変形可能な材質から
なる摺動部材と、該摺動部材を取り囲む囲い部材と、該
囲い部材の内周面と該摺動部材の外周面との間に局部的
に流動性潤滑材を供給する潤滑材供給手段とからなる摺
動機構のシール構造であって、潤滑材供給手段にて局部
的に供給された潤滑材の圧力で、該摺動部材の外周面に
周方向に沿って流動性潤滑材を溜る溝部を弾性変形で形
成することを特徴とする。

［作 用］ 上記の如く構成した第１の目的を達成するための摺動
機構のシール構造は、例えばピストンである摺動部材に
装着されているＯリングに対し、例えばシリンダーであ
る囲い部材の外から流動性潤滑材の充填が可能となり、
潤滑材の補充や、Ｏリングに潤滑材を未充填の状態とし
てピストンをシリンダー内に挿入することができ、挿入
後に潤滑材を充填できる。

また、上記した第２の目的を達成するための摺動機構
のシール構造は、囲い部材と摺動部材との間に局部的に
供給された流動性潤滑材の圧力により、摺動部材の外周
部に周方向に沿って溝部を弾性変形で形成し、そこに流
動性潤滑材を溜めてシール部を構成する。

［実施例］ 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

実施例１ 第１図は本発明による摺動機構のシール構造の実施例
１を示している。

本実施例は、ピストンポンプの一種で、シリンダー１
内にピストン２をその長手方向移動可能に内装してお
り、第１図（ａ）において、例えばピストン２の左側の
区室に高圧水を供給してピストン２を右側に移動させる
ことにより、ピストン２の右側の区室内に収容されてい
る流動性を有する被圧送物を高圧で他に圧送する圧入装
置のシール構造である。

ピストン２にはその長さ方向中央に、周溝2aが形成さ
れ、この周溝2aにＯリング３が装着されるようになって
いる。

Ｏリング３は、第１図（ｂ）に示すように、リング形
状のリング本体に中空部3aが形成されている。リング３
は、含浸性を有するゴム材料から形成されており、該中
空部3a内にグリース等の流動性潤滑材４を注入針にて充
填し、また該注入針の針孔から該流動性潤滑材が漏出す
るのを防ぐために、該中空部3aの外周壁部にゴム材から
なる栓部（所謂へそ）５を設けている。

本実施例において、Ｏリング３は流動性潤滑材４を未
充填の状態でピストン２の周溝2aに装着し、これをシリ
ンダー１内に挿入するようにしており、第１図（ｃ）に
示すように、図中右端に設けられた鏡板1aに近接した位
置までピストン２を移動し、この位置で流動性潤滑材４
を例えば注入針（不図示）を介して充填する。

流動性潤滑材４の充填は、シリンダー１の周壁に設け
た圧入口６から上記した注入針をＯリング３に差し込
み、昇圧したグリース等の流動性潤滑材４をＯリング３
の中空部3a内に充填する。その際、注入針がＯリング３
の栓部５に差し込めるように、栓部５を圧入口６に予め
位置合わせしてピストン２をシリンダー１に挿入してお
くことが必要である。

勿論、本実施例では、流動性潤滑材４の初期充填のみ
ならず、補充する場合も同様に行うことができる。な
お、潤滑材の充填後、圧入口６は閉塞され、被圧送物が
ここから漏出しないようにしている。

また本実施例においては、ピストン２の両受圧面2b、
2cを、ピストン２に作用する圧力がピストン２の中心に
集中するように凹面とし、作動時にピストン２が傾くこ
となくシリンダーの軸線に沿って移動できるようにして
おり、Ｏリング３の扁摩耗やピストン２の片当たり等の
発生を防止している。

なお、受圧面2b,2cはシリンダーの中心軸線上の一点
あるいは複数点を中心とする球面形状に形成している。

実施例２ 第２図は実施例２を示す。

上記した実施例１は、Ｏリング３への流動性潤滑材４
の充填を注入針によりシリンダー１の外部から行ってい
るが、本実施例はＯリング３が含浸性であることを利用
し、高圧の流動性潤滑材をＯリング３の周面からその中
空部内に充填するようにしたものである。

Ｏリング３の装着されるピストン20は、Ｏリング３の
装着される周溝20aに開口を有する油路21を半径方向に
複数形成すると共に、ピストン20の中心でこれらの油路
21と油供給路22とを連通させており、油供給路22はシリ
ンダー１の鏡板1a側にゴム製の栓部5aが設けている。

また、鏡板1aにはその中心に開孔６を設けており、該
開孔６と油供給路22の開口を塞ぐ栓部5aとはシリンダー
１の中心軸線で一致している。

すなわち、開孔６から注入針を栓部5aに差し込み、油
供給路22に昇圧された流動性潤滑材を供給すると、該油
供給路22から複数の油路21を通して周溝20aに達し、こ
の周溝20aに装着されているＯリング３にその内周両側
から圧入されて中空部3a内に流動性潤滑材が充填され
る。

なお、油供給路22への流動性潤滑材４の供給に際し、
ピストン20を右端位置まで移動させて該ピストン20の左
側より圧力を与えた状態において、油供給路22の突出し
た開口が圧入口６の挿入端と当接し、注入針により上記
の如く潤滑材の供給が行われる。

また、上記の実施例１、２においてＯリングの装着さ
れる周溝2a、20aを断面半球形状としているが、断面Ｖ
字形状、コの字形形状であってもよい。

実施例３ 第３図は実施例３を示す。

本実施例は、ピストンとシール部材とを兼用したもの
である。

30は複数のくびれ部31の間に環状部32を形成し、内部
に流動性潤滑材が収容される中空部33を形成した蛇腹形
状のピストンで、該複数のくびれ部31は例えば非弾力製
のＯリング部材等からなる規制部材30aによってその径
が大きくなるのを阻止され、また両側の受圧面には鋼製
の板材からなり軸方向における膨張防止のための規制部
材30b、30cが設けら、互いに不図示のボルトにより連結
されている。

また、複数の環状部32はその外径寸法がシリンダー１
の内径等によって決まる所定の値よりも大きくならない
ように形成されており、例えば環状部32の摺動面は少な
くとも上記の実施例に使用されたＯリングのゴム材、あ
るいはナイロン等の繊維により構成され、中空部33内の
潤滑材がしみ出ることができるようになっている。

ピストン30は右端の中心部にシリンダー１の鏡板1aに
設けた圧入口６に対向してゴム製の栓部5bが取付けられ
た弁機構35が設けられ、中空部33内の潤滑材が漏出する
のを防止するようしている。

この弁機構35は、弁座39に円錐形状の弁体37がバネ部
材38により常時押し付けられて、中空部33内の潤滑材が
該開口34に漏れでなくしており、逆に開口34から潤滑材
が供給された場合には、弁体37をバネ部材38のバネ力に
抗して図中左側に押し、中空部33内への潤滑材の供給を
許容できるようになっている。

実施例４ 第４図は実施例４を示す。

上記した各実施例はいずれもＯリングを用いたシール
構造について述べたが、本実施例はＯリングを用いない
シール構造を示す。

本実施例は、ピストン40はゴム、ナイロン又はテフロ
ン等の弾性変形可能な材質により、あるいは金属ピスト
ンにゴム層、ナイロン層又はテフロン層等の弾性変形層
を厚手に被覆したもので、ピストン40の外周部に弾性変
形可能であることを利用している。

すなわち、ピストン40の外周面とシリンダー１の内周
面との間に、局部的に潤滑材を高圧で供給すると、一定
の幅でピストン40の周面にその周方向に沿って、高圧潤
滑材により弾性変形された破線で示す油溝41が形成さ
れ、そこに潤滑材の油溜りが形成されることになる。

ピストン40とシリンダー１の内周面との間への潤滑材
の供給は、第１図に示す実施例１のようにシリンダー１
の周壁部に設けた圧入口６から行うようにしてもよく、
また第２図に示す実施例２のように、ピストン40に、半
径方向に複数の油路41を形成すると共に、これら油路41
とピストン中心部で連通する油供給路42を形成し、これ
ら複数の油路41の開口端から局部的に潤滑材を供給して
も良い。この場合、油供給路42にはゴム製の栓部5cを取
付け、注入針の差し込みを行えるようにする。

本実施例は、Ｏリングがないので、Ｏリングの交換作
業等が不必要となり、潤滑材の供給を行うだけでよく、
メインテナンスフリーに近い状態で使用することができ
る。

なお、以上述べた各実施例はいずれもポンプを例にし
て説明したが、このようなシール構造を回転軸のシール
構造として同様の効果が得られる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、Ｏリング
をピストン等の摺動部材に装着した状態で、グリース等
の流動性潤滑材をＯリングに充填することができ、シリ
ンダー等の囲い部材に摺動部材を装填する際のクリアラ
ンスが小さくても、Ｏリングに流動性潤滑材を未充填と
しておけば容易に装填でき、また流動性潤滑材の補充も
分解作業を行うことなく実施できる。

また、ピストンの受圧面を、長手方向の中心に作動圧
力が集中するような凹面を形成することにより、ピスト
ンの傾きを防止でき、より一層シール性を向上させるこ
とが可能となる。

さらに、シール部をピストン等の摺動部材と一体に設
けることによって、別にシール部材を設けることなく潤
滑性を備えたシール構造を得ることができる。

さらに、摺動部材の弾性変形を利用することにより、
Ｏリングといったシール部材を用いることなくシール部
を作り出すこができ、Ｏリングの交換作業が不必要とな
り、その分のコスト低減が図れると共に、メインテナン
スフリーが図れるといった効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による摺動機構のシール構造の実施例１
を示し、第１図（ａ）は断面図、第１図（ｂ）はＯリン
グの断面図、第１図（ｃ）は流動性潤滑材の充填状態を
示す断面図である。 第２図は実施例２を示し、第２図（ａ）は断面図、第２
図（ｂ）はピストンの側面図、第３図は実施例３の断面
図、第４図は実施例４の断面図である。 1:シリンダー、 ２、20、30、40:ピストン、 3:Oリング、4:流動性潤滑材、 ５、5a、5b、5c:栓部、6:圧入口。

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】摺動部材と、該摺動部材を取り囲む囲い部
   材と、該摺動部材の外周部に装着されて該囲い部材の内
   周面と接触する含浸性を有し内部に流動性潤滑材が収容
   されるＯリングとからなる摺動機構のシール構造におい
   て、 該囲い部材に流動性潤滑材を該Ｏリングに圧入する圧入
   口を設けたことを特徴とする摺動機構のシール構造。
2. 【請求項２】請求項１に記載の摺動機構のシール構造に
   おける圧入口は、Ｏリングの外周部と対向する位置に設
   けたことを特徴とする摺動機構のシール構造。
3. 【請求項３】請求項１に記載の摺動機構のシール構造に
   おける摺動部材は、非摺動面をなす側面に流動性潤滑材
   の注入される注入口を形成すると共に、内部の流路を通
   して注入された流動性潤滑材をＯリングの装着される外
   周部に導くように形成したことを特徴とする摺動機構の
   シール構造。
4. 【請求項４】摺動部材はピストンであることを特徴とす
   る請求項１、２又は３に記載の摺動機構のシール構造。
5. 【請求項５】摺動部材は回転軸であることを特徴とする
   請求項１、２又は３に記載の摺動機構のシール構造。
6. 【請求項６】ピストンの受圧面は、長手方向の中心に作
   動圧力が集中するような凹面に形成していることを特徴
   とする請求項４に記載の摺動機構のシール構造。
7. 【請求項７】摺動部材と、該摺動部材を取り囲む囲い部
   材とからなり、該摺動部材は少なくとも該囲い部材の内
   周面と接触する部分を透水性部材により形成すると共
   に、内部に流動性潤滑材の収容される収容部を形成し、
   且つ該収容部に流動性潤滑材を圧入するための注入手段
   を設け、該囲い部材に流動性潤滑材を該注入手段に供給
   するための圧入口を設けたことを特徴とする摺動機構の
   シール構造。
8. 【請求項８】少なくとも外周部が弾性変形可能な材質か
   らなる摺動部材と、該摺動部材を取り囲む囲い部材と、
   該囲い部材の内周面と該摺動部材の外周面との間に局部
   的に流動性潤滑材を供給する潤滑材供給手段とからなる
   摺動機構のシール構造であって、 潤滑材供給手段にて局部的に供給された潤滑材の圧力
   で、該摺動部材の外周面に周方向に沿って流動性潤滑材
   を溜る溝部を弾性変形で形成することを特徴とする摺動
   機構のシール構造。
9. 【請求項９】潤滑材供給手段は、囲い部材に設けられた
   流動性潤滑材供給孔であることを特徴とする請求項８に
   記載の摺動機構のシール構造。
10. 【請求項１０】潤滑材供給手段は、摺動部材にその一側
    面から外周面へ通じる潤滑材供給路と、囲い部材の側部
    に該摺動部材の一側面に開孔する潤滑材供給路と対向し
    て設けた潤滑材供給穴とから構成したことを特徴とする
    請求項８に記載の摺動機構のシール構造。
11. 【請求項１１】摺動部材はピストンであることを特徴と
    する請求項８、９又は10に記載の摺動機構のシール構
    造。
12. 【請求項１２】摺動部材は回転軸であることを特徴とす
    る請求項８、９又は10に記載の摺動機構のシール構造。
13. 【請求項１３】ピストンの受圧面は、長手方向の中心に
    作動圧力が集中するような凹面に形成していることを特
    徴とする請求項11に記載の摺動機構のシール構造。