JP4143786B2

JP4143786B2 - 密封装置

Info

Publication number: JP4143786B2
Application number: JP17188999A
Authority: JP
Inventors: 弘明門馬
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2019-06-18
Also published as: JP2001004033A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧または空気圧の切替バルブや圧縮機等の回転・往復運動用に用いられる密封装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転・往復運動用に用いられる密封装置は、例えば各種の機器において、軸、ロッドまたはピストン等を作動させるための作動流体（油圧または空圧）の外部漏洩を抑制するために必要とされている。
【０００３】
従来、この種の回転・往復運動用の密封装置としては、図３に示すように樹脂製のＵパッキン５１よりなるものが主流とされているが、このＵパッキン５１には、その使用初期に材料樹脂のへたり（クリープ）が発生するために、摺動の相手方である軸５２に対するしめしろが早期に減少し、これにより、とくに軸５２に偏心がある場合、シール性が低下すると云う偏心追随性に対する不都合がある。
【０００４】
そこで、従来、図４に示すようにＵパッキン５１のＵ溝部５３に、シールリップ５４に緊迫力または拡張力を付加するロードリングとしてゴム状弾性材製のＯリング５５を装着したものが多く使用されており、このＯリング５５付きのＵパッキン５１によれば、Ｕパッキン５１に発生するへたりをＯリング５５の弾性力によって実質的に補償することが可能である。
【０００５】
しかしながら、このＯリング５５付きのＵパッキン５１においては、その偏心追随性の向上を目指してＯリング５５のつぶししろを大きく設定すると、装着溝５６の底面５６ａからの反発力を伴うことにより、軸５２に対するＵパッキン５１の摺動抵抗が増大し、これによりＵパッキン５１が比較的早期に摺動摩耗することがある。すなわち、Ｕパッキン５１のＵ溝部５３にＯリング５５を装着した構造では、Ｕパッキン５１が比較的早期に摺動摩耗するために、その耐久性をいかに長くするかと云う課題が存する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑みて、偏心追随性を向上させることができるとともに摺動抵抗を低減させることができ、もって優れたシール性と耐久性とを発揮することが可能な密封装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の密封装置は、相対に移動する二部材のうちの一方の部材に設けた装着溝に装着され、他方の部材に摺動自在に密接する密封装置であって、前記装着溝における一方の側壁に密接するとともに前記装着溝の底壁との間に間隙を設定されるシールリングを有し、前記シールリングに、前記他方の部材に密接する第一シールリップと、前記装着溝の他方の側壁に密接する第二シールリップとを一体に設け、前記両シールリップの間に開口する装着部に、前記両シールリップに緊迫力または拡張力を付加するゴム状弾性体またはコイルスプリングよりなるロードリングを装着したことを特徴とするものである。
【０００８】
上記構成を備えた本発明の密封装置のように、シールリングとこのシールリングを装着する装着溝の底壁との間に所定の大きさの間隙が設定されると、シールリングが装着溝の底壁に対して近付いたり離れたりする方向に動き易く、その径方向移動の自由度が比較的大きく設定されるために、シールリングの偏心追随性を向上させることが可能となる。
【０００９】
また、このようにシールリングの径方向移動の自由度が比較的大きく設定されるとともに、シールリングに設けられた第一シールリップがロードリングによりバックアップされた状態で他方の部材に密接するために、第一シールリップに早期にへたりが発生するのを抑えることが可能となる。
【００１０】
またこれに加えて、シールリングが装着溝内で径方向に移動しても、第一シールリップが他方の部材に密接し続けるとともに、同じくシールリングに設けられた第二シールリップが装着溝の他方の側壁に密接し続けるために、良好なシール状態を維持することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
【００１２】
図１は、当該実施形態に係る密封装置１の半裁断面を示しており、その装着状態が図２に示されている。
【００１３】
図２に示すように、当該実施形態に係る密封装置１は、ハウジング２１の軸孔２２内周に設けられた環状の装着溝２３に装着されて軸ないしロッド（以下、単に軸と称する）２４の周面に摺動自在に密接し、図の右側に封入される作動圧力等の密封対象（密封流体とも称する）Ａが図の左側の大気側Ｂへ漏洩しないようにこれをシールするものである。また当該密封装置１は、油圧・空圧の切替バルブや圧縮機等に使用される回転・往復運動用（回転または／および往復運動用）の密封装置である。
【００１４】
当該密封装置１は、以下のように構成されている。
【００１５】
すなわち先ず、ＰＴＦＥ（四弗化エチレン樹脂）やナイロン等の樹脂によって成形されたシールリング２が設けられており、このシールリング２に、それぞれ環状を呈する本体部３と、第一シールリップ４と、第二シールリップ５とが一体に設けられている。
【００１６】
このうち先ず、本体部３は、中心軸線０に対して直角の平面状をなす外側端面３ｂを備えた径方向部３ａと、円筒状の外周面３ｄを備えた軸方向部３ｃとを一体に有して断面Ｌ字形ないし略Ｌ字形に形成されており、図２に示すように、装着溝２３に装着されたときに装着溝２３の一方の側壁２３ａに対しては径方向部３ａの外側端面３ｂをもって面接触により密接するが、装着溝２３の他方の側壁２３ｂおよび底壁２３ｃならびに軸２４の周面に対してはそれぞれ所定の大きさｗ_１，ｗ_２，ｗ_３の間隙６，７，８を設定されて非接触とされており、このうち特に、軸方向部３ｃの外周面３ｄと装着溝２３の底壁２３ｃとの間の間隙（装着溝底径と製品外径との間の隙間）７の大きさｗ_２は当該密封装置１の最大片側偏心量の１．５倍以上の大きさに設定されている。
【００１７】
本体部３の径方向部３ａの内周端に、密封流体Ａ側に向けて第一シールリップ４が一体に成形されており、この第一シールリップ４が装着時に軸２４の周面に摺動自在に密接する。この第一シールリップ４の内周面４ａは断面直線状のテーパ面状に形成されており、このテーパ面状の内周面４ａが中心軸線０となす傾斜角度θ_１は１０〜１５度に設定されている。またこの第一シールリップ４の先端面４ｂは中心軸線０に対して直角の平面状に形成されている。
【００１８】
また、本体部３の加圧側側面である軸方向部３ｃの一端に、径方向内方に向けて第二シールリップ５が一体に成形されており、この第二シールリップ５が装着時に装着溝２３の他方の側壁２３ｂに密接する。この第二シールリップ５の外側端面５ａは断面直線状のテーパ面状に形成されており、このテーパ面状の外側端面５ａが軸直角面となす傾斜角度θ_２は上記角度θ_１と同様に１０〜１５度に設定されている。またこの第二シールリップ５の先端面５ｂは円筒面状に形成されている。
【００１９】
また、本体部３、第一シールリップ４および第二シールリップ５に囲まれるようにしてシールリング２の内部に断面円形ないし略円形を呈する環状の装着部（ロードリング装着部またはロードリング装着空間とも称する）９が設けられており、この装着部９に同じく断面円形ないし略円形を呈する環状のロードリング（負荷リングとも称する）１０が装着されている。装着空間である装着部９はその全周に亙ってシールリング２の両シールリップ４，５の間に略９０度の範囲に亙って開口しており、この開口部から装着部９にロードリング１０が圧入されている。ロードリング１０は所定のゴム状弾性体によって成形されているが、これに代えて、環状を呈する金属製のコイルスプリングよりなるものとしても良い。
【００２０】
上記構成の密封装置１は、上記したようにハウジング２１の軸孔２２内周に設けられた環状の装着溝２３に装着され、軸２４の周面に第一シールリップ４を摺動自在に密接させるとともに装着溝２３の他方の側壁２３ｂに第二シールリップ５を密接させて密封流体Ａをシールするものであって、上記構成を備えていることにより以下の作用効果を奏する点に特徴を有している。
【００２１】
すなわち先ず第一に、当該密封装置１のシールリング２と当該密封装置１を装着する装着溝２３の底壁２３ｃとの間に所定の大きさＷ_２の間隙７が設定されているために、当該密封装置１が装着溝２３の底壁２３ｃに対して近付いたり離れたりする方向に動き易く、当該密封装置１の径方向移動の自由度が比較的大きく設定されている。したがって、軸２４に対する当該密封装置１の偏心追随性を高めることができ、これによりシール性を向上させることができる。また、極度に大きな偏心が生じた場合においても、摺動抵抗が大きく増加するのを抑えることが可能であるために、摺動摩耗を抑えることができ、これにより耐久性を向上させることができる。
【００２２】
また、上記したように当該密封装置１の径方向移動の自由度が比較的大きく設定されるとともに、シールリング２に設けられた第一シールリップ４がロードリング１０によりバックアップされた状態で軸２４の周面に密接するために、シールリング２に早期にへたりが発生するのを抑えることが可能である。したがってこれにより偏心追随性が低下するのを抑えることができる。
【００２３】
またこれに加えて、当該密封装置１が装着溝２３内で径方向に移動しても、シールリング２に設けられた第一シールリップ４が軸２４の周面に密接し続けるとともに、同じくシールリング２に設けられた第二シールリップ５が装着溝２３の他方の側壁２３ｂに密接し続けるために、良好なシール状態を維持することが可能である。したがってこれにより必要なシール性を十分に確保することができる。
【００２４】
また、上記したように第一シールリップ４の内周面４ａの傾斜角度θ_１および第二シールリップ５の外側端面５ａの傾斜角度θ_２をそれぞれ１５〜２０度に設定することにより、シールリップ４，５の先端から出た油膜を加圧側へ戻すことができる。したがってこれによりシール性を向上させることができる。
【００２５】
尚、シールリング２の材質を充填材入りＰＴＦＥにすると、耐摩耗性を向上させることができ、ロードリング１０の材質を弗素ゴムにすると、耐熱性を向上させることができる。また、上記したようにロードリング１０にゴム状弾性体に代えて金属製のコイルスプリングを用いることにより、耐熱性および耐薬品性を向上させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００２７】
すなわち、上記構成を備えた本発明の密封装置においては先ず、シールリングとこのシールリングを装着する装着溝の底壁との間に所定の大きさの間隙が設定されているために、シールリングが装着溝の底壁に対して近付いたり離れたりする方向に動き易く、シールリングの径方向移動の自由度が比較的大きく設定されている。したがって、摺動の相手部材に対するシールリングの偏心追随性を高めることができ、これによりシール性を向上させることができる。また、極度に大きな偏心が生じた場合においても、摺動抵抗が大きく増加するのを抑えることが可能であるために、摺動摩耗を抑えることができ、これにより耐久性を向上させることができる。
【００２８】
また、上記したようにシールリングの径方向移動の自由度が比較的大きく設定されるとともに、シールリングに設けられた第一シールリップがロードリングによりバックアップされた状態で相手部材に密接するために、第一シールリップに早期にへたりが発生するのを抑えることが可能である。したがってこれにより偏心追随性が低下するのを抑えることができる。
【００２９】
またこれに加えて、シールリングが装着溝内で径方向に移動しても、第一シールリップが相手部材に密接し続けるとともに、同じくシールリングに設けられた第二シールリングが装着溝の他方の側壁に密接し続けるために、良好なシール状態を維持することが可能である。したがってこれにより必要なシール性を十分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る密封装置の半裁断面図
【図２】同密封装置の装着状態を示す半裁断面図
【図３】従来例に係る密封装置の半裁断面図
【図４】他の従来例に係る密封装置の半裁断面図
【符号の説明】
１密封装置
２シールリング
３本体部
３ａ径方向部
３ｂ，５ａ外側端面
３ｃ軸方向部
３ｄ外周面
４第一シールリップ
４ａ内周面
４ｂ，５ｂ先端面
５第二シールリップ
６，７，８間隙
９ロードリング装着部
１０ロードリング
２１ハウジング（一方の部材）
２２軸孔
２３装着溝
２３ａ一方の側壁
２３ｂ他方の側壁
２３ｃ底壁
２４軸（他方の部材）
０中心軸線

Claims

相対に移動する二部材（２１）（２４）のうちの一方の部材（２１）に設けた装着溝（２３）に装着され、他方の部材（２４）に摺動自在に密接する密封装置であって、
前記装着溝（２３）における一方の側壁（２３ａ）に密接するとともに前記装着溝（２３）の底壁（２３ｃ）との間に間隙（７）を設定されるシールリング（２）を有し、
前記シールリング（２）に、前記他方の部材（２４）に密接する第一シールリップ（４）と、前記装着溝（２３）の他方の側壁（２３ｂ）に密接する第二シールリップ（５）とを一体に設け、
前記両シールリップ（４）（５）の間に開口する装着部（９）に、前記両シールリップ（４）（５）に緊迫力または拡張力を付加するゴム状弾性体またはコイルスプリングよりなるロードリング（１０）を装着したことを特徴とする密封装置。