JP4577984B2 - 自己作動式一体シール - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、一般的に油圧シールに関する。より詳細には、本発明は、自己作動して整合面とシール接触するわずかに弾性の合成樹脂一体シールに関する。
【０００２】
（背景技術）
カートリッジ式油圧バルブは、一般的にバルブ本体のボアに挿入される円筒形スリーブを有し、ボアに対し開いているいくつかの通路を通る流体流れを制御するようになっている。シールがスリーブに形成された環状溝の中に一般的に配置されており、通路を相互に分離するようになっている。このような用途において使用される１つの種類のシールがＯリングといわれるものであり、弾性エラストマー材料から作られている。ここで直面する問題の１つは、通路がボアに向って開いており、エラストマーシールが組立て中に通路近くを通過するときに切断または摩耗を受けてしまうような場合、鋭いエッジができてしまうことである。組立て中、シールにたいする損傷を防ぐために、バルブ本体には段付きボアが設けられていることがあり、シールがボアにたいする通路の開口部を通過しなければならない回数を最小にするようになっている。しかし、段付きボアはより空間を使い、スリーブとバルブ本体の応力を高め、機械にたいする費用がさらにかかることになる。
【０００３】
新規なカートリッジバルブのものには、バルブ本体とは異なる材料から作られたスリーブを使用するものがある。例えば、本体は金属材料から作られ、スリーブはプラスチックから作られていてもよい。熱膨張の差によるスリーブのひずみを防ぐために、スリーブとボアの間に存在する環状ギャップの寸法が大きくなる。これに伴い直面する問題は、加圧流体がエラストマーＯリングを大きい方のギャップに押し出すことである。プラスチックシール要素と、ボア面に接触するプラスチックシールを弾性的に付勢するエラストマー作用子と、からなる２片のシール組立体を使用することによって、この問題をどうにか最小限に抑えてきた。しかし、２片シールは、適切に組立てるのがさらに困難で、スリーブ内に形成されるより深く、またはより広い環状溝を必要とするような大型の外形となってしまう。スリーブ内の大きい溝のためにスリーブ内の応力集中が上昇し、大型のカートリッジバルブとなってしまう。
【０００４】
このように、シール、ボア面および環状溝の間で最初のシールを行うよう自己作動し、十分な剛性を有する材料から作られる一体シールを有することが望まれており、この剛性のために、シールが切断したり摩耗することなく何度もエッジ近辺を通ることができ、また溝に組立体を入れることができ、スリーブとバルブ本体との熱膨張差を補償する十分な弾性を有しながら、スリーブとボア間の環状ギャップへ押し出されることを防ぐようになっている。
【０００５】
本発明は上述の問題の1か、2以上を解決するものである。
【０００６】
【本発明の開示】
本発明の1態様において、自己作動一体シールは、円周シール面と半径シール面とを有する環状シール本体と、この環状本体から半径方向内方に延びており、周囲方向に離間したデルタ形状の複数の弾性タブと、を備える。
【０００７】
【本発明の詳細な説明】
図を参照すると、自己作動一体シール10が、環状本体11と、該本体11から半径方向内方に伸びる、複数の円周方向に離間したデルタ形状の弾性タブ12とを有する。本体11は円周方向のシール面13と、一対の平行半径方向のシール面14,16および円周面と半径方向の面14、16との交差点において一対の傾斜面17、18を有する。シール10は、わずかに弾性であるが、押し出し抵抗特性を有する低摩擦合成樹脂材料から構成されていることが好ましい。このような材料のいくつかの例には、ナイロン、ガラス繊維入りナイロン、熱可塑性またはこれらとは別の高強度プラスチックがある。
【０００８】
シール10の使用の１例が、図3乃至5に図示されており、入口通路24、制御通路26およびタンク通路27間の流体流れを従来の手段で制御するように、バルブ本体23のボア22内に配置された油圧カートリッジバルブ21の円筒形スリーブ19を開示する。この実施例において、入口通路24の流体圧は、制御通路26およびスリーブ19の左端部におけるドレンチャンバ28内の流体圧よりも一般的に大きく、制御通路26内の流体圧はタンク通路27内の流体圧よりも大きい。このように、１つのシール10Ａが制御部およびタンク通路26と27との間に配置され、タンク通路から制御通路をシールするようになっており、別のシール10Ｂが制御および入口通路26と24との間に配置され、制御通路から入口通路をシールするようになっており、そして別のシール10Ｃが入口通路24とドレンチャンバ28との間に配置され、ドレンチャンバから入口通路をシールするようになっている。
【０００９】
より詳細に図4を参照すると、シール10Ａは、例えば、スリーブ19内に形成された環状溝29に着座する。溝29は一対の平行な半径方向面31,32と、一対の収束し、半径36で終了する傾斜面34,35により形成されるデルタ形状の底部33とを有する。溝29の深さと傾斜面34,35の角度は、図5に図示するようにタブ12を偏向させるように選択される。このようにして、シール10Ａが溝29内に着座し、スリーブ19が本体23のボア22内に配置されると、タブ12がほぼ半径方向外方の力を本体11に作り出し、以下に述べるように、流体圧力が軸線方向右方向の力を本体11に作り出す。半径方向外方の力が円周方向のシール面13をボア22と最初に密着係合するように付勢し、シール10Ａにかけられた軸線方向の力が、シール10Ａの半径方向の面16を溝29の半径方向の面32と最初に密着係合するように付勢する。
上述の軸線方向の力は、面14と17に作用する流体の圧力が、面16と18に作用する圧力により作り出されるものより大きい力を作り出すことの結果として生じるものである。詳細に述べると、面14と17には図３に示す制御通路26の流体圧が作用し、面16と18にはタンク通路27の流体圧が作用する。先に述べた通り、制御通路26内の流体圧は、タンク通路27内の流体圧よりも大きい。したがって、この流体圧の差が、軸線方向右方向の力を本体11に作り出す。一旦シールされると、シール面13及び16にかかる力が圧力の上昇にともない増大する。軸線方向の力がシールの半径方向のシール面14と溝29の面31との間に小さな軸線方向のギャップ37(約0.1から0.3mm)を作り出す。半径方向のギャップ38(約0.02から0.08mm)がスリーブ19とボア22との間に図示されており、スリーブ19と本体23との間の熱膨張差を補償するようになっている。
【００１０】
（産業上の利用分野）
使用において、円周方向のシール面13は自己作動し、タブ12によって本体23のボア22と最初にシール係合する。このように、制御通路26からの加圧流体が半径方向のギャップ38を通り、軸線方向のギャップ37に流れ、半径方向のシール面14と傾斜面17とに作用し、本体11に作用する軸線方向の液圧付勢力を作り出すようになる。これは、シールの半径方向のシール面16と溝29の半径方向の面32との間の確実なシールを行う。軸線方向のギャップ37により、制御通路からの加圧流体がタブ12間の空間に入り、シールの本体11の内面に作用するようになる。これは、半径外方に液圧を生み出し、円周方向のシール面13とボア22との間に付加的に確実なシールを行うようになる。シールの斜面18が円周シール面13の接触面を小さくし、確実な液圧シール力が円周方向のシール面13に付与されることを確実にする。斜面18は半径方向のシール面13の接触面を小さくし、確実な液圧シール力が半径方向のシール面13に付与されることを確実にする。シール面13とボア22との摩擦を最小にできる圧力補償負荷でシールが行なわれるように、斜面18の大きさと角度を変えることができる。
【００１１】
上述から、本発明の構造は、自己作動して本体のボアと最初にシール係合し、半径方向面と溝の半径方向面をシールする圧力負荷を作り出すような改善された一体シールを提供していることが容易にわかる。シールは、組立体を溝に入れることができるが、損傷を受けたり又はシールされた成分の間に一般的に存在する環状ギャップに押し出されることなく、シールが頻繁にエッジを通ることができるのに十分な剛性を有するわずかに弾性の樹脂材料から作られている。シールのデルタ形状の弾性タブが、初期のシールを確立し、シールされた成分の熱膨張差を補償する作動子として機能する。
【００１２】
本発明の別の態様、目的および利点が、図面、発明の開示および請求の範囲から明白になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の1実施例の概略側面図である。
【図２】 図１の線2−2に沿った横断面図である。
【図３】 本発明を利用する油圧バルブを表す側面図である。
【図４】 線４によって円形に囲まれている図３の１部の断面図である。
【図５】 図４の線5−5に沿って切断された断面図である。

Claims (5)

1. 自己作動式一体シール(10)であって、
   軸線方向に平行な外側円周シール面(13)と、前記外側円周シール面の軸線方向両端から半径方向内方に延びる半径方向のシール面(14,16)と、前記外側円周シール面(13)より半径方向内方にあって前記軸線方向に平行な内側面とを有する環状シール本体(11)と、
   円周方向に間隔をもって該環状本体(11)の前記内側面に形成され、該内側面から半径方向内方に延びる複数の弾性タブ(12)と、
   を有し、
   前記弾性タブ(12)の各々は、半径方向内方に向けて幅が小さくなるデルタ形状を有することを特徴とする自己作動式一体シール(10)。
2. 前記環状本体(11)は、軸線方向両端に位置する前記半径方向のシール面(14,16)の各々と前記外側円周方向シール面(13)との交差部分に傾斜面(17,18)を有することを特徴とする請求項１に記載の一体シール(10)。
3. 前記シール(10)は、わずかに弾性であり、押し出し抵抗および切断抵抗特性を有する合成樹脂材料から作られていることを特徴とする請求項２に記載の一体シール(10)。
4. ボア(22)と、該ボア(22)内に配置された円筒形部材（19）とを有するバルブ本体（23）と、請求項１から請求項３までのいずれか1項に記載した一体シール（10）との組み合わせからなるシール構造であって、前記円筒形部材（19）には前記一体シールを受ける環状溝（29）が形成されており、該環状溝(29)は、前記円筒形部材（19）の軸線方向に間隔をもって形成された一対の半径方向面（31，32)と、該一対の半径方向面（31，32)の半径方向内方端から互いの間隔が半径方向内方に向けて縮小するように傾斜して形成された一対の傾斜面（34，35)からなるデルタ形状の底部(33)とを有し、前記一体シール（10）の前記タブ(12)が前記環状溝（29）の前記デルタ形状底部(33)に接触するように、前記一体シ−ル(10)が前記環状溝（29）内に着座することを特徴とするシール構造。
5. 請求項４に記載したシール構造であって、前記環状溝（29）の深さは、前記円筒形部材（19）が前記バルブ本体（23）の前記ボア（22）内に挿入された状態で、前記環状本体（11）にほぼ半径外方の力を作り出すように前記タブ（12）を偏向させる寸法に定められることを特徴とするシール構造。

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