JP4745944B2 - シール部材 - Google Patents

Description

本発明は、二部材間に装着してシールするシール部材に関する。二部材はピストンとシリンダ、軸部材と軸受部材などのように互いに回転又は往復運動するものでもよいし、ロッドと支持孔部材やフランジなどのように互いに固定されるものでもよい。

従来は、二つの部材間を静的又は動的にシールする場合、ＯリングやＸリングなどのシール部材がよく使用されてきた。Ｏリングは、図７に示すように断面がＯ形状の環状体であり、Ｘリングは、図８に示すように断面がＸ形状の環状体であり、両者ともゴムや樹脂などの弾性材から作られる（Ｘリングについては特許文献１参照）。

通常、二部材の一方にはシール部材を収容するための装着溝が設けられている。シール部材は、一方の部材に設けられた装着溝の底面に当接し固定されると共に、もう一方の部材の表面に当接することで、二部材間を液密又は気密にシールする。

二部材を組み付ける場合には、まずシール部材を装着溝内に配置しておき、つぎに二つの部材の一方又は双方を所定の位置まで移動させて装着作業を行なう。例えばロッドと支持孔部材の場合には、ロッド又は支持孔部材の一方に設けられた装着溝にシール部材を収容しておき、ロッドを支持孔部材に挿入して所定の位置に配置させる。

ところが、従来のＯリングを使用した場合には、この装着作業において部材を所定の位置に移動（挿入）する際の荷重（以下「装着荷重」ともいう。）が大きいという問題があった。この装着荷重を低減するためにＸリング等のリップ形状型シールが使用されている。
特開２００５−３６８２７号公報

近年は部品の樹脂化が進み、また加工費も削減が図られるなか、シール部材を装着する部材の加工公差が拡大する傾向にある。この加工公差の拡大に対応するには、シール部材のつぶし量を大きく設定する必要があるが、シール性を維持するために従来のＯリングやＸリングのつぶし量を大きく設定すると、部材の組み付け時の装着荷重が大きくなって装着作業がしづらくなったり、装着時に二部材間の隙間にシール部材を挟み込んでシール性能及び寿命に悪影響を及ぼす問題があった。

本発明は、このような従来のシール部材が有していた問題を解決しようとするものであり、つぶし量が大きい場合でも装着荷重が小さく、装着作業を行い易いシール部材を提供することを目的とする。

本発明の別の目的は、つぶし量が大きい場合でも部材間にシール部材を挟み込むことなく良好なシール性能を発揮するシール部材を提供することを目的とする。

本発明の上記目的を達成するために、過大なつぶし量においても、シール部材に適度な変形を誘発させることと、軸挿入時のガイドとなる面を設けることにより、その装着性を改善する。

具体的には、二部材の一方に設けられた装着溝に収容されて該二部材間をシールするシール部材において、該二部材のもう一方の部材に当接する第１リップ部と、該装着溝の底面に当接する第２リップ部と、第１リップ部と第２リップ部とを連結する薄肉部とを一体的に有して成り、第１リップ部の先端面はその中央部が突出するようなテーパ形状又は曲面形状に形成されており、更に第２リップ部は二股の脚形状を有し、その２つの脚の股部に突起部が設けられているものである。

第１リップ部が当接する相手部材を滑らかに摺動させる観点から、シール部材の断面においてテーパの角度は、厚み方向（すなわち図３において幅ｗ１の方向）に対して１０〜４５°が好ましく、最も好ましいのは２２°である。曲面形状の場合には、シール部材の断面において第１リップ部の厚み全体にわたって単一の曲率にするのが好ましい。また、複数の曲率を組み合わせた面としてもよい。

また、本発明は、二部材間の隙間への挟み込みを防止する観点から、第１リップ部を第２リップ部より小さい幅に形成するのが好ましい。

さらにまた、本発明は、安定性を維持しつつ柔軟性を高める観点から、第２リップ部を二股の脚形状に形成するのが好ましい。

本発明のシール部材の材質としては、フッ素ゴム、ＮＢＲ、ＨＮＢＲ、シリコンゴム、アクリルゴムなど一般のパッキンに使用されているエラストマーや、熱硬化性・熱可塑性樹脂材料などを使用できる。

つぎに、本発明の課題解決手段による作用を説明する。
第１リップ部の先端面はその中央部が突出するようなテーパ形状又は曲面形状に形成されているので、一方の部材の装着溝にシール部材を収容した状態でもう一方の部材に組み付ける際に、薄肉部があることにより第１リップ部が容易に変形し、そのテーパ面又は曲面に沿って滑らかに挿入等できることで、装着荷重が低く抑えられる。二部材が互いに回転運動又は軸方向の往復動を行なう場合には、その摺動抵抗も小さい。

また、第１リップ部を第２リップ部の幅より小さく形成した場合、装着時に第１リップ部の側端部（最大幅部）が装着溝の内壁面に当接するまで変形することで、二部材間の隙間への挟み込みが確実に防止でき、シール部材の反転、倒れ、捩れ等も抑制される。

さらにまた、第２リップ部を二股の脚形状に形成すると、装着時に脚が装着溝の内壁面に当接するまで開脚することで変形が更に容易になり、装着荷重を更に低減できる。

上述したように本発明は、第１リップ部と第２リップ部とを薄肉部で一体的に連結し、第１リップ部の先端面をその中央部が突出するようなテーパ形状又は曲面形状に形成したことにより、柔軟性に優れ、つぶし量が大きな場合でも装着荷重が過大にならず、装着作業が容易になった。

また、第１リップ部を第２リップ部の幅より小さく形成したことにより、つぶし量が大きい場合でも部材間の隙間への挟み込みが起こらず、高いシール性を維持できるようになった。

さらにまた、第２リップ部を二股の脚形状に形成したことにより、装着荷重の更なる低減が可能となった。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態を示し、シール部材１０の断面を示す。シール部材１０は、外側の第１リップ部１６と、内側の第２リップ部１８と、第１リップ１６と第２リップ部１８とを連結する薄肉部２０とから一体的に形成された環状体である。第１リップ部１６の先端面は、その中央部２２が突出するようなテーパー形状２４である。第２リップ部１８は二股に分かれた脚形状である。第１リップ部１６と第２リップ部１８の間には幅の狭い（すなわち厚みの薄い）薄肉部２０がある。図３にも示すように、第１リップ部１６の幅ｗ１は、第２リップ部の幅ｗ２よりも小さい。

図２は本発明の第２の実施の形態を示す。図１に示した本発明の第１の実施の形態と異なるのは、第１リップ部１６の先端面が、その中央部２２が突出するような曲面形状２６である点と、第２リップ部１８の２つの脚の股部に突起部２８が設けられている点である。突起部２８は、装着時に第２リップ部１８の２本の脚が装着溝内で開脚変形する際の補強材兼ストッパーとして機能し、股部の強度を補強しかつ変形を制限し装着溝内での安定性を高める。

図１及び図２に示す本発明のシール部材１０、１２は、第１リップ部１６が環状シール部材の外側に位置し、第２リップ部１８が内側に位置しているが、その反対も可能である。すなわち、第１リップ部１６が環状シール部材の内側に位置し、第２リップ部１８が外側に位置してもよい。このことを図４及び図５で説明する。

図４は、シールする二部材のうち内側のロッド部材５０に装着溝３０が設けられる場合を示す。この装着溝３０に、図１に示す本発明のシール部材１０が収容されている。装着時には外側の相手部材が一点鎖線Ａの位置に位置する。第１リップ部１６が一点鎖線Ａで示す外側の相手部材の外面に当接し、第２リップ部１８が装着溝３０の底面に当接する。この場合には、第１リップ部１６が環状シール部材の外側に位置し、第２リップ部１８が内側に位置する。

図５は、シールする二部材のうち外側の部材６０に装着溝４０が設けられる場合を示す。この装着溝４０に本発明のシール部材１４が収容されている。装着時には内側の相手部材が一点鎖線Ａの位置に位置する。第１リップ部１６が一点鎖線Ａで示す内側の相手部材の外面に当接し、第２リップ部１８が装着溝４０の底面に当接する。この場合には、第１リップ部１６が環状シール部材の内側に位置し、第２リップ部１８が外側に位置する。

なお、本発明のシール部材は、それぞれ第１リップ部を上側（又は下側）に第２リップ部を下側（又は上側）に位置するよう形成することもできる（例えばフランジの場合）。

次に、シールする二部材の装着について説明する。
図３は図１に示す本発明のシール部材１０を装着溝３０に収容した状態を拡大して示す。シールする二部材を装着する際には相手方の部材が一点鎖線Ａで示す位置にくる。よって、一点鎖線Ａからシール部材１０の先端面の中央部２２までの距離がつぶし代になる。

装着作業では、まず、一方の部材の装着溝３０に本発明のシール部材１０を配置しておき、相手方の部材が所定の位置に設置されるように軸方向に挿入する。第１リップ部１６が相手部材に当接するとき、薄肉部２０が存在するおかげで第１リップ部１６は荷重のかかる方へ柔軟に変形して、テーパー形状２４に沿って滑らかに移動できるので、装着荷重が軽くなる。その際、第２リップ部１８の２つの脚部も柔軟に変形できるので装着荷重はさらに小さくなる。また、第１リップ部１６の幅ｗ１は第２リップ部１８の幅ｗ２よりも小さいので、装着時に荷重のかかる方に第１リップ部１６が変形するとき二部材の隙間に第１リップ部１６が挟み込まれことが防止される。

次に、つぶし代と装着荷重との関係について説明する。
図６は、つぶし代を変えて装着荷重を測定した実験結果を、本発明のシール部材、従来のＯリングおよび従来のＸリングについて比較して示す。これらのシール部材は、つぶし代が大きくなるにつれ、装着荷重も大きくなっているが、その増大の程度が本発明のシール部材で最も小さいことが分かる。また、この実験では、つぶし代が最大のときに従来のＯリングとＸリングでは二部材間の隙間への挟み込みが起こったが、本発明のシール部材では挟み込みは起こらなかった。この実験により、本発明のシール部材の装着荷重は、つぶし量が大きい場合でも、従来のシール部材に比して十分に小さく、挟み込みなどの現象も起こらず、優れたシール性能を発揮することが分かった。

本発明の第１の実施形態を示すシール部材の断面図である。 本発明の第２の実施形態を示すシール部材の断面図である。 本発明のシール部材が装着溝に配置された状態を示す拡大断面図である。 第１リップ部が外側にある本発明のシール部材の装着状態を示す断面図である。 第１リップ部が内側にある本発明のシール部材の装着状態を示す断面図である。 つぶし代と装着荷重との関係を本発明のシール部材、従来のＯリング及びＸリングについて比較したグラフである。 従来のＯリングの断面図である。 従来のＸリングの断面図である。

符号の説明

１０、１２、１４ シール部材
１６ 第１リップ部
１８ 第２リップ部
２０ 薄肉部（幅狭部）
２２ 第１リップ部先端面の中央部
２４ テーパー形状部
２６ 曲面形状部
２８ 突起部
３０、４０ 装着溝
１００ Ｏリング
２００ Ｘリング

Claims (3)

1. 二部材の一方に設けられた装着溝に収容されて該二部材間をシールするシール部材であって、該二部材のもう一方の部材に当接する第１リップ部と、該装着溝の底面に当接する第２リップ部と、第１リップ部と第２リップ部とを連結する薄肉部とを一体的に有して成り、第１リップ部の先端面はその中央部が突出するようなテーパ形状又は曲面形状によって形成され、更に第２リップ部は二股の脚形状を有し、その２つの脚の股部に突起部が設けられていることを特徴とするシール部材。
2. 前記第１リップ部が前記第２リップ部より小さい幅に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシール部材。
3. 前記第２リップ部が二股の脚形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシール部材。