JP6735602B2

JP6735602B2 - 分割シールリング

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Publication number: JP6735602B2
Application number: JP2016100492A
Authority: JP
Inventors: 南　暢; 暢南; 彰上田; 純一山下; 晃広永野; 勝久梅田
Original assignee: Valqua Ltd
Current assignee: Valqua Ltd
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2020-08-05
Anticipated expiration: 2036-05-19
Also published as: WO2017199871A9; US20190203841A1; WO2017199871A1; JP2017207148A; US10907736B2; CN109154391A; DE112017002539T5

Description

本発明は、油圧エレベータジャッキ、油圧シリンダ、その他の流体伝動装置のオイル漏れを防ぐのに適した、分割シールリングの構造に関する。

国際公開２００８／０１３２８１号公報（特許文献１）、特開２００５−３０８００２号公報（特許文献２）、特開平１１−３２５２５９号公報（特許文献３）、特開平１１−２１８２１９号公報（特許文献４）、および、実開昭６４−４８４７５号公報（特許文献５）には、環状部材からなるシールリングにおいて、周方向の一部が分割され、対向する端面同士を当接する構造が採用されている。

このように分割されたシールリングを用いることで、流体伝動装置を分解することなくシールリングの交換を行なうことができるため、流体伝動装置のメンテナンスの工数および費用を削減することを可能としている。

国際公開２００８／０１３２８１号公報特開２００５−３０８００２号公報特開平１１−３２５２５９号公報特開平１１−２１８２１９号公報実開昭６４−４８４７５号公報

近年は、よりシール性能を向上させたシールリングが求められるようになってきている。したがって、この発明は、シール性能の向上を可能とする構造を有する分割シールリングを提供することを目的とする。

この分割シールリングにおいては、周方向の一部が分割された円環状の本体シールと、上記本体シールの分割面において、継合わされるように設けられた当接面と、を備え、上記当接面は、周方向に対して交差する方向に延びる第１傾斜面と、上記第１傾斜面の一端側から周方向に沿って延びる第１水平面と、上記第１水平面の上記第１傾斜面とは反対側において、上記第１水平面から周方向に対して交差する方向に延びる第２傾斜面と、を含む。

他の形態においては、上記第２傾斜面の上記第１水平面とは反対側において、上記第２傾斜面の一端側から周方向に沿って延びる第２水平面と、上記第２水平面の上記第２傾斜面とは反対側において、上記第２水平面から周方向に対して交差する方向に延びる第３傾斜面と、を含む。

他の形態においては、上記本体シールの半径方向の内周側側面には、半径方向の内周に向って張り出す内側凸部を傾斜面の数と同数設けられ、上記本体シールの半径方向の外周側側面には、半径方向の外周に向って張り出す外側凸部を傾斜面の数と同数設けられている。

この発明によれば、シール性能の向上を可能とする構造を有する分割シールリングの提供を可能とする。

実施の形態１の分割シールリングの平面図である。実施の形態１の分割シールリングの断面図である。実施の形態１の分割シールリングの当接面を外周面側から見た図である。実施の形態１の分割シールリングの評価結果を示す図である。実施の形態２の割シールリングの断面図である。実施の形態２の分割シールリングの当接面を外周面側から見た図である。実施の形態３の割シールリングの断面図である。実施の形態３の分割シールリングの当接面を外周面側から見た図である。実施の形態４の割シールリングの断面図である。実施の形態４の分割シールリングの当接面を外周面側から見た図である。実施の形態５の割シールリングの断面図である。実施の形態５の分割シールリングの当接面を外周面側から見た図である。

本発明に基づいた各実施の形態における分割シールリングについて、以下、図を参照しながら説明する。以下に説明する各実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

（実施の形態１：分割シールリング１００）
図１から図４を参照して、実施の形態１における分割シールリング１００について説明する。図１は、分割シールリング１００の平面図、図２は、分割シールリング１００の断面図、図３は、分割シールリング１００の当接面を外周面側から見た図、図４は、分割シールリング１００の評価結果を示す図である。

図１を参照して、本実施の形態における分割シールリング１００は、円環状の本体シール１１０を有している。材料には、たとえば、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等が用いられる。本体シール１１０には、周方向の一部が分割され、その分割面において継合わされるように設けられた当接面１２０が設けられている。

図２は、摺動するピストン６００を支持するシリンダ５００に設けられたシール溝５００ｇに分割シールリング１００が装着された状態を示す断面図である。本実施の形態では、分割シールリング１００に加えてバックアップリング２００も用いられている。バックアップリング２００には、充填剤入りポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が用いられる。バックアップリング２００は、左右に横長の矩形形状を有している。

分割シールリング１００の外形として、その大きさの一例は、幅は約１２ｍｍから１３ｍｍ程度、高さは約１５ｍｍ程度、外径は直径約１５０ｍｍ程度である。バックアップリング２００の外形として、その大きさの一例は、幅は約１２ｍｍから１３ｍｍ程度、高さは約５ｍｍ程度、外径は直径約１５０ｍｍ程度である。

分割シールリング１００は、本体シール１１０の半径方向の内周側側面には、周方向に沿って、３か所に半径方向の内周に向って張り出す内側凸部Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３が設けられている。この内側凸部Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３は、後述する当接面１２０に設けられる傾斜面に対応して設けられている。よって、内側凸部Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３の数量と傾斜面の数量とは同一である。

同様に、本体シール１１０の半径方向の外周側側面には、周方向に沿って、３か所に半径方向の外周に向って張り出す外側凸部Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３が設けられている。この外側凸部Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３は、後述する当接面１２０に設けられる傾斜面に対応して設けられている。よって、外側凸部Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３の数量と傾斜面の数量とは同一である。また、内側凸部Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３と外側凸部Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３とは、断面形状においてそれぞれ左右対称の形態となる。このように外方に張り出す領域が３か所あることから、リップ数３となる。

図３を参照して、分割シールリング１００の当接面１２０およびバックアップリング２００の当接面２００ｍの形態について説明する。分割シールリング１００の当接面１２０は、周方向に対して交差する方向に延びる第１傾斜面１００ａと、この第１傾斜面１００ａの一端側（図示における下方側）から周方向に沿って延びる第１水平面１００ｂと、この第１水平面１００ｂの第１傾斜面１００ａとは反対側において、この第１水平面１００ｂから周方向に対して交差する方向に延びる第２傾斜面１００ｃとを含む。

さらに、第２傾斜面１００ｃの第１水平面１００ｂとは反対側において、第２傾斜面１００ｃの一端側（図示における下方側）から周方向に沿って延びる第２水平面１００ｄと、第２水平面１００ｄの第２傾斜面１００ｃとは反対側において、第２水平面１００ｄから周方向に対して交差する方向に延びる第３傾斜面１００ｅとを含む。第３傾斜面１００ｅの一端側（図示における下方側）には、第２水平面１００ｄに対して鉛直方向に延びる鉛直面１００ｆが設けられている。

よって、分割シールリング１００の当接面１２０は、３つの傾斜面、２つの水平面、および、一つの鉛直面から構成されている。２つの傾斜面は、いずれも水平面に対して、約６０度の交差角度で傾斜している。

水平面の周方向に沿った長さは、３ｍｍ以上が好ましく、シール性および生産性を考慮すると、約５ｍｍ程度が好ましい。また、傾斜面の水平面に対する傾斜角度は、９０度未満４５度以上が好ましく、約６０度の交差角度がよい。

バックアップリング２００の当接面２００ｍには、分割シールリング１００の当接面１２０に設けられる傾斜面の傾斜方向とは反対方向に傾斜する１つの傾斜面が設けられている。この傾斜面の傾斜角度は、水平面に対して約２０度の交差角度で傾斜している。

上記形態を有する分割シールリング１００をシール溝５００ｇに装着する場合には、分割シールリング１００を上下方向から締め付ける状態で装着するとよい。締め代は、１％〜５％の間で設定されるが、約３％が好ましい。これにより、図３中で示すように上下方向から圧力（図中の矢印Ｆ）が加わり、傾斜面および水平面でのシール性の向上を図ることができる。

また、分割シールリング１００には当接面１２０が設けられていることから、たとえば、油圧ジャッキに用いられる場合には、油圧ジャッキそのものをオーバホールすることなく、容易に分割シールリングの交換作業を行なうことができる。バックアップリング２００も同様である。

（評価結果）
図４に、本実施の形態に示す分割シールリング１００を用いた場合と、比較例１，２を用いた場合との評価結果を示す。比較例１には、分割されていないシールリングを用いた。比較例２には、周方向に対して垂直方向に分割された当接面（ワンカット面）を有するシールリングを用いた。空気圧０．５ＭＰａで加圧し、シール試験を行なった。試験時間は２分、試験に用いたシールリングの材料は、ニトリルゴム（ＮＢＲ）である。図４中の評価は、「Ａ」は「優良」を示し、「Ｂ」は「Ａ」程優良ではないが、実用可能な「良」を示し、「Ｆ」は、実用には困難を有するを意味する。

シール性能の評価は、比較例１は分割面がないことから「Ａ」、本実施の形態に示す分割シールリング１００は「Ｂ」、実施例２は、「Ｆ」であった。装着性能の評価は、本実施の形態に示す分割シールリング１００および比較例２は、当接面を有することから「Ａ」、比較例１は、当接面を有さないことから「Ｆ」であった。

摩擦抵抗の評価は、いずれも「Ｂ」であった。耐圧性の評価は、本実施の形態に示す分割シールリング１００および比較例１は「Ｂ」、比較例２は「Ｆ」であった。寿命の評価は、いずれも「Ｂ」であった。

（実施の形態２：分割シールリング１００Ａ、１００Ｂ，１００Ｃ）
図５および図６を参照して、実施の形態２における分割シールリング１００Ａ、１００Ｂ，１００Ｃについて説明する。図５は、分割シールリング１００Ａ、１００Ｂ，１００Ｃの断面図、図６は、分割シールリング１００Ａ、１００Ｂ，１００Ｃの当接面を外周面側から見た図である。

本実施の形態では、断面形状の異なる３つの分割シールリング１００Ａ、１００Ｂ，１００Ｃを積み重ねた場合を示している。分割シールリング１００Ａは下方に凹みを有する凹断面形状を有する。分割シールリング１００Ｂ，１００Ｃは、上方に凸部を有する凸断面形状を有する。バックアップリング２００の形態は、上記実施の形態１と同様である。

分割シールリング１００Ａは、ボトムパッキンとして機能し、分割シールリング１００Ｂは、メインパッキンとして機能し、分割シールリング１００Ｃは、サポートアダプタとして機能する。分割シールリング１００Ａ、１００Ｂ，１００Ｃには、実施の形態１と同様に、たとえば、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等が用いられる。

また、分割シールリング１００Ａ、１００Ｂ，１００Ｃはそれぞれ外方に張り出す領域Ｒ１１〜Ｒ１３、および、Ｒ２１〜Ｒ２３を有することから、実施の形態１と同様に、リップ数３となる。

いずれの分割シールリング１００Ａ、１００Ｂ，１００Ｃも、上記実施の形態と同様に、当接面を有している。当接面には、周方向に対して交差する方向に延びる第１傾斜面１００ａと、この第１傾斜面１００ａの一端側（図示における下方側）から周方向に沿って延びる第１水平面１００ｂと、この第１水平面１００ｂの第１傾斜面１００ａとは反対側において、この第１水平面１００ｂから周方向に対して交差する方向に延びる第２傾斜面１００ｃとが設けられている。よって、２つの傾斜面、および、１つの水平面から構成されている。傾斜面および水平面に要求される仕様は、実施の形態１と同様である。

分割シールリング１００Ａ、１００Ｂ，１００Ｃに設けられる当接面の位置は、上下方向において周方向にずれて配置していることが好ましい。万一潤滑油が漏れ出た場合でも、当接面がずれて周方向に相互にずれて配置されていることで、潤滑油の漏れ経路を長くすることができるからである。

この構成によっても、実施の形態１における分割シールリングと同様の作用効果を得ることができる。

（実施の形態３：分割シールリング１００Ｄ、１００Ｅ）
図７および図８を参照して、実施の形態３における分割シールリング１００Ｄ、１００Ｅについて説明する。図７は、分割シールリング１００Ｄ、１００Ｅの断面図、図８は、分割シールリング１００Ｄ、１００Ｅの当接面を外周面側から見た図である。

本実施の形態では、断面形状の異なる２つの分割シールリング１００Ｄ、１００Ｅを積み重ねた場合を示している。分割シールリング１００Ｄは下方に凹みを有する凹断面形状を有する。分割シールリング１００Ｅは、上方に凸部を有する凸断面形状を有する。バックアップリング２００の形態は、上記実施の形態１と同様である。

分割シールリング１００Ｄは、ボトムパッキンとして機能し、分割シールリング１００Ｅは、サポートアダプタとして機能する。分割シールリング１００Ｄ、１００Ｅには、実施の形態１と同様に、たとえば、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等が用いられる。

また、分割シールリング１００Ｄ、１００Ｅはそれぞれ外方に張り出す領域Ｒ１１〜Ｒ１２、および、Ｒ２１〜Ｒ２２を有することから、リップ数２となる。

いずれの分割シールリング１００Ｄ、１００Ｅも、上記実施の形態と同様に、当接面を有している。当接面には、周方向に対して交差する方向に延びる第１傾斜面１００ａと、この第１傾斜面１００ａの一端側（図示における下方側）から周方向に沿って延びる第１水平面１００ｂと、この第１水平面１００ｂの第１傾斜面１００ａとは反対側において、この第１水平面１００ｂから周方向に対して交差する方向に延びる第２傾斜面１００ｃとが設けられている。よって、２つの傾斜面、および、１つの水平面から構成されている。傾斜面および水平面に要求される仕様は、実施の形態１と同様である。

分割シールリング１００Ｄ、１００Ｅに設けられる当接面の位置は、上下方向において周方向にずれて配置していることが好ましい。万一潤滑油が漏れ出た場合でも、当接面がずれて周方向に相互にずれて配置されていることで、潤滑油の漏れ経路を長くすることができるからである。

この構成によっても、上述の各実施の形態における分割シールリングと同様の作用効果を得ることができる。

（実施の形態４：分割シールリング１００Ｆ、１００Ｇ）
図９および図１０を参照して、実施の形態４における分割シールリング１００Ｆ、１００Ｇについて説明する。図９は、分割シールリング１００Ｆ、１００Ｇの断面図、図１０は、分割シールリング１００Ｆ、１００Ｇの当接面を外周面側から見た図である。

本実施の形態では、断面形状の異なる２つの分割シールリング１００Ｆ、１００Ｇを積み重ねた場合を示している。分割シールリング１００Ｆは略Ｖ字の断面形状を有し、４つの分割シールリング１００Ｆが積み重ねられている。なお、分割シールリング１００Ｆの積み重ね数量は、適宜変更可能である。分割シールリング１００Ｇは、上方に凸部を有する矢印型の断面形状を有する。

最上部の分割シールリング１００Ｆの上には、トップアダプタ３００が設けられ、上面は平坦形状、下面は、分割シールリング１００Ｆの形態に沿った形状を有している。材質は、充填剤入りポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が用いられる。

分割シールリング１００Ｆは、Ｖパッキンとして機能し、分割シールリング１００Ｇは、ボトムアダプタとして機能する。分割シールリング１００Ｆ、１００Ｇには、実施の形態１と同様に、たとえば、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等が用いられる。

また、分割シールリング１００Ｆ、１００Ｇはそれぞれ外方に張り出す領域Ｒ１１〜Ｒ１５、および、Ｒ２１〜Ｒ２５を有することから、リップ数５となる。

いずれの分割シールリング１００Ｄ、１００Ｅも、上記実施の形態と同様に、当接面を有している。当接面には、周方向に対して交差する方向に延びる第１傾斜面１００ａと、この第１傾斜面１００ａの一端側（図示における下方側）から周方向に沿って延びる第１水平面１００ｂと、この第１水平面１００ｂの第１傾斜面１００ａとは反対側において、この第１水平面１００ｂから周方向に対して交差する方向に延びる第２傾斜面１００ｃとが設けられている。よって、２つの傾斜面、および、１つの水平面から構成されている。傾斜面および水平面に要求される仕様は、実施の形態１と同様であるが、本実施の形態では、各傾斜面の傾斜角度は、水平面に対して約４５度の交差角度で傾斜している。

（実施の形態５：分割シールリング１００Ｈ、１００Ｉ）
図１１および図１２を参照して、実施の形態５における分割シールリング１００Ｈ、１００Ｉについて説明する。図１１は、分割シールリング１００Ｈ、１００Ｉの断面図、図１２は、分割シールリング１００Ｈ、１００Ｉの当接面を外周面側から見た図である。

本実施の形態では、断面形状の異なる２つの分割シールリング１００Ｈ、１００Ｉを積み重ねた場合を示している。分割シールリング１００Ｈは下方に凹みを有する凹断面形状を有する。分割シールリング１００Ｉは、上方と外周側に凸部を有する断面形状を有する。バックアップリング２００の形態は、上記実施の形態１と同様である。さらに、本実施の形態では、分割シールリング１００Ｉの内周側に、摺動リング４００が嵌め入れられている。摺動リング４００の材質は、バックアップリング２００と同様でもよいが、より摺動抵抗の低い他の材質でも良い。

分割シールリング１００Ｈは、ボトムパッキンとして機能し、分割シールリング１００Ｉ、バックリングとして機能する。分割シールリング１００Ｈ、１００Ｉには、実施の形態１と同様に、たとえば、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等が用いられる。

また、分割シールリング１００Ｈには外方に張り出す領域Ｒ１１、Ｒ２１を有することから、リップ数１となる。

いずれの分割シールリング１００Ｈ、１００Ｉも、上記実施の形態と同様に、当接面を有している。当接面には、周方向に対して交差する方向に延びる第１傾斜面１００ａと、この第１傾斜面１００ａの一端側（図示における下方側）から周方向に沿って延びる第１水平面１００ｂと、この第１水平面１００ｂの第１傾斜面１００ａとは反対側において、この第１水平面１００ｂから周方向に対して交差する方向に延びる第２傾斜面１００ｃとが設けられている。よって、２つの傾斜面、および、１つの水平面から構成されている。傾斜面および水平面に要求される仕様は、実施の形態１と同様であるが、本実施の形態では、各傾斜面の傾斜角度は、水平面に対して約４５度の交差角度で傾斜している。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｇ，１００Ｈ，１００Ｉ分割シールリング、１００ａ第１傾斜面、１００ｂ第１水平面、１００ｃ第２傾斜面、１００ｄ第２水平面、１００ｅ第３傾斜面、１００ｆ鉛直面、１１０本体シール、１２０，２００ｍ当接面、２００バックアップリング、３００トップアダプタ、４００摺動リング、５００シリンダ、５００ｇシール溝、６００ピストン、Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５内側凸部、Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４，Ｒ２５外側凸部。

Claims

周方向の一部が分割された円環状の本体シールと、
前記本体シールの分割面において、継合わされるように設けられた当接面と、を備え、
前記当接面は、
周方向に対して交差する方向に延びる第１傾斜面と、
前記第１傾斜面の一端側から周方向に沿って延びる第１水平面と、
前記第１水平面の前記第１傾斜面とは反対側において、前記第１水平面から周方向に対して交差する方向に延びる第２傾斜面と、を含み、
前記本体シールの半径方向の内周側側面には、半径方向の内周に向って張り出す内側凸部を傾斜面に対応して設けることで当該傾斜面と同数設けられ、
前記本体シールの半径方向の外周側側面には、半径方向の外周に向って張り出す外側凸部を傾斜面に対応して設けることで当該傾斜面と同数設けられている、
分割シールリング。
周方向の一部が分割された円環状の本体シールと、
前記本体シールの分割面において、継合わされるように設けられた当接面と、を備え、
前記当接面は、
周方向に対して交差する方向に延びる第１傾斜面と、
前記第１傾斜面の一端側から周方向に沿って延びる第１水平面と、
前記第１水平面の前記第１傾斜面とは反対側において、前記第１水平面から周方向に対して交差する方向に延びる第２傾斜面と、
前記第２傾斜面の前記第１水平面とは反対側において、前記第２傾斜面の一端側から周方向に沿って延びる第２水平面と、
前記第２水平面の前記第２傾斜面とは反対側において、前記第２水平面から周方向に対して交差する方向に延びる第３傾斜面と、を含み、
前記本体シールの半径方向の内周側側面には、半径方向の内周に向って張り出す内側凸部を傾斜面に対応して設けることで当該傾斜面と同数設けられ、
前記本体シールの半径方向の外周側側面には、半径方向の外周に向って張り出す外側凸部を傾斜面に対応して設けることで当該傾斜面と同数設けられている、
分割シールリング。