JPH0215076Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は空気圧シリンダ装置あるいは油圧シリ
ンダ装置のような摺動用流体アクチユエータに用
いる密封装置に関する。

（従来技術） 従来の密封装置としては、例えば第５図に示す
ように弾性リング１と硬質のシールリング２を組
み合わせたパツキンがある。３はピストン、４は
シリンダ部材、５はパツキン嵌着用の環状溝であ
る。

ところで第５図の密封装置は、弾性リング１の
弾性力だけでシールリング２にシール圧力を与
え、シール面２ａをシリンダ部材４の摺接面４ａ
に押し付けるようにしているので、シール圧力が
変化することはない。ところがシール圧力が一定
である場合には、作動流体室７，８の作動圧力の
変化に対し、流体圧力の変化範囲の全域において
シール性能と摺動性能を共に満足させることは困
難である。

例えば摺動性能を向上させるためにシール圧力
を比較的低く抑えた場合には、流体圧力が高くな
つた時のシール性能に問題が生じ、一方シール性
能を向上させるためにシール圧力を高くした場合
には、流体圧力が低いときの摺動性能に問題が生
じる。また上記両場合の中間の値にシール圧力を
設定した場合には、摺動性能及びシール性能のい
ずれの性能の向上も期待できない。

上記問題を解決するために本願出願人は、以前
に第６図に示すような環状室４０，４０′を有す
る密封装置を開発し、出願している（実願昭58−
198040）。即ち中間の環状脚部４１と両端の環状
脚部４２，４３を備え、両端の脚部４２，４３に
切込４４，４５を形成し、作動流体室７，８を切
込４４，４５を介してそれぞれ環状室４０，４
０′に連通し、流体室７，８内の圧力増加に応じ
て環状室４０，４０′内の圧力をそれぞれ高める
ようにしている。なお両端の脚部４２，４３の高
さは中間の脚部４１よりも高いかあるいは同じで
ある。

ところが第６図のような密封装置でもまだ次の
ような問題が残つている。

(1) 弾性リング１に切込４４，４５を形成するた
めに、弾性リング１を成形する金型の加工が困
難になり、製造費が高くつく。

(2) 低圧、低速摺動用として利用する場合には、
弾性リング１の中間の脚部４１の高さがポイン
トになるが、両端の脚部４２，４３の高さが中
間の脚部４１よりも高いかまたは同じであるた
め、弾性リング１のつぶし力のコントロール、
即ち中間の脚部４１の高さの決め方が困難であ
る。

（考案の目的） 本考案の目的は、作動流体室の作動圧力の上昇
に応じてシール圧力が高くなるようにすることに
より、いかなる流体圧力の範囲においても良好な
シール性能及び摺動性能が発揮できるようにする
と共に、製造費の低減と弾性リングのつぶし力の
コントロールの容易化を図ろうとするものであ
る。

（目的達成のための手段） 上記目的を達成するために本考案は、互いに軸
方向移動自在に嵌合するシリンダ部材と軸部材の
うちいずれか一方の部材に環状溝を形成し、該環
状溝に嵌着される摺動用パツキンにおいて、環状
溝の軸方向幅より狭い弾性リングと硬質のシール
リングを備えることにより、各リングと環状溝両
側面の間にそれぞれ間隙を設け、弾性リングを上
記溝の底部に嵌合すると共に、弾性リングの弾性
力によりシールリングを相手側部材の摺接面に押
し付け、弾性リングの底面の軸方向両端部及び中
間部に環状脚部を形成し、各脚部間に環状室を形
成し、両端部の脚部には切込を形成せずに両端部
の脚部の高さを中間の脚部の高さよりも低くする
ことにより、パツキン装着時において中間脚部の
みが圧縮されて、両端脚部が溝底部から隙間を隔
てて隔てて浮くようにし、各環状室をそれぞれ上
記溝底部側の隙間及び溝側面の間隙を介して別々
の作動流体室に連通するようにしている。

（実施例） 第２図において、１１はシリンダ部材、１２は
ピストン（軸部材）であつて、ピストン１２はシ
リンダ部材１１の内周側に軸方向移動自在に嵌合
し、シリンダ１１内を第１空気室１３と第２空気
室１４に区画している。両空気室１３，１４は空
気管１５，１６及び空気路切換バルブを介して、
例えばエアポンプと大気部分とに切換自在に連通
する。１６はロツド部であつて、ピストン１２と
一体的に形成されると共に、シリンダ部材１１の
両端壁のロツド挿通孔１８にシール１９を介して
嵌合している。

パツキン嵌着用の環状溝２０はピストン１２の
外周面に形成されており、環状溝２０内に環状の
摺動用パツキン２１が嵌着されている。

第２図の部分の拡大図を示す第１図におい
て、パツキン２１は弾性リング２２と、硬質のシ
ールリング２３を備えている。弾性リング２２は
ふつ素ゴム（FPM）あるいはニトリルゴム
（NBR）によつて形成されており、普通はニトリ
ルゴムが使用されるが、高温（例えば200℃）用
としては耐熱性のあるふつ素ゴムが使用される。
シールリング２３は硬質の樹脂、例えば四ふつ化
エチレン樹脂（PTFE）あるいはポリイミド樹脂
によつて形成されている。またシールリング２３
としては、ピストン軸心と直角の黒鉛繊維製環状
シートを多数積層状に押し固めたものやそれにシ
リコーンオイルを含浸させたものを使用すること
もできる。

弾性リング２２は溝底部２０ａに嵌合してい
る。シールリング２３は弾性リング２２の外周面
に嵌合すると共に、外周シール面２３ａが弾性リ
ング２２の中間環状脚部２７の弾性力によりシリ
ンダ部材１１の摺接面１１ａに押し付けられてい
る。

弾性リング２２の内周面（底面）の軸方向両端
部には、ピストン中心側へ突出する第１、第２環
状脚部２５，２６が形成されており、また軸方向
中間部にはピストン中心側へ突出する上記中間環
状脚部２７が形成されている。各脚部２５，２
７，２６間にはそれぞれ第１、第２環状室３０，
３１が形成されている。

第１、第２環状脚部２５，２６の高さH₁は中
間環状脚部２７の非圧縮状態時の高さH₂より低
くなつており、装着時には中間環状脚部２７は圧
縮代Ｐだけ圧縮されるが、第１、第２環状脚部２
５，２６は溝底部２０ａに対して隙間ｄを隔てて
いる。

各環状室３０，３１は第１図の左右の隙間ｄ，
ｄを介して第１、第２空気室１３，１４にそれぞ
れ連通している。即ち逆矢印Ｆ側の第１環状室３
０は、第１環状脚部２５の隙間ｄ、両リング２
２，２３の逆矢印Ｆ側の面と溝２０の逆矢印Ｆ側
の面との間隙Ａ及び逆矢印Ｆ側のピストン外周面
と摺接面１１ａとの間隙Ｂを介して第１空気室１
３に連通している。一方矢印Ｆ側の第２環状室３
１は、第２環状脚部２６の隙間ｄ、両リング２
２，２３の矢印Ｆ側の面と溝２０の矢印Ｆ側の面
との間隙A′及び矢印Ｆ側のピストン外周面と摺
接面１１ａとの間隙B′を介して第２空気室１４
に連通している。なお第１図の弾性リング２２の
形状は、非圧縮状態の形状である。

（作用） 第１空気室１３に空気を圧入し、第２空気室１
４を大気部分に連通することにより、ピストン１
２は矢印Ｆ側へ移動する。この場合、第１空気室
１３内の圧力増加に応じて第１環状室３０の圧力
が増加し、それによりシールリング２３のシール
圧力も第１空気室１３の圧力増加に応じて増加す
ることになる。

反対に第２空気室１４に空気を圧入し、第１空
気室１３を大気部分に連通することにより、ピス
トン１２は逆矢印Ｆ方向へ移動する。この場合、
第２空気室１４の圧力増加に応じて第２環状室３
１の圧力が増加し、それによりシールリング２３
のシール圧力も第２空気室１４の圧力増加に応じ
て増加することになる。

即ち弾性リング２２の弾性力が最底基準のシー
ル圧力になり、その最底基準のシール圧力に、い
ずれかの空気室１３，１４の圧力増加に応じて増
加する環状室３０，３１の圧力が加えられ、シー
ル圧力を高くしていくのである。

（別の実施例） (1) シリンダ部材の内周面にパツキン嵌着用の環
状溝を形成し、該環状溝に本考案によるパツキ
ンを嵌着する。例えば第２図のシール１９の部
分に第１図のようなパツキンを配置する。但し
この場合、弾性リング２２はシールリング２３
の外周側に配置され、また脚部２５，２６，２
７は弾性リング２２の外周面に形成される。

(2) 第１図に示すような中間脚部２７を２本ある
いはそれ以上設け、弾性リング自体によるシー
ルリング２３に対するバツクアツプ力を向上さ
せるようにしてもよい。

(3) 空気圧シリンダ装置等の無給油パツキンとし
て利用する場合には、例えば第３図に示すよう
に、弾性リング２２に１対の環状突起３６，３
６を形成し、両突起３６とシールリング２３の
間にグリースを溜めるようにしてもよい。

(4) 第４図に示すように弾性リング２２の外周面
に１対の環状凹溝４１，４１を形成すると共
に、両凹溝４１，４１間に半径方向外方へ突出
する中央環状突起４０を形成する。内向きの環
状突起２３ｃを有する１対の硬質シールリング
２３，２３をそれぞれ中央環状突起４０の両側
に配置し、各シールリング２３の突起２３ｃを
各凹溝４１にそれぞれ係合する。なお弾性リン
グ２２の内周面の形状は第３図の弾性リングの
形状と同じである。

(5) 油圧シリンダ装置に本考案を適用する。

（考案の効果） (1) 弾性リング２２と硬質のシールリング２３の
軸方向幅を環状溝２０の軸方向幅より狭くし
て、各リング２２，２３の両端と溝両側面の間
に隙間Ａ，A′を夫々有するようにし、弾性リ
ング２２の底面の軸方向両端部及び中間部に環
状脚部２５，２６，２７を形成し、各脚部２
５，２６，２７間に環状室３０，３１を形成
し、軸方向両端部の脚部２５，２６の高さH₁
を中間の脚部２７の高さH₂よりも低くして、
パツキン装着時に中間の脚部２７だけが圧縮さ
れて、両端部の脚部２５，２６は浮いてこれら
と溝底部２０ａの間に隙間ｄを隔てるように
し、両端部の脚部２５，２６の隙間ｄ及びリン
グ両側と溝側面の間の間隙Ａ，A′を介して、
各環状室３０，３１をそれぞれ別々の作動流体
室（空気室１３，１４）に連通させているの
で、流体圧力の増加に応じていずれかの環状室
３０，３１の圧力が増加し、それによりシール
圧力も増加する。

即ち流体室の流体圧力が底いときには、弾性
リング２２の弾性力のみでシールし、流体圧力
の増加に応じてシール圧力が増加するので、い
かなる流体圧力範囲においても、各流体圧力値
に応じて良好なシール性能及び摺動性能を発揮
できる。

(2) 弾性リング２２の両端部の環状脚部２５，２
６に切込を形成していないので、成形用金型の
加工が容易であり、金型の製作費が安い。

(3) 弾性リング２２の両端部の環状脚部２５，２
６に切込を形成しないので、金型の型溝形状が
シンプルになり、成形時に行なう型溝の掃除が
容易になる。

(4) 両端部の脚部２５，２６を中間の脚部２７よ
りも低くし、パツキン装着時に中間の脚部２７
のみが圧縮されるようにしているので、弾性リ
ング２２のつぶし力のコントロールは、中間環
状脚部２７のみのコントロールで簡単に行え
る。即ちシール圧の設定が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を適用した密封装置の縦断面拡
大図、第２図は本考案による密封装置の使用箇所
を示す空気圧シリンダ装置の縦断面上半分図、第
３、第４図はそれぞれ別の実施例の縦断面拡大
図、第５、第６図はそれぞれの従来例の縦断面拡
大図である。 １１……シリンダ部材、１２……ピストン（軸
部材）、１３，１４……空気室（作動流体室）、２
０……環状溝、２０ａ……底部、２２……弾性リ
ング、２３……シールリング、２５，２６……両
端部の環状脚部、２７……中間環状脚部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 互いに軸方向移動自在に嵌合するシリンダ部材
   と軸部材のうちいずれか一方の部材に環状溝２０
   を形成し、該環状溝２０に嵌着される摺動用パツ
   キンにおいて、環状溝２０の軸方向幅より狭い弾
   性リング２２と硬質のシールリング２３を備える
   ことにより、各リング２２，２３と環状溝両側面
   の間にそれぞれ間隙Ａ，A′を設け、弾性リング
   ２２を上記溝２０の底部に嵌合すると共に、弾性
   リング２２の弾性力によりシールリング２３を相
   手側部材の摺動面に押し付け、弾性リング２２の
   底面の軸方向両端部及び中間部に環状脚部２５，
   ２６，２７を形成し、各脚部間に環状室３０，３
   １を形成し、両端部の脚部２５，２６には切込を
   形成せずに両端部の脚部２５，２６の高さを中間
   の脚部２７の高さよりも低くすることにより、パ
   ツキン装着時において中間脚部２７のみが圧縮さ
   れて、両端脚部２５，２６が溝底部から間隙ｄを
   隔てて浮くようにし、各環状室３０，３１をそれ
   ぞれ上記溝底部側の隙間ｄ及び溝側面の間隙Ａ，
   A′を介して別々の作動流体室に連通するように
   したことを特徴とする密封装置。