JPH0724705Y2 - スプライン軸用のシール装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、シール性に優れかつ取扱いが容易なスプライ
ン軸用のシール装置、特にスプライン軸に設けられたい
わゆるスプライン溝における圧力流体漏れを密封するス
プライン軸用のシール装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、スプライン軸は公知であり、これは軸の長手
方向に直接数条の溝を設け、軸とボスとのすべり運動が
できるようにしたものである。かかる構造のスプライン
軸は、本来回転トルクを伝達する手段であったが、最近
の技術に於いては、ボールスプライン等による直線運動
あるいは螺旋運動の伝達などにも用いられるようになっ
ており、精度の高い運動特性を要する軸および軸受機構
にも用いられるようになってきた。

すなわち、スプライン軸は、今日では、制御された直線
運動あるいは任意の位置における回転運動、さらには螺
旋運動など精度の高い運動を必要とする自動機械に使用
する流体圧シリンダのロッドとして多く利用されつつあ
る。

第１図および第２図は、従来のＵパッキンタイプのスプ
ライン軸用のシール装置のそれぞれ略式断面図および一
部断面で示す平面図である。

第１図および第２図に示すように、従来のスプライン軸
用のシール装置は、Ｕパッキン11から構成されるもので
あって、スプライン軸20に装着されたＵパッキン11の内
周面12にはリップ13の先端のシール部分にスプライン溝
22に対応する箇所にそれとほぼ同一形状の軸方向の突起
16を設けて、この突起16をスプライン溝22に嵌合せしめ
て隙間を埋め、該スプライン溝22における流体圧の漏れ
をシールする装置である。スプライン溝22の部分以外の
軸外周面21はリップ13の先端のシール部14によってシー
ルされる。符号25はシール装置の装着溝を示す。

〔考案が解決しようとする課題〕

このように、流体圧シリンダのロッド部をスプライン軸
20とした場合においては、シール装置の設計形状、およ
びシール性能等に問題があり、上述のようなＵタイプパ
ッキンでも、シール装置の金型の合せ目部分のバリの残
り等の仕上げ不良、あるいは寸法精度などのばらつきに
より、スプライン溝22と突起16の接触を良好に保つこと
ができず、例えばスプライン溝底部24と突起16の先端と
の間およびスプライン溝22の角部23と突起16の裾部との
間に隙間の発生は避けられず流体圧の漏れの発生を完全
に防止することは難しい。またＵパッキン11の突起16の
シール部の先端が鋭角的であるため、突起16とスプライ
ン溝22との位置を正確に合わせてリップに損傷を与えな
いように、慎重な組立作業が必要であった。

本考案の一般的な目的は、このような従来技術の問題点
を解消したスプライン軸用のシール装置を提供すること
である。

また、本考案の具体的目的は、上述のような従来のスプ
ライン軸用のシール装置にあって、Ｕパッキン11の軸外
周面21とスプライン溝22の角部23の箇所およびスプライ
ン溝22の底部24の箇所に、パッキン寸法および仕上げ状
態、特にスプライン溝22に嵌合する突起16の寸法精度に
よっては、それらの嵌合部に隙間が不可避的に生じ、十
分なシール性が得られないという問題を解決し、しかも
正確な位置決めを要することなく組込み作業時における
取扱いが容易で、さらに耐久性に優れたスプライン軸用
のシール装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するために構成された本考案は、
例えば流体圧シリンダのロッドとして用いられるスプラ
イン軸に当接して装着されて流体圧力の漏れを密封する
シール装置において、圧縮型シールの本体の内周面に、
スプライン溝の数と同数でかつスプライン溝と軸線の直
角方向断面の形状がほぼ一致した内周方向の突出部を設
け、前記スプライン軸に当接する該突出部３の先端部分
と本体２の内周面の先端部分とがスプライン軸の長手方
向に沿った断面において１ないし複数の凸曲面をなすこ
とを特徴とするスプライン軸用のシール装置である。

上記シール装置にあっては、その好適態様として、シー
ル装置の本体の軸方向両側面の中間部分に環状の凹溝を
設け、該凹溝の外周側および内周側に２本の環状の凸条
を設け、少なくとも内周側の凸条に流体圧力を導入する
ための複数の切欠きが設けられるように構成してもよ
い。

なお、上記にいう「ほぼ一致した」とは、作動時の圧縮
作用により圧力流体の漏れが実質上みられない程度に一
致しているとの意味である。

〔作用〕

ここで、添付図面を参照して本考案にかかるスプライン
軸用のシール装置をさらに具体的に説明する。

第３図および第４図は、本考案にかかるスプライン軸用
のシール装置の略式断面図である。

すでに述べたように、本考案にかかるシール装置１は、
圧縮型シールの本体２にスプライン溝22と同数で断面が
ほぼ一致した突出部３を設け、スプライン軸20と当接す
る前記本体２の内周面５と突出部３の各先端部分、つま
り接触面４を、例えば円弧のような内側に凸の曲面によ
って構成することを特徴とするものである。

図中、本考案にかかるスプライン軸用のシール装置１
は、相手部材の外周面および内周面に接する径方向断面
部分において圧縮状態にある、合成ゴム、熱可塑性エラ
ストマー等の比較的軟質な弾性材料からなる圧縮型シー
ル（圧縮パッキン、スクィーズパッキンと呼称され、Ｏ
リング、角リング、Ｘリング、Ｄリング、楕円リング等
が例示される）の本体２から構成される。この本体２の
内周面５には、スプライン溝22（第１図および第２図参
照）の数と同数で軸線と直角方向断面（「軸直角方向断
面」と略称する）の形状がほぼ一致した突出部３がそれ
ぞれスプライン溝に対応する箇所に、第４図の例では３
箇所に設けられている。スプライン軸20（第１図および
第２図参照）に圧接する該突出部３の先端部分および本
体２の内周面５の先端部分、つまり接触面４が内側に向
かって１ないし複数の凸曲面をなして構成されている。

上記接触面の形状が、内側に向かって凸曲面をなしてい
るとは、少なくともスプライン軸の長手方向に沿った断
面を考えた場合、突出部３の先端部分が第３図に点線で
示すように曲面を取ることを言う。なお、接触面４は突
出部３の先端部分および本体２の内周面５の先端部分か
ら構成され、スプライン軸20の軸外周面21およびスプラ
イン溝22の接触する面を総称するものである。

なお、接触面４が複数の凸曲面を有する場合については
図示していないが、それはシール装置の本体２の断面形
状がＸリングのように、スプライン軸20に対して２つ以
上の接触面を持つような構造の場合であって、それぞれ
の接触面が凸曲面で構成される。これら複数の凸曲面に
よる接触面を設けることによりシール性の向上が計られ
ると共に、該接触面の間の凹所に潤滑剤を保持させるこ
とができる。

このように、本考案にかかるスプライン軸用のシール装
置１は、第３図に断面図で示すように、軸外周面21およ
びスプライン溝22（第１図および第２図参照）に当接す
る突出部３および本体２の内周面５の各先端部分を含む
接触面４が、装着溝25（第１図および第２図参照）に装
着されたときに、内周面５の接触面４を含む軸に直角な
面において、圧縮状態であり、いわゆる圧縮型シールと
しての機能を持っている。

シール装置１の突出部３の軸直角方向断面形状は、スプ
ライン溝22の軸方向と直角な面での断面形状とほぼ一致
しており、略半円形状であるのが好ましい。

言い換えれば、シール装置１の内周面５の接触面４は、
突出部３の接触面４も含めて、スプライン溝22を含めた
スプライン軸20の外周面形状とほぼ一致しており、しか
も接触面４が円弧のような凸曲面により形成されている
ので、スプライン軸20へのシール装置１の装着時には、
スプライン溝22の部分も含めてスプライン軸20の全周に
わたって十分な接触面圧が得られ、良好なシール性が確
保できる。

また、接触面４が円弧状のように凸曲面であるのでスプ
ライン軸20の潤滑被膜がシール装置１によって完全に掻
き取られず、スプライン軸20に対するシール装置１の摩
擦力が低く抑えられる等の利点もある。

スプライン溝22の数は、軸受けとしての機能性を考慮す
ると最低でも２本、一般的には３本以上を円周方向に等
間隔で配設することが好ましく、その断面形状も円弧状
であるのが好ましい。いずれの場合においても、シール
装置１の突出部３の個数と断面形状は、スプライン溝22
のものと同数かつほぼ一致した形状である。

なお、第３図および第４図の実施例に示すシール装置１
の本体２の外周面６は、直線断面形状により構成される
構造となっており、またこのシール装置１の軸方向の両
側面７も、直線により構成される平坦面形状であるが、
それらはいずれも曲面から構成されるようにしてもよ
い。

このように、本考案のシール装置は、第３図および第４
図に示すように、基本的な構造が圧縮型シールであるた
め、スプライン軸20の表面に対する接触力が高く、いわ
ゆる緊迫力を高く設定することが可能となる。しかだっ
て、スプライン軸22の溝底部24あるいは軸外周面21とス
プライン軸22の角部23における隙間を埋めるのに必要か
つ十分な接触力が与えられるため、シール性を向上させ
ることができる。

さらに接触面４を構成する各先端部分が凸形円弧状であ
るため、潤滑被膜を掻き取ることがなく、必要な潤滑被
膜が常に維持されるので摩擦力の上昇も少なく、またシ
ール装置１の接触面４の部分の摩耗も少なくなり、耐久
性の向上に寄与する。

このような作用から、本考案にかかるシール装置は空気
圧シリンダのような低圧用のシリンダ装置に対しての使
用にも適する。

また、本考案によるシール装置１は、スプライン軸20に
組込む際に、従来のＵパッキンのようにリップ部がな
く、かつエッジ部もないため突出部３がスプライン軸22
に引掛かり難く接触面４を傷つけることがなく、組立が
容易になる等の取り扱い上の利点も見られる。

次に、第５図〜第７図は本考案にかかるシール装置の好
適態様を略式で示すもので、第３図および第４図と同一
部材は同一符号でもって示す。

本例の場合、流体圧力の変化に対応してシール性を維持
・向上させるため、シール装置１の軸方向両側面７の中
間部分に環状の凹溝８を設け、該凹溝８の外内両部分、
つまり前記両側面７の外周側および内周側に２本の環状
の凸条９を設け、少なくとも内周側の凸条９に流体圧力
を導入するための複数の切欠き10を設けている。

すなわち、第５図ないし第７図に示される好適態様にお
いては、第７図に示す平面図から明らかなように、軸方
向の両側面７の中間部分に環状の凹溝８が設けられ、該
凹溝の外周側および内周側に環状の凸条９が設けられ、
内周側の凸条９は、圧力流体の複数の流路となる切欠き
10により円周方向に等分されている。この内周側の凸条
９は、幅を一定の状態で配設してもよいが、半円上の突
出部３の突出量に合わせて幅を内周側に広げた補強部17
を設けることにより、該突出部３の摩擦による変形を制
限でき、突出部３の損傷を防止することに効果がある。

かかる構成をとる場合、高圧時あるいは圧力変動の頻度
が高い場合の使用に際して、第７図に示すようにシール
装置１の両側面に設けた環状の凹溝８に、内周側の同じ
く環状の凸条９に設けられた複数の切欠き10を経て流体
圧力が導入され、一種のバックアップ圧力として作用
し、作用圧力の変動に応じてシール性の安定・向上がは
かられる。

なお、第５図ないし第７図のシール装置１では、外周面
６も円弧状の断面形状として形成されている状態を例示
している。

図示例においては、スプライン溝22の軸直角方向断面の
形状は、円弧状の場合を示したが、三角形状、台形状な
どの場合においても、突出部３の形状を溝22の断面形状
に合わせることにより、適用が可能である。しかしなが
ら、そのような場合にあっても、スプライン軸の長手方
向に沿った断面を考えた場合、上記スプライン溝22の断
面形状とその形状がほぼ一致する突出部３はその先端部
分、つまり接触面４が内側に凸の曲面を取ることは言う
までもない。

〔考案の効果〕

以上述べたように、本考案によるスプライン軸のシール
装置によれば、装着時に十分な接触面圧がスプライン溝
にも与えられるため、優れたシール性が得られるととも
に、接触面が円弧状の凸曲面から成るものであるため潤
滑被膜が完全に掻き取られないので、圧縮型シールであ
るにもかかわらず、摩擦力が低く抑えられる。また先端
部分の形状が円弧であるため、従来からのＵパッキンの
ようなリップパッキンに比べ、リップ部の引っ掛かり
や、捲れ、傷つきなどの発生がなく、装着作業が容易と
なり、シール性の向上と共に、耐久性が向上し、組込み
作業の効率化が図られるなどの生産性の向上にも寄与す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ従来からのＵパッキン
タイプのスプライン軸用のシール装置の断面図および平
面図である。 第３図および第４図は、本考案にかかるスプライン軸用
のシール装置の実施例を示すそれぞれ断面図および平面
図である。 第５図ないし第７図は、本考案にかかるスプライン軸用
のシール装置の別の実施例を示す断面図であり、第５図
は本体部分の断面図、第６図は突出部３を含む部分の断
面図、そして第７図は平面図である。 １……シール装置,2……本体,3……突出部,4……接触
面,5……内周面,6……外周面,7……側面,8……凹溝,9…
…凸状,10……切欠き,11……Ｕパッキン,12……内周面,
13……リップ,14……シール部,16……突起,17……補強
部,20……スプライン軸,21……軸外周面,22……スプラ
イン溝,23……角部,24……溝底部,25……装着溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭64−57459（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−198868（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−155263（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】スプライン軸に当接して装着されて流体圧
   力の漏れを密封するシール装置において、圧縮型シール
   の本体２の内周面５に、スプライン溝の数と同数でかつ
   スプライン溝と軸線と直角方向断面の形状がほぼ一致し
   た内周方向の突出部３を設け、前記スプライン軸に当接
   する該突出部３の先端部分と前記本体２の内周面５の先
   端部分とがスプライン軸の長手方向に沿った断面におい
   て１ないし複数の凸曲面をなすことを特徴とするスプラ
   イン軸用のシール装置。
2. 【請求項２】軸方向両側面７の中間部分に環状の凹溝８
   を設け、該凹溝の外周側および内周側に２本の環状の凸
   条９を設け、少なくとも内周側の凸条９に流体圧力を導
   入するための複数の切欠き10が設けられた請求項１記載
   のスプライン軸用のシール装置。