JPWO2010116932A1 - 密封装置 - Google Patents

Abstract

回転用途において相手部材の構造等にかかわらず組合せシールの構成部材同士の摺動を抑制できる密封装置を提供する。軸の外周面に設けられた環状溝に装着され、軸孔の内周面に密着するとともに環状溝の側壁面に摺動自在に接触する樹脂製の第１リング部材１０と、該第１リング部材と環状溝の溝底との間に装着され、第１リング部材１０を軸孔内周面に向かって押し付けるゴム状弾性体製の第２リング部材２０と、を備える密封装置１において、第１リング部材１０は、円周上の少なくとも一箇所でカットされたような形状を有することによって形成される端部１４、１５の間に隙間を有し、第２リング部材２０は、第１リング部材１０と第２リング部材２０との間の回転を抑制すべく、第１リング部材１０の隙間に嵌ることが可能な凸部２１、２２を有する。

Description

本発明は、ハウジングの軸孔と該軸孔に挿入される回転軸との間の環状隙間を密封する密封装置に関するものである。

油圧機器に用いられる密封装置は、用途に応じて種々の形態のものが使い分けられる。図６〜図８を参照して、従来技術に係る密封装置について説明する。図６〜図８は、それぞれ従来技術に係る密封装置の模式的半断面図である。

例えば、油圧保持を目的とする場合には、図６に示すようなシールリング１０１が用いられる。シールリング１０１は、ハウジング２００の軸孔２０１に挿入される軸３００の外周面に設けられた環状溝３０１に装着され、軸孔２０１の内周面および環状溝３０１の側壁面にそれぞれ密着することにより、軸孔２０１と軸３００のとの間の環状隙間４００を密封する。

また、油の密封性が求められる場合には、シールリップを備えたリップパッキンや、図７に示すようなＰＴＦＥリング１０２と弾性リング１０３とを組み合わせた組合せシール（ＳＰシール）が用いられる。耐摩耗性に優れるＰＴＦＥリング１０２が軸孔２０１の内周面および環状溝３０１の側壁面に対して摺動自在に接触するとともに、ゴムリング１０３がＰＴＦＥリング１０２の各シール面に対する密着性を高めるように構成されている。

さらに、回転や揺動の動きがある部位に組合せシールが用いられる場合には、図８に示すように、ＰＴＦＥリング１０２の回転を抑制する回り止め１０４を設けて、ＰＴＦＥリング１０２との摺動によるゴムリング１０３の摩耗を防止する構成が知られている。

しかし、上述のような回り止め１０４を設けるためには、相手部材であるハウジング２００や軸３００に特別な設計が必要となり、適用可能な相手部材の構造等が限定されてしまう。したがって、相手部材の構造上の都合によって回り止め１０４を設けることができない場合には、ＰＴＦＥリング１０２と弾性リング１０３とを接着等させることによって対処する場合がある。しかし、ハウジング２００と軸３００との間の回転数が高い場合には、接着箇所にはがれが生じてしまい、ＰＴＦＥリング１０２と弾性リング１０３との摺動を十分に防止できない場合がある。

なお、関連する技術としては特許文献１〜４に記載されたものがある。

実開昭６２−０６８０７４号公報 実開平０６−０１２８７２号公報 特開平０９−１３３２１６号公報 特開２００３−０１４１３３号公報

本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、回転用途において相手部材の構造等にかかわらず組合せシールの構成部材同士の摺動を抑制することができる密封装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明における密封装置は、
ハウジングに設けられた軸孔と、該軸孔に挿入され該軸孔に対して回転する軸と、の間の環状隙間を密封する密封装置であって、
前記軸孔と前記軸のうちの一方の周面に設けられた環状溝に装着され、他方の周面に密着するとともに前記環状溝の側壁面に摺動自在に接触する樹脂製の第１リング部材と、
該第１リング部材と前記環状溝の溝底との間に装着され、前記第１リング部材を前記他方の周面に向かって押し付けるゴム状弾性体製の第２リング部材と、
を備える密封装置において、
前記第１リング部材は、円周上の少なくとも一箇所でカットされたような形状を有することによって形成される端部の間に隙間を有し、
前記第２リング部材は、前記第１リング部材と前記第２リング部材との間の回転を抑制すべく、前記第１リング部材の前記隙間に嵌ることが可能な凸部を有することを特徴とする。

ここで、回転には、一方向のみの回転運動だけでなく、両方向の回転運動、特定の範囲内において両方向に交互に回転する回転運動（揺動）等が含まれる。

本発明によれば、第２リング部材の凸部と第１リング部材の端部間の隙間とが嵌り合うことにより、第１リング部材と第２リング部材との間の回転が抑制される。したがって、互いに密着する第１リング部材と第２リング部材との間の摺動が抑制され、ゴム状弾性体からなる第２リング部材の摩耗が抑制される。

また、本発明によれば、第１リング部材と第２リング部材との間の摺動を抑制するために、密封装置の装着相手である軸やハウジングに特別な構造等が不要となる。したがって、適用可能な相手部材の構造等の制約が解消され、回転用途における組合せシールの適用範囲の拡大を図ることができる。

以上説明したように、本発明により、回転用途において相手部材の構造等にかかわらず組合せシールの構成部材同士の摺動を抑制できる。

実施例に係る密封装置を軸方向から見た模式図である。 図１ＡのＣ矢視図である。 図１ＡのＢＢ断面図である。 図１ＡのＡＡ断面図である。 実施例に係る密封装置の使用状態を説明する模式的半断面図である。 樹脂リングのカット部周辺における実施例に係る密封装置の模式的斜視図である。 変形例１の構成を説明する模式的斜視図（樹脂リングのカット部周辺を分解した状態）である。 変形例１の構成を説明する模式的斜視図（樹脂リングのカット部周辺を組み付けた状態）である。 変形例２の構成を説明する模式的斜視図（樹脂リングのカット部周辺を分解した状態）である。 変形例２の構成を説明する模式的斜視図（樹脂リングのカット部周辺を組み付けた状態）である。 従来技術に係る密封装置の模式的半断面図である。 従来技術に係る密封装置の模式的半断面図である。 従来技術に係る密封装置の模式的半断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例）
図１Ａ〜図５Ｂを参照して、本発明の実施例に係る密封装置について説明する。図１Ａ〜図１Ｄは、本発明の実施例に係る密封装置の構成を説明する模式図であり、図１Ａは軸方向から見た図、図１Ｂは図１ＡのＣ矢視図、図１Ｃは図１ＡのＢＢ断面図、図１Ｄは図１ＡのＡＡ断面図をそれぞれ示す。図２は、本発明の実施例に係る密封装置の使用状態を説明する模式的半断面図である。図３は、樹脂リングのカット部周辺における本発明の実施例に係る密封装置の模式的斜視図である。図４Ａ及び図４Ｂは、変形例１の構成を説明する模式的斜視図であり、図４Ａは樹脂リングのカット部周辺を分解した状態、図４Ｂは樹脂リングのカット部周辺を組み付けた状態をそれぞれ示す。図５Ａ及び図５Ｂは、変形例２の構成を説明する模式的斜視図であり、図５Ａは樹脂リングのカット部周辺を分解した状態、図５Ｂは樹脂リングのカット部周辺を組み付けた状態をそれぞれ示す。

本実施例に係る密封装置１は、第１リング部材としての樹脂リング１０と、第２リング部材としての弾性リング２０と、から構成される、いわゆる組合せシールである。

密封装置１は、ハウジング２００に設けられた軸孔２０１に挿入される軸３００の外周面に設けられた環状溝３０１に装着され、軸孔２０１の内周面と軸３００の外周面との間の環状隙間４００を密封する。軸３００は軸孔２０１に対して回転可能に設けられている。軸３００の回転運動には、軸孔２０１に対する一方向のみの回転運動だけでなく、両方向の回転運動、特定の範囲内において両方向に交互に回転する回転運動（揺動）等が含まれる。

樹脂リング１０は、環状溝３０１の開口部側に配置され、弾性リング２０は、樹脂リング１０と環状溝３０１の溝底との間に配置される。

樹脂リング１０は、ＰＴＦＥ等の樹脂材料からなる断面略矩形の環状部材である。環状溝３０１に装着された樹脂リング１０は、軸方向一方側の領域から作用する圧力Ｐによって軸方向他方側の領域に押し込められるとともに、弾性リング２０によって外径方向に付勢される。これにより、樹脂リング１０の側面１１が環状溝３０１の側壁面に密着するとともに外周面１２が軸孔２０１の内周面に密着し、環状隙間４００が密封される。

なお、軸３００が軸孔２０１に対して回転した場合には、樹脂リング１０の側面１１と環状溝３０１の側壁面とが互いに摺動しながら接触することになる。

樹脂リング１０は、円周上の一箇所でカットされたような形状を有しており、このカット部１３を開くように変形させることで環状溝３０１に装着可能に構成されている。

このようなカット部１３を備えた樹脂リング１０は、略Ｃ字状の予めカット部が形成された状態の成形品を作成し、カット部１３が閉じるように後から癖付けすることで製作してもよい。あるいは、初めにリング状の成形品を作成し、後からその円周上の一箇所を専用の治具等を用いて実際に切断することで製作してもよい。

また、カット部１３は一箇所だけでなく、複数箇所に設けてもよい。複数箇所にカット部１３を設けることで樹脂リング１０を複数の部材に分割可能に構成し、組み付け性の向上を図ってもよい。

本実施例に係る樹脂リング１０のカット部１３は、いわゆるステップカットと呼ばれる形状で構成されている。

すなわち、カット部１３が設けられることによって形成される樹脂リング１０の両端部のうち一方の端部１４には、軸方向一方側から周方向に突出する凸部１４ａが設けられている。これにより、一方の端部１４は、凸部１４ａの先端面１４ｂと、凸部１４ａの軸方向他方側に設けられた端面１４ｃと、これら周方向の位置が異なる２つの端面１４ｂ、１４ｃをつなぐ軸に垂直な段差面１４ｄと、を備える、周方向に段差のある端部形状に構成されている。一方、樹脂リング１０の他方の端部１５は、一方の端部１４と対称的な形状であり、軸方向の他方側から周方向に突出する凸部１５ａが設けられ、２つの端面１５ｂ、１５ｃとそれらをつなぐ軸に垂直な段差面１５ｄと、を備える段差形状に構成されている。

以上のように構成された樹脂リング１０は、凸部１４ａと凸部１５ａとが軸方向に隣接するように一方の端部１４と他方の端部１５とが組み合わさることで、カット部１３が閉じた状態となる。このとき、一方の端部１４の段差面１４ｄと他方の端部１５の段差面１５ｄは部分的に接触した状態となる。また、一方の端部１４の端面１４ｂと他方の端部１５の端面１５ｃ、一方の端部１４の端面１４ｃと他方の端部１５の端面１５ｂが、それぞれ隙間を空けて対向した状態となる。

樹脂リング１０の外周面１２は、カット部１３が閉じた状態、すなわち、段差面１４ｄと段差面１５ｄとが接触状態となることで、略環状に連続するシール面を形成する。

弾性リング２０は、合成ゴム等の弾性体からなる断面略矩形の環状部材であり、樹脂リング１０と略同じ高さ（軸方向の幅）を有している。

樹脂リング１０と環状溝３０１の溝底との間に装着された弾性リング２０は、樹脂リング１０を軸孔２０１の内周面に押し付けて、樹脂リング１０の外周面１２と軸孔２０１の内周面との間の密着性を高める。

樹脂リング１０の内周面に密着する弾性リング２０の外周面には、外径方向に突出する２つの凸部２１、２２が設けられている。２つの凸部２１、２２はそれぞれ、弾性リング２０の外周面が樹脂リング１０の内周面に密着したときに、樹脂リング１０のカット部１３の隙間に嵌ることが可能に構成されている。

凸部２１は、弾性リング２０の外周面の軸方向一方側の領域に設けられており、樹脂リング１０の一方の端部１４の凸部１４ａの先端面１４ｂと、他方の端部１５の端面１５ｃとの間の隙間に嵌り込む。また、凸部２２は、弾性リング２０の外周面の軸方向他方側の領域に設けられており、樹脂リング１０の他方の端部１５の凸部１５ａの先端面１５ｂと、一方の端部１４の端面１４ｃとの間の隙間に嵌り込む。

樹脂リング１０のカット部１３に形成される隙間は、本来、樹脂リング１０の寸法誤差や周長変化を吸収する目的で設けられるものである。すなわち、寸法誤差が大きい場合や温度変化等によって樹脂リング１０の周長が変化した場合には、樹脂リング１０の両端部１４、１５が、段差面１４ｄ、１５ｄの接触状態を維持したまま端面１４ｂ、１４ｃ、１５ｂ、１５ｃ間の隙間を狭める又は拡げるように、周方向に互いに接近又は離間することで、軸孔２０１の内周面および環状溝３０１の側壁面に対する樹脂リング１０の適正なシール状態が維持されるように構成されている。

本実施例ではカット部１３の隙間が弾性リング２０の凸部２１、２２によってある程度埋められることになるが、凸部２１、２２とカット部１３の端面との間に予め隙間を設けておくことによって、あるいは、凸部２１、２２の弾性変形を生じることによって、カット部１３の隙間の変化を許容することが可能である。

また、本実施例では、凸部２１、２２の側面とカット部１３の段差面１４ｄ、１５ｄと間に隙間が設けられている。この隙間は、カット部１３を閉じるとき等において凸部２１、２２が凸部１４ａ、１５ａの接触面の間に噛み込まれるのを抑制するとともに、カット部１３の隙間が狭くなったときに、圧縮された凸部２１、２２の一部が逃げることができるようにするためのスペースとなっている。

本実施例によれば、樹脂リング１０の端部１４、１５間に設けられた隙間と、弾性リング２０に設けられた凸部２１、２２と、が嵌り合うことにより、樹脂リング１０と弾性リング２０との間で回転を生じるのが抑制される。したがって、互いに密着する樹脂リング１０と弾性リング２０との摺動が抑制され、ゴム製の弾性リング２０が樹脂製の樹脂リング１０との摺動によって摩耗するのが抑制される。

また、樹脂リング１０のカット部１３に形成される隙間は、カット部１３における漏れ流路を形成するが、本実施例によれば、弾性リング２０の凸部２１、２２が樹脂リング１０のカット部１３の隙間を完全に、あるいは、ある程度埋めることにより、カット部１３における漏れ量の低減を図ることができる。

また、本実施例によれば、樹脂リング１０と弾性リング２０との間の摺動を抑制するために、密封装置１の装着相手であるハウジング２００の軸孔２０１や軸３００を特別な構造等に変更する必要がない。したがって、適用可能な相手部材の構造等の制約が解消され、回転用途における組合せシールの適用範囲の拡大を図ることができる。

また、本実施例によれば、カット部１３の隙間に嵌った凸部２１、２２が環状隙間４００に露出する構成となっているので、凸部２１、２２とカット部１３の隙間との嵌合状態を外部から確認することが可能となる。したがって、装着不良の発見が容易となり、装着状態が正しくないまま使用されることを防止することができる。

（変形例）
図４Ａ〜図５Ｂを参照して、本発明の実施例に係る密封装置の変形例について説明する。なお、ここでは、実施例とは異なる事項についてのみ説明し、共通する部材や構成については実施例と同じ符号を付して詳しい説明を省略する。

樹脂リング１０のカット部１３の構成としては、上述のステップカット形状だけでなく、他にも従来から種々の構成が知られている。本発明は、そのような種々の構成に対しても適用することができる。

例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示すカット部１３ａは、一方の端部１４の凸部１４ａよりも内周側に第２の凸部１４ｅが設けられている。第２の凸部１４ｅは、他方の端部１５の凸部１５ａの内周面に接触する外周面１４ｆを備えている。他方の端部１５も同様に、凸部１５よりも内周側に第２の凸部１５ｅが設けられている。第２の凸部１５ｅは、一方の端部１４の凸部１４ａの内周面と接触する外周面１５ｆを備えている。また、これら第２の凸部１４ｆ、１５ｆの先端面１４ｇ、１５ｇ間には周長変化等を吸収するための隙間が形成される。

このカット部１３ａは、上記実施例のステップカット形状よりも凸部１４ａ、１５ａの接触面が増えることにより、カット部の隙間からの漏れを効果的に抑制できる構成となっている。

一方、弾性リング２０には、上記実施例とは異なり、一つの凸部２３が外周面に設けられている。この凸部２３は、樹脂リング１０のカット部１３ａにおける第２の凸部１４ｅ、１５ｅの先端面１４ｇ、１５ｇ間の隙間に嵌ることが可能に構成されている。

また、図５Ａ及び図５Ｂに示すカット部１３ｂは、一方の端部１４に、凸部１４ａよりもさらに周方向に突出する第２の凸部１４ｈが、凸部１４ａよりも内周側に凸部１４ａと一体的に設けられている。第２の凸部１４ｈは、他方の端部１５の凸部１５ａの内周面に接触する外周面１４ｉを備えている。一方、他方の端部１５には、凸部１５ａの内周側において端面１５ｃよりも周方向に凹む凹部１５ｈが設けられている。凹部１５ｈは、凸部１５ａの内周面と連続的な内周面１５ｉを備えている。この内周面１５ｉは、カット部１３ｂが閉じた状態において、凸部１５ａの内周面とともに一方の端部１４の第２の凸部１４ｈの外周面１４ｉと接触する。また、第２の凸部１４ｈの先端面１４ｊと凹部１５ｈの端面１５ｊとの間には周長変化等を吸収するための隙間が形成される。

このカット部１３ｂも、図４Ａ及び図４Ｂに示すカット部１３ａと同様、上記実施例のステップカット形状よりも凸部１４ａ、１５ａの接触面が増えることにより、カット部の隙間からの漏れを効果的に抑制できる構成となっている。

一方、弾性リング２０には、図４Ａ及び図４Ｂに示す変形例と同様、一つの凸部２３が外周面に設けられている。この凸部２３は、樹脂リング１０のカット部１３ｂにおける第２の凸部１４ｈの先端面１４ｊと凹部１５ｈの端面１５ｊとの間の隙間に嵌ることが可能に構成されている。

図４Ａ〜図５Ｂに示す変形例においても、上記実施例と同様、樹脂リング１０の端部１４、１５間に設けられた隙間と、弾性リング２０に設けられた凸部２３とが嵌り合うことにより、樹脂リング１０と弾性リング２０との間で回転を生じるのが抑制され、樹脂リング１０と弾性リング２０との摺動による弾性リング２０の摩耗が抑制される。

また、樹脂リング１０のカット部１３ａ、１３ｂに形成される隙間は、例えば、軸３００の偏心等によって環状隙間４００の大きさが部分的に拡がったときには、カット部１３における漏れ流路を形成する場合があるが、弾性リング２０の凸部２３が樹脂リング１０のカット部１３ａ、１３ｂの隙間を完全に、あるいは、ある程度埋めることにより、カット部１３ａ、１３ｂにおける漏れ量の低減を図ることができる。

また、樹脂リング１０と弾性リング２０との間の摺動を抑制するために、ハウジング２００の軸孔２０１や軸３００に特別な構造等が不要となり、適用可能な相手部材の構造等の制約が解消され、回転用途における組合せシールの適用範囲の拡大を図ることができる。

なお、上記実施例および変形例では、密封装置１が軸３００外周面に形成された環状溝３０１に装着される構成について説明したが、密封装置１がハウジング２００の軸孔２０１内周面に設けられた環状溝に装着される構成であっても、本発明を適用することが可能である。

１ 密封装置
１０ 樹脂リング
１１ 側面
１２ 外周面
１３ カット部
１４ 一方の端部
１４ａ 凸部
１４ｂ 端面
１４ｃ 端面
１４ｄ 段差面
１５ 他方の端部
１５ａ 凸部
１５ｂ 端面
１５ｃ 端面
１５ｄ 段差面
２０ 弾性リング
２１、２２ 凸部
２００ ハウジング
２０１ 軸孔
３００ 軸
３０１ 環状溝
４００ 環状隙間

Claims (1)

1. ハウジングに設けられた軸孔と、該軸孔に挿入され該軸孔に対して回転する軸と、の間の環状隙間を密封する密封装置であって、
   前記軸孔と前記軸のうちの一方の周面に設けられた環状溝に装着され、他方の周面に密着するとともに前記環状溝の側壁面に摺動自在に接触する樹脂製の第１リング部材と、
   該第１リング部材と前記環状溝の溝底との間に装着され、前記第１リング部材を前記他方の周面に向かって押し付けるゴム状弾性体製の第２リング部材と、
   を備える密封装置において、
   前記第１リング部材は、円周上の少なくとも一箇所でカットされたような形状を有することによって形成される端部の間に隙間を有し、
   前記第２リング部材は、前記第１リング部材と前記第２リング部材との間の回転を抑制すべく、前記第１リング部材の前記隙間に嵌ることが可能な凸部を有することを特徴とする密封装置。

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