KR100483645B1

KR100483645B1 - 밀봉 구조

Info

Publication number: KR100483645B1
Application number: KR10-2000-7011515A
Authority: KR
Inventors: 가시마미쯔히로; 하라사다아끼; 간다마사히데; 미쯔시마고지
Original assignee: 카야바 고교 가부시기가이샤
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2005-04-18
Also published as: WO2000049315A1; CN1294664A; EP1074769A1; KR20010042777A; EP1074769A4; CN1126888C; US6454273B1

Abstract

본 발명의 밀봉 구조는 미끄럼 이동 부재(2)와, 미끄럼 이동 부재를 미끄럼 이동 가능하게 수용 장착하는 지지 부재(1)와, 미끄럼 이동 부재(2)와 지지 부재(1) 사이에 개재 장착된 밀봉 링(5)을 구비하고, 상기 밀봉 링(5)은 작동유의 압력이 작용하는 립부(10)와, 작용 압력을 지지하는 힐부(11)로 형성되는 밀봉 구조에 있어서, 상기 립부(10)의 내주와 외주 사이의 환상의 수압 면적이 상기 힐부(11)의 내주와 외주 사이의 환상의 지지 면적보다도 작은 구성으로 하였으므로, 링 밀봉에 작용하는 압력을 힐부의 지지 면적보다 립부의 수압 면적을 작게 함으로써 저감하여 힐부의 미끄럼 이동면 측으로의 변형을 방지한다.

Description

밀봉 구조{SEAL STRUCTURE}

본 발명은 밀봉 구조, 특히 유압 실린더 등에 이용하는 밀봉 구조의 개량에 관한 것이다.

종래, 유압 실린더 등의 베어링부의 밀봉 구조로서는 일본 실용신안 공개 평4-138160호에 기재된 바와 같이 밀봉 링의 힐부의 비어져 나옴을 방지하기 위해 백업 링을 장착한 것이나, 일본 특허 공고 평6-100202호에 기재된 바와 같이 밀봉 링에 작용하는 압력을 경감하기 위해 언로드 밸브(버퍼링)를 설치한 것이 있다.

그러나, 이러한 종래의 밀봉 구조에 있어서는 예를 들어 일본 실용신안 공개 평4-138160호에 기재된 것에서는 밀봉 링의 끼워 맞춤 홈이 내외경 모두 평행하고, 밀봉 링의 축 방향의 수압(受壓) 면적은 내외 립 직경 전체면이며, 따라서 힐부의 지지 면적은 상기 수압 면적과 대략 동일하게 되어 있다.

이로 인해 고압시에는 힐부의 면압이 높아져, 미끄럼 이동면으로의 비어져 나옴 변형 및 미끄럼 이동면에 대한 면압 구배가 크기 때문에, 작동유막의 박리성이 크고, 박리에 의한 오일 누설이 발생한다고 하는 문제가 있었다.

또, 고압이 될수록, 작동유막의 박리성이 강해지는 구성으로 되어 있으므로, 미끄럼 이동부가 무윤활 상태가 되어 마찰이 증대하고, 나아가서는 마찰 열이 발생하여 미끄럼 이동부의 열 변질을 야기해, 이상 마모한다고 하는 문제를 생각할 수 있다.

또한 일본 특허 공고 평6-100202호에 기재된 버퍼링과 밀봉 링을 조합한 구성에서는 버퍼링은 작동유막을 확보하기 위해 완전히 밀폐하는 구조로는 되어 있지 않으며, 예를 들어 유압 실린더의 신축 작동 중 어떠한 경우라도 로드측 오일실이 고압이 되는 유량 재생 회로에 있어서는 밀봉 링과 버퍼링 사이의 압력이 축압되고, 장시간에 걸쳐 부하 압력이 작동하는 상태에서는 밀봉 링으로의 고압 작용을 방지할 수 없다고 하는 문제를 생각할 수 있다.

본 발명은 이들 문제를 해결하는 밀봉 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본 발명의 제1 실시 형태를 도시한 구성도이다.

도2는 마찬가지로 밀봉 링의 상세 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도3은 마찬가지로 밀봉 링의 프리 형상을 도시한 절결도이다.

도4는 종래의 밀봉 링 형상에서의 작용 압력과 변형을 도시한 모식도이다.

도5는 제1 실시 형태에서의 밀봉 링의 작용 압력과 변형을 도시한 모식도이다.

도6은 제2 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도7은 제3 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도8은 제4 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도9는 제5 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도10은 제6 실시 형태의 밀봉 링의 상세 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도11은 제6 실시 형태에서의 밀봉 링의 작용 압력과 변형을 도시한 모식도이다.

도12는 제7 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도13은 제8 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도14는 제9 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도15는 제10 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도16은 제11 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도17는 제12 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도18은 제13 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도19는 제14 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도20은 제15 실시 형태를 도시한 구성도이다.

도21은 마찬가지로 밀봉 링의 상세 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도22는 제15 실시 형태에서의 밀봉 링의 작용 압력과 변형을 도시한 모식도이다.

도23은 제16 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도24는 제17 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도25는 제18 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도26은 제19 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도27은 제20 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도28은 제21 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도29는 제22 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도30은 제23 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도31은 제24 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도32는 제25 실시 형태의 형상을 도시한 주요부 단면도이다.

도33은 제26 실시 형태를 도시한 구성도이다.

도34는 제27 실시 형태를 도시한 구성도이다.

도35는 제28 실시 형태를 도시한 구성도이다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 미끄럼 이동 부재와, 미끄럼 이동 부재를 미끄럼 이동 가능하게 지지하는 지지 부재와, 미끄럼 이동 부재와 지지 부재 사이에 개재 장착된 밀봉 링을 구비한 밀봉 구조에 있어서, 상기 밀봉 링은 수납 오목부에 수용 장착되고, 작동유의 압력이 작용하는 립부와, 밀봉 링에 작용하는 압력을 상기 수납 오목부의 측벽면으로 지지하는 힐부가 탄성체에 의해 형성되고, 상기 립부의 내주와 외주 사이의 환상의 수압 면적을 상기 힐부의 내주와 외주 사이의 환상의 지지 면적보다도 작게 했다.

상기 밀봉 링이 지지 부재 또는 미끄럼 이동 부재에 개재 장착되는 구성으로 했다.

따라서, 립부에 작동 유압이 작용하는 경우에, 립부의 수압 면적을 힐부의 지지 면적보다 작게 하였으므로, 밀봉 링을 변형시키려고 하는 추력은 작아진다. 더구나 힐부의 지지 면적은 립부의 수압 면적보다 크기 때문에, 힐부에 발생하는 면압은 저감된다. 이로 인해 힐부의 미끄럼 이동면으로의 비어져 나옴 현상을 방지 할 수 있어 오일 누설에 대한 내구 신뢰성을 향상할 수 있다. 또한, 힐부의 면압을 일정 비율로 저감할 수 있으므로, 고압 작용시의 힐부의 미끄럼 이동면으로의 접촉을 억지하여 마찰을 저감하게 된다. 또한, 힐부의 면압을 작게 하였으므로, 밀봉 링의 사용 한계 압력을 보다 고압화할 수 있어 버퍼링 등의 감압 기구를 폐지하는 것도 가능해진다. 따라서, 밀봉부의 미끄럼 이동 방향의 치수가 단축되어 밀봉 구조 전체를 소형화할 수 있다. 밀봉 링의 형상이 대칭 형상이 아니므로, 밀봉 링 부착시에 부착 실수를 방지하여, 확실하게 밀봉성을 보증할 수 있다고 하는 효과도 기대할 수 있다.

상기 밀봉 링의 힐부가 밀봉 링의 미끄럼 이동면과 반대 방향을 향해 립부로부터 벗어나는 테이퍼면으로 구성되는 구성으로 하였으므로, 고압 작용시의 밀봉부의 변형력을 홈 바닥 방향으로 밀어내고, 지지면의 면압 분포를 더욱 균등화하여 미끄럼 이동면으로의 힐부의 비어져 나옴, 달라 붙음을 방지할 수 있다.

상기 수납 오목부에 밀봉 링의 힐부와, 힐부를 보유 지지하는 보유 지지 부재를 개재 장착하고, 이들의 접촉면 사이에 작동유의 압력이 작용하고 있지 않을 때, 힐부의 미끄럼 접촉면과 반대 방향을 향할수록 커지는 간극을 마련하는 구성으로 하였으므로, 밀봉부의 변형이 확실하게 반미끄럼 이동면 방향을 향하여 미끄럼 이동 부재측으로의 변형을 억지하므로, 미끄럼 이동 부재에 대한 면압·면압 구배가 작용 압력의 영향을 받기 어려워 매우 안정된 밀봉 기능을 실현하는 것이 가능해진다.

상기 밀봉 링의 립부와 힐부 사이를 연결하는 중간부의 외주에는 테이퍼면이 형성되어 있는 구성으로 하였으므로, 립부의 압력이 그대로 힐부의 지지면에 작용하는 일 없이, 테이퍼면에 따르도록 압력 분포도 분산하고, 힐부에서는 힐부의 지지면 전체면에 걸쳐 더욱 균일한 압력 분포로 할 수 있다.

상기 중간부의 테이퍼면과 밀봉 링을 개재 장착하는 수납 오목부의 내주부 사이의 작동유를 힐부로 유도하는 작동유 제거 홈을 마련하였으므로, 립부에 작용하는 고압이 테이퍼면에 누설되어도 작동유 제거 홈을 이용하여 대기압의 힐부측으로 배출할 수 있어 테이퍼면이 고압이 작용하는 립부의 수압 면적에 가미되는 것을 방지할 수 있다.

힐부측의 내주와 피스톤 로드 사이의 간극을 갖고, 힐부의 외주와 수납 오목부의 내주 사이에 소정의 밀봉 링 변형 흡수용 간극을 구획했다.

힐부측의 내주와 피스톤 로드 사이에 간극을 갖고, 상기 립부의 수압 면적과 힐부의 지지 면적이 대략 동일하게 형성되는 한편, 힐부의 외주와 수납 오목부의 내주 사이에 소정의 밀봉 링 변형 흡수용의 간극을 구획했다.

상기 힐부의 내외주 간극의 합계 용적은 립부의 수압 면적 투영하의 환상 원주체(圓柱體) 체적의 10 내지 35%의 용적이며, 또한 외주부에 마련한 간극의 용적은 내주부 간극 용적의 0.6배 이상인 구성으로 했다.

상기 힐부의 내외주 간극의 합계 용적은 밀봉 링 체적의 20 내지 45%의 용적 이며, 또한 외주부에 마련한 간극의 용적은 내주부 간극 용적의 1.0배 이상인 구성으로 했다.

상기 힐부의 외주 간극을 실린더 헤드의 수납 오목부에 오목형으로 마련했다.

상기 힐부의 외주 간극을 밀봉 링에 오목형으로 형성했다.

상기 밀봉 링의 힐부 외주는 테이퍼 형상을 갖는다.

상기 밀봉 링의 힐부 외주에 수납 오목부와의 사이에서 복수의 환상 간극을 형성하는 환상 홈을 형성한다.

상기 밀봉 링의 립부와 힐부 사이를 테이퍼형의 중간부로 형성하고, 밀봉 링의 중간부와 대면하는 수납 오목부의 내주 사이에 간극을 형성했다.

상기 밀봉 링의 중간부와 그에 접하는 수납 오목부의 내주를 원호형으로 형성했다.

상기 밀봉 링의 힐부 외주를 직경이 다른 복수의 단차부로 형성했다.

이상의 구성에 의해, 립부에 작용하는 압력에 의해 밀봉 링이 변형하는 체적에 상당하는 용적을 갖는 간극을 힐부의 외주측에 설치하게 되며, 작용 압력에 의한 밀봉 링의 변형을 이 간극으로 유도하고, 밀봉 링 내주측으로의 변형을 대부분 무시할 수 있을 정도로 작게 할 수 있어 힐부의 피스톤 로드와의 간섭을 방지해, 마찰의 증대나 마찰 열에 의한 밀봉 링의 이상 마모나 내구 성능의 저하 등의 문제점을 해소하는 것이 가능해진다.

또한 힐부의 피스톤 로드측으로의 변형을 억지할 수 있으므로, 내압 성능을 향상할 수도 있어 종래 이상의 고압 조건하에서도 밀봉성, 내구성을 확보할 수 있다.

상기 밀봉 링의 외주와 밀봉 링을 개재 장착하는 수납 오목부의 내주 사이의 압력을 배출하는 압력 제거 구멍을 실린더 헤드를 관통하도록 설치했다.

상기 밀봉 링의 외주와 밀봉 링을 개재 장착하는 수납 오목부의 내주 사이의 압력을 힐측으로 유도하는 압력 제거 홈을 마련했다.

지지 부재에 압력 제거 구멍 혹은 밀봉 링에 압력 제거 홈을 마련하였으므로, 압력 제거 구멍 또는 홈을 이용하여 간극 내의 압력을 대기압측으로 배출할 수 있어, 간극에 잔류한 유체가 밀봉 링의 변형을 저지하는 것을 방지할 수 있다.

상기 밀봉 링 변형 흡수용의 간극에 밀봉 링의 외주측으로의 변형을 허용하고, 또한 흡수하는 탄성 부재를 배치했다.

상기 탄성 부재와 상기 밀봉 링 사이, 또는 상기 탄성 부재와 상기 지지 부재 사이의 적어도 한쪽에 공극을 마련했다.

상기 탄성 부재는 간극부에 간극없이 수용 장착했다.

이상의 구성에 의해, 밀봉 링은 그 본체와, 그 외주에 설치된 탄성 부재로 구성되어 있으며, 탄성 부재의 형상, 재료 특성, 간극부 용적 등을 고려함으로써, 립측에 작용하는 압력에 비례하여 외주측으로의 변형을 허용하고, 또한 이것을 흡수하는 것이 가능해져 내경 치수의 변화를 대략 제로로 할 수 있다. 따라서 피스톤 로드와의 접촉, 맞물림을 방지하여 마찰의 증대나 오일 누설 등의 문제를 해소한다.

또한 탄성 부재는 밀봉 링과는 별개의 부품이므로, 형상이나 재료를 자유롭게 변화시켜 밀봉 링의 변형을 자유롭게 제어할 수 있다.

또한 밀봉 링과 탄성 부재로 분할함으로써, 각각의 부품 형상을 단순화할 수 있어 금형 비용이나 작업 효율의 향상을 기대할 수 있다.

밀봉 링의 내경 치수 변화를 작게 억제함으로써, 내경부에 발생하는 응력을 저감할 수 있어 밀봉부의 피로 강도가 향상되어 내구성이 향상된다.

또한 탄성 부재의 내주측, 외주측에 소정의 간극을 마련함으로써, 탄성 부재의 탄성 특성과 아울러, 밀봉 링의 변형을 제어할 수도 있다.

상기 밀봉 링의 립부의 외주가 밀착하는 상기 수납 오목부와 상기 오일실을 연통하여, 상기 립부의 외주에 밀착하는 수납 오목부와 대략 동일 직경을 갖는 연통 구멍을 마련했다.

상기 밀봉 링은 립부와 힐부 사이의 외주부에 네킹부를 형성하고, 상기 네킹부의 내주와 외주 사이의 환상의 수압 면적이 상기 힐부의 내주와 외주 사이의 환상의 지지 면적보다도 작게 형성하고, 상기 밀봉 링의 립부의 외주가 밀착하는 상기 수납 오목부와 상기 오일실을 연통하여, 네킹부의 외주 직경 이상의 크기를 갖는 연통 구멍을 마련했다.

윤활재의 압력이 작용하는 립부의 수압 면적 혹은 네킹부의 수압 면적이, 힐부의 지지 면적보다도 작은 밀봉 링이 수용 장착되는 지지 부재의 수납 오목부의 형상은 립부의 외주에 밀착하는 수납 오목부와 오일실이 립부의 외주에 접하는 수납 오목부의 내경과 거의 동일한 직경 혹은 네킹부의 외주 직경 이상의 크기를 갖는 연통 구멍을 거쳐서 접속하도록 되어 있다.

밀봉 링을 부착할 때, 밀봉 링의 립부의 외주에 접하는 지지 부재의 수납 오목부와 연통 구멍을 통과하면 좋고, 각 부품의 변형량을 작게 억제할 수 있어 부품의 흠집 방지나, 부품이 부착 정밀도 향상, 작업성의 향상을 기대할 수 있다. 또한 보링(boring) 가공의 절삭량을 저감할 수 있어 가공 정밀도의 향상이나 가공비 저감이 가능해진다.

밀봉 성능에 크게 기여하는 립부의 외주가 밀착하는 수납 오목부의 절삭 가공은 보링 가공으로부터 통상의 내경 가공으로 변경할 수 있으므로, 가공면의 거칠기 및 치수 정밀도를 향상할 수 있어 그 관리도 용이해진다고 하는 효과가 있다.

립부에 작동 유압이 작용하는 경우에, 립부의 수압 면적을 힐부의 지지 면적보다 작게 하였으므로, 버퍼링 없이 직접적으로 립부에 고압이 작용하더라도, 밀봉 링을 변형시키려고 하는 추력은 작아진다. 더구나 힐부의 지지 면적은 립부의 수압 면적보다 크기 때문에, 힐부에 발생하는 면압은 저감된다. 이로 인해 힐부의 미끄럼 이동면으로의 비어져 나옴 현상을 방지할 수 있어 오일 누설에 대한 내구 신뢰성을 향상할 수 있다. 또한, 힐부의 면압을 일정 비율로 저감할 수 있으므로, 고압 작용시의 힐부의 미끄럼 이동면으로의 접촉을 억지하여 마찰을 저감하게 된다.

또한 밀봉 링의 형상이 미끄럼 이동 부재의 중심축 직각 방향으로는 대칭이 아니므로, 밀봉 링의 어긋남을 막는 효과도 기대할 수 있다.

덧붙여서, 립부에 작용하는 압력도 그 수압 면적이 작아짐으로써 저감되고, 지지 부재의 내압 강도 레벨을 낮게 할 수 있어, 결과로서 지지 부재의 외경을 작게 하는 것이 가능해져 경량화나 비용 절감에 효과가 있다.

또한 상기의 효과에다가, 립부의 치수 규제가 해제되므로, 형상 자유도가 높아진다고 하는 효과도 있다.

상기 밀봉 링의 외주부와 밀봉 링을 개재 장착하는 수납 오목부의 내주부 사이의 작동유를 배출하는, 지지 부재를 관통하여 밀봉 링의 외주부를 향하는 작동유 제거 구멍을 마련했다.

또한 상기 밀봉 링의 외주부와 밀봉 링을 개재 장착하는 수납 오목부의 내주부 사이의 작동유를 힐측으로 유도하는 작동유 제거 홈을 마련했다.

지지 부재에 작동유 제거 구멍 혹은 밀봉 링에 작동유 제거 홈을 마련하였으므로, 립부에 작용하는 고압이 테이퍼면에 누설되어도 작동유 제거 구멍 또는 홈을 이용하여 대기압측으로 배출할 수 있고, 고압이 작용하는 립부의 수압 면적에 가미되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도1 내지 도3에 도시한 바와 같이, 액압 실린더(20)의 피스톤 로드(2)가 실린더 헤드(1)의 미끄럼 이동 구멍(21)을 미끄럼 이동 가능하게 관통하고, 이 관통부에는 베어링부(30)가 형성되고, 이 베어링부(30)에는 베어링(4)과, 밀봉 링(5)이 배치되고, 또한 가장 외측에 위치하여 더스트 밀봉부(8)가 구비된다. 밀봉 링(5)은 미끄럼 이동 구멍(21)에 형성한 환상 홈형의 수납 오목부(25)에 수용 장착된다.

이 밀봉 링(5)은 액압 실린더(20)의 로드측 오일실(35)의 작동유의 압력을 직접적으로 받는 립부(10)와, 립부(10)에 작용하는 압력을 실린더 헤드(1)의 수납 오목부(25)에서 받는 힐부(11)와, 이들 립부(10)와 힐부(11)를 잇는 중간부(12)로 구성된다. 립부(10)는 내주 립(10a)과 외주 립(10b)으로 크게 구별되고, 립부(10)의 외주 립(10b)의 외경이 힐부(11)의 외경보다도 작게 형성되는 동시에, 중간부(12)의 외경은 립부측으로부터 힐부측을 향해 서서히 확대하는 테이퍼면(12a)으로 형성되어 있다.

그리고 이 밀봉 링(5)을 수납하는 실린더 헤드(1)의 수납 오목부(25)도 밀봉 링(5)의 외형에 대응한 홈 단면을 갖고, 립부(10)의 외주 립(10b)의 외주에 접하는 립 바닥벽(25a), 중간부(12) 외주의 테이퍼면(12a)에 접하는 경사벽부(25b), 힐부(11)의 지지면(11a)에 접하는 힐벽(25c), 립부(10)와 함께 작동유의 압력을 받는 립 수직벽(25d)의 벽으로 이루어지며, 립부(10)에 작용하는 압력이 직접적으로 힐부(11) 및 중간부(12)에 작용하지 않도록[즉 작동유가 힐부(11) 및 중간부(12)로 누설하지 않도록], 립부(10)의 외주 립(10b)의 외주가 수납 오목부(25)의 립 바닥벽(25a)의 내면에 일정한 체결 영역을 갖고 밀착하도록 되어 있다.

환언하면 립부(10)의 수압 면적(Am)은 밀봉 링 부착시의 립부(10)의 외주와 피스톤 로드(2)와 미끄럼 이동하는 내주 사이의 환상 영역으로 이루어지며, 이에 대해 힐부(11)의 외주와 내주 사이의 환상 영역이 힐부(11)의 지지 면적(As)이 되어, 이들의 관계는 Am<As가 된다.

또, 도3에도 도시한 바와 같이, 밀봉 링(5)의 자유 상태에서는 립부(10)의 내주측의 립(10a)이 피스톤 로드(2)에 소정의 압력으로 접촉하도록 내경측에 체결 영역 만큼 직경 축소하여 형성되고, 외주측의 외주 립(10b)의 외주는 외경측에 체결 영역 만큼 직경 확대하여 형성되어 수납 오목부(25)에 내면 밀착한다.

이상과 같이 구성되고, 다음에 작용에 대해 설명한다.

도4에 도시한 종래의 것은 밀봉 링(50)의 끼워 맞춤 홈이 내외경 모두 평행하며, 밀봉 링(50)의 립부(55)의 수압 면적(Ap)이 커서, 힐부(56)의 지지 면적(As)과 거의 동일하게 되어 있다. 따라서 립부(55)에 작용하는 압력에 기인하는 추력은 커지고, 힐부(56)의 면압도 커진다. 따라서 힐부(56)는 찌그러져 변형하려고 하지만, 외경측은 실린더 헤드(1)에 의해 구속되어 있어, 변형은 피스톤 로드(2) 측으로 집중하게 된다. 이로써, 힐부(56)의 일부가 피스톤 로드(2)에 강하게 접촉해 마찰 증가 등의 문제를 일으키게 된다.

이에 대해, 도5에 도시한 본 발명의 형상의 것은 립부(10)의 수압 면적(Am)을 작게 하였으므로, 밀봉 링(5)에 작용하는 추력을 억제하여 힐부(11)의 면압을 저하할 수 있다. 이로써, 밀봉 링(5)의 변형을 작게 하는 것이 가능하며, 힐부(11)의 힐부 각형부(11i)가 피스톤 로드(2)를 향해 비어져 나오는 것을 적극적으로 방지할 수 있어 마찰의 저감에 의한 이상 마모나 작동유의 박리에 의한 오일 누설을 방지할 수 있다.

또한 한편으로, 립부(10)에 작용하는 압력을 증대하는 것도 가능하며, 이에 의해 종래, 밀봉 링(5)으로의 압력을 제한하기 위해 설치되어 있었던 버퍼링 등의 감압 부재를 폐지하는 것도 가능하다.

또한, 중간부(12)의 외형을 립부(10)로부터 힐부(11)를 향해 서서히 확대하는 테이퍼면(12a)으로 형성하였으므로, 립부(10)의 압력 분포가 그대로 힐부(11)의 지지면(11a)에 작용하는 일 없이, 테이퍼면(12a)에 따르도록 압력 분포도 분산하고, 힐부(11)에서는 힐부(11)의 지지면(11a) 전체면에 걸쳐 압력을 분산 분포할 수 있다. 따라서, 힐부(11)에 작용하는 압력은 립부(10)의 작용 압력에 대해, 그 면적비로 작게 할 수 있다.

도6에 제2 실시 형태를 도시한다. 이것은 밀봉 링(5)의 배면에 백업 링(6)을 배치하고, 밀봉 링(5)의 힐부(11)의 지지면(11a)과 지지면(11a)에 대면하는 백업 링(6)의 접촉면(6a)을 테이퍼면으로 한 것이다.

힐부(11)의 지지면(11a)을 외경부 만큼 립부(10)로부터 멀어지도록 테이퍼면으로 형성되고, 작동유 압력이 작용한 때의 밀봉 링(5)의 변형을 홈 바닥 방향으로 밀어냄으로써, 지지면(11a)의 면압 분포를 더욱 균일하게 할 수 있어 힐부(11)의 각형부(11i)의 피스톤 로드 방향으로의 비어져 나옴, 달라 붙음을 한층 더 효과적으로 방지하고, 또한 힐부(11) 내경측의 각형부(11i)의 이상 면압 및 면압 구배의 발생을 방지할 수 있다.

또 본 실시 형태에서는 수납 오목부(25)의 가공성을 고려하여, 테이퍼면[접촉면(6a)]을 백업 링(6)을 이용하여 형성하도록 했지만, 수납 오목부(25)에 직접 테이퍼면을 형성하더라도 좋은 것은 물론이다.

도7에 제3 실시 형태를 도시한다. 이것은 제2 실시 형태에 나타낸 밀봉 링에 있어서, 밀봉 링(5)의 테이퍼형의 힐부(11)와, 힐부(11)를 보유 지지하는 백업 링(6) 사이에 작동유의 압력이 작용하고 있지 않을 때, 힐부(11)의 외경 방향을 향할수록 커지는 간극(13)을 형성하도록 힐부(11)의 지지면(11a)과, 그 지지면(11a)과 대면하는 백업 링(6)의 접촉면(6a)의 테이퍼각을 서로 다르게 설정하고 있다.

이 경우에는 제2 실시 형태로부터 한층 밀봉 링(5)의 변형을 홈 바닥 방향으로 유도할 수 있고, 피스톤 로드(2)에 대한 면압·면압 구배가 힐부(11)의 작용 압력의 영향을 받기 어려워, 매우 안정된 밀봉 기능을 실현하는 것이 가능해진다.

또한 도8에 제4 실시 형태를 도시하고, 이것은 상기 밀봉 링(5)의 외주부와 수납 오목부(25)의 내주부 사이의 작동유를 대기압의 힐부(11)로 배출하는 작동유 제거 홈(14)을 마련한 것이다.

이것은 가령 중간부(12)에 작동유가 침입한 경우에는 중간부의 테이퍼면(12a)도 립부(10)의 수압 면적으로서 가미되므로, 수압 면적과 지지 면적이 거의 동일해지며, 립부(10)의 수압 면적을 작게 한 효과가 사라지는 것을 방지하는 것이다.

이러한 구성으로 함으로써 밀봉 링(5)의 중간부(12)와 수납 오목부(25)의 경사벽부(25b) 사이에 잔류한 작동유가 작동유 제거 홈(14)으로부터 대기압의 힐부(11) 측으로 배출되므로, 작동유가 중간부(12)의 테이퍼면(12a)을 가압하여, 수압 면적이 증대하는 것을 방지할 수 있다.

도9에 제5 실시 형태를 도시한다. 이것은 지지 부재인 실린더 튜브(34)에 대하여 미끄럼 이동하는 피스톤(32)에 밀봉 링(5)을 설치한 것이며, 밀봉 링(5)의 기본적인 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

이 경우에는 고압이 보다 많이 작용하는 측의 오일실에 립부(10)가 대면하도록 밀봉 링(5)을 배치한다. 혹은 피스톤 등의 양 방향으로 고압이 작용하는 경우 다시 역방향으로 2개의 밀봉부를 배치하는 것은 당연하다.

다음에, 제6 실시 형태를 도10에 의거하여 설명한다.

본 실시 형태에서는 도면에 도시한 바와 같이 힐부(11)의 외주부(11b)와 수납 오목부(25)의 힐 바닥벽(25e) 사이에 고압 작용시의 밀봉 링(5)의 압축 변형분을 흡수하는 환상의 간극(40)을 형성하도록 하고 있으며, 그 필요 용적 등 상세에 대해서는 하기의 작용과 함께 설명한다.

도4에 도시한 종래의 것은 전술한 바와 같이, 밀봉 링(50)의 끼워 맞춤 홈이 내외경 모두 평행하며, 밀봉 링(50)의 립부(55)의 수압 면적(Ap)이 크고, 힐부(56)의 지지 면적(As)과 거의 동일하게 되어 있으며, 힐부(56)의 일부(K)가 피스톤 로드(2)에 강하게 접촉하여 마찰 증가 등의 문제를 야기하게 된다.

이에 대해, 도11에 도시한 본 실시 형태는 힐부(11)의 외주부(11b)에 접하여 설치된 환상의 간극(40)에 의해, 전술한 도5에 도시한 밀봉 링 구조의 작용을 갖는데다가, 이하의 작용을 가지고 있다.

밀봉 링(5)의 힐부(11)의 외주부(11b)와 환상 오목부(25)의 힐 바닥벽(25e)에 의해 구획되는 환상의 간극(40)의 용적은 립부(10)의 수압 면적 투영하의 체적을 수압 면적에서 제함으로써 정해지는 환상 원주의 높이(H)가 립부(10)에 작용하는 압력에 의해 변형하는 체적에 상당하도록 환상의 간극(40)의 용적은 설정되어 있으며, 이와 같이 설정함으로써 압력이 작용함에 따른 밀봉 링(5)의 변형, 즉 환상원주 높이(H)의 감소분에 상당하는 체적은 그 대부분이 간극(40)으로 들어감으로써 흡수되고, 밀봉 링(5) 내경의 변형은 거의 없으며, 미끄럼 이동부의 마찰의 증가나 오일 누설 등의 밀봉 링(5) 내경측의 치수 변화에 의해 야기된다고 생각되는 문제점을 확실하게 방지할 수 있다.

따라서 밀봉 링(5)에 작용하는 압력의 광범위한 영역에서, 밀봉 링(5)의 내경측 치수 변화를 억제할 수 있어, 고압 영역까지 안정된 밀봉 기능을 발휘하는 것이 가능하다.

그런데, 발명자들은 밀봉 링의 변형을 환상 원주체의 변형이라 간주해, 하면을 지지하고, 상면에 일정한 분포 하중을 부하한 환상 원주형의 모델을 작성하여 내외주의 지지 조건을 변화시켜 모델의 변형을 확인하는 해석을 행하였다.

그 결과, 표1에 나타낸 바와 같이 내외주를 프리 상태로 하면 모델은 내외주 함께 직경이 확대되고, 내주를 프리 상태, 외주를 구속 상태로 하면, 내주가 직경 축소하는 것을 알 수 있었다.

이 결과로부터, 본 발명과 같이 외경의 직경 확대를 제어함으로써, 내경의 변형을 제로로 할 수 있는 것을 확인했다.

발명자가 더욱 상세하게 내경 변형을 제로로 하는 조건을 검토한 결과에서는 간극(40)과 간극(40) 이외에 존재하는 간극, 예를 들어 밀봉 링(5)의 내경부와 피스톤 로드(2)와의 미끄럼 이동면에 존재하는 간극(40a) 등의 총 용적은 밀봉 링(5) 체적의 10 내지 35%에 상당하는 용적인 것이 바람직하고, 또한 밀봉 링(5)의 외주측에 존재하는 환상의 간극(40)을 포함하는 외주측 간극의 총 용적은 내주측 간극의 총 용적의 0.6배 이상의 용적을 확보하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있었다.

도12에 제7 실시 형태를 도시하고, 이는 수납 오목부(25)의 힐 바닥벽(25e)에 대면하는 밀봉 링(5)의 힐부(11) 근방의 외주부(11b)를 테이퍼 형상으로 하고, 수납 오목부(25)와 힐부(25) 사이에 삼각형 단면의 환상 간극(41)을 형성한 것이다. 즉, 밀봉 링(5)의 변형 흡수 간극(40)은 밀봉 링(5)측의 형상을 변경함으로써 설치해도 좋은 것이다.

도13에 제8 실시 형태를 도시한다. 이는 수납 오목부(25)의 힐 바닥벽(25e)과 밀봉 링(5)의 힐부(11)의 외주부(11b)를 접하도록 한 다음, 힐부(25)의 외주부(11b)의 외주면 상에 복수의 오목형의 환상 간극(42)을 마련한 것이다.

도14에 제9 실시 형태를 도시한다. 이는 힐부(11)의 외주부(11b)와 수납 오목부(25)의 힐 바닥벽(25e) 사이의 간극(40)에 더해, 밀봉 링(5)의 중간부(12)의 테이퍼면(12a)과 수납 오목부(25)의 경사벽부(25b) 사이에도 간극(43)을 마련한 것이다.

도15에 제10 실시 형태를 도시한다. 이는 밀봉 링(5)의 중간부(12)의 테이퍼면(12a)과 그에 접하는 수납 오목부(25)의 경사벽부(25b)를 원호형으로 형성한 것이지만, 힐부(11)의 외주부에는 상기와 같이 간극(40)이 형성된다.

또 밀봉 링(5)의 외주에 간극을 형성하는 본 발명의 실시 형태에서는 밀봉 링(5)의 형상이 립부(10)의 수압 면적과 힐부(11)의 지지 면적이 다른 밀봉 형상으로 설명했지만, 이 형상에 특정되는 것은 아니다.

즉 종래의 수압 면적과 지지 면적이 거의 동일한 밀봉 구조에도 적용 가능하며, 이 경우에 대해 다음에 설명한다.

도16에 제11 실시 형태로서 본 발명을 종래의 환상 원주 형상을 갖는 밀봉 링에 적용한 것을 도시한다. 제6 실시 형태와 상이한 부분은 밀봉 링이 수압 면적과 지지 면적이 거의 동일한 밀봉 링(5)으로 변경되어 있는 것, 밀봉 링(5)의 립부(10)는 오일실(3)로의 이동을 제한하는 환상의 벽(61)이 설치되는 것을 들 수 있다.

즉 수납 오목부(25)는 밀봉 링(5)의 립부(10)의 밀착하는 립 바닥벽(25a)의 직경과, 힐부(11)와의 사이에 간극(40)을 구획하는 힐 바닥벽(25e)의 직경과는 다르며, 힐 바닥벽(25e)의 직경이 큰 구성이 된다. 이 경우에도, 립부(10)에 고압이 작용한 때에, 힐부(11)의 압축 변형 부분은 간극(40)에 흡수되어 로드 미끄럼 이동면측으로의 변형이 저지된다.

이 경우의 밀봉 링(5)의 간극(40)의 용적에 대해 설명한다.

간극의 필요 용적에 대해서는 제6 실시 형태와 마찬가지로 생각할 수 있고, 발명자의 검토에 따르면, 간극의 총 용적은 밀봉 링(5) 체적의 20 내지 45%에 상당하는 용적인 것이 바람직하고, 또한 밀봉 링(5)의 외주측에 존재하는 간극(40)을 포함하는 외주측 간극의 총 용적은 내주측 간극(40a)의 총 용적의 1.0배 이상의 용적을 확보하는 것이 바람직하다.

도17에 제12 실시 형태를 도시하고, 밀봉 링(5)의 힐부(11)의 외주부(11b)를 직경이 다른 단차부로 형성하고, 단차부와 수납 오목부(25) 사이에서 간극(44)을 형성한 것이다.

이들 제7 내지 제12 실시 형태는 제6 실시 형태에서 설명한 밀봉 링(5)이 압력에 의해 변형한 때의 릴리프부로서의 간극의 다른 형상을 나타내고 있으며, 간극의 필요 용적에 의거하여 간극의 용적을 결정하는 것은 물론이다.

또한 도18에 제13 실시 형태를 도시하고, 이것은 상기 밀봉 링(5)의 외주부와 수납 오목부(25)의 내주부 사이의 압력을 대기압의 힐부(11)로 배출하는 압력 제거 홈(14)을 설치한 것이다. 또 립부(10)는 오일실(3)의 고압이 직접 작용하지만, 힐부(11)는 압력이 차단되고, 통상은 대기압에 가까운 압력으로 유지되어 있다.

이러한 구성으로 함으로써, 밀봉 링(5)의 중간부(12)와 수납 오목부(25)의 경사벽부(25b) 사이에 잔류한 유체 및 간극(45)의 봉입 유체가 압력 제거 홈(14)으로부터 대기압의 힐부(11) 측으로 배출되므로, 봉입 유체가 밀봉 링(5)의 변형을 저지하는 것을 방지할 수 있다.

도19에 제14 실시 형태를 도시한다. 이는 밀봉 링(5)의 중간부(12)의 외주부와 밀봉 링(5)을 개재 장착하는 수납 오목부(25)의 내주부[경사벽(25b), 힐 바닥벽(25e)] 사이의 봉입 유체를 배출하는 압력 제거 구멍(13)을 실린더 헤드(1)를 관통하여 밀봉 링(5)의 외주부를 향하도록 설치한 것이다.

이러한 구성으로 함으로써, 압력 작용시에 간극(46)에 존재하는 봉입 유체가 압축되어 밀봉 링(5)의 변형을 저지할 우려가 있지만, 압축되는 봉입 유체의 도피처로서의 압력 제거 구멍(13)을 마련함으로써 방지할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제15 실시 형태를 도20에 의거하여 설명한다. 이는 상기 간극(40)에 밀봉 링 본체(5a)의 변형을 제어하는 제어 링을 배치한 것이다.

도20과 도21에 도시한 바와 같이, 액압 실린더(20)의 피스톤 로드(2)가 실린더 헤드(1)의 미끄럼 이동 구멍(21)을 미끄럼 이동 가능하게 관통하고, 이 관통부에는 베어링부(30)가 형성된다. 이 베어링부(30)에는 베어링(4)과 밀봉 링(5)이 배치되고, 밀봉 링(5)은 미끄럼 이동 구멍(21)에 형성한 수납 오목부(25)에 수용 장착된다.

이 밀봉 링(5)은 밀봉 링 본체(5a)와 밀봉 링 본체(5a)의 외주부에 설치된 밀봉 링 본체(5a)의 변형을 제어하는 제어 링(5b)으로 구성되고, 액압 실린더(20)의 로드측 오일실(3)에 직접적으로 개구하는 수납 오목부(25)에 장착된다.

제어 링(5b)은 밀봉 링 본체(5a)의 외주측에 부착되어 있으며, 수납 오목부(25) 내에 배치된다. 제어 링(5b)은 밀봉 링(5)의 외주측으로의 변형을 허용, 흡수할 수 있도록 그 변형에 대응하는 형상, 재질로부터 선택된다.

이상과 같이 구성되고, 다음에 작용에 대해 설명한다.

밀봉 링(5)은 밀봉 기능을 갖는 립부(10)를 구비하는 밀봉 링 본체(5a)와 밀봉 링 본체(5a)의 외측으로의 변형을 흡수 제어하는 제어 링(5b)으로 구성되어 있다.

이러한 구성으로 함으로써 립부(10)에 압력이 작용한 때에, 도22에 도시한 바와 같이 립부(10)의 수압 면적(Am)보다 힐부(11)의 지지 면적(As)을 크게 하였으므로, 밀봉 링(5)에 작용하는 추력을 억제하여 힐부(11)의 면압을 저하할 수 있다. 이로써, 밀봉 링(5)의 변형을 작게 하는 것이 가능하며, 힐부(11)의 힐부 각형부(11x)가 피스톤 로드(2)를 향한 비어져 나옴을 적극적으로 방지할 수 있다는 것이 발명자 등의 해석에 의해 분명해졌다.

즉, 발명자들은 밀봉 링의 변형을 환상 원주체의 변형이라 간주해, 하면을 지지하고, 상면에 일정한 분포 하중을 부하한 환상 원주형의 모델을 작성하여, 내외주의 지지 조건을 변화시켜 모델의 변형을 확인하는 해석을 행하였다.

그 결과, 내외주를 프리 상태로 하면 모델은 내외주 모두 직경이 확대하고, 내주를 프리 상태, 외주를 구속 상태로 하면 내주가 직경이 축소하는 것을 알 수 있었다.

이 결과로부터, 본 발명과 같이 밀봉 링 본체(5a)의 외측으로의 변형을 흡수억제하는 제어 링(5b)을 밀봉 링 본체(5a)의 외주에 설치하고, 밀봉 링 본체(5a)의 외경의 직경 확대를 제어함으로써, 내경의 변형을 제로로 할 수 있는 것을 확인했다.

이로 인해, 밀봉 링의 효과를 유지한 상태에서, 제어 링(5b)의 형상, 재료 특성, 용적 등을 고려함으로써, 작용하는 압력에 비례하여 밀봉 링 본체(5a)의 외주부의 변형이 발생하는 동시에, 내경 치수의 변화를 대략 제로로 할 수 있다.

따라서 피스톤 로드(2)와의 접촉, 맞물림을 방지하여 마찰의 증대나 오일 누설 등의 문제를 해소한다.

또한 제어 링(5b)은 밀봉 링 본체(5a)와는 별개의 부품이므로, 그 형상이나 재료를 자유롭게 변화시킴으로써 밀봉 링(5)의 변형을 자유롭게 제어할 수 있다.

그리고 밀봉 링 본체(5a)와 제어 링(5b)으로 밀봉 링(5)을 분할함으로써, 각각의 부품 형상을 단순화할 수 있어 금형 비용이나 작업 효율의 향상을 기대할 수 있다.

밀봉 링(5)의 내경 치수 변화를 작게 할 수 있음으로써, 내경부에 발생하는 응력을 저감할 수 있어 밀봉부의 피로 강도가 향상되고 내구성이 향상된다.

밀봉 링의 변형을 제어하기 위해 밀봉 링(5)이 부착되는 수납 오목부(25)의 홈 형상을 변화시키는 것도 매우 유효하며, 또 밀봉 링(5)의 형상이 결정된 후라도 그 변형에 맞춰 절삭할 수 있어 보다 정밀도 좋게 밀봉 링(5)의 변형을 제어할 수 있다.

도23에 제16 실시 형태를 도시하고, 이는 제어 링(5b)과 밀봉 링 본체(5a)와의 접합면의 일부와, 제어 링(5b)과 수납 오목부(25) 사이에 각각 간극(47, 40)을 형성한 것이다. 또 제어 링(5b)의 힐부(11v)를 지지하는 지지면(11b)은 밀봉 링 본체(5a)의 힐부(11x)의 지지면(11a)과 동일 평면은 아니며, 다른 각도를 갖고 형성되어 있다.

이와 같이 간극부(40, 47)와 제어 링(5b)을 배치함으로써 밀봉 링(5)의 반경 방향으로 스프링 정수가 다른 스프링을 직렬로 배치한 것과 동일해지며, 밀봉 링 본체(5a)의 변형을 제어하는 스프링계의 자유도를 넓힐 수 있다.

도24에 제17 실시 형태를 도시한다. 이것은 제어 링(5b)과, 밀봉 링 본체(5a) 및 수납 오목부(25) 사이의 간극을 형성하지 않은 것이다. 이러한 구성으로 함으로써도, 밀봉 링의 변형을 흡수 제어할 수 있다.

도25에 제18 실시 형태를 도시한다. 이는 제어 링(5b)에 밀봉 링(5)의 축 중심으로부터 방사형으로 구멍(48)을 개방하고, 이 구멍(48)의 크기나 분포 밀도에 의해 제어 링(5b)의 탄성 특성을 밀봉 링 본체(5a)의 변형을 흡수하는 데 최적으로 규정하는 것이다.

또 본 실시 형태에서는 밀봉 링(5)의 형상이 립부의 수압 면적과 힐부의 지지 면적이 다른 밀봉 형상으로 설명했지만, 이 형상에 특정되는 것은 아니다.

도26에 제19 실시 형태를 도시한다. 이는 밀봉 링 본체(5a)의 립부(10)의 외경을 힐부(11x)의 외경보다 크게 한 것으로, 이와 같이 함으로써 힐부(11x)와 수납 오목부(25) 사이에 간극을 만들고, 밀봉 링(5)의 변형을 직경 확대하는 방향으로 유도하여, 그 변형을 간극에 설치한, 예를 들어 재료 특성이 다른 재료를 층형으로 적층하여 형성된 제어 링(5b)에 의해 제어하는 것이다.

제어 링(5b)을 간극에 설치함으로써, 밀봉 링(5)의 형상은 환상 원주체가 되어 수납 오목부(25)의 가공을 용이하게 할 수 있다.

또한 재료 특성이 다른 재료를 층형으로 적층하여 형성된 제어 링(5b)을 이용함으로써, 재료 특성의 선택 자유도를 넓힐 수 있다.

도27에 제20 실시 형태를 도시한다. 이는 제어 링(5b)을 밀봉 링 본체(5a)와 수납 오목부(25) 사이에 간극이 없도록 설치한 것이다.

도28에 제21 실시 형태를 도시한다. 이는 제어 링(5b)과 밀봉 링 본체(5a) 및 수납 오목부(25)와의 각각의 경계의 일부에 간극(49)을 형성한 것이다.

도29에 제22 실시 형태를 도시한다. 이는 제어 링(5b)과 밀봉 링 본체(5a)의 경계의 일부에 간극(50)을, 수납 오목부(25)와의 경계 전체 주위에 걸쳐 간극(51)을 형성한 것이다.

도30에 제23 실시 형태를 도시한다. 이는 제어 링(5b)과 밀봉 링 본체(5a)의 경계의 일부에 간극(52)을 형성한 것이다.

도31에 제24 실시 형태를 도시한다. 이는 제어 링(5b)과 밀봉 링 본체(5a)의 경계 전체 주위에 걸쳐 간극(53)을 형성한 것이다.

도32에 제25 실시 형태를 도시한다. 이는 밀봉 링 본체(5a)의 외주부에 직경이 다른 단차부를 설치하고, 이 단차부에 따르도록 제어 링(5b)을 형성하고, 밀봉 링 본체(5a)의 외주부의 직경이 작은 측의 일부에 간극(54)을 형성하고, 또한 제어 링(5b)과 수납 오목부(25)의 경계 전체 주위에 걸쳐 간극(55)을 형성한 것이다.

이들 제20 내지 제25의 실시 형태에 따르면, 밀봉 링 본체(5a)의 변형의 형태나 변형량에 따라서 대응할 수 있다.

다음에 제26 실시 형태를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도33에 있어서, 액압 실린더(20)의 직경(d)이 되는 피스톤 로드(2)가 실린더 헤드(1)의 미끄럼 이동 구멍(21)을 미끄럼 이동 가능하게 관통하고, 이 관통부에는 베어링부(30)가 형성되고, 또한 실린더 헤드(1)와 피스톤 로드(2) 사이에는 작동유가 압송되는 오일실(3)이 설치되어 있다.

수납 오목부(25)와 오일실(3)을 연통하는 연통 구멍(15)이 베어링부(30)에 설치되고, 이 연통 구멍(15)은 립부(10)의 외경부가 접하는 수납 오목부(25)의 립바닥벽(25a)과 동심원으로 또한 대략 동일한 직경을 갖는 구멍이다.

또, 본 실시 형태에서는 밀봉 링(5)에 가해지는 압력을 받기 위해 백업 링(6)을 이용했지만, 반드시 백업 링(6)을 필요로 하지 않는 것은 명백하다.

이러한 구성으로 다음에 부착 순서 및 작용에 대해 설명한다.

우선 도33의 우측으로부터 베어링(4)을 실린더 헤드(1)에 설치된 D₄의 직경을 갖는 홈(24)에 도33의 우측 방향으로부터 압입한다. 다음에, 압입시에 발생한 금속 가루 등의 오염물을 제거한다. 이 때 오염물이 저장되기 쉬운 밀봉 부착용 홈은 도33 중 좌측으로 개방되어 있는 더스트 밀봉부(9) 부착용의 홈(29)뿐이므로, 오염물의 제거는 종래 구조의 것보다 용이하게, 또한 확실하게 제거할 수 있다.

오염물의 제거 후, 백업 링(6), 밀봉 링(5)의 순으로 실린더 헤드(1)에 조립하지만, 이들은 밀봉 링(5)의 립부(10)의 외경에 밀착하는 D₂의 내경을 갖는 수납 오목부(25)의 립 바닥벽(25a)과 연통 구멍(15)을 통과하면 좋고, 종래예와 같이 피스톤 로드(2)의 직경(d)에 접하는 미끄럼 이동 구멍(21)을 통과할 필요가 없으므로, 각 부품의 변형량을 작게 억제할 수 있어 부품의 흠집 방지나, 부품의 부착 정밀도 향상, 작업성의 향상을 기대할 수 있다.

밀봉 성능에 크게 기여하는 외주 립(10b)의 외주에 접하는 직경(D₂)을 갖는 수납 오목부(25)의 립 바닥벽(25a)은 그 가공을 보링 가공으로부터 통상의 내경 가공으로 변경할 수 있으므로, 가공면의 거칠기 및 치수 정밀도를 향상할 수 있어 그 관리도 용이해진다고 하는 효과가 있다.

마찬가지로 수납 오목부(25)의 립 바닥벽(25a)과 대략 동일한 직경을 갖는 연통 구멍(15)의 가공도 수납 오목부(25)의 립 바닥벽(25a)의 절삭시에 동시에 가공하면 좋아 절삭 공정의 단축화를 도모할 수 있다.

또한 수납 오목부(25)의 힐 바닥벽(25e)의 가공시에는 수납 오목부(25)의 립바닥벽(25a) 가공시에 립 바닥벽(25a)과 동일 직경으로 하부 구멍 가공을 행하고, 그 보링 가공으로 마무리한다. 그 때, 보링 가공의 절삭량이 (D₁-D₂)/2로 좋아 가공 정밀도의 향상이나 가공비 저감이 가능해진다.

또한 밀봉 링(5)의 형상이 피스톤 로드(2)의 축 중심 직각 방향에 대해 대칭 형상을 갖고 있지 않으므로, 짝이 맞지 않음을 방지하는 효과도 기대할 수 있다.

덧붙여서, 립부(10)에 작용하는 압력도 그 수압 면적이 작아짐으로써 저감되고, 실린더 헤드(1)의 내압 강도 레벨을 낮게 할 수 있어, 결과적으로 실린더 헤드(1)의 외경(D₀)을 작게 하는 것이 가능해져, 경량화나 비용 절감에 효과가 있다.

또는 작동유의 사용 한계 압력을 높임으로써, 액압 실린더의 성능 향상을 도모하는 것도 가능하다.

마지막으로 더스트 밀봉부(9)를 실린더 헤드(1)에 도33의 좌측으로부터 압입하여 조립이 종료한다.

또 본 실시예에서는 오일실(3)과 베어링(4) 사이에 밀봉 링(5)과 백업 링(6)을 설치했지만, 이 배치에 한정되는 것은 아니며, 밀봉 링(5)과 오일실(3) 사이에 베어링을 배치하더라도 동일한 효과를 기대할 수 있는 것은 명백하다.

밀봉 링의 형상에 의한 작용에 대해서는 제1 실시 형태와 같은 작용을 가지고 있다.

도34에 제27 실시 형태를 도시한다. 본 실시 형태는 제1 실시 형태에 대해 중간부(12)에 네킹부(14)(직경 D₃)를 힐부(11)의 지지 면적보다 작은 수압 면적이 되도록 설치한 것이다.

이러한 구성으로 함으로써 제26 실시 형태의 밀봉부의 부착성의 향상이나 실린더 헤드의 가공성 향상 등의 효과를 보유 지지한 채로, 립부(10)의 치수 형상의 제약을 해제하여 형상 자유도를 높일 수 있다고 하는 효과가 있다.

도35에 제28의 실시 형태를 도시한다. 이는 제1 또는 제2 실시 형태에다가, 밀봉 링(5)의 중간부(12) 외주부와 밀봉 링(5)을 개재 장착하는 수납 오목부(25)의 내주부[경사벽(25b), 힐 바닥벽(25e)] 사이의 작동유를 배출하는 압력 제거 구멍(13)을 실린더 헤드(1)를 관통하여 밀봉 링(5)의 외주부를 향하도록 설치한 것이다.

이러한 구성으로 함으로써, 압력 작용시에 밀봉 링(5)의 중간부(12) 외주부와 실린더 헤드(1)의 수납 오목부(25)의 내주부 사이에 존재하는 작동유가 있는 경우에, 작동유가 압축되어 수압 면적이 증대할 우려가 있지만, 압축되는 작동유의 도피처로서의 작동유 제거 구멍(13)을 형성할 수 있다. 따라서, 작동유가 실린더 헤드(1)의 수납 오목부(25)의 내주부와 밀봉 링(5)의 중간부(12) 외주부 사이에 누설한 경우에 작동유를 배출하고, 밀봉 링(5)의 중간부(12) 외주부에 작동유의 압력이 작용하는 것을 립부의 수압 면적을 작게 유지하기 때문에, 방지할 수 있다는 효과가 있다.

또 제28 실시 형태에서는 작동유 제거 구멍(13)을 실린더 헤드(1)에 설치했지만, 밀봉 링(5)의 외주부와 밀봉 링(5)을 개재 장착하는 수납 오목부(25)의 내주부 사이의 작동유를 힐측으로 유도하는 작동유 제거 홈을 밀봉 링(5)의 외주부에 설치해도 좋다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 밀봉 구조는 립부에 작동유압이 작용하는 경우에, 립부의 수압 면적을 힐부의 지지 면적보다 작게 하였으므로, 밀봉 링을 변형시키려고 하는 추력은 작아지며, 게다가 힐부의 지지 면적은 립부의 수압 면적보다 크기 때문에, 힐부에 발생하는 면압은 저감되므로, 유압 실린더 등의 오일 누설에 대한 내구 신뢰성의 향상에 유용하다.

Claims

미끄럼 이동 부재와, 미끄럼 이동 부재를 미끄럼 이동 가능하게 지지하는 지지 부재와, 미끄럼 이동 부재와 지지 부재 사이에 개재 장착된 밀봉 링을 구비한 밀봉 구조에 있어서,

상기 밀봉 링은 수납 오목부에 수용 장착되고,

작동유의 압력이 작용하는 립부와, 밀봉 링에 작용하는 압력을 상기 수납 오목부의 벽면에서 지지하는 힐부가 탄성체에 의해 형성되고,

상기 립부와 상기 힐부 사이에 이들을 테이퍼면으로 접속하는 중간부를 갖고,

상기 립부의 내주와 외주 사이의 환상의 수압 면적을 상기 힐부의 내주와 외주 사이의 환상의 지지 면적보다도 작게 한 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
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제1항에 있어서, 상기 밀봉 링의 힐부가 밀봉 링의 미끄럼 이동면과 반대 방향을 향해 립부로부터 멀어지는 테이퍼면으로 구성된 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제1항에 있어서, 상기 수납 오목부에 밀봉 링의 힐부를 보유 지지하는 보유 지지 부재를 개재 장착하고, 이들의 접촉면 사이에 작동유의 압력이 작용하고 있지 않을 때, 힐부의 미끄럼 접촉면과 반대 방향을 향할수록 커지는 간극을 형성한 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제1항에 있어서, 상기 밀봉 링의 립부와 힐부 사이를 잇는 중간부의 외주에는 테이퍼면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제1항에 있어서, 상기 중간부의 테이퍼면과 밀봉 링을 개재 장착하는 수납 오목부의 내주부 사이의 작동유를 힐부로 유도하는 작동유 제거 홈을 형성한 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제1항에 있어서, 힐부측의 내주와 피스톤 로드 사이의 간극을 갖고, 힐부의 외주와 수납 오목부의 내주 사이에 소정의 밀봉 링 변형 흡수용의 간극을 구획한 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제1항에 있어서, 힐부측의 내주와 피스톤 로드 사이의 간극을 갖고, 상기 립부의 수압 면적과 힐부의 지지 면적이 대략 동일하게 형성되는 한편, 힐부의 외주와 수납 오목부의 내주 사이에 소정의 밀봉 링 변형 흡수용의 간극을 구획한 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제8항에 있어서, 상기 힐부의 내외주 간극의 합계 용적은 립부의 수압 면적 투영하의 환상 원주체의 체적의 10 내지 35%의 용적이며, 또한 외주부에 마련한 간극의 용적은 내주부 간극의 용적의 0.6배 이상인 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제9항에 있어서, 상기 힐부의 내외주 간극의 합계 용적은 밀봉 링 체적의 20 내지 45%의 용적이며, 또한 외주부에 마련한 간극의 용적은 내주부 간극의 용적의 1.0배 이상인 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제8항에 있어서, 상기 힐부의 외주 간극을 실린더 헤드의 수납 오목부에 오목형으로 형성한 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제8항에 있어서, 상기 힐부의 외주 간극을 밀봉 링에 오목형으로 형성한 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제8항에 있어서, 상기 밀봉 링의 힐부 외주는 테이퍼 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제8항에 있어서, 상기 밀봉 링의 힐부 외주에 수납 오목부와의 사이에서 복수의 환상 간극을 형성하는 환상 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제8항에 있어서, 상기 밀봉 링의 립부와 힐부 사이를 테이퍼형의 중간부로 형성하고, 밀봉 링의 중간부와 대면하는 수납 오목부의 내주 사이에 간극을 마련한 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제8항에 있어서, 상기 밀봉 링의 중간부와 그에 접하는 수납 오목부의 내주를 원호형으로 형성한 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제8항에 있어서, 상기 밀봉 링의 힐부 외주를 직경이 다른 복수의 단차부로 형성한 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제8항에 있어서, 상기 밀봉 링의 외주와 밀봉 링을 개재 장착하는 수납 오목부의 내주 사이의 압력을 배출하는 압력 제거 구멍을 실린더 헤드를 관통하도록 설치한 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제8항에 있어서, 상기 밀봉 링의 외주와 밀봉 링을 개재 장착하는 수납 오목부의 내주 사이의 압력을 힐측으로 유도하는 압력 제거 홈을 설치한 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제8항에 있어서, 상기 밀봉 링 변형 흡수용의 간극에 밀봉 링의 외주측으로의 변형을 허용하고, 또한 흡수하는 탄성 부재를 배치한 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제21항에 있어서, 상기 탄성 부재와 상기 밀봉 링 사이, 또는 상기 탄성 부재와 상기 지지 부재 사이의 적어도 한쪽에 공극을 마련한 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제21항에 있어서, 상기 탄성 부재는 간극부에 간극 없이 수용 장착되는 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제1항에 있어서, 상기 밀봉 링의 립부의 외주가 밀착하는 상기 수납 오목부와 상기 오일실을 연통하여, 상기 립부의 외주에 밀착하는 수납 오목부와 대략 동일 직경을 갖는 연통 구멍을 설치한 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제1항에 있어서, 상기 밀봉 링은 립부와 힐부 사이의 외주부에 네킹부를 설치하고,

상기 네킹부의 내주와 외주 사이의 환상의 수압 면적을 상기 힐부의 내주와 외주 사이의 환상의 지지 면적보다도 작게 형성하고,

상기 밀봉 링의 립부의 외주가 밀착하는 상기 수납 오목부와 상기 오일실을 연통하고, 네킹부의 외경 이상의 크기를 갖는 연통 구멍을 마련한 것을 특징으로 하는 밀봉 구조.
제24항에 있어서, 상기 밀봉 링의 외주부와 밀봉 링을 개재 장착하는 수납 오목부의 내주부 사이의 작동유를 배출하는 작동유 제거 구멍을 지지 부재를 관통하여 밀봉 링의 외주부를 향하도록 설치한 것을 특징으로 하는 실린더의 밀봉 구조.
제24항에 있어서, 상기 밀봉 링의 외주부와 밀봉 링을 개재 장착하는 수납 오목부의 내주부 사이의 작동유를 힐측으로 유도하는 작동유 제거 홈을 마련한 것을 특징으로 하는 실린더의 밀봉 구조.