JP2001324026A - Shaft seal - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shaft seal capable of keeping a sealing effect of a rubber-made seal and preventing permeation leakage of gas. SOLUTION: A seal 3 having a fork-like lip part 31 is provided with a coating layer 4 for restraining permeation leakage of gas, and a sliding contact surface 32 of the lip part 31 brought into sliding contact with a container 1 and a shaft member 2 is a non-coating layer. Thus, while sealing effect is kept, permeation leakage of gas can be prevented, and coating work can be facilitated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、摺動部分に使用で
きる軸シールに関するものであり、特に密封流体の透過
漏れを防止する軸シールに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shaft seal that can be used for a sliding portion, and more particularly to a shaft seal that prevents leakage of a sealed fluid.

【０００２】[0002]

【従来の技術】容器の挿通孔に、回転、あるいは往復運
動する軸部材が挿通され、容器内部の流体が圧力変動を
生じる装置、たとえばビスカスカップリング等では、容
器内部の流体量が変化することで、その作動特性が変化
するため、容器内部の流体を漏らすことのないように、
容器内部の圧力変動に耐えるシール構造が必要となる。
従来では、容器内部の流体漏れを防止するために、図４
に示す挿通孔内周面１１に環状溝１２を形成し、その内
部にゴム材料からなるＯリング等のシール３を収納し
て、容器１の環状溝１２および軸部材外周面２１に、シ
ール３が弾発的に圧接することにより、容器内部５の流
体を密封していた。2. Description of the Related Art In a device in which a rotating or reciprocating shaft member is inserted into an insertion hole of a container and a fluid inside the container causes pressure fluctuation, such as a viscous coupling, the amount of fluid inside the container changes. In order to prevent the fluid inside the container from leaking,
A seal structure that can withstand the pressure fluctuation inside the container is required.
Conventionally, in order to prevent fluid leakage inside the container, FIG.
An annular groove 12 is formed in the inner peripheral surface 11 of the insertion hole shown in FIG. 1, and a seal 3 such as an O-ring made of a rubber material is accommodated in the annular groove 12. Resiliently pressed against each other to seal the fluid inside the container 5.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示したシール３として、ゴム製のシール３を用いると、
容器１または軸部材２に摺接するシール３の摺接面で液
体漏れを防止できたとしても、密封流体内に気体が含ま
れる場合には、気体がシール３の内部を透過することに
よる透過漏れが発生する場合があった。However, when the rubber seal 3 is used as the seal 3 shown in FIG.
Even if liquid leakage can be prevented at the sliding surface of the seal 3 slidingly contacting the container 1 or the shaft member 2, if gas is contained in the sealed fluid, permeation leakage due to gas permeating the inside of the seal 3 is caused. May occur.

【０００４】特に、ビスカスカップリング等では、容器
内部５が高圧または低圧となって圧力変動するため、容
器内部５側および容器外部６側において圧力差が生じ
る。すなわち、シール３の両側において圧力差が発生す
るため、圧力の高い方から低い方へ、シール内部を気体
が透過するため、容器内部５の流体量が変化して、動作
不良の原因となる場合もあった。In particular, in a viscous coupling or the like, the pressure inside the container 5 becomes high or low and fluctuates, so that a pressure difference occurs between the inside 5 of the container and the outside 6 of the container. That is, when a pressure difference is generated on both sides of the seal 3, the gas permeates through the inside of the seal from a higher pressure to a lower pressure, so that the fluid amount in the container inside 5 changes and causes malfunction. There was also.

【０００５】また、ゴム製Ｏリングを用いた場合には、
摺動する軸部材２への接触面積が大きくなるため、シー
ル面圧を増加させてシール性を高めると、圧接力が大き
くなって摺動抵抗が増加する問題がある。When a rubber O-ring is used,
Since the contact area with the sliding shaft member 2 becomes large, if the sealing surface pressure is increased to improve the sealing performance, there is a problem that the pressing force increases and the sliding resistance increases.

【０００６】さらに、金属製のシールであれば、気体の
透過漏れを防止できるが、摺動面に用いると摺動抵抗が
大きくなり過ぎるため、金属製シールの使用は、固定面
に限られていた。Further, a metal seal can prevent gas leakage, but if it is used on a sliding surface, the sliding resistance becomes too large. Therefore, the use of a metal seal is limited to a fixed surface. Was.

【０００７】本発明は、これらの問題を解決するもので
あり、シールの両側面に圧力差がある場合であっても、
気体がシール内部を通過する透過漏れを効果的に防止
し、摺動面にも使用できる軸シールを提供することを目
的としている。[0007] The present invention solves these problems, and even if there is a pressure difference on both sides of the seal,
An object of the present invention is to provide a shaft seal that can effectively prevent gas from leaking through the inside of a seal and can be used on a sliding surface.

【０００８】[0008]

【課題を解決する手段】即ち、この発明は、上記課題を
解決するために、容器と容器の挿通孔に挿通された摺動
可能な軸部材との間を密封するシールにおいて、該シー
ルの表面に気体の透過を抑制するコーティング層を有す
ることを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a seal for sealing between a container and a slidable shaft member inserted through an insertion hole of the container. And a coating layer for suppressing gas permeation.

【０００９】また、前記シールは、二股状のリップ部を
有しており、容器または軸部材に摺接する前記リップ部
の摺接面は、非コーティング層とすることを特徴として
いる。Further, the seal has a forked lip portion, and a sliding surface of the lip portion which is in sliding contact with the container or the shaft member is an uncoated layer.

【００１０】前記非コーティング層は、リップ部の摺接
面から該摺接面と連続するリップ部間の凹部であること
を特徴としている。[0010] The non-coating layer is characterized in that it is a concave portion between the sliding contact surface of the lip portion and the lip portion continuous with the sliding contact surface.

【００１１】前記コーティング層は、ダイヤモンドライ
クカーボンからなることを特徴としている。[0011] The coating layer is made of diamond-like carbon.

【００１２】[0012]

【作用】本発明による軸シールでは、気体の透過を抑制
するコーティング層を有しているので、シールの両側、
すなわち、容器内部側および容器外部側において圧力差
が生じ、高圧側から低圧側にシール内部を気体が透過し
ようとしても、コーティング層がバリアとなって、気体
の透過漏れを防止できる。The shaft seal according to the present invention has a coating layer for suppressing gas permeation.
That is, even if a pressure difference occurs between the inside of the container and the outside of the container, and the gas tries to permeate through the inside of the seal from the high pressure side to the low pressure side, the coating layer serves as a barrier to prevent leakage of gas permeation.

【００１３】また、例えば、摺接面にダイヤモンドライ
クカーボンのような硬いコーティング剤でコーティング
を行うことで、シールの摺接面の摩耗の問題を解消でき
るが、摺接面にコーティング剤を塗布すると、被シール
部材への密着性が低下するなど、ゴム製のシールが有し
ているシール特性を損なう恐れがある。For example, by coating the sliding surface with a hard coating agent such as diamond-like carbon, the problem of abrasion of the sliding surface of the seal can be solved. In addition, the sealing properties of the rubber seal may be impaired, for example, the adhesion to the member to be sealed is reduced.

【００１４】そこで本発明では、容器または軸部材に摺
接するリップ部の摺接面には、非コーティング層を設け
る構成としているため、コーティング剤が摺接面に付着
して、摺接面における密封性が低下することを防止し、
ゴム製シールの密封特性を損なうことはない。Therefore, in the present invention, since the non-coating layer is provided on the sliding surface of the lip portion which comes into sliding contact with the container or the shaft member, the coating agent adheres to the sliding surface and the sealing on the sliding surface is performed. To prevent the deterioration of
The sealing properties of the rubber seal are not impaired.

【００１５】さらに、シールに二股状のリップを有し、
そのリップ部が摺接面に接触する構成とすることで、摺
接面への接触面積が小さくなり、シール面圧を増加させ
ても摺動抵抗が過度に大きくなることはない。Further, the seal has a forked lip,
With the configuration in which the lip portion comes into contact with the sliding contact surface, the contact area with the sliding contact surface is reduced, and even if the seal surface pressure is increased, the sliding resistance does not become excessively large.

【００１６】また、摺接面に摺接しない二股状のリップ
部間である凹部を非コーティング層とすることで、シー
ルにコーティングを施す際に、凹部をシール固定部分
（チャック部）として利用でき、さらに位置決めとして
も利用できるため、コーティング作業が容易となる。Further, by forming the concave portion between the bifurcated lip portions that do not slide on the sliding contact surface as a non-coating layer, the concave portion can be used as a seal fixing portion (chuck portion) when coating the seal. Further, since it can also be used as positioning, the coating operation becomes easy.

【００１７】また、コーティング層をダイヤモンドライ
クカーボンとすることで、複雑な形状で弾性に富むゴム
製シールであっても、シールへの密着性がよく、コーテ
ィング剤が剥離しにくいため、気体の透過漏れを長期に
わたって防止することができる。Further, by forming the coating layer of diamond-like carbon, even a rubber seal having a complicated shape and high elasticity has good adhesion to the seal and the coating agent is hardly peeled off. Leakage can be prevented for a long time.

【００１８】[0018]

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明を詳細
に説明する。図１（ａ）は、本発明の実施例における断
面図であり、図１（ｂ）は、本発明のシールの拡大断面
図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1A is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view of a seal of the present invention.

【００１９】図１に示したシール構造において、１は容
器であり、容器内部５には圧力変動を有する流体（シリ
コン油＋空気等）が封入されている。また、容器１の中
心部には、軸部材２の外径よりもわずかに大きい挿通孔
１３が開口されており、該挿通孔１３に軸部材２が挿通
されている。該軸部材２は、その用途によって、回転ま
たは往復運動を行う。In the seal structure shown in FIG. 1, reference numeral 1 denotes a container, and a fluid (silicone oil + air or the like) having a pressure fluctuation is sealed in the container 5. An insertion hole 13 slightly larger than the outer diameter of the shaft member 2 is opened in the center of the container 1, and the shaft member 2 is inserted through the insertion hole 13. The shaft member 2 rotates or reciprocates depending on the application.

【００２０】容器１の端面に設けられた挿通孔１３の挿
通孔内周面１１側に環状溝１２が設けられ、その内部に
シール３が収納されている。シール３は、金属以外のゴ
ムあるいは樹脂の弾性部材からなり、シール３が軸部材
外周面２１に摺接することにより、容器内部５の流体が
挿通孔内周面１１と軸部材外周面２１との隙間から容器
外部６へ漏れるのを防止している。An annular groove 12 is provided on the inner peripheral surface 11 side of the insertion hole 13 provided on the end face of the container 1, and the seal 3 is accommodated therein. The seal 3 is made of an elastic member made of rubber or resin other than metal, and when the seal 3 slides on the shaft member outer peripheral surface 21, the fluid in the container interior 5 is moved between the insertion hole inner peripheral surface 11 and the shaft member outer peripheral surface 21. Leakage from the gap to the outside 6 of the container is prevented.

【００２１】図１（ｂ）に示したシール３は、その断面
がＸ字形をしており、リップ部３１の摺接面３２が軸部
材外周面２１に摺接するようになっている。したがっ
て、軸部材２が回転、または往復運動を行っても、軸部
材外周面２１との接触面積が小さいため、摩擦抵抗が小
さく、滑らかに摺動させることが可能である。The seal 3 shown in FIG. 1 (b) has an X-shaped cross section, and the sliding surface 32 of the lip portion 31 is in sliding contact with the outer peripheral surface 21 of the shaft member. Therefore, even when the shaft member 2 rotates or reciprocates, the contact area with the shaft member outer peripheral surface 21 is small, so that the frictional resistance is small and the sliding can be performed smoothly.

【００２２】また、シール３の両側面には、ダイヤモン
ドライクカーボンのコーティングが施されており、コー
ティング層４がバリアの役割を果たし、気体がシール３
内部を透過して漏れることを防止している。 図１(ｂ)
に示したシール３のコーティング層４は、摺接面３２を
除いて、容器内部５側と容器外部６側とに施されてい
る。実施例では、両側面にコーティング層４を設けてい
るが、これに限定しているわけではなく、容器内部５側
または容器外部６側の一方の側面のみでもよい。ただ
し、気体の透過漏れを有効に防止するためには、コーテ
ィング層４は、シール３の表面の一部ではなく、少なく
とも容器内部５側全て、または、容器外部６側全てに施
すことが必要である。なお、両側面にコーティングする
ことで、より効果的に気体の透過漏れを防止することが
できる。Further, both sides of the seal 3 are coated with diamond-like carbon, and the coating layer 4 plays a role of a barrier, and gas is applied to the seal 3.
It prevents leakage through the inside. Fig. 1 (b)
The coating layer 4 of the seal 3 is applied to the inside 5 of the container and the outside 6 of the container except for the sliding contact surface 32. In the embodiment, the coating layer 4 is provided on both side surfaces. However, the present invention is not limited to this, and only one side surface on the container inside 5 side or the container outside 6 side may be used. However, in order to effectively prevent leakage of gas permeation, the coating layer 4 needs to be applied not on a part of the surface of the seal 3 but on at least the entire inside 5 of the container or the entire outside 6 of the container. is there. In addition, by coating on both side surfaces, leakage of gas permeation can be more effectively prevented.

【００２３】しかし、摺接面３２にコーティング層４を
設けると、ゴム製であるシール３の材料の特性を利用し
た相手面への密着力が損なわれるため、シール性を損な
う恐れがある。よって、摺接面３２には、コーティング
層４を設けない方が好ましい。However, when the coating layer 4 is provided on the sliding contact surface 32, the adhesiveness to the mating surface utilizing the characteristics of the material of the seal 3 made of rubber is impaired, so that the sealing property may be impaired. Therefore, it is preferable not to provide the coating layer 4 on the sliding contact surface 32.

【００２４】実際シール３にコーティング層４を設ける
際には、摺接面３２にマスキングを施し、直接コーティ
ング剤を吹き付けてもよいが、図２に示すように、シー
ル３が断面Ｘ字状のシールである場合、突起７１付のチ
ャック治具７により、シール３を保持してコーティング
するのが好ましい。この場合、シール３の二股状のリッ
プ部３１間、すなわち凹部３３には、コーティングの必
要がないため、凹部３３をチャック治具７によって保持
し、そのまま両側面からコーティングできる。よって、
前記のコーティング方法に比べ、マスキング処理を省け
て効率よくマスキングできる。When the coating layer 4 is actually provided on the seal 3, the sliding surface 32 may be masked and a coating agent may be directly sprayed thereon. However, as shown in FIG. 2, the seal 3 has an X-shaped cross section. In the case of a seal, it is preferable to hold and coat the seal 3 with the chuck jig 7 having the projection 71. In this case, since there is no need for coating between the bifurcated lip portions 31 of the seal 3, that is, the concave portion 33, the concave portion 33 can be held by the chuck jig 7 and coated from both side surfaces as it is. Therefore,
Compared with the above-mentioned coating method, masking can be omitted and masking can be performed efficiently.

【００２５】また、チャック治具７の突起７１が、シー
ル３の凹部３３に嵌まり込むように位置決め作用を有す
るため、シール３の個々について、個体差なくマスキン
グ処理を施すことができる。Further, since the projection 71 of the chuck jig 7 has a positioning function so as to fit into the concave portion 33 of the seal 3, the masking process can be applied to each of the seals 3 without any individual difference.

【００２６】さらに、チャック治具７によって、容器に
組込んだ時のシール３の摺接面３２をマスキングでき
る。すなわち、容器組込み時に、シール３が容器１の環
状溝１２と軸部材２の外周面に当接する状態と同じ状態
が、シール３をチャック治具７で挟持することによって
得られるため、摺接面３２を正確にマスキングすること
を考慮せずとも、容易にコーティングすることができ
る。Further, the sliding surface 32 of the seal 3 when assembled in the container can be masked by the chuck jig 7. That is, the same state as the state where the seal 3 contacts the annular groove 12 of the container 1 and the outer peripheral surface of the shaft member 2 at the time of assembling the container is obtained by clamping the seal 3 with the chuck jig 7. 32 can be easily coated without taking into account the exact masking.

【００２７】以上本発明の一実施例につき説明したが、
これに限定されず種々変更可能である。例えば、実施例
では環状溝１２を挿通孔内周面１１に設けた例を示して
いるが、シール領域７の軸部材外周面２１に設けてもよ
い。この場合、摺動面は、図１に示した軸部材外周面２
１に対面する挿通孔内周面１１に存在することになる。The embodiment of the present invention has been described above.
The present invention is not limited to this, and various changes can be made. For example, although the embodiment shows an example in which the annular groove 12 is provided on the inner peripheral surface 11 of the insertion hole, it may be provided on the outer peripheral surface 21 of the shaft member in the seal area 7. In this case, the sliding surface is the shaft member outer peripheral surface 2 shown in FIG.
1 is present on the inner peripheral surface 11 of the insertion hole facing the first hole 1.

【００２８】また、シール３は、その断面形状がＸ字形
である必要はなく、被シール面に摺接するリップ部３１
を有する形状、例えば、断面形状がＹ字形であってもよ
く、図３に示したように、リップ部３１が尖鋭状となっ
ているものでもよい。この場合、摺接面３２が略線状と
なるため、図１(ｂ)のシール３に比べ、摩擦抵抗をさら
に抑えることができる。さらに、コーティングに関して
は、気体の透過漏れを防止できるものであれば特に限定
せず、例えば、蒸着、溶射による金、銀、アルミ、ニッ
ケルのような金属被膜であってもよい。しかしながら、
ゴム部材への密着性がよく、耐久性も優れているダイヤ
モンドライクカーボンであることが好ましい。The cross section of the seal 3 does not need to be X-shaped, but the lip portion 31 that slides on the surface to be sealed.
For example, the cross-sectional shape may be a Y-shape, and as shown in FIG. 3, the lip portion 31 may have a sharp shape. In this case, since the sliding contact surface 32 is substantially linear, the frictional resistance can be further reduced as compared with the seal 3 of FIG. Further, the coating is not particularly limited as long as it can prevent gas leakage, and may be, for example, a metal coating such as gold, silver, aluminum, or nickel by vapor deposition or thermal spraying. However,
It is preferable to use diamond-like carbon which has good adhesion to rubber members and excellent durability.

【００２９】[0029]

【発明の効果】以上説明した通りの本発明の軸シールに
よれば、気体の透過漏れを抑制するコーティング層を有
しているので、ゴム製シールの弱点であった気体の透過
漏れを有効に防止できる。As described above, according to the shaft seal of the present invention, since the coating layer has a coating layer for suppressing gas leakage, gas leakage which is a weak point of the rubber seal can be effectively prevented. Can be prevented.

【００３０】また、摺接面にコーティング剤を塗布しな
いため、ゴム製シールのゴムによる密封性能を損なうこ
となく、シール全体の密封効果を得ることができる。Further, since no coating agent is applied to the sliding surface, the sealing effect of the entire seal can be obtained without impairing the sealing performance of the rubber seal.

【００３１】さらに、シールを二股状のリップ部を有す
る形状とすることで、被シール部材への接触面積を小さ
くできて、優れた密封性能を維持し、かつ摺動抵抗が大
きくならない透過漏れ防止シールとすることができる。Further, by forming the seal into a shape having a forked lip portion, the contact area with the member to be sealed can be reduced, excellent sealing performance can be maintained, and permeation leakage can be prevented without increasing sliding resistance. It can be a seal.

【００３２】また、二股状のリップ部間をコーティング
作業時の固定部分として利用でき、コーティングの作業
性を容易にするとともに、コーティングをダイヤモンド
ライクカーボンとすることで、複雑な形状を有するゴム
製シールであっても、シールへの密着性がよく、長期に
わたって気体の透過漏れを防止することができる。In addition, the gap between the forked lip portions can be used as a fixed portion at the time of coating work, and the workability of coating is facilitated, and the rubber seal having a complicated shape is formed by using diamond-like carbon for coating. Even so, the adhesion to the seal is good, and leakage of gas permeation can be prevented for a long time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明のシールの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a seal of the present invention.

【図２】本発明のシールをチャック保持した断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view in which the seal of the present invention is held by a chuck.

【図３】他の実施例における本発明のシールの断面図で
ある。FIG. 3 is a cross-sectional view of the seal of the present invention in another embodiment.

【図４】従来のシールの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional seal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 容器 ２ 軸部材 ３ シール ４ コーティング層 ５ 容器内部 ６ 容器外部 ７ チャック治具 １１ 挿通孔内周面 １２ 環状溝 １３ 挿通孔 ２１ 軸部材外周面 ３１ リップ部 ３２ 摺接面 ３３ 凹部 ７１ 突起 Reference Signs List 1 container 2 shaft member 3 seal 4 coating layer 5 inside of container 6 outside of container 7 chuck jig 11 inner peripheral surface of insertion hole 12 annular groove 13 insertion hole 21 outer peripheral surface of shaft member 31 lip portion 32 sliding contact surface 33 concave portion 71 protrusion

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 容器と容器の挿通孔に挿通された摺動可
能な軸部材との間を密封するシールにおいて、該シール
の表面に気体の透過を抑制するコーティング層を有する
ことを特徴とする軸シール。1. A seal for sealing between a container and a slidable shaft member inserted into an insertion hole of the container, the seal having a coating layer for suppressing gas permeation on a surface of the seal. Shaft seal. 【請求項２】 前記シールは、二股状のリップ部を有し
ており、容器または軸部材に摺接する前記リップ部の摺
接面は、非コーティング層とすることを特徴とする請求
項１に記載の軸シール。2. The seal according to claim 1, wherein the seal has a forked lip portion, and a sliding surface of the lip portion that slides on the container or the shaft member is an uncoated layer. Shaft seal as described. 【請求項３】 前記非コーティング層は、リップ部の摺
接面から該摺接面と連続するリップ部間の凹部であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の軸シール。3. The shaft seal according to claim 1, wherein the non-coating layer is a concave portion between a sliding contact surface of the lip portion and a lip portion continuous with the sliding contact surface. 【請求項４】 前記コーティング層は、ダイヤモンドラ
イクカーボンからなることを特徴とする請求項１から３
に記載の軸シール。4. The method according to claim 1, wherein the coating layer is made of diamond-like carbon.
The shaft seal described in 1.