JP2004100743A

JP2004100743A - シールリング

Info

Publication number: JP2004100743A
Application number: JP2002260357A
Authority: JP
Inventors: Tomoko Nakano; 中野　登茂子
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2002-09-05
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】耐久性・生産性に優れた高品質のシールリングを提供する。
【解決手段】密封摺動面１１の切断部１２以外の領域に、周方向に延びる油溝１０を設けた。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、建設機械等に使用される油圧シリンダに用いられ、二部材間の環状隙間をシールするためのシールリングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来技術に係るシールリングを示す図である。
【０００３】
図５に示すシールリング１０４は、樹脂製であって、シール圧力を付与するためのゴム状弾性体製のバックリング１０５とともに密封装置１００を構成し、油圧シリンダにおいて、ピストン１０１外周に設けられた取付溝１０２内に装着されて、ピストン１０１とシリンダ１０３間の隙間を密封するようになっている。
【０００４】
シールリング１０４は、シリンダ内周面に摺動自在に密封接触する密封摺動面１０６を有し、バックリング１０５は、このシールリング１０４の密封摺動面１０６にシール圧力を付与している。
【０００５】
シールリングの材料としては、従来からＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が用いられていたが、更に生産性がよく、高弾性率のポリアミド系樹脂を用いる場合がある。
【０００６】
その場合、高弾性率且つ低伸びであることから、シールリングの取付が困難であり、この問題を解決するため、シールリングの周上の少なくとも一部に、カット部が設けられる。
【０００７】
しかしながら、シリンダ径公差、及びシールリング外径公差等の影響によりカット部に隙間が生じる（図５で、φＡ＞φＤの時、隙間が発生する）。
【０００８】
また、図６（ａ）に示すように、初期のカット部隙間が０であっても、油圧シリンダが動作した場合に、雰囲気温度の上昇によりシールリングとハウジングとの間に生じる熱膨張差から、径寸法に差が発生し、シールリングのカット部の円周方向に圧縮力Ｆが発生する（図６（ｂ））。
【０００９】
この結果、カット部が塑性変形し、永久ひずみ（クリープ）が発生するため、雰囲気温度が下がって圧縮力から解放されても、その部分はもとの長さに戻らず、全体的に周長が短くなりやはり隙間が生じる（図６（ｃ））。
【００１０】
このように隙間が生じても、シール性を損なわないように、図５（ｂ）に示すような段差を有したカットを行った、いわゆるステップカット仕様のものを用いる場合がある。これにより、周方向の切断面１７２がシール面となって、密封性を保つことができるものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来技術においては、ポリアミド系樹脂製であることにより、摺動抵抗が大きく、更には密封摺動面において油膜が完全には形成されず、潤滑状態が不連続になってスティックスリップが発生するという問題が生じていた。
【００１２】
この問題の解決方法としては、シールリングの摺動面に潤滑特性向上のため油溝を設ける方法がある。
【００１３】
この場合、一般的に、型成形により成形しようとすると離型が困難であるため、油溝は旋盤による後加工で設けるのが最良である。
【００１４】
ところが、旋盤による加工では円周方向に切れ目のない溝となるので、ステップカットを呈するシールリングに、従来通りの油溝を形成すると、カット部においては図７のようになる。
【００１５】
すなわち、図７のように隙間Ｐ及びＱが存在すると、油溝１１０を介してこれらが導通し、流路が形成されるため、その結果、周方向切断面１７２はシール面としての意味をなさず、致命的な欠陥である密封流体の漏れ（リーク）が生じてしまう。
【００１６】
このため、ステップカットを呈するシールリングでは油溝を設けることができず、やむを得ず、摺動抵抗が大きく、スティックスリップが生ずるという問題については許容されてきた。
【００１７】
そこで、本出願人は、図８に示すように、周方向切断面１７２を跨ぐことのない位置に油溝を設けたものを提案している。
【００１８】
油溝１１０は、周方向切断面１７２の両側に設けられており、周方向切断面１７２を跨ぐことはなく、周方向切断面１７２は軸方向切断面間１７１をシールするので、シール性は非常に優れたものとなる。
【００１９】
例え、図７（ａ）のようにカット部に隙間Ｐ，Ｑが生じていたとしても、周方向切断面１７２がシール面として作用することにより密封状態が確保され、油溝１１０を介して流路が形成されることもない。
【００２０】
しかしながら、この場合には、（ステップ）カット部１０７に油溝１１０が形成されるため、カット部１０７の強度が低下してしまうという可能性がある。
【００２１】
また、シールリングのカットには、高度な加工精度が要求される。
【００２２】
これは、軸方向のカットにおいては、シールリングの軸方向幅が小さく、周方向切断面を超えてカットしてしまうとカット部の破損につながるからであり、周方向のカットにおいては、２本の油溝の間の小さいスペースをカットしなければならないからである。
【００２３】
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、耐久性・生産性に優れた高品質のシールリングを提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
互いに相対移動する二部材間の環状隙間をシールするシールリングであって、
前記二部材のうち一方の部材に摺動自在に密封接触する密封摺動面と、
リング本体の周方向位置の異なる少なくとも２つの箇所において軸方向に一部切断した軸方向切断面と、その軸方向切断面間を結ぶように軸に垂直に切断した周方向切断面とを有する切断部と、
を備えたシールリングにおいて、
前記密封摺動面の前記切断部以外の領域に、周方向に延びる溝を設けたことを特徴とする。
【００２５】
密封摺動面の切断部以外の領域に、周方向に延びる溝を設けたとは、切断部には溝が設けられていないことを意味するものであり、これにより、周方向切断面は軸方向切断面間を確実にシールすることができシール性は非常に優れたものとなり、さらには、切断部の強度が低下することもなく耐久性に優れたものとなる。
【００２６】
そして、切断部以外の領域においては、周方向に溝が設けられているので、摺動抵抗を抑えることができ、スティックスリップを防止することができる。
【００２７】
溝の成形方法は特に限定されるものではないが、型成形によって溝を付けることにより、切断部に溝を付けない加工を容易に行うことができる。ここで、本発明者は、溝の深さが０．２ｍｍ程度であれば、問題なく離型できることを確認している。
【００２８】
切断部の形成においても、溝のない部分を加工することができるので、容易に切断部を形成することができる。
【００２９】
すなわち、生産性の向上を図ることが可能となる。
【００３０】
ここで、二部材とは、例えば油圧シリンダにおいては、シリンダと、シリンダに往復動自在に組み付けられるピストンとをいうものである。そして、シールリングにおいて、ピストンシールの場合には外周面が密封摺動面となり、また、ロッドシールの場合には、内周面が密封摺動面となる。
【００３１】
シールリングが二部材間の環状隙間に設けられる場合、密封摺動面は、密封摺動面に対する背面側にゴム状弾性体製リングが装着されることにより、一方の部材に対するシール圧力を付与されることも好適である。
【００３２】
シールリングは、ポリアミド系樹脂材料とすることも好適である。
【００３３】
これにより、シールリングの装着性に問題なく、生産性の向上を図ることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態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かぎりは、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。
【００３５】
図１（ａ）は本実施の形態に係るシールリング１を示す模式的斜視図、同図（ｂ）はシールリング１に設けられた切断部の拡大図、図２は本実施の形態に係るシールリング１の装着状態での切断部の模式的平面図、図３は本実施の形態に係るシールリング１の装着状態を示す模式的断面図であり、図３（ａ）は図２のＸ−Ｘ断面に相当し、図３（ｂ）は図２のＹ−Ｙ断面に相当する図である。
【００３６】
本実施の形態に係るシールリング１は樹脂製であって、密封装置として二部材間の環状隙間を密封するものである。本実施の形態においては、ゴム状弾性体製リングであるバックリング２と組み合わせて構成されて、一方の部材としてのシリンダ４と、シリンダ４に往復動自在に組み付けられるピストン５との間を密封する場合について説明する。
【００３７】
すなわち、図３に示すように、シールリング１とバックリング２とにより構成される密封装置３は、ピストン５の外周に形成された取付溝６内に装着されて、シリンダ４内周面に対して摺動自在に密封状態で接触してシリンダ４とピストン５との間を密封している。
【００３８】
シールリング１の外周はシリンダハウジング４の内周に摺動自在に密接し、バックリング２はシールリング１の背面側に位置して、ピストン５の外周の取付溝６内に、この状態で組み合わされて装着されている。
【００３９】
ここで、ピストン５の外周に形成された取付溝６は、例えば断面形状矩形で、シリンダ４側を開口して設けられている。
【００４０】
また、バックリング２は、断面略円形状の環状部材で、幅は取付溝６の幅より小さめのものを用い、取付溝６の底面に装着する。ただし、バックリングの形態に関しては、シールリングに対してシール圧力を付与する範囲で適宜変更可能である。
【００４１】
シールリング１の内周は、バックリング２の外周に当接しており、取付溝６より若干小さくなっている。また、シールリング１において、内周面及び外周面は軸方向にストレートな円筒面であり、外周面はシリンダ４の内周に対して摺動自在に密封接触する密封摺動面１１となっている。
【００４２】
そして、シールリング１は、図１に示すように、周方向の１箇所が分割された切断部１２を有しており、装着の際にはこの切断部１２を拡げ、径大にすることによって様々な部分に容易に装着できるようにされている。
【００４３】
切断部１２は、シールリング１において、周方向位置の異なる２箇所において軸方向に一部切断し、一方は密封流体側から、他方は被密封流体側から、軸方向に樹脂製リングのほぼ中央まで、切断した軸方向切断面１３と、それらの軸方向切断面を結ぶ周方向切断面１４とを有し、全体として、２つの階段状端部が組み合わさった構成、いわゆるステップカットとなっている。
【００４４】
ここで、シールリング１は、ポリアミド系樹脂製であると好適である。ポリアミド系樹脂製とすることにより、生産性の向上を図っている。
【００４５】
そして、本実施の形態の特徴として、密封摺動面１１には、切断部１２以外の領域において、油溝１０が周方向に延びて設けられている。
【００４６】
油溝１０は後加工によりカットされて設けられてもよいが、型成形によって成形されるとよい。型成形により溝を付けることで、切断部１２に溝を付けない加工を容易に行うことができる。ここで、油溝の深さは０．２ｍｍ程度が好ましい。
【００４７】
本実施の形態において油溝１０は、図１，２に示すように、断面略矩形状の２本の溝がそれぞれ交わることなく周方向に設けられているが、これに限るものではなく、仕様により適宜設定されればよく、例えば、図４に示すように１条の溝としてもよい。
【００４８】
このように、本実施の形態においては、切断部１２に油溝１０を設けていないので、周方向切断面１４は軸方向切断面１３間を確実にシールすることができシール性は非常に優れたものとなり、さらには、切断部１２の強度が低下することもなく耐久性に優れたものとなる。
【００４９】
図２に示すように、切断部１２に隙間Ｐ，Ｑが生じていたとしても、切断部１２には油溝１０は設けられていないので、周方向切断面１４がシール面として確実に作用し、これにより密封状態が確保され、従来のように油溝を介して流路が形成されることもない。
【００５０】
そして、切断部１２以外の領域に設けられた油溝１０に潤滑油を満たすことにより、密封摺動面１１とシリンダ４の内周との摺動抵抗を抑え、特にＰＴＦＥ以外の樹脂製リングの場合に起こりがちであったスティックスリップを防止することができる。
【００５１】
また、従来においては、２本の油溝の間をカットするため、高度な加工精度が要求されていたが、本実施の形態においては、切断部に油溝がないため、加工を容易に行うことができる。
【００５２】
なお、シールリング１の周方向において、切断部１２以外の部分に対して切断部１２のみが溝がないこととなるが、切断部においては当初より潤滑状態は良いため、スティックスリップが発生する虞はない。
【００５３】
なお、本実施の形態に係るシールリングは、ＰＴＦＥで成形してもよく、その他、結晶製樹脂、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等を用いても本実施の形態と同様の効果を得ることができ、要求される耐熱性などにより、用途に応じて種々の材料を用いることができる。
【００５４】
また、本実施の形態においては、ピストンシールの場合（外周面が密封摺動面の場合）について述べているが、これに限定されるものではなく、ロッドシールの場合（内周面が密封摺動面の場合）、すなわち、取付溝４が、シリンダ２側に設けられてピストン３側に開口し、シリンダ内周にシールリングを取付ける構成であってもよい。また、本実施の形態においては、ゴム状弾性体製リングであるバックリング２と組み合わせて構成された場合について説明したが、これに限らずシールリングが単独で用いられてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、周方向の１箇所が分割されたリング本体の適切な位置に溝を形成することによって、生産性、耐久性等に優れた高品質のシールリングを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態に係るシールリングを示す模式的斜視図であり、同図（ｂ）はその切断部を示す模式的斜視図である。
【図２】本実施の形態に係るシールリングの装着状態での切断部の模式的平面図である。
【図３】図３は本実施の形態に係るシールリング１の装着状態を示す模式的断面図であり、図３（ａ）は図２のＸ−Ｘ断面に相当し、図３（ｂ）は図２のＹ−Ｙ断面に相当する図である。
【図４】１条の油溝を有するシールリングの切断部を示す模式的斜視図である。
【図５】図５（ａ）は従来のシールリングを説明するための模式図であり、同図（ｂ）はその切断部の拡大図である。
【図６】図６は従来のシールリングを説明するための模式図であり、（ａ）は使用前のシールリングの状態、（ｂ）は使用中（高温時）のシールリングの状態、（ｃ）は使用後（常温）のシールリングの状態を示す。
【図７】図７（ａ）は従来の油溝付きシールリングの切断部の拡大斜視図、同図（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ断面図である。
【図８】図８（ａ）は従来の油溝付きシールリングを説明するための模式的斜視図であり、同図（ｂ）はその切断部の拡大図である。
【符号の説明】
１　シールリング
２　バックリング
３　密封装置
４　シリンダ
５　ピストン
６　取付溝
１０　油溝
１１　密封摺動面
１２　切断部
１３　軸方向切断面
１４　周方向切断面

Claims

互いに相対移動する二部材間の環状隙間をシールするシールリングであって、
前記二部材のうち一方の部材に摺動自在に密封接触する密封摺動面と、
リング本体の周方向位置の異なる少なくとも２つの箇所において軸方向に一部切断した軸方向切断面と、その軸方向切断面間を結ぶように軸に垂直に切断した周方向切断面とを有する切断部と、
を備えたシールリングにおいて、
前記密封摺動面の前記切断部以外の領域に、周方向に延びる溝を設けたことを特徴とするシールリング。
前記密封摺動面に対する背面側にゴム状弾性体製リングが装着されることにより、該密封摺動面は、前記一方の部材に対するシール圧力を付与されることを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
ポリアミド系樹脂材料を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のシールリング。