JP2017036754A - シール - Google Patents
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Abstract
Description
即ち、従来は、ホッピング用具のエアーシリンダ内部のピストンに、Oリングを用いる構造であり、このOリングは摺動抵抗が高いことも判明した(後述の表1参照)。また、前述の特許文献2のダルマ形の横断面のシールは、摺動部(摺動頭部の先端側)が大きなアール状であり、摺動抵抗が、高い受圧状態で、増大するという欠点があったり、あるいは、片側面に4個〜8個の少な目の小突起が付設された形状であったために、シールがシール溝内で蛇行して、摺動抵抗が不安定で急増する場合もあった。
また、往復動ピストンのシール用凹周溝に装着されて、ホッピング用エアースプリングに使用される。
また、ゴム製シール本体と低摩擦被覆層とから成り、摺接相手面に対向する摺接面側に上記低摩擦被覆層を配設した横断面U字形の複合シールと共に併用される。
また、全体の材質がPTFE粉末をゴムに混入して成る。
さらに、閉円環状突条の平坦頂上面は、シール用凹周面の側面に、安定姿勢で圧接し、シール横断面形状が過大に曲がったり、傾斜状となるような変形が発生せず、上記摺動抵抗が(圧力変動が激しくとも)安定して低い値を示す。
図5に於て、2点鎖線によって区画して示したように、本発明に係る往復動用シールSは、横断面形状が三角状頂部33と、矩形状胴部34と、溝底側膨出部35とを有する。さらに、胴部34の表て面36及び裏面37に突条38,38が突設されている。
そして、上記閉円環状突条38の横断面形状は、平坦頂上面38Aを有するテーブルマウンティン型であり、シール用凹周溝10の溝側面10Bに対向する。
0.6・W35 ≦W34≦0.8・W35 …式(1)
0.95・W35 ≦W38≦1.0・W35 …式(2)
なお、胴部34の厚さ寸法W34は、凹周溝43,43の溝底面43A,43Aの間隔寸法でもある。
0.55・H0≦H38≦0.75・H0 …式(3)
即ち、突条38の配設位置が、シール全体の高さ寸法H0の中央よりも先端寄りであり、かつ、平坦頂上面38Aの幅寸法(図5の左右寸法)も十分に大きく、かつ、両溝底面43A,43Aの間隔寸法(肉厚寸法)も大きいことによって、図2に示すように、三角状頂部33が、図1(B)に示した急激な圧力変動に対して、不安定に振動・揺れを発生せず、密封性、及び、安定した低い摺動摩擦抵抗値を示すことが可能である。
第2リップ部12は摺接相手面26に対向し、第1リップ部11はシール用凹周溝100 の溝底100A に対向する。
第2リップ部12の外周面は、シール基部1の外周面先端位置から、しだいに先端に向って拡径傾斜状の勾配部15と、小さな山型のリップ頂上領域16と、先端に向って縮径する先端勾配部17とから、構成される。外径寸法が最大のピーク18は、リップ頂上領域16内に存在する(図8参照)。
ΔH=(D18−D1)/2 …式(4)
本発明では、2×ΔH=D18−D1の30%だけ小さな直径の円筒面25で第2リップ部12を切断したと仮定した領域を、リップ頂上領域と定義する。
要するに、受圧状態下にて、上記リップ頂上領域16が摺接相手面26に圧接することで、低い摺動摩擦抵抗、及び、高い密封性能が発揮されることとなる。
これによって、図1に示したようなホッピング用具等のエアースプリングCとして、激しいピストン6の作動によって、シリンダバレル内周面5Aとピストン外周面6Aとの間隙Gp が(図6,図7参照)が零まで接近した状態下で、シリンダバレル内周面5Aに対して低摩擦被覆層20が摺接する。そのような被覆層20の摺接によって、摺動摩擦抵抗の増加を防止して、軽快なピストン6とピストンロッド7の往復作動が得られる。
(a)本発明の実施例(1):
図2,図3,図5に示した横断面形状でゴムの硬度が60のシール
(b)本発明の実施例(2):
図2,図3,図5に示した横断面形状でゴムの硬度が70のシール
(c)本発明の実施例(3):
図2,図3,図5に示した横断面形状でゴムの硬度が80のシール
(d)本発明の実施例(4):
図2,図3,図5に示した横断面形状でゴムにPTFE粉末を混入した、硬度が7
0のシール。PTFE粉末は23Wt%混入。
(e)本発明の実施例(5):
図2,図3,図5に示した横断面形状でゴムにPTFE粉末を混入した、硬度が8
0のシール。PTFE粉末は5Wt%混入。
(f)本発明の実施例(6):
図6に示した2種類のシールS,S2を併用し、一方のシールSは図3,図4に示
した横断面形状であってゴムの硬度が70、他方のシールS2は図7,図8に示し
たU字状シールであってゴムの硬度は80のもの。
(g)従来例(1):
硬度70のゴム製Oリング
(h)従来例(2):
硬度80のゴム製Oリング
(i)従来例(3):
硬度90のゴム製Oリング
(j)従来例(4):
硬度60のゴム製Oリング
(k)従来例(5):
横断面の外形輪郭形状が図8と同じであって、全体が、硬度80のゴムから成るU パッキン
のピストン6T,6Tについての摺動摩擦抵抗を計測する。
(i)本発明の実施例(1)(2)(3)(4)のシールは、従来例(1)〜(4)のOリング、及び従来例(5)のUパッキンに比較して、いずれの圧力Pに於ても、著しい摺動抵抗の低減が図られていることを実証している。特に、圧力が1.5Mpa,2.0Mpaにあっても、本発明の実施例(1)(2)(3)(4)のシールは摺動抵抗の値が極めて低い。
(ii)また、PTFE粉末23Wt%混入のシール(実施例(4))のものは、同一硬さ70の実施例(2)と比較して、一層の摺動摩擦抵抗の低減が図られている。さらに、他のPTFE粉末5Wt%混入のシール(実施例(5))のものは、同一硬さ80の実施例(3)と比較すると、各圧力に於て摺動摩擦抵抗の低減が図られているが、特に、1.5Mpa,2.0Mpaのように高圧となると、その低減効果が著しい。
(iii)実施例(6)のシール構造は、2種類のシールS,S2を用いているにかかわらず、いずれの従来例(1)〜(5)と比較しても、摺動摩擦抵抗は低い。この実施例(6)に於ては、ゴムの硬さが80の実施例(3)のシールSを使用しているにかかわらず、圧力が1.5Mpa,2.0Mpaでは、実施例(3)の一個のシールのものよりも摺動摩擦抵抗が低い。その理由は、図6に於て、高圧は複合U字形シールS2にて受圧し、かつ、その低摩擦被覆層20の故に摺動抵抗が低くなり、しかも、低圧室46側に配置した他方のシールSは低目の圧力を受け持って、摺動摩擦抵抗が低くなったためであると考えられる。なお、この実施例(6)では、密封性能(シール性)が一層優れているという利点もある。
従来のOリングやUパッキン等のシールと比較しても、本発明に係るシールの摺動摩擦抵抗は十分に低い(表1参照)。
10 シール用凹周溝
10A 溝底
20 低摩擦被覆層
26 摺接相手面
33 三角状頂部
34 矩形状胴部
35 溝底側膨出部
36 表て面
37 裏面
38 突条
38A 平坦頂上面
P 圧力
R シール本体
S シール
S2 U字状(複合)シール
Claims (5)
- 横断面形状が、三角状頂部(33)と、矩形状胴部(34)と、溝底側膨出部(35)と、を有し、さらに、上記胴部(34)の表て面(36)及び裏面(37)に閉円環状突条(38)(38)が突設され、かつ、該閉円環状突条(38)の横断面形状は、平坦頂上面(38A)を有するテーブルマウンティン型であることを特徴とするシール。
- 被密封流体が気体であり、圧力(P)が、0.4〜3.0Mpaの範囲内で急激に変動する往復動用のシールである請求項1記載のシール。
- 往復動ピストン(6)のシール用凹周溝(10)に装着されて、ホッピング用エアースプリングCに使用される請求項1又は2記載のシール。
- ゴム製シール本体(R)と低摩擦被覆層(20)とから成り、摺接相手面(26)に対向する摺接面側に上記低摩擦被覆層(20)を配設した横断面U字形の複合シール(S2 )と共に併用される請求項1,2又は3記載のシール。
- 全体の材質がPTFE粉末をゴムに混入して成る請求項1,2,3又は4記載のシール。
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