JP2019138388A

JP2019138388A - 密封装置

Info

Publication number: JP2019138388A
Application number: JP2018022855A
Authority: JP
Inventors: 亨荒木; Toru Araki
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2019-08-22

Abstract

【課題】つぶし代を減少させることなく拡張力を低減させることができ、もって摺動時に発生する摺動抵抗を小さくすることができる密封装置を提供する。【解決手段】互いに対向し相対移動する二部材のうちの一方の部材５１の対向面５１ａに設けた装着溝５２に装着されて他方の部材５３の対向面５３ａに摺動可能に接触する密封装置１であって、ゴム状弾性体により環状に形成され、装着溝５２の溝底面５２ａに対向する径方向一方の周面１ａと、他方の部材５３の対向面５３ａに摺動可能に接触する断面円弧形の径方向他方の周面１ｂと、軸方向一方の端面１ｃと、軸方向他方の端面１ｄとを備える密封装置１において、軸方向一方の端面１ｃに開口する環状の凹部２を設け、凹部２と径方向一方の周面１ａとの間に環状のシール突起３を設けたことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、シール技術に係る密封装置に関する。本発明の密封装置は例えば、建機、産機または自動車関連用途の油圧シリンダにおけるピストンシールとして用いられる。

従来から図４に示すように、油圧シリンダにおけるピストン５１の外周面５１ａに設けた装着溝５２に装着されてシリンダ５３の内周面５３ａに摺動可能に接触し、高圧側Ｈから低圧側Ｌへ圧油などの密封対象が漏れないようにシール機能を発揮する密封装置１が知られている。

密封装置１は、ゴムまたはウレタン等のゴム状弾性体により環状に形成されている。また密封装置１は、装着溝５２の溝底面５２ａに対向する円筒面状の内周面１ａと、シリンダ５３の内周面５３ａに摺動可能に接触する断面円弧形の外周面１ｂと、軸直角平面状の高圧側端面１ｃおよび低圧側端面１ｄとを備え、断面Ｄ字形状に形成されている。

特開２００６−３１６９４７号公報特開２００４−１２５０９９号公報

上記密封装置１は、シリンダ５３の内周面５３ａに対するつぶし代を設定するため、装着溝５２に装着されたときに径方向に圧縮され、このとき発生する拡張力（反発力）によってシリンダ５３の内周面５３ａに押し付けられ、シール機能を発揮する。

しかしながら、往復動用途として用いられるスクィーズパッキンタイプの密封装置１では、リップパッキンタイプの密封装置と比較してつぶし代が大きく設定されるため、これに伴って拡張力も大きく設定されることになる。したがって摺動時に発生する摺動抵抗が大きくなり（摺動抵抗＝拡張力×摩擦係数）、摺動発熱が大きくなったり摺動摩耗が生じ易くなったりすることが懸念される。

尚、密封装置１の断面積を小さくすることで、つぶし代が減少することから摺動抵抗を小さくすることが可能となるが、この場合には、シール性が低下することが懸念される。

本発明は以上の点に鑑みて、つぶし代を減少させることなく拡張力を低減させることができ、もって摺動時に発生する摺動抵抗を小さくすることができる密封装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の密封装置は、互いに対向し相対移動する二部材のうちの一方の部材の対向面に設けた装着溝に装着されて他方の部材の対向面に摺動可能に接触する密封装置であって、ゴム状弾性体により環状に形成され、前記装着溝の溝底面に対向する径方向一方の周面と、前記他方の部材の対向面に摺動可能に接触する断面円弧形の径方向他方の周面と、軸方向一方の端面と、軸方向他方の端面とを備える密封装置において、前記軸方向一方の端面に開口する環状の凹部を設け、前記凹部と前記径方向一方の周面との間に環状のシール突起を設けたことを特徴とする。

また、実施の態様として、上記記載の密封装置において、前記シール突起に前記径方向一方の周面よりも径方向に突出する突出部を設けることにより前記シール突起を前記溝底面に対し角度を持って接触するシールリップとして形成したことを特徴とする。

上記構成を備える本発明では、密封装置の端面に開口するように凹部が設けられ、凹部と周面との間にシール突起が設けられているため、装着溝に対する密封装置の充填率が低下するとともに、装着溝に密封装置を装着したときにシール突起が容易に変形することが可能とされる。したがって、つぶし代を減少させることなく拡張力を低減させることができ、もって摺動時に発生する摺動抵抗を小さくすることができる。したがって摺動発熱が大きくなったり摺動摩耗が生じ易くなったりする懸念を抑制・解消することができる。

実施の形態に係る密封装置の要部断面図同密封装置を装着溝に装着した状態を示す要部断面図同密封装置に密封対象圧力が作用した状態を示す要部断面図背景技術に係る密封装置を装着溝に装着した状態を示す要部断面図

図１、図２および図３に示すように実施の形態に係る密封装置１は、油圧シリンダ装置におけるピストン（請求項１における一方の部材）５１の外周面（対向面）５１ａに設けた装着溝５２に装着されてシリンダ（他方の部材）５３の内周面（対向面）５３ａに摺動可能に接触し、これにより軸方向一方の高圧側Ｈから軸方向他方の低圧側Ｌへ圧油などの密封対象（図示せず）が漏れないようにシール機能を発揮する。

装着溝５２は、環状に形成され、円筒面状の溝底面５２ａと、軸直角平面状の高圧側溝側面５２ｂおよび低圧側溝側面５２ｃを備えて、断面長方形状に形成されている。

密封装置１は、ゴムまたはウレタン等のゴム状弾性体により環状に形成されている。また密封装置１は、装着溝５２の溝底面５２ａに対向する円筒面状の内周面（径方向一方の周面）１ａと、シリンダ５３の内周面５３ａに摺動可能に接触する断面円弧形の外周面（径方向他方の周面）１ｂと、軸直角平面状の高圧側端面（軸方向一方の端面）１ｃおよび低圧側端面（軸方向他方の端面）１ｄを備えて、断面Ｄ字形状に形成されている。密封装置１はパッキンとも称され、またその断面形状からしてＤリングとも称される。

密封装置１は、環状の凹部２を備えている。凹部２は、高圧側端面１ｃに開口するようにその深さを軸方向に向けて設定されており、また、高圧側端面１ｃにおける内周面１ａ寄りの位置（高圧側端面１ｃの径方向中央よりも内周側の位置）に設けられている。凹部２はその幅（径方向幅）が凹部開口部から凹部底部へかけて徐々に幅狭となる断面形状に形成されている。凹部２はその断面形状からしてＵ字溝とも称される。

高圧側端面１ｃに開口するように凹部２が設けられるのに伴ってこの凹部２と内周面１ａとの間に環状のシール突起３が設けられており、このシール突起３は凹部２の深さが軸方向に向けて設定されているのに伴ってその高さを同じく軸方向に向けて設定されている。シール突起３はその幅（径方向幅）が突起先端部から突起基端部へかけて徐々に幅広となる断面形状に形成されている。シール突起３の幅はシール突起３の高さよりも小さく形成されており、よってシール突起３は薄肉状に形成されている。

また、このシール突起３の内周面に、内周面１ａよりもさらに内周側へ向けて突出する突出部４が設けられており、これによりシール突起３は、溝底面５２ａに対し所定の傾斜角度を持って接触するシールリップとして形成されている。突出部４はシールリップにおけるリップ先端として機能する。

密封装置１の幅（軸方向全体幅）ｗ_１は、装着溝５２の幅（軸方向全体幅）ｗ_５２よりも小さく形成されている。したがって装着溝５２に対する密封装置１の充填率は１００％よりも小さく設定されている。

密封装置１の外径ｄ_１は、シリンダ５３の内径ｄ_５３よりも大きく形成されている。したがって密封装置１にはシリンダ５３の内周面５３ａに対するしめ代が設定されている。

密封装置１の内径ｄ_２は、装着溝５２の溝底面５２ａの径ｄ_５２と同等に形成されているが、シール突起３は突出部４における内径ｄ_３が装着溝５２の溝底面５２ａの径ｄ_５２よりも小さく形成されている。したがって密封装置１にはシール突起４による溝底面５２ａに対するしめ代が設定されている。

上記構成の密封装置１においては、その高圧側端面１ｃに開口するように環状の凹部２が設けられ、凹部２と内周面１ａとの間に環状のシール突起３が設けられているため、装着溝５２に対する密封装置１の充填率が凹部無しの場合と比較して低下するとともに、装着溝５２に密封装置１を装着したときにシール突起３が容易に変形することが可能とされている。したがって、シリンダ５３の内周面に対するつぶし代を減少させることなく密封装置１の拡張力（反発力）を低減させることができ、よって摺動時に発生する摺動抵抗を小さくすることができる。したがって摺動発熱が大きくなったり、摺動摩耗が生じ易くなったりするのを抑制・解消することができる。

また、シール突起３が溝底面５２ａに対し所定の傾斜角度を持って接触するシールリップとして形成されているため、図２に示すように装着溝５２に密封装置１を装着すると、密封装置１が全体として斜めに傾き、つぶし量が低下することで、拡張力がさらに低減されることになる。したがって摺動時に発生する摺動抵抗を一層小さくすることができる。

尚、シール突起３による溝底面５２ａに対するしめ代が設定されているので密封装置１は装着溝５２内での挙動が少なく、かつ、外周面１ｂが断面円弧形（フルＲ形状）に形成されているため、密封装置１が斜めに傾いたとしても、シリンダ５３の内周面５３ａへの発生面圧形態は大きく変化することがない。したがってシール性への影響が小さいものとされる。

また、図３に示すように、密封対象圧力Ｐが作用すると、密封装置１が全体として低圧側溝側面５２ｃに押し付けられるとともに（矢印Ａ）、圧力Ｐが凹部２内へ導入されて凹部２が開かれ、外周面１ｂがシリンダ５３の内周面５３ａに押し付けられ（矢印Ｂ）、シール突起３が溝底面５２ａに押し付けられる（矢印Ｃ）。したがって内外周のそれぞれで接触面圧が高くなってシール面圧が高くなるため、良好なシール性を発揮することができる。

また、図３に示すように、密封装置１が全体として低圧側溝側面５２ｃに押し付けられると、装着溝５２内での姿勢が安定するため、これによっても良好なシール性を発揮することができる。

１密封装置
１ａ内周面（径方向一方の周面）
１ｂ外周面（径方向他方の周面）
１ｃ高圧側端面（軸方向一方の端面）
１ｄ低圧側端面（軸方向他方の端面）
２凹部
３シール突起
４突出部
５１ピストン（一方の部材）
５１ａ外周面（対向面）
５２装着溝
５２ａ溝底面
５２ｂ高圧側溝側面
５２ｃ低圧側溝側面
５３シリンダ
５３ａ内周面（対向面）
Ｈ高圧側
Ｌ低圧側

Claims

互いに対向し相対移動する二部材のうちの一方の部材の対向面に設けた装着溝に装着されて他方の部材の対向面に摺動可能に接触する密封装置であって、
ゴム状弾性体により環状に形成され、前記装着溝の溝底面に対向する径方向一方の周面と、前記他方の部材の対向面に摺動可能に接触する断面円弧形の径方向他方の周面と、軸方向一方の端面と、軸方向他方の端面とを備える密封装置において、
前記軸方向一方の端面に開口する環状の凹部を設け、前記凹部と前記径方向一方の周面との間に環状のシール突起を設けたことを特徴とする密封装置。
請求項１記載の密封装置において、
前記シール突起に前記径方向一方の周面よりも径方向に突出する突出部を設けることにより前記シール突起を前記溝底面に対し角度を持って接触するシールリップとして形成したことを特徴とする密封装置。