JP5911730B2 - Vane Seal - Google Patents
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Description
本発明は、ロータリアクチュエータ用のベーンシールに関する。 The present invention relates to a vane seal for a rotary actuator.
従来からロータリアクチュエータに於て、流体圧力を受けて所定角度を揺動するロータ
リのべーンには、門型のベーンシールが装着され、また、ケーシング側ソールには(固定
側の)ベーンシールが装着されている(例えば、特許文献1参照)。
Conventional rotary actuators have been equipped with a portal vane seal on the rotary vane that oscillates a predetermined angle in response to fluid pressure, and a (fixed) vane seal on the casing-side sole. (For example, refer to Patent Document 1).
ところで、従来の上記べーンシールは、一般に材質はPTFE等の樹脂をもって、横断
面矩形、かつ、全体門型に形成されていた。
そして、このような全体門型の形状のベーンシールでは、特に2個の角部が存在するた
めに、内部漏洩(内部リーク)を減少させることが極めて難しいと、従来から考えられて
いた。
By the way, the conventional vane seal is generally formed of a resin such as PTFE and has a rectangular cross section and an overall portal shape.
Further, it has been conventionally thought that it is extremely difficult to reduce internal leakage (internal leakage) in such a whole-portion-shaped vane seal because there are particularly two corner portions.
しかしながら、最近になってロータリアクチュエータの高圧化の要望が強まり、また、
内部漏洩が多いままでは、作動油の異常な昇温の問題、エネルギ損失の問題、作動の不正
確性や信頼性の問題が、最近クローズアップされつつある。
Recently, however, the demand for high pressure rotary actuators has increased,
As long as there are many internal leaks, the problem of abnormal temperature rise of hydraulic oil, the problem of energy loss, the problem of inaccuracy of operation, and the reliability are being highlighted recently.
そこで、本発明は、このような従来の問題点を解決して、ロータリアクチュエータの内
部漏洩を減少し、かつ、これに伴って、作動油の昇温を抑制し、エネルギ損失を低減し、
作動の正確性・信頼性を向上して、高圧化にも耐えるシール性を発揮するベーンシールを
提供することを目的とする。
Therefore, the present invention solves such conventional problems, reduces internal leakage of the rotary actuator, and accordingly, suppresses the temperature rise of the hydraulic oil, reduces energy loss,
The object is to provide a vane seal that improves the accuracy and reliability of operation and exhibits a sealing performance that can withstand high pressure.
そこで、本発明は、ロータリアクチュエータのベーンの門型凹溝に装着されるベーンシールに於て;上記凹溝の溝底は、直角状角部を両端に有する門型であり;さらに、全体が門型の弾性ゴムのシール本体と、ロータリアクチュエータのケーシングの内周面及び両内端面に摺接するように上記シール本体の反溝底側の外面に被覆される低摩擦性樹脂の全体が門型の被覆材と、から構成され;全体が門型の上記シール本体の溝底側の内面の両隅部の形状が、仮想直角隅部に肉盛りした形状であって、かつ、ケーシングの内部に組付けた状態で、上記直角状角部が上記シール本体の肉盛りを弾性圧縮変形させて、上記門型被覆材の直角状角部へ向かって弾発的付勢力を作用させ、上記直角状角部とその近傍の接触面圧が、上記直角状角部とその近傍を除いた部位の接触面圧よりも、高目になるように構成したものである。 Accordingly, the present invention provides a vane seal that is mounted in a gate-shaped concave groove of a vane of a rotary actuator; the groove bottom of the concave groove is a gate-type having right-angled corners at both ends; The elastic rubber seal body of the mold and the entire low friction resin coated on the outer surface of the seal groove on the side opposite the groove so as to be in sliding contact with the inner peripheral surface and both inner end surfaces of the casing of the rotary actuator The shape of both corners of the inner surface on the groove bottom side of the seal body, which is entirely gate-shaped, is a shape that is built up at a virtual right-angled corner, and is assembled inside the casing. In the attached state, the right-angled corner portion elastically compresses and deforms the build-up of the seal body, and exerts a resilient urging force toward the right-angled corner portion of the portal-type covering material. Contact surface pressure in the vicinity of the Than the contact surface pressure of the portion except for, which is constituted such that the relatively high value.
また、本発明は、ロータリアクチュエータのケーシング側のシューの門型凹溝に装着されるベーンシールに於て;上記凹溝の溝底は、直角状角部を両端に有する門型であり;さらに、全体が門型の弾性ゴムのシール本体と;ロータリ本体の回転主軸の外周面、及び、上記ケーシングの両内端面に接触するように、上記シール本体の反溝底側の外面に被覆される低摩擦性樹脂の被覆材と;から構成され;全体が門型の上記シール本体の溝底側の内面の両隅部の形状が、仮想直角隅部に肉盛りした形状であって、かつ、ロータリ本体をケーシングの内部に組付けた状態で、上記直角状角部が上記シール本体の肉盛りを弾性圧縮変形させて、上記門型被覆材の直角状角部へ向かって弾発的付勢力を作用させ、上記直角状角部とその近傍の接触面圧が、上記直角状角部とその近傍を除いた部位の接触面圧よりも、高目になるように構成したものである。 Further, the present invention provides a vane seal that is mounted in a portal-type concave groove of a shoe on the casing side of a rotary actuator; the groove bottom of the concave groove is a gate-type having right-angle corners at both ends; A seal body made of a portal elastic rubber as a whole; and the outer surface on the anti-groove bottom side of the seal body so as to be in contact with the outer peripheral surface of the rotary main shaft of the rotary body and both inner end surfaces of the casing. A friction material covering material, and the shape of both corners of the inner surface on the groove bottom side of the portal-shaped seal body as a whole is a shape that is built up at a virtual right-angled corner, and a rotary In a state where the main body is assembled inside the casing, the right-angled corner portion elastically compresses and deforms the build-up of the seal main body, and generates a resilient biasing force toward the right-angled corner portion of the portal-type covering material. The contact surface pressure in the vicinity of the right angle corner and its vicinity is Than the contact surface pressure of the portion excluding the vicinity of the aforementioned right-angled corners, which is constituted such that the relatively high value.
本発明によれば、弾性ゴムのシール本体から生ずる弾発付勢力を低摩擦性樹脂が受けつ
つ、ケーシング内周面や両内端面等の摺接相手面に対し、均等かつ十分な面圧にて接触し
、内部漏洩を低減できる。しかも、溝底面及び溝側面に対しては弾性ゴムのシール本体自
体が密に弾発的に圧接して、一層、内部漏洩を低減可能である。
According to the present invention, the low friction resin receives the elastic biasing force generated from the elastic rubber seal body, and the surface pressure is equal and sufficient against the sliding contact surface such as the inner peripheral surface of the casing or both inner end surfaces. To reduce internal leakage. In addition, the elastic rubber seal body itself is tightly and elastically pressed against the groove bottom surface and the groove side surface, thereby further reducing internal leakage.
さらに、門型のシール本体の両隅部に肉盛りすることによって、従来から至難と考えら
れていたところの、門型の角部と相手部材の直角隅部との相対的摺接部には、十分な接触
面圧が発生して、内部漏洩の著しい低減が達成可能となる。
Furthermore, by burying at both corners of the portal-type seal body, the relative sliding contact between the portal-shaped corner and the right-angled corner of the mating member has been considered difficult until now. Sufficient contact surface pressure is generated, and a significant reduction in internal leakage can be achieved.
以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図1の簡略図に示すように、ロータリアクチュエータRは、ケーシング1とロータリ本
体2とを備え、ケーシング1は、円筒壁部1Aと(両端を閉塞する)左右の側壁部1B,
1Bとを有し、さらに、円筒壁部1Aの内周面10には、180°対称位置に門型凹溝3
を有するシュー4,4がラジアル内方向へ突設され、かつ、ロータリ本体2は、180°
対称位置にベーン6,6が突設された回転主軸7を備え、このベーン6には門型凹溝8が
形成されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiment.
As shown in the simplified diagram of FIG. 1, the rotary actuator R includes a
1B, and the inner
A rotation main shaft 7 is provided with
可動側の全体門型のべーンシール9は、回転主軸7のべーン6の門型凹溝8に装着され
ている。固定側の全体門型のべーンシール5は、ケーシング1側のシュー4の門型凹溝3
に装着されている。
The movable-side whole
It is attached to.
図2〜図6に示した実施の一形態に於て、可動側ベーンシール9は、全体が門型で、か
つ、横断面形状が矩形の弾性ゴムから成るシール本体11と、ケーシング1の内周面10
と(側壁部1Bの)両内端面12,12に摺接するように上記シール本体11の反溝底側
の外面13に被覆される(門型の)低摩擦性樹脂の被覆材14と、から構成される。
In the embodiment shown in FIGS. 2 to 6, the movable-
And (a portal-type) low-
上記シール本体11は、EPDMやその他のゴム材質のものが用いられ、他方、被覆材
14は、PTFE等の合成樹脂であって、上述した低摩擦性を備え、さらに、(好ましく
は)耐摩耗性を備えた材質のものとする。また、この被覆材14の横断面形状は、一文字
型とすると共に、横断面矩形のシール本体11の外面13に、接着し、又は、単に重ね合
わせている。
The
そして、全体が門型とされているシール本体11が、図5の矢印Cの方向からベーン6
の門型凹溝8に装着されるのであるが、この凹溝8の溝底8Aに対応するシール本体内面
16の両隅部G,Gの形状が、(仮想直角隅部Hを基本形状と想定した場合、)仮想直角
隅部Hに直角三角形の肉盛り20を行った形状とする。つまり、小さな勾配面を形成する
。
Then, the seal
The shape of both corners G, G of the seal body
図5の矢印C方向から(上述の)ベーンシール9を凹溝8に装着して、ロータリ本体2
をケーシング1の内部に組付けた状態の要部を、図6に示す。この図6から明らかとなる
ように、ベーン6の凹溝8の溝底(面)8Aは、直角状角部15を有し、この角部15が
ベーンシール9の肉盛り20を弾性圧縮させて、直角隅部の形状まで変形させる。
The vane seal 9 (described above) is attached to the
The principal part of the state which assembled | attached inside the
このように、角張った角部15によって、ベーンシール9の肉盛り20が弾性圧縮変形
し、図6に於てベクトルFにて示す如く、門型べーンシール9の被覆材14の直角状角部
17へ向かって弾発的付勢力が作用し、これによって、ベーンシール9の被覆材14と、
ケーシング1の円筒壁部1A・側壁部1Bの内面との接触面圧力Pは、(図6のように)
直角状角部17及びその近傍域で、十分に大となる。即ち、角部17,17とその近傍を
除いた部位の接触面圧よりも、角部17とその近傍の接触面圧が高目になることにより、
従来、内部漏洩を発生して、シール性の確保が困難と考えられてきた、角部17とその近
傍から、内部漏洩を著しく減少できる。なお、図6に於て、ケーシング1については、断
面を示す斜線を省略して図示した。
In this way, the build-
The contact surface pressure P with the inner surface of the
It becomes sufficiently large in the right-
Conventionally, internal leakage can be remarkably reduced from the
なお、図6に於て、直角状角部15に微小なアール面取りや勾配面取りを設けても良い
(図示省略)。
In FIG. 6, the right-
次に、図1に示したシュー4に用いられるベーンシール5に関しても、図2,図3,図
4,図6によって説明可能であり、図5におけるロータリ本体2の代りに、門型凹溝3を
有するシュー4を置き換えれば良い(図示省略)。即ち、図2,図3,図4,図6に於て
、ロータリアクチュエータRのケーシング1の内周面10からラジアル内方向へ突設され
たシュー4の門型凹溝3に装着されるベーンシール5は、全体が門型の弾性ゴムのシール
本体11と、ロータリ本体2の回転主軸7の外周面7A、及び、ケーシング内端面12に
接触(圧接)するように、シール本体11の反溝底側の外面13に被覆される(接着又は
重ね合わさった)低摩擦性樹脂の被覆材14と、から構成される。
シール本体11と被覆材14の材質及び形状は、既述の可動側のべーン6用のベーンシ
ール9と同様の構成とする。
Next, the
The material and shape of the
そして、図2,図3,図4に示したように、可動側ベーンシール9と同じ構成のベーン
シール5を、シュー4の門型凹溝3に装着すると、この凹溝3の溝底3Aに対応するシー
ル本体内面16の両隅部G,Gの形状が、仮想直角隅部Hに直角三角形の肉盛り20を行
っている。ロータリ本体2をケーシング1の内部へ組付けると、図6に示すように、肉盛
り20が弾性圧縮変形して、ベクトルFのような弾発的付勢力がゴム内部に発生して、ベ
ーンシール5の被覆材14は、ケーシング1の側壁部1Bの内端面12、及び、回転主軸
7の外周面7Aに対して、直角状角部17及びその近傍域では、それを除いた部位に比較
して、図6のように大きな接触面圧をもって、接触する。これによって、門型ベーンシール5のシール性能は十分に改善され、特に、角部17とその近傍の内部漏洩は、著しく低減できる。
As shown in FIGS. 2, 3, and 4, when the
次に、図7〜図9に示した別の実施の形態では、ロータリ本体2のべーン6の個数を、
中心角度(120°)として、3個とした場合を例示し、かつ、各ベーン6に2個の門型
凹溝8,8を形成し、2本のベーンシール9,9を各ベーン6に装着している(図7参照
)。
なお、図7では、上方の1個のべーン6にのみベーンシール9,9を装着した状態を示
し、残りの2個のべーン6ではベーンシール9を図示省略している。そして、図9に示す
ように、既述の図2〜図6と同様に、肉盛り20を仮想直角隅部Hに(付加)形成した構
成であるが、さらに、加圧油導入孔22を、各ベーン6の軸心方向両端部に貫設している
。
Next, in another embodiment shown in FIGS. 7 to 9, the number of
The center angle (120 °) is exemplified as three, and two
FIG. 7 shows a state in which the vane seals 9 and 9 are attached only to the upper one
図9に於て、溝底3A,8Aの形状は、角部15Aが小面取り15Cを有し、この小面
取り15Cの傾斜方向寸法は、好ましくは、図2〜図4に示した自由状態下の肉盛り20
の傾斜方向寸法Kよりも僅かに小さく設定する。図6で述べたゴム圧縮に伴う弾発力(ベ
クトル)Fよりも小さ目の弾発力を発生させると共に、小面取り15Cに開口した上記導
入孔22から流入する(圧力室側の)作動油圧力P0をプラスさせて、十分に大きいベク
トルF(図6参照)を作用させ、図6で述べたように、ベーンシール9の被覆材14は、
ケーシング1の内端面12と内周面10に、適切な大きい接触面圧力Pをもって、接触し
て、シール性能を発揮する。なお、図9に於て、ケーシング1については、断面を示す斜
線を省略して図示した。また、(図示省略するが)シュー側の固定側ベーンシール5につ
いては、2本凹溝8,8を有する図9と同様の構成とし、あるいは、図2〜図6にて述べ
たような1本凹溝8の構成とする。
9, the shape of the
Is set to be slightly smaller than the inclination direction dimension K. A hydraulic force smaller than the elastic force (vector) F accompanying the rubber compression described in FIG. 6 is generated, and the hydraulic oil pressure (on the pressure chamber side) flows from the
The
なお、図7と図8から判るように、導入孔22は、2個の隣設するベーンシール9,9
が近い側の油収容室へ開口しており、近い側の油収容室が高圧となった状態下で、対応す
るベーンシール9が図9にて述べたように圧力P0を受けて十分な密封作用をなすと共に
、他のべーンシール9は小さな接触面圧のままであり、このようにして交互に揺動方向が
切換わる往復動ロータリアクチュエータRに於て、隣設する2個のべーンシール9,9は
交互に密封作用をなすものである。
As can be seen from FIGS. 7 and 8, the
Is open to the oil storage chamber on the near side, and the corresponding
本発明は上述の実施の形態以外にも設計変更自由であって、例えば、ベーン6の数を単
数としたり、4個以上とすることも自由である。
In addition to the above-described embodiment, the present invention is free to change the design. For example, the number of
本発明は、上述したように、全体が門型の弾性ゴムのシール本体11と、ロータリアク
チュエータRのケーシング1の内周面10及び両内端面12,12に摺接するようにシー
ル本体11の反溝底側の外面13に被覆される低摩擦性樹脂の被覆材14と、から構成さ
れているので、門型の角部に於ける面圧が安定し、ロータリアクチュエータの内部漏洩が
極めて少なくなって、著しくシール性能が向上できる。また、被覆材14によって、内方
のゴム(シール本体11)のはみ出しが防止され、耐久性も優れている。さらに、門型凹
溝8の溝底8A及び溝側面に対しては、(従来の樹脂のみから成るベーンシールに比べて
)弾性ゴムのシール本体11によって、密封性能が改善され、一層優れたシール性が発揮
される。特に、全体が門型の上記シール本体11の溝底側の内面16の両隅部G,Gの形状が、仮想直角隅部Hに肉盛り20した形状であって、かつ、ケーシング1の内部に組付けた状態で、上記直角状角部15が上記シール本体11の肉盛り20を弾性圧縮変形させて、上記門型被覆材14の直角状角部17へ向かって弾発的付勢力を作用させ、上記直角状角部17とその近傍の接触面圧が、上記直角状角部17とその近傍を除いた部位の接触面圧よりも、高目になるように構成した(図6参照)ので、角部17とその近傍からの内部漏洩を著しく減少でき、従来は少々の内部リークはやむを得ないと考えられていたところのロータリアクチュエータ用ベーンシールのシール性能が飛躍的に向上できる。
In the present invention, as described above, the
また、ロータリアクチュエータRのケーシング1側のシュー4の門型凹溝3に装着され
るベーンシールに於て;全体が門型の弾性ゴムのシール本体11と;ロータリ本体2の回
転主軸7の外周面7A、及び、ケーシング1の両内端面12,12に接触するように、シ
ール本体11の反溝底側の外面13に被覆される低摩擦性樹脂の被覆材14と;から構成
されたことによって、門型の角部に於ける面圧が安定し、ロータリアクチュエータの内部
漏洩が極めて少なくなって、著しくシール性能が向上できる。また、被覆材14によって
、内方のゴム(シール本体11)のはみ出しが防止され、耐久性も優れている。さらに、
門型凹溝3の溝底3A及び溝側面に対しては、(従来の樹脂のみから成るベーンシールに
比べて)弾性ゴムのシール本体11によって、密封性能が改善され、一層優れたシール性
が発揮される。特に、全体が門型の上記シール本体11の溝底側の内面16の両隅部G,Gの形状が、仮想直角隅部Hに肉盛り20した形状であって、かつ、ロータリ本体2をケーシング1の内部に組付けた状態で、上記直角状角部15が上記シール本体11の肉盛り20を弾性圧縮変形させて、上記門型被覆材14の直角状角部17へ向かって弾発的付勢力を作用させ、上記直角状角部17とその近傍の接触面圧が、上記直角状角部17とその近傍を除いた部位の接触面圧よりも、高目になるように構成した(図6参照)ので、直角状角部17とその近傍からの内部漏洩を著しく減少でき、従来は少々の内部リークはやむを得ないと考えられていたところのロータリアクチュエータ用ベーンシールのシール性能が飛躍的に向上する。
Further, in the vane seal mounted in the portal
For the
1 ケーシング
2 ロータリ本体
3 門型凹溝
3A 溝底
4 シュー
5 ベーンシール
6 ベーン
7 回転主軸
7A 外周面
8 門型凹溝
8A 溝底
9 ベーンシール
10 内周面
11 シール本体
12 内端面
13 外面
14 被覆材
15 直角状角部
16 内面
17 直角状角部
20 肉盛り
G 両隅部
R ロータリアクチュエータ
H 仮想直角隅部
DESCRIPTION OF
6 Vane 7
15
17
Claims (2)
上記凹溝(8)の溝底(8A)は、直角状角部(15)(15)を両端に有する門型であり、
さらに、全体が門型の弾性ゴムのシール本体(11)と、ロータリアクチュエータ(R)のケーシング(1)の内周面(10)及び両内端面(12)(12)に摺接するように上記シール本体(11)の反溝底側の外面(13)に被覆される低摩擦性樹脂の全体が門型の被覆材(14)と、から構成され、
全体が門型の上記シール本体(11)の溝底側の内面(16)の両隅部(G)(G)の形状が、仮想直角隅部(H)に肉盛り(20)した形状であって、かつ、ケーシング(1)の内部に組付けた状態で、上記直角状角部(15)が上記シール本体(11)の肉盛り(20)を弾性圧縮変形させて、上記門型被覆材(14)の直角状角部(17)へ向かって弾発的付勢力を作用させ、上記直角状角部(17)とその近傍の接触面圧が、上記直角状角部(17)とその近傍を除いた部位の接触面圧よりも、高目になるように構成したことを特徴とするロータリアクチュエータ用ベーンシール。 In the vane seal mounted in the portal groove (8) of the vane (6) of the rotary actuator (R),
The groove bottom (8A) of the concave groove (8) is a gate type having right-angled corners (15) (15) at both ends,
Further, the sealing body (11) of the portal elastic rubber as a whole and the inner peripheral surface (10) and the inner end surfaces (12) (12) of the casing (1) of the rotary actuator (R) are slidably contacted with each other. The entire low-friction resin coated on the outer surface (13) on the anti-groove bottom side of the seal body (11) is composed of a gate-shaped coating material (14) ,
The shape of both corners (G) and (G) of the inner surface (16) on the groove bottom side of the seal body (11) that is entirely gate-shaped is a shape in which the virtual right-angled corner (H) is overlaid (20). In addition, in the state assembled in the casing (1), the right-angled corner (15) elastically compresses and deforms the build-up (20) of the seal body (11), and the portal cover A resilient urging force is applied to the right-angled corner (17) of the material (14), and the contact surface pressure in the vicinity of the right-angled corner (17) and the vicinity thereof is the same as that of the right-angled corner (17). A vane seal for a rotary actuator, characterized in that it is configured to be higher than the contact surface pressure of a portion excluding its vicinity .
に装着されるベーンシールに於て、
上記凹溝(3)の溝底(3A)は、直角状角部(15)(15)を両端に有する門型であり、
さらに、全体が門型の弾性ゴムのシール本体(11)と、
ロータリ本体(2)の回転主軸(7)の外周面(7A)、及び、上記ケーシング(1)
の両内端面(12)(12)に接触するように、上記シール本体(11)の反溝底側の外
面(13)に被覆される低摩擦性樹脂の被覆材(14)と、
から構成され、
全体が門型の上記シール本体(11)の溝底側の内面(16)の両隅部(G)(G)の形状が、仮想直角隅部(H)に肉盛り(20)した形状であって、かつ、ロータリ本体(2)をケーシング(1)の内部に組付けた状態で、上記直角状角部(15)が上記シール本体(11)の肉盛り(20)を弾性圧縮変形させて、上記門型被覆材(14)の直角状角部(17)へ向かって弾発的付勢力を作用させ、上記直角状角部(17)とその近傍の接触面圧が、上記直角状角部(17)とその近傍を除いた部位の接触面圧よりも、高目になるように構成したことを特徴とするロータリアクチュエータ用ベーンシール。 Portal groove (3) of shoe (4) on casing (1) side of rotary actuator (R)
In the vane seal attached to
The groove bottom (3A) of the concave groove (3) is a gate type having right-angled corners (15) (15) at both ends,
Furthermore, the seal body (11) of the entire gate-shaped elastic rubber,
The outer peripheral surface (7A) of the rotary main shaft (7) of the rotary body (2), and the casing (1)
A coating material (14) of a low friction resin coated on the outer surface (13) of the bottom side of the groove of the seal body (11) so as to be in contact with both inner end surfaces (12) and (12).
Consisting of
The shape of both corners (G) and (G) of the inner surface (16) on the groove bottom side of the seal body (11) that is entirely gate-shaped is a shape in which the virtual right-angled corner (H) is overlaid (20). In addition, with the rotary main body (2) assembled in the casing (1), the right-angled corner (15) elastically compresses and deforms the build-up (20) of the seal main body (11). Then, a resilient urging force is applied to the right-angled corner (17) of the portal type covering material (14), and the contact surface pressure in the vicinity of the right-angled corner (17) and the vicinity thereof is the right-angled shape. corners (17) and than the contact surface pressure of the portion excluding the vicinity Benshi Le rotary actuator characterized by being configured such that the relatively high value.
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