JPS59222674A - シ−ル機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、バックアップリングを不要にしたシール機
構に関する。

（従来のシール機構） 従来のシール機構は、０リングと合成樹脂製のバックア
ップとで構成していた。

この従来のシール機構では、それに高圧が作用すると、
上記バックアップが変形する。ところが、このバックア
ップは、合成樹脂製のために、上記高圧が抜けたときの
変形回復が遅くなる。

このようにバックアップの変形回復が遅れると、摺動面
に対するフリクションが大きくなり、そのために当該摺
動部材がスムーズに摺動しなくなる欠点があった。

また、バックアップが上記のように変形したとき、それ
がはみ出して、摺動部材との間にかみ込んでしまうこと
もあった。バックアップが摺動部材との間にかみ込むと
、この摺動部材の移動がほとんど不可能になる。　　　
　・ さらに当該シール・機構に高圧が作用すると、このＯリ
ングも変形し、０リング自体の変形回復も遅れる傾向が
あった。

０リングの変形回復が遅れると、やはり、そのフリクシ
ョンが大きくなり、当該摺動部材のスムーズな移動を妨
げる原因にもなっていた。

（本発明の目的） バックアップを不要にするとともに、高圧が作用したと
きは、そのシール機能を十分に発揮するとともに、高圧
が抜けたとき、そのフリクションがほとんどゼロになる
シール機構の提供を目的にする。

（本発明の実施例） この実施例のシール部材Ｘは、その−側に溝ｌを形成す
るとともに、この溝ｌの上方に、リップ２を形成してい
る。そして、この溝ｌとは反対側面に斜面３を形成して
いる。

また、上記シール部材ｘ　ｅ　’＜み込むシール溝Ｙは
、高圧が作用する方向に対して、後方に位置する側面に
傾斜面４を形成してし・る。

そして、シール部材Ｘの斜面３を、シール溝Ｙの傾斜面
４に沿わせるようにして、当該シール部材Ｘをシール溝
Ｙにくみ込むようにしている。

１　　　　　　　　このようにして、シール部材Ｘをく
み込んだ状態では、そのシール部材Ｘのヒール部５と、
傾斜面４に連続する摺動面６との間に、長さａを保持す
る関係にしている。つまり、摺動面６と傾斜面４との交
点における角部７よりも、上記ヒール部５を下方に位置
させている。

このようにしたシール部材又とシール溝Ｙとのそれぞれ
の寸法関係は、次のようにしている。

４０°くα＜７０°・・・・・・−（１）０．０８≦ａ
／文＜０．４　・・拳・・（２）０．２　＜Ｌ２／Ｌ□
＜０．７８・・・（３）なお上式における各記号は、次
の通りである。

α・・・・角部７の角度 文・・・・摺動面６からシール溝Ｙの底部８ままでの深
さ り、・拳・リップ２先端からヒール部５までの長さ Ｌ２　・・拳リップ２先端からの溝ｌの深さそこで、上
記の寸法間□係における実験結果を、第２図〜第８図に
もとづいて説明する。

まず、第２及び第３図は、上記角部７の角度を、いろい
ろ変えた結果を示している。そして、これら第２図及び
第３図の横軸と縦軸とは、次のようにしている。

すなわち、上記横軸には、当該シール部材Ｘに圧力を作
用させた時間をとり、縦軸には、上記圧力をゼロにした
時点から、当該摺動部材９が、２　、５ｍｍ移動するに
要した時間をとっている。

そして、第２図は、常温時における関係を示しているが
、この常温時においては、上記角度αが４５°及び６０
°のとき、当該シール部材Ｘに１時間半程度の圧力を作
用させた後でも、上記摺動部材９が、はとんど即座に移
動した。

ただ、この常温時では、上記角度を７０°あるいは８０
°にすると、摺動部材９が移動するまでの時間が長くな
る。例えば、圧力を１時間前後作用させた後の当該摺動
部材９の移動時間を見ると、２０秒〜４０秒の時間を要
している。

一方、１２０℃の高温時の結果である第３図では、上記
角度を７０°にしても、摺動部材９が移動するまでの時
間が、２秒以下となる。

ただし、上記角度を８０°にすると、摺動部材９が移動
するまでの時間が、４秒から１０秒前後にもなってしま
う。

そ、こで、実際の使用条件を考慮すると、当該機器のア
イドリング後には、その作動油がかなり高温になるので
、上記角部７の角度を７０°に設定しても、十分に機能
する。

なお、この実験においては、ａ／ｕ＝０．１２とし、ま
たＬ２　／　Ｌｔ　＝０．５８にした。

このように、上記角部７の角度αを、変化させることに
よって、摺動部材９が移動するまでの時間に差があるの
は、次の理由によるものと考えられる。

すなわち、シール部材Ｘに圧力が作用するとそれが変形
する。このとき上記角部７の角度αが小さいと、換言す
れば、傾斜面４がシール部材Ｘ側に大きく傾いていると
、その傾斜面４に沿って。

シール部材Ｘが、シール溝Ｙに押し込められるようにな
る。そのために、シール部材Ｘのヒール部５が、シール
溝Ｙからはみ出さなくなる。ヒール部５がはみ出さない
ので、摺動面６と摺動部材９との間に、当該シール部材
Ｘがかみ込むこともなくなる。また、圧力の作用で、シ
ール部材Ｘが変形しても、このシール部材Ｘが、シール
溝Ｙ内に押し込められるので、摺動部材９に対するフリ
クションが、さほど大きくならないことも原因している
と考えられる。

ただし、上記角度αが小さすぎると、その角部７部分の
強度が弱くなるので、この発明では、角度αの最小限度
を４０°にした。

また、一方において、上、記−角度αが大きすぎると、
当該シール部材Ｘの変形時に、そのヒール部５が、シー
ル溝Ｙかもはみ出し、そのはみ出し部分が、摺動部材９
との間にかみ込んでしまう。

そして、前記した実験例からも明らかなように、上記角
度αが８０°になると、シール部材Ｘが多少はみ出し、
当該摺動部材９の移動が少し遅れるので、実際の使用態
様を考慮して、その角度の最大限を７０°に設定してい
る。

なお、０リングとバックアップとからなる従来のシール
機構で、上記と同様の実験をしたところ、線Ｚとして示
したように、高圧を抜いても、摺動部材がほとんど移動
しなかった。これは、上記バックアップの回復送れが原
因と考えられる。

次に、第４図及び第５図に示した実験例について説明す
るが、この第４図及び第５図は、長さａと長さ文との相
対比、すなわちａ／見を、いろいろ変化させたもので、
第４図は常温時の実験例、第５図は高温時の実験例を示
している。なお、その横軸及び縦軸の値は、上記第２図
及び第３図の場合と同様にしている。

しかして、常温時の実験例を示した第４図からも明らか
なように、ａ　／　ｌ　＝　Ｏすなわち角部７からヒー
ル部５までの長さａをゼロにして、はぼ１時間程度の圧
力を作用させた場合には、その圧力を抜いてから当該摺
動部材９が移動するまでに、５０秒近くもかかってしま
う。

また、高温時において、上記長さａをゼロにした場合、
当該シール部材Ｘに２０〜３０分程度圧力を作用させる
と、その後に摺動部材９がほとんど移動しなかった。

さらに、ａ／１＝０．０８にすると、常温時には、はぼ
２秒前後で、当該摺動部材９が移動しはじめたが、高温
時であって、上記圧力を１時間以上作用させると、摺動
部材９が移動するまでに、５秒前後かかってしまう。

そこで、実際の使用条件を考慮すると、この相対比８７
文を、前記（２）式のように、０．０８〜０．４の範囲
に設定するのが、最適である。

なお、この第４図及び第５図の実験では、角部７の角度
α＝６０°とし、”２　／　Ｌ　１＝　０．５８にした
。

このように、相対比ａ／１を変化させると、摺動部材９
の移動時間が相違するが、それは次の理由によるものと
思われる。

すなわち、相対比ａ／１＝０（ａ＝０）ということは、
当該シール部材Ｘが変形したとき、そのヒール部５が、
摺動面６と摺動部材９との間に、はみ出してかみ込んで
しまう。そのために、当該摺動部材９が移動するまでに
、かなりの時間がかかってしまう。

また、この相対比ａ　／　Ｒ，を、大きくしすぎると、
換言すれば、長さａを長くとりすぎると、ヒール部５を
中心としたシール部材Ｘの変形が大きくなりすぎ、その
ためにこのシール部材Ｘの変形回復が遅れてしまい、摺
動部材９に対するフリクションが大きくなる。したがっ
て、シール部材Ｘの変形回復が遅れれば、遅れるほど、
摺動部材９が移動するまでの時間が長くなってしまう。

そこで、上記したように、いろいろ実験を重ねた結果、
０．０８≦ａ／ｆＬ＜０．４が最適であることが判明し
た。

なお、Ｏリングとバックアップとからなる従来のシール
機構で、上記と同様の実験をしたところ、線Ｚとして示
したように、高圧を抜いても、摺動部材がほとんど移動
しなかった。

さらに、第６図〜第８図に示した実験結果は、相対比Ｌ
２／Ｌｌを０．４〜０．７６まで変化させたものである
。そして、この第６図及び第７図の横軸と縦軸とは、前
記第２図と同様の値にしている。

しかして、第６図は、常温時の実験結果である。ブこの
第６因からも明らかなように、上記相対比の範囲以内な
ら、摺動部材９は、だいたい４秒以下で移動しはじめる
。特に、上記相対比が０．５８あるいは０．７６の場合
には、はとんど瞬時に摺動部材９が移動しはじめる。

また、第７図に示した高温時には、上記相対比が０．７
６になると、その移動時間が長くなる。しかし、この第
７図には表れていないが、圧力をシール部材Ｘに作用さ
せる時間を極端に短くすると。

この相対比０．７６の場合でも、その移動時間を短くで
きる。したがって、圧力作用時間が短い使用条件では、
この程度の相対比でも十分使用に耐えうる。

そして、上記相対比が、０．４あるいは０．５８の場合
には、摺動部材９が２秒以下で移動しはじめている。

さらに、第８図は、その横軸に温度をとり、縦軸に第２
図〜７図と同様に、摺動部材９が２．５ｍａ＋”６　　
　　　　　　移動するのに要した時間をとっている。そ
して、この実験では、シール部材への圧力作用時間を５
分にした。

そして、この第８図からも明らかなように、上記相対比
が０．４．０．５８．０．７８のいずれの場合にも、だ
いたい同じような結果になった。

ただし、この中で、上記相対比が０．７８の場合には、
−５℃から一３０℃の間で、だいたい平均した値を示し
、はぼ瞬時に摺動部材９が移動しはじめた。

そして、上記した第６図〜第８図の実験結果としては示
していないが、この相対比が０．２程度でも、相対比が
０．４の場合とほぼ同様の結果が得られることが判明し
ている。

したがって、温度条件を考慮すると、前記（３）式のよ
うに、０．２　＜Ｌ２／Ｌ！＜０．７８の範囲で、使用
可能になる。

この相対比Ｌ２／Ｌｌによって、摺動部材９の移動時間
が相違するのは、次の理由によるものと考えられる。

すなわち、この相対比Ｌ２／Ｌｌが大きいと、換言すれ
ば、溝ｌの深さが深かければ深いほど、リップ２を含め
た溝ｌの上側部が柔軟になる。

そのために、このシール部材Ｘに圧力が作用したとき、
上記上側部の変形が大きくなるが、その変形の度合によ
って、摺動部材９の移動開始時間が相違するものと考え
られる。

なお、０リングとバックアップとからなる従来のシール
機構で、上記と同様の実験をしたところ、線Ｚとして示
したように、常温、高温及び低温のいずれの場合も、高
圧を抜いた後、摺動部材がほとんど移動しなかった。

（本発明の構成） この発明の構成は、シール溝内の一側面、すなわち高圧
が作用する側とは反対側面に、傾斜面を形成し、この傾
斜面と傾斜面に連続する摺動面との交点に角部を形成す
る一方、シール部材の圧力作用面側に溝を形成し、この
溝の上側部にリップを形成するとともに、この溝と反対
側面を上記傾斜面に沿わせてなり、上記角部の角度αを
、４００＜α＜７０°に設定するとともに、上記摺動面
からシール溝の底部までの長さ又と、摺動面からシール
部材のヒール部までの長さａとを、０．０８≦ａ／４１
＜０．４とした点に特徴を有する。

（本発明の効果） この発明は、上記のように構成したので、バックアップ
がなくても、シール部材のはみ出しや、かみ込みを防止
できる。

また、シール部材のはみ出しや、かみ込みを防止できる
ので、このシール部材に作用させた高圧を抜いたとき、
当該摺動部材が端時間で移動を開始する。つまり、摺動
部材の機能が阻害されることもなくなる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は、この発明の断面図、第２図〜第８図は、
この発明の実験結果を示すグラフである。 ｘｚｅシー）Ｌ／部材、ｌ　ｅ　、＊　＠溝、２＠　＠
　＠リップ、Ｙ・・φシール溝、４・・礫傾斜面、５會
・・ヒール部、６−・・摺動面、７・・・角部、８拳・
・底面、９・・ｅ摺動部材。 代理人弁理士　嶋　宣之 同　　　　村上健次 １＝４　　ロ ア １４ＪＩ　　　　争　　　’　　Ｃ１−１υ才　５　図 ′７６　■ ）！？７　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シール溝内の一側面、すなわち高圧が作用する側とは反
   対側面に、傾斜面を形成し、この傾斜面と傾斜面に連続
   する摺動面との交点に角部を形成する一方、シー、ル部
   材の圧力作用面側に溝を形成し、この溝の上側部にリッ
   プを形成するとともに、この溝と反対側面を上記傾斜面
   に沿わせてなり、上記角部の角度αを、４０°くα＜７
   ０°に設愛するとともに、上記摺動面からシール溝の底
   部までの長さ文と、摺動面からシール部材のヒール部ま
   での長さａとを、０．０８≦ａ／文＜０．４としたシー
   ル機構。