WO2015004963A1 - 軸シール - Google Patents
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- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
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- F16J15/3232—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip having two or more lips
- F16J15/3236—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip having two or more lips with at least one lip for each surface, e.g. U-cup packings
Definitions
- the present invention relates to a shaft seal.
- a shaft seal (as a single seal) that is used in a pneumatic device such as a cylinder or a valve and integrally includes a U-shaped seal portion 42 and a dust strip 47.
- a shaft seal that is mounted in the annular groove 50 of the head or the valve body and slidably contacts the shaft member 41 (such as a rod or a spool) that reciprocates is known.
- H 43 0 in FIG. 10
- the conventional shaft seal 40 of Patent Document 1 or the like has a U-shaped seal portion 42 composed of an inner peripheral lip 43 and an outer peripheral lip 44 protruding in the direction of arrow R (hereinafter referred to as pressure receiving side R). And a sliding dust strip 47 projecting in the direction of the arrow L (hereinafter referred to as the low pressure side L), and a projecting portion 45 is formed on the outer surface of the outer peripheral lip 44.
- the shaft seal 40 is mounted in an annular groove 50 of a female body B (such as a cylinder head) through which an insertion hole through which the shaft member 41 is reciprocally inserted is inserted. 41 is in sliding contact with the outer peripheral surface 41A.
- the annular groove 50 has a first side wall surface 51 on the pressure receiving side R, a second side wall surface 52 on the low pressure side L, and a groove bottom surface 53.
- the outer peripheral surface portion 49 of the shaft seal 40 contacts the groove bottom surface 53, and the support surface portion 46 formed on the low pressure side L of the shaft seal 40 is formed on the second side wall surface 52. Face to face.
- the shaft seal 40 receives pressure from the U-shaped seal portion 42 and is pressed from the pressure receiving side R toward the low pressure side L.
- the support surface portion 46 is pressed against the second side wall surface 52, and the dust lip 47 moves in volume inside the shaft seal 40 so as to enter the clearance between the female body B and the shaft member 41, and the corner portion P (
- a rotational moment M is generated with the second side wall surface 52 side as a fulcrum.
- the rotational moment M increases due to the dimensional difference H 43 and the short inner peripheral lip 43. Due to distortion (elastic deformation) due to the rotational moment M, the dust lip 47 may be lifted off the shaft member 41.
- an object of the present invention is to provide a shaft seal capable of preventing the dust lip from being lifted under a pressure-receiving state (while preventing the above-described suction leakage).
- the shaft seal according to the present invention is attached to the annular groove of the female body through which an insertion hole having an annular groove composed of a pressure-receiving side first side wall surface, a low-pressure side second side wall surface, and a groove bottom surface is provided.
- a shaft seal that is in sliding contact with the outer peripheral surface of a shaft member that is reciprocally inserted into the insertion hole, the pressure receiving side U-shaped seal portion including an inner peripheral lip and an outer peripheral lip, and a dust lip that protrudes toward the low pressure side
- a protruding portion is formed on the low pressure side outer peripheral corner formed by the outer peripheral surface portion contacting the groove bottom surface and the support surface portion facing the second side wall surface, and is in a pressure receiving state.
- the protrusion is pressed against the groove bottom and the corner of the second side wall surface, and the protrusion is absorbed by the low-pressure side outer peripheral corner by elastic compression deformation. Further, in the pressure receiving state, with the corner portion of the second side wall surface and the insertion hole as a fulcrum, the dust lip rises due to the generated rotational moment to the radially inward direction generated by the elastic compression deformation of the protrusion. It is constructed so as to prevent it by the impact force.
- the shaft seal of the present invention it is possible to prevent the dust lip from being lifted from the shaft member by the elastic reaction biasing force generated by the elastic compression deformation of the protrusion in the pressure receiving state.
- the dust intrusion prevention performance also referred to as dust resistance
- the grease retention can be improved.
- FIG. 1 It is a figure which shows the cross-sectional shape and surface pressure distribution of a pressure-receiving state, Comprising: Graph (i) is a figure which shows the surface pressure distribution of a shaft member and a dust lip, Graph (ii) shows a support surface part and a 2nd side wall surface. It is a figure which shows surface pressure distribution, and graph (iii) is a figure which shows surface pressure distribution of an outer peripheral surface part and a groove bottom face. It is sectional drawing which showed another embodiment of this invention in the free state. It is sectional drawing which showed the Example of the protrusion part, (a) is sectional drawing of another Example, (b) is sectional drawing of another Example, (c) is another Example. FIG.
- the shaft seal of the present invention is used in a reciprocating part such as a cylinder or a valve of a pneumatic device.
- a reciprocating part such as a cylinder or a valve of a pneumatic device.
- an insertion hole 20 having an annular groove 2 composed of a first side wall surface 13 on the pressure receiving side (high pressure side) R, a second side wall surface 12 on the low pressure side L, and a groove bottom surface 14.
- the shaft seal is attached to the annular groove 2 of the penetrating female body B and slidably contacts the outer peripheral surface 1A of the shaft member 1 inserted in the insertion hole 20 so as to reciprocate.
- the female body B is a cylinder head or a valve body
- the shaft member 1 is a rod or a spool.
- the clearance C 2 on the low pressure side L of the annular groove 2 is set larger than the clearance C 1 on the pressure receiving side R of the annular groove 2. This is because, on the low pressure side L of the annular groove 2, the dust lip 7 is inserted between the female body B and the outer peripheral surface 1 ⁇ / b> A of the shaft member 1 and is brought into sliding contact with the outer peripheral surface 1 ⁇ / b> A of the shaft member 1.
- the shaft seal of the present invention can be used not only for pneumatic equipment but also for hydraulic equipment as long as it is for low pressure. A rubber-based material is used as the material of the shaft seal.
- the shaft seal of the present invention includes a U-shaped seal portion 10 composed of an inner peripheral lip 3 and an outer peripheral lip 4 projecting to the pressure receiving side R, and a dust lip 7 projecting to the low pressure side L.
- the U-shaped seal portion 10 receives pressure from the inner peripheral lip 3 and the outer peripheral lip 4 so that the inner peripheral lip 3 is in sliding contact with the outer peripheral surface 1 ⁇ / b> A of the shaft member 1. 4 (and the outer peripheral surface portion 15) are in close contact with the groove bottom surface 14.
- a protruding portion 5 is provided on the outer surface of the outer peripheral lip 4 in a free state.
- a concave inner peripheral abdomen 11 is formed on the inner peripheral surface between the inner peripheral lip 3 and the dust lip 7, and grease is sealed between the shaft member 1 by the inner peripheral lip 3, the dust lip 7 and the inner peripheral abdomen 11. Chamber 17 can be formed.
- the shaft seal of the present invention has a low-pressure-side outer peripheral corner formed by an outer peripheral surface portion 15 that contacts the groove bottom surface 14 and a support surface portion 6 that faces the second side wall surface 12.
- a protrusion 9 is formed.
- the protrusion 9 is formed in an arc shape in cross section, and protrudes (bulges out) to the outer peripheral surface 15 side of the low pressure side outer peripheral corner 8.
- the low pressure side outer peripheral corner 8 is pressed against the groove bottom surface 14 and the corner 16 of the second side wall surface 12, and the projection 9 is absorbed by the low pressure side outer peripheral corner 8 by elastic compression deformation. Is done.
- the protrusion 9 is compressed (elastically deformed) between the low pressure side outer peripheral corner 8 and the corner 16 and the low pressure side outer peripheral corner 8 and the corner 16 are in close contact with each other.
- the U-shaped seal portion 10 receives pressure and is pressed from the pressure receiving side R toward the low pressure side L, and the support surface portion 6 is pressed against the second side wall surface 12.
- the entire shaft seal receives the rotational moment M. (As in the conventional seal shown in FIG. 9) by the occurrence of rotational moment M as described above, the dust lip 7 is going Ukiagaro as arrow M 7.
- the protruding portion 9 of FIG. 1 is elastically compressed and deformed until it matches the shape of the groove bottom surface 14 of the annular groove 2, and the radial inward direction indicated by the arrow F in FIG. Generates a repulsive biasing force.
- This elastic reaction urging force F preventing uplift M 7 dust lip 7 from the shaft member 1. That is, the elastic reaction force F not only counteract the arrow M 7 force to be Ukiagaro is dust lip 7, further pressed in the radial inward direction, indicated by the graph (i) in FIG. 2 surface Maintain contact with pressure.
- a surface pressure peak occurs at the corner P between the second side wall surface 12 and the support surface portion 6.
- a high surface pressure P 9 is generated in the vicinity of the corner portion 16 due to the repulsive force of the projection portion 9.
- This high surface pressure P 9 is it that is causing the resilient anti-biasing force F described above.
- the lift M 7 caused by the rotational moment M around the corner portion P in the pressure receiving state can be prevented by the elastic reaction biasing force F.
- the shaft member 1 and the dust lip 7 are in sliding contact with an appropriate mountain-shaped surface pressure distribution as shown in the graph (i).
- the height dimension H from the inner peripheral abdomen 11 to the tip of the protrusion 9 in the free state is set slightly smaller. It is constituted so that it may not fall off from the low pressure side L.
- the protrusion 9 is absorbed by the low pressure side outer peripheral corner 8 by elastic compression deformation, so that the inner peripheral abdomen 11 is the shaft member even if the height dimension H is slightly different from the depth dimension D. 1 can be avoided, and sliding is possible with low friction.
- the protrusion 9 formed on the low pressure side outer peripheral corner 8 protrudes (bulges out) toward the support surface 6 of the low pressure side outer peripheral corner 8. Since other configurations are the same as those of the above-described embodiment, description thereof is omitted.
- the U-shaped seal portion 10 receives pressure, the projection 9 is pressed against the second side wall surface 12, and the projection 9 is elastically compressed and deformed to the low pressure side outer peripheral corner. 8 is absorbed (in cross-sectional shape).
- the surface pressure increases in the vicinity of the corner 16 due to the repulsive force of the protrusion 9, and shows a peak Pmax.
- the low pressure side outer peripheral corner portion 8 is pressed against the groove bottom surface 14 and the corner portion 16 of the second side wall surface 12, and the vicinity of the corner portion 16 as shown in the graph (iii) by volume movement due to elastic compression deformation of the protrusion portion 9.
- low-pressure side circumference edge 8 is in contact strongly the groove bottom surface 14 at, shows a surface pressure P 9, by the elastic reaction force F in the radial in the direction indicated by an arrow, M 7 Ri floating dust lip 7 Is maintained and an appropriate surface pressure is maintained as shown in the graph (i).
- the lift M 7 of the dust lip 7 from the shaft member 1 caused by the rotational moment M around the corner P in the pressure receiving state is prevented.
- the shaft member 1 and the dust lip 7 are in sliding contact with an appropriate mountain-shaped surface pressure distribution as shown in the graph (i).
- FIG. 6 shows another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, it is also desirable to form oblique projections 9 projecting (expanding) on the outer peripheral surface portion 15 side and the support surface portion 6 side on the low pressure side outer peripheral corner portion 8. In the pressure receiving state, as in FIG. 2, the protrusion 9 is pressed against the groove bottom surface 14 and the corner 16 of the second side wall surface 12 and is absorbed by the low pressure side outer peripheral corner 8 by elastic compression deformation. Other configurations are the same as those of the above-described embodiment.
- the protrusion 9 may have a quadrangular end surface. Or it is good also as trapezoid shape of FIG.7 (b), or it is also preferable to set it as the triangular shape of FIG.7 (c).
- the protrusions 9 are continuously formed on the circumference.
- the protrusions 9 are not limited to this embodiment, and are preferably formed intermittently (not shown).
- the shaft seal according to the present invention is provided with the insertion hole 20 having the annular groove 2 including the first side wall surface 13 on the pressure receiving side R, the second side wall surface 12 on the low pressure side L, and the groove bottom surface 14.
- a shaft seal provided with a U-shaped seal portion 10 on the pressure side R and a dust strip 7 projecting toward the low pressure side L, and an outer peripheral surface portion 15 that contacts the groove bottom surface 14 and a support that faces the second side wall surface 12.
- the protrusion 9 is formed on the low-pressure side outer peripheral corner 8 formed by the surface 6 and is pressed against the groove bottom surface 14 and the corner 16 of the second side wall surface 12 in the pressure receiving state, so that the protrusion 9 is elastically deformed. So that the protrusion is absorbed in the low pressure side outer peripheral corner portion 8 in the pressure receiving state.
- the elastic compressive deformation of 9 by generating elastic reaction force F in the radial inward direction, in a reaction force F, thereby preventing floating of the dust lip 7 from the shaft member 1.
- the grease retention is improved and the sliding contact resistance can be reduced.
- the eccentricity followability of the dust lip 7 can be maintained, and the dust resistance and grease retention can be improved. Furthermore, it is possible to prevent the dropout from the annular groove 2.
- the lift M 7 of the dust lip 7 due to the generated rotational moment M is caused by the radial compressive deformation of the protrusion 9. Since it is configured to prevent it by the inward impact and repulsive force F, it achieves the desired purpose with a simple configuration, prevents dust lip lifting, has excellent eccentricity tracking, and retains grease. Also excellent in properties.
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Abstract
受圧状態下でのダストリップの浮き上がりを防止し得る軸シールを提供するために、受圧側(R)の第1側壁面(13)と低圧側(L)の第2側壁面(12)と溝底面(14)から成る環状溝(2)を有する挿入孔(20)が貫設された雌ボディ(B)の環状溝(2)に装着され、挿入孔(20)に往復動自在に挿通された軸部材(1)の外周面(1A)に摺接する軸シールであって、内周リップ(3)と外周リップ(4)から成る受圧側(R)のU字形シール部(10)と、低圧側Lに突出するダストリップ(7)とを、備えた軸シールに於て、溝底面(14)に当接する外周面部(15)と、第2側壁面(12)に対面する支持面部(6)により形成される低圧側外周角部(8)に、突起部を形成し、受圧状態で、溝底面(14)と第2側壁面(12)の隅部(16)に押し付けられて突起部が弾性圧縮変形にて低圧側外周角部(8)に吸収されるように構成している。
Description
本発明は、軸シールに関する。
従来、図10に例示するように、シリンダやバルブ等の空気圧機器に使用され、U字形シール部42とダストリップ47とを一体に有する(単一形シールとしての)軸シールであって、シリンダヘッドやバルブボディの環状溝50に装着され、往復動する(ロッドやスプール等の)軸部材41に摺接する軸シールが公知である。
ところで、この図10に示した従来の軸シールでは、内周リップ43と外周リップ44の(軸部材41の)軸心方向位置が一致する形状(同図のH43=0)であったため、図10(B)に示すように内外周リップ43,44の間のU形凹溝部55が環状溝50の側壁部51に吸着し、シール性を喪失して、高圧側Rからの流体が矢印Gのように吹き漏れ(ブローバイ)を生ずるという問題があった。
その対策として、図8,図9に示すように、内周リップ43を短くして、内周リップ43と外周リップ44との間に寸法差H43を設けた横断面形状のものが知られている(特許文献1参照)。
ところで、この図10に示した従来の軸シールでは、内周リップ43と外周リップ44の(軸部材41の)軸心方向位置が一致する形状(同図のH43=0)であったため、図10(B)に示すように内外周リップ43,44の間のU形凹溝部55が環状溝50の側壁部51に吸着し、シール性を喪失して、高圧側Rからの流体が矢印Gのように吹き漏れ(ブローバイ)を生ずるという問題があった。
その対策として、図8,図9に示すように、内周リップ43を短くして、内周リップ43と外周リップ44との間に寸法差H43を設けた横断面形状のものが知られている(特許文献1参照)。
特許文献1等の従来の軸シール40は、図8,図9に示すように、矢印R方向(以下、受圧側R)に突出する内周リップ43と外周リップ44から成るU字形シール部42と、矢印L方向(以下、低圧側L)に突出する摺動用ダストリップ47とを、一体に有し、外周リップ44の外面には、突出部45が形成されている。この軸シール40は、図9に示すように、軸部材41が往復動自在に挿通される挿入孔が貫設された(シリンダヘッド等の)雌ボディBの環状溝50に装着され、軸部材41の外周面41Aに摺接する。この環状溝50は、受圧側Rの第1側壁面51と低圧側Lの第2側壁面52と溝底面53を有している。軸シール40を環状溝50に装着した状態では、軸シール40の外周面部49が溝底面53に当接し、軸シール40の低圧側Lに形成された支持面部46が、第2側壁面52に対面する。
図9に示す受圧状態に於て、軸シール40は、U字形シール部42に圧力を受けて、受圧側Rから低圧側Lに向けて押圧される。この際、支持面部46が第2側壁面52に押し付けられ、ダストリップ47が雌ボディBと軸部材41の間のクリアランスに入り込むように軸シール40の内部で体積移動し、角部P(の第2側壁面52側)を支点とする回転モーメントMが生じる。しかも、前記寸法差H43を有し、内周リップ43が短い形状であることによって、上記回転モーメントMが増加する。この回転モーメントMによる歪み(弾性変形)に起因して、ダストリップ47が軸部材41から浮き上がる虞れがあった。ダストリップ47の浮き上がりが生じると、軸部材41との接触面圧がゼロになり(図9中のグラフ(i)参照)、あるいは、ダストリップ47が軸部材41に隙間gを空けて離反してしまう。このように、受圧状態で、従来の軸シール40は、ダストリップ47はシール性を失って、グリース保持性の低下の問題が発生していた。
また、ダストリップ47の浮き上がりによって、偏芯追随性が低下し、耐ダスト性が低下するという欠点があった。さらに、内周リップ43の摺接抵抗が過大となり、あるいは、軸シール40の腹面48が軸部材41に接触して摺接抵抗が過大となる問題が発生していた。
また、ダストリップ47の浮き上がりによって、偏芯追随性が低下し、耐ダスト性が低下するという欠点があった。さらに、内周リップ43の摺接抵抗が過大となり、あるいは、軸シール40の腹面48が軸部材41に接触して摺接抵抗が過大となる問題が発生していた。
そこで、本発明は、(上述の吸着による吹き漏れを防止しつつ)受圧状態下でのダストリップの浮き上がりを防止し得る軸シールを提供することを目的とする。
本発明に係る軸シールは、受圧側の第1側壁面と低圧側の第2側壁面と溝底面から成る環状溝を有する挿入孔が貫設された雌ボディの上記環状溝に装着され、上記挿入孔に往復動自在に挿通された軸部材の外周面に摺接する軸シールであって、内周リップと外周リップから成る上記受圧側のU字形シール部と、上記低圧側に突出するダストリップとを、備えた軸シールに於て、上記溝底面に当接する外周面部と、上記第2側壁面に対面する支持面部により形成される低圧側外周角部に、突起部を形成し、受圧状態で、上記溝底面と上記第2側壁面の隅部に押し付けられて上記突起部が弾性圧縮変形にて上記低圧側外周角部に吸収されるように構成したものである。
また、上記受圧状態で、上記第2側壁面と挿入孔との角部を支点として、発生する回転モーメントによるダストリップの浮上りを、上記突起部の上記弾性圧縮変形によって生ずるラジアル内方向への弾発反付勢力にて、防ぐように構成したものである。
また、上記受圧状態で、上記第2側壁面と挿入孔との角部を支点として、発生する回転モーメントによるダストリップの浮上りを、上記突起部の上記弾性圧縮変形によって生ずるラジアル内方向への弾発反付勢力にて、防ぐように構成したものである。
本発明の軸シールによれば、受圧状態で、突起部の弾性圧縮変形によって生ずる弾発反付勢力により、軸部材からのダストリップの浮き上がりを防止できる。この浮き上がりの防止に伴って、ダスト侵入防止性能(耐ダスト性ともいう)が向上し、かつ、グリース保持性を向上できる。しかも、環状溝からの抜け落ちを防止できる。さらに、環状溝の寸法精度、及び、軸部材の寸法精度が低く、孔部軸心と軸部材軸心とが偏芯する空圧機器等に於て、本発明のダストリップは、偏芯追随性に優れ、耐ダスト性と密封性能とグリース保持性を確保する。
以下、実施の形態を示す図面に基づき本発明を詳説する。
本発明の軸シールは、空気圧機器のシリンダ又はバルブ等の往復動部に使用される。図1~図3に示すように、受圧側(高圧側)Rの第1側壁面13と、低圧側Lの第2側壁面12と、溝底面14、から成る環状溝2を有する挿入孔20が、貫設された雌ボディBの環状溝2に装着され、挿入孔20に往復動自在に挿通された軸部材1の外周面1Aに摺接する軸シールである。本発明に於て、雌ボディBとは、シリンダヘッド又はバルブボディ等であって、軸部材1とは、ロッド又はスプールのことを指す。雌ボディBの挿入孔20に於て、環状溝2の受圧側RのクリアランスC1に比べて、環状溝2の低圧側LのクリアランスC2が、大きく設定されている。これは、環状溝2の低圧側Lでは、雌ボディBと軸部材1の外周面1Aとの間に、ダストリップ7が差込まれて軸部材1の外周面1Aに摺接させる為である。なお、本発明の軸シールは、低圧用であれば、空気圧機器に限らず、油圧機器にも使用できる。軸シールの材質は、ゴム系材料が用いられている。
本発明の軸シールは、空気圧機器のシリンダ又はバルブ等の往復動部に使用される。図1~図3に示すように、受圧側(高圧側)Rの第1側壁面13と、低圧側Lの第2側壁面12と、溝底面14、から成る環状溝2を有する挿入孔20が、貫設された雌ボディBの環状溝2に装着され、挿入孔20に往復動自在に挿通された軸部材1の外周面1Aに摺接する軸シールである。本発明に於て、雌ボディBとは、シリンダヘッド又はバルブボディ等であって、軸部材1とは、ロッド又はスプールのことを指す。雌ボディBの挿入孔20に於て、環状溝2の受圧側RのクリアランスC1に比べて、環状溝2の低圧側LのクリアランスC2が、大きく設定されている。これは、環状溝2の低圧側Lでは、雌ボディBと軸部材1の外周面1Aとの間に、ダストリップ7が差込まれて軸部材1の外周面1Aに摺接させる為である。なお、本発明の軸シールは、低圧用であれば、空気圧機器に限らず、油圧機器にも使用できる。軸シールの材質は、ゴム系材料が用いられている。
本発明の軸シールは、受圧側Rに突出する内周リップ3と外周リップ4から成るU字形シール部10と、低圧側Lに突出するダストリップ7とを、備えている。
U字形シール部10は、図2に示す受圧状態で、内周リップ3と外周リップ4に圧力を受けて、内周リップ3を軸部材1の外周面1Aに摺接させ、かつ、外周リップ4(及び外周面部15)を溝底面14に密着させている。自由状態の外周リップ4の外面には、突出部5が設けられている。内周リップ3とダストリップ7の間の内周面には、凹状の内周腹部11が形成され、内周リップ3とダストリップ7と内周腹部11によって軸部材1との間にグリース封入室17が形成可能である。
U字形シール部10は、図2に示す受圧状態で、内周リップ3と外周リップ4に圧力を受けて、内周リップ3を軸部材1の外周面1Aに摺接させ、かつ、外周リップ4(及び外周面部15)を溝底面14に密着させている。自由状態の外周リップ4の外面には、突出部5が設けられている。内周リップ3とダストリップ7の間の内周面には、凹状の内周腹部11が形成され、内周リップ3とダストリップ7と内周腹部11によって軸部材1との間にグリース封入室17が形成可能である。
また、図1と図3に示すように、本発明の軸シールは、溝底面14に当接する外周面部15と、第2側壁面12に対面する支持面部6により形成される低圧側外周角部8に、突起部9を形成している。突起部9は、断面円弧状に形成され、低圧側外周角部8の外周面部15側に突出(膨出)している。
図2に示す受圧状態で、低圧側外周角部8が溝底面14と第2側壁面12の隅部16に押し付けられて、突起部9が弾性圧縮変形にて低圧側外周角部8に吸収される。言い換えると、突起部9が低圧側外周角部8と隅部16の間で圧縮(弾性変形)され、低圧側外周角部8と隅部16が密着している。
受圧状態に於て、U字形シール部10が圧力を受け、受圧側Rから低圧側Lに向けて押圧され、支持面部6が第2側壁面12に押し付けられる。この際、環状溝2の低圧側LのクリアランスC2が比較的大きい為、低圧側第2側壁面12の深さ寸法D12が(受圧側第1側壁面13の深さ寸法D13よりも)小さく、従って、大きな深さ寸法Dの範囲のU字形シール部10の受圧によって、角部Pを支点として、回転モーメントMが発生する。言い換えれば、ダストリップ7のために大き目のクリアランスC2が設定され、流体圧力は、深さ寸法D全体から図2の左方向へ作用する。この流体圧力に対して、第2側壁面12は(上記クリアランスC2の存在によって)ラジアル外方向に偏在し、この偏在した第2側壁面12にて受圧する。故に、軸シール全体が回転モーメントMを受ける。
(図9に示した従来のシールのように、)上述した回転モーメントMの発生によって、ダストリップ7が矢印M7のように浮き上がろうとする。
しかしながら、図1の突起部9が、図2に示した受圧状態では、環状溝2の溝底面14の形状に一致するまで弾性圧縮変形し、図2中の矢印Fにて示したラジアル内方向への弾発反付勢力を発生する。この弾発反付勢力Fによって、軸部材1からのダストリップ7の浮上りM7を防止する。即ち、弾発反付勢力Fはダストリップ7が浮き上がろうとする矢印M7方向の力を打ち消すのみならず、さらにラジアル内方向へ押付けて、図2にグラフ(i)にて示した面圧にて接触を保つ。
図2に示す受圧状態で、低圧側外周角部8が溝底面14と第2側壁面12の隅部16に押し付けられて、突起部9が弾性圧縮変形にて低圧側外周角部8に吸収される。言い換えると、突起部9が低圧側外周角部8と隅部16の間で圧縮(弾性変形)され、低圧側外周角部8と隅部16が密着している。
受圧状態に於て、U字形シール部10が圧力を受け、受圧側Rから低圧側Lに向けて押圧され、支持面部6が第2側壁面12に押し付けられる。この際、環状溝2の低圧側LのクリアランスC2が比較的大きい為、低圧側第2側壁面12の深さ寸法D12が(受圧側第1側壁面13の深さ寸法D13よりも)小さく、従って、大きな深さ寸法Dの範囲のU字形シール部10の受圧によって、角部Pを支点として、回転モーメントMが発生する。言い換えれば、ダストリップ7のために大き目のクリアランスC2が設定され、流体圧力は、深さ寸法D全体から図2の左方向へ作用する。この流体圧力に対して、第2側壁面12は(上記クリアランスC2の存在によって)ラジアル外方向に偏在し、この偏在した第2側壁面12にて受圧する。故に、軸シール全体が回転モーメントMを受ける。
(図9に示した従来のシールのように、)上述した回転モーメントMの発生によって、ダストリップ7が矢印M7のように浮き上がろうとする。
しかしながら、図1の突起部9が、図2に示した受圧状態では、環状溝2の溝底面14の形状に一致するまで弾性圧縮変形し、図2中の矢印Fにて示したラジアル内方向への弾発反付勢力を発生する。この弾発反付勢力Fによって、軸部材1からのダストリップ7の浮上りM7を防止する。即ち、弾発反付勢力Fはダストリップ7が浮き上がろうとする矢印M7方向の力を打ち消すのみならず、さらにラジアル内方向へ押付けて、図2にグラフ(i)にて示した面圧にて接触を保つ。
図2のグラフ(ii)に示すように、第2側壁面12と支持面部6の間では、角部Pの位置に面圧のピーク(頂点)が生じている。一方、グラフ(iii)に示すように、溝底面14と外周面部15では、突起部9の反発力によって、隅部16近傍で高い面圧P9を発生する。この高い面圧P9が前述の弾発反付勢力Fを発生させていることとなる。このようにして、受圧状態で、角部Pを中心とする回転モーメントMによって生ずる浮上りM7を、弾発反付勢力Fにて防止できる。結果として、受圧状態に於て、軸部材1とダストリップ7は、グラフ(i)に示すような適正な山型の面圧分布をもって摺接していることがわかる。
軸部材1から溝底面14までの環状溝2の深さ寸法Dに対し、自由状態での内周腹部11から突起部9の先端までの高さ寸法Hが僅かに小さく設定され、環状溝2の低圧側Lから抜け落ちることがないように構成されている。受圧状態では、突起部9が弾性圧縮変形にて低圧側外周角部8に吸収される為、深さ寸法Dに対する高さ寸法Hの差異が僅かであっても、内周腹部11が軸部材1に接触することを回避でき、低摩擦で摺動が可能である。
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図4に示すように、低圧側外周角部8に形成された突起部9が、低圧側外周角部8の支持面部6側に突出(膨出)している。その他の構成は、上述の実施形態と同様である為、説明を省略する。
図5に示すように、受圧状態に於て、U字形シール部10が圧力を受け、突起部9が第2側壁面12に押し付けられ、突起部9が弾性圧縮変形にて低圧側外周角部8に(断面形状に於て)吸収される。グラフ(ii)に示すように、突起部9の反発力によって、隅部16近傍で面圧が増加してピークPmaxを示す。低圧側外周角部8は、溝底面14と第2側壁面12の隅部16に押し付けられ、突起部9の弾性圧縮変形による体積移動によって、グラフ(iii)に示すように、隅部16近傍にて低圧側外周角部8が溝底面14に強く接して、面圧P9を示し、矢印にて示したラジアル内方向への弾発反付勢力Fによって、ダストリップ7の浮上りM7を防止し、適正な面圧を、グラフ(i)に示すように保つ。このようにして、受圧状態での角部Pを中心とする回転モーメントMによって生ずる軸部材1からのダストリップ7の浮上りM7を防止する。結果として、受圧状態に於て、軸部材1とダストリップ7は、グラフ(i)に示すような適正な山型の面圧分布をもって摺接している。
図4に示すように、低圧側外周角部8に形成された突起部9が、低圧側外周角部8の支持面部6側に突出(膨出)している。その他の構成は、上述の実施形態と同様である為、説明を省略する。
図5に示すように、受圧状態に於て、U字形シール部10が圧力を受け、突起部9が第2側壁面12に押し付けられ、突起部9が弾性圧縮変形にて低圧側外周角部8に(断面形状に於て)吸収される。グラフ(ii)に示すように、突起部9の反発力によって、隅部16近傍で面圧が増加してピークPmaxを示す。低圧側外周角部8は、溝底面14と第2側壁面12の隅部16に押し付けられ、突起部9の弾性圧縮変形による体積移動によって、グラフ(iii)に示すように、隅部16近傍にて低圧側外周角部8が溝底面14に強く接して、面圧P9を示し、矢印にて示したラジアル内方向への弾発反付勢力Fによって、ダストリップ7の浮上りM7を防止し、適正な面圧を、グラフ(i)に示すように保つ。このようにして、受圧状態での角部Pを中心とする回転モーメントMによって生ずる軸部材1からのダストリップ7の浮上りM7を防止する。結果として、受圧状態に於て、軸部材1とダストリップ7は、グラフ(i)に示すような適正な山型の面圧分布をもって摺接している。
図6に、本発明の別の実施形態を示している。
図6に示すように、低圧側外周角部8に、外周面部15側及び支持面部6側に突出(膨出)する斜め方向の突起部9を形成するも望ましい。受圧状態で、図2と同様に、溝底面14と第2側壁面12の隅部16に押し付けられて突起部9が弾性圧縮変形にて低圧側外周角部8に吸収される。その他の構成は、上述の実施形態と同様である。
図6に示すように、低圧側外周角部8に、外周面部15側及び支持面部6側に突出(膨出)する斜め方向の突起部9を形成するも望ましい。受圧状態で、図2と同様に、溝底面14と第2側壁面12の隅部16に押し付けられて突起部9が弾性圧縮変形にて低圧側外周角部8に吸収される。その他の構成は、上述の実施形態と同様である。
なお、本発明は、設計変更可能であって、例えば、図7(a)に示すように、突起部9は、その端面形状を四角形状としても良い。又は、図7(b)の台形状としても良く、あるいは、図7(c)の三角形状とするも好ましい。
また、図3では、突起部9は、円周上連続状に形成されているが、この実施形態に限定されることなく、例えば、断続的に形成するも好ましい(図示省略)。
また、図3では、突起部9は、円周上連続状に形成されているが、この実施形態に限定されることなく、例えば、断続的に形成するも好ましい(図示省略)。
以上のように、本発明に係る軸シールは、受圧側Rの第1側壁面13と低圧側Lの第2側壁面12と溝底面14から成る環状溝2を有する挿入孔20が貫設された雌ボディBの環状溝2に装着され、挿入孔20に往復動自在に挿通された軸部材1の外周面1Aに摺接する軸シールであって、内周リップ3と外周リップ4から成る受圧側RのU字形シール部10と、低圧側Lに突出するダストリップ7とを、備えた軸シールに於て、溝底面14に当接する外周面部15と、第2側壁面12に対面する支持面部6により形成される低圧側外周角部8に、突起部9を形成し、受圧状態で、溝底面14と第2側壁面12の隅部16に押し付けられて突起部9が弾性圧縮変形にて低圧側外周角部8に吸収されるように構成したので、受圧状態で、突起部9の弾性圧縮変形によって、ラジアル内方向の弾発反付勢力Fを発生させて、その反付勢力Fにて、軸部材1からのダストリップ7の浮き上がりを防止できる。これによってグリース保持性が向上して、摺接抵抗を低減できる。また、ダストリップ7の偏芯追随性を保ち、耐ダスト性及びグリース保持性を向上できる。さらに、環状溝2からの抜け落ちを防止できる。
また、受圧状態で、第2側壁面12と挿入孔20との角部Pを支点として、発生する回転モーメントMによるダストリップ7の浮上りM7を、突起部9の弾性圧縮変形によって生ずるラジアル内方向への弾発反付勢力Fにて、防ぐように構成したので、簡易な構成にて、所期目的を達成して、ダストリップ浮上りを防ぎ、偏芯追随性も優れ、グリース保持性にも優れている。
1 軸部材
1A 外周面
2 環状溝
3 内周リップ
4 外周リップ
6 支持面部
7 ダストリップ
8 低圧側外周角部
9 突起部
10 U字形シール部
12 第2側壁面
13 第1側壁面
14 溝底面
15 外周面部
16 隅部
20 挿入孔
F 弾発反付勢力
R 受圧側
L 低圧側
B 雌ボディ
P 角部
M 回転モーメント
M7 浮上り
1A 外周面
2 環状溝
3 内周リップ
4 外周リップ
6 支持面部
7 ダストリップ
8 低圧側外周角部
9 突起部
10 U字形シール部
12 第2側壁面
13 第1側壁面
14 溝底面
15 外周面部
16 隅部
20 挿入孔
F 弾発反付勢力
R 受圧側
L 低圧側
B 雌ボディ
P 角部
M 回転モーメント
M7 浮上り
Claims (2)
- 受圧側(R)の第1側壁面(13)と低圧側(L)の第2側壁面(12)と溝底面(14)から成る環状溝(2)を有する挿入孔(20)が貫設された雌ボディ(B)の上記環状溝(2)に装着され、上記挿入孔(20)に往復動自在に挿通された軸部材(1)の外周面(1A)に摺接する軸シールであって、内周リップ(3)と外周リップ(4)から成る上記受圧側(R)のU字形シール部(10)と、上記低圧側(L)に突出するダストリップ(7)とを、備えた軸シールに於て、
上記溝底面(14)に当接する外周面部(15)と、上記第2側壁面(12)に対面する支持面部(6)により形成される低圧側外周角部(8)に、突起部(9)を形成し、
受圧状態で、上記溝底面(14)と上記第2側壁面(12)の隅部(16)に押し付けられて上記突起部(9)が弾性圧縮変形にて上記低圧側外周角部(8)に吸収されるように構成したことを特徴とする軸シール。 - 上記受圧状態で、上記第2側壁面(12)と挿入孔(20)との角部(P)を支点として、発生する回転モーメント(M)によるダストリップ(7)の浮上り(M7)を、上記突起部(9)の上記弾性圧縮変形によって生ずるラジアル内方向への弾発反付勢力(F)にて、防ぐように構成した請求項1記載の軸シール。
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