JP2008240889A - 負荷リング及び密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形性、装着性及び蓄圧防止機能に優れた負荷リング及び密封装置を提供する。
【解決手段】環状のシール部材２に設けられた溝２１に装着されてシール部材２に弾性力を負荷する負荷リング３において、負荷リング３の表面に、負荷リング３の内周面側と外周面側と両側面側とをつなぐ環状溝３２を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、シール部材に弾性力を負荷する負荷リング及び係る負荷リングを備えた密封装置に関するものである。

図９に示すように、従来より、Ｕ型パッキンのＵ型溝にＯリング等の弾性リングを負荷リングとして嵌め込むことでＵ型パッキンに弾性力を負荷し、Ｕ型パッキンのシール性を高めることが行われている。図９は、従来技術に係る負荷リング１００を備えたＵ型パッキン２００の模式的半断面図である。

Ｕ型パッキン２００は、ハウジング３００に設けられた軸孔３０１と、該軸孔３０１に挿入される軸４００との間の環状隙間５００を密封する環状のシール部材である。Ｕ型パッキン２００は、ハウジング３００の軸孔３０１の内周面に設けられた装着溝３０２に装着され、内外周側にそれぞれ設けられたシールリップ２０１、２０２が、軸４００の外周面４０１及び装着溝３０２の溝底面３０３にそれぞれ密着することで、環状隙間５００を密封する。また、Ｕ型パッキン２００は、高圧側（Ｈ）の側面に、高圧側（Ｈ）からの圧力によってシールリップ２０１、２０２の密着性を高めるための溝２０３を備えている。

Ｕ型パッキン２００は、油圧シリンダ等に使用されるシール部材であり、ハウジングとしてのシリンダと、軸としてのロッドとの間の摺動部を密封するために使用される。このような油圧シリンダ用のＵ型パッキン２００は、シリンダとロッドとの間で生じる偏心によって環状隙間５００が変化したときでも係る隙間の変化を吸収できるような弾力性が求められる。また、密封対象流体である作動油に対する耐油性や、耐摩耗性、温度変化に対する耐性等も求められる。

このような種々の特性を求められるＵ型パッキン２００においては、温度変化によって材料の弾性特性が変化した場合や摩耗した場合でもシール面に対する密着性が低下しないように、Ｏリング等の弾性リングを負荷リング１００としてＵ型パッキン２００の溝２０３に嵌め込んでＵ型パッキン２００に弾性力が負荷されるようにして、Ｕ型パッキン２００のシール性を維持することが行われている。これにより、Ｕ型パッキン２００自体の弾性が低下した場合でも、負荷リング１００による弾性負荷によって、Ｕ型パッキン２００のシール性が維持される。

しかし、図９（ａ）に示す従来の構成においては、負荷リング１００を透過するガスの蓄積等によって、負荷リング１００と溝２０３の溝底との間の圧力が高まり（蓄圧）、負荷リング１００が溝２０３から飛び出してしまう問題があった。

そこで、図９（ｂ）に示すように、溝２０３の溝底側と開口部側とを連通する貫通孔１０１を負荷リング１００に設け、負荷リング１００と溝２０３の溝底との間で蓄圧が発生するのを抑制する技術が、例えば、特許文献１に開示されている。
実開昭６２−２５３７０

しかしながら、貫通孔１０１の孔径が小さい場合には装着状態において負荷リング１００が圧縮されたときに貫通孔１０１がつぶれてしまったり、負荷リング１００がねじれた状態でＵ型パッキン２００の溝２０３に装着されると貫通孔１０１が塞がった状態となっ
てしまい、蓄圧防止機能を十分に発揮することができない場合がある。

また、負荷リング１００が圧縮されたりねじれた場合でもＵ型パッキン２００の溝２０３の溝底側と開口部側とが確実に連通するように貫通孔１０１の孔径を大きくした場合には、図９（ｃ）に示すように、貫通孔１０１の開口部の縁１０２が鋭角な形状となるため、負荷リング１００の製造において製品離型時に貫通孔１０１の開口部付近等に割れ等が発生してしまう場合がある。

さらに、このような貫通孔１０１を有する負荷リング１００を型成形する場合には、貫通孔１０１の開口部等にバリが発生し易く、しかも発生するバリが極めて小さくなるため、製造工程において型へのバリの付着残りの確認が困難となり、バリの付着を見逃した場合には除去されなかったバリが次に成形する製品に付着してしまう場合がある。

本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、成形性、装着性及び蓄圧防止機能に優れた負荷リング及び密封装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明における負荷リングは、
環状のシール部材に設けられた溝に装着されて前記シール部材に弾性力を負荷する負荷リングにおいて、
負荷リングの表面に、負荷リングの内周面側と外周面側と両側面側とをつなぐ環状溝を備えることを特徴とする。

このように、負荷リングの表面に環状溝を設けることにより、負荷リングとシール部材の溝との接触面に沿ってシール部材の溝の溝底側と開口部側とを連通する通路が形成される。係る通路によって、負荷リングと溝との間に生じる圧力を負荷リングとシール部材の溝との接触面に沿って逃がすことができ、負荷リングとシール部材の溝との間に蓄圧が発生するのを抑制することができる。

また、負荷リングがねじれた状態でシール部材の溝に装着された場合、あるいは、負荷リングの表裏を逆に装着した場合でも、負荷リングの表面に設けられた環状溝によって溝の溝底側と開口部側とを連通する通路が確実に形成される。したがって、装着の際の方向性がなくなり、装着が容易となる。

また、表面に環状溝を形成する構成なので、型成形におけるバリの発生を少なくすることができる。

前記負荷リングは、Ｏリングであり、部分的に線径が小さくなる小径部を有するようにしてもよい。

このように、負荷リングとしてのＯリングに線径が小さくなる小径部を設けることにより、負荷リングの内周面側と外周面側と両側面側とをつなぐ環状溝が形成される。

前記負荷リングは、Ｏリングであり、部分的に線径が大きくなる大径部を対で有するようにしてもよい。

このように、負荷リングとしてのＯリングに線径が大きくなる大径部を対で設けることにより、二つの大径部の間に負荷リングの内周面側と外周面側と両側面側とをつなぐ環状溝が形成される。

上記目的を達成するために、本発明における密封装置は、
環状のシール部材と、
上述の負荷リングと、を備えることを特徴とする。

上述したように、負荷リングに設けられる環状溝によって、シール部材の溝の溝底側と開口部側とを連通する通路が形成され、負荷リングとシール部材の溝との間に生じる圧力を逃がすことが可能となる。これにより、負荷リングとシール部材との間に蓄圧が発生するのが抑制され、負荷リングがシール部材から外れてしまうのが抑制される。したがって、シール部材は、より安定して負荷リングからの弾性力の負荷を受けることができ、安定したシール性を発揮することが可能となる。

前記シール部材が、前記溝と前記負荷リングとの間に生じる圧力を逃がす通路を備えてもよい。

このように、シール部材にも負荷リングとシール部材の溝との間に生じる圧力を逃がす通路を設けることにより、蓄圧防止効果がさらに高められる。

前記シール部材の前記溝が、溝底側から開口部側まで延びる溝を備えてもよく、あるいは、前記シール部材が、前記シール部材の表面から前記溝の溝底まで貫通する貫通孔を備えてもよい。

これにより、シール部材に負荷リングとシール部材の溝との間に生じる圧力を逃がす通路が形成される。

以上説明したように、本発明により、成形性、装着性及び蓄圧防止機能に優れたものとすることができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
図１〜図３を参照して、実施例１に係る負荷リング及び密封装置について説明する。図１は、本実施例に係る密封装置の模式的半断面図であり、（ａ）は非装着時の状態、（ｂ）は装着時の状態をそれぞれ示している。図２は、本実施例に係るシール部材の構成を示す模式図であり、（ａ）は軸方向からみた様子を示しており、（ｂ）は（ａ）のＡＡ断面図である。図３は、本実施例に係る負荷リングの構成を示す模式図であり、（ａ）は軸方向からみた様子を示しており、（ｂ）は（ａ）のＢＢ断面図である。

＜密封装置の構成及び概要＞
本実施例に係る密封装置１は、油圧シリンダにおけるロッド用の密封装置として、ロッドの往復動において油圧を保持するために設けられるものであり、特に、低温、高圧環境下において使用される。図１に示すように、密封装置１は、シール部材としてのリップパッキン２と、負荷リング３とから構成されており、軸孔を有するハウジング（シリンダ）４と該軸孔に挿入される軸（ロッド）５との間の環状隙間６を密封する。

＜シール部材の構成及び概要＞
図２に示すように、リップパッキン２は、環状のシール部材であり、高圧側の側面にリップパッキン２の周方向に沿って環状に構成された溝２１を備えた、いわゆるＵ型パッキンである。リップパッキン２は、溝２１の内外周側に、リップパッキン２の内周面及び外周面から径方向に突出する内周リップ２２及び外周リップ２３を備えている。リップパッキン２の材料としては、ポリウレタンゴム等を挙げることができる。

リップパッキン２は、ハウジング４の軸孔の内周面に設けられた環状の装着溝４０に装着され、外周リップ２３が装着溝４０の溝底面４１に密着し、内周リップ２２が軸５の外周面５１に摺動接触することで、環状隙間６において高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）との間をシールする。

リップパッキン２は、装着される空間に対してしめ代を有している。すなわち、リップパッキン２は、外径寸法が装着溝４０の溝底面４１の径寸法よりも大きく、内径寸法が軸５の外周面５１の径寸法よりも小さくなっている。したがって、リップパッキン２が装着されると、外周側が装着溝４０の溝底面４１によって内径方向につぶされ（圧縮され）、内周側が軸５の外周面５１によって外径方向につぶされる（拡張される）。これにより、外周リップ２３が装着溝４０の溝底面４１に確実に接触し、内周リップ２２が軸５の外周面５１に確実に接触し、リップパッキン２によるシール性が発揮される。

また、内周リップ２２及び外周リップ２３は、内周リップ２２と外周リップ２３との間に設けられている溝２１が高圧側（Ｈ）から受ける圧力Ｐの径方向の分力等によって、軸５の外周面５１及び装着溝４０の溝底面４１にそれぞれ押し付けられ、それぞれの密着性が高められる。

また、溝２１は、溝底側の部分２１ａが、負荷リング３が装着される部分となっており、開口部側の部分２１ｂが、上述のように使用時において高圧側（Ｈ）からの圧力Ｐを受ける部分となる。

＜負荷リングの構成及び概要＞
図３に示すように、負荷リング３は、半断面が略円形の環状部材であり、シリコーンゴム等のゴム材料からなる、いわゆるＯリングである。

負荷リング３は、リップパッキン２の溝２１に嵌め込まれ、リップパッキン２の装着時においてリップパッキン２に弾性力を負荷（付与）するように構成されている。すなわち、リップパッキン２に負荷リング３の弾性力が負荷される（加わる）ことにより、リップパッキン２の弾性力を高める構成となっている。このように負荷リング３がリップパッキン２に弾性力を負荷することにより、低温環境下での使用の際にリップパッキン２の弾性力が低下した場合等において、リップパッキン２の装着空間に対するしめ代が減少するのが防止される。

本実施例においては、負荷リング３は、負荷リング３の線径を部分的に小径とする小径部３１が、負荷リング３の周上の複数の箇所に等間隔で設けられている。このように小径部３１を設けることによって、負荷リング３の表面には、負荷リング３の内周面側と外周面側と両側面側とをつなぐ環状溝３２が形成される。したがって、図１に示すように、負荷リング３をリップパッキン２の溝２１に装着すると、小径部３１を設けた箇所において負荷リング３と溝２１の表面との間に隙間が形成される。

この環状溝３２によって形成される隙間は、溝２１の溝底側と開口部側とを連通する通路を形成し、これにより、負荷リング３と溝２１との間に蓄圧が発生するのが抑制される
。すなわち、シリンダ内にガス等が存在する場合において、負荷リング３を透過したガス等は、係る隙間を通って溝２１の開口部側に戻ることが可能となり、負荷リング３と溝２１の溝底２１ｃとの間に溜まってしまうことが抑制される。

（実施例２）
次に、本発明の実施例２に係る負荷リングについて、図４を参照して説明する。図４は、本実施例に係る負荷リングの一部を示す模式図である。なお、ここでは、上記実施例１と共通する構成については同じ符号を付してその説明を省略する。

上記実施例１においては、負荷リング３に小径部３１を設けることで、負荷リング３の内周面側と外周面側と両側面側とをつなぐ環状溝を形成する構成としたが、本実施例においては、負荷リング３´に一対で構成された大径部３３を等間隔に設けた構成である。

図４に示すように、一対に構成された大径部３３を設けることで、二つの大径部３３の間に負荷リング３´の内周面側と外周面側と両側面側とをつなぐ環状溝３４が形成される。

この環状溝３４によって、負荷リング３´とリップパッキン２の溝２１の表面との間に隙間が形成され、溝２１の溝底側と開口部側とを連通する通路が形成される。これにより、負荷リング３´と溝２１との間に蓄圧が発生するのが抑制される。

（実施例３）
次に、本発明の実施例３に係る密封装置について、図５を参照して説明する。図５は、本実施例に係る密封装置の構成を示す図であり、（ａ）はリップパッキンの溝の様子を示す模式的斜視図、（ｂ）は密封装置の模式的半断面図である。なお、ここでは、上記実施例と共通する構成については同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施例に係る密封装置は、上記実施例の構成において、シール部材であるリップパッキンにも蓄圧防止のための手段を設けたものである。すなわち、本実施例に係る密封装置１´は、リップパッキン２´の溝２１の負荷リング３が装着される溝底側部分２１ａに、溝底から開口部側まで延びる略Ｕ字状の溝２４が設けられている。この溝２４を設けることによって、負荷リング３の装着時に溝２１の溝底側と開口部側とが連通し、負荷リング３とリップパッキン２´の溝２１との間に生じる圧力を逃がす通路が形成される。このように、リップパッキン２´にも負荷リング３とリップパッキン２´の溝２１との間に生じる圧力を逃がす通路が形成されることにより、負荷リング３とリップパッキン２´との間の蓄圧防止効果がさらに高められる。

（実施例４）
次に、本発明の実施例４に係る密封装置について、図６を参照して説明する。図６は、本実施例に係る密封装置の模式的半断面図である。なお、ここでは、上記実施例と共通する構成については同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施例に係る密封装置１´´は、リップパッキン２´´に低圧側（Ｌ）の側面２５から溝２１の溝底２１ｃまで貫通する貫通孔２６が設けられている。この貫通孔２６によって溝２１の溝底２１ｃと低圧側（Ｌ）とが連通し、負荷リング３とリップパッキン２´´の溝２１との間に生じる圧力を逃がす通路が形成されることになる。このように、リップパッキン２´´にも負荷リング３とリップパッキン２´´の溝２１との間に生じる圧力を逃がす通路が形成されることにより、負荷リング３とリップパッキン２´´との間の蓄圧防止効果がさらに高められる。

なお、本実施例においては、負荷リング３の小径部３１とリップパッキン２´´の貫通孔２６の位置が周方向に互いにずれた配置となるよう負荷リング３をリップパッキン２´´の溝２１に装着することが好適である。すなわち、小径部３１と貫通孔２６を同じ位置に配置すると、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）とが連通してしまうため、小径部３１と貫通孔２６の位置をずらすことで密封装置１´´の密封性能を損なうことなく蓄圧防止効果を高めることが可能となる。

＜本実施例の優れた点＞
本実施例によれば、負荷リングの表面に設けられる環状溝によって、負荷リングとリップパッキンの溝との接触面に沿ってリップパッキンの溝の溝底側と開口部側とを連通する通路が形成される。この通路を介して負荷リングとリップパッキンの溝との間に生じる圧力を逃がすことが可能となり、負荷リングとリップパッキンの溝との間に蓄圧が発生するのを抑制することができる。したがって、蓄圧の発生によって負荷リングがリップパッキンから外れてしまうことが抑制され、負荷リングによる弾性力の負荷が安定して行われることになり、リップパッキンは安定したシール性を発揮することが可能となる。

また、負荷リングがねじれた状態でリップパッキンの溝に装着された場合、あるいは、負荷リングの表裏を逆に装着された場合でも、負荷リングの表面に設けた環状溝によってリップパッキンの溝の溝底側と開口部側とを連通する通路が確実に形成される。すなわち、装着の際の方向性がなくなり、装着が容易となる。

また、負荷リングの表面に環状溝を形成する構成なので、型成形におけるバリの発生を少なくすることができる。したがって、成形性が向上し、製造が容易となる。

また、リップパッキンにも負荷リングとリップパッキンの溝との間に生じる圧力を逃がす通路を設けることにより、蓄圧防止効果がさらに高められる。

なお、上記各実施例の構成は、可能な限り組み合わせて採用することが可能である。

＜変形例＞
負荷リングの形状としては、本実施例のように半断面が円形のものに限られるものではなく、例えば、角リングのように矩形断面を有するものであってもよい。この場合、図７に示すように断面積が小さくなる部分３５を部分的に設けたり、逆に断面積が大きくなる部分を対で設けることにより、負荷リングの内周面側と外周面側と両側面側とをつなぐ環状溝が形成されるようにしてもよい。

また、小径部３１の形状は、本実施例では図８（ａ）に示すように線径が徐々に変化するように傾斜した形状としているが、これに限られるものではなく、例えば、図８（ｂ）に示すようにステップ状に線径が変化するような形状であってもよい。

また、線径の変化の仕方は、本実施例では図８（ａ）に示すようになだらかに変化する構成としているが、例えば、図８（ｃ）に示すように直線的に変化する構成であってもよい。

ただし、圧縮時の応力集中が抑制されるように、図８（ａ）に示すような、エッジ部分のないなだらかな形状とすることが好ましい。

なお、以上の説明において、密封装置は、ハウジングの軸孔に設けられた装着溝に装着されて使用されるものとしたが、これに限られず、軸の外周に設けられた装着溝に装着されて、ハウジングの軸孔内周面に摺動接触するものであってもよい。

実施例１に係る密封装置の構成を示す模式的半断面図である。 実施例１に係るリップパッキンの構成を示す模式図である。 実施例１に係る負荷リングの構成を示す模式図である。 実施例２に係る負荷リングの構成を示す模式図である。 実施例３に係る密封装置の構成を示す模式図である。 実施例４に係る密封装置の構成を示す模式的半断面図である。 変形例に係る負荷リングの模式的半断面図である。 変形例に係る負荷リングの模式図である。 従来技術に係る密封装置及び負荷リングの模式的半断面図である。

符号の説明

１ 密封装置
２ リップパッキン
２１ 溝
２１ｃ 溝底
２２ 内周リップ
２３ 外周リップ
３ 負荷リング
３１ 小径部
３２ 環状溝
４ ハウジング
４０ 装着溝
４１ 溝底
５ 軸
５１ 外周面
６ 環状隙間

Claims (7)

1. 環状のシール部材に設けられた溝に装着されて前記シール部材に弾性力を負荷する負荷リングにおいて、
   負荷リングの表面に、負荷リングの内周面側と外周面側と両側面側とをつなぐ環状溝を備えることを特徴とする負荷リング。
2. 前記負荷リングは、Ｏリングであり、
   部分的に線径が小さくなる小径部を有することを特徴とする請求項１に記載の負荷リング。
3. 前記負荷リングは、Ｏリングであり、
   部分的に線径が大きくなる大径部を対で有することを特徴とする請求項１に記載の負荷リング。
4. 環状のシール部材と、
   請求項１〜３のいずれかに記載の負荷リングと、
   を備えることを特徴とする密封装置。
5. 前記シール部材が、前記溝と前記負荷リングとの間に生じる圧力を逃がす通路を備えることを特徴とする請求項４に記載の密封装置。
6. 前記シール部材の前記溝が、溝底側から開口部側まで延びる溝を備えることを特徴とする請求項５に記載の密封装置。
7. 前記シール部材が、前記シール部材の表面から前記溝の溝底まで貫通する貫通孔を備えることを特徴とする請求項５または６に記載の密封装置。

Images