JP6001223B1

JP6001223B1 - 密封装置

Info

Publication number: JP6001223B1
Application number: JP2016535195A
Authority: JP
Inventors: 朋彦日野
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2036-01-22
Also published as: JPWO2016143397A1; US20180202556A1; KR20170122240A; CN107110362B; CN107110362A; EP3270013B1; EP3270013A1; EP3270013A4; WO2016143397A1

Abstract

脂製の第１リングおよびゴム状弾性体製の第２リングの組み合わせよりなる組み合わせシールを備える密封装置において、第１リングにクリープが発生してもシール性が低下しにくく、もって優れたシール性を発揮する密封装置を提供する。この目的を達成するため、樹脂製の第１リングに円周上１箇所のカット部を設ける。カット部は、第１リングのカット面の一部を他の部分よりも円周方向に突出させることにより突出部としたステップカットの形状を備えるとともに、突出部の先端を斜めにカットすることにより斜面部としたバイアスカットの形状を備える。更に斜面部の円周方向長さを突出部の円周方向長さの半分以下の大きさに設定する。

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、往復・揺動運動を行なう油圧・空圧機器の分野で用いられ、または、その他の分野で用いられる。

近年、各種機器のシール部に装着される密封装置の使用条件は、機器の機能向上を背景として、過酷化する傾向にあり、従来のゴム状弾性体の単品よりなるラバーオンリータイプのシール（ラバーシール）では、摩耗が激しい部位に対応するのが困難であり、これに代わるものとして、図４（Ａ）に示すような組み合わせシール１１を備える密封装置が用いられている。

すなわち図４（Ａ）の密封装置は、相対運動する二部材（例えばハウジングと、ハウジングの軸孔に挿通された軸）６１，６２のうちの一方の部材（軸）６１に設けた装着溝６３に装着されることにより二部材６１，６２間をシールする密封装置であって、組み合わせシール１１は、二部材６１，６２のうちの他方の部材（ハウジング）６２に密接する樹脂製の第１リング（樹脂シール）２１と、第１リング２１および装着溝６３の溝底部６３ａ間に介装されるゴム状弾性体製の第２リング（ラバーシール）３１とを組み合わせたものとされている。

この組み合わせシール１１は、耐摩耗性および低摩擦性に優れるＰＴＦＥ等の樹脂よりなる第１リング２１を外周側に配置し、この第１リング２１のクリープ特性（へたり易さ）を補うために、内周側にゴム状弾性体よりなる第２リング３１を組み合わせた構成である。

特開２００９−５８００３号公報

しかしながらこの組み合わせシール１１では、第１リング２１の剛性が高い場合、第２リング３１の弾性力（拡張力）が抑制され、第１リング２１のクリープ特性を補いきれないことがあり、そのため図４（Ｂ）に示すように第１リング２１のクリープ箇所にスキマｃが発生して、このスキマｃから密封流体（圧力）Ｐが漏れる可能性がある。

本発明は以上の点に鑑みて、樹脂製の第１リングおよびゴム状弾性体製の第２リングの組み合わせよりなる組み合わせシールを備える密封装置において、第１リングにクリープが発生してもシール性が低下しにくく、もって優れたシール性を発揮することができる密封装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の密封装置は、相対運動する二部材のうちの一方の部材に設けた装着溝に組み合わせシールを装着することにより前記二部材間をシールする密封装置であって、前記組み合わせシールは、前記二部材のうちの他方の部材に密接する樹脂製の第１リングと、前記第１リングおよび前記装着溝の溝底部間に介装されるゴム状弾性体製の第２リングとの組み合わせよりなる密封装置において、前記第１リングは、円周上１箇所のカット部を備え、前記カット部は、前記第１リングのカット面の一部を他の部分よりも円周方向に突出させることにより突出部としたステップカットの形状を備えるとともに、前記突出部の先端を斜めにカットすることにより斜面部としたバイアスカットの形状を備え、更に前記斜面部の円周方向長さを前記突出部の円周方向長さの半分以下の大きさに設定したことを特徴とする。

上記構成を備える本発明においては、第１リングの円周上１箇所にカット部が設けられているため、第１リングにクリープが発生してもシール面圧が維持され、よってシール性が確保される。また、第１リングのカット部をステップカットとすること、ステップカットにバイアスカットを組み合わせること、バイアスカットにおける斜面部の円周方向長さをステップカットにおける突出部の円周方向長さの半分以下の大きさに設定することで、カット部に第２リングの弾性体が挟まれず、また軸方向に貫通する漏れ経路が発生しないため、これらによってもシール性が確保される。したがって本発明所期の目的どおり、樹脂製の第１リングおよびゴム状弾性体製の第２リングの組み合わせよりなる組み合わせシールを備える密封装置において、第１リングにクリープが発生してもシール性が低下しにくく、もって優れたシール性を発揮することができる密封装置を提供することができる。

本発明の実施例に係る密封装置を示す図であって、（Ａ）はその要部断面図、（Ｂ）はその要部断面斜視図同密封装置に備えられる第１リングを示す図であって、（Ａ）はその外径面の一部を示す図、（Ｂ）はその側面の一部を示す図、（Ｃ）はその内径面の一部を示す図同第１リングに備えられるカット部を示す図であって、（Ａ）および（Ｃ）はそれぞれカット部突き合わせ時の状態を示す斜視図、（Ｂ）はカット部引き離し時の状態を示す斜視図従来例に係る密封装置を示す図であって、（Ａ）はその要部断面図、（Ｂ）はその不具合発生時の状態を示す要部断面図従来例に係る密封装置に備えられるカット部の説明図従来例に係る密封装置に備えられるカット部の説明図比較例に係る密封装置に備えられるカット部の説明図

本発明は、以下の考えにもとづいて発明をなすに至ったものである。

（１）上記したように樹脂製の第１リング２１およびゴム状弾性体製の第２リング３１の組み合わせよりなる組み合わせシール１１を備える密封装置では、第１リング２１のクリープ特性によるシール面圧低下で、シール面にスキマｃが発生し、漏れにつながる可能性がある。

（２）そこで、本発明では先ず、第１リング２１の円周上１箇所にカット部を設けることで、第１リング２１の外周面にクリープが発生しても、第２リング３１の拡張力で第１リング２１の外径が維持されるので、他方の部材６２との接触部分にスキマが発生せず、よってシール性を維持することができる。

（３）加えて、第１リング２１のカット部をステップカットとすることで、カット部に軸方向に貫通する漏れ経路が発生するのを防ぐ。

すなわち図５（Ａ）から（Ｂ）へと示すように、第１リング２１に設けるカット部２２がストレートカットであると、ここに軸方向に貫通する漏れ経路ｋが発生するので、これを防止すべく図５（Ｃ）に示すように、カット部２２をステップカットとし、カット部２２に軸方向に貫通する漏れ経路が発生するのを防止する。

ステップカットは、カット部２２の両端を構成する一対のカット面２３Ａ，２３Ｂにおいてそれぞれ、カット面２３Ａ，２３Ｂの一部を他の部分よりも円周方向に突出させることにより突出部２４Ａ，２４Ｂとし、この突出部２４Ａ，２４Ｂを反対側のカット面に対応して設けた凹部２５Ａ，２５Ｂと組み合わせるようにしたものであって、一方のカット面２３Ａに設けた突出部２４Ａと、他方のカット面２３Ｂに設けた突出部２４Ｂとが互いの対向面（軸方向端面）２４Ａａ，２４Ｂａで接触するため、軸方向に貫通する漏れ経路が発生しないものである。

（４）また、ステップカットにバイアスカットを組み合わせることで、第２リング３１の弾性体が第１リング２１のカット部２２に侵入してカット部２２で挟まれ、ゴム切れや亀裂発生の要因となり、漏れにつながるのを防ぐ。

すなわち図６（Ａ）に示すように、ステップカットの突出部２４先端が斜めにカットされず円周方向に対し直交する向きの面であると、ここに第２リング３１の弾性体が侵入して挟まれ（挟まれた部分を符号３１ａにて示す）、ゴム切れや亀裂発生の要因となり、漏れにつながることがあるので、これを防止すべく図６（Ｂ）に示すように、ステップカットの突出部２４先端を斜めにカットするバイアスカットとし、カット部２２に第２リング３１の弾性体が侵入して挟まれるのを防止する。突出部２４先端をバイアスカットにすると、突出部２４先端の剛性が下がり、突出部２４先端が図６（Ｂ）に示すように倒れ込み可能となるので、スキマｃを塞ぎ、第２リング３１の弾性体が侵入して挟まれるのを防止することができる。尚、このように第１リング２１のカット部２２に第２リング３１の弾性体が侵入して挟まれてしまうことを、「くわれ」が生じると表現することもある。

バイアスカットは、突出部２４先端を斜めにカットすることにより斜面部２６とし、この斜面部２６を反対側のカット面に対応して設けた対応斜面部２７と組み合わせるようにしたものであって、これにより突出部２４先端が先細の形状とされるため、突出部２４先端の剛性が下がるものである。

（５）更にまた、バイアスカットにおける斜面部２６の円周方向長さをステップカットにおける突出部２４の円周方向長さの半分以下の大きさに設定することで、カット部２２に軸方向に貫通する漏れ経路が発生するのを防ぐ。

すなわち図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、上記（４）のステップカットにバイアスカットを組み合わせた形状において、カット部２２を構成する一対のカット面２３Ａ，２３Ｂのうちの一方のカット面２３Ａの突出部２４Ａ先端に設けた斜面部２６Ａと、他方のカット面２３Ｂの突出部２４Ｂ先端に設けた斜面部２６Ｂとがこれらを軸方向一方から視て互いに交差する形状であると、一方の斜面部２６Ａ上から交差部を経由して他方の斜面部２６Ｂ上へつながるようにして軸方向に貫通する漏れ経路が発生することが懸念される。斜面部２６Ａ，２６Ｂ同士が互いに交差するのは、斜面部２６Ａ，２６Ｂの円周方向長さＬ_１が突出部２４Ａ，２４Ｂの円周方向長さＬ_２に対して半分の長さよりも大きいためである。

そこで、本発明では図２または図３に示すように、斜面部２６Ａ，２６Ｂの円周方向長さＬ_１を突出部２４Ａ，２４Ｂの円周方向長さＬ_２の半分以下の大きさに設定し、これによりカット部２２を構成する一対のカット面２３Ａ，２３Ｂのうちの一方のカット面２３Ａの突出部２４Ａ先端に設けた斜面部２６Ａと、他方のカット面２３Ｂの突出部２４Ｂ先端に設けた斜面部２６Ｂとがこれらを軸方向一方から視て互いに交差しない形状とした。交差しない形状は、突出部２４Ａ，２４Ｂ同士が互いの対向面２４Ａａ，２４Ｂａのみで接触するため、漏れ経路が遮断されることになる。したがって軸方向に貫通する漏れ経路が発生しないものである。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように当該実施例に係る密封装置は、相対運動する二部材（例えばハウジングと、ハウジングの軸孔に挿通された軸）６１，６２のうちの一方の部材（軸、以下、軸とも称する）６１に設けた装着溝６３に装着されることにより二部材６１，６２間をシールする密封装置であって、組み合わせシール１１を備え、この組み合わせシール１１が、二部材６１，６２のうちの他方の部材（ハウジング、以下、ハウジングとも称する）６２に密接する樹脂製の第１リング（樹脂シール）２１と、第１リング２１および装着溝６３の溝底部６３ａ間に介装されるゴム状弾性体製の第２リング（ラバーシール）３１との組み合わせよりなるものとされている。

第１リング２１の材質は具体的にはＰＴＦＥとされるが、このほか、ナイロン等の硬質樹脂も適用範囲とする。第２リング３１の材質は、ＮＢＲ、ＦＫＭ、ＥＰＤＭ等、ゴム状弾性体いずれも適用範囲とする。

第１リング２１は、その円周上１箇所に、リングを切断した形状のカット部２２を備えている。

カット部２２は、図２（Ａ）に示すようにステップカットの形状を備え、また図２（Ｂ）に示すようにバイアスカットの形状を備えている。

ステップカットは、カット部２２の両端を構成する一対のカット面２３Ａ，２３Ｂにおいてそれぞれ、カット面２３Ａ，２３Ｂの一部（カット面２３Ａ，２３Ｂを軸方向に２分割してその１区画、すなわち軸方向半分の領域）を他の部分よりも円周方向に突出させることにより突出部２４Ａ，２４Ｂとし、この突出部２４Ａ，２４Ｂを反対側のカット面に対応して設けた凹部２５Ａ，２５Ｂと組み合わせるようにしたものであって、一方のカット面２３Ａに設けた突出部２４Ａと、他方のカット面２３Ｂに設けた突出部２４Ｂとが互いの対向面（軸方向端面）２４Ａａ，２４Ｂａで接触するため、軸方向に貫通する漏れ経路が発生しないように構成されている。

バイアスカットは、突出部２４Ａ，２４Ｂ先端を斜めにカットすることにより斜面部２６Ａ，２６Ｂとし、この斜面部２６Ａ，２６Ｂを反対側のカット面に対応して設けた対応斜面部２７Ａ，２７Ｂと組み合わせるようにしたものであって、これにより突出部２４Ａ，２４Ｂ先端が先細の形状とされるため、突出部２４Ａ，２４Ｂ先端の剛性が下がり、上記くわれの現象が発生しないように構成されている。斜めの向きは、突出部２４Ａ，２４Ｂの円周方向突出量が外径側から内径側へかけて徐々に縮小する向きである。カット角度としては２０°〜５０°が好適である。

また、図２および図３に示すように、斜面部２６Ａ，２６Ｂの円周方向長さ（最大長さ）Ｌ_１が突出部２４Ａ，２４Ｂの円周方向長さ（最大長さ）Ｌ_２の半分以下の大きさに設定されており、これにより図２（Ｂ）または図３（Ｃ）に示すように、カット部２２を構成する一対のカット面２３Ａ，２３Ｂのうちの一方のカット面２３Ａの突出部２４Ａ先端に設けた斜面部２６Ａと、他方のカット面２３Ｂの突出部２４Ｂ先端に設けた斜面部２６Ｂとがこれらを軸方向一方から視て互いに交差しない形状とされている。このように交差しない形状は、突出部２４Ａ，２４Ｂ同士が互いの対向面２４Ａａ，２４Ｂａのみで接触するため、軸方向に貫通する漏れ経路が発生しないことになる。

上記構成の密封装置においては、第１リング２１の円周上１箇所にカット部２２が設けられているため、第１リング２１にクリープが発生してもシール面圧が維持され、よってシール性を確保することが可能とされる。また、第１リング２１のカット部２２がステップカットとされ、ステップカットの先端部にバイアスカットが組み合わされ、バイアスカットにおける斜面部２６Ａ，２６Ｂの円周方向長さＬ_１がステップカットにおける突出部２４Ａ，２４Ｂの円周方向長さＬ_２の半分以下の大きさに設定されているため、上記くわれの現象が発生せず、軸方向に貫通する漏れ経路も発生せず、よってこれらによってもシール性を確保することが可能とされる。したがって、樹脂製の第１リング２１およびゴム状弾性体製の第２リング３１の組み合わせよりなる組み合わせシール１１を備える密封装置において、第１リング２１にクリープが発生してもシール性が低下しにくく、優れたシール性を発揮する密封装置を提供することができる。

１１組み合わせシール
２１第１リング
２２カット部
２３Ａ，２３Ｂカット面
２４Ａ，２４Ｂ突出部
２４Ａａ，２４Ｂａ対向面
２５Ａ，２５Ｂ凹部
２６Ａ，２６Ｂ斜面部
２７Ａ，２７Ｂ対応斜面部
６１一方の部材（軸）
６２他方の部材（ハウジング）
６３装着溝
６３ａ溝底部
ｃスキマ
Ｐ密封流体
ｋ漏れ経路

Claims

相対運動する二部材のうちの一方の部材に設けた装着溝に組み合わせシールを装着することにより前記二部材間をシールする密封装置であって、前記組み合わせシールは、前記二部材のうちの他方の部材に密接する樹脂製の第１リングと、前記第１リングおよび前記装着溝の溝底部間に介装されるゴム状弾性体製の第２リングとの組み合わせよりなる密封装置において、
前記第１リングは、円周上１箇所のカット部を備え、
前記カット部は、前記第１リングのカット面の一部を他の部分よりも円周方向に突出させることにより突出部としたステップカットの形状を備えるとともに、前記突出部の先端を斜めにカットすることにより斜面部としたバイアスカットの形状を備え、
更に前記斜面部の円周方向長さを前記突出部の円周方向長さの半分以下の大きさに設定したことを特徴とする密封装置。