(57)【要約】【課題】ゴム状弾性体リングの挙動を安定させて、シール時の面圧分布の乱れを可及的に安定させ得る密封装置を提供する。【解決手段】樹脂製シールリング２０と、環状溝５３内であって樹脂製シールリング２０の外周面と溝底面５３ｃとの間に装着されるゴム状弾性体リング１０と、を備え、樹脂製シールリング２０の外周面は、低圧流体側端部から高圧流体側に向けて外周面の中途位置まで延びる低圧流体側外周部２２と、低圧流体側外周部２２の高圧流体側端部から半径方向外方に拡径してゴム状弾性体リング１０の高圧流体側への移動を規制する段差部２１とを有する構成とし、ゴム状弾性体リング１０が環状溝５３内で低圧流体側に偏った位置に保持される構成としたことを特徴とする。【選択図】図１
2010101426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に往復移動する一方の部材と他方の部材との間の環状隙間を密封するもので、他方の部材内周に設けられた環状溝内に装着される樹脂製シールリングと、環状溝内であって樹脂製シールリングの外周面と溝底面との間に装着されるゴム状弾性体リングと、から構成される密封装置において、
前記樹脂製シールリングの他方の部材側の周面は、低圧流体側端部から高圧流体側に向けて他方の部材側の周面の中途位置まで延びる低圧流体側外周部と、該低圧流体側外周部の高圧流体側端部から半径方向外方に拡径してゴム状弾性体リングの高圧流体側への移動を規制する段差部とを有する構成とし、ゴム状弾性体リングが環状溝内で低圧流体側に偏った位置に保持される構成としたことを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記樹脂製シールリングの一方の部材側の周面には、高圧流体側に向かって開く環状凹部が設けられ、一方の部材との摺動部が低圧流体側に偏った位置に設けられている請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
前記摺動部には、一方の部材側に向かって凸のリップ形状部が設けられている請求項２に記載の密封装置。
【請求項４】
ゴム状弾性体リングが、樹脂製シールリングの外周面の、段差部と低圧流体側外周部の境界部の１箇所で支持される構造となっている請求項１乃至３のいずれかの項に記載の密封装置。
【請求項５】
ゴム状弾性体リングが、樹脂製シールリング外周面の、段差部と低圧流体側外周部の２箇所で支持される構造となっている請求項１乃至３のいずれかの項に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば流体圧シリンダのロッドシールなどに用いられる密封装置に関し、特に、ゴム状弾性体リングと樹脂製シールリングとを組み合わせた組合せタイプの密封装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の密封装置としては、たとえば、図４（Ａ）に示すようなものが知られている。
【０００３】
すなわち、この密封装置は、相対的に往復移動する軸１０１とハウジング１０２との間の環状隙間を密封するもので、ハウジング１０２内周に設けられた環状溝１０３内に装着される樹脂製シールリング１２０と、環状溝１０３内であって樹脂製シールリング１２０の外周面と溝底面１０３ｃとの間に装着されるゴム状弾性体リング１１０と、を備えている。
【０００４】
樹脂製シールリング１２０は、その内周が軸１０１に対して摺動自在に密封状態で接触し、密封対象流体を密封するようになっている。
【０００５】
ゴム状弾性体リング１１０は、樹脂製シールリング１２０の外周面と溝底面１０３ｃ間に径方向に圧縮した状態で装着されており、その弾性復元力によって樹脂製シールリング１２０を軸１０１に対して押圧して接触面圧が付与される。
【０００６】
樹脂製シールリング１２０の軸１０１との摺動面には、凸型のリップ形状部１３０が形成され、出入りする油膜の厚みをコントロールして密封性が高められている。
【０００７】
この形状では、ゴム状弾性体リング１１０が接触する樹脂製シールリング１２０の外周面が軸１０１と平行のフラット形状のため、高圧流体の圧力及び摺動抵抗の影響で、環状溝１０３内で、ゴム状弾性体リング１１０が左右に振れてしまう。
そうすると、ゴム状弾性体リングから作用する締め付け力の作用位置が、軸方向に移動し、摺動面が凸型のリップ形状部１３０となっていることも影響して、ゴム状弾性体リング１１０の挙動が安定しない。そのため、摺動面の面圧分布も乱れ（図４（Ｂ）乃至（Ｄ）参照）、油膜の厚みのコントロールが不安定となり、漏れが発生する場合がある。
【０００８】
なお、このような形状の密封装置としては、たとえば、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開昭５９−１３１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、ゴム状弾性体リングの挙動を安定させて、摺動面の面圧分布の乱れを可及的に安定させ得る密封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の密封装置は、互いに相対的に往復移動する一方の部材と他方の部材との間の環状隙間を密封するもので、他方の部材内周に設けられた環状溝内に装着される樹脂製シールリングと、環状溝内であって樹脂製シールリングの外周面と溝底面との間に装着されるゴム状弾性体リングと、構成される密封装置において、
前記樹脂製シールリングの他方の部材側の周面は、低圧流体側端部から高圧流体側に向
けて他方の部材側の周面の中途位置まで延びる低圧流体側外周部と、低圧流体側外周部の高圧流体側端部から半径方向外方に拡径してゴム状弾性体リングの高圧流体側への移動を規制する段差部とを有する構成とし、ゴム状弾性体リングが環状溝内で低圧流体側に偏った位置に保持される構成としたことを特徴とする。
【００１１】
このようにすれば、一方の部材が往復移動した場合でも、ゴム状弾性体リングは樹脂製シールリングに設けられた段差部によって高圧流体側への移動が規制されるので、所定位置に保持され、樹脂製シールリングの摺動面の面圧分布を安定して維持することができる。
【００１２】
前記樹脂製シールリングの一方の部材側の周面に、高圧流体側に向かって開く環状凹部が設けられ、一方の部材との摺動部が低圧流体側に偏った位置に設けられていれば、低圧流体側に偏った位置に保持されているゴム状弾性体リングの押圧力が摺動部に安定して作用する。
【００１３】
また、摺動部に、一方の部材側に向かって凸のリップ形状部が設けられていても、リップ形状部の姿勢を安定して保持することができる。
【００１４】
また、ゴム状弾性体リングが、樹脂製シールリングの外周面の、段差部と低圧流体側外周部の境界部の１箇所で支持される構造であることから、ゴム状弾性体リングの高圧流体側への移動を規制することができる。
【００１５】
ゴム状弾性体リングが、樹脂製シールリング外周面の、段差部と低圧流体側外周部の２箇所で支持される構造となっていれば、さらに、ゴム状弾性体リングが高圧流体側に移動しにくい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、一方の部材が往復移動した場合でも、ゴム状弾性体リングは樹脂製シールリングに設けられた段差部によって高圧流体側への移動が規制されるので、所定位置に保持され、樹脂製シールリングの摺動面の面圧分布を安定して維持することができ、良好なシール性を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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】
【００１８】
図３は、本発明の実施例１に係る密封装置を示している。
＜密封装置の構成＞
密封装置２００は、相対的に往復移動する一方の部材としての軸５１と他方の部材としてのハウジング５２との間の環状隙間を密封するもので、ハウジング５２内周に設けられた環状溝５３内に装着される樹脂製シールリング２２０と、環状溝５３内であって樹脂製シールリング２２０の外周面と溝底面５３ｃとの間に装着されるゴム状弾性体リング２１０と、を備えている。
【００１９】
環状溝５３は矩形状で、溝底面５３ｃは軸方向と平行に、溝側面５３ａ，５３ｂは軸方向と直交する直交面となっている。
【００２０】
ゴム状弾性体リング２１０は、樹脂製シールリング２２０の外周面と溝底面５３ｃ間に径方向に圧縮した状態で装着されており、その弾性復元力によって樹脂製シールリング２２０を軸５１に対して押圧して接触面圧が付与される。
【００２１】
樹脂製シールリング２２０は、その内周が軸５１に対して摺動自在に密封状態で接触し、密封対象流体として油等の圧力流体の大気側への漏れを密封するようになっている。この例では、圧力流体側を高圧流体側Ｈとし、大気側を低圧流体側Ｌとして記載している。
【００２２】
樹脂製シールリング２２０の具体的な素材の好適な例としては、充填材入りのＰＴＦＥやＰＡを挙げることができる。
【００２３】
一方、樹脂製シールリング２２０の内周面には、高圧流体側Ｈに向かって開く環状凹部２３３が設けられ、軸５１との摺動面２３２が低圧流体側Ｌに偏った位置に設けられている。
【００２４】
本実施例１の密封装置２０１においては、樹脂製シールリング２２０の外周面は、低圧流体側端部から高圧流体側Ｈに向けて外周面の中途位置まで延びる低圧流体側外周部２２２と、低圧流体側外周部２２２の高圧流体側端部から半径方向外方に拡径してゴム状弾性体リング２１０の高圧流体側Ｈへの移動を規制する段差部２２１とを有する構成で、ゴム状弾性体リング２１０が環状溝２５３内で低圧流体側Ｌに偏った位置に保持されている。
【００２５】
樹脂製シールリング２２０の段差部２２１は、軸方向密封対象流体側に向かって徐々に拡径する方向に傾斜する勾配（傾斜角θ３）が付けられている。この傾斜角θ３は、断面円形のゴム状弾性体リング１０が、幾何学的に樹脂製シールリング２２０外周面の段差部２２１と低圧流体側外周部２２２の境界付近の１箇所（図中、ｃ３）で接して支持される程度の傾斜角に設定される。
【００２６】
この例では、傾斜角θ３が小さく、実施例１のように２段階に屈曲していない。段差部２２１は、そのまま高圧流体側端部まで延びている。
【００２７】
一方、樹脂製シールリング２２０の内周面には、高圧流体側Ｈに向かって開く環状凹部２３３が設けられ、軸５１との摺動面２３２が低圧流体側Ｌに偏った位置に設けられている。
【００２８】
摺動面２３２は、低圧流体側Ｌの端部から軸方向高圧流体側に向かって徐々に小径となるように僅かに傾斜する傾斜面としてもよいが、図示例では軸５１と平行の円筒面となっている。
【００２９】
環状凹部２３３は、上記外周側の段差部２２１と平行に延びる円錐形状となっている。
【００３０】
また、樹脂製シールリング２２０の低圧流体側端面２２５は、実施例１と異なり、内径端から外径端に向けて中心軸と直交する直交面である。また、樹脂製シールリング２２０の高圧流体側端面２２７も、内径端から外径端に向けて中心軸と直交する直交面となっている。
【００３１】
＜本実施例の優れた点＞
この実施例１にあっては、圧力変動や軸５１の往復動によって、ゴム状弾性体リング２１０が樹脂製シールリング２２０に対して相対的に高圧流体側Ｈに相対移動させるような力が作用しても、段差部２２１によってゴム状弾性体リング２１０の移動が規制される。また、ゴム状弾性体リング２１０の低圧流体側Ｌの移動は、環状溝５３の溝側面５３ｂに
よって規制されている。
したがって、ゴム状弾性体リング２１０による押圧力は、樹脂製シールリング２２０のほぼ同じ位置に作用し、摺動面２３２には適正な圧力分布が維持され、シール性が維持される。
【実施例２】
【００３２】
次に本発明の実施例２について説明する。以下の説明では、主として実施例１と異なる部分について説明し、同一の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略するものとする。
図１は本発明の実施例２に係る密封装置を示している。
【００３３】
＜密封装置の構成＞
この実施例２に係る密封装置も、相対的に往復移動する一方の部材としての軸５１と他方の部材としてのハウジング５２との間の環状隙間を密封するもので、ハウジング５２内周に設けられた環状溝５３内に装着される樹脂製シールリング２０と、環状溝５３内であって樹脂製シールリング２０の外周面と溝底面５３ｃとの間に装着されるゴム状弾性体リング１０と、を備えている。
【００３４】
この実施例２についても、樹脂製シールリング２０の内周面には、高圧流体側Ｈに向かって開く環状凹部３３が設けられ、軸５１との摺動面３２が低圧流体側Ｌに偏った位置に設けられている。
【００３５】
摺動面３２は、低圧流体側Ｌの端部から軸方向高圧流体側に向かって徐々に小径となるように僅かに傾斜する傾斜面となっている。この傾斜角α２は、８°程度に設定されている。摺動面３２の高圧流体側Ｈの先端部が最も内径側に突出するシール先端部Ｓとなっている。
【００３６】
環状凹部３３には、この実施例２では、高圧流体側端部から軸５１と平行に延びる円筒状の内周平行部３４と、シール先端部Ｓから、内周平行部３４に向けて、徐々に大径となる方向に大きく傾斜して内周平行部３４につながる内周段差部３１が設けられている。
【００３７】
そして、樹脂製シールリング２０の外周面は、低圧流体側端部から高圧流体側Ｈに向けて外周面の中途位置まで延びる低圧流体側外周部２２と、低圧流体側外周部２２の高圧流体側端部から半径方向外方に拡径してゴム状弾性体リング１０の高圧流体側Ｈへの移動を規制する段差部２１と、段差部２１の最大径となる高圧流体側Ｈの端部から軸方向高圧流体側に延びる高圧側外周部２３とを有する構成で、ゴム状弾性体リング１０が環状溝５３内で低圧流体側Ｌに偏った位置に保持されている。
【００３８】
樹脂製シールリング２０の段差部２１は、軸方向圧力流体側に向かって徐々に拡径する方向に傾斜する勾配（傾斜角θ１）が付けられている。
【００３９】
低圧流体側外周部２２は、軸に対してα１だけ傾斜した傾斜面となっている。  
【００４０】
この低圧流体側外周部２２の傾斜角α１は、内周側の摺動面３２の傾斜角α２と同一である。
【００４１】
また、外周側の段差部２１と低圧流体側外周部２２との凹状に屈曲する境界部は、内周側のシール先端部Ｓの位置と軸方向に見てほぼ同一位置に形成される。
【００４２】
また、外周側の段差部２１と高圧側外周部２３との境界部は、内周側の内周段差部３１
と内周平行部３４との境界部と軸方向に見てほぼ同一位置となっている。
【００４３】
この勾配は、断面円形のゴム状弾性体リング１０が、幾何学的に樹脂製シールリング２０外周面の段差部２１と低圧流体側外周部２２の２箇所（図中、ｃ１、ｃ２）で接して支持される程度の傾斜角に設定される。特に、図示例では４５°程度に設定されている。
【００４４】
一方、樹脂製シールリング２０の低圧流体側端面２５は、内径端から外径端に向けて徐々に高圧流体側Ｈに傾斜する傾斜面となっている。この低圧流体側端面２５の、樹脂製シールリング２０の中心軸線Ｎに対して直交する直交面に対する傾斜角β１は、内周側の摺動面３２の傾斜角α２と同一角度に設定されている。したがって、低圧流体側端面２５と摺動面３２との角部は９０°である。また、摺動面３２と低圧流体側端面２５との角部は、急激な面圧の立ち上がりを押さえるためにアール形状となっている。
【００４５】
樹脂製シールリング２０の高圧流体側端面２７も、内径端から外径端に向けて徐々に高圧流体側Ｈに傾斜する傾斜面となっている。この高圧流体側端面２７の、樹脂製シールリング２０の中心軸線Ｎに対して直交する直交面に対する傾斜角β２も、低圧流体側端面２５の傾斜角β１と同一角度に設定されている。
【００４６】
＜密封装置の使用状態＞
この樹脂製シールリング２０とゴム状弾性体リング１０を組み合わせてハウジング５２の環状溝５３に装着し、軸５１を組み付けると、内周の摺動面３２が押し広げられると共に、ゴム状弾性体リング２０が、樹脂製シールリング外周面と環状溝５３の溝底面５３ｃとの間で径方向に圧縮され、その弾性復元力によって樹脂製シールリングの外周面が内径側に押圧され、摺動面３２が軸５１表面に接触する。
【００４７】
摺動面の面圧分布Ｐは、図１（Ｄ）に示すように、シール先端部Ｓをピークとし、軸方向低圧流体側に向かって徐々にシール面圧が小さくなるような分布となる。高圧流体側Ｈは急激に立ち上がり、高圧流体の流出量と戻り量が適正量に調整される。
【００４８】
＜本実施例の優れた点＞
（ｉ）圧力変動や軸５１の往復動によって、ゴム状弾性体リング１０が樹脂製シールリング２０に対して相対的に高圧流体側Ｈに相対移動させるような力が作用しても、段差部２１によってゴム状弾性体リング１０の移動が規制される。また、ゴム状弾性体リング１０の低圧流体側Ｌの移動は、環状溝５３の溝側面５３ｂによって規制されている。したがって、ゴム状弾性体リング１０による押圧力は、樹脂製シールリング２０のほぼ同じ位置に作用し、摺動面３２には適正な圧力分布が維持され、シール性が維持される。
ｉｉ）さらに、ゴム状弾性体リング１０が２点で支持されているので、ゴム状弾性体リング１０が転がりにくい。
【００４９】
図２は、本実施例２の変形例を示している。
この変形例は、摺動面３２´、低圧流体側外周部２２´、低圧流体側端面２５´、高圧流体側端面２７´の傾斜角をゼロとしたものである。その他の構成は、上記実施例２と同一であり、同一の構成部分については同一の符号を付し、その構成及び作用効果についての説明は省略する。
【００５０】
なお、実施例１，２は、ハウジングに環状溝を設けたロッドシールについて説明したが、これに限らず、軸に環状溝を設けたピストンシールにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は本発明の実施例２に係る密封装置を示すもので、同図（Ａ）は装着状態の要部拡大断面図、同図（Ｂ）は装着前の状態の要部拡大断面図、同図（Ｃ）は樹脂製シールリングの断面図、同図（Ｄ）は摺動面の面圧分布を示す図である。
【図２】図２は本発明の実施例２の変形例に係る密封装置を示すもので、同図（Ａ）は装着状態の要部拡大断面図、同図（Ｂ）は装着前の状態の要部拡大断面図、同図（Ｃ）は樹脂製シールリングの断面図である。
【図３】図３は本発明の実施例１に係る密封装置を示すもので、同図（Ａ）は装着状態の要部拡大断面図、同図（Ｂ）は装着前の状態の要部拡大断面図である。
【図４】図４は従来の密封装置を示すもので、同図（Ａ）は装着状態の要部拡大断面図、同図（Ｂ）乃至（Ｄ）はゴム状弾性体リングが軸方向に振れた場合の摺動面の面圧分布の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０   ゴム状弾性体リング
２０   樹脂製シールリング
２１   段差部
２２   低圧流体側外周部
２３   高圧側外周部
２５  低圧流体側端面
２７  高圧流体側端面
３１   内周段差部
３２   摺動面
３３   環状凹部
３４   内周平行部
５１   軸
５２   ハウジング
５３   環状溝
５３ａ，５３ｂ       溝側面
５３ｃ 溝底面
２０１ 密封装置
２１０ ゴム状弾性体リング
２２０ 樹脂製シールリング
２２１      段差部
２２２      低圧流体側外周部
２２５      低圧流体側端面
２２７      高圧流体側端面
２３２        摺動面
２３３       環状凹部
２５３       環状溝
１０１       軸
１０２        ハウジング
１０３       環状溝
１０３ｃ      溝底面
１１０        ゴム状弾性体リング
１２０       樹脂製シールリング
１３０       リップ形状部
Ｈ     高圧流体側
Ｌ     低圧流体側
Ｎ     中心軸線
Ｐ     面圧分布
Ｓ     シール先端部
α１   傾斜角（低圧流体側外周部２２）
α２   傾斜角（摺動面３２）
β１   傾斜角（低圧流体側端面２５）
β２   傾斜角（高圧流体側端面２７）
θ１   傾斜角（段差部２１）
θ３   傾斜角（段差部２２１）
【図１】
2010101426.tif 000003
【図２】
2010101426.tif 000004
【図３】
2010101426.tif 000005
【図４】
2010101426.tif 000006