(57)【要約】【課題】アキュムレータ等の圧力機器またはその他の機器の端面部をシールする端面シールにおいて、シール部材に早期にへたり現象が発生するのを防止することができ、もって安定したシール性能を長期間に亙って確保することが可能なシール構造を提供する。【解決手段】端面部３ｂと端面部３ｂに向けて移動する作動部材５との間をシールする端面シール２１であって、端面部３ｂに装着されるシール部材２２を有する。シール部材２２は、作動部材５が端面部３ｂに当接して停止しまたはストッパにより停止したときに密封流体圧に押されて作動部材５に密接するシールリップ２２ｂを有する。シールリップ２２ｂの先端部には、それぞれ作動部材５に密接する複数のシール突起２２ｅ，２２ｆを有する。【選択図】図２
2006071108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面部（３ｂ）と前記端面部（３ｂ）に向けて移動する作動部材（５）との間をシールする端面シール（２１）であって、
前記端面部（３ｂ）に装着されるシール部材（２２）を有し、
前記シール部材（２２）は、前記作動部材（５）が前記端面部（３ｂ）に当接して停止しまたはストッパにより停止したときに密封流体圧に押されて前記作動部材（５）に密接するシールリップ（２２ｂ）を有し、
前記シールリップ（２２ｂ）の先端部には、それぞれ前記作動部材（５）に密接する複数のシール突起（２２ｅ）（２２ｆ）が設けられていることを特徴とする端面シール。
【請求項２】
請求項１の端面シールにおいて、
シール部材（２２）は、シールリップ（２２ｂ）とともに、シール装着部（３ｃ）の内面に密接する外周側シールリップ（２２ｄ）を有することを特徴とする端面シール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密封装置の一種である端面シールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、端面シールを備えた圧力機器として図６に示すアキュムレータ５１が知られており、以下のように構成されている。
【０００３】
すなわち先ず、筒状のシェル５３の両端部に蓋部材５４，５５が溶接固定されてハウジング５２が設けられており、このハウジング５２の内部に、ベローズ５７および端部材５８を備えた作動部材５６が収容されている。ベローズ５７はその一端部を一方の蓋部材５４に固定されるとともに他端部を端部材５８に固定されており、よってこのベローズ５７および端部材５８によりハウジング５２の内部がベローズ５７および端部材５８の内側のガス室５９と、外側の圧力室６０とに区分けされている。
【０００４】
図上左側の一方の蓋部材５４には、ガス室５９にガスを注入するための注入口６１が設けられており、この注入口６１に、この注入口６１を閉塞するための栓部材６２が取り付けられている。したがってこの栓部材６２を外して注入口６１からガス室５９に所定圧力のガスを注入し、注入後、注入口６１を栓部材６２で閉塞することにより、所定圧力のガスをガス室５９に封入する。
【０００５】
また、図上右側の他方の蓋部材５５には、当該アキュムレータ５１を図示しない油圧配管等の圧力配管に接続するためのねじ部６４を備えた取付部６３が設けられており、また圧力配管内の圧力を圧力室６０に導入するための圧力導入口６５が設けられている。したがって当該アキュムレータ５１を取付部６３において圧力配管に接続し、この圧力配管内の圧力を圧力導入口６５から圧力室６０に導入する。
【０００６】
上記構成を備えたアキュムレータ５１は、例えば圧力配管内に発生する圧力の脈動を、ガス室５９内の封入ガス圧と圧力室６０内の圧力とを均衡させることによって吸収する作用をなすが、作動中に圧力室６０内の圧力すなわち配管内の圧力が極端に低下するようなことがあると、ベローズ５７がその内外の圧力差によって膨らみ、座屈して破損する虞がある。
【０００７】
したがって、その対策として、上記アキュムレータ５１には、端部材５８の端面に端面シール６６が焼付け手段によって取り付けられており、この端面シール６６のシール作用によって圧力室６０内の圧力が所定値以下に低下しないようになっている。すなわち、作動中に圧力室６０内の圧力が低下すると、ベローズ５７が長く延び、端部材５８の端面に取り付けられた端面シール６６が他方の蓋部材５５の端面部５５ａに密接するために、この密接による端面シール６６のシール作用によって圧力室６０と圧力導入口６５とが遮断される。したがってこの遮断後は、圧力配管内の圧力が更に低下しても圧力室６０内の圧力が低下せず、よってガス室５９内の封入ガス圧と圧力室６０内の圧力とが均衡状態を保ち、よってベローズ５７が膨らむのが防止される。
【０００８】
しかしながら、上記従来のアキュムレータ５１においては、上記したように端面シール６６が端部材５８の端面に取り付けられており、しかもこの端面シール６６が蓋部材５５の端面部５５ａとこの端面部５５ａに向けて所定の圧力差に基づいて移動して来る端部材５８との間に挟まれることによってシール作用をなすように設定されているために、この端面シール６６が端面部５５ａと端部材５８との間に圧縮状態で挟まれて大きな負荷を受け、しかもこれが圧力変動に伴うベローズ５７の伸縮の度に繰り返されることから、この端面シール６６に比較的早期にへたり現象が発生し、これにより端面シール６６のシール性能が急速に低下する不都合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は以上の点に鑑みて、アキュムレータ等の圧力機器またはその他の機器の端面部をシールする端面シールにおいて、シール部材に早期にへたり現象が発生するのを防止することができ、もって安定したシール性能を長期間に亙って確保することが可能なシール構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１による端面シールは、端面部と前記端面部に向けて移動する作動部材との間をシールする端面シールであって、前記端面部に装着されるシール部材を有し、前記シール部材は、前記作動部材が前記端面部に当接して停止しまたはストッパにより停止したときに密封流体圧に押されて前記作動部材に密接するシールリップを有し、前記シールリップの先端部には、それぞれ前記作動部材に密接する複数のシール突起が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２による端面シールは、上記した請求項１の端面シールにおいて、シール部材は、シールリップとともに、シール装着部の内面に密接する外周側シールリップを有することを特徴とする。
【００１２】
上記構成を備えた本発明の請求項１による端面シールにおいては、シール部材が移動側の作動部材ではなく静止側の端面部に装着され、しかもこの端面部に向けて移動して来る作動部材が端面部に当接して停止し、または端面部に対して別途設けられるストッパにより停止した状態で、当該端面シールのシール部材のシールリップが密封流体圧に押されて作動部材に密接することによりシール作用が発揮される。したがって、シール部材が剛材間に強く挟まれた状態でシールがなされるのではなく、シール部材のシールリップが既に停止した移動部材に所定の接触圧をもって密接した状態でシールがなされるために、このシールリップを備えたシール部材に早期にへたり現象などが発生するのを防止することが可能となる。またこれに加えて、シールリップの先端部に、それぞれ作動部材に密接する複数のシール突起が設けられているために、一のシール突起によるシール作用に異物の噛み込み等による支障が生じても、他のシール突起によりシール作用を維持することが可能となる。
【００１３】
また、上記構成を備えた本発明の請求項２による端面シールにおいては、シール部材に、シールリップとともに、シール装着部の内面に密接する外周側シールリップが設けられているために、当該端面シールとこれを装着する端面部間についても良好なシール作用を発揮することが可能となる。
【００１４】
尚、上記本願の請求項１ないし２に係る発明を、上記したような圧力機器であるアキュムレータに適用する場合には、本発明の端面部に相当するアキュムレータのハウジングの端面部に当該端面シールを装着する。この場合、シール部材ないしシールリップの材質については、アキュムレータの圧力室に導入される圧力要素（密封流体ないし対象フルード）がブレーキフルード等であるときにはＥＰＤＭ等を用い、鉱物油系のものであるときにはＮＢＲ等のゴムを用いるのが好適である。また、シール部材ないしシールリップの硬度については、高圧に対するシールリップの食み出し防止等を考慮して、これを比較的高く設定するのが好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００１６】
すなわち、本発明の請求項１よる端面シールにおいては、端面部とこの端面部に向けて移動する作動部材との間をシールする端面シールであって、端面部に装着されるシール部材が設けられ、このシール部材が作動時に移動する作動部材側でなく静止側の端面部に装着され、しかもこの端面部に向けて移動して来る作動部材が端面部に当接して停止した状態またストッパにより停止した状態で、当該端面シールのシール部材のシールリップが密封流体圧に押されて端部材に密接することによりシール作用がなされるために、シール部材が剛材間に強く挟まれた状態でシールがなされるのではなく、シール部材のシールリップが既に停止した端部材に所定の接触圧をもって密接した状態でシールがなされることになる。したがって、このシールリップを備えたシール部材が剛材間に圧縮状態で強く挟まれることがないために、シール部材に早期にへたり現象などが発生するのを防止することができ、これにより安定したシール性能を長期間に亙って確保することができる。またこれに加えて、シールリップの先端部に、それぞれ作動部材に密接する複数のシール突起が設けられているために、一のシール突起によるシール作用に異物の噛み込み等による支障が生じても、他のシール突起によりシール作用を維持することが可能とされている。したがって、該部シール性能を一層向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の請求項２による端面シールにおいては、シール部材に、シールリップとともに、シール装着部の内面に密接する外周側シールリップが設けられているために、当該端面シールとこれを装着する端面部間についても良好なシール作用を発揮することが可能とされている。したがってこの点からも、シール性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００１９】
第一実施例・・・
図１は、本発明の第一実施例に係る端面シール２１を装着した金属ベローズ型アキュムレータ１の断面を示している。図２は、この端面シール２１の拡大断面図である。
【００２０】
図１のアキュムレータ１においては先ず、有底筒形のシェル３の開放端部に蓋部材（エンドカバーまたはガスエンドカバーとも称する）４が溶接固定されてハウジング２が設けられており、このハウジング２の内部に、ベローズ６および端部材（ベローズキャップとも称する）７を備えた作動部材５が収容されている。ベローズ６はその一端部を蓋部材４に固定されるとともに他端部を端部材７に固定されており、よってこのベローズ６および端部材７によりハウジング２の内部がベローズ６および端部材７の内側のガス室８と、外側の圧力室（フルード室とも称する）９とに区分けされている。ベローズ７には、電着ベローズ、成形ベローズまたは溶接ベローズ等よりなる金属ベローズが用いられるが、アキュムレータ１の仕様や用途によっては、その他の材質のベローズを用いることも可能である。また、端部材７はベローズ６に対して一体に成形されたものであっても良い。
【００２１】
図上上側の蓋部材４に、ガス室８にガスを注入するための注入口１０が設けられており、この注入口１０に、この注入口１０を閉塞するためのＯリング等のパッキン１２を備えたねじ込み式の栓部材（ガスプラグとも称する）１１が取り付けられている。したがって、この栓部材１１を外して注入口１０からガス室８に所定圧力のガスを注入し、注入後、注入口１０を栓部材１１で閉塞することにより、所定圧力のガスをガス室８に封入する。封入するガスの種類としては、窒素ガス、不活性ガス等が好適である。
【００２２】
また、図上下側のシェル３の端壁部３ａに、当該アキュムレータ１を図示しない油圧配管等の圧力配管に接続するためのねじ部１４を備えた取付部１３が設けられており、また圧力配管内の圧力を圧力室９に導入するための圧力導入口（流体流路とも称する）１５が設けられている。したがって、当該アキュムレータ１を取付部１３において圧力配管に接続し、この圧力配管内の圧力を圧力導入口１５から圧力室９に導入することになる。
【００２３】
端部材７に固定されたベローズ６の他端部の外周側または端部材７の外周側に環状の摺動部材（制振リングとも称する）１６が装着されており、ベローズ６の伸縮作動時であって端部材７の移動時に、この摺動部材１６がその外周部をもってシェル３の内周面に対して摺動するようになっている。したがって、この摺動部材１６の摺動による案内によって、端部材７がシェル３の内周面と平行に移動するとともにベローズ６がシェル３の内周面と平行に伸縮することになり、これにより端部材７またはベローズ６がシェル３の内周面に対して噛るのが防止される。尚、この摺動部材１６によって圧力室９がベローズ６の外周側の空間９ａと、端部材７の図上下側の空間９ｂとに分断されることがないよう、この摺動部材１６には図示しない圧力連通部が設けられている。
【００２４】
シェル３の端壁部３ａの内面すなわち端面部３ｂであって圧力導入口１５の開口周縁部に環状の凹部状を呈するシール装着部３ｃが設けられており、このシール装着部３ｃに端面シール２１が装着されている。
【００２５】
この端面シール２１は、以下のように構成されている。
【００２６】
すなわち、図２に拡大して示すように先ず、所定のゴム状弾性材よりなる環状のシール部材（リップシールとも称する）２２がシェル３のシール装着部３ｃに圧入されており、このシール部材２２の内周側に、所定の金属または樹脂等よりなる環状ないし筒状の剛性部材（環またはパイプとも称する）２３が配置されている。シール装着部３ｃの内周側には、この剛性部材２３を圧入固定するための環状の段差状を呈する剛性部材装着部３ｄが設けられている。尚、当該端面シール２１の組立ておよび装着の手順からすれば、先ずシール部材２２を剛性部材２３の外周に圧入してから、剛性部材２３を装着部３ｄに嵌め込むのが好適である。
【００２７】
シール部材２２は先ず、シール装着部３ｃに非接着で圧入固定される環状の基部２２ａを備えており、この基部２２ａの端部材７側の端面に、この端部材７の端面７ａに接離自在に接触する環状のシールリップ（内周側シールリップまたは第一シールリップとも称する）２２ｂが一体成形されている。また、このシールリップ２２ｂの外周側に環状の凹部２２ｃが形成されており、この凹部２２ｃの更に外周側に、シール装着部３ｃの内面に常時密接する外周側シールリップ（第二シールリップとも称する）２２ｄが一体成形されている。
【００２８】
シールリップ２２ｂは、図示したように、その基端部から先端部にかけて径方向外方へ向けて傾斜した外向き形状のシールリップとして形成されており、図３に示すように端部材７の端面７ａに接触したときに密封流体圧である圧力室９の圧力Ｐに押されてこの端面７ａに押し付けられて密接する。したがって、このシールリップ２２ｂはその外周面が受圧面とされている。また、このシールリップ２２ｂの先端部には、それぞれ環状を呈する二条のシール突起２２ｅ，２２ｆが同心状に設けられており、図３に示すように、このシール突起２２ｅ，２２ｆがそれぞれ端部材７の端面７ａに密接する。これは、図４に示すように、何れか一方のシール突起２２ｅと端部材７の端面７ａとの間にフロード中の異物３１が噛み込まれてこのシール突起２２ｅと端面７ａとの間のシール性が損なわれても、他方のシール突起２２ｆが全周に亙って端面７ａに密接することによりシール性が確保されるようにしたものであり、このようなシール突起２２ｅ，２２ｆの複層構造が備えられることにより、シールリップ２２ｂ全体としてのシール性能が格段に向上されている。シール突起２２ｅ，２２ｆの形成数は二条に限らず、三条以上であっても良い。また更に、このシールリップ２２ｂは、端部材７が移動して来たときにこの端部材７の端面７ａにシール突起２２ｅ，２２ｆが確実に密接するよう、図２に示す非接触の自由状態において、シールリップ２２ｂの先端部がシェル３の端面部３ｂおよび後記する剛性部材２３の先端面２３ｅよりも端部材７側に突出するように設定されている。
【００２９】
シール部材２２の外周部に設けられた外周側シールリップ２２ｄは、圧力室９の圧力Ｐに押されてシール装着部３ｃの内部側面に押し付けられる。図５に示すように、このシールリップ２２ｄには、接触面圧を局部的に高めてシール装着部３ｃの内部側面との間を充分にシールすることができるよう、径方向外方へ向けて突出する環状のシール突起２２ｇが設けられている。
【００３０】
剛性部材２３は、上記したように所定の金属または樹脂等によって円筒形に形成されており、その基端部２３ａをもってシェル３の剛性部材装着部３ｄに圧入嵌着（締まり嵌め）されており、その内周空間を介して圧力導入口１５と圧力室９とを連通させている。また、この剛性部材２３の端部材７側の先端部２３ｂは先広がりのテーパ状ないしラッパ状に形成されており、これに伴ってこの先端部２３ｂの外周面２３ｃも先広がりのテーパ状ないしラッパ状に形成されている。この先端部２３ｂないし外周面２３ｃはシール部材２２のシールリップ２２ｂの内周側に配置されており、よってシールリップ２２ｂが圧力室９側の高圧に押されて反転しようとすると、この先端部２３ｂの外周面２３ｃに接触して反転が防止される。したがってこのように、この先端部２３ｂの外周面２３ｃはシールリップ２２ｂをバックアップする作用を奏するものである。図２の自由状態において、先端部２３ｂの外周面２３ｃとシールリップ２２ｂの内周面との間には所定の大きさの間隙２４が設定されて両部材が非接触とされているが、この間隙２４は無くても良く、この場合には、両部材が常時接触することになる。先端部２３ｂの尖端２３ｄはゴム製のシールリップ２２ｂを傷付けることがないよう、その断面に丸みが付けられている。また、先端部２３ｂの外周面２３ｃを含むシールリップ２２ｂを支える部分には、接触によるシールリップ２２ｂの摩耗防止を考慮して、樹脂等のコーティングを施したり、または剛性部材２３の端部に樹脂等よりなる保護リング（図示せず）を配置することにしても良い。先端部２３ｂの端面２３ｅはシェル３の端面部３ｂと平行に形成されており、またこの端面２３ｅは、これに作動部材５が強く当接しないようシェル３の端面部３ｂと面一の位置に配置されるか、またはこれに作動部材５が当接しないよう端面部３ｂより後退した位置に配置されている。
【００３１】
上記構成の端面シール２１は、圧力配管側の圧力の低下に伴って圧力室９の圧力が低下したときに、この圧力室９の圧力が所定値以下に低下することがないよう、この圧力をシールするものであって、上記構成により以下の作用効果を奏する点に特徴を有している。
【００３２】
すなわち先ず、シール部材２２が、作動時に移動する作動部材５側でなく静止側のシェル３の端面部３ｂのシール装着部３ｃに装着されており、しかもこの端面部３ｂに向けて移動して来る作動部材５の端部材７がシェル３の端面部３ａに当接して停止した状態で、当該端面シール２１のシール部材２２のシールリップ２２ｂが密封流体圧である圧力室９の圧力Ｐに押されて端部材７の端面７ａに密接することによりシール作用がなされるために、シール部材２２が剛材間に強く挟まれた状態でシールがなされるのではなく、シール部材２２のシールリップ２２ｂが既に停止した端部材７の端面７ａに所定の接触圧をもって密接した状態でシールがなされることになる。したがって、このシールリップ２２ｂを備えたシール部材２２が剛材間に圧縮状態で強く挟まれることがないために、シール部材２２に早期にへたり現象が発生するのを防止することができ、これにより安定したシール性能を長期間に亙って確保することができる。
【００３３】
また、外向き形状に形成されたシール部材２２のシールリップ２２ｂの内周側に、このシールリップ２２ｂの形状に合わせて先広がりのテーパ状に形成された剛性部材２３の先端部２３ｂの外周面２３ｃが配置されているために、この先端部２３ｂないし外周面２３ｃがシールリップ２２ｂをバックアップする作用を奏する。したがって、シールリップ２２ｂが圧力室９側の高圧に押されて低圧側すなわち内周側に反転するのが防止されるために、このシールリップ２２ｂを常に安定した状態で端部材７の端面７ａに接触させることができる。したがって、この点からもシール性能を安定化することができる。
【００３４】
また図示したように、先広がりのテーパ状に形成された剛性部材２３の先端部２３ｂの外周面２３ｃの最大外径寸法がシール部材２２の最小内径寸法より大きく設定されているために、この先端部２３ｂないし外周面２３ｃが、シール部材２２がシール装着部３ｃから外れるのを防止する抜け止め作用を奏する。したがって、ゴム状弾性材製のシール部材２２を非接着でシール装着部３ｃに装着してもシール部材２２がシール装着部３ｃから抜け出ることがないために、装着に際しての接着（焼付け）作業を省略することが可能となる。したがってこの分、装着作業を容易化することができ、コスト的にも有利な端面シール２１を提供することができる。
【００３５】
更にまた、シールリップ２２ｂの先端部に複数のシール突起２２ｅ，２２ｆが設けられていて、このシールリップ２２ｂが実質的に複数段構造とされているために、一のシール突起によるシール作用に異物３１の噛み込み等による支障が生じても、他のシール突起によりシール作用を維持することが可能である。したがって、この点からもシール性能を安定化することができる。尚、このようにリップを実質的に複数段にする際、二段に設定する場合には、各段の幅（間隔）を異物３１の長さまたは直径よりも長く設定することにより、何れか一方の段が接触状態を維持する。また三段以上の場合には、各段の幅（間隔）を前記二段の場合と同じに設定するか、またはシールリップ２２ｂの接触部全体の幅を異物３１の長さまたは直径よりも長くすることにより、何れかの段が接触状態を維持する。
【００３６】
また、シール部材２２に、内周側のシールリップ２２ｂとともに、シール装着部３ｃの内面に密接する外周側のシールリップ２２ｄが併せ設けられているために、当該端面シール２１とこれを装着する端面部３ｂ（ハウジング）間についても良好なシール作用を発揮することが可能とされている。したがってこの点からも、シール性能を向上させることができる。
【００３７】
尚、本発明において、作動部材５の端面部３ｂへ向けての移動が停止せしめられるのは、作動部材５が端面部３ｂに当接して停止する他に、図示しないストッパによって停止する構造であっても良い。この場合、ストッパは例えば、端面部３ｂに作動部材５へ向けて突設される突起、端面部３ｂに設置されるスペーサ等によって構成されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例に係る端面シールを装着したアキュムレータの断面図
【図２】端面シールの拡大断面図
【図３】端面シールの作動状態を示す一部拡大断面図
【図４】端面シールの作動状態を示す一部拡大断面図
【図５】シール部材の拡大断面図
【図６】従来例に係る端面シールを装着したアキュムレータの断面図
【符号の説明】
【００３９】
１  アキュムレータ
２  ハウジング
３  シェル
３ａ  端壁部
３ｂ  端面部
３ｃ，３ｄ  装着部
４  蓋部材
５  作動部材
６  ベローズ
７  端部材
７ａ，２３ｅ  端面
８  ガス室
９  圧力室
１０  注入口
１１  栓部材
１２  パッキン
１３  取付部
１４  ねじ部
１５  圧力導入口（流体流路）
１５ａ，２３ｆ  位置決め部
１５ｂ  係合部
１６  摺動部材
２１  端面シール
２２  シール部材
２２ａ  基部
２２ｂ，２２ｄ  シールリップ
２２ｃ  凹部
２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ  シール突起
２３  剛性部材
２３ａ  基端部
２３ｂ  先端部
２３ｃ  外周面
２３ｄ  尖端
２４  間隙
３１  異物
【図１】
2006071108.tif 000003
【図２】
2006071108.tif 000004
【図３】
2006071108.tif 000005
【図４】
2006071108.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006071108.tif 000008