(57)【要約】【課題】インナーシールリングが外周側部材の対向面に接触するのを抑制し、接触しても摺動抵抗を小さく抑え、保持溝に対するアウターシールリングの組み込み性を向上させる。【解決手段】密封装置１は、外周側部材４３の内周側に非接触で配置されるインナーシールリング１１と、インナーシールリング１１に設けた保持溝１２に保持されるとともに外周側部材４３に対し摺動可能に接触するアウターシールリング２１と、バックリング３１との組み合わせよりなる。インナーシールリング１１は、保持溝１２における円筒面状溝底面１２の両側にテーパ面状のインナーシールリング側傾斜面１５を備え、アウターシールリング２１は、円筒面状内周面２２の両側にテーパ面状のアウターシールリング側傾斜面２３を備え、密封対象圧力が作用したときにアウターシールリング側傾斜面２３がインナーシールリング側傾斜面１５に押し付けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して相対に移動する内周側部材および外周側部材のうちの前記内周側部材の対向面に設けた装着溝に装着されるとともに前記外周側部材の対向面に摺動可能に接触することにより前記二部材の対向面間で高圧側の密封対象が低圧側へ漏洩するのを抑制する密封装置であって、
前記外周側部材の対向面の内周側に非接触で配置されるインナーシールリングと、前記インナーシールリングの外周面に設けた保持溝に保持されるとともに前記外周側部材の対向面に対し摺動可能に接触するアウターシールリングと、前記インナーシールリングの内周側に配置されるバックリングとの組み合わせよりなり、
前記インナーシールリングは、前記保持溝における円筒面状溝底面の軸方向両側にそれぞれテーパ面状のインナーシールリング側傾斜面を備え、
前記アウターシールリングは、その円筒面状内周面の軸方向両側にそれぞれテーパ面状のアウターシールリング側傾斜面を備え、
密封対象圧力が作用したときに前記アウターシールリング側傾斜面が前記インナーシールリング側傾斜面に押し付けられることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
請求項１記載の密封装置において、
前記インナーシールリング側傾斜面および前記アウターシールリング側傾斜面は、その傾斜角度が同等に形成されていることを特徴とする密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シール技術に係る密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願出願人は先に、図５に示す密封装置５１を提案しており、この密封装置５１は、互いに対向して相対に移動する内周側部材４１および外周側部材４３のうちの内周側部材４１の対向面に設けた装着溝４２に装着される密封装置であって、外周側部材４３の対向面の内周側に非接触で配置されるインナーシールリング６１と、インナーシールリング６１の外周面に設けた保持溝６２に保持されるとともに外周側部材４３の対向面に対し摺動可能に接触するアウターシールリング７１と、インナーシールリング６１の内周側に配置されるバックリング８１との組み合わせよりなるものとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１７８８９０号公報
【特許文献２】特許第６０１７７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記構成の密封装置５１は、高剛性の材質よりなるインナーシールリング６１の外周面に、ＰＴＦＥやウレタン等の低摩擦の材質よりなるアウターシールリング７１を組み合わせることで、摩擦係数を低く抑え、摺動抵抗や摺動発熱を低減することができるが、この摺動抵抗や摺動発熱を低減することについて、更なる性能の向上が期待されている。
【０００５】
すなわちアウターシールリング７１は、ＰＴＦＥやウレタン等の低摩擦の材質よりなるため、材料強度が低く、ヘタリが大きいものである。したがって長期間に亙る使用で徐々にアウターシールリング７１のヘタリが進行し、徐々にインナーシールリング６１が外周側部材４３の対向面に接触する。
【０００６】
そして、このように材料強度が高く摩擦係数が大きいインナーシールリング６１が外周側部材４３の対向面に接触すると、摺動抵抗が増大し、摺動発熱が発生し、その結果として各部品の劣化促進や摺動特性の低下を招く。
【０００７】
インナーシールリング６１の接触を抑えるには、インナーシールリング６１の外周面に設けた保持溝６２からのアウターシールリング７１の径方向突出量を大きくすることが考えられる。しかしながらこのように突出量を大きくすると、はみ出しスキマが大きくなるため、ＰＴＦＥやウレタン等の低硬度の材質よりなるアウターシールリング７１が高圧力負荷時に、はみ出しスキマにはみ出して破損する。したがって突出量を大きくすることには限界がある。
【０００８】
また、インナーシールリング６１の外周面に設けた保持溝６２にアウターシールリング７１を組み込むが、摺動特性の維持やヘタリの抑制の観点からして、溝内への充填率は１００％近傍であることが望ましい。充填率過大の場合は、溝内にアウターシールリング７１が収まりきらず、充填率過小の場合は、アウターシールリング７１にヘタリが発生しやすくなる。保持溝６２の断面形状およびアウターシールリング７１の断面形状をそれぞれ矩形とした場合、保持溝６２の軸方向幅とアウターシールリング７１の軸方向幅は近似した数値であることが望ましいが、幅寸法が近似するほど（充填率が高いほど）、保持溝６２にアウターシールリング７１を組み付けにくくなり、装着作業に手間がかかることになる。（図６に示すように保持溝６２の断面形状およびアウターシールリング７１の断面形状をそれぞれ矩形とした場合、保持溝６２に対しアウターシールリング７１が傾いた状態になると、もはや保持溝６２にアウターシールリング７１を装着することができなくなることがある）。
【０００９】
本発明は以上の点に鑑みて、インナーシールリングが外周側部材の対向面に接触するのを抑制することができ、接触しても摺動抵抗を小さく抑えることができる密封装置を提供することを課題とし、加えて、インナーシールリングの外周面に設けた保持溝に対するアウターシールリングの組み込み性を向上させることができる密封装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の密封装置は、互いに対向して相対に移動する内周側部材および外周側部材のうちの前記内周側部材の対向面に設けた装着溝に装着されるとともに前記外周側部材の対向面に摺動可能に接触することにより前記二部材の対向面間で高圧側の密封対象が低圧側へ漏洩するのを抑制する密封装置であって、前記外周側部材の対向面の内周側に非接触で配置されるインナーシールリングと、前記インナーシールリングの外周面に設けた保持溝に保持されるとともに前記外周側部材の対向面に対し摺動可能に接触するアウターシールリングと、前記インナーシールリングの内周側に配置されるバックリングとの組み合わせよりなり、前記インナーシールリングは、前記保持溝における円筒面状溝底面の軸方向両側にそれぞれテーパ面状のインナーシールリング側傾斜面を備え、前記アウターシールリングは、その円筒面状内周面の軸方向両側にそれぞれテーパ面状のアウターシールリング側傾斜面を備え、密封対象圧力が作用したときに前記アウターシールリング側傾斜面が前記インナーシールリング側傾斜面に押し付けられることを特徴とする。
【００１１】
また、実施の態様として、上記記載の密封装置において、前記インナーシールリング側傾斜面および前記アウターシールリング側傾斜面は、その傾斜角度が同等に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、インナーシールリングにおける保持溝の円筒面状溝底面の軸方向両側にテーパ面状のインナーシールリング側傾斜面が設けられ、アウターシールリングにおける円筒面状内周面の軸方向両側にテーパ面状のアウターシールリング側傾斜面が設けられ、密封対象圧力が作用したときにアウターシールリング側傾斜面がインナーシールリング側傾斜面に押し付けられるため、この押し付け力のベクトル分力によってインナーシールリングが径方向内方へ向けて押圧され、すなわち外周側部材の対向面から離れる方向へ向けて押圧される。したがってインナーシールリングが外周側部材の対向面に接触するのを抑制することができ、接触しても摺動抵抗を小さく抑えることができる。
【００１３】
また、アウターシールリングの円筒面状内周面の軸方向両側にそれぞれテーパ面状のアウターシールリング側傾斜面が設けられているため、アウターシールリングの円筒面状内周面はその軸方向幅がアウターシールリング全体の軸方向幅よりも小さく形成され、アウターシールリング全体を装着する保持溝の軸方向幅よりも小さく形成されている。したがって軸方向幅の小さな円筒面状内周面を備えるアウターシールリングを軸方向幅の大きな保持溝に組み込むことになるため、インナーシールリングの外周面に設けた保持溝に対するアウターシールリングの組み込み性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る密封装置の要部断面図
【図２】同密封装置における各リング寸法諸元を示す説明図であって、（Ａ）はアウターシールリングの単品図、（Ｂ）はインナーシールリングの単品図
【図３】同密封装置における圧力作用方向を示す説明図
【図４】同密封装置におけるインナーシールリング保持溝にアウターシールリングを組み込む工程を示す説明図
【図５】背景技術に係る密封装置の要部断面図
【図６】比較例に係る密封装置におけるインナーシールリング保持溝にアウターシールリングを組み込む工程を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、実施の形態に係る密封装置１を示している。当該実施の形態に係る密封装置１は、互いに対向して相対に移動する往復動用油圧シリンダにおけるピストン（内周側部材）４１およびシリンダ（外周側部材）４３のうちのピストン４１の外周面（対向面）に設けた環状の装着溝４２に装着されるとともにシリンダ４３の内周面（対向面）に摺動可能に接触することによりピストン４１およびシリンダ４３間で高圧側Ｈの密封対象（圧油等）が低圧側Ｌへ漏洩するのを抑制する密封装置（ピストンシール）である。また、当該密封装置１はその構成部品として、シリンダ４３の内周面の内周側に非接触で配置されるインナーシールリング１１と、インナーシールリング１１の外周面に設けた環状の保持溝１２に保持されるとともにシリンダ４３の内周面に対し摺動可能に接触するアウターシールリング２１と、インナーシールリング１１の内周側に配置されるバックリング３１との組み合わせよりなるものとされている。
【００１６】
このうち、インナーシールリング１１は、アウターシールリング２１よりも高剛性の材質であって具体的にはポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＥＥＫ等の高強度樹脂材料（引張強度：４０ＭＰａ以上）により成形されている。またインナーシールリング１１は、容易に径寸法が変化するよう円周上１箇所で切断した形状とされてこの円周上１箇所にカット部（図示せず）を備えている。またインナーシールリング１１は、軸方向に長い断面長方形状に成形され、その外周面の軸方向中央部に環状の保持溝１２が設けられ、外周面の軸方向両端部にそれぞれ外径が軸方向中央部から軸方向端部へかけて徐々に縮小する向きの環状テーパ面状の外周傾斜面１３が設けられている。
【００１７】
アウターシールリング２１は、インナーシールリング１１よりも低摩擦の材質であって、具体的にはＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）、ウレタンまたはゴムにより成形されている。またアウターシールリング２１は、インナーシールリング１１の外周面に設けた保持溝１２に嵌合されてインナーシールリング１１によって保持され、シリンダ４３の内周面に対し摺動可能に接触する大きさに形成され、すなわちその外径をシリンダ４３の内径よりも少々大きく設定されている。またアウターシールリング２１は、円周上カット部を持たないエンドレス状に形成されている。またアウターシールリング２１は、軸方向に長い断面長方形状に成形され、上記保持溝１２内に収容されている。またアウターシールリング２１は、その外周部を除く内周部で保持溝１２内に収容されているので、インナーシールリング１１およびアウターシールリング２１はその径方向の一部でオーバーラップして配置され、アウターシールリング２１はその外周部で保持溝１２から径方向外方へ向けて突出するものとされている。したがってアウターシールリング２１はその外径をインナーシールリング１１の外径よりも大きく設定されている。
【００１８】
バックリング３１は、インナーシールリング１１およびアウターシールリング２１よりも高弾性の材質であって具体的にはゴムまたはウレタンにより成形されている。またバックリング３１は、インナーシールリング１１を介してアウターシールリング１２をシリンダ４３の内周面に押し付ける弾性を備え、すなわちその内径を装着溝４２の溝底部における外径よりも少々小さく設定されている。またバックリング３１は、円周上カット部を持たないエンドレス状に形成されている。またバックリング３１は、その軸方向幅をインナーシールリング１１の軸方向幅よりも少々小さく設定されている。またバックリング３１は、その断面長方形状の隅部に断面円弧状または断面直線状の面取り部３２が設けられている。
【００１９】
上記密封装置１は、上記構成により、摺動部における摩擦係数を低く抑え、ピストン４１作動時における摺動抵抗や摺動発熱を低減することができるが、アウターシールリング２１にヘタリが生じてインナーシールリング１１が直接、シリンダ４３の内周面に接触する事態が発生すると、摺動抵抗や摺動発熱が増大することが懸念される。そこで上記密封装置１には、更なる構成として、以下の対策が施されている。
【００２０】
すなわち、インナーシールリング１１の外周面に設けた保持溝１２の内面に円筒面状の溝底面１４が設けられるとともにこの溝底面１４の軸方向両側であって溝内面の側面位置にそれぞれ、外径が軸方向中央部から軸方向端部へかけて徐々に拡大する向きの環状テーパ面状のインナーシールリング側傾斜面１５が設けられている。保持溝１２の内面はこれら溝底面１４およびインナーシールリング側傾斜面１５の組み合わせよりなり、インナーシールリング側傾斜面１５はその外周端部でインナーシールリング１１の外周面に到達し、外周傾斜面１３に連続している。したがって装着溝１２は全体として、その溝幅が溝底側から溝開口側へかけて漸次拡大する断面台形の形状に形成されている。保持溝１２は軸方向に対称な溝形状とされ、インナーシールリング１１はこれも軸方向に対称なリング形状とされている。
【００２１】
また、アウターシールリング２１に円筒面状の内周面２２が設けられるとともにこの内周面２２の軸方向両側であってリング端面位置にそれぞれ、内径が軸方向中央部から軸方向端部へかけて徐々に拡大する向きの環状テーパ面状のアウターシールリング側傾斜面２３が設けられている。アウターシールリング２１の外面はこれら内周面２２およびアウターシールリング側傾斜面２３ならびに軸直角平面状の端面２４および円筒面状の外周面２５の組み合わせよりなり、アウターシールリング側傾斜面２３はその外周端部で端面２４に到達し、端面２４に連続している。したがってアウターシールリング２１は全体として内周側をすぼめた断面六角形の形状に形成されている。アウターシールリング２１はこれも軸方向に対称なリング形状とされている。
【００２２】
インナーシールリング側傾斜面１５およびアウターシールリング側傾斜面２３は、互いに対向し、互いに接触するものとされている。リング中心軸線０に対するインナーシールリング側傾斜面１５の傾斜角度およびアウターシールリング側傾斜面２３の傾斜角度は互いに同等に（等しく）設定されている。したがってアウターシールリング２１に密封対象圧力Ｐが作用すると、アウターシールリング側傾斜面２３がインナーシールリング側傾斜面１５に押し付けられる。
【００２３】
また図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、アウターシールリング２１はその内周面２２の軸方向幅ｗ１が保持溝１２の溝底面１４の軸方向幅ｗ２よりも少々小さく設定されている。したがってアウターシールリング２１に密封対象圧力Ｐが作用すると、アウターシールリング２１が保持溝１２内で軸方向に移動し、移動したうえでアウターシールリング側傾斜面２３がインナーシールリング側傾斜面１５に押し付けられる。この場合、アウターシールリング２１の移動量は、両傾斜面１５，２３間に間隙ｃ（図３参照）が形成されて間隙ｃに圧力Ｐが入り込めば良いので、ごく少量であっても良い。
【００２４】
また同じく図２に示すように、アウターシールリング側傾斜面２３はその最大内径ｄ１がインナーシールリング側傾斜面１５の最大外径ｄ２よりも小さく設定されている。アウターシールリング２１はその軸方向最大幅（アウターシールリング２１の全幅）ｗ３が保持溝１２の軸方向最大幅（保持溝１２の開口幅）ｗ４よりも小さく設定されている。したがってアウターシールリング２１はその内周面２２の軸方向幅ｗ１が装着溝１２の軸方向最大幅ｗ４と比較して随分と小さく設定されている。
【００２５】
上記構成の密封装置１においては図３に示すように、高圧側Ｈから密封対象圧力Ｐが作用すると、各リング１１，２１，３１が低圧側Ｌに押圧され、特にアウターシールリング２１が低圧側Ｌに押圧されて保持溝１２内で低圧側Ｌに移動し、移動したうえで低圧側Ｌのアウターシールリング側傾斜面２３が同じく低圧側Ｌのインナーシールリング側傾斜面１５に押し付けられる。
【００２６】
そして、このように低圧側Ｌのアウターシールリング側傾斜面２３が同じく低圧側Ｌのインナーシールリング側傾斜面１５に押し付けられると、低圧側Ｌのインナーシールリング側傾斜面１５に対し直交する向きに押し付け力Ｆ１が発生し、この押し付け力Ｆ１による径方向ベクトル分力Ｆ１’が発生するため、これによりインナーシールリング１１が径方向内方へ向けて押圧され、すなわちシリンダ４３の内周面から離れる方向へ向けて押圧される。したがってインナーシールリング１１がシリンダ４３の内周面に接触しにくくなり、インナーシールリング１１がシリンダ４３の内周面に接触することがあっても接触による摺動抵抗を小さく抑えることができる。
【００２７】
また同時に、上記押し付け力Ｆ１の反力Ｆ２が発生し、この反力Ｆ２による径方向ベクトル分力Ｆ２’が発生するため、これによりアウターシールリング２１が径方向外方へ向けて押圧され、すなわちシリンダ４３の内周面に近付く方向へ向けて押圧される。したがってアウターシールリング２１がシリンダ４３の内周面に強く押し付けられ、シール面圧が増大するため、密封対象に対するシール性を向上させることができる。
【００２８】
尚、このアウターシールリング２１を径方向外方へ向けて押圧する力は、高圧側Ｈのインナーシールリング側傾斜面１５およびアウターシールリング側傾斜面２３間の間隙ｃに侵入する圧力Ｐによって高圧側Ｈのアウターシールリング側傾斜面２３が押圧されることによってももたらされる。したがってこれによってもアウターシールリング２１がシリンダ４３の内周面に強く押し付けられ、シール面圧が増大するため、密封対象に対するシール性を向上させることができる。
【００２９】
また、リング中心軸線０に対するインナーシールリング側傾斜面１５の傾斜角度およびアウターシールリング側傾斜面２３の傾斜角度が互いに同等に設定されているため、圧力Ｐによってアウターシールリング側傾斜面２３がインナーシールリング側傾斜面１５に押し付けられるとき、アウターシールリング２１に傾きが発生しにくい。
【００３０】
更にまた、アウターシールリング２１の内周面２２の軸方向幅ｗ１が装着溝１２の軸方向最大幅ｗ４と比較して小さく設定されているため、装着溝１２に対するアウターシールリング２１の組み込み性を向上させることができる。
【００３１】
すなわち上記したように図６の比較例では、保持溝６２に対しアウターシールリング７１が傾いた状態になると、もはや保持溝６２にアウターシールリング７１を組み込むことができなくなることがあるが、本発明実施の形態によれば、アウターシールリング２１の内周面２２の軸方向幅ｗ１が装着溝１２の軸方向最大幅ｗ４と比較して小さく設定されているため、保持溝１２に対しアウターシールリング２１が傾いた状態になっても、保持溝１２にアウターシールリング２１を組み込むことができる。
【００３２】
図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、保持溝１２に対しアウターシールリング２１を組み込む際には組み込み治具９１を使用して、アウターシールリング２１を拡開させスライドさせ保持溝１２に落とし込むが、本発明実施の形態によれば、落とし込む過程で保持溝１２に対しアウターシールリング２１が傾いた状態になっても保持溝１２にアウターシールリング２１を組み込むことができる。したがって装着溝１２に対するアウターシールリング２１の組み込み性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  密封装置
１１  インナーシールリング
１２  保持溝
１３  外周傾斜面
１４  溝底面
１５  インナーシールリング側傾斜面
２１  アウターシールリング
２２  内周面
２３  アウターシールリング側傾斜面
２４  端面
２５  外周面
３１  バックリング
３２  面取り部
４１  ピストン（内周側部材）
４２  装着溝
４３  シリンダ（外周側部材）
９１  組み込み治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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