(57)【要約】【課題】相対的に往復動する部分で流体圧力を密封する手段として使用される密封装置において、優れたシール性が得られ、潤滑性が悪化しても摩耗による引張応力の増大を抑制し、リップパッキン１の破壊を生じることのない密封装置を提供する。【解決手段】一方の部材に形成したパッキン装着溝に装着され、他方の部材に摺動可能に密接される摺動リップ３を有するリップパッキン１からなり、摺動リップ３が、前記他方の部材へ向けて断面Ｒ状に隆起したＲリップ状隆起面３１ａを有する摺動リップ本体３１と、この摺動リップ本体３１に一体に設けられ、Ｒリップ状隆起面３１ａを覆う部分が互いに逆向きの一対の円錐面３２ｂ，３２ｃによるシャープリップ状隆起面３２ａをなす被覆層３２からなり、この被覆層３２が摺動リップ本体３１よりも耐摩耗性の低い材料からなる。【選択図】図２
2015031326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に軸方向へ往復移動する二部材のうち一方の部材に形成したパッキン装着溝に装着され、他方に摺動可能に密接される摺動リップを有するリップパッキンからなり、前記摺動リップが、前記他方の部材へ向けて断面Ｒ状に隆起したＲリップ状隆起面を有する摺動リップ本体と、この摺動リップ本体に一体に設けられ、前記Ｒリップ状隆起面を覆う部分が互いに逆向きの一対の円錐面による角ばったエッジ状に隆起したシャープリップ状隆起面をなす被覆層からなり、この被覆層が前記摺動リップ本体よりも耐摩耗性の低い材料からなることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
摺動リップ本体が相対的に硬質、被覆層が相対的に軟質の材料からなることを特徴とする請求項１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、油圧シリンダ装置等、相対的に往復動する部分で流体圧力を密封する手段として使用される密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧シリンダ装置のシリンダの端壁内周と、これに往復動可能に挿通されたロッドとの間を密封する手段として、従来から、図５に示すような密封装置が使用されている。この密封装置は、シリンダ端壁１１０の内周面に形成されたパッキン装着溝１１１に装着されたリップパッキン１００からなる。
【０００３】
リップパッキン１００は、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で成形されたものであって、内周の摺動リップ１０１と、外周の固定リップ１０２と、基部１０３とを有し、両リップ１０１，１０２間は断面略Ｕ字状の受圧溝１０４となっている。すなわちこのリップパッキン１００は、リップ１０１，１０２及び受圧溝１０４が油圧室Ｓ側を向くようにパッキン装着溝１１１に装着され、油圧室Ｓの油圧Ｐを受けて摺動リップ１０１がロッド１２０の外周面に摺動可能に密接されると共に、固定リップ１０２がパッキン装着溝１１１の底面（内周面）に密接されることによって、作動油が外部へ漏れるのを阻止するものである（例えば下記の特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４７５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種のリップパッキン１００には、図６に示すように、ロッド１２０の外周面に摺動可能に密接される摺動リップ１０１の内径が角ばったエッジ状の隆起形状に形成されたシャープリップと、図７に示すように、ロッド１２０の外周面に摺動可能に密接される摺動リップ１０１の内径がＲ面状の隆起形状に形成されたＲリップがある。
【０００６】
ここで、ロッド１２０の外周面と摺動リップ１０１との間を通過する油膜の厚さｈは、次式（１）；
【数１】
2015031326.tif 000003
で表わされる。
【０００７】
そして、図６に示すシャープリップは、図７に示すＲリップに比較して、ロッド１２０の外周面に対する摺動リップ１０１のなす角度が大きく、このため、図中に多数の矢印で示す接触面圧は、そのピークが接触領域における油圧室Ｓ側の端部近傍に分布し、押し行程における油圧室Ｓ側の最大接触圧力勾配∇Ｐａ及び引き行程における大気側の最大接触圧力勾配∇Ｐｂが大きくなる。したがって上記式（１）から、図６に示すシャープリップは潤滑油膜の厚さｈが薄く、その結果、シール性に優れる反面、液体潤滑不足となって摺動リップ１０１の摩耗を生じやすいといった問題がある。
【０００８】
また逆に、図７に示すＲリップは、図６に示すシャープリップに比較して、ロッド１２０の外周面に対する摺動リップ１０１のなす角度が小さく、このため、図中に多数の矢印で示す接触面圧は、押し行程における油圧室Ｓ側の最大接触圧力勾配∇Ｐａ及び引き行程における大気側の最大接触圧力勾配∇Ｐｂが小さくなるように分布する。したがって上記式（１）から、ロッド１２０の外周面と摺動リップ１０１との間を通過する潤滑油膜の厚さｈが厚く、その結果、潤滑性に優れ、摩耗を生じにくい反面、シール性に劣る問題がある。
【０００９】
そして一般に、油圧シリンダ装置用のリップパッキン１００はシール性が優先されるため、図６のようなシャープリップが採用されている。しかしながら、低粘度の作動油の使用や、雰囲気温度の上昇や、低速でのロッド１２０の往復動など、潤滑油膜が薄くなるような条件下では摺動リップ１０１及び基部１０３の内周面の摩耗を生じやすくなる。そして、摩耗の進行によって摺動リップ１０１及び基部１０３が薄くなると、図８に示すように、油圧Ｐの上昇時に受圧溝１０４の底部の歪が増大し、過大な引張応力によってリップパッキン１００の基部１０３などに割れＣを生じて、多量漏れに至るおそれがある。
【００１０】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、相対的に往復動する部分で流体圧力を密封する手段として使用される密封装置において、優れたシール性が得られ、潤滑性が悪化しても摩耗による引張応力の増大を抑制し、リップパッキンの破壊を生じることのない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】
【００１１】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る密封装置は、相対的に軸方向へ往復移動する二部材のうち一方の部材に形成したパッキン装着溝に装着され、他方に摺動可能に密接される摺動リップを有するリップパッキンからなり、前記摺動リップが、前記他方の部材へ向けて断面Ｒ状に隆起したＲリップ状隆起面を有する摺動リップ本体と、この摺動リップ本体に一体に設けられ、前記Ｒリップ状隆起面を覆う部分が互いに逆向きの一対の円錐面による角ばったエッジ状に隆起したシャープリップ状隆起面をなす被覆層からなり、この被覆層が前記摺動リップ本体よりも耐摩耗性の低い材料からなるものである。
【００１２】
この構成によれば、摺動リップと、この摺動リップが摺接される部材との間に十分に潤滑油膜が形成される条件下では、摺動リップの被覆層は潤滑油膜を介して保護されるため、ほとんど摩耗を生じることはなく、この被覆層のシャープリップ状隆起面によって最大接触圧力勾配が大きくなり、優れたシール性を発揮する。また、十分に厚い潤滑油膜が形成されない条件下では、摺動リップ本体よりも耐摩耗性の低い材料からなる被覆層が早期に摩耗し、このため摺動リップ本体によるＲリップ状隆起面が摺動し、このため最大接触圧力勾配が小さくなって潤滑油膜が厚くなり、潤滑性が改善されるのに加え、摺動リップ本体は被覆層より耐摩耗性の高い材料からなるため、摩耗が抑制され、その結果、過大な引張応力も生じにくくなるので、破損が防止される。
【００１３】
請求項２の発明に係る密封装置は、請求項１に記載された構成において、摺動リップ本体が相対的に硬質、被覆層が相対的に軟質の材料からなるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る密封装置によれば、十分に潤滑油膜が形成される条件下でも、摺動リップの被覆層のシャープリップ状隆起面によって優れたシール性が得られ、潤滑性の悪化によって被覆層が摩耗した場合はそれによって潤滑性が改善されるので、摩耗による受圧溝部の引張応力増大によるリップパッキンの破損、及びそれによる多量漏れが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を示す使用状態の半断面図である。
【図２】本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を示す要部拡大断面図である。
【図３】本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態において、被覆層による接触状態での接触面圧分布を示す説明図である。
【図４】本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態において、被覆層の摩耗後の摺動リップ本体による接触状態での接触面圧分布を示す説明図である。
【図５】従来の密封装置の一例を示す使用状態の半断面図である。
【図６】従来の密封装置のシャープリップによる接触面圧分布を示す説明図である。
【図７】従来の密封装置のＲリップによる接触面圧分布を示す説明図である。
【図８】従来の密封装置においてリップパッキンに割れを生じた状態を示す半断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１において、参照符号１１０は油圧シリンダ装置のシリンダ端壁、参照符号１２０は、このシリンダ端壁１１０の内周孔に軸方向往復動可能に挿通され内端が不図示のピストンに結合されたロッドである。なお、シリンダ端壁１１０は、請求項１に記載された「相対的に軸方向へ往復移動する二部材のうち一方の部材」に相当し、ロッド１２０は、請求項１に記載された「他方の部材」に相当する。
【００１７】
シリンダ端壁１１０の内周面にはパッキン装着溝１１１が形成されており、このパッキン装着溝１１１にはリップパッキン１が装着されている。リップパッキン１は、基部２と、その内周部からシリンダ内の油圧室Ｓ側へ延びて先端側が小径になる円錐筒状の摺動リップ３と、前記基部２の外周部から前記油圧室Ｓへ延びて先端側が大径になる円錐筒状の固定リップ４と、を有し、両リップ３，４間は断面略Ｕ字状の受圧溝５となっている。
【００１８】
摺動リップ３は、基部２及び固定リップ４と連続した摺動リップ本体３１と、この摺動リップ本体３１の内周面に一体に設けられた被覆層３２からなる。被覆層３２は、摺動リップ本体３１（及びこれと一体の基部２及び固定リップ４）よりも相対的に耐摩耗性の低いゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で成形されたものである。
【００１９】
具体的には、例えば摺動リップ本体３１（及びこれと一体の基部２及び固定リップ４）が高硬度ウレタン、被覆層３２が低硬度ウレタンからなるもの、あるいは摺動リップ本体３１（及びこれと一体の基部２及び固定リップ４）がＨ−ＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）、被覆層３２がＮＢＲ（ニトリルゴム）からなるものなどが好適である。
【００２０】
図２に拡大して示すように、摺動リップ本体３１の内周面（被覆層３２との接合界面）は、断面形状が内径側（ロッド１２０の外周面側）へ向けて凸のＲ面状に隆起したＲリップ状隆起面３１ａと、このＲリップ状隆起面３１ａから油圧室Ｓ側へ向けて大径になる油圧室側円錐面３１ｂと、油圧室Ｓと反対側（大気側）へ向けて大径になる反油圧室側円錐面３１ｃからなり、被覆層３２の内周面、言い換えれば摺動リップ３の内周面は、摺動リップ本体３１のＲリップ状隆起面３１ａを覆う部分がシャープリップ状隆起面３２ａとなっており、すなわちこのシャープリップ状隆起面３２ａは、互いに逆向きの一対の円錐面（油圧室側円錐面３２ｂと反油圧室側円錐面３２ｃ）による角ばったエッジ状の隆起形状をなすものである。
【００２１】
なお、リップパッキン１の軸心を中心とする円筒面に対する摺動リップ本体３１の油圧室側円錐面３１ｂの傾斜角度及び被覆層３２の油圧室側円錐面３２ｂの傾斜角度は、共に４５°程度であるのに対し、反油圧室側円錐面３１ｃ，３２ｃはそれより緩勾配で、すなわち摺動リップ本体３１の反油圧室側円錐面３１ｃの傾斜角度は１７°程度、被覆層３２の反油圧室側円錐面３２ｃの傾斜角度は２０°程度となっている。
【００２２】
すなわちこの密封装置において、図１に示すように、リップパッキン１は、摺動リップ３、固定リップ４及び受圧溝５がシリンダ内の油圧室Ｓ側を向くようにシリンダ端壁１１０のパッキン装着溝１１１に装着され、油圧室Ｓの油圧Ｐを受けて基部２がパッキン装着溝１１１における低圧側（油圧室Ｓと反対側）の側面に押し付けられた状態で、摺動リップ３がロッド１２０の外周面に摺動可能に密接されると共に、固定リップ４がパッキン装着溝１１１の底面（内周面）に密接されることによって、油圧室Ｓ内の作動油が外部へ漏れるのを阻止するものである。
【００２３】
そして、摺動リップ３と、この摺動リップ３が摺接されるロッド１２０の外周面との間に十分に潤滑油膜が形成される条件下では、摺動リップ３の被覆層３２は潤滑油膜を介して保護されるため、ほとんど摩耗を生じることはなく、図３に示すように、ロッド１２０の外周面に対する被覆層３２のシャープリップ状隆起面３２ａ（油圧室側円錐面３２ｂ及び反油圧室側円錐面３２ｃ）のなす角度が大きく、このため、図３に多数の矢印で示す接触面圧は、そのピークが接触領域における油圧室Ｓ側の端部近傍に分布し、押し行程における油圧室Ｓ側の最大接触圧力勾配∇Ｐａ及び引き行程における大気側の最大接触圧力勾配∇Ｐｂが大きくなるので、優れたシール性を発揮する。
【００２４】
また、低粘度の作動油の使用や、雰囲気温度の上昇による作動油の粘度低下や、低速でのロッド１２０の往復動などによって、摺動リップ３とロッド１２０の外周面との間の潤滑油膜が薄くなるような条件下では、摺動リップ本体３１よりも耐摩耗性の低い材料からなる被覆層３２が比較的早期に摩耗するため、やがて図４に示すように、摺動リップ本体３１のＲリップ状隆起面３１ａがロッド１２０の外周面と摺動することになる。
【００２５】
このため、図４に多数の矢印で示す接触面圧は、押し行程における油圧室Ｓ側の最大接触圧力勾配∇Ｐａ及び引き行程における大気側の最大接触圧力勾配∇Ｐｂが小さくなるように分布する。したがって、Ｒリップ状隆起面３１ａとロッド１２０の外周面の間の潤滑油膜の厚さすなわち先に説明した式（１）で求められる厚さｈが厚くなり、潤滑性が向上する。
【００２６】
加えてロッド１２０の外周面に対する被覆層３２の摩耗面３２ｄ，３２ｅの接触面圧は、摺動リップ本体３１のＲリップ状隆起面３１ａに比較して著しく小さい。したがって、被覆層３２の摩耗面３２ｄ，３２ｅにも潤滑油膜が保持されやすくなる。
【００２７】
しかも、このような潤滑性の向上に加え、摺動リップ本体３１及び基部２は被覆層３２より耐摩耗性の高い材料からなるため、摺動リップ本体３１及び基部２の内周面の摩耗が有効に抑制される。このため、油圧Ｐの上昇時に受圧溝５の底部の歪が抑制され、したがって過大な引張応力が生じにくくなり、リップパッキン１の破損が防止される。
【符号の説明】
【００２８】
１  リップパッキン
２  基部
３  摺動リップ
３１  摺動リップ本体
３１ａ  Ｒリップ状隆起面
３２  被覆層
３２ａ  シャープリップ状隆起面
４  固定リップ
５  受圧溝
１１０  シリンダ端壁（一方の部材）
１１１  パッキン装着溝
１２０  ロッド（他方の部材）
Ｓ  油圧室
【図１】
2015031326.tif 000004
【図２】
2015031326.tif 000005
【図３】
2015031326.tif 000006
【図４】
2015031326.tif 000007
【図５】
2015031326.tif 000008
【図６】
2015031326.tif 000009
【図７】
2015031326.tif 000010
【図８】
2015031326.tif 000011