(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造体の孔と、この孔内に挿入される軸との間隙をシールするためのシール材の固定構造であって、
前記構造体の孔の内周面にシール材取付用の溝が形成され、且つこの溝の幅が溝上部から溝底面に向かって小さくなるように、前記孔の開口端側に位置する溝内面が斜面状に形成されており、
前記溝内に前記シール材の外周部および止め輪が、前記構造体の孔の開口端側からこの順で挿入されており、
前記溝の底面は、前記孔の開口端側から奥に向かって溝深さが深くなるように、斜面状に形成されていることを特徴とするシール材の固定構造。
【請求項２】
前記溝の底面の幅が、前記シール材の厚みと止め輪の厚みとを加算した厚みよりも小さく、前記孔の内周面にある前記溝の開口部の幅が、前記シール材の厚みと止め輪の厚みを加算した厚みと等しいか、あるいはそれよりも大きい請求項１に記載のシール材の固定構造。
【請求項３】
前記止め輪は、半径方向外向きに弾性反発力を有する請求項１または２に記載のシール材の固定構造。
【請求項４】
前記シール材と止め輪の間に摺動性リングを介在させた請求項１〜３のいずれかに記載のシール材の固定構造。
【請求項５】
前記溝の底面の幅が、前記シール材の厚みと止め輪の厚みと摺動性リングの厚みとを加算した厚みよりも小さく、前記孔の内周面にある前記溝の開口部の幅が、前記シール材の厚みと止め輪の厚みと摺動性リングの厚みとを加算した厚みと等しいか、あるいはそれよりも大きい請求項４に記載のシール材の固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、構造体の孔と、この孔内に挿入される軸との間をシールするためシール材の固定構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械装置などの構造体の孔内に、直動案内や回転体となる棒状の軸を挿入した系においては、粉塵等の異物の侵入や排出を防止するために、孔の内周面と軸との間隙をシールする必要がある。そのため、通常、シール材を孔の内周面と軸との間隙に取り付ける。シール材の固定方法には、幾つか知られているが、代表的な固定方法を以下に示す。
（1）シール性を有するエラスティックな材料と、剛性を確保する金属材料とを一体化したシール材を構造体（機械）側に嵌合させて固定する。
（2)シール材を内包するケースを金属などで作製し、そのケースを介して構造体に固定する。
（3）金属板等でシール材を挟み込み、ボルトで構造体に固定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４９３４９４３号公報
【特許文献２】特許第４７８０５７７号公報
【特許文献３】特開２００３-１４８４９３号公報
【特許文献４】特開２００５-２２６６８６号公報
【特許文献５】特開２００６-２４２２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のようなシール材は構造が複雑で、部品点数も多く、しかも固定に手間がかかるという問題があった。
また、シール材として、通常、エラスティックな材料が使用されるが、このような材料では、長期使用によるクリープ変形が生じるため、長期にわたるシール性の確保が困難になるおそれもある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、簡単な構造のシール材であるにもかかわらず、簡単に固定することができ、しかも長期にわたってシール性を確保することができるシール材の固定構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下の構成からなる。
（１）構造体の孔と、この孔内に挿入される軸との間隙をシールするためのシール材の固定構造であって、前記構造体の孔の内周面にシール材取付用の溝が形成され、且つこの溝の幅が溝上部から溝底面に向かって小さくなるように、前記孔の開口端側に位置する溝内面が斜面状に形成されており、
前記溝内に前記シール材の外周部および止め輪が、前記構造体の孔の開口端側からこの順で挿入されていることを特徴とするシール材の固定構造。
（２）前記溝の底面の幅が、前記シール材の厚みと止め輪の厚みとを加算した厚みよりも小さく、前記孔の内周面にある前記溝の開口部の幅が、前記シール材の厚みと止め輪の厚みを加算した厚みと等しいか、あるいはそれよりも大きい（１）に記載のシール材の固定構造。
（３）前記溝の底面は、前記孔の開口端側から奥に向かって溝深さが深くなるように、斜面状に形成されている（１）または（２）に記載のシール材の固定構造。
（４）前記止め輪は、半径方向外向きに弾性反発力を有する（１）〜（３）のいずれかに記載のシール材の固定構造。
（５）前記シール材と止め輪の間に摺動性リングを介在させた（１）〜（４）のいずれかに記載のシール材の固定構造。
（６）前記溝の底面の幅が、前記シール材の厚みと止め輪の厚みと摺動性リングの厚みとを加算した厚みよりも小さく、前記孔の内周面にある前記溝の開口部の幅が、前記シール材の厚みと止め輪の厚みと摺動性リングの厚みとを加算した厚みと等しいか、あるいはそれよりも大きい請求項５に記載のシール材の固定構造。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、構造体の内周面に設けた溝内にシール材の外周部および止め輪をこの順で挿入する。その際、孔の開口端側に位置する溝内面が斜面状に形成されているので、止め輪がシール材に向かって移動し、シール材を構造体に押し付ける。そのため、シール材の固定も簡単に行うことができ、シール材自体も簡単な構造でよい。また、シール材がクリープ変形によって厚みが変動しても、止め輪がシール材を構造体に押し付けているので、長期にわたってシール性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係るシール材の固定構造を示す概略断面図である。
【図２】図１の部分拡大断面図である。
【図３】本発明における止め輪の一例を示す平面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るシール材の固定構造を示す概略断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態に係るシール材の固定構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
〔本発明の一実施形態〕
図１は、本発明の一実施形態に係るシール材１の固定構造を示しており、図２は図１の符号Ａで示される領域を拡大して示したものである。このシール材１の固定構造は、図１，２に示すように、構造体２の孔３と、この孔３内に挿入される棒状の軸４との間隙５をシールし、異物が間隙５内に侵入したり、間隙５から外部に排出されたりするのを防止する。構造体２は、機械や装置その他の構造物の一部を意味している。
【００１０】
構造体２の孔３の内周面には、シール材１を取り付けるための溝６が形成されている。溝６は、孔３の開口端３１近くの内周面全体にわたって形成されている。そして、溝６内には、シール材１の外周部および止め輪７が、孔３の開口端３１側からこの順で挿入されている。
【００１１】
シール材１は、例えば、ゴムなどのエラストマーをリング状に成形したものが使用される。このようなエラストマーは、エラスティク性を有するので、シール材１を弾性変形させながら、溝６内に取り付けることができる。エラストマーとしては、例えば、天然ゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ハイパロン、ポリブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、シリコンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、スチレンブタジエンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、ミラブルウレタン、熱硬化性ポリウレタン、熱可塑性ポリウレタンまたは熱可塑性ポリエステルなどのエラストマーが挙げられ、これらの一種または二種以上が使用される。シール材１を構成するエラストマーには、加硫剤、加硫促進助剤および補強剤が配合されてもよい。加硫剤としては、例えば、ジクミルパーオキサイドなどの有機過酸化物、有機硫黄化合物、金属酸化物などが挙げられる。加硫促進助剤としては、例えば、ステアリン酸などの脂肪酸、金属酸化物などが挙げられる。補強剤としては、例えば、カーボンブラック、ホワイトカーボンなどが挙げられる。さらに、例えば、老化防止剤、充填剤、可塑剤、粘着剤などもまた配合され得る。これら以外に、摺動抵抗を小さくするために、グラファイト、シリコンオイル、フッ素パウダー、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤が含まれてもよい。
【００１２】
また、シール材１は、繊維とエラストマーとを一体化したものであるのが好ましい。これにより、シール材１の内面に接触する軸４の摺動抵抗を小さくすることができる。繊維は、主に、軸４の外周面と接触摺動するものであり、軸４の周りの摺動抵抗を小さくする主要因となる。
繊維の材質としては、例えば、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維、テフロン（登録商標）繊維、液晶ポリマー繊維、ガラス繊維、綿糸などが挙げられる。
繊維は、布材の形態であってもよく、短繊維の形態でエラストマーに混合してもよい。布材としては、織物布、編物布または不織布が挙げられる。布材の目付け量は、通常２０〜２００ｇ／ｍ2であるが、特に限定されない。
【００１３】
繊維の形態が布材である場合、布材が軸４の外周面と接触摺動するように布材とエラストマーとを一体化させる。一方、短繊維の形態で使用する場合は、エラストマーの中に短繊維を混ぜ込んで一体成形することにより、シール材１が得られる。シール材１の厚さは、特に限定されず、シール材１の使用用途などに応じて適宜決定すればよい。
【００１４】
前記止め輪７は、半径方向外向きに弾性反発力を有するものが好適に使用される。このような止め輪７としては、例えば、図３に示すような止め輪が挙げられる。止め輪７を溝６内に装着するには、圧力をかけて径を縮めた状態で止め輪７を溝６内に挿入し、圧力を解くと、その弾性反発力により拡開して溝６内に固定される。そのため、止め輪７が溝６から抜けなくなり、シール材１も溝６から抜けるのが防止される。
止め輪７としては、例えば、Ｃ形止め輪、丸R形止め輪、丸S形止め輪、ベベル形止め輪等が使用可能である。
【００１５】
シール材１および止め輪７が装着される溝６は、幅が溝６の上部から底面６３に向かって小さくなるように、孔３の開口端側に位置する溝６の内面６１が斜面状に形成されている。すなわち、溝６の底面６３の幅は、シール材１の厚みと止め輪７の厚みとを加算した厚みよりも小さい。また、孔５の内周面にある溝６の開口部の幅は、シール材１の厚みと止め輪７の厚みを加算した厚みと等しいか、あるいはそれよりも大きく形成されている。これにより、図２に示すように、シール材１に続いて溝６内に挿入される止め輪７は溝６の底面に到達せず、シール材１に向かって移動する。従って、シール材１は、斜面状の内面６１と反対側にある鉛直状の内面に押し付けられるので、がたつき等がなく、安定した固定が可能になる。
なお、溝６の内面６１の傾斜角度αは、特に限定されるものではないが、軸４の軸方向に直交する径方向に対して１５〜４５°程度であるのが好ましい。
【００１６】
次に、本実施形態に係るシール材１の固定方法を説明する。まず、エラストマー素材からなるシール材１を、その弾性変形を利用して、溝６内に挿入する。続いて、止め輪７を溝６に挿入する。このとき、止め輪７は、溝６の開口端３１側の内面６１が斜面状に形成されているので、シール材１側に移動し、シール材１を溝６の反対側の内面６２に押し付ける。
これにより、構造体２に対するシール材１の摩擦力と止め輪７のバネ力（弾性反発力）とによってシール材１が固定される。また、シール材１の厚みが長期使用によるクリープ変形によって変動しても、止め輪７のバネ力によってシール材１は常に押されていることから、シール材１を長期間にわたって安定して構造体２に固定することができる。
【００１７】
〔他の実施形態〕
本発明の他の実施形態を図４に示す。なお、図１〜図３に示した部材と同じの部材については同一符号を付して説明を省略する。
この実施形態において、構造体２の孔３の内周面に形成された溝６´は、孔３の開口端３１側に位置する溝内面６１が斜面状に形成されており、さらに溝６´の底面６３が孔の開口端３１側から奥に向かって溝深さが深くなるように、斜面状に形成されている。
そのため、開口端３１側の内面６１が斜面状に形成されていることによる、シール材１への加圧力に加えて、溝６´の底面６３に外周面が当接しているシール材１は溝６の反対側の内面６２に移動しやすくなり、より一層強い加圧力を加えることが可能になる。その他は上記の実施形態と同様である。
溝６´の底面６３の傾斜角度βは、軸４の軸方向に対して５〜３５°程度であるのが好ましい。
【００１８】
〔さらに他の実施形態〕
本発明の他の実施形態を図５に示す。なお、図１〜図３に示した部材と同じの部材については同一符号を付して説明を省略する。
この実施形態に係るシール材の固定構造は、シール材１と止め輪７との間に摺動性リング８を介在させたものである。摺動性リング８としては、例えばフッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などからなるフィルム状ないしシート状のリングが挙げられる。
摺動性リング８をシール材１と止め輪７との間に介在させることにより、止め輪７の溝６内への装着を円滑に行うことができる。また、摺動性リング８は、比較的薄いものであるから、その弾性変形を利用して、溝６内に簡単に装着することができる。
【００１９】
摺動性リング８の厚さは特に制限されるものではないが、溝６の底面の幅が、シール材１の厚みと止め輪７の厚みと摺動性リング８の厚みとを加算した厚みよりも小さく、前記孔３の内周面にある溝６の開口部の幅が、シール材１の厚みと止め輪７の厚みと摺動性リング８の厚みとを加算した厚みと等しいか、あるいはそれよりも大きくなるように摺動性リング８の厚みを設定するのが好ましい。これにより、前述の実施形態と同様に、止め輪７は溝６の底面に到達せず、摺動性リング８を介してシール材１に向かって移動するので、シール材１は、斜面状の内面６１と反対側にある鉛直状の内面に押し付けられるので、がたつき等がなく、安定した固定が可能になる。
【００２０】
本発明に係るシール材の固定構造は、例えば、粉体や液体を取り扱う用途の駆動装置に好適に使用可能である。
【符号の説明】
【００２１】
１  シール材
２  構造体
３  孔
４  軸
５  間隙
６  溝
７  止め輪
【図１】
0006602645.tif 000002
【図２】
0006602645.tif 000003
【図３】
0006602645.tif 000004
【図４】
0006602645.tif 000005
【図５】
0006602645.tif 000006