(57)【要約】【課題】２つの部材が相対運動する際の偏心を抑え、また、摺動抵抗が低い密封装置を提供する。【解決手段】軸方向に往復運動するピストン１０に設けた環状溝１１に配置され、ピストン１１とハウジング２０との間の隙間を密封可能とするパッキン１であって、ハウジング２０に圧接する外周リップ２と、ピストン１０に圧接する内周リップ３と、外周リップ２および内周リップ３に設けられ、外周リップ２と内周リップ３との間の溝部に突出し、外周リップ２と内周リップ３との間隔を規制する突起部６、７と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に往復運動する可動部材に設けた環状溝に配置され、前記可動部材と、該可動部材と同軸的に設けられたハウジングと、の間の隙間を密封可能とする密封装置であって、
前記ハウジングに圧接する第１シール部と、
前記可動部材に圧接する第２シール部と、
前記第１シール部および／または前記第２シール部に設けられ、前記第１シール部と前記第２シール部との間の溝部に突出し、前記第１シール部と前記第２シール部との間隔を規制する突起部と、を備えることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
軸方向に往復運動する可動部材に設けた環状溝に配置され、前記可動部材と、該可動部材と同軸的に設けられたハウジングと、の間の隙間を密封可能とする密封装置であって、
前記ハウジングに圧接する第１シール部と、
前記可動部材に圧接する第２シール部と、
前記第１シール部に設けられ、前記第１シール部と前記第２シール部との間の溝部に突出している第１突起部と、
前記第２シール部に設けられ、前記第１突起部に対向して前記溝部に突出している第２突起部と、を備え、
前記可動部材の軸中心が前記ハウジングの中心と略一致するように前記可動部材が前記ハウジングに挿入されている状態では、前記第１突起部と前記第２突起部との間には隙間が形成され、
前記可動部材の軸中心の偏心量が一定の量に達すると、前記第１突起部と前記第２突起部とが接し、前記第１シール部と前記第２シール部との間隔を規制することを特徴とする密封装置。
【請求項３】
前記可動部材の軸中心が前記ハウジングの中心と略一致するように前記可動部材が前記ハウジングに挿入されている状態における、前記第１シール部の径方向の変形量をａ、前記環状溝の溝底と前記ハウジング内壁との隙間をｂとし、
前記第１シール部に設けられた第１突起部の径方向の肉厚をｄ、前記第２シール部に設けられた第２突起部の径方向の肉厚をｅとした場合、
ａ＞ｂ−（ｄ＋ｅ）≧０
の関係を有することを特徴とする請求項２に記載の密封装置。
【請求項４】
前記第１突起部または前記第２突起部は、前記溝部に環状に連続して設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の密封装置。
【請求項５】
前記第１突起部または前記第２突起部は、前記溝部に等間隔で設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の密封装置。
【請求項６】
軸方向に往復運動する可動部材に設けた環状溝に配置され、前記可動部材と、該可動部材と同軸的に設けられたハウジングと、の間の隙間を密封可能とする密封装置であって、
前記ハウジングに圧接する第１シール部と、
前記可動部材に圧接する第２シール部と、
前記第１シール部あるいは前記第２シール部に設けられ、前記第１シール部と前記第２シール部との間の溝部に突出している環状に設けられた突起部と、を備え、
前記可動部材の軸中心が前記ハウジングの中心と略一致するように前記可動部材が前記ハウジングに挿入されている状態では、前記突起部と前記第２シール部または前記第１シール部との間に隙間が形成され、
前記可動部材の軸中心の偏心量が一定の量に達すると、前記突起部と前記第１シール部あるいは前記第２シール部とが接し、前記第１シール部と前記第２シール部との間隔を規制することを特徴とする密封装置。
【請求項７】
前記可動部材の軸中心が前記ハウジングの中心と略一致するように前記可動部材が前記ハウジングに挿入されている状態における、前記第１シール部の径方向の変形量をａ、前記環状溝の溝底と前記ハウジング内壁との隙間をｂとし、
前記第１シール部または前記第２シール部に設けられた突起部の径方向の肉厚をｆ、前記突起部に対向する前記第２シール部または前記第１シール部の径方向の肉厚をｇとした場合、
ａ＞ｂ−（ｆ＋ｇ）≧０
の関係を有することを特徴とする請求項６に記載の密封装置。
【請求項８】
前記突起部は、前記溝部に環状に連続して設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載の密封装置。
【請求項９】
前記突起部は、前記溝部に等間隔で設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パッキン等の密封装置に関する技術であり、例えば水や空気等の流体で作動するピストン構造を持つバルブに好適に用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】
ピストン構造を持つバルブ用のパッキンとしては、低摺動抵抗であることが要求されている。そのため、つぶし代を持たずリップの肉厚が薄いパッキン、すなわち、拡張力が小さいパッキンが使用されている。
【０００３】
このような目的に使用される従来のパッキンとしては、図７〜図９に示すパッキンがある。図７は従来のパッキンの半断面図であり、図８は従来のパッキンをピストンに装着した状態を示す半断面図であり、図９はピストンが偏心した場合における従来のパッキンの状態を示す断面図である。
【０００４】
パッキン１０１は、環状のゴム状弾性体で構成され、往復運動をするピストン１１０に設けられた環状溝１１１に配置されている。
【０００５】
また、パッキン１０１は、密封対象側Ｉに向かって延び、チューブ１２０の内壁１２１に密接する外周リップ１０２及び環状溝１１１の溝底１１２に密接する内周リップ１０３を備えると共に、外周リップ１０２と内周リップ１０３との間に略Ｕ字形状に凹んだ溝部１０４が設けられている。
【０００６】
環状溝１１１に装着されていない状態における外周リップ１０２と内周リップ１０３との幅がＷであるとき、ピストンが正常な位置にある即ち偏心がない状態におけるチューブ内壁１２１と環状溝１１１の溝底１１２との距離をｂとすると、外周リップ１０２の先端部１０５にはＷ−ｂ＝ａのしめ代が設けられていることになる。したがって、このしめ代により、ピストンが偏心なく通常の位置にある状態においてピストン１１０とチューブ１２０との間の密封性を保持している。
【０００７】
しかし、先にも述べたように、ピストン構造を持つバルブに用いられるパッキンは拡張力が小さいため、ピストン１１０にパッキン１０１を配置しチューブ１２０に装着したときに、必ずしもチューブ１２０の中心とピストン１１０の軸中心とが一致するとは限らない。そのため、ピストン１１０が偏心してチューブ１２０に装着された場合、図９に示すように偏心量ｃが一定量を越えるとピストン１１０とチューブ１２０との間に隙間が発生し、十分なシール性を発揮することができない。
【０００８】
このような問題に対し、特許文献１では、横断面形状がほぼＵ字形に形成された液圧機器用シールであって、２つのシールリップの先端の幅の和をピストンとシリンダとの間のシール溝の幅より大きくすることで、高いシール効果を発揮する構成が開示されている。すなわち、シールをシール溝に装着する際に２つのシールリップを幅方向で弾性変形させてシール溝に装着することになるため、シールリップが２つの部材の被密封面に強固に圧接され、内部圧力が低圧であっても高いシール効果を得ることができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１４７６１４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の構成では、下記のような問題が生じる。
【００１１】
すなわち、ピストンをシリンダに取り付けた状態で偏心が生じている場合には、２つのシールリップの先端部の内側同士が密着し、ピストンが正常な位置に戻るように作用するため、偏心が生じている場合には一定の効果がある。
【００１２】
しかし、ピストンが正常な位置に挿入されている場合であっても、常に２つのシールリップの先端部の内側同士が密着しているため、摺動抵抗が高くなってしまい、バルブの作動性が低下してしまう。
【００１３】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、２つの部材が相対運動する際の偏心を抑え、また、摺動抵抗が低い密封装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
軸方向に往復運動する可動部材に設けた環状溝に配置され、前記可動部材と、該可動部材と同軸的に設けられたハウジングと、の間の隙間を密封可能とする密封装置であって、
前記ハウジングに圧接する第１シール部と、
前記可動部材に圧接する第２シール部と、
前記第１シール部および／または前記第２シール部に設けられ、前記第１シール部と前記第２シール部との間の溝部に突出し、前記第１シール部と前記第２シール部との間隔を規制する突起部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、他の態様にあっては、
軸方向に往復運動する可動部材に設けた環状溝に配置され、前記可動部材と、該可動部材と同軸的に設けられたハウジングと、の間の隙間を密封可能とする密封装置であって、
前記ハウジングに圧接する第１シール部と、
前記可動部材に圧接する第２シール部と、
前記第１シール部に設けられ、前記第１シール部と前記第２シール部との間の溝部に突出している第１突起部と、
前記第２シール部に設けられ、前記第１突起部に対向して前記溝部に突出している第２突起部と、を備え、
前記可動部材の軸中心が前記ハウジングの中心と略一致するように前記可動部材が前記ハウジングに挿入されている状態では、前記第１突起部と前記第２突起部との間には隙間が形成され、
前記可動部材の軸中心の偏心量が一定の量に達すると、前記第１突起部と前記第２突起部とが接し、前記第１シール部と前記第２シール部との間隔を規制することを特徴とする。
【００１６】
あるいは、他の態様にあっては、
軸方向に往復運動する可動部材に設けた環状溝に配置され、前記可動部材と、該可動部材と同軸的に設けられたハウジングと、の間の隙間を密封可能とする密封装置であって、
前記ハウジングに圧接する第１シール部と、
前記可動部材に圧接する第２シール部と、
前記第１シール部あるいは前記第２シール部に設けられ、前記第１シール部と前記第２シール部との間の溝部に突出している環状に設けられた突起部と、を備え、
前記可動部材の軸中心が前記ハウジングの中心と略一致するように前記可動部材が前記ハウジングに挿入されている状態では、前記突起部と前記第２シール部または前記第１シール部との間に隙間が形成され、
前記可動部材の軸中心の偏心量が一定の量に達すると、前記突起部と前記第１シール部あるいは前記第２シール部とが接し、前記第１シール部と前記第２シール部との間隔を規制することを特徴とする。
【００１７】
上述の構成によれば、ハウジングに対して可動部材が偏心した状態で挿入されていても、偏心によるシール部の変形が突起部により規制されるため、摺動抵抗を高くすることなく、可動部材がハウジングに対して偏心することを抑制できる。
【００１８】
前記可動部材の軸中心が前記ハウジングの中心と略一致するように前記可動部材が前記ハウジングに挿入されている状態における、前記第１シール部の径方向の変形量をａ、前記環状溝の溝底と前記ハウジング内壁との隙間をｂとし、
前記第１シール部に設けられた第１突起部の径方向の肉厚をｄ、前記第２シール部に設けられた第２突起部の径方向の肉厚をｅとした場合、
ａ＞ｂ−（ｄ＋ｅ）≧０
の関係を有することが好適である。
【００１９】
この構成によれば、偏心のない状態における環状溝の溝底とハウジング内壁との隙間ｂが、第１突起部の肉厚ｄと第２突起部の肉厚ｅとの和（ｄ＋ｅ）より大きいため、偏心していない状態では突起部同士が接することがなく、反発力により外周リップをハウジング内壁に押し付けることがないため、摺動抵抗が高くなることがない。
【００２０】
前記可動部材の軸中心が前記ハウジングの中心と略一致するように前記可動部材が前記ハウジングに挿入されている状態における、前記第１シール部の径方向の変形量をａ、前記環状溝の溝底と前記ハウジング内壁との隙間をｂとし、
前記第１シール部または前記第２シール部に設けられた突起部の径方向の肉厚をｆ、前記突起部に対向する前記第２シール部または前記第１シール部の径方向の肉厚をｇとした場合、
ａ＞ｂ−（ｆ＋ｇ）≧０
の関係を有することが好適である。
【００２１】
この構成によれば、偏心のない状態における環状溝の溝底とハウジング内壁との隙間ｂが、突起部の肉厚ｆと第１シール部または第２シール部の肉厚ｇとの和（ｆ＋ｇ）より大きいため、偏心していない状態では突起部同士が接することがなく、反発力により外周リップをハウジング内壁に押し付けることがないため、摺動抵抗が高くなることがない。
【００２２】
前記突起部は、前記溝部に環状に連続して設けられていることが好適である。
【００２３】
この構成によれば、突起部が複雑な形状とならず、パッキンの作製が容易となる。
【００２４】
前記突起部は、前記溝部に等間隔で設けられていることが好適である。
【００２５】
この構成によれば、突起部が等間隔に設けられていることで、ハウジングの中心方向へ働く力が発生し、偏心した状態の可動部材もハウジングの中心部に向かって徐々に移動し摺動抵抗も低下する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態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。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１〜図４を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るパッキンについて説明する。図１は本実施の形態に係るパッキンの半断面図であり、図２は図１のパッキンの全体上面図であり、図３は本実施の形態に係るパッキンをピストンに装着した状態を示す半断面図であり、図４はピストンが偏心した場合における本実施の形態に係るパッキンの状態を示す断面図である。
【００２８】
パッキン１は、従来技術と同様に図３に示す往復運動するピストン１０に設けられた環状溝１１に配置されている。
【００２９】
また、パッキン１は、密封対象側Ｉに向かって延び、チューブ２０の内壁２１に密接する外周リップ２及び環状溝１１の溝底１２に密接する内周リップ３を備えると共に、外周リップ２と内周リップ３との間に略Ｕ字状に凹んだ溝部４が設けられている。
【００３０】
パッキン１には、環状溝１１に装着されていない状態における外周リップ２と内周リップ３との幅がＷ、ピストンが正常な位置、即ち偏心がない位置におけるチューブ内壁２１と環状溝１１の溝底１２との距離がｂの場合、外周リップ２の先端部５にＷ−ｂ＝ａのしめ代が設けられていることになる。
【００３１】
また、外周リップ２のＵ溝側には部分的に突起部６を設け、内周リップ３のＵ溝側には突起部６に対向する位置に突起部７が設けられている。
【００３２】
なお、パッキン１は、ゴム状弾性体から構成され、その材質として、例えば、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、ＡＵ（ウレタンゴム）等を好適に採用することができる。
【００３３】
次に、突起部６、７の構成について以下により詳細に述べる。
【００３４】
突起部６と突起部７は、偏心がなくピストンが正常な位置に有る場合は、互いに接触することなく隙間のある状態を保持している。これは、ピストンが正常な位置にある場合は、特にピストンの中心軸の位置を移動させるための外力を必要としないため、突起部６と突起部７との間につぶしが発生しないことが好ましいからである。
【００３５】
すなわち突起部６と突起部７が接する場所における突起部６の外周リップ厚ｄと突起部７の内周リップ厚ｅとを、
ｂ−（ｄ＋ｅ）≧０
となるように設定するとよい。ここでｂは、ピストンが正常な位置にある即ち偏心がない状態におけるチューブ内壁２１と環状溝１１の溝底１２との距離である。なお、ｂ−（ｄ＋ｅ）＜０となるように設定すると、パッキン１を環状溝１１に装着し、チューブ２０に挿入した時、突起部６と突起部７の間では常につぶしが発生する。そのため、常に摺動抵抗が高くなり、バルブの作動性が低下する。
【００３６】
一方、ピストン１０が偏心した状態で、チューブ２０に挿入されている状態では、ピストン１０をチューブ２０の中心に移動させるための外力が必要である。そのため、突起部６の外周リップ厚ｄと突起部７の内周リップ厚ｅとを、
ｂ−（ｄ＋ｅ）＜ａ
となるように設定するとよい。ここでａは、外周リップ２のしめ代の大きさである。
【００３７】
上述のように設定するのは、本実施の形態における偏心量ｃは、突起部につぶしが発生しない場合でも最大値がｂ−（ｄ＋ｅ）となるため、偏心量ｃがしめ代ａより小さければ、周縁のいずれの場所であっても図４に示すように隙間は発生せず、高いシール性を維持することができる。
【００３８】
なお、ｂ−（ｄ＋ｅ）＞ａとなるように設定すると、突起部につぶしが発生しない程度の偏心量であっても外周リップ２の先端部５とチューブ２０の内壁２１との間に隙間が生じる場合があるが、つぶしの反発力で偏心時におけるピストン１０の中心軸がチューブ２０の中心位置へ移動されることもなく、ピストン１０とチューブ２０との間のシール性を満足することができなくなる。
【００３９】
以上のことから、本実施の形態においては、突起部６の外周リップ厚ｄと突起部７の内周リップ厚ｅとを、
ａ＞ｂ−（ｄ＋ｅ）≧０
となるように設定すると特によい。
【００４０】
この構成によれば、チューブ２０に対してピストン１０が偏心していない状態或いは偏心量が小さい状態で挿入されている場合、突起部につぶしが発生しないので摺動抵抗は高くならず、バルブの作動がスムーズに行われる。一方、チューブ２０に対してピストン１０が偏心している状態で挿入されている場合、突起部につぶしが発生し、突起部の反発力によって、ピストン１０の偏心が抑制されると共に、チューブ２０の中心位置にピストン１０の中心軸が修正される。そのため、隙間による漏れを防止でき、シール性を満足しつつ摺動抵抗を低く抑えることができる。
【００４１】
また、突起部６を凸状とすることで外周リップ２の剛性を低くすることができ、外周リップ２とチューブ内壁２１との摺動抵抗を低くすることができる。
【００４２】
また、突起部６あるいは突起部７のいずれかを環状に連続して外周リップ２あるいは内周リップ３に設けてもよい。このように環状に連続して設けることで、突起部が複雑な形状とならず、パッキン１の作製が容易となる。より好ましくは、環状の連続した突起部は、外周リップ２よりも内周リップ３に設けるとよい。この構成によれば、外周リップの肉厚が厚くなることで剛性が高くなることを防止し、外周リップ２とチューブ内壁２１との摺動抵抗を低く抑えることができる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
次に、図５及び図６を用いて本発明の第２の実施の形態を説明する。図５は本実施の形態に係るパッキンの半断面図であり、図６は図５のパッキンの全体上面図である。なお、第１の実施の形態と同じ若しくは相当する構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４４】
本実施の形態の特徴部分は、溝部４に設けられた突起部８の形状であり、以下に詳述する。
【００４５】
突起部８は、偏心がなくピストンが正常な位置に有る場合は、互いに接触することなく隙間のある状態を保持している。これは、ピストンが正常な位置にある場合は、特にピストンの中心軸の位置を移動させるための外力を必要としないため、突起部８と内周リップ３との間につぶしが発生しないことが好ましいからである。
【００４６】
すなわち突起部８と内周リップ３が接する場所における突起部８の外周リップ厚ｆと内周リップ厚ｇとを、
ｂ−（ｆ＋ｇ）≧０
となるように設定するとよい。なお、ｂ−（ｆ＋ｇ）＜０となるように設定すると、パッキン１を装着溝１１に装着し、チューブ２０に挿入した時、突起部８と内周リップ３の間では常につぶしが発生する。そのため、常に摺動抵抗が高くなり、バルブの作動性が低下する。
【００４７】
一方、ピストン１０が偏心した状態で、チューブ２０に挿入されている状態では、ピストン１０をチューブ２０の中心に移動させるための外力が必要である。そのため、突起部８の外周リップ厚ｆと内周リップ３の内周リップ厚ｇとを、
ｂ−（ｆ＋ｇ）＜ａ
となるように設定するとよい。
【００４８】
上述のように設定するのは、本実施の形態における偏心量ｃは、突起部につぶしが発生しない場合でも最大値がｂ−（ｆ＋ｇ）となるため、偏心量ｃがしめ代ａより小さければ、周縁のいずれの場所であっても隙間は発生せず、高いシール性を維持することができる。
【００４９】
なお、ｂ−（ｆ＋ｇ）＞ａとなるように設定すると、突起部につぶしが発生しない程度の偏心量であっても外周リップ２の先端部５とチューブ２０の内壁２１との間に隙間が生じる場合があるが、つぶしの反発力で偏心時におけるピストン１０の中心軸がチューブ２０の中心位置へ移動されることもなく、ピストン１０とチューブ２０との間のシール性を満足することができなくなる。
【００５０】
以上のことから、本実施の形態においては、突起部８の外周リップ厚ｆと内周リップ３の内周リップ厚ｇとを、
ａ＞ｂ−（ｆ＋ｇ）≧０
となるように設定すると特によい。この構成にれば、チューブ２０に対してピストン１０が偏心していない状態或いは偏心量が小さい状態で挿入されている場合、突起部につぶしが発生しないので摺動抵抗は高くならず、バルブの作動がスムーズに行われる。
【００５１】
一方、チューブ２０に対してピストン１０が偏心している状態で挿入されている場合、突起部につぶしが発生し、突起部の反発力によって、ピストン１０の偏心が抑制されると共に、チューブ２０の中心位置にピストン１０の中心軸が修正される。そのため、隙間による漏れを防止でき、シール性を満足しつつ摺動抵抗を低く抑えることができる。
【００５２】
また、特に本実施の形態においては、突起部８と内周リップ３との隙間ｈを溝部４の溝底に向かって幅が一定あるいは狭くなるように突起部８を形成することで、射出成形や押し型等による製作がより容易となる。
【００５３】
なお、本実施の形態においては、突起部８を外周リップ２に設けた構成について詳述したが、より好ましくは、内周リップ３に設けるとよい。これにより外周リップの剛性が高くなることがなく、外周リップ２とチューブ内壁２１との摺動抵抗を低く抑えることができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、偏心のない状態ではパッキンの外周リップと内周リップとの間に隙間が形成されるように突起部を設けることで、２つの部材が相対運動する際の摺動抵抗を低くすることができ、また、突起部により外周リップと内周リップとの間隔が規制されるため偏心を抑え、シール性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るパッキンのＡ−Ａ部半断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係るパッキンのＢ方向からの全体上面図である。
【図３】第１の実施の形態に係るパッキンをピストンに装着した状態を示す半断面図である。
【図４】ピストンが偏心した場合における第１の実施の形態に係るパッキンの状態を示す断面図である。
【図５】第２の実施の形態に係るパッキンのＤ−Ｄ部半断面図である。
【図６】第２の実施の形態に係るパッキンのＥ方向からの全体上面図である。
【図７】従来のパッキンの半断面図である。
【図８】従来のパッキンをピストンに装着した状態を示す半断面図である。
【図９】ピストンが偏心した場合における従来のパッキンの状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  パッキン
２  外周リップ
３  内周リップ
４  溝部
５  先端部
６、７、８  突起部
１０  ピストン
１１  環状溝
１２  溝底
２０  チューブ
２１  チューブ内壁
１０１  パッキン
１０２  外周リップ
１０３  内周リップ
１０４  溝部
１０５  先端部
１１０  ピストン
１１１  環状溝
１１２  溝底
１２０  チューブ
１２１  チューブ内壁
ａ  しめ代
ｄ、ｆ  外周リップ厚
ｅ、ｇ  内周リップ厚
【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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【図７】
2004169766.tif 000009
【図８】
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【図９】
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