(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のパッキンの外周辺または内周辺を、断面半円形とした摺接辺の円弧辺端をその径の幅で僅かに延長して形成した側辺を窄小して窄小頚部を有する円形頭部とし、この円形頭部と前記窄小頚部を平行に延長して形成した脚部とで頭脚部を形成して成る環状パッキンであって、
前記窄小頚部両側辺を平行に延長して両側に空洞部を有する前記脚部が形成され、前記頭脚部の脚部の基端に、幅広の基台部が環状に沿って一体成形されており、
前記頭脚部は、窄小頚部が、対角状に対向する円形頭部の断面円弧辺と同じ方向の凹状アールに形成され、
前記基台部は、脚部との角部が凹状アールに形成されており、
パッキンの半径方向への長さが、円形頭部の摺接辺の断面半径（Ｒ）に対し、摺接辺の円弧辺端に続く側辺を４５〜４９％、脚部を８８〜９２％、基台部を１５４〜１５８％にそれぞれ形成し、
この基台部の幅を４９７〜５０３％とし、空洞部を形成する脚部の両脇の窄小率を、それぞれ３６〜３８％に設定され、
前記窄小頚部の凹状アールと前記基台部と脚部との角部の凹状アールとが、それぞれ円形頭部の摺接辺の断面半径（Ｒ）の３２〜３６％に設定されている環状パッキン。
【請求項２】
円形頭部の摺接辺の断面半径の円周が、脚部の長さ方向の中央に位置する請求項１記載の環状パッキン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ボールタップ式バルブなど各種バルブにおけるスプール弁などストローク運動をする弁棒とシリンダーとの水密性を図るための環状パッキンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種環状パッキンは、その外周および内周の摺接面を、断面Ｒ部に形成したトラック形、さらにその内外周間の両側面中央付近に凹部を設けた断面ピーナツ殻形、また尖頭状に形成した摺接面先端に小径のＲ状部を形成した断面ボールペン先形（以上特開平７−２６９７３３号参照）、そのほか幅広の基台部を設けた断面倒Ｔ字形（Ｔ字形）などに構成したものが提案されている。
【０００３】
環状パッキンは摺動時における摺接面の変形（つぶし）代を０．２ｍｍ以下に抑えることが摺動および水密の両作用を良好にすること、さらにその寸法精度が厳しく求められ、これが生産能率を低下させていることも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の環状パッキンについて、断面トラック形および断面ピーナツ殻形パッキンにあっては、Ｒ部が全体の幅（厚み）に等しく、高さを有する半径方向に最も大きな弾性力が働き、これに外周（内周）の摺接部の摺動方向に沿って傾斜する摺動時の幅（厚み）方向に斜めに働く弾性応力が加わって、始動時、ことに摺動方向を切り換えるときに摺動抵抗が増大して円滑に摺動しない現象が起きる。
【０００５】
次に、断面ボールペン先形パッキンは、先端Ｒ状部が八字形に広がる尖頭状部の一部をなす構成から、摺動時に傾斜する先端Ｒ状部の弾性力が角度により相違し、均等な弾性力が働き難いため、水密性に乏しく、始動時の円滑性をも欠いていた。
【０００６】
また、断面倒Ｔ字形の環状パッキンは、その構成上肉厚が同じであるため、外周または内周端辺のシリンダー壁に対する弾性応力は、他のパッキン同様直径方向に最も大きく働き、摺動時の外内周端辺のシリンダー壁への圧接傾斜角度によって弾性応力は異なり水密性および始動時の円滑な摺動を妨げるものであった。
【０００７】
このようにこれまでの環状パッキンは、いずれも摺動時の外内周端辺のシリンダー壁への圧接角度の変化によって弾性応力が異なり、円滑な摺動と確実な水密性が期待できない。ことに摺動方向を切り換える始動時に摺動抵抗が最も大きくなって円滑な摺動スタートができないため、バルブを的確に開閉することができないと共に、パッキンの摺動面における変形（つぶし）代の許容範囲をクリアしなければならない製造上の厳しい精度が求められる等の問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するため、ゴムなどの弾性を有する資材から成る環状のパッキン外周辺または内周辺を断面半円形に、さらにこの断面半円形の円弧辺端をその径の幅で僅かに延長した側辺を窄小形成して窄小頚部を有する円形頭部とし、該円形頭部の窄小頚部両側辺を平行に延長して両側に空洞部を有する脚部を形成して頭脚部としたことを特徴とする環状パッキンを提案する。
【０００９】
バルブの摺動軸またはシリンダー壁に装着した環状パッキンの断面半円形の円形頭部は、弾性力により環状の半径方向のシリンダー壁面または摺動軸面に水密的に圧接して、摺動時に円形頭部が摺動方向に沿って僅かに揺動傾斜する際に、揺動傾斜による弾性応力を空洞部を有する脚部で吸収すると共に、窄小頚部によって断面円形をなす円形頭部は、いずれの方向にも同径の断面を有し、これが揺動傾斜の各方向に等しく働く弾性力となって、確実な水密性と円滑な摺動が得られ、ことに、摺動方向切り換え時の始動を円滑にする。
【００１０】
窄小頚部を対角状に対向する円形頭部の、円弧辺と同じ方向の凹状アールに形成したパッキンは、摺動時の円形頭部の揺動傾斜応力を制御して摺動抵抗をいずれの方向にも均一に働かせて水密性を確実にすると共に、摺動方向切り換え時の傾斜復元力を助けて摺動および始動を一層円滑にする。
【００１１】
脚部の基端部に設けた基台部は、円形頭部を安定よく支持すると共に、脚部との角部を凹状アールに形成することにより、水密性を確保し、摺動および始動をさらに円滑にする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明に係る環状パッキンの実施の形態を説明すると、環状パッキンはボールタップ式バルブなど各種バルブにおいてストローク運動する弁棒の外周面またはシリンダーの内周面に設けた受溝に嵌装して使用するもので、ゴム、ウレタンゴムなどの弾性を有する資材から成り、基台部と頭脚部を一体に設けた全体断面を凸形または倒凸形の環状に形成し、頭脚部の外周または内周の摺接辺を断面半円形に形成し、この断面半円形の円弧辺端を、その径の幅で僅かに延長した両側辺を窄小形成して窄小頚部を有する円形頭部とし、この円形頭部の窄小頚部を平行に延長した両側辺で両側に空洞部を有する脚部を形成して全体断面を木の子形とした頭脚部を形成し、該頭脚部の求心方向上の脚部基端に幅広帯状の基台部を環状に沿って一体に接続成形して環状パッキンを構成する。
【００１３】
【実施例】
この環状パッキンの実施例を図１〜５を用いて説明すると、図１はこの発明に係る環状パッキンの実施例を一部切欠いて示す正面図、図２は同環状パッキン要部の断面図、図３は環状パッキンを装着したボールタップ式バルブの断面図、図４は同環状パッキンの摺動時を示す要部の断面図、図５は同環状パッキンの摺動時の変形状態を示す要部の断面図で、環状をなすパッキン１を外周側に頭脚部２を、内周側に基台部５を設けた断面凸形の一体に形成し、頭脚部２は外周摺接辺３ａを断面半円形に形成して、この断面半円形の円弧辺端をその径（Ｒ）の幅で僅かに延長した両側辺３ｂ，３ｂを窄小して形成した円形頭部３と、その窄小頚部３ｃから平行に延長させた窄小両側辺で両側に空洞部６を形成した脚部４とから成り、該頭脚部２の脚部４の基端４ａを幅広帯状の基台部５の環状に沿う幅方向の中央に一体に接続成形して環状パッキン１を構成する。
【００１４】
円形頭部３の摺接辺３ａの断面円弧に対角対向する窄小頚部３ｃの角部に、摺接辺３ａ半径（Ｒ）の３２〜３６％に相当するアール（円弧）を付し、また、基台部５と脚部４の基端４ａとの角部も同様にアール（円弧）を付して成り、環状パッキン１は実施例の図３，４に示すようにボールタップ式バルブなどに使用するもので、ボールタップ式のバルブ８においてスピンドル９のスプール９ａ上に設けた受溝９ｂに、合成樹脂など硬質資材から成る有端または無端の環状の支持枠７，７を上下から添えて装着する。
【００１５】
パッキン１を装着したスピンドル９は、先端フロートの浮力で上下に揺動する梃子杆１０に連結したレバー１１により、シリンダー８ａ内で上下摺動させてスピンドル９上の弁体９ｃでバルブ８の弁座部８ｂを開閉して流体を供給または停止させる。
【００１６】
円形頭部３の窄小頚部３ｃに設けたアール（円弧）部は、図４，５に示すように摺動時の揺動傾斜応力に対し滑らかな抵抗作用となって働き、ことに摺動方向を切り換えるとき円形頭部３の摺接辺３ａの破線で示す揺動傾斜による応力を制御すると共に、揺動方向転換時の復元力を助けて摺動および始動を一層円滑にし、併せて確実な水密性が得られるもので、このアール（円弧）部を対角対向する摺接辺３ａの断面半径（Ｒ）の３２〜３６％に設定することにより、バランスのとれた上記作用が容易に得られる。
【００１７】
また、脚部４の基端４ａと基台部５との角部に、前記窄小頚部３ｃと同様のアール（円弧）部を設けることにより、さらに滑らかな始動および摺動が得られるものである。
【００１８】
【実施例】
他の実施例として、図６に示す環状パッキンは、円形頭部３とアール（円弧）部を設けない窄小頚部３ｃの幅で形成した脚部４とで頭脚部２を構成し、該脚部４の基端４ａを基台部５に一体に接続成形したパッキン１では、円形頭部３の断面半円形をなす延長円周上に脚部４の中央部が当たるべく、窄小頚部３ｃから基端４ａまでの脚部４の長さ（高さ）を設定することにより、円形頭部３は断面円形状にいずれの方向にも等しい径をもち、環状の半径方向に直交するいずれの方向にも均等した弾性力が働く。これに加え摺動時における揺動傾斜応力を窄小頚部３ｃと脚部４の空洞部６で吸収することにより、前記弾性力をいずれの揺動傾斜にも均等して働かせて確実な水密性と円滑な摺動が得られるものである。
【００１９】
これら実施例における環状パッキン１は、環状の半径方向への各部の長さ（高さ）を円形頭部３の摺接辺３ａの断面半径（Ｒ）に対し、摺接辺３ａの円弧辺端に続く側辺３ｂを４５〜４９％、脚部を８８〜９２％、基台部５を１５４〜１５８％、この基台部５の幅（厚み）を４９７〜５０３％でそれぞれ形成し、空洞部６を形成する脚部４の両脇の窄小率を摺接辺３ａの断面半径（Ｒ）に対し、それぞれ３６〜３８％に設定して脚部４の幅（厚み）を形成することにより、水密性と円滑な摺動とのバランスを最も良好に保つことができることは実験により確かめられており、円形頭部３の摺接辺３ａの断面半径の円周上が、脚部４の長さ（高さ）方向の中央に及ぶことによって、断面円形状をなす円形頭部３が環状の半径方向に直交するいずれの方向にも均一に弾力性が働く作用を導き出すことができる。
【００２０】
【数１】
0004698795.tif 000002
【００２１】
ここで、これら割合の寸法値を上記数式（１）で説明すると、脚部４の窄小率は、摺動時に円形頭部３の摺接辺３ａが摺動方向へ変形する量ｙに対応して基端４ａに生じる曲げ応力を極力小さくするために、摺接辺３ａの断面半径（Ｒ）の３６〜３８％と比較的小さい値とした。このとき、円形頭部３の摺接辺３ａが半径方向へ変形する量ｘは、基端４ａから円形頭部３の摺接辺３ａまでの距離をＬとすると、数値解析の結果から近似的に前記数式（１）と表現された。この寸法値の範囲は、確実な水密性を保ちつつ円滑な摺動を得るために必要適正な値ｘが、値ｙをむやみに大きくすることなく、かつ基端４ａでの曲げ応力を極力小さく制御することができるように、数式（１）の関係式を用いて求められ、さらに、これを実験により確認されたものである。
【００２３】
上記の各実施例では、いずれも頭脚部２の円形頭部３を外周側に、脚部４を内周側に設けた環状パッキン１について説明したが、この各部３，４を内外周側に入れ替えて逆に設けて環状パッキン１を構成する（図示省略）ことも可能である。
【００２４】
【発明の効果】
この発明の環状パッキンは上記で説明した構成から成り、パッキンにおける断面円形の円形頭部を窄小頚部と空洞部を有する脚部により、摺動時のつぶれおよび揺動傾斜による応力を吸収して、円形頭部がもついずれの方向へも均一に弾性力が働く作用を活用し、これによって摺動時のシリンダー壁面への円形頭部の圧接力を均一に維持することができる。
【００２５】
従って、バルブにおける摺動時のパッキンの円形頭部摺接辺の揺動傾斜方向に関わりなく、常にシリンダー壁への弾性力が変わらないので、円滑な摺動が得られ、ことに、摺動方向を切り換える転換時の始動に顕著に現れると共に、確実な水密性も同様に得られ、製造上ではつぶれ代の許容量が寛容となって生産効率を向上させるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を実施せる環状パッキンの一部を欠いて示す正面図である。
【図２】図１の環状パッキン要部を拡大して示す断面図である。
【図３】この発明の環状パッキンを装着したボールタップ式バルブの要部を縦断して示す正面図である。
【図４】図３のバルブ要部を拡大して示す断面図である。
【図５】図４における環状パッキンの摺動過程での変形状態を示す断面図である。
【図６】この発明の他の実施例を示す環状パッキンの一部を切欠いて示す正面図である。
【符号の説明】
１  パッキン
２  頭脚部
３  円形頭部
３ａ  摺接辺
３ｂ  側辺
３ｃ  窄小頚部
４  脚部
４ａ  基端
５  基台部
６  空洞部
【図１】
0004698795.tif 000003
【図２】
0004698795.tif 000004
【図３】
0004698795.tif 000005
【図４】
0004698795.tif 000006
【図５】
0004698795.tif 000007
【図６】
0004698795.tif 000008