(57)【要約】【課題】装置のコンパクト化等により、十分なシール溝が形成されず、特にシール溝深さがシール溝の幅よりも大きい場合に有効に密封できる溝付Ｕ字状シールを提供することを目的とする。【解決手段】内径側リップ部12及び外径側リップ部13を有する環状シール本体11に、軸心一方向に開口する環状の開口溝部14を中間壁15を介して内径側及び外径側２ヶ所設け、前記開口溝部14それぞれにバネ部材16を設ける。これより、内径側リップ部12と外径側リップ部13の肉厚を薄くでき、バネ部材16の復元力を十分シール面圧にできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径側リップ部および外径側リップ部を有する環状シール本体に、軸心一方向に開口する環状の開口溝部を内径側および外径側に並設し、前記開口溝部に弾性部材を収容してなることを特徴とするＵ字状シール。
【請求項２】
前記弾性部材それぞれは、シール本体の開口方向と同一方向に開口してシール本体の開口溝部内壁に弾性的に付勢する板バネであって、その軸心方向作用位置と前記内径側リップ部及び外径側リップ部の突起部の頂部の軸心方向位置を、一致させたことを特徴とする請求項１に記載のＵ字状シール。
【請求項３】
前記弾性部材がゴム製のＯリングであることを特徴とする請求項１に記載のＵ字状シール。
【請求項４】
前記開口溝部は、中間壁を介して内径側および外径側に２本並設され、その中間壁の径方向肉厚は、内径側リップ部および外径側リップ部の径方向肉厚の最小となる部分よりも大きくなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＵ字状シール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧・空圧機器、冷凍機器のシールとして使用され、特にエアコン等のコンプレッサーのシールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来では、油圧・空圧機器や冷凍機器に軸もしくはシリンダの密封用シールとしてゴム材からなるＯリングが使用されている。すなわち、軸部材にシール溝を設け、シール溝にＯリングを装着し、ハウジング内に軸部材を挿通することでＯリングに押圧が与えられる。すなわち、図２に示すように、Ｏリング４が押し潰されると、Ｏリング４とハウジング２の接触面および、軸部材３のシール溝31の接触面がシール面となって、密封流体は密封される。
【特許文献１】特開平９−１５２０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、近年の装置のコンパクト化等に伴い、軸部材あるいはハウジングに設けられるシール溝は、十分な大きさを確保することができない場合があり、たとえば、コンプレッサーの圧縮部の容積を大きく保ちたいような場合、図３に示すようにシール溝31の深さＤよりも幅Ｗの方が小さいシール溝31となる場合がある。この場合、Ｏリング４を装着しても寸法上ハウジング等でＯリング４を十分に押し潰すことができず、その結果、十分なシール力が得られず密封流体が漏れる恐れがある。
【０００４】
一方、同様のシール溝31に使用されるシールとして、Ｏリング以外に図４に示すような樹脂製のシール本体11の開口溝部14に金属製板バネ状のバネ部材16を１つ介在させた断面Ｕ字状の環状シール１を用いることがある。
【０００５】
この樹脂製のＵ字状シール１は、シール本体11の内径側リップ部12および外径側リップ部13の突起部121、131が軸部材３のシール溝31内径側壁面とハウジング２に当接することでシール面を形成する。また、開口溝に断面Ｕ字状又はＶ字状の金属からなるバネ部材16を介在させており、シール本体11の開口溝部14が開口する方向に常に復元力が作用する構成である。そしてＵ字状シール1を軸部材３に装着し、軸部材３をハウジング２内に挿通すると、シール本体11の開口溝部14が閉口する方向に押圧されると、シール本体11自体のリップ部12、13の復元力に加え、バネ部材16の復元力がシール面に伝達して開口溝部14を開口する方向に作用するため、シール力が増大し、バネ部材16が介在しないものに比べて、シール効果が大きくなるという特徴がある。
【０００６】
このＵ字状シール１を、前述のように、シール溝31の形状が深さＤよりも幅Ｗの方が小さいシール溝31に適用する場合には、図５に示すようなＵ字状シールとなる。すなわち、Ｕ字状シール１の開口溝部14の開口側を密封流体の高圧側に向けて装着した時、シール溝31の内径側壁面とハウジング２に接触させる必要があるため、シール本体11のシール溝31深さ方向に広く成形する必要がある。そして、バネ部材16を収容する開口溝部14は、シール本体11断面の幅方向に対しほぼ中央に設けたものである。
【０００７】
しかしながら、図５のＵ字状シール１では、内径側リップ部12および外径側リップ部13が厚くなりすぎてしまい、シール本体11の押圧時において、図５の矢印で示すがごとく、バネ部材16の復元力が突起部121、131にほとんど伝達されず、シール面に効果的なシール力を得ることができないという問題があった。この問題に対し、復元力の強いバネ部材16を用いることも考えられるが、あまりにも復元力が高すぎると、押圧を与えても変形しにくくなるため、Ｕ字状シール１を装着した軸部材３をハウジング２に挿通する際に、シール本体11の開口溝部14が開口する方向に作用する力が強く、嵌め込みにくくなるという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、シール溝の深さが深くなっても、シール本体の開口溝部に設けられるバネ部材の復元力を有効に作用させ、シール力を損ねることなく、さらにＵ字状シールを装着した軸部材をハウジングに容易に装着できるＵ字状シールを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明では、内径側リップ部および外径側リップ部を有する環状シール本体に、軸心一方向に開口する環状の開口溝部を内径側および外径側に並設し、前記開口溝部に弾性部材を収容してなることを特徴としている。
【００１０】
また、前記弾性部材それぞれは、シール本体の開口方向と同一方向に開口してシール本体の開口溝部内壁に弾性的に付勢する板バネであって、その軸心方向作用位置と前記内径側リップ部及び外径側リップ部の突起部の頂部の軸心方向位置を、一致させるとともに、前記開口溝部は、中間壁を介して内径側および外径側に２本並設され、その中間壁の径方向肉厚は、内径側リップ部および外径側リップ部の径方向肉厚の最小となる部分よりも大きくなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、Ｏリングや従来のＵ字状シールが使用できなかった深さが比較的深いシール溝であっても、シール面においてシール面圧を有効に得ることができ、シール力を低下させずにシールを行うことができる。
また、シール溝の幅Ｗ方向に制限がある装置に対して使用可能であるため、軸部材およびハウジングを長尺化することなく、圧縮部を大型化しつつ装置全体をコンパクトに設計すること等に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態を以下に詳説する。実施例においては、弾性部材が板バネのバネ部材である場合について説明する。
図１は、本発明のＵ字状シール１を軸部材３に装着し、ハウジング２内に挿通させた状態を示す図である。
【００１３】
図１のＵ字状シール１において、シール本体11は円環形状であり樹脂で製作され、シール本体１の断面は、幅広の略長方形を有している。シール本体11の内径側には、内径方向に突出状の内径側リップ部12を備えており、その先端頂部である突起部121は、シール本体11の最内周面を形成している。また、シール本体11の外径側には、外径方向に突出状の外径側リップ部13を備えており、その先端頂部である突起部131は、シール本体11の最外周面を形成している。また、シール本体11の軸心方向両面は平坦面が形成され、軸心方向の一方向面には開口溝部14が設けられている。そして軸心方向寸法よりも径方向寸法が大きくなるように成形されている。
【００１４】
開口溝部14は、シール本体11の軸心一方向面に中間壁15を介して、中間壁15の径方向厚さが一定となるように内径側および外径側に２本並んで環状に設けられている。実施例では２つの開口溝部14はその断面がＵ字の同形状であり、シール本体11の軸心方向において、約３／４の溝深さを有している。そして、開口溝部14の開口部付近には、外径側リップ部13から中間壁15に向かう突起および内径側リップ部12から中間壁15に向かう突起が円周上に設けられており、後述するバネ部材16が開口溝部14から脱落することを防止できるようになっている。
【００１５】
開口溝部14内に設けられるバネ部材16は、断面略Ｖ字状の金属製の板バネである。バネ部材16は、開口溝部14内にその屈曲部が開口溝部14の底面に当接するように配置され、バネ部材16の開口先端部が常に開口して、開口溝部14の内壁を押圧することで、開口溝部内に弾性的に固定される。また、バネ部材16の開口先端部の一方、すなわち外径側開口溝部14に設けられたバネ部材16は、外径側リップ部13から中間壁15に向かう突起により、また内径側開口溝部14に設けられたバネ部材16は、内径側リップ部12から中間壁15に向かう突起により、その飛び出し等を抑えられている。
【００１６】
また、開口溝部14内にバネ部材16を設けただけの自然状態においては、開口溝部14の内壁に接触するバネ部材16の先端部は、内径側リップ部12の突起部121頂部および外径側リップ部13の突起部131頂部と軸方向位置がほぼ一致しており、バネ部材16が開口方向への押圧を効率よく内径側リップ部12の突起部121および外径側リップ部13の突起部131に伝達されるようになっている。なお、この開口溝部14の内壁に接触するバネ部材16の先端部の軸心方向位置を軸心方向作用位置と称す。
【００１７】
また、開口溝部14の間には、中間壁15が設けられている。この中間壁15は、バネ部材16の復元力により押圧されることによって、変形しない程度の剛性を有する程度の厚さで形成されている。少なくとも内径側および外径側リップ部の径方向肉厚が最小となる厚さよりも厚くなるように成形されている。
【００１８】
内径側リップ部12および外径側リップ部13は、シール本体11の最内径部および最外径部を形成しており、軸心方向作用位置に相当する位置の突起部121、131がそれぞれシール溝31およびハウジング２の壁面に接触し、シール面を形成している。内径側および外径側リップ部12、13は、径方向から押圧されると開口溝部14に収容されたバネ部材16から反力を受け、シール面におけるシール力を得るようになっているため、内径側および外径側リップ部12、13の剛性が高すぎるとバネ部材16からの反力をシール面に伝達できなくなる。
【００１９】
そのため、軸心方向作用位置に相当する位置の突起部121、131は、シール面圧を高めるために凸状としているが、突起部121、131以外の部分では薄く成形し、バネ部材16からの反力を伝達できるようになっている。好ましくは、中間壁15の肉厚を厚くして剛性を高め、バネ部材16からの反力を内径側および外径側リップ部12、13に効率よく伝達する形態が好ましい。したがって、内径側および外径側リップ部12、13の径方向肉厚のうち、最小となる部分、すなわちリップ部のうち突起部を除いた部分が、中間壁15よりも薄く成形されていればよいこととなる。
【００２０】
次に、本発明のＵ字状シール１を軸部材３に装着し、軸部材３をハウジング２に挿通した実施形態について説明する。
【００２１】
Ｕ字状シール１を軸部材３に装着し、Ｕ字状シール１の開口溝部14の開口部が高圧側に向くように軸部材３をフランジ２に挿通固定すると、シール本体11の内径側リップ部12の突起部121がシール溝31の内径側壁面に圧接し、また外径側リップ部13の突起部131がハウジング２壁面に圧接することで、それぞれがシール面を形成しつつ、Ｕ字状シール１は押圧固定される。
【００２２】
内径側リップ部12および外径側リップ部13が押圧されることで、開口溝部14内に弾発的に収容されているバネ部材16もそれぞれ開口部が閉口する方向に押圧され、金属製のバネ部材16が収縮し弾性的に復元力が発生する。本発明のＵ字状シール１においては、剛性のある中間壁15が設けてあり、さらに中間壁15に対して対象となるように開口溝部14を設けているため、バネ部材16の復元力が中間壁15に作用しても確実に受け止めることができると共に、内径側リップ部12および外径側リップ部13にほぼ均等な力が作用する。
【００２３】
したがって、中間壁15よりも薄く成型されている内径側リップ部12および外径側リップ部13に無駄なく均等に伝達され、バネ部材16からシール面双方に必要なシール面圧を得ることができる。
【００２４】
なお、本実施例においては、金属製のバネ部材16である場合について説明したが、Ｕ字状シール１を押圧した際に弾性的復元力を持つものであれば特に限定しない。たとえば、ゴム製のＯリングを使用する構成でもよい。ただし、開口溝部14には２ヶ所とも同じバネ部材を設けることが内径側と外径側のシール面圧を均等にするために好ましい。
【００２５】
また、シール本体１の材料としては、ＰＴＦＥやブロンズ、カーボン繊維、グラファイトもしくはガラス繊維などの充填材入りＰＴＦＥやポリアミド樹脂やポリエチレン樹脂などシールを成型する樹脂から選定すればよく、特に限定しない。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上説明したように、本発明のＵ字状シールは、シール溝の設置に制限のある場合において、Ｏリングや従来のＵリングでは十分なシール面圧を得られないシール溝に適用してもシール性能を確保できる点で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のＵ字状シールの組み付け状態を示す断面図である。
【図２】従来のＯリングの組み付け状態を示す断面図である。
【図３】深めのシール溝にＯリングを装着した断面図である。
【図４】従来のＵ字状シールを示す断面図である。
【図５】従来のＵ字状シールを変形させた断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    Ｕ字状シール
２    ハウジング
３    軸部材
４    Ｏリング
１１  シール本体
１２  内径側リップ部
１３  外径側リップ部
１４  開口溝部
１５  中間壁
１６  バネ部材
３１  シール溝
１２１  突起部
１３１  突起部
【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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