(57)【要約】【課題】  第１部材が第２部材に対してスムースに移動することができ、かつ、長寿命の摺動シールを提供すること。【解決手段】  摺動シール１１の内周面に周方向に形成され、第１部材１２の摺動面２２に摺動自在に圧接する第１及び第２リップ１９、２０と、第１リップ１９と第２リップ２０との間に形成された環状の潤滑剤保持溝２３と、摺動シール１１の外周面に周方向に形成された第１〜第３固定凸部２５、２６、２７と、摺動シール１１の外周面に周方向に形成され、第１固定凸部２５と第２固定凸部２６との間に形成された第１逃げ溝２８、及び第２固定凸部２６と第３固定凸部２７との間に形成された第２逃げ溝２９とを備え、第１及び第２リップ先端部１９ａ、２０ａが、第１及び第２逃げ溝２８、２９に対して、摺動シール１１の径方向の内側に形成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材が第２部材に対して移動自在であり、この２つの部材間の環状隙間を密封するためのものであり、前記第１又は第２部材に設けられた環状の装着溝に装着される摺動シールにおいて、
前記摺動シールの前記装着溝の開口側の第１周面に周方向に形成され、かつ、前記摺動シールの中心線方向に互いに間隔を隔てて設けられ、前記第２又は第１部材の摺動面に摺動自在に圧接する第１リップ及び第２リップと、
前記第１リップと前記第２リップとの間に形成された環状の潤滑剤保持溝と、
前記摺動シールの前記装着溝の底面側の第２周面に周方向に形成され、前記摺動シールの中心線方向に互いに間隔を隔てて設けられた第１固定凸部、第２固定凸部、及び第３固定凸部と、
前記第２周面に周方向に形成され、前記第１固定凸部と前記第２固定凸部との間に形成された第１逃げ溝、及び前記第２固定凸部と前記第３固定凸部との間に形成された第２逃げ溝とを備え、
前記第１及び第２リップの先端部が、それぞれと対応する前記第１及び第２逃げ溝に対して、前記摺動シールの径方向の内側又は外側に形成されていることを特徴とする摺動シール。
【請求項２】
前記第１及び第２リップは、前記摺動シールの中心線を通る断面形状において、それぞれのリップの中央に向かうに従って、前記摺動シールの径方向の高さ寸法が大きくなる形状であることを特徴とする請求項１記載の摺動シール。
【請求項３】
前記第１及び第２リップの前記高さ寸法が、略同一であることを特徴とする請求項２記載の摺動シール。
【請求項４】
前記第１及び第２リップの前記高さ寸法が、前記第１リップの方が前記第２リップよりも大きいことを特徴とする請求項２記載の摺動シール。
【請求項５】
前記高さ寸法が大きい前記第１リップを、密封対象流体の高圧側に設け、
前記高さ寸法が小さい前記第２リップを、密封対象流体の低圧側に設けたことを特徴とする請求項４記載の摺動シール。
【請求項６】
前記第１、第２、及び第３固定凸部は、前記摺動シールの中心線を通る断面形状において、それぞれの固定凸部の中央に向かうに従って、前記摺動シールの径方向の高さ寸法が大きくなる形状であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の摺動シール。
【請求項７】
前記第１部材の前記第２部材に対する移動範囲が２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の摺動シール。
【請求項８】
前記潤滑剤保持溝に潤滑剤が保持されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の摺動シール。
【請求項９】
材質が熱可塑性エラストマーであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の摺動シール。
【請求項１０】
密封対象流体が気体であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の摺動シール。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の摺動シールと、この摺動シールの低圧側密封対象流体に向かう側の側面に隣接して配置されるバックアップリングとを備えることを特徴とする組合せ摺動シール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１部材が第２部材に対して移動自在である２つの部材間の環状隙間を密封するためのものであり、例えば流体圧が作用する小ストロークで作動する摺動部分に適用することができる摺動シール及び組合せ摺動シールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の密封装置の一例を図９（ａ）、（ｂ）を参照して説明する（例えば、特許文献１参照。）。この密封装置１は、１つの摺動リング２と、２つのゴム状弾性体リング３が組み合わさった状態で、ピストン４に設けられた環状の溝５に装着されて使用されるものである。
【０００３】
摺動リング２は、リング本体部２ａと、一対のリップ部２ｂ、２ｂとを有する構成である。この一対のリップ部２ｂ、２ｂは、リング本体部２ａの溝開口側の端部から、この摺動リング２の中心線６方向両側に向かって延びるように形成されている。
【０００４】
２つの各ゴム状弾性体リング３、３は、リング本体部２ａにおける前記中心線６方向に互いに反対側に向かう側面と、溝５の互いに対向する２つの内側面との間に形成されている２つの各空間に装着されている。これら各ゴム状弾性体リング３、３は、リップ部２ｂ、２ｂと溝底面５ａとの間で径方向に圧縮された状態で装着されている。
【０００５】
この図９（ａ）、（ｂ）に示す密封装置１によると、高圧側の流体圧がゴム状弾性体リング３をリング本体部２ａの側面に押し付けることによって、ゴム状弾性体リング３が変形して、このゴム状弾性体リング３が高圧側のリップ部２ｂをシリンダ７の内周面である摺動面７ａに押し付ける状態となる。これによって、リップ部２ｂと摺動面７ａとの間のシール性を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−４３６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、図９（ａ）、（ｂ）に示す従来の密封装置１では、流体圧が高圧になるほど、ゴム状弾性体リング３が高圧側のリップ部２ｂをシリンダ７の摺動面７ａに押し付ける力が大きくなって、この摺動リング２の摺動面７ａに対する始動摩擦抵抗（摺動し始めの摩擦抵抗）及び摺動摩擦抵抗が大きくなる。
【０００８】
そのため、小さい始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗が要求されるような小型機器に対して当該従来の密封装置１を使用することは、摺動側であるピストン４等の作動を阻害することになり適切でない。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、小さい始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗を実現して、第１部材が第２部材に対してスムースに移動することができ、かつ、長寿命の摺動シール及び組合せ摺動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】
【００１０】
本発明に係る摺動シールは、第１部材が第２部材に対して移動自在であり、この２つの部材間の環状隙間を密封するためのものであり、前記第１又は第２部材に設けられた環状の装着溝に装着される摺動シールにおいて、前記摺動シールの前記装着溝の開口側の第１周面に周方向に形成され、かつ、前記摺動シールの中心線方向に互いに間隔を隔てて設けられ、前記第２又は第１部材の摺動面に摺動自在に圧接する第１リップ及び第２リップと、前記第１リップと前記第２リップとの間に形成された環状の潤滑剤保持溝と、前記摺動シールの前記装着溝の底面側の第２周面に周方向に形成され、前記摺動シールの中心線方向に互いに間隔を隔てて設けられた第１固定凸部、第２固定凸部、及び第３固定凸部と、前記第２周面に周方向に形成され、前記第１固定凸部と前記第２固定凸部との間に形成された第１逃げ溝、及び前記第２固定凸部と前記第３固定凸部との間に形成された第２逃げ溝とを備え、前記第１及び第２リップの先端部が、それぞれと対応する前記第１及び第２逃げ溝に対して、前記摺動シールの径方向の内側又は外側に形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係る摺動シールによると、第１及び第２部材間の環状隙間のうち、摺動シールの第１及び第２リップが、第２又は第１部材の摺動面に圧接するその摺動面側の隙間を、この第１及び第２リップによって密封することができる。そして、摺動シールの第１〜第３固定凸部が、装着溝の底面に圧接するその底面側の隙間を、この第１〜第３固定凸部によって密封することができる。このようにして、摺動シールが第１及び第２部材間の環状隙間を密封することができる。
【００１２】
また、第１及び第２リップの先端部が、それぞれと対応する第１及び第２逃げ溝に対して、摺動シールの径方向の内側又は外側に形成されているので、これら第１及び第２リップの先端部が摺動面との圧接によって押し潰されたときに、第１及び第２リップが第１及び第２逃げ溝の空間に入り込む方向にこの摺動シールが比較的柔軟に変形して、第１及び第２リップと、摺動面との間の始動摩擦抵抗（摺動し始めの摩擦抵抗）及び摺動摩擦抵抗を低減することができる。これによって、第１部材が第２部材に対してスムースに移動することができるし、第１及び第２リップの摩耗を低減することができる。
【００１３】
更に、第１リップと第２リップとの間に形成された環状の潤滑剤保持溝に潤滑剤を保持することができる。この潤滑剤は、第１部材が第２部材に対して移動するときに、第１及び第２リップと、摺動面との間の摺動部分を潤滑することができる。よって、第１及び第２リップと、摺動面との間の始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗を小さくすることができ、第１及び第２リップの摩耗を低減することができる。
【００１４】
本発明に係る摺動シールにおいて、前記第１及び第２リップは、前記摺動シールの中心線を通る断面形状において、それぞれのリップの中央に向かうに従って、前記摺動シールの径方向の高さ寸法が大きくなる形状とするとよい。
【００１５】
このようにすると、第１及び第２リップの各先端部を、装着溝の開口側の外角部と摺動面との間の隙間から引き離すことができ、これによって、第１部材が第２部材に対して移動するときに、第１及び第２リップの先端部がその隙間に入り込んで噛み込むことを防止することができる。よって、それが原因する密封度の低下を防止できる。
【００１６】
本発明に係る摺動シールにおいて、前記第１及び第２リップの前記高さ寸法が、略同一であるものとするとよい。
【００１７】
このように、第１及び第２リップの前記高さ寸法を略同一にすると、摺動シールの製造が簡単となる。
【００１８】
本発明に係る摺動シールにおいて、前記第１及び第２リップの前記高さ寸法が、前記第１リップの方が前記第２リップよりも大きいものとするとよい。
【００１９】
このように、高さ寸法について、第１リップの方が第２リップよりも大きくなるようにすると、摺動シールの使用時において、第１リップの摺動面との圧接による潰し代を大きく設定することができる。これによって、例えば摺動シールの熱劣化（圧縮永久歪み）に対する第１リップの弾性復元範囲（弾性復元力）の余裕度、及び第１リップの摺動面との間で生じる摩耗に対する余裕度を大きくすることができる。よって、摺動シールの寿命を長引かせることができる。
【００２０】
また、高さ寸法について、第１リップの方が第２リップよりも大きくなっているが、その寸法を適切に設定することにより、当該第１及び第２リップと摺動面との間の始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗の合計値を、例えば第１及び第２リップの高さ寸法が同一の当該第１及び第２リップと摺動面との間の始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗の合計値に近づけることができるし、一致させることもできる。これによって、高さが相違する第１及び第２リップを有する当該摺動シールを使用したときでも、第１部材を第２部材に対してスムースに移動させることが可能となる。
【００２１】
本発明に係る摺動シールにおいて、前記高さ寸法が大きい前記第１リップを、密封対象流体の高圧側に設け、前記高さ寸法が小さい前記第２リップを、密封対象流体の低圧側に設けるとよい。
【００２２】
このようにすると、第１リップによって高圧側の密封対象流体を密封することができる。これによって、第１リップと第２リップとの間に形成された潤滑剤保持溝に保持されている潤滑剤が、高圧の密封対象流体によって低圧側に押し出されることを防止でき、潤滑剤を有効に使用することができる。
【００２３】
本発明に係る摺動シールにおいて、前記第１、第２、及び第３固定凸部は、前記摺動シールの中心線を通る断面形状において、それぞれの固定凸部の中央に向かうに従って、前記摺動シールの径方向の高さ寸法が大きくなる形状とするとよい。
【００２４】
このようにすると、第１、第２、及び第３固定凸部が、装着溝の底面に圧接する面圧を大きくすることができ、この圧接部分の密封度の向上を図ることができる。その結果、高圧側密封対象流体に対する密封度の向上を図ることができる。
【００２５】
本発明に係る摺動シールにおいて、前記第１部材の前記第２部材に対する移動範囲が２ｍｍ以下であるものとするとよい。
【００２６】
第１部材の第２部材に対する移動範囲が２ｍｍ以下であり、かつ、潤滑剤保持溝に潤滑剤が保持されていない場合は、第１及び第２リップと、摺動面との間の摺動範囲の部分に対して、潤滑剤を継続して行き渡らせることが困難なことがある。しかし、本発明では、潤滑剤保持溝に保持されている潤滑剤によって、その２ｍｍ以下の摺動範囲の部分を継続して潤滑することができる。その結果、上記のように、第１及び第２リップと、摺動面との間の始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗を小さくして、第１及び第２リップの摩耗を低減し、摺動シールの寿命を長引かせることができる。
【００２７】
本発明に係る摺動シールにおいて、前記潤滑剤保持溝に潤滑剤が保持されているものとするとよい。
【００２８】
このように、潤滑剤保持溝に保持されている潤滑剤は、上記と同様の作用を奏することができる。
【００２９】
本発明に係る摺動シールにおいて、材質が熱可塑性エラストマーであるものとするとよい。
【００３０】
熱可塑性エラストマーは、耐摩耗性に優れているので、第１及び第２リップの摩耗を低減することができ、摺動シールの寿命を長引かせることができる。
【００３１】
本発明に係る摺動シールにおいて、密封対象流体が気体であるとよい。
【００３２】
このように、密封対象流体が気体である場合は、例えば油の場合と違って、第１及び第２リップが圧接して摺動する第１又は第２部材の摺動面に対して潤滑作用を成し得ないが、潤滑剤保持溝に保持されている潤滑剤によって摺動部分を潤滑することができる。よって、当該摺動シールは、密封対象流体が気体である場合には、特に有効な用途である。
【００３３】
本発明に係る組合せ摺動シールは、本発明に係る摺動シールと、この摺動シールの低圧側密封対象流体に向かう側の側面に隣接して配置されるバックアップリングとを備えることを特徴とするものである。
【００３４】
本発明に係る組合せ摺動シールによると、バックアップリングを摺動シールの低圧側密封対象流体に向かう側の側面に隣接して配置している。これによって、第１部材が第２部材に対して移動するときに、例えば第２リップの先端部が、装着溝の開口側の外角部と摺動面との間の隙間に入り込んで噛み込むことを防止することができる。よって、それが原因する密封度の低下を防止できるし、潤滑剤の漏えいも防止できる。
【発明の効果】
【００３５】
この発明に係る摺動シール及び組合せ摺動シールによると、第１及び第２逃げ溝を形成して、第１及び第２リップと、摺動面との間の始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗を小さくすることができる構成としたので、例えば密封対象流体が高圧気体であっても、その高圧気体が摺動摩擦抵抗等を大きくするように摺動シールに対して作用することを抑制し、小さい始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗を実現することができる。よって、第１部材が第２部材に対してスムースに移動できるようにすることができる。
【００３６】
そして、潤滑剤保持溝に保持された潤滑剤によって、外部からこの摺動部分に潤滑剤が供給されない場合でも、第１及び第２リップの摩耗の低減を図ることができ、摺動シールの寿命を長引かせることができる。
【００３７】
また、本発明に係る摺動シールは、部品点数が１つで済むので、それのコンパクト化及び製造費用の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の第１実施形態に係る摺動シールを第２部材の装着溝に装着した状態を示す一部省略断面図である。
【図２】図１に示す摺動シールの断面図である。
【図３】同発明の第２実施形態に係る摺動シールを示す断面図である。
【図４】同発明の第３実施形態に係る摺動シールを示す断面図である。
【図５】同第３実施形態の摺動シールに設けられている高さが相違する第１及び第２リップを説明するための一部省略模式図である。
【図６】同発明の第４実施形態に係る摺動シールを示す断面図である。
【図７】同発明の第５実施形態に係る摺動シールを第２部材の装着溝に装着した状態を示す一部省略断面図である。
【図８】同発明の第６実施形態に係る組合せ摺動シールを第２部材の装着溝に装着した状態を示す一部省略断面図である。
【図９】（ａ）は、従来の密封装置をピストンに装着した状態を示す一部省略断面図、（ｂ）は、図９（ａ）に示す密封装置の部分破断斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明に係る摺動シールの第１実施形態を、図１及び図２を参照して説明する。この摺動シール１１は、図１に示すように、例えば第１部材１２が第２部材１３に対して往復移動自在である２つの部材間の環状隙間１４を密封することができるものであって、密封対象流体圧が作用すると共に、小ストローク（例えば２ｍｍ以下のストローク）で作動する第１部材１２を備える機器１５に使用することができるものである。また、例えば密封対象流体（圧力流体）は、気体であり、その圧力は、２〜７０ＭＰａである。
【００４０】
そして、この図１に示す第１及び第２部材１２、１３を備えている機器１５は、例えば圧力調整弁である。摺動側の第１部材１２は、弁体であり、図１に表れている部分は、円柱状の弁本体部であり、弁体の一部を成している。固定側の第２部材１３は、弁体によって開閉される弁孔（図示せず）、及びこれに連通して形成されている円筒状の装着孔１６を備えるハウジングである。この装着孔１６に弁本体部（第１部材１２）が、図１に示す移動方向１７に摺動自在に装着されており、この装着孔１６を形成する内周面に円環状の装着溝１８が形成されている。この円環状の装着溝１８の断面形状は、矩形であり、この矩形断面の装着溝１８に摺動シール１１が装着されている。
【００４１】
ただし、この実施形態では、摺動シール１１を比較的短いストロークで作動する摺動部分の密封性確保に使用したが、これに代えて、比較的長いストロークで作動する摺動部分の密封性確保に使用することができる。そして、当該摺動シール１１は、上記２〜７０ＭＰａ以外の圧力において使用される機器の摺動部分にも使用することができる。
【００４２】
更に、この実施形態では、摺動シール１１を圧力調整弁に使用したが、これ以外の例えばピストン用シールやロッドシール等を備える他の機器の密封性確保にも使用することができる。
【００４３】
摺動シール１１は、図２に示すものであり、例えば材質が熱可塑性エラストマーであり、具体的には、ポリウレタン製である。熱可塑性エラストマーは、架橋ゴム材料と樹脂材料の中間的な弾性を有するもので、硬度にして、ＪＩＳ Ａ（デュロメータＡ）９０〜９６程度のものが好ましい。この実施形態では、ウレタン系（ＰＵ）のエラストマーを使用している。ただし、材質は、これに限定されるものではなく、スチレン系（ＳＢＣ）、オレフィン系（ＴＰＯ）、塩ビ系（ＴＰＶＣ）、エステル系（ＴＰＥＥ）、アミド系（ＴＰＡＥ）等種々の材料が適用可能である。
【００４４】
摺動シール１１は、図１及び図２に示すように、略短円筒形状のシール本体部１１ａを有し、図１に示す装着溝１８の開口側のシール本体部１１ａの内周面（第１周面）に周方向全体に亘って第１リップ１９及び第２リップ２０が形成されている。この第１及び第２リップ１９、２０は、摺動シール１１の中心線２１方向（図１に示す第１部材１２（弁本体部）の移動方向１７）に互いに間隔を隔てて設けられ、第１部材１２の外周面である摺動面２２に摺動自在に圧接されるものである。
【００４５】
そして、第１及び第２リップ１９、２０は、摺動シール１１の中心線２１を通る断面形状が、それぞれのリップ１９、２０の中央に向かうに従って径方向の高さ寸法が大きくなる略三角形であって、これら第１及び第２リップ１９、２０の高さ寸法Ｈ１とＨ２（図２参照）が略同一である。この第１リップ１９の高さ寸法Ｈ１とは、第１リップ１９及びシール本体部１１ａの径方向の合計高さであり、第２リップ２０の高さ寸法Ｈ２とは、第２リップ２０及びシール本体部１１ａの径方向の合計高さである。
【００４６】
また、図１及び図２に示すように、第１リップ１９と第２リップ２０との間には、円環状の潤滑剤保持溝２３が形成されている。この潤滑剤保持溝２３には、グリス等の潤滑剤２４が保持されている。この潤滑剤保持溝２３の断面形状は、略逆台形に形成されている。この潤滑剤２４は、図１に示す第１及び第２リップ１９、２０と、この第１及び第２リップ１９、２０に対して圧接して摺動する第１部材１２（弁本体部）の摺動面２２（外周面）との間を潤滑するためのものである。
【００４７】
更に、同各図に示すように、摺動シール１１の外周面（装着溝１８の底面１８ａ側の第２周面）には、第１固定凸部２５、第２固定凸部２６、及び第３固定凸部２７が設けられている。これら第１〜第３固定凸部２５、２６、２７は、当該外周面に周方向全体に亘って形成され、摺動シール１１の中心線２１方向に互いに間隔を隔てて設けられている。これら各第１〜第３固定凸部２５、２６、２７の断面形状は、略逆台形である。
【００４８】
そして、この第１固定凸部２５と第２固定凸部２６との間に第１逃げ溝２８が形成され、第２固定凸部２６と第３固定凸部２７との間に第２逃げ溝２９が形成されている。これら各第１及び第２逃げ溝２８、２９の断面形状は、略半円形である。
【００４９】
そして、図１及び図２に示すように、第１リップ１９の第１リップ先端部１９ａが、第１逃げ溝２８に対して、摺動シール１１の径方向の内側に形成されている。そして、第２リップ２０の第２リップ先端部２０ａが、第２逃げ溝２９に対して、摺動シール１１の径方向の内側に形成されている。
【００５０】
次に、上記のように構成された摺動シール１１の作用を、図１及び図２を参照して説明する。この摺動シール１１は、図１に示すように、第２部材１３（ハウジング）の装着孔１６の内周面に形成されている装着溝１８に装着され、この装着孔１６に対して第１部材１２（弁体の弁本体部）が図１の左右方向１７に移動できるようになっている。
【００５１】
そして、この摺動シール１１によると、第１部材１２の円筒形外周面である摺動面２２と、第２部材１３の装着孔１６を形成する円筒形内周面との間の環状隙間１４のうち、摺動シール１１の第１及び第２リップ１９、２０が第１部材１２の摺動面２２に圧接するその摺動面２２側の隙間を、この第１及び第２リップ１９、２０によって密封することができる。このとき、図１の二点鎖線で示すように、第１及び第２リップ先端部１９ａ、２０ａが押し潰されている。
【００５２】
また、摺動シール１１の第１〜第３固定凸部２５、２６、２７が、装着溝１８の底面１８ａに圧接するその底面１８ａ側の隙間を、この第１〜第３固定凸部２５、２６、２７によって密封することができる。このとき、図１に二点鎖線で示すように、第１〜第３固定凸部２５、２６、２７の先端部が押し潰されている。
【００５３】
このようにして、第１及び第２部材１２、１３間の環状隙間１４を摺動シール１１によって密封することができ、高圧側の密封対象流体を封止することができる。
【００５４】
更に、第１リップ先端部１９ａが、それと対応する第１逃げ溝２８に対して、摺動シール１１の径方向の内側に形成されているので、第１リップ先端部１９ａが摺動面２２との圧接によって押し潰されたときに、第１リップ１９が第１逃げ溝２８の空間に入り込む方向にこの摺動シール１１が比較的柔軟に変形することができる。これによって、第１リップ１９と、摺動面２２との間の始動摩擦抵抗（摺動し始めの摩擦抵抗）及び摺動摩擦抵抗を低減することができる。
【００５５】
同様に、第２リップ先端部２０ａが、それと対応する第２逃げ溝２９に対して、摺動シール１１の径方向の内側に形成されているので、第２リップ先端部２０ａが摺動面２２との圧接によって押し潰されたときに、第２リップ２０が第２逃げ溝２９の空間に入り込む方向にこの摺動シール１１が比較的柔軟に変形することができる。これによって、第２リップ２０と、摺動面２２との間の始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗を低減することができる。
【００５６】
従って、第１部材１２が第２部材１３に対してスムースに図１の移動方向１７に移動することができるし、第１及び第２リップ１９、２０の摩耗を低減することができる。
【００５７】
つまり、例えば密封対象流体が高圧気体であっても、その高圧気体が摺動摩擦抵抗等を大きくするように摺動シール１１に対して作用することを抑制し、小さい始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗を実現することができる。よって、第１部材１２が第２部材１３に対してスムースに移動できるようにすることができる。
【００５８】
また、第１リップ１９と第２リップ２０との間に形成された環状の潤滑剤保持溝２３に潤滑剤２４を保持することができ、この潤滑剤２４は、第１部材１２が第２部材１３に対して移動するときに、第１及び第２リップ１９、２０と、摺動面２２との間の摺動部分を潤滑することができる。よって、外部からこの摺動部分に潤滑剤が供給されない場合でも、第１及び第２リップ１９、２０と、摺動面２２との間の始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗を小さくして、第１及び第２リップ１９、２０の摩耗を低減し、摺動シール１１の寿命を長引かせることができる。
【００５９】
また、この摺動シール１１は、図１及び図２に示すように、部品点数が１つで済むので、それのコンパクト化及び製造費用の低減を図ることができる。
【００６０】
更に、図１に示すように、第１及び第２リップ１９、２０は、摺動シール１１の中心線２１を通る断面形状が、それぞれのリップ１９、２０の中央に向かうに従って径方向の高さ寸法が大きくなる略三角形としたので、第１及び第２リップ先端部１９ａ、２０ａを、装着溝１８の開口側の外角部と摺動面２２との間の隙間３０、３１から引き離すことができる。これによって、第１部材１２が第２部材１３に対して移動方向１７に移動するときに、低圧側の第２リップ２０が変形して、第２リップ先端部２０ａがそれと対応するそれらの隙間３１に入り込んで噛み込むことを防止することができる。よって、それが原因する密封度の低下を防止できる。
【００６１】
そして、図１及び図２に示すように、第１及び第２リップ１９、２０の高さ寸法Ｈ１とＨ２が、略同一であるので、摺動シール１１の製造が簡単となる。
【００６２】
ところで、第１部材１２の第２部材１３に対する移動範囲が２ｍｍ以下であり、かつ、潤滑剤保持溝２３に潤滑剤２４が保持されていない場合は、第１及び第２リップ１９、２０と、摺動面２２との間の摺動範囲の部分に対して、潤滑剤２４を継続して行き渡らせることが困難なことがある。
【００６３】
しかし、この実施形態では、潤滑剤２４を潤滑剤保持溝２３に保持しているので、この潤滑剤２４によって、その２ｍｍ以下の摺動範囲の部分を継続して潤滑することができる。その結果、第１及び第２リップ１９、２０と、摺動面２２との間の始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗を小さくして、第１及び第２リップ１９、２０の摩耗を低減し、摺動シール１１の寿命を長引かせることができる。
【００６４】
更に、摺動シール１１の材質として採用した熱可塑性エラストマーは、耐摩耗性に優れているので、第１及び第２リップ１９、２０の摩耗を低減することができ、摺動シール１１の寿命を長引かせることができる。
【００６５】
そして、密封対象流体が気体である場合は、例えば油の場合と違って、第１及び第２リップ１９、２０が圧接して摺動する第１部材１２の摺動面２２に対して、この気体によって潤滑作用を成し得ないが、潤滑剤保持溝２３に保持されている潤滑剤２４によって摺動部分を潤滑することができる。よって、当該摺動シール１１は、密封対象流体が気体である場合には、特に有効である。
【００６６】
次に、本発明に係る摺動シールの第２実施形態を、図３を参照して説明する。この図３に示す第２実施形態の摺動シール３４と、図１及び図２に示す第１実施形態の摺動シール１１とが相違するところは、図１等に示す第１実施形態では、摺動シール１１の内周面に第１及び第２リップ１９、２０、並びに潤滑剤保持溝２３を設けると共に、その外周面に第１〜第３固定凸部２５、２６、２７、並びに第１及び第２逃げ溝２８、２９を設けたのに対して、図３に示す第２実施形態では、摺動シール３４の内周面に第１〜第３固定凸部２５、２６、２７、並びに第１及び第２逃げ溝２８、２９を設けると共に、その外周面に第１及び第２リップ１９、２０、並びに潤滑剤保持溝２３を設けたところである。
【００６７】
そして、第２実施形態では、図１に示す第１部材１２に装着溝１８を設け、この装着溝１８に図３に示す摺動シールを装着して使用する。また、第２部材１３の内周面が摺動面２２として形成される。
【００６８】
これ以外は、図１及び図２に示す摺動シール１１と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。
【００６９】
次に、本発明に係る摺動シールの第３実施形態を、図４を参照して説明する。この図４に示す第３実施形態の摺動シール３７と、図１及び図２に示す第１実施形態の摺動シール１１とが相違するところは、図１等に示す第１実施形態では、第１及び第２リップ１９、２０の高さ寸法Ｈ１とＨ２が、互いに略同一であるのに対して、図４に示す第３実施形態では、第１リップ１９の高さ寸法Ｈ３方が、第２リップ２０の高さ寸法Ｈ４よりも大きいところである。
【００７０】
そして、図４に示す第３実施形態では、高さ寸法Ｈ３が大きい第１リップ１９を、密封対象流体の高圧側に設け、高さ寸法Ｈ４が小さい第２リップ２０を、密封対象流体の低圧側に設けてある。
【００７１】
これ以外は、図１及び図２に示す摺動シール１１と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。
【００７２】
図５は、第１実施形態の摺動シール１１と、第３実施形態の摺動シール３７とを比較して説明するための図である。この図５の左側に示す第１実施形態の摺動シール１１（図２に示すもの）は、第１及び第２リップ１９、２０の高さ寸法Ｈ１とＨ２が、互いに略同一である。そして、図５の右側に示す第３実施形態の摺動シール３７（図４に示すもの）は、第１及び第２リップ１９、２０の高さ寸法Ｈ３とＨ４が、互いに相違している。
【００７３】
図５の右側に示す第３実施形態の摺動シール３７のように、高さ寸法について、第１リップ１９（高さ寸法Ｈ３）の方が第２リップ２０（高さ寸法Ｈ４）よりも大きくなるようにすると、摺動シール３７の使用時において、第１リップ１９の摺動面２２との圧接による潰し代Ｃ２１（摺動シール３７の半径方向の寸法）を大きく設定することができる。つまり、図５の右側に示す摺動シール３７の第１リップ１９の潰し代Ｃ２１を、同図の左側に示す摺動シール１１の第１リップ１９の潰し代Ｃ１１よりも大きくすることができる。
【００７４】
これによって、例えば摺動シールの熱劣化（圧縮永久歪み）に対する第１リップ１９の弾性復元範囲（弾性復元力）の余裕度、及び第１リップ１９の摺動面２２との間で生じる摩耗に対する余裕度を大きくすることができる。よって、摺動シールの寿命を長引かせることができる。なお、それぞれの潰し代の大きさは、Ｃ２２＜Ｃ１１＜Ｃ２１の関係にある。
【００７５】
また、図５の右側に示す摺動シール３７では、高さ寸法について、第１リップ１９（高さ寸法Ｈ３）の方が第２リップ２０（高さ寸法Ｈ４）よりも大きくなっているが、その寸法を適切に設定することにより、摺動シール３７と摺動面２２との間の始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗の合計値を、左側の図に示す第１及び第２リップ１９、２０の高さ寸法（Ｈ１とＨ２）が同一の場合の始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗の合計値に近づけることができるし、一致させることもできる。これによって、高さが相違する第１及び第２リップ１９、２０を有する当該摺動シール３７を使用したときでも、第１部材１２を第２部材１３に対してスムースに移動させることが可能となる。
【００７６】
ここで、例えば図５の左側に示す摺動シール１１と、図５の右側に示す摺動シール３７のそれぞれの始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗が、互いに略等しくなるようにするには、Ｖ１１＋Ｖ１２＝Ｖ２１＋Ｖ２２となるように、Ｃ１１、Ｃ２１、Ｃ２２を設定すればよい。このＶ１１（＝Ｖ１２）は、左側の図の第１及び第２リップ１９、２０の潰し代がＣ１１のときの潰れ体積、Ｖ２１は、右側の図の第１リップ１９の潰し代がＣ２１のときの潰れ体積、Ｖ２２は、右側の図の第２リップ２０の潰し代がＣ２２のときの潰れ体積である。
【００７７】
このように、図５の左側に示す摺動シール１１の第１及び第２リップ１９、２０の合計潰れ体積（Ｖ１１＋Ｖ１２）と、図５の右側に示す摺動シール３７の第１及び第２リップ１９、２０の合計潰れ体積（Ｖ２１＋Ｖ２２）とが互いに等しくなるように、Ｃ１１、Ｃ２１、Ｃ２２を設定することによって、図５の左側に示す摺動シール１１と、図５の右側に示す摺動シール３７のそれぞれの始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗が、互いに略等しくなるようにすることができる。
【００７８】
更に、図５の右側に示す摺動シール３７において、高さ寸法Ｈ３の大きい第１リップ１９を密封対象流体の高圧側に設け、高さ寸法Ｈ４の小さい第２リップ２０を密封対象流体の低圧側に設けると、第１リップ１９によって高圧側の密封対象流体を密封することができる。これによって、第１リップ１９と第２リップ２０との間に形成された潤滑剤保持溝２３に保持されている潤滑剤２４が、高圧の密封対象流体によって低圧側に押し出されることを防止できる。また、第２リップにより潤滑剤保持溝２３に保持されている潤滑剤２４が流出するのを防ぐことができるため、潤滑剤２４を有効に使用することができる。
【００７９】
次に、本発明に係る摺動シールの第４実施形態を、図６を参照して説明する。この図６に示す第４実施形態の摺動シール４０と、図３に示す第２実施形態の摺動シール３４とが相違するところは、図３に示す第２実施形態では、第１及び第２リップ１９、２０の高さ寸法Ｈ１とＨ２が、略同一であるのに対して、図６に示す第４実施形態では、第１リップ１９の高さ寸法Ｈ３方が、第２リップ２０の高さ寸法Ｈ４よりも大きいところである。
【００８０】
そして、図６に示す第４実施形態では、高さ寸法Ｈ３が大きい第１リップ１９を、密封対象流体の高圧側に設け、高さ寸法Ｈ４が小さい第２リップ２０を、密封対象流体の低圧側に設けてある。
【００８１】
これ以外は、図３に示す摺動シール３４と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。
【００８２】
そして、この第４実施形態において、第１リップ１９の高さ寸法Ｈ３が、第２リップ２０の高さ寸法Ｈ４よりも大きい構成としたことは、図４に示す第３実施形態と同等であり、その第３実施形態と同様に作用するのでその説明を省略する。
【００８３】
次に、本発明に係る摺動シールの第５実施形態を、図７を参照して説明する。この図７に示す第５実施形態の摺動シール４３と、図１及び図２に示す第１実施形態の摺動シール１１とが相違するところは、第１〜第３固定凸部２５、２６、２７の断面形状を、図１等に示す第１実施形態では、略逆台形に形成したのに対して、図７に示す第５実施形態では、略逆三角形に形成したところである。
【００８４】
これ以外は、図１等に示す摺動シール１１と同等であり、同等部分を同一の図面符号で示し、それらの説明を省略する。
【００８５】
つまり、図７に示す第５実施形態の第１〜第３固定凸部２５、２６、２７は、摺動シール４３の中心線２１を通る断面形状において、それぞれの固定凸部２５、２６、２７の中央に向かうに従って、摺動シール４３の径方向の高さ寸法が大きくなる略逆三角形の形状に形成されている。このようにすると、第１〜第３のそれぞれの固定凸部２５、２６、２７が、装着溝１８の底面１８ａに圧接する面圧を大きくすることができ、この圧接部分の密封度の向上を図ることができる。その結果、高圧側密封対象流体に対する密封度の向上を図ることができる。
【００８６】
次に、本発明に係る組合せ摺動シールの第６実施形態を、図８を参照して説明する。この図８に示す第６実施形態の組合せ摺動シール４６と、図１及び図２に示す第１実施形態の摺動シール１１とが相違するところは、図１等に示す第１実施形態の摺動シール１１では、１つの部材から成るのに対して、図８に示す第６実施形態の組合せ摺動シール４６では、図１等に示す第１実施形態の摺動シール１１、及びバックアップリング４７の２つの部品を備えるところである。
【００８７】
このバックアップリング４７は、摺動シール１１を介して密封対象流体から圧力を受けることにより変形し、装着溝１８の開口側に形成された低圧側の外角部４８と、摺動面２２との間の隙間３１に入り込み、その隙間を埋めるように作用する。
【００８８】
これによって、第１部材１２が第２部材１３に対して移動するときに、第２リップ先端部２０ａがその隙間３２、３１に入り込んで噛み込むことを防止することができる。よって、それが原因する密封度の低下を防止できるし、潤滑剤２４の漏えいも防止できる。
【００８９】
つまり、バックアップリング４７は、図８に示すように、断面が矩形の例えばテフロン（登録商標）（PTFE）等の樹脂製のリングである。そして、バックアップリング４７は、装着溝１８に装着された摺動シール１１の低圧側の側面と、この装着溝１８の低圧側の内側面との間に装着されている。このバックアップリング４７は、高圧側の圧力が例えば５０ＭＰａ以上の場合に採用するとよい。
【００９０】
ただし、上記各実施形態の摺動シール及び組合せ摺動シールでは、往復運動する部分を密封する構成を例に挙げたが、これ以外にも、摺動シール及び組合せ摺動シールを、例えば回転運動する部分を密封する構成に適用することができるし、回転と往復の複合運動する部分を密封する構成に適用することもできる。
【００９１】
そして、上記各実施形態では、例えば図１に示すように、第１及び第２逃げ溝２８、２９の断面形状を略半円形としたが、これ以外の形状としてもよく、例えば矩形、多角形、半楕円形としてもよい。
【００９２】
また、第１リップ部１９及び第２リップ部２０が第１逃げ溝２８、第２逃げ溝２９側へ比較的容易に変形できるように、第２固定凸部及び第３固定凸部の周上に、それぞれ一つ以上の軸方向の溝が設けられていても良い。
【００９３】
また、図８に示す第６実施形態の組合せ摺動シール４６では、図１等に示す第１実施形態の摺動シール１１とバックアップリング４７とを組み合わせたが、これに代えて、例えば第２〜第５実施形態のいずれかの摺動シールとバックアップリング４７とを組み合わせてもよい。
【００９４】
更に、図２等に示す第１リップ１９の外傾斜面１９ｂ及び内傾斜面１９ｃの中心線２１（摺動面２２）に対する傾斜角α１、α２は、例えば約３０°及び約４５°であり、第２リップ２０の外傾斜面２０ｂ及び内傾斜面２０ｃの中心線２１（摺動面２２）に対する傾斜角β１、β２は、例えば約３０°及び約４５°である。これらの傾斜角α１、α２、β１、β２は、上記以外の角度としてもよい。
【００９５】
そして、これらの傾斜角は、小さくするほど、各リップ１９，２０の潰す方向の弾性係数が大きくなり、摺動面２２との間の始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗が大きくなる。そして、この始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗は、図５に示す潰し代Ｃ１１等を大きくするほど大きくなる。
【００９６】
よって、これらの傾斜角α１、α２、β１、β２は、所望の密封力、始動摩擦抵抗、摺動摩擦抵抗、潰し代、及び潰し率（潰し代の摺動シールの径方向の厚みに対する比率）が得られるように設定するとよい。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上のように、本発明に係る摺動シール及び組合せ摺動シールは、小さい始動摩擦抵抗及び摺動摩擦抵抗を実現して、第１部材が第２部材に対してスムースに移動することができ、かつ、長寿命とすることができる優れた効果を有し、このような摺動シール及び組合せ摺動シールに適用するのに適している。
【符号の説明】
【００９８】
１１  摺動シール
１１ａ  シール本体部
１２  第１部材
１３  第２部材
１４  環状隙間
１５  機器
１６  装着孔
１７  移動方向
１８  装着溝
１８ａ  底面
１９  第１リップ
１９ａ  第１リップ先端部
１９ｂ  外傾斜面
１９ｃ  内傾斜面
２０  第２リップ
２０ａ  第２リップ先端部
２０ｂ  外傾斜面
２０ｃ  内傾斜面
２１  中心線
２２  摺動面
２３  潤滑剤保持溝
２４  潤滑剤
２５  第１固定凸部
２６  第２固定凸部
２７  第３固定凸部
２８  第１逃げ溝
２９  第２逃げ溝
３０、３１、３２  隙間
３４、３７、４０、４３  摺動シール
４６  組合せ摺動シール
４７  バックアップリング
４８  低圧側の外角部
【図１】
2013185702.tif 000003
【図２】
2013185702.tif 000004
【図３】
2013185702.tif 000005
【図４】
2013185702.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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