JP4805568B2

JP4805568B2 - シール構造

Info

Publication number: JP4805568B2
Application number: JP2004334816A
Authority: JP
Inventors: 大輔梶田
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2004-11-18
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2024-11-18
Also published as: JP2006144887A

Description

本発明は、軸と軸受の間や密閉する筐体等の対向して配置される二つの部材の対向面間をシールするのに適したシール構造に関するものである。

従来、流体（水、油、ガス等）が漏れたり、或いは、異物が浸入したりすることを防止するために、シール部材が使用され、締結される二つの部材のうち一方に溝を形成して、該溝にゴム製や合成樹脂製等のパッキンやリングを挿入したりすることが知られている。例えば、ガスケットを介して対向配置される２つの締め付け固定状態においてのシール構造に関する技術が特許文献１で公知となっている。
特開２０００−２４０７９４号公報

前記ゴム製パッキン等に代表される弾性体から成るシール部材は、図７及び図８に示すようなものが知られている。図７は締結または嵌合される二つの部材の一方に形成された溝にシール部材を嵌合した断面図で、図８はシール部材の一部展開図である。通常、Ｏリング等のシール部材の形状は軸等の周囲形状に合わせたリング状で長手方向は直線状に構成されている。

一般に、図７に示すような軸１とハウジング４との間の回転摺動部分にシールする場合、ハウジング４に軸１を挿入するための軸孔４ａを開口し、該軸孔４ａの内部に円環状の溝２を形成して、該溝２にシール３を嵌合して取り付ける。また、ハウジングの開口部を蓋体で密閉してシールする場合には、開口部の周囲、または、開口部に合わせた蓋体の周囲に溝を形成して、該溝にシール部材を取り付ける。例えば、軸１とハウジング４との間でシールし、軸孔４ａに溝２を形成してシール部材３を取り付ける場合には、機能上、シール部材３の内径は軸孔４ａの径よりも小さくして軸１の外周に密着させる必要がある。また、溝２の幅はシール部材３の幅と略同じ長さとしている。ところが、特にシール部材３の周長が長く鉛直方向にシール部材３を配置する場合には、シール部材の自重により上側が垂れて、部材（軸１）の組み付け時にシール部材３が脱落することがあり、組み付け性が悪くなっていた。そして、シール部材３の脱落に気づかずに部品を組み付けた場合は、軸１とハウジング４との間にシール部材３を挟み込むこととなり、その結果、シール部材３の切れが発生し流体の漏れが発生することがあった。脱落防止のためにシール部材に接着剤を塗布して溝へ挿入する方法があるが、接着剤塗布と接着剤乾燥のための工数が余分に必要となる。さらにはシール部材のシール面（図７では上下面）に接着剤がはみ出すことがあり、乾燥して固まった接着剤が異物となり、その部分から流体の漏れが発生することもあった。

以上の不具合を解決すべく、本発明は、対向配置される二つの部材の合わせ面または摺動面に溝を形成し、該溝にシール部材を嵌合する構成において、該溝から脱落し難いシール構造を提案するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１においては、一方の部材である軸（１）と、他方の部材であるハウジング（４）の間を密封するために、該ハウジング（４）に軸孔（４ａ）を開口し、該軸孔（４ａ）の内部に円環状の溝（２）を形成し、該溝（２）に弾性体で構成したシール部材（９）を嵌合し密封する構成において、該シール部材（９）は該溝（２）側を「上」、該軸（１）側を「下」、溝長手方向に対しての左右方向を「左右」と定義すると、上下方向が長く、左右方向が短かく、左右に側面を具備した断面矩形とし、該シール部材（９）は左右の側面に三角形状突起（９ａ・９ａ）を構成し、該突起（９ａ・９ａ）を側面全周に設け、かつ、断面視において左右対称の両側に設け、前記軸（１）の軸心方向を「水平」方向と定義し、該突起（９ａ・９ａ）を構成する上側斜面（９ｂ）の水平に対する傾斜角を（α）とし、前記突起（９ａ・９ａ）を構成する下側斜面（９ｃ）の水平に対する下方への傾斜角を（β）とすると、該溝（２）内に嵌め込む前の状態において、該上側斜面（９ｂ）の傾斜角（α）は、該下側斜面（９ｃ）の傾斜角（β）よりも大きく、傾斜角（α）＞傾斜角（β）となるように構成し、該突起（９ａ・９ａ）が両側に配置されたシール部材（９）の幅方向の最大寸法（Ａ）は、前記溝（２）の幅（Ｂ）よりも若干大きく構成し、前記溝（２）内に押し込める程度の寸法としたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、一方の部材である軸（１）と、他方の部材であるハウジング（４）の間を密封するために、該ハウジング（４）に軸孔（４ａ）を開口し、該軸孔（４ａ）の内部に円環状の溝（２）を形成し、該溝（２）に弾性体で構成したシール部材（９）を嵌合し密封する構成において、該シール部材（９）は該溝（２）側を「上」、該軸（１）側を「下」、溝長手方向に対しての左右方向を「左右」と定義すると、上下方向が長く、左右方向が短かく、左右に側面を具備した断面矩形とし、該シール部材（９）は左右の側面に三角形状突起（９ａ・９ａ）を構成し、該突起（９ａ・９ａ）を側面全周に設け、かつ、断面視において左右対称の両側に設け、前記軸（１）の軸心方向を「水平」方向と定義し、該突起（９ａ・９ａ）を構成する上側斜面（９ｂ）の水平に対する傾斜角を（α）とし、前記突起（９ａ・９ａ）を構成する下側斜面（９ｃ）の水平に対する下方への傾斜角を（β）とすると、該溝（２）内に嵌め込む前の状態において、該上側斜面（９ｂ）の傾斜角（α）は、該下側斜面（９ｃ）の傾斜角（β）よりも大きく、傾斜角（α）＞傾斜角（β）となるように構成し、該突起（９ａ・９ａ）が両側に配置されたシール部材（９）の幅方向の最大寸法（Ａ）は、前記溝（２）の幅（Ｂ）よりも若干大きく構成し、前記溝（２）内に押し込める程度の寸法としたので、溝にシール部材を挿入したときに突起が溝両側面に強く当接し、又は、圧縮されて密着し、脱落を防止できる。

また、突起は溝への挿入方向に対しては圧縮されて容易に挿入でき、外れる方向に対しては突起先端が溝側面に引っ掛かるようになり、脱落し難くなる。

また、溝から脱落し難くなるので、一方の部材に対して組み合わせるときに、シール部材に損傷を及ぼすことを防止でき、組立性を向上できる。

本発明の実施の形態について説明する。

本実施例では、図７に示すように、一方の部材を軸１とし、他方の部材をハウジング４とし、該ハウジング４に軸孔４ａを開口し、該軸孔４ａの内部に円環状の溝２を形成し、該溝２に弾性体で構成したシール部材を嵌合する実施例について説明するが、他の密閉構成にも適用でき限定するものではない。

例えば、ハウジングの開口部と他のハウジングの開口部と密着して接合したり、ハウジングに設けた開口部を蓋体で密閉したりする場合等である。

そして、両者間を密封するために、少なくとも何れか一方の部材の合わせ面周囲に溝２を形成し、該溝２にシール部材を嵌合する構成であればよい。

図１は波形形状としたシール部材の一部展開図である。

図２は矩形形状の凸部を形成したシール部材の一部展開図である。

図３は左右両方に円弧形状の凸部を形成したシール部材の一部展開図である。

図４は左右交互に円弧形状の凸部を形成したシール部材の一部展開図である。

図５は本発明の実施例のシール部材の両側面に突起を形成したシール部材の断面図である。

図６は本発明の実施例のシール部材を溝内に挿入した状態の断面図である。

尚、図中での寸法Ａとは、溝幅Ｂ（図７）より大きい（Ａ＞Ｂ）シール部材の幅方向の最大寸法のことをいう。

また、以下の説明で記載する本発明の構造を設けたシール部材は全て、該シール部材の幅方向の最大寸法は、溝幅より大きく構成したものである。また、「左右」とは溝長手方向に対しての左右方向とする。そして、シール部材はゴムや合成樹脂等の弾性体で構成される。

シール部材の第一構成例を図１に基づいて説明する。シール部材５は所定間隔で長手方向に対して左右方向に曲がる波状に構成している。但し、左右の曲がり形状は湾曲状であっても、直線でジグザグ状に左右折れ曲がる構成であってもよく、シール部材５の断面形状はどの部分においても同じ形状となるようにしている。また、波状部分は周全体であっても所定間隔毎に配置する構成であってもよい。そして、該シール部材５の左右振れ幅（左右方向の最大寸法）Ａは溝幅Ｂよりも若干大きくして溝２内に押し込める程度の長さとしている。このように構成することにより、シール部材５を溝２内に挿入したとき、シール部材５の左右の波形状に出っ張った部分５ａには圧縮力が発生し、凹んだ部分５ｂには引っ張り力が発生し、溝２の内面に対して摩擦抵抗が大きくなり、シール部材５を溝２内に嵌合した時に脱落し難くなるのである。このように、シール部材５は溝２から脱落し難くなり、溝２内に嵌合された状態を維持することができるため、軸孔４ａに軸１を挿入するときに、シール部材５が軸孔４ａと軸１の間に挟まれたり、引っ掛かってシール部材５に損傷を及ぼすことを防止できる。ひいては、接着剤等が不要となり組み立て工数を削減できる。

次に、シール部材の第二構成例を図２より説明する。シール部材６は長手方向に対して左右両側に凸部６ａ・６ａを形成している。該凸部６ａは平面視において矩形に構成し、この矩形の凸部６ａを両側に配置した部分を長手方向に所定間隔をあけて複数ヵ所配設している。該凸部６ａを両側に配置した部分の左右方向の最大寸法Ａは溝幅Ｂよりも若干大きくして溝２内に押し込める程度の長さとしている。

このように構成することで、溝２にシール部材６を挿入したときに凸部６ａ・６ａが溝２の両側面に強く当接し、又は、圧縮されて密着し、脱落を防止できる。こうして、シール部材６は溝２から脱落し難くなるので、前記同様に軸１とハウジング４との間に挟まれることなく組立性を向上できる。

次に、シール部材の第三構成例を図３より説明する。シール部材７は長手方向に対して左右両側に凸部７ａ・７ａを形成している。該凸部７ａは平面視において円弧状に構成し、この円弧状の凸部７ａを両側に配置した部分を長手方向に所定間隔をあけて複数ヵ所配設している。該凸部７ａを両側に配置した部分の左右方向の最大寸法Ａは溝幅Ｂよりも若干大きくして溝２内に押し込める程度の長さとしている。このように構成することで、溝２にシール部材７を挿入したときに凸部７ａ・７ａが溝２の両側面に強く当接し、又は、圧縮されて密着し、脱落を防止できる。こうして、シール部材７は溝２から脱落し難くなるので、前記同様に軸１とハウジング４との間に挟まれることなく組立性を向上できる。また、凸部６を円弧状にすることにより、シール部材３を溝２に挿入するときに、引っ掛かりが少なく容易に挿入することができる。なお、前記凸部６ａ・７ａは左右一側のみ所定間隔を開けて配置する構成とすることもできる。この場合、両側に凸部６ａ・７ａを配置するよりも圧接力は小さくなるが、構造は簡単となる。

次に、シール部材の第四構成例を図４より説明する。シール部材８は前記の構成例のシール部材７変形であり、シール部材８は長手方向に対して左右両側に交互に凸部８ａ・８ａを形成している。該凸部８ａ・８ａを交互両側に配置した部分の最大寸法Ａは溝幅Ｂよりも若干大きくして溝２内に押し込める程度の長さとしている。該凸部８ａは平面視において円弧状に構成しているが、図２のように矩形とすることも可能である。この凸部８ａ・８ａは周囲全周にわたり交互に配置することも、所定間隔をあけて配置することも可能であり、凸部８ａと凸部８ａの間隔は限定するものではない。また、凸部の形状は矩形や円弧に限定するものではなく、台形状や三角形状等であってもよい。このように凸部を左右交互に配置することで、溝２内にシール部材８を挿入する時にうねり状の変形が生じ、それにより溝２側壁への圧接力が得られる。その結果、前記同様に脱落・挟み込みによるシール部材３の損傷を防止することができる。

次に、シール部材の本発明の実施例を図５、図６より説明する。シール部材９は両側面の周囲に一連の突起９ａ・９ａを形成し、該突起９ａの断面形状を山状とし、該山の先端が溝２の外側に偏心して設けられている。なお、図５、図６は平面断面図として、溝２側を上、軸１側を下と定義する。即ち、シール部材９は側面に三角形状突起９ａを設け、該突起９ａを側面全周に設け、断面視において左右対称に両側に設けている。そして、該突起９ａの上側斜面９ｂの水平に対する傾斜角をα、突起９ａの下側斜面９ｃの水平に対する下方への傾斜角をβとすると、上側斜面９ｂの傾斜角αは下側斜面９ｃの傾斜角βよりも大きく（α＞β）なるように構成している。そして、該突起９ａ・９ａを両側に配置した部分の幅方向の最大寸法Ａは溝幅Ｂよりも若干大きくして溝２内に押し込める程度の長さとしている。このように構成することにより、溝２内にシール部材９を挿入するときには突起９ａ・９ａが挿入方向に対しては圧縮されて突起９ａ先端が引っ掛かることなくスムースに挿入できる。そして、シール部材９の周長が長く溝２内に嵌め込んだ時に自重で外れる方向に力がかかっても、突起９ａ先端が溝２側面に引っ掛かるようになり、脱落し難くなる。更に、シール部材９の幅方向の最大寸法Ａは溝幅Ｂよりも大きいため、突起９ａ・９ａは溝２両側面に強く当接し、又は、圧縮されて密着し、脱落を防止できる。また、溝２から脱落し難くなるので、溝２内にシール部材９を挿入して組み合わせるときに、シール部材９に損傷を及ぼすことを防止でき、組立性を向上できる。また、図５ではシール部材９の各側面に突起９ａが一つずつ設けているが、各側面に突起９ａを上下方向に複数個配置する構成することも可能である。

第一構成例の波形形状としたシール部材の一部展開図。第二構成例の矩形形状の凸部を形成したシール部材の一部展開図。第三構成例の左右両方に円弧形状の凸部を形成したシール部材の一部展開図。第四構成例の左右交互に円弧形状の凸部を形成したシール部材の一部展開図。本発明の実施例のシール部材の両側面に突起を形成したシール部材の断面図。本発明の実施例のシール部材を溝内に挿入した状態の断面図。従来の締結または嵌合される二つの部材の一方に形成された溝にシール部材を嵌合した断面図。従来のシール部材の一部展開図。

２溝
３・５・６・７・８・９シール部材
６ａ・７ａ・８ａ凸部
９ａ突起

Claims

一方の部材である軸（１）と、他方の部材であるハウジング（４）の間を密封するために、該ハウジング（４）に軸孔（４ａ）を開口し、該軸孔（４ａ）の内部に円環状の溝（２）を形成し、該溝（２）に弾性体で構成したシール部材（９）を嵌合し密封する構成において、該シール部材（９）は該溝（２）側を「上」、該軸（１）側を「下」、溝長手方向に対しての左右方向を「左右」と定義すると、上下方向が長く、左右方向が短かく、左右に側面を具備した断面矩形とし、該シール部材（９）は左右の側面に三角形状突起（９ａ・９ａ）を構成し、該突起（９ａ・９ａ）を側面全周に設け、かつ、断面視において左右対称の両側に設け、前記軸（１）の軸心方向を「水平」方向と定義し、該突起（９ａ・９ａ）を構成する上側斜面（９ｂ）の水平に対する傾斜角を（α）とし、前記突起（９ａ・９ａ）を構成する下側斜面（９ｃ）の水平に対する下方への傾斜角を（β）とすると、該溝（２）内に嵌め込む前の状態において、該上側斜面（９ｂ）の傾斜角（α）は、該下側斜面（９ｃ）の傾斜角（β）よりも大きく、傾斜角（α）＞傾斜角（β）となるように構成し、該突起（９ａ・９ａ）が両側に配置されたシール部材（９）の幅方向の最大寸法（Ａ）は、前記溝（２）の幅（Ｂ）よりも若干大きく構成し、前記溝（２）内に押し込める程度の寸法としたことを特徴とするシール構造。