JPH0361769A - 改良されたスプリットシーリングリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は１通常のシーリングリングに関し、より詳しく
は、パツキン等に対する押し出し損傷を防ぐための改良
されたスプリットシーリングリングに関する。

（従来の技術及びその課題〉 周知の通り、たいていの水圧又は空気圧システムは、ピ
ストンとシリンダ、ピストン棒と棒ガイド、又は回転軸
とその周囲のハウジング等のように、略々円筒形面であ
る二つの密着面間のクリアランスを通過する液体の流れ
又は流路を防いだりコントロールするために、エラスト
マー及び／又はプラスチックシールを使用している。こ
の密着面は、互いに、軸方向あるいは円周方向のいずれ
にも活動又は可動し、あるいは不動又は静止できる。

通常、シールは、シールされるべき２つの面のうちの一
方の面に沿って機械加工された溝に取り付けられる。典
型的には、シールの断面は、シールされるべき２つの面
がパツキン押え（ｇｌａｎｄ　）を形成するために合わ
された際には、シールの断面の一部が押されて２面間の
許容バックアップが吸収され得るように、シール受は溝
の断面より少くともわずかだけ大きい。エラストマーは
高粘性があり高表面張力を有する非圧縮性の流動体であ
るので、シールがエラストマー材料であるとき。

シールには「履歴コ又は原形に戻る傾向が与えられる。

シールされる液体が、シールに対しほとんど又は全く圧
力や力を及ぼさない低圧力での使用の場合は、シールが
、パツキン押えの中に圧入されると、シールは当接面と
溝に対し復元力を及ぼす。このようにして、シールは当
接面と溝の両方にぴったりと接し、２面間の液体の流路
をブロックする障壁を形成する。

液体がシールに対しもっと高い圧力を及ぼす使用例の場
合は、システム液体圧力がエラストマーシールを通して
伝えられるので押されたシールのシール力はこのシステ
ム液体圧力により増大される。第７図は、断面がＴ字型
であるエラストマーシール要素６０が使用されている。

典型的な高圧力シール装置を説明するものである。シー
ル要素６０は１曲面６４と６８間のクリアランス６６を
シールするために９曲面６４内に刻まれた溝の中に取り
付けられる。圧力は、典型的には、溝に係合するシール
要ｆｆ１６０の一部（通称フランジ）を通して伝えられ
。

このフランジは一つかそれ以上の数の略々硬質のバック
アップリング７０か押し出し防止リング７０を作動させ
る。バックアップリング７０は溝から押し出され２つの
曲面６４と６８間のクリアランス６６に入る。この種の
シーリングシステムにおいては、バックアップリング７
０の主要な機能は、より柔らかいエラストマーシール６
０又はパツキンが抑圧又はクリアランス６６まで押し出
された結果、損傷を受けるのを防ぐことである。

ＰＴＦＢは、最高約３０００ｐ、　ｓ、ｉ、までの液体
圧力に対して適切な押し出し抵抗を提供するので、この
ようなバックアップリングの製造に使用される典型的な
材料である。あるいは、このようなバックアップリング
は、関係する液体圧力しだいで、ナイロン、ピーク（Ｐ
ｅｅｋ）　、充填ＰＴＦＢ又は金属をも含めて、別の高
強度な略々硬質材料により製造される。この種の硬質バ
ックアップリングをピストン上、又はその周囲の、ある
いは軸ハウジング内にある典型的なシールパツキンに容
易に取り付けるために、バックアップリングはその円周
上の一箇所で、完全にスプリット又はカットされている
。

もちろん、リングは一部カットされると、シール装置の
シール要素又はパツキン要素に、完全で継目のない保護
円周面を提供することはもはやできなくなる。その結果
、バックアップリングは、特に高圧力のもとで使用され
た場合、スプリットのところで分離する傾向があり、よ
り柔らかいシール要素又はパツキン要素がバックアップ
リングにできた間隙に押し出されることになり、シール
要素の劣化が生じる。

バックアップリングの間隙を防いだり、最少限に押え、
それにより前述のシール要素が押し出されるのを防ぐた
めに、数々の方法が、以前に試され使用されてきた。−
例を上げると、バックアップリングの軸面に対しである
角度で一方の軸面から他方の軸面に至るようにリングに
カットを入れる方法がある。スカーフカットとして公知
のこの種のカットは、第１Ａ図と第１Ｂ図に説明されて
いる。スカーフカットは、軸方向（即ち第１Ａ図を参照
するとこの紙面の表裏）への力や押し出しに関しバック
アップリングの間隙を最少限に押えるのに効果的である
が、このカットは、半径方向（即ち第１Ｂ図を参照する
と紙面の表裏）への力や押し出しに関しては実質的に何
の保護も提供しない。

バックアップリングの間隙を最少限に維持する２番目の
方法としては、リングの円周面の接線に対し、ある角度
をなしてそれに沿いバックアップリングの外周面から内
周面に至るようにカットを入れるものがある。この種の
従来カットはスカイブカットとして公知であり、第２Ａ
図及び第２Ｂ図に説明されている。スカイブカットは、
半径方向（即ち第２Ｂ図を参照すると１紙面の表裏）へ
及ぶ力や押し出しに関しては、最少限の間隙寸法と最少
限の押し出しを維持する効果があるが、軸方向（即ち第
２Ａ図を参照すると紙面の表裏）への力や押し出しに関
しては、はとんど又は全く保護する力がない。

スカーフカットを有するバックアップリングを備えたシ
ールアッセンブリが効果的である使用例もあれば、スカ
イブカットを有するバックアップリングを備えたシール
アッセンブリの方が効果を発揮する場合もあるなかで、
バックアップリングが軸方向及び半径方向両方の力を受
ける使用例もある。このような場合は、前述のバックア
ップリングのいずれも特に効果的とはいえない。更に。

バックアップリングが軸方向又は半径方向の力。

あるいはその両方の力を受けるがそれでもきちんと機能
を果すことのできる。シールが使用されるさまざまな場
合に効果を発揮する単一のデザインを有するシール装置
があれば望ましい。

本発明は、スカーフカット又はスカイブカットを有する
バックアップリングを備えたシール装置の不都合を解消
するものであり、バイアスカットと呼ばれるカットを提
供し、適切に構成された場合、軸方向と半径方向の両方
における力に関して。

押し出しに対する効果的な保護を提供するものである。

本発明は、スカーフカットとスカイブカット両方を組み
合わせたスプリットシーリングに関するものであり、ス
プリットのところで、軸方向及び半径方向両方の受は面
を提供し、それにより一つのシーリングにおいてこれら
従来技術の両方の利点を得ることができるものである。

（課題を解決するための手段） 簡潔に述べると１本発明は、改良された略々環状のスプ
リットシーリングであって、略々曲面の半径方向内面と
半径方向外面、及びこの内面と外面間に延長する向かい
合った第１の軸面と第２の軸面とを有するシーリングリ
ングを包含する。このシーリングリングは、軸方向に延
長し半径方向に中心をもつ軸を有し、リングの取り付け
及び取り外しを容易にする間隙を懲戒するために、カッ
トは半径方向内面から半径方向外面へとリングを横断し
ている。カットは、単一の連続したカット面に沿ってシ
ーリングリングを横切っており、カット面の傾斜方向は
、略々半径方向にリングを横断し、かつ軸に略々平行か
つそこを通っている第１の基準面を確立することにより
決められる。第２の基準面は、第１の基準面に略々直交
し、かつ第１の軸面及び第２の軸面の中間に位置して伸
びており、それにまり略々半径方向に延長する第１の基
準線が決められる。第３の基準面は、第１の基準面及び
第２の基準面に略々直交し、かつ半径方向内面と半径方
向外面の中間に位置して伸びており、それにより略々軸
方向に延長している第２の基準線、及び第３の基準線が
確立される。カット面は第２の基準面と第１の基準線に
対し第１の所定角度をなして、及び第３の基準面と第３
の基準線に対し第２の所定角度をなして傾斜され１以上
により上記目的が達成される。

（以下余白） （実施例〉 第３図から第６図を参照すると１本発明によるバックア
ップリング１０の好ましい実施例の異なる図がいくつか
示されている。バックアップリング１０は、略々環状で
あり、略々曲面の半径方向内面１２と、略々曲面の半径
方向外面１４を有する。バックアップリング１０は又、
半径方向内面１２と半径方向外面１４との間でそれぞれ
延長される略々軸方向である第１の軸面１６と第２の軸
面１８を有する。ここに示される実施例においては、軸
面１６と１８は互いに略々平行であり、内面１２と外面
１４間の距離は。

軸面１６及び１８間の距離に略々一致し、この４面が交
差する角は、リング１０の半径方向断面が略々正方形と
なるように略々直角である。バックアップリング１０は
、又第６図においてＺで示される軸方向に延長し、半径
方向に中心を持つ軸を有する。

現時点で好ましいとされる実施例においては、バックア
ップリング１０は比較的硬質の材料、たとえばＰＴＦＢ
、ナイロン、ピーク等又はシーリング技術分野で公知の
他のそのような高強度材料でできている。シーリングが
使用される場合に応じてバックアップリングの製造材料
は異なる。

前述の通り、バックアップリング１０のシーリングパツ
キン押えへの取り付け及び取り外しを容易にする間隙を
形成するために、バックアップリング１０は軸面１６と
１８間で半径方向内面１２から半径方向外面１４に伸び
ている単一の連続カット面に沿って、完全にスプリット
又はカットされる。前記の通り、バックアップリング１
０に使用されるカットはバイアスカットであり、これは
第１Ａ図及び第１Ｂ図に示されるスカーフカットと、第
２Ａ図及び第２Ｂ図に示されるスカイブカットを組み合
わせたものである。このようにして１両方の従来技術に
よるカットの持つ利点が一つのバックアップリングｌＯ
で得られる。

バックアップリング１０を横断した唯一のカットは２方
向に角度をなして傾斜してる。その様態は以下に明らか
にされている。現時点で好ましいとされる実施例におい
ては、カットのスカーフ角部分は１５度に設定される。

カットのスカイブ角部分は断面構成、即ちリングの軸方
向の厚さと半径方向の厚さとの関係により決められる。

バックアップリング１０の断面が正方形である本発明の
実施例においては６カツトのスカイブ部分の角度は４５
度に設定される。

バックアップリングにカットを入れる際に、１５度のス
カーフ部分は、略々環状のカット刃のための面をまず確
立することにより求められる。この面の中心はバックア
ップリングの軸を通って延長しているが、バックアップ
リングの軸心に対し１５度の角度で任意の半径で傾斜し
ている。カット刃面は１次に半径内面１２と半径外面１
４との中間にその中心が来るように、この任意の半径に
沿い位置決めされ１次にカット刃面は９面の中心がバッ
クアップリング１０の半径内面１２と半径外面１４の中
間点を通過するところを通る軸方向延長線に対し４５度
回転されスカイブ部分が確立され９次にカットが施され
る。このようにして、バイアスカットは。

内面１２と外面１４との中間点、及び第１の軸面１６と
第２の軸面１８との中間点で、バックアップリングの半
径に沿った。リング上の中心点を通っている。

第９図及び第１０図を参照すると、バックアップリング
１０の平面図と側面図が示されており、カットの角度を
つけた部分をさらに明確に定義し説明するために３つの
基準面が加えられている。実際のカット面は、シーリン
グリング１０を半径方向に横断し、軸Ｚと略々平行でか
つそこを通る第１の基準面３０を確立することにより決
定される。第９図において、第１の基準面３０及び軸Ｚ
は、この紙面の表裏へ延長しているものとして示されて
いる。

第１０図において最もよく示されている第２の基準面３
２は、第１の基準面３０を軸２に対して直交し。

第１の軸面１６と第２の軸面１Ｂの略々中間にある。

第１０図において、第１の基準面３０と第２の基準面３
２は両方ともこの紙面の表裏へ延長している。第１の基
準面３０と第２の基準面３２の交差するところ。

軸面１６と１８の中間に、略々半径方向に延長している
第１の基準線３４が確立される。この第１の基準線も又
第１０図において紙面の表裏へ延長している。

第９図に３６で示される第３の基準面は、半径方向内面
１２と半径方向外面１４の略々中間で第１の基準面３０
に対し略々直交して延長しており、略々軸方向に延長す
る基準線３８が確立される。第９図において、第３の基
準面３６と第２の基準線３８とは図の手前又は奥へ延長
している。第３の基準面３６は又、第２の基準面３２に
対し略々直交し、第５図において紙面の表裏へ延長して
いる。第３の基準線３９が確立される。このようにして
、第１の基準線３４、第２の基準線３８及び第３の基準
線３９の交差するところに中心点４０が確立され、この
中心点は。

半径方向内面１２と外面１４の中間及び第１の軸面１６
と第２の軸面１８の中間にある。バイアスカット面はこ
の中心点４０を通過する。第５図及び第６図にも示され
る中心点４０は、前述の通り、カットのスカーフ部分と
スカイブ部分を確立するためにも。

基準面３２及び３６と共に使用される。カット面は、中
心点４０で第２の基準面３２と第１の基準線３４に対し
第１の所定角度４２（第８図〉の角度をなして、かつ中
心点４０で、第３の基準面３６と第３の基準線３９に対
し第２の所定角度４４（第５図）の角度をなして傾斜さ
れる。

現時点における本発明の好ましい実施例において、第１
の所定角度４２は１５度であり、同様に、現時点の本発
明の実施例においては、第２の所定角度４４は４５度で
ある。しかし、バックアップリング１０の断面部分が正
方形をなさないとき、第２の所定角度は、第１の軸面１
６と第２の軸面１８間の距離を半径方向内面１２と外面
１４の距離で除算して求めるタンジェントを有するよう
な他の角度となることもある。

第１の及び／又は第２の所定角度は、使用されるバック
アップリングの種類により、及び／又はバックアップリ
ングの特定の使用例に応じて変わることは、当業者によ
り理解されるであろう。このように、当業者は本発明の
好ましい実施例において用いられる角度１５度と４５度
は、主として１本発明を説明するためものであり、これ
と代わって他の適切な角度も用いられることがあること
をはっきりと認識する必要がある。たとえば１本出願人
は、軸面間の距離が内面と外面間の距離より実質的に大
きい略々矩形断面を有するバックアップリングでは、第
２の所定角度は約６０度が望ましいと決定した。本出願
人は又、バックアップリングの全体としての直径の変化
に応じて、第１の所定角度の大きさを変えることが通常
望ましいとの結論に達した。たとえば、直径がより小さ
いバックアップリングは、それより直径の大きいバック
アップリングより大きい第■の所定角度〈たとえば２２
度）をもつ必要がある。本出願人の実験によれば、第２
の所定角度の現時点での好ましい範囲は。

最小角度約３０度から最大角度約６０度の間である。

しかし、当業者は、現時点での好ましい第２の所定角度
の範囲が本発明の限界であると見なすべきでないことを
認識する必要かある。

本発明は、断面が略々正方形である上記のバックアップ
リングに限定されないことが当業者により理解されるで
あろう。従って、第７図に示す丸みを帯びた側面、矩形
側面９台形及び／又はくさび形構成等、別の側面を有す
るバックアップリングにもこのバイアスカットを用いる
ことができる。

正方形をなさない構成を有するバックアップリングにバ
イアスカットを施すには、上記の３つの距離を確立させ
るのと同様の基本原則を、そのような正方形でない断面
をもつリングに同様に適用できる。

前記の説明により９本発明はバイアスカットを有する改
良された環状スプリットシーリングリングを包含するこ
とが理解されるであろう。本発明の広範囲に及ぶ本発明
の思想を逸脱することなく本発明の上記実施例に変更を
加えることができることは当業者により理解されるであ
ろう。従って。

本発明は、ここに開示されているこの特定の実施例に限
定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に定める
本発明の趣旨及び範囲を越えることなく行なわれるすべ
ての修正に及ぶよう意図されている。

【図面の簡単な説明】

前述の課題を解決するための手段、及び以下の詳細な説
明は、添付の図と共に読まれるとさらによく理解される
であろう。本発明を説明するために、現時点で好ましい
とされる実施例が図に示されているが１本発明は図に示
す通りの配置及び手段に限定されるものではない。図に
おいて、第１Ａ図は、スカーフカットを有するスプリッ
トシーリングリングの平面図である。第１Ｂ図は、第１
Ａ図のシーリングリングの立面図である。第２Ａ図は、
スカイブカットを有するスプリットシーリングリングの
平面図である。第２Ｂ図は、第２Ａ図のシーリングリン
グの立面図である。第３図は。 本発明によるバイアスカットを有するシーリングリング
の平面図である。第４図は、第３図のシールの立面図で
ある。第５図は、第３図の５−５線に沿う、シーリング
リングの部分断面図である。 第６図は、第３図のシーリングリングの立体斜視図であ
り、バイアスカットにより作られる面の１つの断面を示
す。第７図は、２曲面間のクリアランスをシールするの
に用いられるシール装置を説明する断面図である。第８
図は、第３図の８−８線に沿う、シーリングリングの部
分断面図である。 第９図は、第３図のシーリングリングの平面図であり、
第１の基準面と第３の基準面を示す。そして第１０図は
、第３図のシーリングリングの立面図であり、第１の基
準面と第２の基準面を示す。 １２・・・半径方向内面、１４・・・半径方向外面、１
６・・・第１の軸面、　１８・・・第２の軸面、３０・
・・第１の基準面、３２・・・第２の基準面、３４・・
・第１の基準線、３６・・・第３の基準面、３８・・・
第２の基準線、３９・・・第３の基準線。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、改良された略々環状のスプリットシーリングリング
   であって、略々曲面の半径方向内面と半径方向外面、及
   び該半径方向内面と外面間に延長する向かい合った第１
   の軸面と第２の軸面とを有し、軸方向に延長し、半径方
   向に中心を持つ軸を持ち、カットは、該シーリングリン
   グの取り付け及び取り外しを容易にする間隙を形成する
   ために、該半径方向内面から該半径方向外面へと該シー
   リングリングを通っているシーリングリングにおいて、
   該カットは、単一の軸面カット面に沿って該シーリング
   リングを横切っており、該カット面の傾斜方向は、略々
   半径方向に該シーリングリングを通り、かつ該軸に略々
   平行かつそこを通っている第１の基準面を確立すること
   により決められ、第２の基準面は、第１の基準面に略々
   直交し、かつ該第１の軸面及び該第２の軸面の中間に位
   置して伸びており、それにより略々半径方向に延長する
   第１の基準線が確立され、第３の基準面は、該第１の基
   準面及び該第２の基準面に略々直交し、かつ該半径方向
   内面と該半径方向外面の中間に位置して伸びており、そ
   れにより略々軸方向に延長している第２の基準線、及び
   第３の基準線が確立され、該カット面は該第２の基準面
   及び該第１の基準線に対し第１の所定角度をなして、及
   び該第３の基準面及び該第３の基準線に対し第２の所定
   角度をなして傾斜しているという各特徴を包含する、改
   良された略々環状のスプリットシーリングリング。 ２、前記第１の所定角度が１５度である請求項１に記載
   の改良されたシーリングリング。３、前記第１の所定角
   度が２２度である請求項１に記載の改良されたシーリン
   グリング。４、前記第２の所定角度が、前記第１の軸面
   と前記第２の軸面間の距離を前記半径方向内面と前記半
   径方向外面間の距離で除算して求めるタンジエントを有
   する請求項１に記載のシーリングリング。 ５、前記第２の所定角が、３０度から６０度の間である
   請求項１に記載のシーリングリング。 ６、前記半径方向内面と前記半径方向外面間の距離が、
   前記第１の軸面と前記第２の軸面間の距離に略々等しく
   、前記第２の所定角が４５度である請求項１に記載のシ
   ーリングリング。 ７、シール装置のための改良された略々硬質の環状スプ
   リットバックアップリングであって、略々曲面の半径方
   向内面と半径方向外面、及び該半径方向内面と外面間に
   延長する向かい合った第１の軸面と第２の軸面とを有し
   、軸方向に延長し、半径方向に中心を持つ軸を持ち、カ
   ット面は、該バックアップリングの取り付け及び取り外
   しを容易する間隙を形成するために、該半径方向内面か
   ら該半径方向外面へと該バックアップリングを通ってい
   るバックアップリングにおいて、 該カットは、単一の連続カット面に沿って該バックアッ
   プリングを横切っており、該カット面の傾斜方向は、略
   々半径方向に該バックアップリングを通り、かつ該軸に
   略々平行かつそこを通っている第１の基準面を確立する
   ことにより決められ、第２の基準面は、第１の基準面に
   略々直交し、かつ該第１の軸面及び該第２の軸面の中間
   に位置して伸びており、それにより略々半径方向に延長
   する第１の基準線が確立され、第３の基準面は、該第１
   の基準面及び該第２の基準面に略々直交し、かつ該半径
   方向内面と該半径方向外面の中間に位置して伸びており
   、それにより略々軸方向に延長している第２の基準線、
   及び第３の基準線が確立され、該カット面は該第２の基
   準面及び該第１の基準線に対し第１の所定角度をなして
   、及び該第３の基準面及び該第３の基準線に対し第２の
   所定角度をなして傾斜し、該カットにより、該間隙が閉
   じられると係合し、軸方向及び半径方向両方への押し出
   しに対する保護を提供する向かい合った面が形成される
   という各特徴を包含する、シール装置のための改良され
   た略々硬質の環状スプリットバックアップリング。 ８、略々曲面の半径方向内面と半径方向外面、及び該半
   径方向外面間に延長する向かい合う第１の軸面と第２の
   軸面とを有する改良された略々環状のスプリットシーリ
   ングリングにバイアスカットを施すための方法であって
   、 該シーリングリングは、軸方向に延長し、半径方向に中
   心を持つ軸を持ち、該カットは、該シーリングリングの
   取り付け及び取り外しを容易にする間隙を形成するため
   に、該半径方向内面から該半径方向外面へと該シーリン
   グリングを通っており、該方法は、該シーリングリング
   を半径方向に通り、かつ該軸に略々平行かつそこを通る
   第１の基準面を確立し、該第１の基準面に略々直交し、
   かつ該第１の軸間と該第２の軸面の略々中間に位置して
   伸びる第２の基準面を確立することにより、略々半径方
   向に延長する第１の基準線を確立し、該第１の基準面と
   該第２の基準面に略々直交し、該半径方向内面と該半径
   方向外面の中間に位置して伸びる第３の基準面を確立す
   ることにより、略々軸方向に延長する第２の基準線及び
   、第３の基準線を確立し、該第２の基準面を該第１の基
   準線に対し第１の所定角度をなすように該カット刃を向
   け、該第３の基準面と該第３の基準線に対し第２の所定
   角度をなすように該カット刃を向け、該バックアップリ
   ングをカットするという各工程を、包含する略々環状の
   スプリットシーリングリングにバイアスカットを施す方
   法。 ９、前記第１の所定角度が１５度である請求項８に記載
   の方法。 １０、前記第２の所定角度が４５度である請求項９に記
   載の方法。 １１、前記第２の所定角度が、前記第１の軸面と前記第
   ２の軸面間の距離を前記半径方向内面と前記半径方向外
   面間の距離で除算して求められるタンジェントを有する
   請求項８に記載の方法。