JPH054620Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は主として高油圧用のアクチユエータに
使用される往復ロツドに適したシール構造に関す
る。

例えば航空機用油圧アクチユエータのシールと
して、閉回路油圧システムにて使用されるものに
適用され、漏れが極めて少ないことが要求され
る。

（従来技術及びその問題点） 高圧用のシール構造として、第６図に示すよう
に第１シール８とＵ形第２シール９とを油圧側
（前側）から順に備え、単に多段構えで油の漏れ
を防止する構造は開発されている。

しかしながらまだ漏れ防止に関して充分に要求
を満たしているとはいえない。

（考案の目的） 本考案の目的は、多段構えのシール構造におい
て、油膜の回収機能を充分に発揮させるようにす
ることにより、シール性能を一層向上させ、しか
も樹脂リングの耐摩耗性を向上させることであ
る。

（目的を達成するための手段） 上記目的を達成するために本考案は、シール装
着用部材に、圧力室側前方から順に第１環状溝２
及び第２環状溝３を形成し、第１シール８及び第
２シール９をそれぞれ第１環状溝２及び第２環状
溝３に装着し、第１シール８として摺接面側に４
ふつ化エチレン樹脂系の第１樹脂リング２６を配
置すると共に摺接面側と反対側に第１弾性リング
２５を配置し、第２シール９として第２弾性リン
グ１０と第２樹脂リング１１を軸方向に並べて組
合せ、第２弾性リング１０の、軸方向前方の圧力
室側の前部を断面形状Ｕ字形状とし、第２弾性リ
ング１０の前記圧力室と反対側の後端部に、軸方
向の後方にゆくに従い摺接面側から遠ざかるよう
に傾斜するテーパー面２０を形成し、第２樹脂リ
ング１１には上記第２弾性リング１０のテーパー
面２０に対応するテーパー面２１を形成し、第２
樹脂リング１０のテーパー面２０に第２樹脂リン
グ１１のテーパー面２１を当接させると共に、第
２弾性リング１０の摺接面側とは反対側の面に環
状突部１４を形成し、該環状突部１４の形成位置
を第２樹脂リング１１のテーパー面前端部２１ａ
に対応させ、環状突部１４は、装着時の圧縮反発
弾性力により上記テーパー面前端部２１ａを摺接
面に押付け、各環状溝２，３内の各第１、第２樹
脂リング２６，１１の摺接面に複数本の楔形環状
溝１６，１７，１８，２７，２８，２９を形成
し、各楔形環状溝１６，１７，１８，２７，２
８，２９の断面形状を、圧力室側前方にゆくに従
い溝底が浅くなる楔形にしている。

（実施例） 第１図は本考案を適用した多段構えの航空機用
高圧シールリングの縦断面拡大図を自由状態で示
しており、この第１図において、ハウジング１の
内周面には前側（油圧室６側）から順に第１、第
２、第３環状溝２，３，４が軸方向に間隔を隔て
て形成されており、第１環状溝２内には第１シー
ル８が装着され、第２環状溝３には第２シール９
が装着され、第３環状溝４にはダストシール３１
及びエラストマＯリング３２が装着されている。
ハウジング１内には摺動ロツド５が前後方向移動
自在に嵌合している。

第１シール８は、断面形状が装着前は円形であ
つて概ね楕円形に圧縮変形して装着した第１弾性
リング（例えばゴムリング）２５と、断面形状が
概ね偏平な四角形状の４ふつ化エチレン樹脂系の
第１樹脂リング２６から構成されている。第１樹
脂リング２６は摺動ロツド５側に配置され、その
外周面は前方にゆくに従い小径となるように緩か
に傾斜している。第１樹脂リング２６の外周面に
第１弾性リング２５が当接し、第１弾性リング２
５の外周面は第１環状溝２の底面に圧接してい
る。第１樹脂リング２６の摺接面（内周面）２６
ａには後方から順に第１、第２、第３楔形環状溝
２７，２８，２９が形成されている。各楔形環状
溝２７，２８，２９は前方側にゆくに従い小径に
（溝底が浅く）なるように形成されている。また
樹脂リング１０の内周面の後端部には前方側にゆ
くに従い小径となるテーパー面３０が形成されて
いる。楔形環状溝２６，２７，２８及びテーパー
面３０の軸心に対する角度αの範囲は図示の例で
は略15°である。

第２シール９は第２弾性リング（例えばゴムリ
ング）１０と４ふつ化エチレン樹脂系の第２樹脂
リング１１から構成され、第２弾性リング１０と
第２樹脂リング１１とは前後に並べて配置されて
いる。第２弾性リング１０の前端部は断面形状が
前開きのＵ字形に形成されており、その内周端部
と外周端部にはリツプ部１２，１３がそれぞれ形
成されており、内周リツプ部１２は摺動ロツド５
に圧接し、外周リツプ部１３は第２環状溝３の底
面に圧接する。

第２弾性リング１０と第２樹脂リング１１とは
それらのテーパー面２０，２１同志が重ね合わさ
れている。即ち第２弾性リング１０の後端部の内
周には後方に行くに従い大径となるテーパー面２
０が形成され、第２樹脂リング１１の前端部の外
周には前方にゆくに従い小径となるテーパー面２
１が形成され、両テーパー面２０、２１同志が重
ね合されている。両テーパー面２０のテーパー角
度θは図の実施例では略45°である。

第２樹脂リング１１の内周面（摺接面）１１ａ
には後方から順に第１、第２、第３楔形環状溝１
６，１７，１８が形成されており、各楔形環状溝
１６，１７，１８の断面形状は、前方側にゆくに
従い小径となるように形成されている。また第２
樹脂リング１１の後端部の内周面には前方にゆく
に従い小径となるテーパー面１９が形成されてい
る。楔形環状溝１６，１７，１８及びテーパー面
１９のテーパー角度αの範囲は図示の例では略
15°である。

第２弾性リング１０の半径方向外周面には半径
方向外方に突出する環状突部１４が形成されてい
る。突部１４の頂１４ａは、第２樹脂リング１１
のテーパー面前端部２１ａを通る断面Ｈ上に略位
置している。断面Ｈはロツド軸心に対して垂直な
断面である。突部１４は山形に形成されており、
頂１４ａより前側は比較的急な傾斜であるが、頂
１４ａより後側は第２樹脂リング１１の後端縁ま
で達する緩やかな傾斜になつている。

第１図は第２シール９を自由状態で示している
が、装着した時には、第２弾性リング１０の内周
リツプ部１２は摺動ロツド５の外周面に圧接し、
外周リツプ部１３は第２環状溝３の底面に圧接
し、突部１４は第２環状溝３の底面に圧接する。
また突部１４が第２環状溝３の底面に圧接するこ
とにより、第２樹脂リング１１の前端部２１ａは
ロツド外周面に圧接し、それにより第２樹脂リン
グ１１の摺接面１１ａもロツド外周面に当接す
る。

また第１シール８の第１樹脂リング２６の摺接
面２６ａはロツド外周面に圧接し、ダストシール
３１もロツド外周面に圧接する。

次に作用について説明する。摺動ロツド５が前
後方向に往復移動する際、ハウジング１とロツド
５の最も前側の隙間３３を通して油圧Ｐが第１環
状溝２内に作用すると、第２図に示すようにまず
第１シール８の作用により油圧力はＰ４に減圧さ
れ、さらに第１、第２環状溝２，３間の隙間３４
を通つて第２環状溝３内に油圧Ｐ４が作用する。
第２環状溝３内の油圧Ｐ４は第２シール９により
シールされる。

第２シール９のシール作用について詳しく述べ
ると、まず油圧により第２弾性リング１０の前端
Ｕ字形部分が拡開作用を受け、リツプ部１２，１
３がそれぞれロツド５と第２環状溝３の底面に圧
接し、リツプ部１２，１３のシール性は高まる。
油圧は第２弾性リング１０を介して第２樹脂リン
グ１１にも伝えられるが、テーパー面２０，２１
同志で両リング１０，１１は重なり合つているた
め、圧力は軸長さ方向と半径方向内方に分散され
て第２樹脂リング１１に伝わり、そのために第２
樹脂リング１１からロツド５及びハウジング１に
伝わる応力は緩和される。従つて第２樹脂リング
１１の摺接面１１ａの耐摺動摩耗特性はよくな
り、また第２樹脂リング１１の後端部Ａがハウジ
ング１とロツド５の後側隙間３５にはみ出すのを
効果的に防止する。

一定期間使用後は、第２樹脂リング１１のテー
パー面前端部２１ａが摩耗するが、突部１４の作
用によりテーパー面前端部２１ａにおいては常に
クリアランス０が保たれる。

即ち環状凸部１４を樹脂リング１１のテーパー
面前端部２１ａと同一断面Ｈ内に位置させている
ので、突部１４のつぶし代によつて生じる応力は
第２樹脂リング１１のテーパー面前端部２１ａの
部分に略集中的に負荷し、そのため摩耗後もテー
パー面前端部２１ａは鋭いシヤープエツジの形状
ぶし代により上記テーパー面前端部２１ａはいわ
ゆる自動追随機構として働き、テーパー面前端部
２１ａのクリアランスを常に確実に０に保つ。

ロツド５の戻り段階（前方への移動段階）で、
ロツド５に付着している油膜を油圧側（前方側）
に還流することが要求される。これに対しては、
第１シール８に３つの環状楔形溝２７，２８，２
９並びに第２シール９に３つの環状楔形溝１６，
１７，１８等を形成していることにより、油膜を
効果的に還流する。

より詳しく説明すると、例えば第３図に示す第
２シール９において、ロツド５が静止時あるいは
後方側へ移動する時には、各楔形環状溝１６，１
７，１８の油圧力、第２弾性リング１０の内周側
油圧力は、第４図にＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４で示
すように階段状になつており、その大小関係はＰ
１＜Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ４であり、しかもＰ４はリツ
プ部１２の圧力Ｐ５よりも小さく、この行程では
油は回収されない。

ところがロツドが前方に戻る時には、第４図の
ような圧力分布に対して、第３図のように各楔形
環状溝１６，１７，１８の前端部及びテーパー面
１５の前端部分に、楔作用によりそれぞれ同じ高
圧力ΔPが発生する。このΔPはレイノルズの流体
潤滑理論の式 ΔP＝6ηVa²／h² により求められる。Ｖはロツド摺動速度、ηは油
の粘度、ｈは摺接面１１１ａとロツド５のクリア
ランス、ａは溝長さである。

上記第３図の各高圧力ΔPが発生する行程にお
いて、まずテーパー面１９と第１楔形環状溝１６
との関係に着目すると、テーパー面１９の楔作用
により発生するΔPが第５図のようにＰ１より大
きくなつた時に、第３図の第１楔形環状溝１６内
にテーパー面１９側（後方側）から油が流入し、
第５図に示すように第１楔形環状溝１２内の油圧
力が略ΔPまで上昇する。

次に第３図の第１楔形環状溝１６と第２楔形環
状溝１７との関係に着目すると、上述のように略
ΔPまで上昇した第１楔形環状溝１６内の圧力に
対して、さらに第１楔形環状溝１６内の楔作用に
より発生する高圧力ΔPが第１楔形環状溝１６の
前端部付近で加わつて略２×ΔPとなり、それに
より第２楔形環状溝１７内に第１楔形環状溝１６
から油が流入して第２楔形環状溝内１７の圧力を
略２×ΔPまで高める。

同様にして第３楔形環状溝１８内は第２楔形環
状溝１７の楔作用による高圧力ΔPが第２楔形環
状溝１７内の圧力略２×ΔPに加わつて略３×ΔP
まで圧力が上昇し、さらに第２弾性リング１０の
内周面部分では第３楔形環状溝１８の楔作用によ
る高圧力ΔPが第３楔形環状溝１８内の圧力略３
×ΔPに加わつて略４×ΔPまで圧力が上昇し、最
終的に第２弾性リング１１の内周面部分の圧力略
４×ΔPがリツプ部１２のシール圧力よりも高く
なり、ロツド５の油膜は効率よくリツプ部から前
方へと回収される。

なお上述の各楔形環状溝１６，１７，１８の圧
力上昇は、ミクロ的にみると第１楔形環状溝１６
から順に生じるのであるが、各環状溝１６，１
７，１８内には常に油が充満しているため、実際
は各溝１６，１７，１８部分において略同時に達
成される。

第１図の第１シール８の各楔形環状溝２７，２
８，２９でも上述の第２シールの場合と同様に楔
作用による高圧力が発生し、油は前方の油圧室６
側へと回収される。

（別の実施例） (1) 第１図の実施例は各シール８，９の内周側が
摺動ロツド５に摺接するタイプに適用した例で
あるが、本考案は例えばピストン等の外周溝に
シールリングを装着して半径方向外方側部分が
摺接面として機能するシールにも適用できる。
勿論その場合は第２シール９の突部１４、楔形
溝１６，１７，１８の位置は第１図のものとは
内外逆になり、またテーパー面２０，２１の傾
斜も逆になり、第１シール８の第１弾性リング
２５と第１樹脂リング２６の配置位置も逆にな
る。

(2) 第２シール９のテーパー面２０，２１の角度
θを図示の実施例では45°位としたが、摺動速
度等の諸条件に応じて概ね45°±25°の範囲内で
設定すると油圧の分散効果が良好である。また
楔形環状溝１６等のテーパー角αは概ね15°±
14.5°の範囲で設定することにより、油回収機
能を発揮させることができる。

(3) 楔形環状溝は１個の樹脂リングについて２個
あるいは４個以上でもよい。

(4) 上記の実施例では、軸方向前方の圧力室側か
ら順に第１シール８、第２シール９を設けた
が、これを逆にし、第２シール９、第１シール
８の順に設けてもよい。

（考案の効果） 以上説明したように本考案は、シール装着用部
材に、圧力室側前方から順に第１環状溝２及び第
２環状溝３を形成し、第１シール８及び第２シー
ル９をそれぞれ第１環状溝２及び第２環状溝３に
装着し、第１シール８として摺接面側に４ふつ化
エチレン樹脂系の第１樹脂リング２６を配置する
と共に摺接面側と反対側に第１弾性リング２５を
配置し、第２シール９として第２弾性リング１０
と第２樹脂リング１１を軸方向に並べて組合せ、
第２弾性リング１０の、軸方向前方の圧力室側の
前部を断面形状Ｕ字形状とし、第２弾性リング１
０の前記圧力室と反対側の後端部に、軸方向の後
方にゆくに従い摺接面側から遠ざかるように傾斜
するテーパー面２０を形成し、第２樹脂リング１
１には上記第２弾性リング１０のテーパー面２０
に対応するテーパー面２１を形成し、第２弾性リ
ング１０のテーパー面２０に第２樹脂リング１１
のテーパー面２１を当接させると共に、第２弾性
リング１０の摺接面側とは反対側の面に環状突部
１４を形成し、該環状突部１４の形成位置を第２
樹脂リング１１のテーパー面前端部２１ａに対応
させ、環状突部１４は、装着時の圧縮反発弾性力
により上記テーパー面先端部２１ａを摺接面に押
付け、各環状溝２，３内の各第１、第２樹脂リン
グ２６，１１の摺接面に複数本の楔形環状溝１
６，１７，１８，２７，２８，２９を形成し、各
楔形環状溝１６，１７，１８，２７，２８，２９
の断面形状を、圧力室側前方にゆくに従い溝底が
浅くなる楔形にしているので、次のような利点が
ある。

(1) 油圧側の第１シール８で油圧を減圧し、２段
目の第２シール９で完全にシールするので、第
２シール９にかかる油圧負荷圧力が軽減され、
シール性能が向上すると共に、ロツド摺動に対
する走行耐久性が向上する。

また２段階にシールを配置していることによ
り、たとえ一方のシールが傷付いたりしても、
シール機能の急激な低下を防ぐことができ、シ
ールとしての信頼性及び安全性も飛躍的に向上
する。

(2) 各第１、第２樹脂リング２６，１１の摺接面
２６ａ，１１ａにそれぞれ複数個の環状楔形溝
２７，２８，２９，１６，１７，１８を形成し
ているので、油圧の楔作用によりロツド表面等
の油膜を効率良く油圧側に回収することがで
き、油の漏出を一層効果的に阻止でき、高圧用
のシールとして最適である。

(3) 第２シール９の第２弾性リング１０と第２樹
脂リング１１とをテーパー面２０，２１同志で
重ね合せているので、第２弾性リング１０を介
して第２樹脂リング１１にかかる油圧力を軸長
さ方向と半径方向とに分散できる。

従つて第２樹脂リング１１から摺動ロツド５
及びハウジング１に負荷される応力が緩和さ
れ、第２樹脂リング１１の摺接面１１ａの耐摩
耗性が一層向上し、またハウジング１と摺動ロ
ツド５の隙間３５から第２樹脂リング１１がは
み出すのを効果的に防止できる。

(4) 第２弾性リング１０の摺接面とは反対側に形
成した環状突部１４を、テーパー面前端部２１
ａに対応させてその装着時の圧縮反発弾性力で
テーパー面前端部１１ａを摺接面に押付けてい
るので、上記テーパー面前端部２１ａに初期締
代を与えると共に、摩耗後もテーパー面前端部
２１ａ常にシヤープなエツジ形状を保持し、摺
動部材に圧接して常にクリアランス０を保ち、
シール性能の低下を長期間防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を適用したシールリングの自由
状態を示す縦断面拡大図、第２図は油圧の分布状
態を各シールの位置と対応させて示すグラフ、第
３図は楔作用による発生圧力示す第１図の第２シ
ールの拡大部分図、第４図はロツドの静止時或は
後方突出時の油圧力の分布状態を示すグラフ、第
５図は第２シールにおけるロツドの戻り時の油圧
力の分布を示すグラフ、第６図は従来例の縦断面
図である。 １……ハウジング、２，３……第１、第２環状
溝、５……摺動ロツド（摺動部材）、８，９……
第１、第２シール、１０……第２弾性リング、１
１……第２樹脂リング、２５……第１弾性リン
グ、２６……第１樹脂リング、１６，１７，１
８，２７，２８，２９……楔形環状溝。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シール装着用部材に、圧力室側前方から順に第
   １環状溝２及び第２環状溝３を形成し、第１シー
   ル８及び第２シール９をそれぞれ第１環状溝２及
   び第２環状溝３に装着し、第１シール８として摺
   接面側に４ふつ化エチレン樹脂系の第１樹脂リン
   グ２６を配置すると共に摺接面側と反対側に第１
   弾性リング２５を配置し、第２シール９として第
   ２弾性リング１０と第２樹脂リング１１を軸方向
   に並べて組合せ、第２弾性リング１０の、軸方向
   前方の圧力室側の前部を断面形状Ｕ字形状とし、
   第２弾性リング１０の前記圧力室と反対側の後端
   部に、軸方向の後方にゆくに従い摺接面側から遠
   ざかるように傾斜するテーパー面２０を形成し、
   第２樹脂リング１１には上記第２弾性リング１０
   のテーパー面２０に対応するテーパー面２１を形
   成し、第２弾性リング１０のテーパー面２０に第
   ２樹脂リング１１のテーパー面２１を当接させる
   と共に、第２弾性リング１０の摺接面側とは反対
   側の面に環状突部１４を形成し、該環状突部１４
   の形成位置を第２樹脂リング１１のテーパー面前
   端部２１ａに対応させ、環状突部１４は、装着時
   の圧縮反発弾性力により上記テーパー面前端部２
   １ａを摺接面に押付け、各環状溝２，３内の各第
   １、第２樹脂リング２６，１１の摺接面に複数本
   の楔形環状溝１６，１７，１８，２７，２８，２
   ９を形成し、各楔形環状溝１６，１７，１８，２
   ７，２８，２９の断面形状を、圧力室側前方にゆ
   くに従い溝底が浅くなる楔形にしていることを特
   徴とするシール構造。