JPH0643578Y2 - シールリング - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、互いに軸方向に摺動自在に嵌合する軸部材と
ハウジング部材のうち一方の部材に形成されたシールリ
ング装着用環状溝に装着されるシールリングに関し、主
として高油圧用のアクチュエータに使用される往復ロッ
ドに適したシールリングに関する。

例えば航空機用油圧アクチュ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） 従来の高圧用の組合せリングとしては、第７図のように
ゴムリング41と樹脂性リング42とを階段状に組合せたシ
ールリングや、第８図あるいは第９図のようにゴムリン
グ41と樹脂リング42とをテーパー面で組合せたシールリ
ング等がある。第７図の構造では例えば樹脂リングの端
部Ａのはみ出し等の問題があり、一方第８、第９図では
樹脂リング42の摩耗によるシール性低下の問題がある。

（考案の目的） 本考案の目的は、高圧用の組合せシールリングにおい
て、流体圧の増加に比例してシール押圧力が増加するよ
うにして、シール特性の向上を図ると同時に、耐摺動摩
耗特性の向上と樹脂リングのはみ出し防止特性の向上を
図ることである。

（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、互いに軸方向に摺
動自在に嵌合する軸部材とハウジング部材のうち一方の
部材に形成されたシールリング装着用環状溝２内に、ゴ
ム等の弾性リング４と４ふっ化エチレン樹脂系の樹脂リ
ング10を軸方向に並べ、弾性リング４の受圧側の前部を
断面形状Ｕ字形状とし、弾性リング４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８を形成し、樹脂リング10には上記弾性
リング４のテーパー面８に対応するテーパー面11を形成
し、弾性リング４のテーパー面８に樹脂リング10のテー
パー面11を当接させると共に、弾性リング４の摺接面側
とは反対側の面に環状突部９を形成し、該環状突部９の
形成位置を樹脂リング10のテーパー面前端部11aに対応
させ、環状突部９の径を、自由状態で、環状溝２の底面
よりも突部突出方向に張り出すつぶし代を有する径と
し、環状突部９が、装着時の圧縮反発弾性力により上記
テーパー面前端部11aを摺接面に押付けている。

（実施例） 第１図は本考案を適用した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、シールリングＲは前側の弾性リング（例えばゴム
リング）４と後側の４ふっ化エチレン樹脂系の樹脂リン
グ10とから構成されており、ハウジング１の内周環状溝
２内に装着されている。ハウジング１内には摺動ロッド
３が前後方向移動自在に嵌合している。弾性リング４の
油圧室５側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ップ部６、
７がそれぞれ形成されており、内周リップ部６は摺動ロ
ッド３に圧接し、外周リップ部７は環状溝２の底面に圧
接する。

弾性リング４と樹脂リング10とはそれらのテーパー面
８、11同志が重ね合わされている。即ち弾性リング４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８が形成され、樹脂リング10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11が形成され、両テ
ーパー面８、11同志が重ね合されている。両テーパー面
８、11のテーパー角度θは図の実施例では略45°であ
る。

樹脂リング10の内周面（摺接面）10aには後方から順に
第１、第２、第３環状溝12、13、14が形成されており、
各環状溝12、13、14断面形状は、弾性リング側（前方
側）にゆくに従い小径となる楔形に形成されている。ま
た樹脂リング10の内周面の後端部には弾性リング側（前
方側）にゆくに従い小径となるテーパー面15が形成され
ている。環状溝12、13、14及びテーパー面15のテーパー
角度αの範囲は図示の例では略15°である。

弾性リング４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９が形成されている。突部９の頂9aは、樹
脂リング10のテーパー面前端部11aを通る断面Ｈ上に略
位置している。断面Ｈはロッド軸心に対して垂直な断面
である。突部９は山形に形成されており、頂9aより前側
は比較的急な傾斜であるが、頂9aより後側は弾性リング
４の後端縁まで達する緩やかな傾斜になっている。

第１図はシールリングＲを自由状態で示しているが、装
着した時には、弾性リング４の内周リップ部６は摺動ロ
ッド３の外周面に圧接し、外周リップ部７は環状溝２の
底面に圧接し、突部９は環状溝２の底面に圧接する。ま
た突部９が溝２の底面に圧接することにより、樹脂リン
グ10の前端部11aはロッド外周面に圧接し、またそれに
より樹脂リング10の内周面10aもロッド外周面に当接す
る。

次に作用について説明する。摺動ロッド３が前後方向に
往復運動する際、ハウジング１とロッド３の前側隙間20
を通して油圧Ｐが環状溝２内に作用すると、まず油圧に
より弾性リング４の前端Ｕ字形部分が拡開作用を受け、
リップ部６、７がそれぞれロッド３と溝２に圧接し、リ
ップ部６、７のシール性は高まる。油圧は弾性リング４
を介して樹脂リング10にも伝えられるが、テーパー面
８、11同志で両リング４、10は重なり合っているため、
圧力は軸長さ方向と半径方向内方に分散されて樹脂リン
グ10に伝わり、そのために樹脂リング10からロッド３及
びハウジング１に伝わる応力は緩和される。従って樹脂
リング10の内周面の耐摺動摩耗特性はよくなり、また樹
脂リング10の後端部Ａがハウジング１とロッド３の後側
隙間21にはみ出すのを効果的に防止する。

一定期間使用後は、樹脂リング10の前端部11aが摩耗す
るが、突部９の作用によりテーパー面前端部11aにおい
ては常にクリアランス０が保たれると共に、一定のシー
ル押圧力が保たれる。

即ち環状突部９を樹脂リング10のテーパー面前端部11a
と同一断面Ｈ内に位置させ、かつ、環状突部９の径を、
自由状態で、環状溝２の底面よりも突部突出方向に張り
出すつぶし代を有する径としているので、環状突部９の
つぶし代によって生じる応力は樹脂リング10のテーパー
面前端部11a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11aは鋭いシャープエッジの形状
が維持されると共に、突部９のつぶし代により上記テー
パー面前端部11aはいわゆる自動追随機構として働き、
テーパー面前端部11aのクリアランスを常に確実に０に
保ち、一定のシール押圧力を保つ。

第３図のシールの圧力分布図において、T2は突部９の頂
9aに対応する箇所を示しており、そのシール圧力は第５
図のP4に略相当し、第３図のT1付近はリップ部６、７に
対応する箇所を示しており、そのシール圧力は第５図の
P5に相当している。

第４図において漏れの少ないシールはロッド３の戻り段
階（前方への移動段階）で、ロッド３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、楔形環状溝12、13、14を複数個形成する
と共にテーパー面15を形成しているので、ロッド３の前
側への移動行程での楔作用により油膜を効果的に還流す
ることができる。

より詳しく説明すると、ロッド３が静止時あるいは後方
（低圧側）へ移動する時には、各楔形環状溝12、13、14
の油圧力、弾性リング内周側油圧力は、第５図にP1、P
2、P3、P4で示すように階段状になっており、その大小
関係はP1＜P2＜P3＜P4であり、しかもP4はリップ部６の
圧力P5よりも小さく、この行程では油は回収されない。

ところがロッドが前方に戻る時には、第５図のような圧
力分布に対して、第４図のように各楔形環状溝12、13、
14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 により求められる。Ｖはロッド摺動速度、ηは油の粘
度、ｈは摺接面10aとロッド３のクリアランス、ａは溝
長さである。

上記第４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15と第１楔形環状溝12との関係に着目する
と、テーパー面15の楔作用により発生するΔＰが第６図
のようにP1より大きくなった時に、第４図の第１楔形環
状溝12内にテーパー面15側（後方側）から油が流入し、
第６図に示すように第１楔形環状溝12内の油圧力は略Δ
Ｐまで上昇する。

次に第４図の第１楔形環状溝12と第２楔形環状溝13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12内の圧力に対して、さらに第１楔形環状
溝12内の楔作用により発生する高圧力ΔＰが第１楔形環
状溝12の前端部付近で加わって略２×ΔＰとなり、それ
により第２楔形環状溝13内に第１楔形環状溝12から油が
流入して第２楔形環状溝13の圧力を略２×ΔＰまで高め
る。

同様にして第３楔形環状溝14内は第２楔形環状溝13の楔
作用による高圧力ΔＰが第２楔形環状溝13内の圧力略２
×ΔＰに加わって略３×ΔＰまで圧力が上昇し、さらに
弾性リング11の内周面部分では第３楔形環状溝14の楔作
用による高圧力ΔＰが第３楔形環状溝14内の圧力略３×
ΔＰに加わって略４×ΔＰまで圧力が上昇し、最終的に
弾性リング11の内周面部分の圧力略４×ΔＰがリップ部
６のシール圧力よりも高くなり、ロッド３の油膜は効率
よくリップ部から前方へと回収される。

なお上述の各楔形環状溝12、13、14の圧力上昇は、ミク
ロ的にみると第１楔形環状溝12から順に生じるのである
が、各環状溝12、13、14内には常に油が充満しているた
め、実際は各溝12、13、14部分において略同時に達成さ
れる。

（別の実施例） （１）第１図の実施例はシールリングＲの内周側が摺動
ロッド３に摺接するシールリング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。勿論その場合は突部９、環状溝
12、13、14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８、11の傾斜も逆になる。

（２）テーパー面８、11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°の範囲内で設定すればよい。また楔形環状溝12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12等は２個あるいは４個以上でもよ
い。

（考案の効果） 以上説明したように本考案は、互いに軸方向に摺動自在
に嵌合する軸部材とハウジング部材のうち一方の部材に
形成されたシールリング装着用環状溝２内に、ゴム等の
弾性リング４と４ふっ化エチレン樹脂系の樹脂リング10
を軸方向に並べ、弾性リング４の受圧側の前部を断面形
状Ｕ字形状とし、弾性リング４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８を形成し、樹脂リング10には上記弾性リング
４のテーパー面８に対応するテーパー面11を形成し、弾
性リング４のテーパー面８に樹脂リング10のテーパー面
11を当接させると共に、弾性リング４の摺接面側とは反
対側の面に環状突部９を形成し、該環状突部９の形成位
置を樹脂リング10のテーパー面前端部11aに対応させ、
環状突部９の径を、自由状態で、環状溝２の底面よりも
突部突出方向に張り出すつぶし代を有する径とし、環状
突部９が、装着時の圧縮反発弾性力により上記テーパー
面前端部11aを摺接面に押付けているので次のような利
点がある。

（１）弾性リング４と樹脂リング10とをテーパー面８、
11同志で重ね合せているので、弾性リング４を介して樹
脂リング10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。

従って摺動ロッド３及びハウジング１に負荷される応力
が緩和され、樹脂リング10の摺接面10aの耐摩耗性が向
上し、またハウジング１と摺動ロッド３の隙間21から樹
脂リング10がはみ出すのを効果的に防止できる。

また、上記のように、テーパー面８、11の傾斜方向を、
受圧側の前部から軸方向の後方にゆくに従い摺接面側か
ら遠ざかるようにしていることにより、流体圧の増加に
対応して、半径方向内方への分力、すなわち、シール押
圧力も増加し、圧力変化に応じたシール特性を得ること
ができる。

（２）シールリングを環状溝２内に装着した時には、環
状突部９が環状溝底面に圧接してそのつぶし代の部分が
圧縮し、その圧縮反発弾性力により、環状突部９に対応
する位置のテーパー面前端部11aに初期締代が付与され
ると共に、上記テーパー面前端部が相手側部材に集中的
に加圧され、一定のシール押圧力が付与される。

したがって、使用するに従い、摩耗しやすいところの樹
脂リング10のテーパー面前端部11aが摩耗しても、該テ
ーパー面前端部11aは常にシャープエッジの形状が保持
されると共に、一定のシール押圧力が維持され、シール
性能の低下を未然に防止できる。

【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図は摩耗後の状態を示す縦断面
図、第３図はシール装着時の半径方向の圧力の分布状態
を示すグラフ、第４図は楔作用による発生圧力を示す第
１図の拡大部分図、第５図はロッド静止時あるいは突出
行程時の油圧力分布を示すグラフ、第６図はロッドの戻
り行程時の油圧力分布を示すグラフ、第７、第８、第９
図はそれぞれ従来例の縦断面図である。１……ハウジン
グ（ハウジング部材の一例）、３……摺動ロッド（軸部
材の一例）、４……弾性リング、８……テーパー面、９
……環状突部、10……４ふっ化エチレン樹脂系の樹脂リ
ング、10a……摺接面、11……テーパー面、11a……テー
パー面前端部、12、13、14……楔形環状溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 根本 圭介 和歌山県有田市箕島663番地 三菱電線工 業株式会社内箕島製作所内 (72)考案者 松井 大明 和歌山県有田市箕島663番地 三菱電線工 業株式会社内箕島製作所内 (72)考案者 山本 悟 神奈川県相模原市麻溝台1805番地１ カヤ バ工業株式会社内相模工場内 (72)考案者 菊地 登志道 神奈川県相模原市麻溝台1805番地１ カヤ バ工業株式会社内相模工場内 (56)参考文献 特開 昭48−61847（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−26669（ＪＰ，Ａ) 実公 昭38−1126（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭61−28915（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに軸方向に摺動自在に嵌合する軸部材
   とハウジング部材のうち一方の部材に形成されたシール
   リング装着用環状溝（２）内に、ゴム等の弾性リング
   （４）と４ふっ化エチレン樹脂系の樹脂リング（10）を
   軸方向に並べ、弾性リング（４）の受圧側の前部を断面
   形状Ｕ字形状とし、弾性リング（４）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（８）を形成し、樹脂リング（10）には
   上記弾性リング（４）のテーパー面（８）に対応するテ
   ーパー面（11）を形成し、弾性リング（４）のテーパー
   面（８）に樹脂リング（10）のテーパー面（11）を当接
   させると共に、弾性リング（４）の摺接面側とは反対側
   の面に環状突部（９）を形成し、該環状突部（９）の形
   成位置を樹脂リング（10）のテーパー面前端部（11a）
   に対応させ、環状突部（９）の径を、自由状態で、環状
   溝（２）の底面よりも突部突出方向に張り出すつぶし代
   を有する径とし、環状突部（９）が、装着時の圧縮反発
   弾性力により上記テーパー面前端部（11a）を摺接面に
   押付けていることを特徴とするシールリング。