JPH07269518A - スプライン軸用リップパッキン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 密封性を維持しながら潤滑状態を良好に保っ
て耐久性、低摩擦性に優れたスプライン軸用のリップパ
ッキンを提供する。 【構成】 スプライン軸のスプライン溝とほぼ同一断面
の軸方向突起13が内周リップ11の内周面12に設け、内周
リップ11のスプライン軸接触面15を、１ないし複数のＲ
面20とすると共に、このスプライン軸接触面15の圧力側
と基部側の両周面を、軸線に対する接触角度が軸線に対
し５〜40°である圧力側テーパ面28と基部側テーパ面29
から構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スプライン軸用リップ
パッキンに関する。詳述すれば、本発明は、流体圧シリ
ンダのピストンロッドとシリンダチューブの相対的な回
転運動を防止するためにピストンロッド表面にスプライ
ン溝を設けたスプライン軸と、ロッドカバーとの間で流
体圧シリンダの流体圧力を密封するためのリップパッキ
ンで、特に低摩擦性と耐久性に優れたスプライン軸用の
リップパッキンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より直線運動する流体圧シリンダの
ピストンロッドにスプライン溝を設けたいわゆるスプラ
イン軸は、高い精度の直線運動を要求される流体圧シリ
ンダのピストンロッドとして自動機械などに使用されて
いる。

【０００３】図10に示すように、スプライン溝２を設け
たスプライン軸１には、ロッドカバー３に設けたパッキ
ン装着溝４内にリップパッキン10が取り付けられてお
り、シリンダーチューブ５内の圧力流体を密封してい
る。図11は、スプライン軸１の断面図であり、スプライ
ン溝２のスプライン溝角部６がみられる。

【０００４】このように、流体圧シリンダのピストンロ
ッドを構成するスプライン軸１に使用されるリップパッ
キン10は、ピストンロッドの表面に複数のスプライン溝
２が設けられているため、リップパッキン10の内周面に
スプライン溝２の断面形状に合わせた軸方向突起13を設
けて、装着時にリップパッキン10の内周接触面とスプラ
イン軸１の周面との間に隙間ができないように構成する
ことにより密封性を得ている。

【０００５】しかしながら、このようなスプライン軸１
に用いるリップパッキン10は、合成ゴム、軟質エラスト
マーなどのゴム状弾性材料により作られるため、その加
工精度に限界があり、装着時に、リップパッキン10の内
周接触面とスプライン溝２とを完全に一致させて良好な
密封性能、耐久性能を得るということが難しかった。

【０００６】また、リップ先端が鋭角的に突出してスプ
ライン軸に当接するため、軸の表面との接触が線接触と
なるので、一般のシリンダのピストンロッドの場合と異
なり軸表面にスプライン溝を設けたスプライン軸におい
ては、スプライン溝とリップパッキンのその対応部分と
の良好な接触が得難く、パッキンのわずかな寸法の誤差
により漏れが発生することがある。

【０００７】そのため、従来は、図８に片側断面図で示
すスプライン軸用のリップパッキン30のように、内周リ
ップ32に設けられた軸方向突起33には、寸法精度を向上
させるためスプライン溝内面とスプライン軸表面とに接
するスプライン軸接触面35をスプライン軸とほぼ平行な
環状面で構成している。

【０００８】また、図９に示す別の従来例のリップパッ
キン40にあっては、内周リップ42の接触面および内周リ
ップ42に設けた軸方向突起43のスプライン軸との接触面
45を比較的大きなＲ面とすることによって径方向の寸法
精度を維持して密封性を向上させようとしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示すようなスプライン軸用のリップパッキン30は、密封
面を構成する接触面35をスプライン軸と平行な環状面に
構成し、しかも内周リップ32のバリ取り仕上げによる切
削面37の内周側端部38、38が角部として形成されてしま
い、装着された状態においてはスプライン軸表面と、前
記接触面35の両端の角部38、39とが当接するため、スプ
ライン軸表面の潤滑剤の被膜を掻き取り潤滑状態が悪く
なる。特に空気圧用のスプライン軸から成るシリンダの
場合はシリンダを組み立てる際に潤滑剤として塗布する
のがグリースのみであることが多いため、このような条
件の場合、グリースが掻き取られてしまうとスプライン
軸の表面が潤滑不良状態になり、摩擦抵抗が上昇したり
パッキンが早期に摩耗して十分な耐久性が得られなくな
るなどの不具合が発生することがある。

【００１０】また、図９に示すスプライン軸用のパッキ
ン40においては、スプライン溝内面を含みスプライン軸
表面と密接する接触面45が１つの比較的大きなＲ面のみ
で構成されているため、潤滑状態は良好に保たれるが、
軸方向突起43の突出し寸法、あるいは円周方向寸法など
の精度が十分に管理されないとスプライン溝の角部６(
図11参照) と後述するパッキンの突起付根部( 図２参
照) との間に隙間が生じ、十分な密封性を得ることが難
しかった。

【００１１】特に、近接した２条のスプライン溝を１組
として、複数組のスプライン溝を設けたスプライン軸に
おいては、２条のスプライン溝の間隔が狭いため、軸方
向突起のわずかな円周方向寸法のずれに対してもスプラ
イン溝の角部とパッキンの突起付根部との隙間ができや
すかった。

【００１２】本発明は、かかる問題点を解決して、密封
性を維持しながら潤滑状態を良好に保って耐久性、低摩
擦性に優れたスプライン軸用のリップパッキンを提供す
ることを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明は、図10に示すように、ロッド表面に複
数のスプライン溝２を設けたスプライン軸用であって、
スプライン軸１を用いた流体圧シリンダチューブ５のロ
ッドカバー３の内周面に設けられた環状溝４に装着され
るリップパッキン10に関するものであり、あるいは場合
によっては流体圧シリンダチューブ５にスプライン溝を
設け、ピストンロッドにリップパッキン装着を設けるよ
うにしてもよい。

【００１４】ここに、本発明の要旨とするところは、図
１によって説明すると、内周リップ11が前記スプライン
軸１の表面に対し摺動状態で配置されて圧力側に流体圧
力を密封するスプライン軸用のリップパッキン10であっ
て、スプライン溝２とほぼ同一断面の軸方向突起13が内
周リップ11の内周面12に設けられ、ロッドカバー３と前
記スプライン軸１との間においてシリンダチューブ内の
流体圧力を密封する、スプライン溝内面と接触する前記
軸方向突起13の溝内接触面15a およびスプライン軸表面
と接する内周リップ11の軸表面接触面15b を含むスプラ
イン軸接触面15を、１ないし複数のＲ面20から構成し、
そしてこのスプライン軸接触面15の圧力側と基部側の両
周面は、スプライン軸表面に対する接触角度が軸線に対
し５〜40°の圧力側テーパ面28と基部側テーパ面29とか
ら構成する。

【００１５】ここに、Ｒ面とは、直線テーパ面でないと
の趣旨であり、単なる角部の面取りとは区別される。ま
た、テーパ面28、29も必ずしも直線面ばかりでなく、ス
プライン軸表面に対し、くさび効果を発揮する限り、１
種の曲面をなすのであってもよい。

【００１６】

【作用】次に、添付図面の図１ないし図３を参照しなが
ら、本発明の作用について説明すると次のようである。
なお、図１は、本発明にかかるスプライン軸用のリップ
パッキンの片側断面図であり、図２は、その平面図であ
り、そして図３は半分に切断した両側断面図である。

【００１７】すなわち、本発明によれば、スプライン軸
用のリップパッキン10の内周リップ11に設けたスプライ
ン軸接触面15を、１ないし複数の小さなＲ面20から構成
すると共に、このスプライン軸接触面15の軸方向の両周
面を、相手運動面に対する接触角度が軸線に対し５〜40
°の角度のテーパ面28、29とすることによって、シリン
ダに組込まれ流体圧力を受けた内周リップ11は、Ｒ面20
からなるスプライン軸接触面15を中心として、流体圧側
のテーパ面28の一部分と基部側のテーパ面29の一部分と
によってスプライン溝の底面の表面に圧接する。

【００１８】ここに、スプライン軸接触面15は、軸方向
突起13とスプライン溝２の内面との接触面、つまり溝内
接触面15ａとスプライン軸の表面と内周リップとの接触
面である軸表面接触面15ｂとを含むものであって、本発
明によればそのような接触面全体を上述のようなＲ面か
ら構成するのである。以下において、両接触面15ａ、15
ｂを区別せずに総称してスプライン軸接触面15と云う。

【００１９】圧力側テーパ面28および基部側テーパ面29
は、いずれもスプライン軸表面に対しては鈍角で接する
ように構成されているため、スプライン軸１とパッキン
10の相対的な摺動運動により、スプライン軸の表面の潤
滑剤はテーパ面28、29とスプライン軸表面の間に容易に
入り込み、スプライン軸接触面15の部分を良好な潤滑状
態に維持することを可能としている。

【００２０】特にスプライン軸接触面15を複数の小さな
Ｒ面20ａ、20ｂで構成し、さらにスプライン軸接触面15
に環状凹溝21を設けた場合には、図４に示すように、接
触面が複数になることにより密封性が向上すると共に、
前記Ｒ面20ａ、20ｂの間の環状凹溝21には潤滑剤を保持
することができる。この環状凹溝21は、軸方向突起13の
わずかな円周方向寸法のずれにより発生する、スプライ
ン溝２の角部６に当接するパッキン内周面の軸方向突起
13の付け根部分19の変形を吸収して密封性能が低下する
ことも防止している。

【００２１】また別の態様においては、図５に示すよう
に、内周リップ11のスプライン軸接触面15を、基部14の
側に縮径する前記基部側テーパ面29より小さな角度で、
装着時にスプライン軸の表面とほぼ平行に接する角度に
構成されたテーパ接触面22と、このテーパ接触面22の両
側のＲ面23、24から構成することにより、シリンダに装
着した状態におけるリップ接触面、つまりスプライン軸
接触面15が、圧力側のＲ面23と基部側のＲ面24とこれら
２つのＲ面の間のテーパ接触面22の部分とから成り、テ
ーパ接触面22を中心としたほぼ均一な接触面圧を持つ幅
広の接触面が得られるため、スプライン軸との接触面圧
が低くなるためリップ部分の摩耗を少なくし耐久性の向
上が図られる。

【００２２】さらに図６に示すように、前記テーパ接触
面22に１ないし複数の環状の凹溝26を設けることによ
り、これらの凹溝26に潤滑剤を保持し潤滑状態をより良
好に維持できるため耐久性のさらなる向上が図られる。
図４の場合に比較して、テーパ接触面22が設けられてい
るため潤滑性、耐久性が一層改善される。

【００２３】また、スプライン軸１のスプライン溝２は
本来スチールボールが嵌合する部分であるため、その外
周面側の角部６ (図11参照) は鋭角的な角となっている
ため、このスプライン溝２の角部６とリップパッキン10
のリップ内周面11の軸方向突起13の付根部19 (図２参
照) とが、密接状態を保ち難く微小な隙間ができやす
く、また強い接触を与えようとするとスプライン溝２の
角部６と接するリップパッキンの付根部19の局部的な摩
耗、亀裂などが発生する。

【００２４】しかし、スプライン溝２の角部６をＲ面取
りし滑らかにするとともに、リップパッキン10の軸方向
突起13の付け根部19にスプライン溝２の角部６のＲ面よ
り小さいＲを設けたことによりこのような不具合を防止
することが可能となり、さらにスプライン軸用リップパ
ッキンの材料を、強度の高い熱可塑性エラストマーに代
えて、加工性の良いニトリルゴムなどの一般の合成ゴム
としても異常摩耗、亀裂の発生がなくなり、十分な密封
性、耐久性が得られ、かつ低摩擦性を得ることが可能と
なる。

【００２５】上記したように、本発明にかかるスプライ
ン軸用のリップパッキン10は、摺動運動によりスプライ
ン軸接触面15で潤滑剤を掻き取ることがないように接触
面を比較的小さなＲ面20とし、さらにスプライン軸表面
に当接するスプライン軸接触面15の圧力側テーパ面28と
基部側テーパ面29とのくさび作用により、両テーパ面の
間のスプライン軸接触面15の部分に十分な潤滑剤が供給
されるようにして、スプライン軸接触面15の摩耗を低減
し、耐久性を向上させている。また、このスプライン軸
接触面15を複数の小さなＲ面20ａとＲ面20ｂから構成
し、その間を環状凹溝21とすることによって複数の環状
接触面と潤滑剤の保持溝が構成される。

【００２６】またスプライン軸接触面15をテーパ接触面
22とその両端のＲ面23、24から構成することにより接触
面圧をさらに低くすることができ、さらにこのテーパ接
触面22に少なくとも１の環状の凹溝26を設けることによ
り、該凹溝に潤滑剤が保持されるため摩擦抵抗、摩耗の
低減が計られると共に、耐久性が向上する。

【００２７】図７は、スプライン軸に接するリップパッ
キンの内周リップ面を両テーパ面と複数のＲ面とで構成
している様子を拡大して示す。図示例は図４の態様を例
にとって示すものであるが、このように、本発明によれ
ば、スプライン軸との摺動面、つまりスプライン軸接触
面15を複数のＲ面20ａ、20ｂとすることにより、直線
(面) で接触した場合よりも軸に対する接触面圧が高ま
り、フィット性が向上し、またＲ面20ａ、20ｂ間に形成
される環状凹溝21が潤滑剤のポケットの役割をするた
め、密封性、摺動抵抗低減、耐久性の向上に効果があ
る。

【００２８】図中、スプライン軸接触面15の両周面は圧
力側テーパ面28と基部側テーパ29から構成し、圧力側テ
ーパ面28の角度θ₁ は摺動時にスプライン軸表面の潤滑
膜を切りすぎて、摺動抵抗の増大、ステックスリップ発
生の原因とならないようにリップ上端のエッジ部 (バリ
仕上部) を摺動面から遠ざける効果がある。

【００２９】同じく、基部側テーパ面29の角度θ₂ は加
圧変形時のリップパッキン内周リップの軸との接触面の
増加を制限し、摩擦抵抗の増大を軽減する効果がある。
また、角度θ₂ のテーパ面、つまり基部側テーパ面29を
長く設定することでリップパッキン10の内周リップ11の
可撓性・柔軟性を高め、圧力変動・軸の振れ等に対する
シールレスポンスを向上させる効果がある。

【００３０】ところで、圧力側テーパ面28の角度θ₁ 、
および基部側テーパ面29の角度θ₂は、装着時において
は内周リップ11のはりしろ量による内周リップ11の変形
によって、θ₁ は大きくθ₂ は逆に小さくなるので、油
膜に対するくさび作用の点からθ₁ 、θ₂ はそれぞれ40
°以下でθ₁ ＜θ₂ の関係を有することが好ましく、θ
₁ は５〜25°、θ₂ は15〜40°がより好ましい。

【００３１】

【実施例】次に、同じく図１〜図６を参照して本発明の
態様をさらに具体的に説明する。図１〜図３において、
基部14と、基部14の外周面および内周面から軸方向に延
びる内周リップ11、外周リップ16からなるリップパッキ
ン10の、スプライン軸に接する内周リップ11の内周面12
に、スプライン溝２とほぼ同一断面の軸方向突起13が設
けられており、この軸方向突起13を含めた内周リップ11
の軸方向端部17近傍に径方向に突出した小さなＲ面20に
よるスプライン軸接触面15と、このスプライン軸接触面
15のリップの切削仕上面18との間の周面が相手運動面に
対し逃げる角度の圧力側テーパ面28と、この接触面15の
圧力と反対側の基部14側の周面を相手運動面に対し逃げ
る基部側テーパ面29とが設けられている。

【００３２】Ｒ面20は、スプライン軸の径あるいはパッ
キンの断面寸法により設定されるが、通常装着溝の外径
寸法とスプライン軸の径寸法の差の1/2 である呼び幅
(W) の1/5 〜1/20程度である。スプライン軸直径８〜10
0 mmのときにＲ 0.1〜1.0 mm程度の小さなＲ面で、一例
として軸径直径８〜10mmで 0.1〜0.3 mm、同直径10〜20
mmで0.2 〜0.4 mm、同直径20〜30mmで0.3 〜0.6 mm、同
直径35〜50mmで0.4 〜0.8 mm、同直径50〜100 mmで0.6
〜1.0 mmが好適範囲であり、ここに記述した範囲外のロ
ッド寸法に対しては実験等により最適寸法が設定され
る。

【００３３】図４に示すリップパッキン10は、スプライ
ン軸接触面15を２つの小さなＲ面20ａ、20ｂとその間の
環状凹溝21によって構成したものである。図５に示すリ
ップパッキン10では、スプライン軸接触面15は、相手運
動面に対し前記基部側テーパ面29の角度θ₂ より小さな
角度のテーパ接触面22と、圧力側テーパ面28との間のＲ
面23と、基部側テーパ面29との間のＲ面24とから構成さ
れている。このテーパ接触面22の角度は、パッキンのサ
イズおよびはりしろ量により変わるが、基部側に縮径し
装着時に内周リップ11が変形した際に、テーパ接触面22
がほぼ全面でスプライン軸表面にほぼ平行に接触するよ
うな角度に設定されており、通常は３〜15°の範囲が設
定される。

【００３４】図６に示す更に別の実施態様では、図５の
テーパ接触面22にさらに１または複数の環状の凹溝26を
設けることにより、複数の環状の接触面と環状の潤滑剤
保持の凹溝26が構成される。この凹溝26は、特に軸方向
突起13の溝内接触面15ａとスプライン溝２の角部６との
微小のずれや変形がこの凹溝26により吸収されるため、
スプライン軸接触面15とスプライン軸との接触状態が改
善され密封性能の向上がはかられる。

【００３５】このときの環状の凹溝26の幅および深さは
特定されないが、通常、前述したＲ面20、23、24の寸法
と同程度であるが、0.1 mm以下の微細な凹溝を多数設け
ることでも同様の効果が得られる。また凹溝26の断面形
状は、半円、四角、三角、台形などであるが、凹溝26の
テーパ接触面22との角部はエッジをなくし滑らかにする
ことが望ましい。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように本発明のスプライン軸
用のリップパッキン10は、主接触部となるスプライン軸
接触面15を２以上のＲ面から構成し、またその圧力側お
よび圧力とは反対側の基部側の両周面を、相手運動面に
対し鈍角的に接する圧力側テーパ面28と基部側テーパ面
29で構成することによって、摺動運動時にこれらテーパ
面28、29のくさび作用により潤滑被膜をスプライン軸接
触面15に取り込んで供給しながら摺動する。

【００３７】そのために、相手運動面の潤滑剤が長期間
良好な状態で維持できるので、摺動抵抗が小さく押さえ
られ、かつシール装置の摺動面の摩耗が少なく耐久性の
向上がはかられる。

【００３８】また、スプライン軸接触面15がテーパ接触
面22で構成された場合においては、装着時においてテー
パ接触面22のほぼ全面がスプライン軸表面に接触するた
め、接触面圧のピークがなくなりスプライン軸接触面15
の局部的摩耗が防止でき、さらにこのテーパ接触面22に
凹溝26を設けることにより、この凹溝26に溜められた潤
滑剤により接触面の潤滑状態がより良好になるととも
に、溝と溝の間の部分が環状の接触面となるため、密封
性の向上にも寄与する。

【００３９】圧力側テーパ面28は、前述した潤滑剤に対
するくさび作用と共に、金型により成形加工されたパッ
キンのリップ先端部のバリ取り仕上げにおいて、バリの
出ているリップの軸方向端部をメスなどにより切削加工
する際の、切削面の片側の端部をこのテーパ面の部分に
設けることができるため、リップ切削によってできるリ
ップ内周側の角部がスプライン軸の表面に接触すること
がないので潤滑剤を掻き取るという不具合の発生がなく
なり、かつ内周リップのスプライン軸接触面15が金型の
寸法によって決められるため、パッキンの寸法精度の維
持がはかられるという効果も有する。

【００４０】また、スプライン溝２の角部６にＲ面取り
をし、またリップパッキン10の軸方向突起13の付け根部
19にスプライン溝２の角部６のＲ面より小さいＲを設け
たことにより、この角部６とパッキン方向突起13の付根
部19の接触が滑らかになり、パッキンの付根部19の異常
摩耗、亀裂の発生がなくなり、ニトリルゴムなどの汎用
の合成ゴム材料によるパッキンであっても密封性と耐久
性が維持され、しかも低摩擦性が向上したスプライン軸
用のリップパッキンが安価に提供することを可能として
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスプライン軸用のシール装置の代
表的な態様を示す片側断面図である。

【図２】図１に示すスプライン軸用のシール装置の平面
図である。

【図３】同じく両側断面図である。

【図４】本発明によるスプライン軸用のシール装置の代
表的な態様を示す片側断面図である。

【図５】本発明によるスプライン軸用のシール装置の代
表的な態様を示す片側断面図である。

【図６】本発明によるスプライン軸用のシール装置の代
表的な態様を示す片側断面図である。

【図７】スプライン軸接触面の部分拡大説明図である。

【図８】従来例を示す片側断面図である。

【図９】従来例を示す片側断面図である。

【図10】スプライン軸シリンダのロッドカバー部分の説
明図である。

【図11】スプライン軸の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

1 : スプライン軸 2 : スプライ
ン溝 3 : ロッドカバー 4 : パッキン
装着溝 5 : シリンダチューブ 6 : スプライ
ン溝角部 10 : スプライン軸用リップパッキン 11 : 内周リ
ップ 12 : 内周面 13 : 軸方向
突起 14 : 基部 15 : スプラ
イン軸接触面 15a: 溝内接触面 15b: 軸表面
接触面 17 : 内周リップ端面 18 : リップ
切削面 19 : 突起付根部 20 : Ｒ面 21 : 環状凹溝 22 : テーパ
接触面 23 : 圧力側Ｒ面 24 : 基部側
Ｒ面 26 : 凹溝 27 : 凸条 28 : 圧力側テーパ面 29 : 基部側
テーパ面 33 : 軸方向突起 35 : 環状面 37 : リップ切削面 38 : 切削角
部 45 : 接触面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スプライン軸のスプライン溝とほぼ同一
   断面の軸方向突起13が内周リップ11の内周面12に設けら
   れ、圧力側の流体圧力を密封するスプライン軸用のリッ
   プパッキン10において、スプライン溝内面と接触する前
   記軸方向突起13の溝内接触面15a およびスプライン軸表
   面と接する内周リップ11の軸表面接触面15b を含むスプ
   ライン軸接触面15を、１ないし複数のＲ面20から構成す
   ると共に、該スプライン軸接触面15の圧力側と基部側の
   両周面を、スプライン軸表面に対する接触角度が軸線に
   対し５〜40°である圧力側テーパ面28と基部側テーパ面
   29からそれぞれ構成したことを特徴とするスプライン軸
   用リップパッキン。
2. 【請求項２】 前記スプライン軸接触面15が、基部14の
   側に縮径する前記基部側テーパ面29より小さな角度であ
   るテーパを持ったテーパ接触面22と、該テーパ接触面22
   の両側のＲ面23、24からなることを特徴とする請求項１
   に記載のスプライン軸用リップパッキン。
3. 【請求項３】 前記テーパ接触面22に１ないし複数の環
   状の凹溝26および／または凸状突起部27を設けたことを
   特徴とする請求項２に記載のスプライン軸用のリップパ
   ッキン。
4. 【請求項４】 スプライン溝２の角部６にＲ面取りを設
   けると共に、リップパッキン10の軸方向突起13の付け根
   部19にスプライン溝２の角部６のＲ面より小さいＲを設
   けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
   載のスプライン軸用のリップパッキン。