JPH0735164Y2 - シール装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、回転軸とケーシングとの間に使用されるシー
ル装置に関する。

（従来の技術） 自動車及び建設機械に用いられる油圧機器の回転軸、た
とえば、トランスミッションの回転軸の如く、一方の端
部をケーシングに支承させ、他方の端部を自由端部とす
る例が多い。一例を第５図に示す。回転軸１の自由端部
は大径部１′と小径部１″とを有する段差付のもので、
大径部１′のリング溝３にプレーンフェースリング４を
装着し、小径部１″のリング溝３′にプレーンフェース
リング４′を装着する。回転軸１の自由端部は、嵌合空
間を残してほぼ同形のケーシング２内に収納される。シ
ールリング4,4′が、ケーシング２の内壁に接して、油
孔５より嵌合空間に流入する油をシールし、油圧を制御
する。

このような油圧機器において、油孔５より嵌合空間に導
入された油圧は、第６図に示すように、リング溝３に入
り、シールリング4,4′の一側及び内周面に圧力Ｐの力
で作用する。シールリング4,4′の一側に作用する油圧
Ｐは、シールリング4,4′をリング溝３の側壁に圧接さ
せ且つシールリング4,4′の内周面に作用する油圧Ｐ
は、シールリング4,4′の外周面をケーシング２の内壁
に圧接させる。この圧接が液封効果を作る。

（本考案が解決しようとする課題） 第５図に示した如き油圧機器の回転軸１が回転すると、
特に、高速回転すると、自由端部が振動し、第７図や第
８図に示す如く、ケーシング２の中心線まわりに回転軸
の中心が自転することになる。

一方、油圧機器の軽量化とコスト低減は、常に要求され
る設計事項であるから、シールリング4,4′を鉄系材
料、一般には鋳鉄材で製作するが、ケーシング２や回転
軸１をアルミ合金材や軟鋼材で製作することが多い。こ
のため、次のような問題が生じていることに本考案者は
気づいた。

（イ）シールリング4,4′の側面の受圧面積が、その内
周面の受圧面積より大きいと、側面に作用する力が内周
面に作用する力より大きくなることから、第７図の如
く、シールリング4,4′はリング溝３の側壁に強く押さ
れ、シールリング4,4′は回転軸１と共に回転しようと
し、シールリング4,4′の外周面が、ケーシング２の内
壁に摺接する。このような条件下で、回転軸１の自由端
部が振れ初めると、シールリング4,4′の外周面の一部
6,6′がケーシング２の内壁に局部接触することにな
り、接触圧はきわめて大となる。この結果、油膜は破
れ、ケーシングの内壁を過大摩耗させ、シール効果の低
下を招く。

（ロ）シールリングの内周面の受圧面積が、その側面の
受圧面積より大きいと、内周面に作用する力が側面に作
用する力より大きくなることから、第８図の如く、シー
ルリング4,4′は、ケーシング２の内壁に強く押され、
シールリング4,4′はケーシング２側部材となり、シー
ルリング4,4′の側面がリング溝３の側壁に摺接する。
このような条件下で、回転軸１の自由端部が振れ初める
と、シールリング4,4′の側面の一部6,6′がリング溝３
の側壁に局部接触し、接触圧をきわめて大とする。この
結果、油膜は破れ、ケーシングの内壁を過大摩耗させ、
シール効果の低下を招く。

それ故に、本考案は、前述した従来技術の不具合を解消
させることを解決すべき手段とする。

（課題を解決するための手段） 本考案は、前述した課題を解決するためにケーシングと
回転軸の材質を比較し、より軟質材に接するシールリン
グの面をバレルフェースとし、流体圧によりバレルフェ
ースを摺接面とさせる手段を用いる。さらに、本考案
は、シールリングの側面と内周面の受圧面積を比較し、
受圧面積の小さい方にバレルフェースを設け、このバレ
ルフェースをアルミ合金材或いは軟鋼材と摺接させる手
段を用いる。

（作用） 本考案によれば、シールリングのケーシング内壁及び／
又はリング溝側壁への摺接面をバレルフェースとしてい
るので、油膜の破断はない。

（実施例） 第１図（Ａ）に示すシールリング７は、その外周面にバ
レルフェースを半径Ｒの円弧で形成している。このシー
ルリング７の内周面の受圧面積は、その側面の受圧面積
より小さい。従って、ケーシング２の材質が、シールリ
ング７又は回転軸１の材質より軟質の場合、シールリン
グ７が使用される。第２図は、その使用例で、回転軸１
の自由端部が振動しても、シールリング７は、リング溝
３の一方の側壁に密着しており、その外周面のバレルフ
ェースが、アルミ合金或いは軟鋼材のケーシング２に摺
接する。このため、油膜の破断はない。

第１図（Ｂ）示す例は、シールリング８の少くとも一側
面にバレルフェースを設けている。このシールリング８
の側面の受圧面積は、その内周面より小さい。従って、
回転軸１の材質が、シールリング８又はケーシングの材
質より軟質の場合、このシールリング８が使用される。
第３図はその使用例で、回転軸の自由端部が振動して
も、シールリング８の外周面がケーシング２の内壁に密
着しており、その側面のバレルフェースがアルミ合金或
いは軟鋼材の回転軸１のリング溝３の側壁に摺接し、油
膜の破断はない。

第１図（Ｃ）に示すシールリング９は、その外周面と少
くとも一方の側面にバレルフェースを設けたもので、リ
ング内周面と側面の受圧面積が略等しく、ケーシング２
と回転軸１の材質がアルミ合金或いは軟鋼材の場合に適
する。

従来のシールリングと本考案のシールリングの性能比較
のための試験装置の概略図を第４図に示す。

回転軸１はADC−12のアルミ材、ケーシング２はS10の軟
鋼材でシールリング溝３には従来形状の矩形断面の鋳鉄
製のシールリング、リング溝３′には本考案による鋳鉄
製シールリング７で外周も円弧形状（バレルフェース）
である。

テスト条件．ケーシング内径140mm、シールリング幅3m
m、厚さ4mm、軸回転数2440rpm、油圧15kg/cm²、油温110
℃、テスト時間100時間連続運転。

テスト結果を第１表に示した。

（効果） 本考案によれば、シールリングの摺接面をバレルフェー
スとし、このバレルフェースと接する相手方を軟質材と
し、油圧機器の軽量化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ），（Ｂ）と（Ｃ）は本考案の一例に用いら
れるシールリングの部分断面図、第２図と第３図は使用
例を示す部分断面図、第４図はテスト装置の断面図、第
５図は油圧機器の断面図、第６図はリングに作用する油
圧を示す断面図、第７図と第８図は従来装置でのリング
の動きを示す断面図である。 図中:1……回転軸、２……ケーシング、３……リング
溝、7,8,9……シールリング。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸の一方をケーシングに対し支承させ
   他方を自由端部とし、この自由端部をケーシングに対し
   回転軸の外周面に設けたリング溝に装着したシールリン
   グを用いて密封するシール装置であって、回転軸の材質
   をシールリングの材質より軟質とし、シールリング内周
   面に作用する流体圧によりシールリングの外周面をケー
   シングの内壁に密着させ、かつシールリング側面に作用
   する流体圧によりシールリングの側面をリング溝の壁面
   に摺接させ、当該シールリングの摺接面をバレルフェー
   ス面としたことを特徴とするシール装置。
2. 【請求項２】回転軸がアルミ合金材からなり、かつシー
   ルリングを鋳鉄製とした請求項１記載のシール装置。
3. 【請求項３】回転軸の少なくとも一方をケーシングに対
   し支承させ、回転軸とケーシング内周面との間を回転軸
   の外周面に設けたリング溝に装着したシールリングによ
   り液封するシール装置において、シールリングの側面に
   作用する軸線方向の力をシールリングの内周面に作用す
   る径方向の力より大となるようシールリング側面の面積
   を選択し、かつリング溝壁面と摺接するシールリングの
   側面をバレルフェース面としたことを特徴とするシール
   装置。
4. 【請求項４】回転軸がアルミ合金材からなる請求項３記
   載のシール装置。