JPH09310763A - スプライン軸用パッキン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スプライン溝における摩擦抵抗の増大を抑制
しながら密封性を向上する。 【解決手段】 内周側リップ１０に設けられる凸状密封
部１２を、外周面７ａが円周方向に円弧状に形成される
スプライン溝７に合わせて円弧状に形成し、その円弧の
曲率半径をスプライン溝７の外周面７ａの円弧の曲率半
径よりも小さくする。このことにより、凸状密封部１２
の摺接面１２ａがスプライン溝７の外周面７ａに対して
両端縁では内周側リップ１０とほぼ同じく大きさの接面
圧力で密接し、その中央ではより高い接面力で密接する
ようにする。又、先端部１１の摺接面１１ａ及び凸状密
封部１２の摺接面１２ａを中心軸線方向に円弧状に形成
し、凸状密封部１２の摺接面１２ａの円弧の曲率半径を
先端部１１の摺接面１１ａの円弧の曲率半径よりも小さ
くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体圧シリンダ等
に使用されるスプライン軸用パッキンに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、スプライン軸を使用する流体圧
シリンダ装置において、スプライン軸を密封するＵパッ
キンの内周側リップには、スプライン軸のスプライン溝
に密接する凸状密封部が設けられている。Ｕパッキンは
金型で成形されるが、凸状密封部をスプライン溝に合わ
せた形状に形成することは容易でない。このため、内周
側リップをスプライン軸のスプライン溝を除いた外周面
に均等な接面圧力で密接させることは容易であるもの
の、凸状密封部をスプライン溝の外周面全体に均等な接
面圧力で密接させることは困難であった。従って、スプ
ライン溝における密封性が不十分となる問題があった。

【０００３】そこで、スプライン溝における密封性を向
上させるため、図７（ａ）に示すＵパッキン（実開平３
−４４２７０号公報）２０では、凸状密封部２１が設け
られる部分に相対する外周側リップ２２の内周側、同じ
く、内周側リップ２３の外周側にそれぞれに厚肉部２
４，２５を設けている。この両厚肉部２４，２５は、図
７（ｂ）に示すように、Ｕパッキン２０が周溝２６に装
着されて外周側リップ２２と内周側リップ２３とが互い
に近づいた状態では互いに圧接する。そして、凸状密封
部２１は、内周側リップ２３の張りによらずにスプライ
ン軸２７のスプライン溝２８に圧接される。

【０００４】従って、凸状密封部２１は、スプライン溝
２８に対して内周側リップ２３の張りによる場合よりも
強い力で圧接されるため、その形状がスプライン溝２８
に多少合っていなくても同スプライン溝２８に高い接面
圧力で圧接される。その結果、スプライン溝２８におけ
る密封性が高められるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｕ
パッキン２０では、凸状密封部２１を内周側リップ２４
の弾性的な張りによりスプライン溝２８に密接させるの
ではなく、両厚肉部２４，２５の弾性変形による弾性力
で圧接させている。従って、凸状密封部２１からスプラ
イン溝２８に加わる接面圧力が必要以上に大きくなるた
め、各凸状密封部２１とスプライン溝２８との間におけ
る摩擦抵抗が過度に大きくなっている。その結果、Ｕパ
ッキン２０とスプライン軸２７との間の摩擦抵抗が大き
くなるため、シリンダ装置の作動性が悪化している。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであって、その目的は、スプライン溝におけ
る摩擦抵抗の増大を抑制しながら密封性を向上すること
ができるスプライン軸用パッキンを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、円環状に形成される基部
と、前記基部の内周端に形成され、その先端部がスプラ
イン軸の外周面に圧接する内周側リップと、前記内周側
リップの先端部に設けられ、前記スプライン軸のスプラ
イン溝の外周面に圧接する凸状密封部とを備えたスプラ
イン軸用パッキンであって、前記凸状密封部は、前記ス
プライン軸の中心軸線方向から見た形状が、前記外周面
に対してその両側縁が前記内周側リップとほぼ同じ接面
圧力で密接し、その中央にいくほどより高い接面圧力で
密接するように形成されるものとした。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記先端部及び前記凸状密封部は、前
記スプライン軸の中心軸線方向に円弧状に形成されるも
のとした。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、凸状密封部は、前記先端部よりも小さ
い円弧状に形成されるものとした。従って、請求項１に
記載の発明によれば、円環状に形成される基部の内周端
に形成される内周側リップの先端部がスプライン軸の外
周面に密接する。そして、内周リップの先端部に設けら
れる凸状密封部がスプライン溝の外周面に密接する。こ
のとき、凸状密封部は、スプライン軸の中心軸線方向か
ら見た形状が、外周面に対してその両側縁が内周側リッ
プとほぼ同じ接面圧力で密接し、その中央にいくほどよ
り高い接面圧力で密接するように形成される。このた
め、凸状密封部の形状がスプライン溝に若干合っていな
い状態でも、内周側リップの張りにより凸状密封部全体
がスプライン溝の外周面全体に密接される。

【００１０】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明において、先端部及び凸状密封部がスプラ
イン軸の中心軸線方向に円弧状に形成されるため、先端
部の摺接面がスプライン軸の外周面に、又、凸状密封部
の摺接面がスプライン溝の外周面にそれぞれ円弧面で密
接する。その結果、スプライン軸の外周面に密接される
円弧面の中心軸線方向の長さが小さくなるため、先端部
から外周面に加わる接面圧力が高くなる。同様に、スプ
ライン溝の外周面に密接される円弧面の中心軸線方向の
長さが小さくなるため、凸状密封部から外周面に加わる
接面圧力が高くなる。しかも、スプライン軸の外周面及
びスプライン溝の外周面の潤滑膜が掻き取られないた
め、各外周面に潤滑膜が安定して形成される。

【００１１】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
に記載の発明において、凸状密封部が先端部よりも小さ
い円弧状に形成されるため、スプライン溝の外周面に密
接する円弧面の中心軸線方向の長さが、スプライン溝以
外の外周面に密接する円弧面の中心軸線方向の長さより
も小さくなる。その結果、摩擦抵抗が高くなる凸状密封
部とスプライン溝との間における摩擦抵抗が低減され
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明をエアシリンダ用の
Ｕパッキンに具体化した一実施の形態を図１〜図６に従
って説明する。

【００１３】図２は、Ｕパッキンを備えたエアシリンダ
１の一部を示している。シリンダチューブ２には、圧力
室３に隣接してパッキン用の周溝４が設けられ、この周
溝４にはＵパッキン５が収容されている。このＵパッキ
ン５は、シリンダチューブ２を挿通するスプライン軸６
に摺接されている。スプライン軸６には、スプライン溝
７が設けられている。スプライン溝７は、図１（ａ）に
示すように、断面円弧状に形成されている。

【００１４】Ｕパッキン５は、図３に示すように、円環
状の基部８と、該基部８の外周端から一方に延びる円環
状の外周側リップ９と、該基部８の内周端から一方に延
びる円環状の内周側リップ１０とから構成されている。
尚、Ｕパッキン５は、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、Ｈ−Ｎ
ＢＲ（水素化ニトリルゴム）、Ｘ−ＮＢＲ（カルボキシ
ルニトリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、ＡＵ（ポリ
エステル型ウレタンゴム）、ＥＵ（ポリエーテル型ウレ
タンゴム）等の材質にて一体的に形成されている。

【００１５】前記基部８は、周溝４の左側面４ａに当接
されている。前記外周側リップ９は、周溝４の外周面４
ｂに密接されている。外周側リップ９は、自然状態でそ
の外径が外周面４ｂの内径よりもやや大きく形成されて
おり、周溝４に収容された状態では内周側にたわむよう
に弾性変形している。

【００１６】前記内周側リップ１０の先端部１１の摺接
面１１ａは、スプライン軸６の外周面６ａに摺接されて
いる。内周側リップ１０は、自然状態では先端部１１の
摺接面１１ａの内径がスプライン軸６の外径よりもやや
小さく形成されており、周溝４に収容された状態では内
周側リップ１０が外周側にたわむように弾性変形してい
る。

【００１７】図１（ｂ）に示すように、先端部１１の摺
接面１１ａは、スプライン軸６の中心軸線方向に円弧状
に形成されている。前記先端部１１の摺接面１１ａに
は、凸状密封部１２がスプライン溝７の数だけ設けられ
ている。この各凸状密封部１２は、その摺接面１２ａが
スプライン溝７の外周面７ａに密接されている。図４に
示すように、摺接面１２ａは、自然状態ではスプライン
軸６の中心軸線方向から見た形状が、スプライン溝７の
同形状にほぼ合致する円弧状に形成されている。詳述す
ると、凸状密封部１２は、図５に示すように、自然状態
における摺接面１２ａの円弧の曲率半径Ｒ1 が、スプラ
イン溝７の外周面７ａの円弧の曲率半径Ｒ2 よりも小さ
くされている。又、凸状密封部１２は、そのスプライン
軸６の周方向の幅Ｄが、スプライン溝７の同周方向の幅
Ｄと等しく形成されている。このことにより、凸状密封
部１２は、外周面７ａに対してその両端縁が内周側リッ
プとほぼ同じ大きさの接面圧力で密接し、その中央にい
くほどより高い接面圧力で密接するようになっている。

【００１８】又、図１（ｂ）に示すように、凸状密封部
１２は、その摺接面１２ａがスプライン軸６の中心軸線
方向に円弧状に形成されている。詳述すると、図６に示
すように、この摺接面１２ａの円弧の曲率半径Ｒ3 は、
前記先端部１１の摺接面１１ａの同方向の円弧の曲率半
径Ｒ4 よりも小さく形成されている。

【００１９】又、図１（ａ），（ｂ）に示すように、前
記基部８の背面側には、複数の係合凸部１３が等角度間
隔で設けられている。この各係合凸部１３は、Ｕパッキ
ン５が装着された状態で、周溝４の左側面４に形成され
た係合凹部１４にそれぞれ係合されている。

【００２０】次に、以上のように構成されたスプライン
軸用パッキンの作用について説明する。圧力室３にエア
が導入されると、外周側リップ９が周溝４の外周面４ｂ
に密接されるとともに、内周側リップ１０の先端部１１
がスプライン軸６の外周面６ａに密接される。同時に、
各凸状密封部１２の摺接面１２ａが、各スプライン溝７
の外周面７ａに密接される。

【００２１】このとき、先端部１１の摺接面１１ａがス
プライン軸６の中心軸線方向に円弧状に形成されている
ため、摺接面１１ａが外周面６ａに対して円弧面で密接
する。従って、摺接面１１ａから外周面６ａに高い接面
圧力が加えられるとともに、外周面６に潤滑膜が安定し
て形成される。

【００２２】同様に、凸状密封部１２の摺接面１２ａが
スプライン軸６の中心軸線方向に円弧状に形成されてい
るため、摺接面１２ａが外周面７ａに対して円弧面で密
接する。従って、摺接面１２ａから外周面７ａに高い接
面圧力が加えられるとともに、外周面７ａに潤滑膜が安
定して形成される。

【００２３】又、凸状密封部１２は、スプライン溝７に
対して、その両端縁が内周側リップ１０とほぼ同じ接面
圧力で密接し、その中央にいくほどより高い接面圧力で
密接するように形成されている。従って、凸状密封部１
２の摺接面１２ａの形状がスプライン溝７の外周面７ａ
の形状に多少合っていない状態でも、内周側リップ１０
の張りにより凸状密封部１２がスプライン溝７の外周面
７ａ全体に密接される。

【００２４】さらに、スプライン軸６の中心軸線方向に
おいて、凸状密封部１２の摺接面１２ａの曲率半径Ｒ3
が、先端部１１の摺接面１１ａの曲率半径Ｒ4 よりも小
さく形成されているため、外周面７ａに密接する摺接面
１２ａの円弧面の中心軸線方向の長さが、外周面６ａに
密接する摺接面１１ａの円弧面の中心軸線方向の長さよ
りも小さくなる。その結果、摩擦抵抗が高くなる凸状密
封部１２とスプライン溝７との間における摩擦抵抗が低
減される。

【００２５】又、Ｕパッキン５の各係合凸部１３が周溝
４の各係合凹部１４にそれぞれ係合されているため、Ｕ
パッキン５がスプライン軸６に対して回転することがな
い。従って、各凸状密封部１２がスプライン溝７に対し
て偏位したり、外れたりすることがなくなる。

【００２６】以上詳述したように、本実施の形態のスプ
ライン軸用パッキンによれば、以下の効果を得ることが
できる。 （ａ） 円周方向に円弧状に形成されるスプライン溝７
の外周面７ａの曲率半径Ｒ1 に対して、同じく円周方向
に円弧状に形成される凸状密封部１２の摺接面１２ａの
曲率半径Ｒ2 を小さくする。このことにより、凸状密封
部１２がスプライン溝７の外周面７ａに対して両端縁が
内周側リップとほぼ同じ接面圧力で密接し、その中央に
いくほどより高い接面圧力で密接するようにした。従っ
て、凸状密封部１２の摺接面１２ａの形状がスプライン
溝７の外周面７ａの形状に多少合っていない状態でも、
内周側リップ１０の張りにより凸状密封部１２が外周面
７ａに高い接面圧力で密接する。その結果、スプライン
溝７における密封性を向上することができる。

【００２７】（ｂ） しかも、（ａ）において、凸状密
封部１２が、スプライン溝７に対して内周側リップ１０
の張りにより密接されるため、従来例のように厚肉部２
４，２５同士の圧接により圧接させる場合に比較して、
スプライン溝７における摩擦抵抗の増大を抑制すること
ができる。

【００２８】（ｃ） 先端部１１の摺接面１１ａ、及
び、凸状密封部１２の摺接面１２ａを、スプライン軸６
の中心軸線方向に円弧状に形成した。従って、摺接面１
１ａはスプライン軸６の外周面６ａに、摺接面１２ａは
スプライン溝７の外周面７ａに、それぞれ円弧面で密接
される。その結果、密接される面の中心軸線方向の長さ
を小さくして接面圧力を高くすることができるため、密
封性を一層向上することができるとともに、円弧面で密
接することにより潤滑膜の掻き取りを防止することがで
きるため、安定して形成される潤滑膜により摩擦抵抗を
一層低減することができる （ｄ） 凸状密封部１２の摺接面１２ａの中心軸線方向
の円弧の曲率半径Ｒ3を、先端部１１の摺接面１１ａの
中心軸線方向の円弧の曲率半径Ｒ4 よりも小さくした。
従って、スプライン溝７に密接する摺接面１２ａの円弧
面の中心軸線方向の長さを一層小さくすることができる
ため、スプライン溝７における摩擦抵抗を一層低減する
ことができる。

【００２９】（ｅ） Ｕパッキン５の背面側に係合凸部
１３を複数設け、この各係合凸部１３が周溝４の左側面
４ａに設けた係合凹部１４にそれぞれ係合するようにし
た。従って、Ｕパッキン５のスプライン軸６に対する回
転を防止することができる。その結果、凸状密封部１２
がスプライン溝７に対して偏位したり、外れたりするこ
とを防止することができるため、Ｕパッキン５の回転に
よる密封性の低下を防止することができる。

【００３０】尚、本発明は上記実施の形態に限定される
ものではなく、以下のように構成することもできる。 （１） 先端部１１の摺接面１１ａ、及び、凸状密封部
１２の摺接面１２ａを、スプライン軸６の中心軸線方向
に円弧状に形成する代わりに、例えば、線接触するよう
な角状、あるいは、平面で接触するような四角形状に形
成してもよい。この場合でも、スプライン軸６を確実に
密封することができ、しかも、摩擦抵抗を小さくするこ
とができる。

【００３１】（２） 凸状密封部１２の摺接面１２ａの
中心軸線方向の円弧の曲率半径Ｒ3を、先端部１１の摺
接面１１ａの中心軸線方向の円弧の曲率半径Ｒ4 よりも
小さく形成したが、同じ曲率半径としてもよい。この場
合でも、スプライン軸６を確実に密封することができ、
しかも、摩擦抵抗を小さくすることができる。

【００３２】（３） スプライン溝７は、その断面形状
が円弧状であるものに限らず、例えば、ほぼＶ字形状に
形成されるものであってもよい。この場合には、凸状密
封部１２の摺接面１２ａの断面形状を、スプライン溝の
形状よりもより鋭角的な略Ｖ字形状とすることにより、
スプライン溝７の外周面７ａの中央で最も強く密接し、
両側になるほど徐々に弱く密接するようにすることがで
きる。

【００３３】（４） 係合凸部１３を設けないＵパッキ
ン５としてもよい。 （５） エアシリンダ１用のＵパッキン５に実施した
が、その他の気体圧シリンダに使用されるＵパッキンに
実施してもよい。さらに、液体圧シリンダに使用される
Ｕパッキンに実施してもよい。

【００３４】前記実施の形態から把握できる請求項以外
の技術的思想について、以下にその効果とともに記載す
る。 （１） 基部８に係合部１３を設けたスプライン軸用パ
ッキン。このような構成によれば、スプライン軸６に対
する回転を防止して、回転による密封性の低下を防止す
ることができる。

【００３５】（２） 請求項１〜請求項３のいずれかに
記載のスプライン軸用パッキンは、エアシリンダ装置用
とする。このような構成によれば、エアシリンダ装置１
に使用されるスプライン軸６の密封を確実に行うことが
でき、しかも、摩擦抵抗を小さくすることができる。

【００３６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、スプラ
イン軸における摩擦抵抗の増大を抑制しながら密封性を
向上することができる。

【００３７】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加えて、密封性を一層向上するこ
とができ、しかも摩擦抵抗を一層低減することができ
る。請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の
発明の効果に加えて、摩擦抵抗を一層低減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）Ｕパッキンの正面図、（ｂ）Ａ−Ａ線
断面図。

【図２】 Ｕパッキンを備えたエアシリンダの一部断面
図。

【図３】 Ｕパッキンの正面側からの斜視図。

【図４】 凸状密封部を含む一部正面図。

【図５】 凸状密封部の詳細な正面図。

【図６】 凸状密封部を含む内周側リップの断面図。

【図７】 （ａ）従来例のＵパッキンの断面図、（ｂ）
Ｕパッキン及びスプライン軸の断面図。

【符号の説明】

６…スプライン軸、６ａ…外周面、７…スプライン溝、
７ａ…外周面、８…基部、１０…内周側リップ、１１…
先端部、１２…凸状密封部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円環状に形成される基部（８）と、 前記基部（８）の内周端に形成され、その先端部（１
   １）がスプライン軸（６）の外周面（６ａ）に密接され
   る内周側リップ（１０）と、 前記内周側リップ（１０）の先端部（１１）に設けら
   れ、前記スプライン軸（６）のスプライン溝（７）の外
   周面（７ａ）に圧接する凸状密封部（１２）とを備えた
   スプライン軸用パッキンであって、 前記凸状密封部（１２）は、前記スプライン軸（６）の
   中心軸線方向から見た形状が、前記外周面（７ａ）に対
   してその両側縁が前記内周側リップ（１０）とほぼ同じ
   接面圧力で密接し、その中央にいくほどより高い接面圧
   力で密接するように形成されるものであるスプライン軸
   用パッキン。
2. 【請求項２】 前記先端部（１１）及び前記凸状密封部
   （１２）は、前記スプライン軸（６）の中心軸線方向に
   円弧状に形成されるものである請求項１に記載のスプラ
   イン軸用パッキン。
3. 【請求項３】 凸状密封部（１２）は、前記先端部（１
   １）よりも小さい円弧状に形成されるものである請求項
   ２に記載のスプライン軸用パッキン。