JPH1061779A - 往復動用密封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】反密封流体側リップの潤滑性向上及び全押し付
け荷重の低減と密封流体側リップの密封圧力負荷分担と
による摩擦力の低減を図ることにより、密封性を維持し
つつ耐久性に優れた往復動用密封装置を提供すること。 【解決手段】複列のリップ９，１０の中の密封流体側リ
ップ９の先端近傍に、谷部空間１１に対し密封対象流体
が流れ込むための流路として円周等配の溝１２を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はオイルシール、Ｕパ
ッキン、Ｘリング等の往復動用密封装置に関し、特にそ
のシールリップ部に複列のリップを有するものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の往復動用密封装置として
は、たとえば、図５に示すようなものがある。すなわ
ち、軸方向に相対往復移動自在に設けられるハウジング
１００と軸１０１間をシールするもので、ハウジング１
００の軸孔１０２内周に固定される環状の密封装置本体
１０３と、密封装置本体１０３に一体的に取り付けられ
るシールリップ１０４とを備えている。

【０００３】そして、このシールリップ１０４のリップ
摺動面には、圧力変動等による１段目リップ１０５の接
触状態を安定化させるということを主目的として、２段
目リップ１０６が設けられていた。

【０００４】この従来例の場合には、主たるシールは１
段目のリップ１０５である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術の場合には、１段目リップ１０５が油を掻き
落とすために、１段目リップ１０５自身および２段目リ
ップ１０６での潤滑不足によって摩擦力が大きくなると
いう問題があった。

【０００６】また、密封圧力が高くなると、その圧力に
よってシールリップ１０５，１０６の両方が軸に押し付
けられるため、緊迫力が大きくなって、必然的に摩擦力
も大きくなるという問題がある。

【０００７】本発明は上記した従来技術の問題点を解決
するためになされたもので、その目的とするところは、
反密封対象流体側リップの潤滑性向上及び全押し付け荷
重の低減と密封対象流体側リップの密封圧力負荷分担と
による摩擦力の低減を図ることにより、密封性を維持し
つつ耐久性に優れた往復動用密封装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、軸方向に相対移動自在に設けら
れる２部材間をシールするもので、一方の部材に固定さ
れる環状の密封装置本体と、該密封装置本体から他方の
部材に向かって延びて他方の部材に摺動自在に接触する
シールリップとを備えた往復動用密封装置において、前
記シールリップの相手部材との接触面に、軸方向に所定
距離だけ離間する複列のリップを設け、該リップ先端を
相手摺動面に摺動自在に接触させてリップ間と相手部材
表面間に谷部空間を形成し、該谷部空間に対し密封対象
流体が流れ込むための流路をシールリップ部に設けたこ
とを特徴とする。

【０００９】これにより、リップ間の谷部空間に密封圧
力と同圧の流体を導入、充満させ、両リップ先端の摺動
面の潤滑性を向上させることができ、摩擦の低減が可能
になる。

【００１０】すなわち、シールリップに対して相手部材
が相対的に反密封対象流体側に移動した場合（押し行
程）、リップ間谷部空間に導入された流体によって反密
封対象流体側リップの潤滑が向上し、逆にシールリップ
に対して相手部材が相対的に密封対象流体側に移動した
場合（引き行程）には、リップ間谷部空間に導入された
流体によって密封対象流体側リップの潤滑が向上するた
め、摩擦が低減される。

【００１１】また、密封圧力によるリップ部押し付け荷
重（接触荷重）の増減に直接関係するリップ部背面の受
圧有効面積が、密封圧力と同圧の流体のリップ間谷部空
間への導入によって、反密封対象流体側リップの先端か
らリップ付け根までと小さくなる。そのため、密封圧力
による全リップ接触荷重が低下して摩擦力が低減され
る。 さらに、この反密封対象流体側にのみ作用する密
封圧力による接触荷重は、摺動部両側が充分な流体量に
接して潤滑性良好な密封対象流体側のリップにも分担さ
れるため、その分さらに摩擦が低減される。

【００１２】ここで、前記流路を前記複列のリップの
内、密封対象流体側リップの先端に軸に沿って設けるこ
とは好適である。

【００１３】この場合、円周等配の溝（＝突起両側の谷
部すきま）を軸方向に設けてもよいが、その他にリップ
表面に規則的島状粗さ（エキシマレーザー加工法など）
や不規則的粗さ（金型放電加工法など）を、軸方向に連
続的なすきまをもつように、形成させることも有効であ
る。

【００１４】本発明においては、主たる密封達成を１段
目リップ（密封対象流体側リップ）で行っている従来の
シールと相違して、流体の密封は主に２段目のリップ
（反密封対象流体側リップ）で行う。これにより、反密
封対象流体側リップに対して密封対象流体側リップは密
封性を要求されないため、流体の導入、潤滑に重点を置
いた形状にすることができる。

【００１５】このように、密封対象流体側リップ表面を
伝って谷部空間に密封対象流体が導入する構成であるか
ら、密封対象流体側リップ表面は確実に潤滑性が向上す
る。

【００１６】前記流路を前記複列のリップ間に半径方向
に設けることも好適である。

【００１７】これにより、リップ表面を加工することな
く谷部空間に密封対象流体を充満させることができる。

【００１８】また、密封対象流体側リップのしめしろを
反密封対象流体側リップのしめしろより大きくすること
を特徴とする。

【００１９】これにより、密封圧力上昇時に密封対象流
体側の荷重分担比率を上げ、反密封対象流体側リップに
対する負担をさらに減らすことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する
趣旨のものではない。

【００２１】［実施の形態１］図１は本発明の第１の実
施の形態に係る往復動用密封装置を示している。この往
復動用密封装置１は、軸方向に相対移動自在に設けられ
る２部材としてのハウジング２と、ハウジング２の軸孔
３に挿通される軸４との間をシールするものであり、ハ
ウジング２の軸孔３内周に固定される環状の密封装置本
体としての金属環５と、金属環５から軸４に向かって延
びて軸外周面に摺動自在に接触するシールリップ部６と
を備えている。

【００２２】金属環５は断面略Ｌ字形状の環状部材で、
円筒状の外周嵌合部７と、この外周嵌合部７の一端から
半径方向内方に向かって延びる内向きフランジ部８と、
を備えている。

【００２３】シールリップ部６は合成ゴム等のゴム状弾
性材によって構成され、前記金属環５の外周嵌合部７と
略平行に延びるテーパ円筒形状で、大径の一端が内向き
フランジ部８の内端に固定され、小径のリップ先端部が
軸４外周に接触している。また、リップ先端部の背面に
はばね部材１６が装着されている。

【００２４】このシールリップ部６の相手軸４との接触
面に、軸方向に所定距離だけ離間する複列のリップ９，
１０が設けられている。このリップ９，１０の軸方向断
面形状は、リップ先端を頂点として軸方向密封対象流体
側と反密封対象流体側に傾斜する斜面を備えた略三角形
状をなす。

【００２５】このリップ９，１０先端は軸４表面に摺動
自在に接触してリップ９，１０間と軸４外周面間に断面
三角形状の谷部空間１１が形成されている。

【００２６】以下の説明では、密封対象流体側は油側
Ｏ、反密封対象流体側は大気側Ａとし、油側Ｏのリップ
を１段目リップ９、大気側のリップを２段目リップ１０
とし、さらに、軸４が油側Ｏから大気側Ａに移動する場
合を押し行程（Pumping Stroke）、軸４が大気側Ａから
油側Ｏに移動する場合を引き行程（Motoring Stroke)と
して説明するものとする。

【００２７】本実施例に係る往復動用密封装置にあって
は、上記した複列のリップ９，１０の中の１段目リップ
９の先端近傍に、谷部空間１１に対し密封対象流体が流
れ込むための、軸に沿って設けた軸方向の流路としての
円周等配の溝１２が形成されている。谷部空間１１に導
入された油等の流体によって、従来のシールにみられる
流体量の不足状態を解消し、両リップ９，１０の潤滑を
向上させ、摩擦を低減させる。

【００２８】すなわち、軸４が大気側Ａへ摺動する押し
行程では、２段目リップの潤滑性が向上され、軸４が油
側Ｏへ摺動する引き行程では、１段目リップの潤滑性が
向上されるため、押し・引き両行程で摩擦力が低減され
る。

【００２９】なお、流体の密封を従来の１段目リップ９
ではなく主に２段目リップ１０で行う。

【００３０】従来の形状においては、１段目リップ９に
密封性を要求していたため、谷部空間へ流体を導入しに
くく、逆に１段目リップは油を掻き落とすために２段目
リップ１０の潤滑性が悪くなり摩擦力とともに摩耗も大
きかった。これに対して、上記構成にすることで、２段
目リップ１０まで十分に油を供給することとなり、摩擦
力と摩耗が低減できる。

【００３１】また、本発明においては、溝すきま１２を
通過して谷部空間１１に導入された油は密封圧力と同一
圧となる。すなわち、図１（ｄ）で示すａ部、つまり、
１段目リップ９と２段目リップ１０の先端が軸４と接触
している区間ａにおいては、リップ背面に作用する密封
圧力による押し付け力が谷部空間１１に作用する密封圧
力による拡張力と釣り合いキャンセルされるため、密封
圧力の作用によって実質的にリップが押し付けられる範
囲はｂ部のみとなり、従来シールよりも密封圧力による
押し付け荷重が低減され、摩擦が低減される。

【００３２】図１（ｄ）に示したｂ部に作用する密封圧
力によって、シールリップ部６は軸４に押し付けられる
が、この押し付け荷重を、２段目リップ１０よりも押し
・引き両行程で潤滑性の良い１段目リップ９で負担させ
れば、摩擦がさらに低減される。

【００３３】ここで、潤滑性の良い１段目リップ９の密
封圧力作用時の荷重分担比率を上げるためには、密封圧
力条件が高い程、２段目リップ１０に対する１段目リッ
プ９の軸とのしめしろを、相対的に大きくし、１段目リ
ップ９の荷重分担比率を上げることが好ましい。

【００３４】また、ゴム硬度を比較的高くしたり、区間
ａの寸法を短く、ａ部におけるリップの半径方向肉厚を
厚くすることで、リップ剛性を向上させることも好まし
い。

【００３５】［実施の形態２］図２には、本発明の第２
の実施の形態に係る往復動用密封装置が示されている。

【００３６】第１の実施の形態に対し本実施の形態で
は、１段目リップ２９と２段目リップ１０間の谷部空間
１１に流体を流入させ、両リップ２９，１０の潤滑性を
向上させる方法として、図２に示すように、１段目リッ
プ２９の先端近傍部に島状突起を多数形成したものであ
る。

【００３７】１段目リップ２９表面にエキシマレーザー
等で島状突起を多数加工させ、軸４との接触面におい
て、谷部空間１１に対し密封対象流体が流れ込むため
の、リップ先端に軸に沿って設けた流路としての島状突
起の谷部すきまが形成されている。これによって、谷部
空間１１に密封圧力と同圧の油を導入し、両リップ２
９，１０の潤滑性を向上させると共に全押しつけ荷重を
低減させ、大気側リップの密封圧力による押し付け荷重
を油側リップに分担させることによって、摩擦力を低減
させる。

【００３８】その他の構成及び作用については、上記実
施の形態１と同一のため、同一の構成部分については同
一の符号を付して説明を省略する。

【００３９】［実施の形態３］図３には、本発明の第３
の実施の形態に係る往復動用密封装置が示されている。

【００４０】第１の実施の形態に対し本実施の形態で
は、１段目リップ３９と２段目リップ１０間の谷部空間
１１に流体を導入させ、両リップ３９，１０の潤滑性を
向上させる方法として、図３に示すように１段目リップ
３９の先端近傍部を不規則な粗さを形成させたものであ
る。

【００４１】１段目リップ３９の金型表面を放電加工等
によって不規則な粗い表面状態に加工し、ゴム成形して
得られる１段目リップ３９と軸４との接触において、谷
部空間１１に対し密封対象流体が流れ込むための、軸に
沿ってリップ先端に設けた流路としての不規則凹凸の谷
部すきまが形成されている。これを通過して谷部空間１
１に密封圧力と同圧の油を導入し、両リップ３９，１０
の潤滑性を向上させるとともに全押し付け荷重を低減さ
せ、大気側リップの密封圧力による押し付け荷重を油側
リップに分担させることによって、摩擦力を低減させ
る。

【００４２】その他の構成は実施の形態１と同一である
ので、同一の構成部分については同一の符号を付して説
明を省略する。

【００４３】［実施の形態４］１段目リップ４９と２段
目リップ１０間の谷部空間１１に流体を流入させ、両リ
ップ４９，１０の潤滑性を向上させる方法として、図４
に示すように、１段目リップ４９と２段目リップ１０の
間のシールリップ部６に貫通する孔１３を設けたもので
ある。

【００４４】両リップ４９，１０間に谷部空間１１に対
し密封対象流体が流れ込むための、複列のリップ間に半
径方向に設けた流路としての貫通孔が形成されている。
これによって、谷部空間１１に密封圧力と同圧の油を導
入し、両リップ４９，１０の潤滑性を向上させるととも
に、全押し付け荷重を低減させ、さらに大気側リップの
密封圧力による押し付け荷重を油側リップに分担させる
ことによって、摩擦力を低減させる。

【００４５】その他の構成及び作用については、上記実
施形態１と同一のため、同一の構成部分については同一
の符号を付して、その説明は省略する。

【００４６】なお、上記各実施の形態では、シールリッ
プ部６が軸４に対して摺動する場合を例にとって説明し
たが、密封装置本体が軸に固定されシールリップ部６が
ハウジング２（シリンダーチューブ）内周側に接触し、
摺動するアウターシールについても同様に適用すること
ができる。

【００４７】また、上記各実施の形態ではいわゆるオイ
ルシールを例にとって説明したが、これに限定されるも
のではなく、Ｕパッキン等の成形パッキン等、シールリ
ップを備えた往復動用の密封装置全般に広く適用するこ
とができる。

【００４８】また、密封対象流体としては油に限定され
るものではなく、水や各種薬品類等種々の液体あるいは
気体のシールに使用可能である。また、反密封対象流体
側の流体としては、大気に限られず、各種気体等の場合
でも適用可能である。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次のような効果を得ることができる。 ［請求項１］谷部空間に対し密封対象流体が流れ込むた
めの流路をシールリップ部に設けたので、リップ間の谷
部空間に密封圧力と同圧の流体を導入、充満させ、両リ
ップ先端の摺動面の潤滑性を向上させるとともに、密封
圧力による押し付け荷重を低減させることによって摩擦
力と摩耗を低減させることができる。

【００５０】［請求項２］リップ先端に軸に沿って設け
られた流路、例えば溝、又は、局所的すきまをもつ規則
的・不規則的粗さ等を形成し、複列リップ間谷部空間に
密封圧力と同圧の流体を導入して、両リップの潤滑性、
特に流路の形成されたリップの潤滑性は極めてよくなる
とともに、密封圧力による押し付け荷重を低減させるこ
とによって摩擦力と摩耗を低減させることができる。

【００５１】［請求項３］複列のリップ間に半径方向に
流路を設けたことにより、リップの表面加工をすること
なく、リップ間の谷部空間に密封圧力と同圧の流体を導
入、充満させ、両リップ先端の摺動面の潤滑性を向上さ
せるとともに、密封圧力による押し付け荷重を低減させ
ることによって摩擦力と摩耗を低減させることができ
る。

【００５２】［請求項４］また、密封対象流体側リップ
のしめしろを反密封対象流体側リップの方より、相対的
に大きくすることにより、反密封対象流体側リップの接
触荷重分担比率を軽減させて、更に摩擦力と摩耗を低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施の形態１に係る往復動用密
封装置を示すもので、同図（ａ）は要部断面図、同図
（ｂ）はシールリップ部の接触状態を示す図、同図
（ｃ）はシールリップ部の接触面の拡大図、同図（ｄ）
はシールリップ部にかかる密封圧力を説明する説明図で
ある。

【図２】図２は本発明の実施の形態２に係る往復動用密
封装置を示すもので、同図（ａ）は要部断面図、同図
（ｂ）はシールリップの接触状態を示す図である。

【図３】図３は本発明の実施の形態３に係る往復動用密
封装置を示すもので、同図（ａ）は要部断面図、同図
（ｂ）はシールリップの接触状態を示す図である。

【図４】図４は本発明の実施の形態４に係る往復動用密
封装置を示すものである。

【図５】図５は従来の往復動用密封装置を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 往復動用密封装置 ２，１００ ハウジング ３，１０２ 軸孔 ４，１０１ 軸 ５ 金属環（密封装置本体） ６，１０４ シールリップ部 ７ 円筒状嵌合部 ８，１０３ 内向きフランジ部 ９，２９，３９，４９，１０５ 密封対象流体側（１段
目）リップ １０，１０６ 反密封対象流体側（２段目）リップ １１ 谷部空間 １２ 溝 １３ 貫通孔 １６ ばね ２９ａ 島状突起 ３９ａ 不規則粗さ突起 Ｏ 油側（密封対象流体側） Ａ 大気側（反密封対象流体側）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に相対移動自在に設けられる２部材
   間をシールするもので、一方の部材に固定される環状の
   密封装置本体と、該密封装置本体から他方の部材に向か
   って伸びて他方の部材に摺動自在に接触するシールリッ
   プ部とを備えた往復動用密封装置において、 前記シールリップ部に軸方向に所定距離だけ離間する複
   列のリップを設け、該リップ先端を前記他方の部材に摺
   動自在に接触させてリップ間と前記他方の部材表面間に
   谷部空間を形成し、 該谷部空間に対し密封対象流体が流れ込むための流路を
   シールリップ部に設けたことを特徴とする往復動用密封
   装置。
2. 【請求項２】前記流路を前記複列のリップの内、密封対
   象流体側リップの先端に軸に沿って設けたことを特徴と
   する請求項１に記載の往復動用密封装置。
3. 【請求項３】前記流路を前記複列のリップ間に半径方向
   に設けたことを特徴とする請求項１に記載の往復動用密
   封装置。
4. 【請求項４】密封対象流体側リップのしめしろを反密封
   対象流体側リップのしめしろより大きくすることを特徴
   とする請求項１，２または３に記載の往復動用密封装
   置。