| 【発明の名称】 |
シール構造 |
| 【発明者】 |
【氏名】東 吉夫
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| 【要約】 |
【課題】摺動面に使用可能で、密封流体に圧力変動がある場合においても、接面漏れ、および透過漏れを防止できるシール構造を提供することを目的としている。
【解決手段】シール部材３と該シール部材３を環状溝１２に収納してなるシール構成体４を、シール領域７に少なくとも２つ以上設け、さらに前記シール部材３は、弾性部材からなり摺動面に摺接する凸部３１を設けたことにより、ハウジング外部６側にハウジング内部５の流体による圧力変動の影響を受けないシール部材３が存在するため、ハウジング内部５の流体を確実に密封できる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ハウジングの挿通孔に摺動可能な軸部材が挿通され、ハウジング内部とハウジング外部とを挿通孔内周壁と軸部材外周面間のシール領域にて密封するシール構造において、シール部材と該シール部材を収納する環状溝とからなるシール構成体を、前記シール領域内の挿通孔内周壁または軸部材外周面のいずれか一方に少なくとも２つ以上設け、さらに前記シール部材は、弾性部材からなり、摺動面に摺接する凸部を設けたことを特徴とするシール構造。
【請求項２】 前記シール部材の断面形状が略Ｘ字形であることを特徴とする請求項１記載のシール構造。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は軸シールに関するものであり、特に摺動部分に使用でき、密封流体が圧力変動する場合に好適なシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハウジングの挿通孔に、回転、あるいは往復運動する軸部材が挿通され、ハウジング内部の流体が圧力変動を生じる装置、たとえばビスカスカップリング等では、ハウジング内部の流体量が変化することで、その特性が変化するため、ハウジング内部の流体を漏らすことのないように、流体量の変化による圧力変動に耐えるシール構造が必要となる。従来では、ハウジング内部の流体漏れを防止するために、図２に示すシール領域７の挿通孔内周壁１１に環状溝１２を一つ形成し、その内部にＯリング等のシール部材３を収納してなるシール構成体４を形成し、ハウジング内部５の流体を密封していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図２に示すような従来のシール構造では、シール領域７にシール構成体４を１つ形成し、ハウジング内部５の流体を密封しているが、軸部材２が回転あるいは往復運動等、摺動する場合においては、シール部材３が摺接する軸部材外周面２１、つまり摺動面におけるシール性が不安定になることに加え、ハウジング内部５の流体が圧力変動を生じるので、シール部材３が変動する圧力により予期せぬ変形を受け、シール部材３の密封効果が計算通りに発揮できない場合があり、少なからず摺動面から流体が漏れる接面漏れが発生する場合があった。
【０００４】また、シール部材３の材料がゴムや樹脂の弾性部材であって、流体に気体が含まれる場合には、前記接面漏れを防止できたとしても、気体がシール部材３の内部を透過することによる透過漏れが発生する場合があった。
【０００５】一般に前記透過漏れに対しては、金属材料からなる金属シールが用いられるが、摺動面をシールする場合、摺動抵抗が大きいこと等から、金属製のシールを用いるのは不適であり、金属シールは専ら、シール領域７が固定面の場合にのみ用いられていた。
【０００６】したがって、ゴムや樹脂からなるＯリング等の場合には、接面漏れ、および透過漏れが発生する恐れがあり、金属シールの場合には、透過漏れはないが、摺動面へのシールに用いることができないという問題点があった。
【０００７】本発明は、これらの問題を解決するものであり、摺動面に使用可能で、密封流体に圧力変動がある場合であっても、接面漏れ、さらには透過漏れをも効果的に防止できるシール構造を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決する手段】即ち、この発明は、上記課題を解決するために、ハウジングの挿通孔に摺動可能な軸部材が挿通され、ハウジング内部とハウジング外部とを挿通孔内周壁と軸部材外周面間のシール領域にて密封するシール構造において、シール部材と該シール部材を収納する環状溝とからなるシール構成体を、前記シール領域内の挿通孔内周壁または軸部材外周面のいずれか一方に少なくとも２つ以上設け、さらに前記シール部材は、弾性部材からなり、摺動面に摺接する凸部を設けたことを特徴としている。
【０００９】また、前記シール部材の断面形状が略Ｘ字形であることを特徴としている。
【００１０】
【作用】本発明によるシール構造では、シール構成体をシール領域に少なくとも２つ以上設けるため、シールが２重構造となることに加え、ハウジング内部側のシール部材が圧力変動などの影響を受けて変形し、シール効果が減少した場合でも、ハウジング外部側にハウジング内部の流体による圧力の影響を受けないシール部材が存在するため、ハウジング内部の流体を確実に密封できる。
【００１１】また、摺動面に摺接する凸部を設けたシール部材、たとえば断面形状がＸ字形のシール部材を用いることにより、摺動面に当接するシール部材の接触面積が小さくなるため、シール部材の数が複数となっても、摺動抵抗を小さくできる。
【００１２】さらに、ハウジング内部側のシール部材が損傷し、シール機能が失われた場合でも、ハウジング外部側のシール部材でシールできるため、シール自体の信頼性が向上する。
【００１３】また、摺動面に複数のシール部材が当接するため、軸部材に対するハウジングの姿勢および摺動時の挙動が安定する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明の実施例における断面図であり、図１（ｂ）は、本発明のシール領域の拡大図である。
【００１５】図１に示したシール構造において、１はハウジングであり、ハウジング内部５には圧力変動を有する流体（シリコン油＋空気等）が封入されている。また、ハウジング１の中心部には、軸部材２の外径よりもわずかに大きい挿通孔１３が開口されており、該挿通孔１３に軸部材２が挿通されている。該軸部材２は、その用途によって、回転または往復運動を行う。
【００１６】ハウジング１の端面に設けられた挿通孔１３の内周壁と軸部材２の外周面間で形成されるシール領域７において、図１の実施例では挿通孔内周壁１１側に環状溝１２が設けられ、その内部にシール部材３が収納されている。シール部材３は、金属以外のゴムあるいは樹脂の弾性部材からなり、シール部材３が摺動面である軸部材外周面２１に摺接することにより、ハウジング内部５の流体が挿通孔内周壁１１と軸部材外周面２１との隙間からハウジング外部６へ漏れるのを防止している。
【００１７】図１（ｂ）に示したシール部材３は、その断面がＸ字形をしており、凸部３１が軸部材外周面２１に摺接するようになっている。したがって、軸部材２が回転、または往復運動を行っても、軸部材２との接触面積が小さいため、摩擦抵抗が小さく、滑らかに摺動させることが可能である。
【００１８】また、シール部材３に凸部３１を設けることで、軸部材外周面２１に接触する接触面積が小さくなることにより、シール面圧が高く保つことができ、凸部を設けない場合よりもシール性が向上し、接面漏れを有効に防止できる。
【００１９】さらに、シール構成体４を挿通孔内周壁１１側または軸部材外周面２１側いずれか一方に複数設けることにより、シール構成体４，４間には、ハウジング１を形成する部材が介在することとなる。ここでハウジング形成部材が金属の場合には、ハウジング内部５側のシール部材３に密封流体の空気が浸透して、ハウジング内部５側のシール部材を通過したとしても、シール構成体４，４間の部材がバリヤーとなり、空気が直接ハウジング外部６側のシール部材３に到達して通過するのを阻止できる。よって、シール部材３が弾性部材であっても、シール構成体４を挿通孔内周壁１１側または軸部材外周面２１側いずれか一方に複数設けることは、１個の環状溝に２個のシール部材を収納する構成に比べて、透過漏れの防止に有効である。
【００２０】図１の実施例では、シール部材３と環状溝１２からなるシール構成体４が、各シール領域７に２個ずつ設けられているが、スペースの許す限り複数個設けてもよい。複数設けることにより、軸部材２に対するハウジング１の挙動は安定するが、摺動抵抗が多少大きくなる恐れがあるため、設けるシール構成体４は、シール領域につき２個とする方が好ましい。
【００２１】図１の実施例のように、シール構成体４をシール領域７につき２個設ける構成により、ハウジング内部５の流体の圧力が変動し、ハウジング内部５側のシール部材３が圧力変動の影響を受けても、ハウジング外部側６のシール部材３は、圧力変動の影響を受けない。したがって、ハウジング内部５側のシール部材３から流体漏れが発生しても、圧力変動の影響を受けないハウジング外部側６のシール部材３により、確実に流体を密封できる。
【００２２】実際、シール部材３をＸリングとし、シール領域７の挿通孔内周壁１１側に、シール構成体４を１個設ける場合と、２個設けた場合において、ガス（Ｈｅ）漏れ量を調査した結果、流体漏れが発生する時間及び平衡状態による漏れ量は、Ｘリングを１個設けた場合、５〜１０（分）、３．５Ｘ１０−７（Ｐａ・ｍ３／ｓ）であるのに対して、Ｘリングを２個設けた場合には、１００〜１５０（分）、４．７Ｘ１０−８（Ｐａ・ｍ３／ｓ）となった。よって、Ｘリングを１個設けた場合に比べて、２個設けた場合には、流体が漏れるまでの時間が約１０倍に長くなり、平衡状態に達した場合の流体の漏れ量は、約１／１０に少なくなることが判明した。
【００２３】以上本発明の一実施例につき説明したが、これに限定されず種々変更可能である。例えば、実施例では環状溝１２を挿通孔内周壁１１に設けた例を示しているが、シール領域７の軸部材外周面２１に設けてもよい。この場合、摺動面は、図１に示した軸部材外周面２１に対面する挿通孔内周壁１１に存在することになる。
【００２４】また、シール部材３は、その断面形状がＸ字形である必要はなく、摺動面に摺接する凸部がシール部材３に設けている形状、例えば、断面形状がＹ字形であってもよく、摺動面に線接触状に接触する尖り状のシール部材であってもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明した通りの本発明のシール構造によれば、密封する流体によって圧力変動が生じても確実に密封でき、流体漏れが発生する時間が約１０倍に長くなり、また平衡状態における流体の漏れ量が約１／１０となるため、本発明のシール構造を有する機器の耐久性が向上する。
【００２６】また、摺動面に摺接する凸部を設けたシール部材を用いていることから、摺動抵抗を大きくせずに密封効果を向上させることができ、本発明のシール構造を有する機器の性能が向上する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２６３
【氏名又は名称】三菱電線工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月１０日（１９９９．１１．１０） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１４１０６８（Ｐ２００１−１４１０６８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月２５日（２００１．５．２５） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３１８９７９ |
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