平面シール構造
【課題】安定して優れたシール性を発揮する長寿命の平面シール構造を提供する。
【解決手段】相対的平面運動をする第1平面部1と第2平面部2の間を密封する平面シール構造に於て、第2平面部2に環状シール溝3を凹設する。シール溝3に弾性ゴムシール4を内装すると共に、シール溝3の低圧側の背圧側面及び溝開口部に沿って配設される横断面L字型の低摩擦材5を、弾性ゴムシール4に被覆状として、シール溝3に内装する。
【解決手段】相対的平面運動をする第1平面部1と第2平面部2の間を密封する平面シール構造に於て、第2平面部2に環状シール溝3を凹設する。シール溝3に弾性ゴムシール4を内装すると共に、シール溝3の低圧側の背圧側面及び溝開口部に沿って配設される横断面L字型の低摩擦材5を、弾性ゴムシール4に被覆状として、シール溝3に内装する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、平面シール構造に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、軸孔と回転軸との隙間や、シリンダとピストンとの隙間から流体が漏れるのを防止するために、回転軸やピストンに環状シール溝を設けて、環状シール溝内に弾性ゴムシールを設けたシール構造があるが、摺動摩擦抵抗を低減し、シール性を向上させるために、ゴムシールの外周側に横断面の一文字状の樹脂リングを設けたものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
しかし、図19に示すように、2平面30,31が相対的平面運動をする(2平面30,31が相対的に運動する)箇所に、上述のシール構造同様に環状シール溝32、弾性ゴムシール(Oリング)33、横断面一文字状の低摩擦材34を設けた場合、常に図20に示すように低摩擦材34がOリング33の真上に配設されていれば問題ないが、実際には、シール溝32,ゴムシール33,低摩擦材34の寸法精度(公差)の関係でシール溝32へのシール装着直後から、又は、その後に2平面30,31が相対的平面運動をすると、低摩擦材34が、図21に示すように内径側に傾いたり、図22に示すように外径側に傾いたりして、シール面圧が不安定になる、摺動トルクがばらつく等の欠点、及び、ゴムシール33と低摩擦材34が局部的に過大な摩耗を生ずる欠点があると共に、寿命が安定せず、短くなるため、図19,図20に示したものは、平面シールには適用困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平11−248003号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
解決しようとする課題は、相対的平面運動をする2平面間を密封する際、シール面圧が不安定となる点である。また、摺動トルクがばらつく点である。そして、構成材に局部的摩耗を生じ、寿命が安定せず、短くなる点である。
【課題を解決するための手段】
【0006】
そこで、本発明に係る平面シール構造は、相対的平面運動をする第1平面部と第2平面部の間を密封する平面シール構造に於て、第2平面部に環状シール溝を凹設し、シール溝に弾性ゴムシールを内装すると共に、シール溝の低圧側の背圧側面及び溝開口部に沿って配設される横断面L字型の低摩擦材を、弾性ゴムシールに被覆状として、シール溝に内装したものである。
また、相対的平面運動をする第1平面部と第2平面部の間を密封する平面シール構造に於て、第2平面部に環状シール溝を凹設し、シール溝に弾性ゴムシールを内装すると共に、シール溝の溝底面と低圧側の背圧側面及び溝開口部に沿って配設される横断面コ字型の低摩擦材を、弾性ゴムシールに包囲状として、シール溝に内装したものである。
【0007】
また、背圧側面がシール溝の内径側面であって、外圧用に使用されるものである。
また、背圧側面がシール溝の外径側面であって、内圧用に使用されるものである。
【発明の効果】
【0008】
本発明の平面シール構造によれば、低摩擦材のシール溝内の姿勢が安定して、低摩擦材,ゴムシールの局部的摩耗を防ぎ摺動トルクが安定し、シール性能が向上すると共に、長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す断面正面図である。
【図2】シール溝を示す拡大断面図である。
【図3】図1の要部拡大断面正面図である。
【図4】弾性ゴムシールの自由状態を示す断面拡大図である。
【図5】低摩擦材に弾性ゴムシールを外嵌させた状態を示す断面拡大図である。
【図6】第2の実施の形態を示す要部拡大断面正面図である。
【図7】低摩擦材に弾性ゴムシールを外嵌させた状態を示す断面拡大図である。
【図8】第3の実施の形態を示す断面正面図である。
【図9】シール溝を示す拡大断面図である。
【図10】図8の要部拡大断面正面図である。
【図11】低摩擦材に弾性ゴムシールを内嵌させた状態を示す断面拡大図である。
【図12】第4の実施の形態を示す要部拡大断面正面図である。
【図13】低摩擦材に弾性ゴムシールを内嵌させた状態を示す断面拡大図である。
【図14】第5の実施の形態を示す断面正面図である。
【図15】第6の実施の形態を示す断面正面図である。
【図16】第7の実施の形態を示す要部断面端面図である。
【図17】第8の実施の形態を示す要部断面端面図である。
【図18】第9の実施の形態を示す要部断面端面図である。
【図19】従来例を示す断面正面図である。
【図20】従来例の要部拡大断面図である。
【図21】従来例の要部拡大断面図である。
【図22】従来例の要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
図1は、本発明の第1の実施の形態を示す。この平面シール構造は、例えば、工作機械の回転盤部等に用いられる。すなわち、相対的平面運動をする第1平面部1と第2平面部2の間を密封する平面シール構造に関する。基台Xに対して回転円盤Yが軸心L廻りに回転(又は揺動)する場合を例示する。すなわち、回転円盤Yの下面が第1平面部1であって、かつ、基台Xの上面が第2平面部2の場合を例示する。なお、平面シール(構造)は、フェースシール(構造)や端面シール(構造)とも呼ばれる。
【0011】
背圧側面3A(図2参照)がシール溝3の内径側面であって、外圧用(すなわちシール溝3より内径側が低圧で外径側が高圧の場合)に使用される。本発明の平面シール構造は、低圧〜3MPa程度の圧力の箇所に用いられる。
【0012】
図1〜図3に示すように、第2平面部2に環状シール溝3が凹設されている。シール溝3に弾性ゴムシール4が内装されると共に、シール溝3の低圧側の背圧側面3A及び溝開口部3Bに沿って配設される横断面L字型の低摩擦材5が、シール溝3内の弾性ゴムシール4を被覆状として、シール溝3に内装されている。弾性ゴムシール4は、例えば、フッ素ゴムやニトリルゴム等から成る。低摩擦材5は、例えば、PTFEから成る。
【0013】
弾性ゴムシール4及び低摩擦材5が、内径側の相手面へ圧接するように構成されている。具体的には、図4に示す弾性ゴムシール4の自由状態での内径D4と、図5に示すように弾性ゴムシール4を低摩擦材5に外嵌した状態での弾性ゴムシール4の内径D3を、D4<D3に設定する。さらに、弾性ゴムシール4を低摩擦材5に外嵌した状態での低摩擦材5の内径D2と、図3に示すシール溝3の内径(すなわち弾性ゴムシール4と低摩擦材5をシール溝3に内装した状態での低摩擦材5の内径)D1を、D2<D1に設定する。
【0014】
内径D1、内径D2、内径D3、内径D4が上記範囲にある場合、弾性ゴムシール4と低摩擦材5が相互に密に接触して、両者間で摺動せず、他方、低摩擦材5と(基台Xの)第1平面部1が密に接触して摺動する。従って、回転円盤Yが回転した際に、低摩擦材5が共回りせず、弾性ゴムシール4及び低摩擦材5が局部的に過大な摩耗をすることを防止することができる。内径D1、内径D2、内径D3、内径D4が上記範囲外にある場合、弾性ゴムシール4と低摩擦材5との間、あるいは、低摩擦材5と基台Xとの間で摺動し、弾性ゴムシール4又は低摩擦材5が局部的に過大な摩耗をする虞れがある。
【0015】
図1〜図5に示す第1の実施の形態に於て、低摩擦材5のうちシール溝3の背圧側面3Aに対応する部分(背圧側面対応部5a)の長さ寸法W5と、弾性ゴムシール5の自由状態に於ける径寸法W4とを、W4× 0.5<W5に設定する。長さ寸法W5と径寸法W4が上記範囲にある場合、低摩擦材5が傾くことを確実に防止することができて、シール面圧、摺動トルクが安定し、平面シールの寿命を長くすることができる。長さ寸法W5と径寸法W4が上記範囲にない場合、低摩擦材5が傾いてシール面圧、摺動トルクがばらつき、寿命が短くなる虞れがある。
【0016】
弾性ゴムシール4のつぶし代は5%〜30%に設定する。すなわち、使用状態に於ける低摩擦材5の開口部対応部5bの下面と溝底面3Cとの距離W7と、自由状態に於ける弾性ゴムシール4の径寸法W4とを、W4× 0.7≦W7≦W4×0.95に設定する。距離W7が上記範囲にある場合、弾性ゴムシール材4が適切な弾性力をもって第1平面部1を押圧して適切な密封性を得ることができる。W7<W4× 0.7の場合、弾性ゴムシール4が破損する虞れがある。W4×0.95<W7の場合、弾性ゴムシール4の弾性力が小さく、密封性が不十分となる虞れがある。
【0017】
図6・図7は、第2の実施の形態を示す。シール溝3の溝底面3Cと低圧側の背圧側面3A及び溝開口部3Bに沿って配設される横断面コ字型の低摩擦材5が、弾性ゴムシール4に被覆状(包囲状)として、シール溝3に内装されている。
【0018】
弾性ゴムシール4のつぶし代は5%〜30%に設定する。すなわち、低摩擦材5のうち溝開口部3Bに対応する部分(開口部対応部5b)と、低摩擦材5のうち溝底面3Cに対応する部分との距離(すなわち弾性ゴムシール4を低摩擦材5に外嵌させた状態での弾性ゴムシール4の高さ寸法)W6と、自由状態に於ける弾性ゴムシール材4の径寸法W4(図4参照)とを、W4× 0.7≦W6≦W4×0.95に設定する。距離W6が上記範囲にある場合、弾性ゴムシール材4が適切な弾性力をもって第1平面部1を押圧して適切な密封性を得ることができる。W6<W4× 0.7の場合、弾性ゴムシール4又は低摩擦材5が破損する虞れがある。W4×0.95<W6の場合、弾性ゴムシール4の弾性力が小さく、密封性が不十分となる虞れがある。その他の構成は、第1の実施の形態と同様である。
【0019】
図8〜図11は、第3の実施の形態を示す。背圧側面3Aがシール溝3の外径側面であって、内圧用(すなわちシール溝3より内径側が高圧で外径側が低圧の場合)に使用される。弾性ゴムシール4及び低摩擦材5が、外径側へ圧接するように構成されている。具体的には、図4に示す弾性ゴムシール4の自由状態での外径D8と、図11に示す弾性ゴムシール4を低摩擦材5に内嵌した状態での弾性ゴムシール4の外径D7を、D7<D8に設定する。さらに、弾性ゴムシール4を低摩擦材5に内嵌した状態での低摩擦材5の外径D6と、シール溝3の外径(すなわち弾性ゴムシール4と低摩擦材5をシール溝3に内装した状態での低摩擦材5の外径)D5を、D5<D6に設定する。
【0020】
内径D4、内径D5、内径D6、内径D7が上記範囲にある場合、弾性ゴムシール4と低摩擦材5が相互に密に接触して、両者間で摺動せず、かつ、低摩擦材5と基台Xが密に接触して、両者間で摺動しない。従って、回転円盤Yが回転した際に、低摩擦材5が共回りせず、弾性ゴムシール4及び低摩擦材5が局部的に過大な摩耗をすることを防止することができる。内径D4、内径D5、内径D6、内径D7が上記範囲外にある場合、弾性ゴムシール4と低摩擦材5との間、あるいは、低摩擦材5と基台Xとの間で摺動し、弾性ゴムシール4又は低摩擦材5が局部的に過大な摩耗をする虞れがある。その他の構成は、第1の実施の形態と同様である。
【0021】
図12・図13は、第4の実施の形態を示す。背圧側面3Aがシール溝3の外径側面であって、内圧用に使用される。シール溝3の溝底面3Cと低圧側の背圧側面3A及び溝開口部3Bに沿って配設される横断面コ字型の低摩擦材5が、弾性ゴムシール4を被覆状(包囲状)として、シール溝3に内装されている。各寸法については、第2の実施の形態及び第3の実施の形態で示したものと同一符号は、上述のものと同一の範囲に設定する。
【0022】
図14は第5の実施の形態を示す。低摩擦材5は、背圧側面対応部5aと開口部対応部5bとの境界部分6が肉薄に形成されている。すなわち、低摩擦材5が、その内面に上方拡径状のテーパ面7を有する(又は面取り7されているといえる)。弾性ゴムシール4(図4参照)の(図14での上方向への)反発弾性力を十分に発揮させることができる。その他の構成は、第1の実施の形態と同様である。
【0023】
図15は第6の実施の形態を示す。低摩擦材5が、背圧側面対応部5aの外周面に、径方向の切込み8を有する。具体的には、背圧側面対応部5aと開口部対応部5bの間、及び、背圧側面対応部5aと溝底面対応部5cの間に、切込み8を有する。弾性ゴムシール4(図4参照)の(図14での上方向への)反発弾性力を十分に発揮させることができる。その他の構成は、第2の実施の形態と同様である。
【0024】
図16は第7の実施の形態を示す。低摩擦材5が開口部対応部5bの上面(第1平面部1との摺動面)9に複数の三角型リップ部10を有する。リップ部10に十分な接触面圧を発生させ、初期シール性を向上させることができる。その他の構成は、第2の実施の形態と同様である。
【0025】
図17は第8の実施の形態を示す。低摩擦材5の開口部対応部5bの上面9に断面四角型の複数のグリス溝11(潤滑のための油溜り溝)が形成されている。長寿命化を図ることができる。なお、グリス溝11は、径方向の幅寸法が小さくかつ深いほうが良い。その他の構成は、第2の実施の形態と同様である。
【0026】
図18は第9の実施の形態を示す。低摩擦材5の開口部対応部5bの上面9に断面五角形型の複数のグリス溝11が形成されている。長寿命化を図ることができる。その他の構成は、第8の実施の形態と同様である。
【0027】
なお、本発明は、設計変更可能であって、例えば、弾性ゴムシール4は、Oリングに限らず、断面形状が、矩形、5角形のものや、Xリング等であっても良い。また、図16に示した第7の実施の形態のリップ部10をひとつのみ形成したものとするも良い。この場合、リップ部10を径方向中央部に形成する。また、各実施の形態を組み合わせたものとするも良い。例えば、第5の実施の形態にリップ部10を設けたものとするも良い。また、第6の実施の形態にグリス溝11を設けたものとするも良い。さらに、リップ部10とグリス溝11の両方を設けたものとするも良い。なお、本発明の平面シール構造は、第1平面部1と第2平面部2の相対的平面運動が、円運動のみならず、スクロール等の偏芯回転運動等の複雑な曲線を描く相対的平面運動をする装置にも用いることができる。
【0028】
以上のように、本発明は、相対的平面運動をする第1平面部1と第2平面部2の間を密封する平面シール構造に於て、第2平面部2に環状シール溝3を凹設し、シール溝3に弾性ゴムシール4を内装すると共に、シール溝3の低圧側の背圧側面3A及び溝開口部3Bに沿って配設される横断面L字型の低摩擦材5を、シール溝3内の弾性ゴムシール4を被覆状として、シール溝3に内装したので、横断面L字型の低摩擦材5が第1平面部1に対して安定して接触(摺接)し、低摩擦材5が、(従来例の)図21や図22のように、不安定姿勢とならず、スムースに第1平面部1に対して摺動し、共回りせず、局部的摩耗を、低摩擦材5自身及び弾性ゴムシール4に発生させることがなくなり、耐久性(寿命)が安定して延びる。このように、平面運動用として、従来の図19〜図22の問題を解決して、長寿命で安定した高い密封性能(シール性)を発揮でき、低摺動抵抗のシール構造が得られる。
【0029】
また、相対的平面運動をする第1平面部1と第2平面部2の間を密封する平面シール構造に於て、第2平面部2に環状シール溝3を凹設し、シール溝3に弾性ゴムシール4を内装すると共に、シール溝3の溝底面3Cと低圧側の背圧側面3A及び溝開口部3Bに沿って配設される横断面コ字型の低摩擦材5を、シール溝3内の弾性ゴムシール4を被覆状として、シール溝3に内装したので、横断面コ字型の低摩擦材5が第1平面部1に対して安定して接触(摺接)し、低摩擦材5が、(従来例の)図21や図22のように、不安定姿勢とならず、スムースに第1平面部1に対して摺動し、共回りせず、局部的摩耗を、低摩擦材5自身及び弾性ゴムシール4に発生させることがなくなり、耐久性(寿命)が安定して延びる。このように、平面運動用として、従来の図19〜図22の問題を解決して、長寿命で安定した高い密封性能(シール性)を発揮でき、低摺動抵抗のシール構造が得られる。
【0030】
また、背圧側面3Aがシール溝3の内径側面であって、外圧用の平面シールとして適している。
また、背圧側面3Aがシール溝3の外径側面であって、内圧用の平面シールとして適している。
【符号の説明】
【0031】
1 第1平面部
2 第2平面部
3 (環状)シール溝
3A 背圧側面
3B 溝開口部
3C 溝底面
4 弾性ゴムシール
5 低摩擦材
【技術分野】
【0001】
本発明は、平面シール構造に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、軸孔と回転軸との隙間や、シリンダとピストンとの隙間から流体が漏れるのを防止するために、回転軸やピストンに環状シール溝を設けて、環状シール溝内に弾性ゴムシールを設けたシール構造があるが、摺動摩擦抵抗を低減し、シール性を向上させるために、ゴムシールの外周側に横断面の一文字状の樹脂リングを設けたものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
しかし、図19に示すように、2平面30,31が相対的平面運動をする(2平面30,31が相対的に運動する)箇所に、上述のシール構造同様に環状シール溝32、弾性ゴムシール(Oリング)33、横断面一文字状の低摩擦材34を設けた場合、常に図20に示すように低摩擦材34がOリング33の真上に配設されていれば問題ないが、実際には、シール溝32,ゴムシール33,低摩擦材34の寸法精度(公差)の関係でシール溝32へのシール装着直後から、又は、その後に2平面30,31が相対的平面運動をすると、低摩擦材34が、図21に示すように内径側に傾いたり、図22に示すように外径側に傾いたりして、シール面圧が不安定になる、摺動トルクがばらつく等の欠点、及び、ゴムシール33と低摩擦材34が局部的に過大な摩耗を生ずる欠点があると共に、寿命が安定せず、短くなるため、図19,図20に示したものは、平面シールには適用困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平11−248003号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
解決しようとする課題は、相対的平面運動をする2平面間を密封する際、シール面圧が不安定となる点である。また、摺動トルクがばらつく点である。そして、構成材に局部的摩耗を生じ、寿命が安定せず、短くなる点である。
【課題を解決するための手段】
【0006】
そこで、本発明に係る平面シール構造は、相対的平面運動をする第1平面部と第2平面部の間を密封する平面シール構造に於て、第2平面部に環状シール溝を凹設し、シール溝に弾性ゴムシールを内装すると共に、シール溝の低圧側の背圧側面及び溝開口部に沿って配設される横断面L字型の低摩擦材を、弾性ゴムシールに被覆状として、シール溝に内装したものである。
また、相対的平面運動をする第1平面部と第2平面部の間を密封する平面シール構造に於て、第2平面部に環状シール溝を凹設し、シール溝に弾性ゴムシールを内装すると共に、シール溝の溝底面と低圧側の背圧側面及び溝開口部に沿って配設される横断面コ字型の低摩擦材を、弾性ゴムシールに包囲状として、シール溝に内装したものである。
【0007】
また、背圧側面がシール溝の内径側面であって、外圧用に使用されるものである。
また、背圧側面がシール溝の外径側面であって、内圧用に使用されるものである。
【発明の効果】
【0008】
本発明の平面シール構造によれば、低摩擦材のシール溝内の姿勢が安定して、低摩擦材,ゴムシールの局部的摩耗を防ぎ摺動トルクが安定し、シール性能が向上すると共に、長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す断面正面図である。
【図2】シール溝を示す拡大断面図である。
【図3】図1の要部拡大断面正面図である。
【図4】弾性ゴムシールの自由状態を示す断面拡大図である。
【図5】低摩擦材に弾性ゴムシールを外嵌させた状態を示す断面拡大図である。
【図6】第2の実施の形態を示す要部拡大断面正面図である。
【図7】低摩擦材に弾性ゴムシールを外嵌させた状態を示す断面拡大図である。
【図8】第3の実施の形態を示す断面正面図である。
【図9】シール溝を示す拡大断面図である。
【図10】図8の要部拡大断面正面図である。
【図11】低摩擦材に弾性ゴムシールを内嵌させた状態を示す断面拡大図である。
【図12】第4の実施の形態を示す要部拡大断面正面図である。
【図13】低摩擦材に弾性ゴムシールを内嵌させた状態を示す断面拡大図である。
【図14】第5の実施の形態を示す断面正面図である。
【図15】第6の実施の形態を示す断面正面図である。
【図16】第7の実施の形態を示す要部断面端面図である。
【図17】第8の実施の形態を示す要部断面端面図である。
【図18】第9の実施の形態を示す要部断面端面図である。
【図19】従来例を示す断面正面図である。
【図20】従来例の要部拡大断面図である。
【図21】従来例の要部拡大断面図である。
【図22】従来例の要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
図1は、本発明の第1の実施の形態を示す。この平面シール構造は、例えば、工作機械の回転盤部等に用いられる。すなわち、相対的平面運動をする第1平面部1と第2平面部2の間を密封する平面シール構造に関する。基台Xに対して回転円盤Yが軸心L廻りに回転(又は揺動)する場合を例示する。すなわち、回転円盤Yの下面が第1平面部1であって、かつ、基台Xの上面が第2平面部2の場合を例示する。なお、平面シール(構造)は、フェースシール(構造)や端面シール(構造)とも呼ばれる。
【0011】
背圧側面3A(図2参照)がシール溝3の内径側面であって、外圧用(すなわちシール溝3より内径側が低圧で外径側が高圧の場合)に使用される。本発明の平面シール構造は、低圧〜3MPa程度の圧力の箇所に用いられる。
【0012】
図1〜図3に示すように、第2平面部2に環状シール溝3が凹設されている。シール溝3に弾性ゴムシール4が内装されると共に、シール溝3の低圧側の背圧側面3A及び溝開口部3Bに沿って配設される横断面L字型の低摩擦材5が、シール溝3内の弾性ゴムシール4を被覆状として、シール溝3に内装されている。弾性ゴムシール4は、例えば、フッ素ゴムやニトリルゴム等から成る。低摩擦材5は、例えば、PTFEから成る。
【0013】
弾性ゴムシール4及び低摩擦材5が、内径側の相手面へ圧接するように構成されている。具体的には、図4に示す弾性ゴムシール4の自由状態での内径D4と、図5に示すように弾性ゴムシール4を低摩擦材5に外嵌した状態での弾性ゴムシール4の内径D3を、D4<D3に設定する。さらに、弾性ゴムシール4を低摩擦材5に外嵌した状態での低摩擦材5の内径D2と、図3に示すシール溝3の内径(すなわち弾性ゴムシール4と低摩擦材5をシール溝3に内装した状態での低摩擦材5の内径)D1を、D2<D1に設定する。
【0014】
内径D1、内径D2、内径D3、内径D4が上記範囲にある場合、弾性ゴムシール4と低摩擦材5が相互に密に接触して、両者間で摺動せず、他方、低摩擦材5と(基台Xの)第1平面部1が密に接触して摺動する。従って、回転円盤Yが回転した際に、低摩擦材5が共回りせず、弾性ゴムシール4及び低摩擦材5が局部的に過大な摩耗をすることを防止することができる。内径D1、内径D2、内径D3、内径D4が上記範囲外にある場合、弾性ゴムシール4と低摩擦材5との間、あるいは、低摩擦材5と基台Xとの間で摺動し、弾性ゴムシール4又は低摩擦材5が局部的に過大な摩耗をする虞れがある。
【0015】
図1〜図5に示す第1の実施の形態に於て、低摩擦材5のうちシール溝3の背圧側面3Aに対応する部分(背圧側面対応部5a)の長さ寸法W5と、弾性ゴムシール5の自由状態に於ける径寸法W4とを、W4× 0.5<W5に設定する。長さ寸法W5と径寸法W4が上記範囲にある場合、低摩擦材5が傾くことを確実に防止することができて、シール面圧、摺動トルクが安定し、平面シールの寿命を長くすることができる。長さ寸法W5と径寸法W4が上記範囲にない場合、低摩擦材5が傾いてシール面圧、摺動トルクがばらつき、寿命が短くなる虞れがある。
【0016】
弾性ゴムシール4のつぶし代は5%〜30%に設定する。すなわち、使用状態に於ける低摩擦材5の開口部対応部5bの下面と溝底面3Cとの距離W7と、自由状態に於ける弾性ゴムシール4の径寸法W4とを、W4× 0.7≦W7≦W4×0.95に設定する。距離W7が上記範囲にある場合、弾性ゴムシール材4が適切な弾性力をもって第1平面部1を押圧して適切な密封性を得ることができる。W7<W4× 0.7の場合、弾性ゴムシール4が破損する虞れがある。W4×0.95<W7の場合、弾性ゴムシール4の弾性力が小さく、密封性が不十分となる虞れがある。
【0017】
図6・図7は、第2の実施の形態を示す。シール溝3の溝底面3Cと低圧側の背圧側面3A及び溝開口部3Bに沿って配設される横断面コ字型の低摩擦材5が、弾性ゴムシール4に被覆状(包囲状)として、シール溝3に内装されている。
【0018】
弾性ゴムシール4のつぶし代は5%〜30%に設定する。すなわち、低摩擦材5のうち溝開口部3Bに対応する部分(開口部対応部5b)と、低摩擦材5のうち溝底面3Cに対応する部分との距離(すなわち弾性ゴムシール4を低摩擦材5に外嵌させた状態での弾性ゴムシール4の高さ寸法)W6と、自由状態に於ける弾性ゴムシール材4の径寸法W4(図4参照)とを、W4× 0.7≦W6≦W4×0.95に設定する。距離W6が上記範囲にある場合、弾性ゴムシール材4が適切な弾性力をもって第1平面部1を押圧して適切な密封性を得ることができる。W6<W4× 0.7の場合、弾性ゴムシール4又は低摩擦材5が破損する虞れがある。W4×0.95<W6の場合、弾性ゴムシール4の弾性力が小さく、密封性が不十分となる虞れがある。その他の構成は、第1の実施の形態と同様である。
【0019】
図8〜図11は、第3の実施の形態を示す。背圧側面3Aがシール溝3の外径側面であって、内圧用(すなわちシール溝3より内径側が高圧で外径側が低圧の場合)に使用される。弾性ゴムシール4及び低摩擦材5が、外径側へ圧接するように構成されている。具体的には、図4に示す弾性ゴムシール4の自由状態での外径D8と、図11に示す弾性ゴムシール4を低摩擦材5に内嵌した状態での弾性ゴムシール4の外径D7を、D7<D8に設定する。さらに、弾性ゴムシール4を低摩擦材5に内嵌した状態での低摩擦材5の外径D6と、シール溝3の外径(すなわち弾性ゴムシール4と低摩擦材5をシール溝3に内装した状態での低摩擦材5の外径)D5を、D5<D6に設定する。
【0020】
内径D4、内径D5、内径D6、内径D7が上記範囲にある場合、弾性ゴムシール4と低摩擦材5が相互に密に接触して、両者間で摺動せず、かつ、低摩擦材5と基台Xが密に接触して、両者間で摺動しない。従って、回転円盤Yが回転した際に、低摩擦材5が共回りせず、弾性ゴムシール4及び低摩擦材5が局部的に過大な摩耗をすることを防止することができる。内径D4、内径D5、内径D6、内径D7が上記範囲外にある場合、弾性ゴムシール4と低摩擦材5との間、あるいは、低摩擦材5と基台Xとの間で摺動し、弾性ゴムシール4又は低摩擦材5が局部的に過大な摩耗をする虞れがある。その他の構成は、第1の実施の形態と同様である。
【0021】
図12・図13は、第4の実施の形態を示す。背圧側面3Aがシール溝3の外径側面であって、内圧用に使用される。シール溝3の溝底面3Cと低圧側の背圧側面3A及び溝開口部3Bに沿って配設される横断面コ字型の低摩擦材5が、弾性ゴムシール4を被覆状(包囲状)として、シール溝3に内装されている。各寸法については、第2の実施の形態及び第3の実施の形態で示したものと同一符号は、上述のものと同一の範囲に設定する。
【0022】
図14は第5の実施の形態を示す。低摩擦材5は、背圧側面対応部5aと開口部対応部5bとの境界部分6が肉薄に形成されている。すなわち、低摩擦材5が、その内面に上方拡径状のテーパ面7を有する(又は面取り7されているといえる)。弾性ゴムシール4(図4参照)の(図14での上方向への)反発弾性力を十分に発揮させることができる。その他の構成は、第1の実施の形態と同様である。
【0023】
図15は第6の実施の形態を示す。低摩擦材5が、背圧側面対応部5aの外周面に、径方向の切込み8を有する。具体的には、背圧側面対応部5aと開口部対応部5bの間、及び、背圧側面対応部5aと溝底面対応部5cの間に、切込み8を有する。弾性ゴムシール4(図4参照)の(図14での上方向への)反発弾性力を十分に発揮させることができる。その他の構成は、第2の実施の形態と同様である。
【0024】
図16は第7の実施の形態を示す。低摩擦材5が開口部対応部5bの上面(第1平面部1との摺動面)9に複数の三角型リップ部10を有する。リップ部10に十分な接触面圧を発生させ、初期シール性を向上させることができる。その他の構成は、第2の実施の形態と同様である。
【0025】
図17は第8の実施の形態を示す。低摩擦材5の開口部対応部5bの上面9に断面四角型の複数のグリス溝11(潤滑のための油溜り溝)が形成されている。長寿命化を図ることができる。なお、グリス溝11は、径方向の幅寸法が小さくかつ深いほうが良い。その他の構成は、第2の実施の形態と同様である。
【0026】
図18は第9の実施の形態を示す。低摩擦材5の開口部対応部5bの上面9に断面五角形型の複数のグリス溝11が形成されている。長寿命化を図ることができる。その他の構成は、第8の実施の形態と同様である。
【0027】
なお、本発明は、設計変更可能であって、例えば、弾性ゴムシール4は、Oリングに限らず、断面形状が、矩形、5角形のものや、Xリング等であっても良い。また、図16に示した第7の実施の形態のリップ部10をひとつのみ形成したものとするも良い。この場合、リップ部10を径方向中央部に形成する。また、各実施の形態を組み合わせたものとするも良い。例えば、第5の実施の形態にリップ部10を設けたものとするも良い。また、第6の実施の形態にグリス溝11を設けたものとするも良い。さらに、リップ部10とグリス溝11の両方を設けたものとするも良い。なお、本発明の平面シール構造は、第1平面部1と第2平面部2の相対的平面運動が、円運動のみならず、スクロール等の偏芯回転運動等の複雑な曲線を描く相対的平面運動をする装置にも用いることができる。
【0028】
以上のように、本発明は、相対的平面運動をする第1平面部1と第2平面部2の間を密封する平面シール構造に於て、第2平面部2に環状シール溝3を凹設し、シール溝3に弾性ゴムシール4を内装すると共に、シール溝3の低圧側の背圧側面3A及び溝開口部3Bに沿って配設される横断面L字型の低摩擦材5を、シール溝3内の弾性ゴムシール4を被覆状として、シール溝3に内装したので、横断面L字型の低摩擦材5が第1平面部1に対して安定して接触(摺接)し、低摩擦材5が、(従来例の)図21や図22のように、不安定姿勢とならず、スムースに第1平面部1に対して摺動し、共回りせず、局部的摩耗を、低摩擦材5自身及び弾性ゴムシール4に発生させることがなくなり、耐久性(寿命)が安定して延びる。このように、平面運動用として、従来の図19〜図22の問題を解決して、長寿命で安定した高い密封性能(シール性)を発揮でき、低摺動抵抗のシール構造が得られる。
【0029】
また、相対的平面運動をする第1平面部1と第2平面部2の間を密封する平面シール構造に於て、第2平面部2に環状シール溝3を凹設し、シール溝3に弾性ゴムシール4を内装すると共に、シール溝3の溝底面3Cと低圧側の背圧側面3A及び溝開口部3Bに沿って配設される横断面コ字型の低摩擦材5を、シール溝3内の弾性ゴムシール4を被覆状として、シール溝3に内装したので、横断面コ字型の低摩擦材5が第1平面部1に対して安定して接触(摺接)し、低摩擦材5が、(従来例の)図21や図22のように、不安定姿勢とならず、スムースに第1平面部1に対して摺動し、共回りせず、局部的摩耗を、低摩擦材5自身及び弾性ゴムシール4に発生させることがなくなり、耐久性(寿命)が安定して延びる。このように、平面運動用として、従来の図19〜図22の問題を解決して、長寿命で安定した高い密封性能(シール性)を発揮でき、低摺動抵抗のシール構造が得られる。
【0030】
また、背圧側面3Aがシール溝3の内径側面であって、外圧用の平面シールとして適している。
また、背圧側面3Aがシール溝3の外径側面であって、内圧用の平面シールとして適している。
【符号の説明】
【0031】
1 第1平面部
2 第2平面部
3 (環状)シール溝
3A 背圧側面
3B 溝開口部
3C 溝底面
4 弾性ゴムシール
5 低摩擦材
【特許請求の範囲】
【請求項1】
相対的平面運動をする第1平面部(1)と第2平面部(2)の間を密封する平面シール構造に於て、
上記第2平面部(2)に環状シール溝(3)を凹設し、該シール溝(3)に弾性ゴムシール(4)を内装すると共に、該シール溝(3)の低圧側の背圧側面(3A)及び溝開口部(3B)に沿って配設される横断面L字型の低摩擦材(5)を、上記弾性ゴムシール(4)に被覆状として、上記シール溝(3)に内装したことを特徴とする平面シール構造。
【請求項2】
相対的平面運動をする第1平面部(1)と第2平面部(2)の間を密封する平面シール構造に於て、
上記第2平面部(2)に環状シール溝(3)を凹設し、該シール溝(3)に弾性ゴムシール(4)を内装すると共に、該シール溝(3)の溝底面(3C)と低圧側の背圧側面(3A)及び溝開口部(3B)に沿って配設される横断面コ字型の低摩擦材(5)を、上記弾性ゴムシール(4)に包囲状として、上記シール溝(3)に内装したことを特徴とする平面シール構造。
【請求項3】
上記背圧側面(3A)がシール溝(3)の内径側面であって、外圧用に使用される請求項1又は2記載の平面シール構造。
【請求項4】
上記背圧側面(3A)がシール溝(3)の外径側面であって、内圧用に使用される請求項1又は2記載の平面シール構造。
【請求項1】
相対的平面運動をする第1平面部(1)と第2平面部(2)の間を密封する平面シール構造に於て、
上記第2平面部(2)に環状シール溝(3)を凹設し、該シール溝(3)に弾性ゴムシール(4)を内装すると共に、該シール溝(3)の低圧側の背圧側面(3A)及び溝開口部(3B)に沿って配設される横断面L字型の低摩擦材(5)を、上記弾性ゴムシール(4)に被覆状として、上記シール溝(3)に内装したことを特徴とする平面シール構造。
【請求項2】
相対的平面運動をする第1平面部(1)と第2平面部(2)の間を密封する平面シール構造に於て、
上記第2平面部(2)に環状シール溝(3)を凹設し、該シール溝(3)に弾性ゴムシール(4)を内装すると共に、該シール溝(3)の溝底面(3C)と低圧側の背圧側面(3A)及び溝開口部(3B)に沿って配設される横断面コ字型の低摩擦材(5)を、上記弾性ゴムシール(4)に包囲状として、上記シール溝(3)に内装したことを特徴とする平面シール構造。
【請求項3】
上記背圧側面(3A)がシール溝(3)の内径側面であって、外圧用に使用される請求項1又は2記載の平面シール構造。
【請求項4】
上記背圧側面(3A)がシール溝(3)の外径側面であって、内圧用に使用される請求項1又は2記載の平面シール構造。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【公開番号】特開2012−47260(P2012−47260A)
【公開日】平成24年3月8日(2012.3.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−189896(P2010−189896)
【出願日】平成22年8月26日(2010.8.26)
【出願人】(000003263)三菱電線工業株式会社 (734)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年3月8日(2012.3.8)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年8月26日(2010.8.26)
【出願人】(000003263)三菱電線工業株式会社 (734)
【Fターム(参考)】
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