以下に図面を参照して、この発明を実施� ��るための最良の形態を、実施例に基づいて� ��示的に詳しく説明する。ただし、この実施� ��に記載されている構成部品の寸法、材質、� ��状、その相対配置などは、特に特定的な記� ��がない限りは、この発明の範囲をそれらの� ��に限定する趣旨のものではない。

 (実施例1)
 まず、図1~図3を参照して、本発明の実施例� ��係る密封装置の概略構成について説明する� ��図1は、本実施例に係る密封装置の構成を示 す模式図であり、(a)は軸方向からみた様子を 示しており、(b)は(a)のAA断面図であり、(c)は( a)のB矢視図である。図2は、本実施例に係る� �封装置の模式的斜視図である。図3は、本実� ��例に係る密封装置の装着状態を示す模式的� ��断面図であり、(a)は無圧時の状態を示し、( b)は加圧時の状態を示す。

 本実施例に係る密封装置1は、例えば、油 圧シリンダにおけるピストン用の密封装置と して用いられるものであり、シールリング2� �弾性リング3とから構成されている。密封装� ��1は、軸穴を有するハウジング(シリンダ)4と 該軸穴に挿入される軸(ピストンやロッド等)5 との間の環状隙間6を密封すべく、軸5の外周� ��に設けられた環状溝50に装着される。

 シールリング2は、断面略矩形の環状部材 であり、環状溝50の開口部側に配置される。� ��して、シールリング2の外周面20がハウジン� ��4の内周面40と摺動接触することでハウジン� ��4に対するシール面が形成される。また、油 圧OPがかかると、シールリング2が環状溝50の� ��油圧側に押し込められることにより、シー� ��リング2の反油圧側の側面(端面)21が環状溝50 の側面51に密着して、軸5に対するシール面が 形成される。

 シールリング2の材料としては、摺動材と して一般的に広く使用される四フッ化エチレ ン(PTFE)の他、ポリアミド(PA)、ポリエーテル� �ーテルケトン(PEEK)、ポリファニレンサルフ� �イド(PPS)、ポリアセタール(POM)等の汎用の熱� ��塑性エンジニアリング樹脂全般を用いるこ� ��が可能である。

 弾性リング3は、二トリルゴム等のゴム材 料からなる断面略円形の環状部材であり、シ ールリング2と環状溝50の溝底52との間に圧縮� ��て装着される。そして、弾性復元力によっ� ��シールリング2をハウジング4側に付勢し、� �ールリング2とハウジング4との密着性を高め ている。なお、弾性リング3の断面形状は円� �に限定されるものではなく、種々の形状を� �宜採用し得る。

 シールリング2は、ハウジング4の内周面40 との摺動面である外周面20に複数の溝22が形� �されている。溝22は、シールリング2の側面21 から外周面20の内側(軸方向中央側)に向かっ� �延びる傾斜溝である。溝22は、外周面20の軸� ��向両側(両端部)にそれぞれ設けられており� �その深さは、径方向に外周面20の端部から中 央部の手前まで延びた構成となっている。

 次に、図4及び図5を参照して、本実施例� �係る密封装置1の特徴的な構成である外周面2 0に設けられた溝22について詳しく説明する。 図4は、本実施例に係る密封装置1のシールリ� ��グ2の外周面20の構成を示す模式図である。� ��5は、シールリングの摺動面において形成さ れる面圧分布を模式的に示した図である。な お、溝22は、外周面20の両端部にそれぞれ同� �の構成で軸方向に対称的に設けられるもの� �あり、以下の説明では、一方の端部の溝に� �いてのみ説明し、他方の端部の溝について� �説明を省略する。

 溝22は、ハウジング4の内周面40とシール� �ング2の外周面20との摺動部分に潤滑油を介� �させ易くするべく設けられるものであり、� �ールリング2の側面21から外周面20の中央側に 向かって、軸方向に対して傾斜した方向に延 びている。

 溝22と外周面20との境界線、すなわち、溝 22が設けられている部分における外周面20の� �部20a、20b、20cは、全て軸方向(シールリング2 の摺動方向C)に対して傾斜した線で構成され� ��おり、これにより、溝22に導かれた潤滑油� �、シールリング2の摺動によって外周面20の� �部20a、20b、20cに対して斜めの角度で侵入す� �ことになる(矢印D)。したがって、潤滑油が� �周面20に侵入する際の抵抗が低減され、潤滑 油膜を良好に形成することが可能となる。

 すなわち、シールリングSの摺動面(外周� �)に発生する面圧は、図5に示すように、摺動 面S1の両端部(端面S2側)で最も高くなり、その 面圧分布形状Pは、摺動面S1の端部において縁 から最大面圧Pmaxまで急激に上昇する急勾配� �斜面P1が形成されたような形状となる。

 したがって、摺動面S1の縁部S3がシールリ ングSの摺動方向(矢印E)に対して直交する場� �には、潤滑油は摺動面S1の縁部S3に対して直� ��する方向に侵入することになり、斜面P1を� �勾配で真っ直ぐ登るような抵抗を受けるこ� �になる(矢印F)。

 一方、潤滑油が摺動面Sの縁部S3に対して� ��めに侵入する場合には、潤滑油が受ける抵� ��は、急勾配の斜面P1を斜めに登る(矢印G)、� �なわち、斜面P1を緩い勾配で登るような抵抗 となり、潤滑油の摺動面に対する侵入抵抗が 低減される。

 したがって、図4に示すように、溝22に導� ��れた潤滑油の外周面(摺動面)20に対する侵入 角度が、縁部20a、20b、20cに対して直交しない で傾斜するように構成することで、潤滑油の 侵入抵抗を低減し、より多くの潤滑油を外周 面20に送り込み易くしている。これにより、� ��ウジング4の内周面40とシールリング2の外周 面20との間に厚い潤滑油膜を介在させること� ��可能となる。

 また、周方向に隣接する溝22aと溝22bとの� ��には周方向におけるオーバーラップ部分Hが 形成されるように構成されている。すなわち 、溝22aにおいて最も溝22b側の部分(溝22aの入� �側部分)と、溝22bにおいて最も溝22a側の部分( 溝22bの奥側部分)とが、周方向に部分的に互� �違いな配置となるように、言い換えると、� �接する溝22aと溝22bのうち一方の溝22aの外周� �20との境界線上のいずれかの一点から軸方向 (摺動方向)に延長した仮想線上に、他方の溝2 2bの外周面20との境界線が存在するように、� �22aと溝22bとが隣接しており、軸方向に見た(� ��影した)場合に重なり合う部分(オーバーラ� �プ部分H)が形成されている。

 このように隣接する溝同士の間にオーバ� ��ラップ部分を設けることで、溝22に導かれ� �潤滑油が外周面20の縁部に対して斜めに侵入 する領域が、外周面20の周方向に全周に渡っ� ��連続することになる。したがって、外周面2 0全周に渡って潤滑油の侵入抵抗が低減され� �良好な潤滑油膜を外周面20全周に渡って形成 することが可能となる。

 (実施例2)
 次に、本発明の実施例2に係る密封装置につ いて、図6及び図7を参照して説明する。図6は 、本実施例に係る密封装置の構成を示す模式 図であり、(a)は軸方向からみた様子を示して おり、(b)は(a)のII断面図であり、(c)は(a)のJ矢 視図である。図7は、本実施例に係る密封装� �の模式的斜視図である。なお、上記実施例1� ��共通する構成については同じ符号を付して� ��の説明を省略し、異なる点についてのみ説� ��する。

 本実施例に係る密封装置1´では、シール� ��ング2の外周面20に形成される溝が楔状溝23� �なっている。すなわち、楔状溝23は、シール リング2の側面21から外周面20の内側(軸方向中 央側)に向かって溝幅が徐々に狭くなるよう� �構成されており、その深さは、径方向に外� �面20の端部から中央部の手前まで延びている 。

 また、図6及び図7に示すように、隣接す� �楔状溝23は、周方向に隙間なく連続的に設け られており、楔状溝23と外周面20との境界線� �すなわち、外周面20の縁部は鋸歯形状となっ ている。したがって、外周面20の縁部は、全� ��軸方向(シールリング2の摺動方向)に対して� ��斜した線で構成され、潤滑油の侵入抵抗が� ��周面全周に渡って低減される。

 また、潤滑油が、楔状溝23によって形成� �れる摺動方向に徐々に狭くなる空間に押し� �められることにより、ハウジング4とシール� ��ング2との間に互いに離れる向きに作用する 力が発生し、ハウジング4の内周面40とシール リング2の外周面20との間の面圧が低減される (楔効果)。その結果、シールリング2の外周面 20の面圧勾配が低減され、ハウジング4とシー ルリング2との間に適度な潤滑油膜を介在さ� �ることが可能となる。

 ここで、楔状溝23によって発揮される楔� �果は、各楔状溝23と外周面20との間の二つの� ��界線がなす角度が小さい程、すなわち、楔� ��溝23の楔形状の先端角がより鋭角になる程� �きくなり、面圧勾配低減の効果を高めるこ� �ができる。

 また、外周面20の面積が小さくなると、� �なわち、ハウジング4の内周面40との接触面� �が小さくなると、面圧が大きくなってしま� �ので、楔状溝23の軸方向の深さ(長さ)を浅く( 短く)して、外周面20の面積を必要以上に小さ くしないことが好ましい。

 (潤滑改善効果の検証)
 ここで、実施例2の潤滑特性の改善効果につ いて、図8~図11を参照して、従来品と対比し� �試験結果に基づいて検証する。図8は、試験� ��置の概略構成を示す模式図である。図9は、 シールリングの摺動抵抗を比較した図表であ る。図10は、シールリングの到達温度を比較� ��た図表である。図11は、受圧面積と到達温� �との関係を説明する図表である。

 図8に示すように、試験装置は、シリンダ 4aと、不図示の駆動シリンダに連結されると� ��もにシリンダ4a内部を軸方向に往復動でき� �ように構成されたピストン5aと、を備えてお り、ピストン5a外周面の両端に設けられた環� ��溝に評価サンプルとしてのシールリング2a� �2bがそれぞれ装着される。また、2つのサン� �ルの間にはウェアリング7が装着されるとと� ��に、圧力がホース8を介しピストン5aの内部� ��通り2つのサンプルの間に加えられるような 構成となっている。符号9はロードセル、符� �10はシリンダ4aの壁面温度を測定する壁温測� ��部である。

 2つのサンプル間を所定(10MPa、30MPa等)の一 定圧力で加圧し、密封装置2a、2bに圧力が作� �している状態でピストン5aを駆動シリンダに よって往復動させ、密封装置2a、2bをシリン� �4a内周面に対して摺動させる。

 到達温度の測定は、ピストン5aの往復動� �よる発熱でシリンダ4aの壁温が上昇し、その 上昇がサーチュレートしたときの温度(発熱� �放熱が平衡状態となったときの温度)を到達� ��度として測定を行った。

 また、摺動抵抗の測定は、ピストン5aの� �復動に要する荷重をロードセル9にて測定し� ��その波形から摺動抵抗を採取することで測� ��を行った。

 実施例2におけるシールリング2に対応す� �もの、すなわち、シールリングの外周面(摺� ��面)の軸方向両端に楔状溝を連続して形成し たものを実施例品とし、楔状溝を形成してい ない従来技術に係る断面矩形のシールリング を従来品1とし、シールリング外周面の軸方� �両端がテーパ面となっているシールリング� �従来品2として、到達温度や摺動抵抗等の各� ��の値をそれぞれ比較した。

 図9に示すように、摺動抵抗については、 従来品1が438kgf、従来品2が375kgfであるのに対� ��、実施例品は273kgfとなっている。すなわち� ��楔状溝を設けることにより、従来品1に対し ては37%、従来品2に対しては14%、摺動抵抗が� �減されている。したがって、従来品2のよう� ��テーパ面を設けるよりも、実施例品のよう� ��楔状溝を設けた方が、溝等を何ら設けない� ��来品1に対して摺動抵抗が大幅に低減される ことがわかる。ここで、試験条件は、往復動 の速度を100mm/sec、2つのサンプル間の圧力を30 MPa、ストローク長を100mmとしている。また、� ��の試験では、シリンダの摺動部(内周面)に� �力近い部分の外周面(外壁)の温度が100℃で一 定に保たれるようにして試験装置を作動させ た。具体的には、シリンダの外周側から内周 側に貫通する一方手前(1mm程度)までドリルで� ��をあけ、その中に温度センサである熱電対� ��埋め込むとともに、熱電対の測定温度が100� ��となるようにヒーターで加熱・制御して、� ��リンダの摺動面近傍における温度が100℃一� ��となるようにした。

 図10に示すように、2つのサンプル間の圧� ��を10MPaとした場合の到達温度については、� �来品1が87℃であるのに対し、従来品2は76℃� �実施例品は75℃となっており、従来品1に対� �て12℃低くなっている。また、2つのサンプ� �間の圧力を30MPaとした場合の到達温度につい ては、従来品1が126℃であるのに対し、実施� �品は102℃となっており、従来品1に対して24� �低くなっている。すなわち、実施例品の方� �、従来品1と比べて摺動による発熱の影響を� ��けにくいということがわかる。また、従来� ��1に対する到達温度の低減率は、10MPaのとき� ��りも30MPaのときの方が大きいことから、特� �高圧用途での使用に好適であることもわか� �。ここで、試験条件は、往復動の速度を50mm/ sec、ストローク長を100mmとしている。

 図11に示すように、実施例品は、従来品2� ��りも、接触面積及び有効受圧面積が大きく� ��従来品1に対する受圧面積低減率が従来品2� �りも小さいものの、到達温度が従来品2と同� ��ベルとなっている。すなわち、受圧面積低� ��率が小さいのにもかかわらず、到達温度低� ��率が同等であることから、実施例品のよう� ��楔状溝を設けた方が、従来品2のようなテー パ面を設けるよりも、潤滑改善効果が大きい ものと推測することができる。

 (実施例3)
 次に、図12を参照して、本発明の実施例3に� ��る密封装置について説明する。図12は、本� �施例に係る密封装置と実施例2に係る密封装� ��との構成の違いを説明する図であって、(a)� ��実施例2に係る密封装置の断面構成及びシー ルリングの外周面の構成を示す模式図であり 、(b)は(a)のKK断面あり、(c)は(a)のLL断面であ� �、(d)は実施例3に係る密封装置の断面構成及� ��シールリングの外周面の構成を示す模式図� ��あり、(e)は(d)のMM断面であり、(f)は(d)のNN断 面であり、(g)は(d)のOO断面である。なお、こ� ��で述べる断面とは、密封装置を軸線を含む� ��で切った断面であり、以下同様である。

 図12(a)に示すように、実施例2に係る密封� ��置では、シールリング2の外周面に形成され る楔状溝23において、外周面20の軸方向一方� �に設けられる楔状溝23aと、他方側に設けら� �る楔状溝23bとが、軸方向に対称的な配置、� �なわち、周方向に隣接する楔状溝との境目� �び楔形状の頂部の周方向の位置が同じにな� �ような配置となっている。したがって、摺� �面(外周面20)の軸方向の幅が周方向に変化し� ��シールリング2の断面ボリュームが周方向に 変化する構成となっている。

 すなわち、図12(b)に示すように、周方向� �隣接する楔状溝との境目における断面では� �摺動面(外周面20)がシールリング2の幅寸法(� �周面の軸方向長さ)まで形成されており、摺� ��幅Waが最大となっている。また、ことのき� �シールリング2の断面ボリュームも最大とな� ��。また、図12(c)に示すように、楔状溝の楔� �状の頂部における断面では、摺動面が一方� �楔状溝23aと他方の楔状溝23bの頂部間で形成� �れ、摺動幅Wbが最小となっている。このとき のシールリング2の断面ボリュームが最小と� �る。

 一方、本実施例に係る密封装置では、シ� ��ルリング2の外周面に形成される楔状溝23に� ��いて、外周面20の軸方向一方側に設けられ� �楔状溝23aと、他方側に設けられる楔状溝23b� �を互い違いにずらしたような構成、すなわ� �、一方の楔状溝の頂部の周方向の位置と、� �方の楔状溝における隣接する楔状溝との境� �の周方向の位置とが一致するような配置と� �っている。したがって、図12(d)に示すように 、本実施例では、摺動面が周方向に蛇行する ような形状を呈し、図12(e)~図12(g)に示すよう� ��、摺動面の軸方向の幅Wcが周方向に常に一� �となる構成となっている。また、シールリ� �グ2の断面ボリュームも周方向に一定となっ� ��いる。

 本実施例では、シールリング2の摺動幅Wc� ��周方向に一定にし、断面ボリュームが周方� ��に変化せずに均一となるようにすることで� ��シールリング2の強度の均一化・安定化を図 り、強度不均一による破損の発生を抑制した 構成となっている。また、軸方向の摺動幅Wc� ��いずれの断面においても一定とすることで� ��異物による摺動面上の貫通傷の発生の抑制� ��、シール性の安定化を図った構成となって� ��る。

 (実施例4)
 次に、本発明の実施例4に係る密封装置につ いて、図13を参照して説明する。図13は、本� �施例に係る密封装置のシールリングの外周� �の構成を示す模式図である。なお、上記実� �例と共通する構成については同じ符号を付� �てその説明を省略し、異なる点についての� �説明する。

 本実施例に係る密封装置1´´は、実施例1� ��係る密封装置1のシールリング2において、� �周面20の一方の端部に形成される溝22と他方� ��端部に形成される溝22との間の領域に、凹� �24を形成した構成となっている。

 このように、凹部24を設けることにより� �ハウジング4と軸5の軸方向の相対運動のスト ロークが短い場合でも、効率よく油膜を形成 することが可能となる。すなわち、一度目の ストロークで一方の端部の溝22から凹部24ま� �達した潤滑油は凹部24で一旦保持され、二度 目のストロークでさらに奥に(他方の端部側� �)移動することになり、ストロークが短い場� ��でも外周面20の一方側から他方側まで油膜� �行き渡らせることができる。

 なお、係る凹部24は、上記各実施例に係� �密封装置に適用しても同様の効果を得るこ� �ができる。

 また、以上の説明において、各実施例に� ��る密封装置を、軸の外周に設けられた装着� ��に装着されて使用されるものとして説明し� ��が、これに限られず、ハウジングの軸孔に� ��けられた装着溝に装着されて、軸の外周面� ��摺動接触するものであってもよい。

 上記各実施例に係る密封装置によれば、� ��述したように摺動面の潤滑性が向上される� ��とにより、シールリングの材料の選択の幅� ��拡がる。すなわち、摺動材として従来では� ��本的に採用されることのなかったポリアミ� ��等の汎用のエンジニアリング樹脂材料(以下 、PA等)をシールリング2の材料として採用す� �ことが可能となる。

 摺動特性に優れ、最も広く使用されてい� ��四フッ化エチレン(以下、PTFE)に対し、PA等� �、摺動性の面では劣るものの、原料単価が� �いため、シールリングの材料費を安く抑え� �ことが可能となる。

 また、高圧用途においてPTFEを採用する場 合には、シールリング20が環状隙間6にはみ出 してしまうのを防止するために、PA等からな� ��バックアップリングを併用する必要がある� ��、PTFEに対して弾性の高いPA等であれば、シ� ��ルリングとバックアップリングの機能とを� ��ねることができるため、高圧用途において� ��バックアップリングなしで単独で使用する� ��とができ、部材点数の削減を図ることもで� ��る。

 さらに、製作面においても、PTFEは圧縮成 形で素材を作った後に切削等によって残りの 形状を加工する必要があるのに対し、PA等は� ��出成形によって少ない工程で大量生産する� ��とが可能である。したがって、製造工程の� ��減を図ることができるとともに、上述のよ� ��に材料費が安くなることで、製造コストの� ��幅な低減を図ることが可能となる。

 (変形例)
 本発明の変形例に係る密封装置について、� ��14を参照して説明する。図14(a)~(c)は、本発� �の各種変形例に係る密封装置の構成を示す� �式的半断面図である。

 上記各実施例では、密封装置の構成とし� ��略矩形断面のシールリングと円形断面の弾� ��リングとを組み合わせた構成を採用してい� ��が、係る構成に限定されるものではない。� ��たがって、密封装置の構成としては、例え� ��、図14(a)に示すような矩形断面のいわゆる� �リング3aや、図14(b)に示すような略D字形状断 面のいわゆるDリング3b等をシールリングの付 勢部材として組み合わせた構成を採用するこ ともできる。

 また、図14(c)に示すように、略T字形状の� ��形断面に構成された弾性リング3cと、シー� �リング2と弾性リング3cの軸方向両側にそれ� �れ配置されて環状隙間へのシールリング2の� ��み出しを防止するためのバックアップリン� ��7とを組み合わせた構成等も採用することが できる。

 また、本発明の適用範囲としては、上記� ��実施例のような、往復動用の密封装置とし� ��の用途に限られるものではなく、例えば、� ��復動用の樹脂製のウエアリングや金属製の� ��受等に適用しても、上記実施例と同様の効� ��が得られることはいうまでもない。