專利名稱：密封構造的制作方法
技術領域：
本發明涉及密封構造，特別是涉及液壓缸等所用密封構造的改良。
然而，對于這樣的現有密封構造，例如在日本專利申請實開平4-138160號所記載的密封構造中，密封圈的嵌入槽的內外徑都平行，密封圈的軸向受壓面積為內外唇直徑全面，因此，棱部的支承面積與上述受壓面積大體相同。
為此，在高壓時，棱部的面壓變高，朝滑動面的伸出變形和相對滑動面的面壓梯度大，所以工作油膜的刮取性大，存在因刮取產生漏油的問題。
由于為壓力越高則工作油膜的刮取性變強的構成，所以，滑動部成為無潤滑狀態，摩擦增大，并產生摩擦熱，導致滑動部的熱變質，存在異常摩擦的問題。
日本專利申請在特公平6-100202號記載的組合了緩沖裝置和密封圈的構成中，緩沖裝置為了確保工作油膜，沒有成為完全密封的構造，例如，在液壓缸的伸縮動作的所有場合，在桿側油室為高壓的流量再生回路中，壓力積蓄在密封環與緩沖裝置間，在長時間作用負荷壓力的狀態下，存在不能防止對密封圈作用高壓的問題。
本發明的目的在于提供一種解決這些問題的密封構造。
為了解決上述問題，本發明提供一種密封構造，該密封構造具有滑動構件、可滑動地支承滑動構件的支承構件、及介裝于滑動構件與支承構件之間的密封圈，其中，上述密封圈收容于收容凹部，具有工作油壓力所作用的唇部和由上述收容凹部的側壁面支承作用于密封圈的壓力的棱部，上述唇部的內周與外周之間的環狀受壓面積比上述棱部的內周與外周之間的環狀支承面積小。
上述密封圈為介裝于支承構件或滑動構件的構成。
因此，當在唇部作用工作油的壓力時，由于唇部的受壓面積比棱部的支承面積小，所以，使密封圈變形的推力減小。而且，由于棱部的支承面積比唇部的受壓面積大，所以，在棱部產生的面壓下降。為此，可防止棱部朝滑動面伸出的現象，提高對于漏油的耐久可靠性。由于可使棱部的面壓以一定比率降低，所以可抑制作用高壓時棱部在滑動面的接觸，降低摩擦。另外，由于可減小棱部的面壓，所以可使密封環的使用極限壓力更加高壓化，還可省略緩沖裝置等減壓機構。因此，可縮短密封件的滑動方向的尺寸，使密封構造全體小型化。由于密封圈的形狀不對稱，所以，可防止密封圈組裝時誤安裝，可獲得確實保證密封性的效果。
由于上述密封環的棱部由朝向與密封圈的滑動面相反的方向從唇部離開的錐面構成，所以作用高壓時的密封件的變形力朝槽底方向退讓，支承面的面壓分布進一步均等化，可防止棱部朝滑動面的伸出和切入。
在上述收容凹部安裝密封圈的棱部和保持棱部的保持構件，在這些接觸面間設置間隙，當不作用工作油的壓力時，該間隙越往與棱部的滑動接觸面相反的方向走越大，所以，密封件的變形確實地朝向與滑動面相反的方向，抑制了朝滑動構件側的變形，所以對于滑動構件的面壓和面壓梯度不易受到作用壓力的影響，可實現極為穩定的密封功能。
由于在連接于上述密封圈的唇部與棱部之間的中間部的外周形成錐面，所以唇部的壓力不依原樣作用到棱部的支承面，而是沿錐面分散壓力分布，在棱部可沿棱部的支承面全面獲得更均勻的壓力分布。
由于設置將上述中間部的錐面與安裝密封圈的收容凹部內周部之間的工作油引導至棱部的工作油排出槽，所以，即使作用于唇部的高壓漏到錐面，也可利用工作油排出槽排的到大氣壓的棱部側，可防止錐面增加到高壓作用的唇部受壓面積。
在棱部側的內周與活塞桿之間具有間隙，在棱部的外周與收容凹部的內周之間圍成規定的密封圈變形吸收用間隙。
在棱部側的內周與活塞桿之間具有間隙，上述唇部的受壓面積與棱部的支承面積大體相同，另外，在棱部的外周與收容凹部的內周之間圍成規定的密封圈變形吸收用間隙。
上述棱部的內外周間隙的合計容積為唇部受壓面積投影下的環狀圓柱體的體積的10～35％的容積，而且設置于外周部的間隙的容積為內周部的間隙的容積的0．6倍以上。
上述棱部的內外周間隙的合計容積為密封圈體積的20～45％的容積，而且設置于外周部的間隙的容積為內周部間隙的容積的1．0倍以上。
上述棱部的外周間隙以凹狀設置在缸蓋的收容凹部。
上述棱部的外周間隙以凹狀設置在密封圈。
上述密封圈的棱部外周具有錐狀。
在上述密封圈的棱部外周形成環狀槽，該環狀槽在與收容凹部間形成多個環狀間隙。
在上述密封圈的唇部與棱部之間形成錐狀的中間部，在密封圈的中間部與對面的收容凹部的內周之間設置間隙。
上述密封圈的中間部和與其接觸的收容凹部的內周形成為圓弧狀。
以直徑不同的多個臺階部形成上述密封圈的棱部外周。
按照以上構成，通過在棱部的外周側設置具有與作用于唇部的壓力使密封圈的變形體積相當的容積的間隙，可將作用壓力使密封圈產生的變形引導至該間隙，使得朝密封圈內周側的變形小到基本上可以忽略的程度，防止棱部與活塞桿干涉，消除摩擦的增大和摩擦熱導致的密封圈的異常磨損和耐久性能下降的問題。
由于可抑制棱部朝活塞桿側的變形，所以還可提高耐壓性能，在比現有技術高的高壓條件下也可確保密封性和耐久性。
貫通缸蓋設置泄壓孔，該泄壓孔將上述密封圈的外周與介裝密封圈的收容凹部的內周之間壓力排出。
設置泄壓孔，該泄壓孔將上述密封圈的外周與介裝密封圈的收容凹部的內周之間的壓力引導至棱側。
由于在支承構件設置泄壓孔或在密封圈設置泄壓槽，所以可利用泄壓孔或槽將間隙內的壓力排出到大氣壓側，防止殘留于間隙的流體阻止密封圈變形。
在上述密封圈變形吸收用間隙配置彈性構件，該彈性構件容許而且吸收密封圈朝外周側的變形。
在上述彈性構件與上述密封圈之間或在上述彈性構件與上述支承構件之間的至少一方設置空隙。
上述彈性構件無間隙地收裝在間隙部。
按照以上構成，密封圈由其本體和設于其外周側的彈性構件構成，通過考慮彈性構件的形狀、材料特性、及間隙容積等，可與作用于唇側的壓力成比例地容許朝外周側的變形并將其吸收，可使內徑尺寸的變化大體為零。因此，可防止與活塞桿的接觸和咬入，消除摩擦增大和漏油的問題。
彈性構件為與密封圈獨立的部件，所以可自由地改變形狀和材料，自由地控制密封圈的變形。
另外，通過分割成密封圈和彈性構件，可使各部件的形狀單純化，可減少金屬模具費用和提高作業效率。
通過減小密封圈的內徑尺寸變化，可降低產生于內徑部的應力，提高密封件的疲勞強度，提高耐久性。
通過在彈性構件的內周側、外周側設置規定的間隙，可對應于彈性構件的彈性特性控制密封圈的變形。
設置與緊密接觸在上述唇部外周部的收容凹部的直徑大體相同的連通孔，該連通孔將上述密封圈的唇部外周緊密接觸的上述收容凹部與上述油室連通。
上述密封圈在唇部與棱部之間的外周部設置縮徑部，上述縮徑部的內周與外周間的環狀受壓面積形成得比上述棱部的內周與外周之間的環狀支承面積小，設置比縮徑部外周直徑大的連通孔，該連通孔將上述密封圈的唇部外周緊密接觸的上述收容凹部與上述油室連通。
在收容凹部收裝潤滑材料的壓力作用的唇部受壓面積或縮徑部的受壓面積比棱部支承面積小的密封圈的支承構件，該收容凹部的形狀可使緊密接觸于唇部外周的收容凹部與油室通過連通孔連接，該連通孔具有與唇部外周接觸的收容凹部的內徑大體相同的直徑或縮徑部的外周直徑以上的大小。
當安裝密封圈時，可通過與密封圈的唇部外周接觸的支承構件的收容凹部和連通孔進行，從而可減小各部件的變形量，防止部件受傷，提高部件的安裝精度，提高作業性。可降低鏜孔的切削量，提高加工精度和降低加工費用。
對密封性能起到很大作用的唇部外周所緊密接觸的收容凹部的切削加工可從鏜孔加工改變成通常的內徑加工，所以可提高加工面的光潔度及尺寸精度，其管理也變得容易。
在工作油壓作用于唇部的場合，由于唇部的受壓面積比棱部的支承面積小，所以，即使在沒有緩沖裝置的條件下直接在唇部作用高壓，使密封圈變形的推力也小。而且，棱部的支承面積比唇部的受壓面積大，所以，作用于棱部的面壓下降。為此，可防止棱部伸出到滑動面的現象，提高對漏油的耐久可靠性。由于可使棱部的面壓以一定比例降低，所以，可抑制高壓作用時棱部在滑動面的接觸，降低摩擦。
另外，由于密封圈的形狀不相對滑動構件的中心軸直角方向對稱，所以還可獲得防止誤裝密封圈的效果。
此外，作用于唇部的壓力也由于其受壓面積變小而下降，可降低支承構件的耐壓強度，所以，可減小支承構件的外徑，獲得輕量化和降低成本的效果。
在上述效果的基礎上，由于解除了唇部的尺寸限制，所以具有提高形狀自由度的效果。
貫通支承構件并對著密封圈外周部設置工作油排出孔，該工作油排出孔用于將上述密封圈外周部與安裝密封圈的收容凹部的內周部之間的工作油排出。
設置工作油排出孔，將上述密封圈的外周部與安裝密封圈的收容凹部的內周部之間的工作油引導至棱側。
由于在支承構件設置工作油排出孔或在密封圈設置工作油排出槽，所以作用于唇部的高壓即使漏到錐面，也可用工作油排出孔或槽排出到大氣壓側，防止增加到高壓作用的唇部的受壓面積。
圖2為示出本發明第1實施形式的密封圈的主要部分斷面圖。
圖3為示出本發明第1實施形式的密封圈的自由形狀的剖切圖。
圖4為示出現有密封圈形狀下的作用壓力和變形的模式圖。
圖5為示出第1實施形式下的密封圈的作用壓力和變形的模式圖。
圖6為示出第2實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖7為示出第3實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖8為示出第4實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖9為示出第5實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖10為示出第6實施形式的密封圈的詳細形狀的主要部分斷面圖。
圖11為示出第6實施形式的密封圈作用壓力與變形的模式圖。
圖12為示出第7實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖13為示出第8實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖14為示出第9實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖15為示出第10實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖16為示出第11實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖17為示出第12實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖18為示出第13實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖19為示出第14實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖20為示出第15實施形式的構成圖。
圖21為示出第15實施形式的密封圈的詳細形狀的主要部分斷面圖。
圖22為示出第15實施形式的密封圈的作用壓力與變形的模式圖。
圖23為示出第16實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖24為示出第17實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖25為示出第18實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖26為示出第19實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖27為示出第20實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖28為示出第21實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖29為示出第22實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖30為示出第23實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖31為示出第24實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖32為示出第25實施形式的形狀的主要部分斷面圖。
圖33為示出第26實施形式的構成圖。
圖34為示出第27實施形式的構成圖。
圖35為示出第28實施形式的構成圖。
實施發明的最佳實施形式下面根據
本發明的實施形式。
如圖1～圖3所示，液壓缸20的活塞桿2可自由滑動地貫通缸蓋1的滑動孔21，在該貫通部形成軸承部30，在該軸承部30配置軸承4和密封圈5，在最外側具有塵封8。密封圈5收裝在形成于滑動孔21的環狀收容凹部25。
該密封圈5由唇部10、棱部11、及中間部12構成，該唇部10直接接受液壓缸20的桿側油室35的工作油的壓力，該棱部11由缸蓋1的收容凹部25接受作用在唇部10的壓力，該中間部12連接這些唇部10和棱部11。唇部10大體分成內周唇10a和外周唇10b，唇部10的外周唇10b的外徑形成得比棱部11的外徑小，并且中間部12的外徑由從唇部側朝棱部側慢慢擴大的錐面12a形成。
收容該密封圈5的缸蓋1的收容凹部25具有與密封圈5的外形對應的槽斷面，由與唇部10的外周唇10b的外周接觸的唇底壁25a、與中間部12的外周錐面12a接觸的傾斜壁部25b、與棱部11的支承面11a接觸的棱壁25c、與唇部10一起接受工作油的壓力的唇縱壁25d的壁構成，唇部10的外周唇10b的外周具有一定過盈配合量地緊密安裝在收容凹部25的唇底壁25a內面，使作用在唇部10的壓力不直接作用在棱部11和中間部12(即，防止工作油漏到棱部11和中間部12)。
換言之，唇部10的受壓面積Am為組裝密封圈時唇部10的外周與相對活塞桿2滑動的內周之間的環狀區域，棱部11的外周與內周之間的環狀區域為棱部11的支承面積As，其關系為Am＜As。
如圖3所示，在密封圈5的自由狀態下，唇部10內周側的唇10a縮小與過盈配合量相當的量地形成在內徑側從而以規定壓力接觸于活塞桿2，外周側的外周唇10b的外周擴大與過盈配合量相當的量地形成在外徑側，并緊密接合在收容凹部25的內面。
下面，說明上述構成的作用。
圖4所示現有密封構造的密封圈50的嵌入槽的內外徑平行，密封圈50的唇部55的受壓面積Ap大，與棱部56的支承面積As大體相同。因此，作用于唇部的壓力所產生的推力變大，棱部56的面壓也變大。因此，棱部56有壓壞變形的傾向，但外徑側由缸蓋1約束，變形集中到活塞桿2側。這樣，棱部56的一部分強力接觸在活塞桿2，引起摩擦增加等問題。
與此不同，圖5所示本發明形狀的密封構造由于減小了唇部10的受壓面積Am，所以，可減小作用在密封圈5的推力，降低棱部11的面壓。這樣，可減小密封圈5的變形，極力防止棱部11的棱部角部11i朝活塞桿2伸出，從而可防止摩擦減少導致異常磨損和工作油被帶出導致漏油。
另外，可增大作用于唇部10的壓力，這樣，還可廢除為了限制對密封圈5的壓力而設置的緩沖器等減壓構件。
由于用從唇部10朝棱部11慢慢擴大的錐面12a形成中間部12的外形，所以，唇部10的壓力分布不依原樣作用到棱部11的支承面11a，可沿錐面12a分散壓力分布，在棱部11沿棱部11的支承面11a全面分散分布壓力。因此，作用于棱部11的壓力相對唇部10的作用壓力按其面積比減小。
圖6示出第2實施形式。其中，在密封圈5的背面配置支承環6，將密封圈5的棱部11的支承面11a和與支承面11a相向的支承環6的接觸面6a形成為錐面。
將棱部11的支承面11a形成為錐面，使得越往外徑部走就離唇部10越遠，通過使工作油壓力作用時的密封圈5的變形朝槽底方向退讓，可使支承面11a的面壓分布更為均勻，可進一步有效地防止棱部11的角部11i朝活塞桿方向伸出和粘連，而且可防止棱部11內徑側的角部11i的異常面壓和面壓梯度的發生。
在本實施形式中，考慮收容凹部25的加工性，用支承環6形成錐面(接觸面6a)，當然也可在收容凹部25直接形成錐面。
圖7示出第3實施形式。它是在第2實施形式所示密封圈中，使棱部11的支承面11a和與該支承面11a相向的支承環6的接觸面6a的錐角相互不同，以便當不作用工作油的壓力時，在密封圈5的錐狀棱部11與保持棱部11的支承環6之間形成朝棱部11外徑方向逐漸增大的間隙13。
在該場合，可比第2實施形式更能朝槽底方向引導密封圈5的變形，活塞桿2的面壓和面壓梯度不易受到棱部11的作用壓力的影響，可實現極為穩定的密封功能。
圖8示出第4實施形式，其中，設置了將上述密封圈5的外周面部與收容凹部25的內周部之間的工作油排出到大氣壓的棱部11的工作油排出槽14。
在工作油侵入到中間部12的場合，可防止中間部的錐面12a也增加為唇部10的受壓面積而使受壓面積和支承面積大體相同，導致減小唇部10的受壓面積的效果消失。
通過這樣構成，殘留在密封圈5的中間部12與收容凹部25的傾斜部25b之間的工作油從工作油排出槽14排出到大氣壓的棱部11側，所以，可防止工作油對中間部12的錐面12a進行加壓而增大受壓面積。
圖9示出第5實施形式。其中，在相對作為支承構件的缸筒34滑動的活塞桿32設置密封圈5，密封圈5的基本構成與第1實施形式相同。
在該場合，使唇部10與高壓更多作用的一側的油室相向地配置密封圈5。或者，在高壓作用于活塞等的兩方向的場合，進一步反向配置2個密封件是理所當然的事。
下面，根據圖10說明第6實施形式。
在本實施形式中，在棱部11的外周部11b和收容凹部25的棱底壁25e之間形成用于吸收高壓作用時密封圈5的壓縮變形量的環狀間隙40，其必要容積等詳細情況將與下述作用一起進行說明。
圖4所示現有技術如上述那樣，密封圈50的嵌入槽的內外徑平行，密封圈50的唇部55的受壓面積Ap大，與棱部56的支承面積As大體相同，棱部56的一部分與活塞桿2強力接觸，引起摩擦增加等問題。
與此不同，圖11所示本實施形式通過與棱部11的外周部11b相接地設置的環狀間隙40，具有上述圖5所示密封圈構造的作用，而且具有以下作用。
設定由密封圈5的棱部11外周部11b和環狀凹部25的棱底壁25e圍成的環狀間隙40的容積，使由受壓面來除去唇部10的受壓面積投影下的體積而計算出的環狀圓柱的高度H與由作用于唇部10的壓力產生的變形的體積相當，通過這樣設定，壓力作用造成的密封圈5的變形即與環狀圓柱高度H的減少量相當的體積基本上通過進入間隙40而被吸收，密封圈5的內徑變形基本上沒有，可確實防止滑動部摩擦增加和漏油這樣的密封圈5的內徑側尺寸變化導致的問題。
因此，在作用于密封圈5的壓力的寬范圍區域，可抑制密封圈5的內徑側尺寸變化，發揮出直到高壓區域都穩定的密封功能。
發明者將密封圈的變形看作環狀圓柱體的變形，制成支承下面并在上面作用一定分布負荷的環狀圓柱狀模型，使內外周的支承條件變化，進行確認模型變形的解析。
由結果可知，如表1所示那樣使內外周為自由狀態的模型朝內外周擴徑，使內周為自由狀態，使外周為約束狀態，則內周縮小直徑。
由該結果可確認，通過如本發明那樣控制外徑的擴徑，可使內徑的變形為零。
由發明者詳細研究內徑變形為零的條件的結果可知，間隙40和間隙40以外存在的間隙，例如存在于密封圈5的內徑部和活塞桿2的滑動面的間隙40a的總容積最好為與密封圈5的體積的10-35％相當的容積，而且，包含存在于密封圈5外周側的環狀間隙40的外周側間隙的總容積最好確保內周側間隙的總容積的0．6倍以上。
圖12示出第7實施形式，其中，與收容凹部25的棱底壁25e相向的密封圈5的棱部11近旁的外周部11b為錐狀，在收容凹部25與棱部25之間形成三角形斷面的環狀間隙41。即，密封圈5的變形吸收間隙40也可通過改變密封圈5側的形狀進行設置。
圖13示出第8實施形式。其中，收容凹部25的棱底壁25e和密封圈5的棱部11外周部11b接觸，而且在棱部25外周部的外周面上設置多個凹環狀間隙42。
圖14示出第9實施形式。其中，除棱部11的外周部11b與收容凹部25的棱底壁25e之間的間隙40外，還在密封圈5的中間部12的錐面12a與收容凹部25的傾斜壁部25b之間設置間隙43。
圖15示出第10實施形式。其中，密封圈5的中間部12的錐面12a和與其相接的收容凹部25的傾斜壁部25b形成為圓弧狀，與上述相同地在棱部11的外周部形成間隙40。
在將間隙設置于密封圈5的外周的本發明的實施形式中，密封圈5的形狀按唇部10的受壓面積和棱部11的支承面積不同的密封形狀進行了說明，但不限于這種形狀。
即，也可適用于現有的受壓面積和支承面積大體相同的密封構造，下面說明該場合。
作為第11實施形式，圖16示出將本發明適用于現有的具有環狀圓柱形密封圈的情形。與第6實施形式不同的部分在于，密封圈變更成受壓面積和支承面積大體相同的密封圈5，密封圈5的唇部10設置有限制往油室3的移動的環狀壁61。
即，收容凹部25的與密封圈5的唇部10的緊密接觸的唇底壁25a的直徑和在與棱部11之間圍成間隙40的棱底壁25f的直徑不同，成為棱底壁25f的直徑大的構成。在該場合，當在唇部10作用高壓時，棱部11的壓縮變形部分也被吸收到間隙40，往桿滑動面側的變形受到阻止。
下面，說明該場合的密封圈5的間隙40的容積。
關于間隙的必要容積，與第6實施形式同樣地考慮，按照發明者的研究，間隙的總容積最好為與密封圈5的體積的20-45％相當的容積，而且，包含存在于密封圈5外周側的間隙40的外周側間隙總容積最好確保為內周側間隙40a的總容積的1．0倍以上的容積。
圖17示出第12實施形式，以直徑不同的臺階部形成密封圈5的棱部11外周部11b，在臺階部與收容凹部25之間設置間隙44。
從第7到第12實施形式示出第6實施形式中說明的密封圈在壓力作用下變形時作為退讓部的間隙的其它形狀，當然是根據間隙的必要容積決定間隙的容積。
圖18示出第13實施形式，其中，設置將上述密封圈5的外周部與收容部凹部25的內周部之間的壓力排出到大氣壓的棱部11的泄壓槽14。在唇部10直接作用油室3的高壓，但棱部11被隔斷，通常維持在接近大氣壓的壓力。
通過這樣構成，殘留在密封圈5的中間部12與收容凹部25的傾斜壁部25b之間的流體和間隙45的封入流體從泄壓槽14排出到大氣壓棱部11側，所以，可防止封入流體阻止密封圈5變形。
圖19示出第14實施形式。其中，用于排出密封圈5的中間部12的外周部與介裝密封圈5的收容凹部25的內周部(傾斜壁25b、棱底壁25e)之間的封入流體的泄壓孔13貫通缸蓋1，對著密封圈5的外周部。
通過這樣構成，作用壓力時存在于間隙46的封入流體受到壓縮，存在阻止密封圈5變形的危險，但可通過設置作為受壓封入流體的退讓通道的泄壓孔13加以防止。
下面，根據附圖20說明本發明的第15實施形式。其中，在上述間隙40配置用于控制密封圈本體5a的變形的控制環。
如圖20和圖21所示，液壓缸20的活塞桿2可自由滑動地貫通缸蓋1的滑動孔21，在該貫通部形成軸承部30。在該軸承部30配置軸承4和密封圈5，密封圈5收容在形成于滑動孔21的收容凹部25。
密封圈5由密封圈本體5a和設于密封圈本體5a外周部用于控制密封圈本體5a變形的控制環5b構成，安裝在直接對液壓缸20的桿側油室3開口的收容凹部25。
控制環5b安裝在密封圈本體5a的外周側，配置在收容凹部25內。控制環5b從對應于其變形的形狀和材質中選擇，以容許和吸收密封圈5朝外周側的變形。
下面，說明以上那樣構成的作用。
密封圈5由具有唇部10的密封圈本體5a和控制環5b構成，該唇部10具有密封功能，該控制環5b用于吸收控制密封圈本體5a朝外側的變形。
由發明者等人的解析可知，通過這樣構成，當在唇部10作用壓力時，如圖22所示那樣，使棱部11的支承面積As比唇部10的受壓面積Am大，所以，可減小作用于密封圈5的推力，降低棱部11的面壓。這樣，可減小密封圈5的變形，極力防止棱部11的棱部角部11x朝活塞桿2的伸出。
發明者等人將密封圈的變形作為環狀圓柱體的變形，構成支承下面并在上面作用一定分布負荷的環狀圓柱狀模型，使內外周的支承條件變化，進行確認模型變形的解析。
由結果可知，使內外周成為自由狀態時，模型的內外周都擴大直徑，當使內周為自由狀態并使外周為約束狀態時，內周縮小直徑。
由該結果可確認，如本發明那樣在密封圈本體5a的外周設置用于吸收抑制密封圈本體5a朝外側變形的控制環5b，控制密封圈本體5a的外徑的擴大，從而可將內徑的變形為零。
為此，在維持密封圈的效果的狀態下，考慮控制環5b的形狀、材料特性、容積等，從而可與作用的壓力成比例地產生密封圈本體5a的外周部的變形，并可使內徑尺寸的變化大體為零。
因此，可防止與活塞桿2的接觸和咬入，消除摩擦增大和漏油的問題。
控制環5b由于是獨立于密封圈本體5a的部件，所以通過自由改變其形狀和材料，也可自由控制密封圈5的變形。
通過將密封圈5分割成密封圈本體5a和控制環5b，可使各部件的形狀單純化，可減少模具費用和提高作業效率。
由于密封圈5的內徑尺寸變化可變小，所以可減少在內徑部產生的應力，提高密封的疲勞強度，提高壽命。
為了控制密封圈的變形，改變安裝密封圈5的的收容凹部25的槽形狀也極為有效，另外，決定密封圈5的形狀后，也可對應于其變形進行切削，以更高的精度控制密封圈5的變形。
圖23示出第16實施形式，其中，在控制環5b與密封圈本體5a的接合面的一部分以及控制環5b與收容凹部25間分別設置間隙47、40。支承控制環5b的棱部11y的支承面11b不與密封圈本體5a棱部11x的支承面11a處于相同平面，帶有不同角度地形成。
通過這樣配置間隙部40、41和控制環5b，與沿密封圈5的徑向直列配置不同彈簧常數的彈簧的場合相同，可擴大控制密封圈本體5a變形的彈簧系的自由度。
圖24示出第17實施形式。其中，沒有設置控制環5b、密封圈本體5a及收容凹部25之間的間隙。通過這樣構成，也可吸收控制密封圈的變形。
圖25示出第18實施形式。其中，在控制環5b從密封圈5的軸中心以放射狀開設孔48，由該孔48的大小和分布密度將控制環5b的彈性特性設定成最適于吸收密封圈本體5a的數值。
在本實施形式中，密封圈5的形狀按唇部的受壓面積與棱部的支承面積不同的密封形狀進行了說明，但不限定于該形狀。
即，也可適用于現有的受壓面積與支承面積大體相同的密封構造，下面說明該場合。
圖26示出第19實施形式。其中，密封圈本體5a的唇部10的外徑比棱部11x的外徑大，由此在棱部11x與收容凹部25之間形成間隙，將密封圈5的變形引導到擴徑方向，由設置于間隙的、將例如材料特性不同的材料重疊成層狀形成的控制環5b控制該變形。
通過在間隙設置控制環5b，使密封圈5的形狀成為環狀圓柱體，可使收容凹部25的加工容易。
通過使用將材料特性不同的材料重疊成層狀形成的控制環5b，可擴大材料特性的選擇自由度。
圖27示出第20實施形式。其中，在控制環5b、密封圈本體5a及收容凹部25之間不形成間隙地設置控制環5b。
圖28示出第21實施形式。其中，在控制環5b與密封圈本體5a及收容凹部25的各邊界的一部分設置間隙49。
圖29示出第22實施形式。其中，在控制環5b與密封圈本體5a的邊界的一部分設置間隙50，沿與收容凹部25的邊界全周設置間隙51。
圖30示出第23實施形式。其中，在控制環5b與密封圈本體5a的邊界的一部分設置間隙52。
圖31示出第24實施形式。其中，在控制環5b與密封圈本體5a的邊界全周設置間隙53。
圖32示出第25實施形式。其中，在密封圈本體5a的外周部設置直徑不同的臺階部，沿該臺階部形成控制環5b，在密封圈本體5a的外周部的直徑小的一側的一部分設置間隙54，另外，在控制環5b與收容凹部25的邊界全周設置間隙55。
按照第20～第25實施形式，可相應于密封圈本體5a的變形形式和變形量進行對應。
下面，根據
第26實施形式。
在圖33中，液壓缸20的直徑為d的活塞桿2可自由滑動地貫通于缸蓋1的滑動孔21，在該貫通部形成軸承部30，另外，在缸蓋1與活塞桿2之間設置壓送工作油的油壓室3。
連通收容凹部25與油室3的連通孔15設于軸承部30，該連通孔15為與唇部10的外徑部接觸的收容凹部25的唇底壁25a同心而且具有相同直徑的圓形孔。
在本實施形式中，為了接受施加在密封圈5的壓力，使用了支承環6，但不一定非要支承環6。
由這樣的構成說明組裝順序和作用。
首先，從圖33的右側將軸承4由圖33的右向壓入到槽24，該槽24設置在缸蓋1并具有直徑D4。接著，除去壓入時產生的金屬粉等污垢物。此時，由于易存積污垢物的密封安裝用槽僅是朝左側開放的塵封9的安裝用槽29，所以，污垢物的去除比現有構造容易，而且可確實地去除。
除去污垢物后，要按支承環6、密封圈5的順序安裝到缸蓋1，但它們可經過緊密接觸到密封圈5的唇部10外徑的具有內徑D2的收容凹部25的唇底壁部25a和連通孔15，不需要象現有例那樣經過與活塞桿2的直徑d接觸的滑動孔21，所以可減小各部件的變形量，防止部件受傷，提高部件安裝精度，提高作業性。
與對密封性能起到很大作用的外周唇10b的外周接觸的具有直徑D2的收容凹部25的唇底壁25a由于可將其加工從鏜孔加工改變成通常的內徑加工，所以可提高加工面的光潔度和尺寸精度，具有管理容易的效果。
同樣，具有與收容凹部25的唇底壁25a大體相同直徑的連通孔15的加工也可在收容凹部25的唇底壁25a的切削加工時同時進行加工，從而可縮短切削工序。
在加工收容凹部25的棱底壁25e時，按與加工收容凹部25的唇底壁25a時唇底壁25a相同的直徑進行孔加工，由該鏜孔加工進行精加工。此時，鏜孔加工的切削量可為(D1-D2)／2，可提高加工精度和降低加工費用。
密封圈5的形狀相對活塞桿2的軸中心直角方向不具有對稱形狀，所以還可有防止誤裝的效果。
此外，作用于唇部10的壓力也由于其受壓面積變小而減少，可降低缸蓋1的耐壓強度，結果，可減小缸蓋1的外徑D0，具有輕量化和降低成本的效果。
通過提高工作油使用極限壓力，也可提高液壓缸的性能。
最后從圖33的左側將塵封9壓入到缸蓋1，完成組裝。
還可得知，在本實施例中，密封圈5和支承環6設置于油室3與軸承4之間，但不限于此，在密封圈5與油室3之間配置軸承也可獲得相同的效果。
密封圈的形狀的作用具有與第1實施形式相同的作用。
圖34示出第27實施形式。本實施形式相對第1實施形式在中間部設置縮頸部14(直徑D3)，使其成為比棱部11的支承面積小的受壓面積。
通過這樣構成，在維持第26實施形式的密封安裝性和缸蓋的加工性的效果的狀態下，具有解除唇部10的尺寸形狀的制約、提高形狀自由度的效果。
圖35示出第28實施形式。其中，在第1或第2實施形式的基礎上，貫通缸蓋1并對著密封圈5的外周部設置泄壓孔13，該泄壓孔13排出密封圈5的中間部12的外周部與介裝密封圈5的收容凹部25的內周部(傾斜壁25b、棱底壁25e)之間的工作油。
通過這樣構成，當壓力作用時，如具有存在于密封圈5的中間部12的外周部與缸蓋1的收容凹部25的內周部之間的工作油，則工作油受到壓縮，存在受壓面積增大的危險，但可設置作為受壓工作油的退讓通道的工作油排出孔13。因此，當工作油泄漏到缸蓋1的收容凹部25的內周部與密封圈5的中間部12的外周部之間時，排出工作油，保持小的唇部受壓面積，具有可防止工作油的壓力作用到密封圈5的中間部12的外周部的效果。
在第28實施形式中，工作油排出孔13設置于缸蓋1，但也可在密封圈5的外周部設置工作油排出槽，該工作油排出槽將密封圈5的外周部與裝密封圈5的收容凹部25的內周部之間的工作油引導至棱側。
產業上利用的可能性如以上那樣，本發明的密封構件在工作油的壓力作用于唇部時，使唇部的受壓面積比棱部的支承面積小，所以，使密封圈變形的推力小，而且棱部的支承面積比唇部的受壓面積大，所以產生于棱部的面壓下降，所以有利于提高液壓缸等對漏油的耐久可靠性。
權利要求
1．一種密封構造，具有滑動構件、可滑動地支承滑動構件的支承構件、及介裝于滑動構件與支承構件之間的密封圈，其特征在于上述密封圈收容于收容凹部，具有工作油壓力所作用的唇部和由上述收容凹部的側壁面支承作用于密封圈的壓力的棱部，上述唇部的內周與外周之間的環狀受壓面積比上述棱部的內周與外周之間的環狀支承面積小。
2．如權利要求1所述的密封構造，其特征在于上述密封圈介裝于支承構件。
3．如權利要求1所述的密封構造，其特征在于上述密封圈介裝于滑動構件。
4．如權利要求1所述的密封構造，其特征在于上述密封圈的棱部由朝與密封圈的滑動面相反的方向從唇部離開的錐面構成。
5．如權利要求1所述的密封構造，其特征在于在上述收容凹部安裝保持密封圈的棱部的保持構件，在這些接觸面間設置間隙，當不作用工作油的壓力時，該間隙越往與棱部的滑動接觸面相反的方向走越大。
6．如權利要求1所述的密封構造，其特征在于在連接于上述密封圈的唇部與棱部之間的中間部的外周形成錐面。
7．如權利要求1所述的密封構造，其特征在于設置將上述中間部的錐面與安裝密封圈的收容凹部內周部之間的工作油引導至棱部的工作油排出槽。
8．如權利要求1所述的密封構造，其特征在于在棱部側的內周與活塞桿之間具有間隙，在棱部的外周與收容凹部的內周之間圍成規定的密封圈變形吸收用間隙。
9．如權利要求1所述的密封構造，其特征在于在棱部側的內周與活塞桿之間具有間隙，上述唇部的受壓面積與棱部的支承面積大體相同，另外，在棱部的外周與收容凹部的內周之間圍成規定的密封圈變形吸收用間隙。
10．如權利要求8所述的密封構造，其特征在于上述棱部的內外周間隙的合計容積為唇部受壓面積投影下的環狀圓柱體的體積的10～35％，而且設置于外周部的間隙的容積為內周部的間隙容積的0．6倍以上。
11．如權利要求9所述的密封構造，其特征在于上述棱部的內外周間隙的合計容積為密封圈體積的20～45％，而且設置于外周部的間隙的容積為內周部間隙容積的1．0倍以上。
12．如權利要求8所述的密封構造，其特征在于上述棱部的外周間隙以凹狀設置在缸蓋的收容凹部。
13．如權利要求8所述的密封構造，其特征在于上述棱部的外周間隙以凹狀設置在密封圈。
14．如權利要求8所述的密封構造，其特征在于上述密封圈的棱部外周具有錐狀。
15．如權利要求8所述的密封構造，其特征在于在上述密封圈的棱部外周形成環狀槽，該環狀槽在與收容凹部間形成多個環狀間隙。
16．如權利要求8所述的密封構造，其特征在于在上述密封圈的唇部與棱部之間形成錐狀的中間部，在密封圈的中間部與對面的收容凹部的內周之間設置間隙。
17．如權利要求8所述的密封構造，其特征在于上述密封圈的中間部和與其接觸的收容凹部的內周形成為圓弧狀。
18．如權利要求8所述的密封構造，其特征在于以直徑不同的多個臺階部形成上述密封圈的棱部外周。
19．如權利要求8所述的密封構造，其特征在于貫通缸蓋地設置泄壓孔，該泄壓孔將上述密封圈的外周與介裝密封圈的收容凹部的內周之間的壓力排出。
20．如權利要求8所述的密封構造，其特征在于設置泄壓槽，該泄壓槽將上述密封圈的外周與介裝密封圈的收容凹部的內周之間的壓力引導至棱側。
21．如權利要求8所述的密封構造，其特征在于在上述密封圈變形吸收用間隙配置彈性構件，該彈性構件容許而且吸收密封圈朝外周側的變形。
22．如權利要求21所述的密封構造，其特征在于在上述彈性構件與上述密封圈之間或在上述彈性構件與上述支承構件之間的至少一方設置間隙。
23．如權利要求21所述的密封構造，其特征在于上述彈性構件無間隙地收裝在間隙部。
24．如權利要求1所述的密封構造，其特征在于設置與緊密接觸在上述唇部外周部的收容凹部直徑大體相同的連通孔，該連通孔將上述密封圈的唇部外周緊密接觸的上述收容凹部與上述油室連通。
25．如權利要求1所述的密封構造，其特征在于上述密封圈在唇部與棱部之間的外周部設置縮徑部，上述縮徑部的內周與外周間的環狀受壓面積形成得比上述棱部的內周與外周之間的環狀支承面積小，設置比縮徑部外周直徑大的連通孔，該連通孔將上述密封圈的唇部外周緊密接觸的上述收容凹部與上述油室連通。
26．如權利要求24所述的密封構造，其特征在于貫通支承構件并對著密封圈外周部設置工作油排出孔，該工作油排出孔用于將上述密封圈外周部與安裝密封圈的收容凹部的內周部之間的工作油排出。
27．如權利要求24所述的密封構造，其特征在于設置工作油排出槽，將上述密封圈的外周部與安裝密封圈的收容凹部的內周部之間的工作油引導至棱側。
全文摘要
本發明公開一種密封構造,該密封構造具有滑動構件2、可滑動地支承滑動構件的支承構件1、及介裝于滑動構件2與支承構件1之間的密封圈5,上述密封圈由工作油壓力所作用的唇部10和支承作用壓力的棱部11,其中,上述唇部10的內周與外周之間的環狀受壓面積比上述棱部11的內周與外周之間的環狀支承面積小,所以,可通過使唇部的受壓面積比棱部的支承面積小,降低作用于密封圈的壓力,防止棱部朝滑動面側變形。
文檔編號F16J15/32GK1294664SQ00800172
公開日2001年5月9日 申請日期2000年2月18日 優先權日1999年2月18日
發明者加島光博, 原定昭, 神田政秀, 滿島弘二 申請人:萱場工業株式會社