JP7780972B2 - O-ring and cylinder device - Google Patents
O-ring and cylinder deviceInfo
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Description
本発明は、Oリング及びシリンダ装置に関する。 The present invention relates to an O-ring and a cylinder device.
特許文献1には、その図1に示されるように、相対的に往復移動する2つの部材と、弾性材からなる環環状のシール部材とを備え、2つの部材の間の隙間をシール部材で密封する密封構造が開示されている。具体的には、この密封構造は、以下のような構造であることが開示されている。 As shown in Figure 1, Patent Document 1 discloses a sealing structure that includes two members that reciprocate relative to one another and an annular sealing member made of an elastic material, with the sealing member sealing the gap between the two members. Specifically, it is disclosed that this sealing structure has the following structure:
2つの部材の一方の部材は、軸孔を有するハウジングとし、他方の部材を軸孔に挿入された軸部とし、軸部の外周面には環状溝が形成されている。環状溝における一方の側面は、環状溝の開口から底面に向かって環状溝の幅が広がるように傾斜している拡径テーパー面とされている。
シール部材は、環状で、2つの部材の間の隙間を密封する弾性材からなる。シール部材は、軸部の環状溝内に配置されるとともに、ハウジングに摺動しながら接触する。シール部材1の断面形状について特に制限はないとされているが、特許文献1に開示された具体例では、良好に摺動面に発生する反力を低減させるために円形とされている。
One of the two members is a housing having a shaft hole, and the other member is a shaft portion inserted into the shaft hole, with an annular groove formed on the outer peripheral surface of the shaft portion. One side surface of the annular groove is an expanding tapered surface that is inclined from the opening of the annular groove toward the bottom surface so that the width of the annular groove increases.
The seal member is annular and made of an elastic material that seals the gap between the two components. The seal member is disposed in the annular groove of the shaft portion and makes sliding contact with the housing. While there are no particular restrictions on the cross-sectional shape of the seal member 1, the specific example disclosed in Patent Document 1 uses a circular shape to effectively reduce the reaction force generated on the sliding surface.
以上のような構成により、この密封構造では、2つの部材が相対的に往復移動して、シール部材によって仕切られた一方の空間(図2参照)の圧力が上昇すると、シール部材は一方の空間よりも圧力が低い他方の空間側に移動する。すなわち、この密封構造では、断面形状が円のOリングをシール部材に採用し、2つの部材が相対的に移動する際にあえてシール部材を環状溝の幅の範囲内で移動させることで2つの部材の間の隙間を密封している。 With the above-described configuration, in this sealing structure, when the two components move back and forth relative to each other and the pressure in one space separated by the sealing member (see Figure 2) rises, the sealing member moves toward the other space, where the pressure is lower than that of the first space. In other words, this sealing structure uses an O-ring with a circular cross-section as the sealing member, and when the two components move relative to each other, the sealing member is deliberately moved within the width of the annular groove, thereby sealing the gap between the two components.
特許文献1のシール部材、すなわち、断面形状が円のOリングは、2つの部材が相対的に往復移動する際にあえて環状溝の幅の範囲内で移動する。すなわち、このOリングは、2つの部材の相対的な往復移動に伴い、時計回り及び反時計回りに定められた角度分回転して、環状の各部分を同時に同等の角度分回転させることを基本的な設計思想にしていると考えられる。 The sealing member in Patent Document 1, i.e., an O-ring with a circular cross-section, moves within the width of the annular groove when two components move back and forth relative to one another. In other words, the basic design concept of this O-ring is thought to be that it rotates a set angle clockwise and counterclockwise as the two components move back and forth relative to one another, causing each annular portion to simultaneously rotate an equal angle.
しかしながら、特許文献1の密封構造では、例えば、互いに軸を重ねて配置される2つの部材の軸に設計上のずれ(例えば、軸方向から見た互いの軸の不一致、一方の軸に対する他方の軸の傾斜による不一致、これらの含み合わせによる不一致等)があると、Oリングの環状の各部分を同時に同等の角度分回転させることができない。その結果、2つの部材の相対的な往復移動に伴い、Oリングは部分的に捩れる虞がある。特に、2つの部材の相対的な往復移動の回数が増加するほど、また、Oリングの径が大きくなるほど(周長が長くなるほど)、Oリングの部分的な捩れは顕著に生じる。その結果、この密封構造では、Oリングの部分的な捩れに起因して、2つの部材の間の隙間の密封性(隙間を仕切り性能)が低下する。 However, with the sealing structure of Patent Document 1, for example, if there is a design misalignment between the axes of two components arranged with their axes overlapping each other (for example, misalignment of the axes when viewed axially, misalignment due to the inclination of one axis relative to the other, or misalignment due to a combination of these), each annular portion of the O-ring cannot be rotated simultaneously by the same angle. As a result, there is a risk that the O-ring will become partially twisted as the two components move back and forth relative to each other. In particular, the more frequently the two components move back and forth relative to each other, and the larger the diameter of the O-ring (the longer the perimeter), the more noticeable the partial twisting of the O-ring will occur. As a result, with this sealing structure, the partial twisting of the O-ring will reduce the sealing performance of the gap between the two components (gap partitioning performance).
本発明は、円柱体と、該円柱体の外周面に対向する内周面を有し、該円柱体に対し相対移動する円筒体との間に配置され、前記円柱体と前記円筒体とにより形成される隙間を2つに仕切る場合に、断面が円であるOリングに比べて、円柱体と円筒体との相対移動時に捩れ難く安定して隙間を仕切ることができるОリングの提供を目的の1つとする。 One of the objects of the present invention is to provide an O-ring that is positioned between a cylindrical body and a cylindrical body that has an inner circumferential surface facing the outer circumferential surface of the cylindrical body and moves relative to the cylindrical body, and that divides the gap formed by the cylindrical body and the cylindrical body into two. Compared to O-rings with a circular cross section, this O-ring is less likely to twist during relative movement between the cylindrical bodies and can stably divide the gap.
第1態様のOリングは、
円柱体と、該円柱体の外周面に対向する内周面を有し、該円柱体に対し相対移動する円筒体との間に配置され、前記外周面及び前記内周面のいずれか一方に形成されている周溝に嵌め込まれつつ前記円柱体と前記円筒体とに加圧されて、前記円柱体と前記円筒体とにより形成される隙間を2つに仕切るОリングであって、
前記周溝の幅方向における前記周溝の底面での接触面圧が少なくとも2つのピークを有するように構成されている。
The O-ring of the first aspect is
An O-ring is disposed between a cylindrical body and a cylindrical body that has an inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the cylindrical body and moves relatively to the cylindrical body, the O-ring being fitted into a circumferential groove formed in one of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface and being pressed against the cylindrical body and the cylindrical body, dividing a gap formed by the cylindrical body and the cylindrical body into two,
The contact surface pressure at the bottom surface of the circumferential groove in the width direction of the circumferential groove is configured to have at least two peaks.
第2態様のOリングは、
円柱体と、該円柱体の外周面に対向する内周面を有し、該円柱体に対し相対移動する円筒体との間に配置され、前記外周面及び前記内周面のいずれか一方に形成されている周溝に嵌め込まれつつ前記円柱体と前記円筒体とに加圧されて、前記円柱体と前記円筒体とにより形成される隙間を2つに仕切るОリングであって、
前記円柱体の周方向に垂直な切断線で切断した切断面が前記円柱体の軸に平行な直線部分を含む半円状の第1リング部と、
前記第1リング部と一体的に形成され、前記直線部分に相当する周面部分から前記円柱体の径方向における前記第1リング部と反対側に突出し、その外周面には前記周溝の底に対向する切り欠きが形成されている第2リング部と、
を備える。
The O-ring of the second aspect is
An O-ring is disposed between a cylindrical body and a cylindrical body that has an inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the cylindrical body and moves relatively to the cylindrical body, the O-ring being fitted into a circumferential groove formed in one of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface and being pressed against the cylindrical body and the cylindrical body, dividing a gap formed by the cylindrical body and the cylindrical body into two,
a semicircular first ring portion, the cross section of which, when cut along a cutting line perpendicular to the circumferential direction of the cylindrical body, includes a straight line portion parallel to the axis of the cylindrical body;
a second ring portion that is formed integrally with the first ring portion, that protrudes from a peripheral surface portion corresponding to the linear portion toward the opposite side of the first ring portion in the radial direction of the cylindrical body, and that has a notch formed in its outer peripheral surface that faces the bottom of the circumferential groove;
Equipped with.
第3態様のOリングは、
第2態様のOリングにおいて、
前記周溝の幅方向における前記周溝の底面での接触面圧が少なくとも2つのピークを有するように構成されている。
The O-ring of the third aspect is
In the O-ring of the second aspect,
The contact surface pressure at the bottom surface of the circumferential groove in the width direction of the circumferential groove has at least two peaks.
第4態様のOリングは、
第3態様のOリングにおいて、
前記少なくとも2つのピークでの接触面圧の大きさは、同等又は最も接触面圧が高いピークの接触面圧の大きさに対し他のすべてのピークの接触面圧の大きさが50%以上である。
The O-ring of the fourth aspect is
In the O-ring of the third aspect,
The magnitude of the contact surface pressure at the at least two peaks is equal to or greater than 50% of the magnitude of the contact surface pressure at the peak with the highest contact surface pressure.
第5態様のOリングは、
第2態様~第4態様のいずれか一態様のOリングにおいて、
前記第2リング部における前記切り欠きが形成されている部分の中央は、前記周溝の底から離れている。
The O-ring of the fifth aspect is
In the O-ring according to any one of the second to fourth aspects,
The center of the portion of the second ring portion where the notch is formed is spaced apart from the bottom of the circumferential groove.
第6態様のOリングは、
第2態様~第6態様のいずれか一態様のOリングにおいて、
前記切り欠きの形状は、円弧状である。
The O-ring of the sixth aspect is
In the O-ring according to any one of the second to sixth aspects,
The notch has an arcuate shape.
第7態様のOリングは、
第6態様のOリングにおいて、
前記第1リング部の前記切断面は、半円であり、
前記切り欠きの曲率半径は、前記第1リング部の半径以下である。
The O-ring of the seventh aspect is
In the O-ring of the sixth aspect,
the cut surface of the first ring portion is semicircular,
The radius of curvature of the notch is equal to or smaller than the radius of the first ring portion.
第8態様のOリングは、
第1態様~第7態様のいずれか一態様のOリングにおいて、
前記周溝は、前記外周面に形成されている。
The O-ring of the eighth aspect is
In the O-ring according to any one of the first to seventh aspects,
The circumferential groove is formed on the outer circumferential surface.
第9態様のOリングは、
第2態様~第8態様のいずれか一態様のOリングにおいて、
前記切り欠きの両端は、曲面を形成している。
The O-ring of the ninth aspect is
In the O-ring according to any one of the second to eighth aspects,
Both ends of the notch form curved surfaces.
第10態様のOリングは、
第2態様~第9態様のいずれか一態様のOリングにおいて、
前記第1リング部における前記内周面及び前記外周面のいずれか一方に接触する部分には、前記切り欠きとは異なる他の切り欠きが形成されている。
The O-ring of the tenth aspect is
In the O-ring according to any one of the second to ninth aspects,
A notch different from the notch is formed in a portion of the first ring portion that contacts either the inner circumferential surface or the outer circumferential surface.
第11態様のOリングは、
第10態様のOリングにおいて、
前記他の切り欠きの形状は、前記切り欠きの形状と異なる。
The O-ring of the eleventh aspect is
In the O-ring of the tenth aspect,
The shape of the other cutout is different from the shape of the cutout.
第12態様のOリングは、
第10態様又は第11態様のOリングにおいて、
前記他の切り欠きの両端は、曲面を形成している。
The O-ring of the twelfth aspect is
In the O-ring of the tenth or eleventh aspect,
Both ends of the other cutout form curved surfaces.
第13態様のOリングは、
第1態様~第12態様のいずれか一態様のOリングにおいて、
前記円柱体の周方向に垂直な切断線で切断した切断面のうち前記軸方向の一方側の部分と、当該一方側の部分以外のすべての部分である他方側の部分とは、互いに線対称の関係を有する。
The O-ring of the thirteenth aspect is
In the O-ring according to any one of the first to twelfth aspects,
In a cross section obtained by cutting the cylindrical body along a cutting line perpendicular to the circumferential direction, the portion on one side in the axial direction and the other side, which is all the parts other than the portion on that side, are in a line-symmetrical relationship with each other.
一態様のシリンダ装置は、
円柱体と、
該円柱体の外周面に対向する内周面を有し、該円柱体に対し相対移動する円筒体と、
前記円柱体と前記円筒体との間に配置されている第1態様~第13態様のいずれか一態様のОリングと、
を備え、
前記外周面及び前記内周面のいずれか一方には、前記Оリングが嵌め込まれる周溝が形成されており、
前記Оリングは、前記周溝に嵌め込まれつつ前記円柱体と前記円筒体とに加圧されて、前記円柱体と前記円筒体とにより形成される隙間を2つに仕切る。
One aspect of the cylinder device is
A cylindrical body;
a cylindrical body having an inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the cylindrical body and moving relatively to the cylindrical body;
An O-ring according to any one of the first to thirteenth aspects, which is disposed between the columnar body and the cylindrical body;
Equipped with
a circumferential groove into which the O-ring is fitted is formed on either the outer circumferential surface or the inner circumferential surface,
The O-ring is fitted into the circumferential groove and pressurized against the columnar body and the cylindrical body, dividing the gap formed by the columnar body and the cylindrical body into two.
第1態様のOリングは、円柱体と、該円柱体の外周面に対向する内周面を有し、該円柱体に対し相対移動する円筒体との間に配置され、前記円柱体と前記円筒体とにより形成される隙間を2つに仕切る場合(以下、特定動作条件の場合という。)に、断面が円であるOリングに比べて、円柱体と円筒体との相対移動時に捩れ難く安定して隙間を仕切ることができる。 The O-ring of the first embodiment is disposed between a cylindrical body and a cylindrical body that has an inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the cylindrical body and moves relative to the cylindrical body. When dividing the gap formed by the cylindrical body and the cylindrical body into two (hereinafter referred to as the case of specific operating conditions), it is less likely to twist during relative movement between the cylindrical body and the cylindrical body, and can stably divide the gap compared to an O-ring with a circular cross section.
第2態様のOリングは、特定動作条件の場合に、断面が円であるOリングに比べて、円柱体と円筒体との相対移動時に捩れ難く安定して隙間を仕切ることができる。 Under certain operating conditions, the O-ring of the second embodiment is less likely to twist during relative movement between the cylindrical body and the cylindrical member, and can stably separate the gap, compared to an O-ring with a circular cross section.
第3態様のOリングは、特定動作条件の場合に、周溝の幅方向における周溝の底面での接触面圧が1つのピークしか有さないOリングに比べて、円柱体と円筒体との相対移動時に捩れ難く安定して隙間を仕切ることができる。 Under certain operating conditions, the O-ring of the third aspect is less likely to twist during relative movement between the cylindrical body and the cylindrical member, and can stably separate the gap, compared to an O-ring in which the contact surface pressure at the bottom surface of the circumferential groove in the width direction of the circumferential groove has only one peak.
第4態様のOリングは、特定動作条件の場合に、最も接触面圧が高いピークの接触面圧の大きさに対し他のすべてのピークの接触面圧の大きさが50%未満であるOリングに比べて、円柱体と円筒体との相対移動時に捩れ難く安定して隙間を仕切ることができる。 Under specific operating conditions, the O-ring of the fourth aspect is less likely to twist during relative movement between the cylindrical body and the cylindrical member, and can stably separate the gap, compared to an O-ring in which all peak contact pressures are less than 50% of the highest peak contact pressure.
第5態様のOリングは、特定動作条件の場合に、第2リング部における切り欠きが形成されている部分の中央全体が周溝の底に接触しているOリングに比べて、円柱体と円筒体との相対移動時に捩れ難く安定して隙間を仕切ることができる。 Under certain operating conditions, the O-ring of the fifth aspect is less likely to twist during relative movement between the cylindrical body and the cylindrical member, and can stably separate the gap, compared to an O-ring in which the entire center of the portion of the second ring portion where the notch is formed is in contact with the bottom of the circumferential groove.
第6態様のOリングは、特定動作条件の場合に、切り欠きの形状が矩形状であるOリングに比べて、円柱体と円筒体との相対移動時に捩れ難く安定して隙間を仕切ることができる。 Under certain operating conditions, the O-ring of the sixth aspect is less likely to twist during relative movement between the cylindrical body and the cylindrical member, and can stably separate the gap, compared to O-rings with rectangular cutouts.
第7態様のOリングは、特定動作条件の場合に、第1リング部の切断面が半円であり、切り欠きの曲率半径が第1リング部の半径よりも大きいOリングに比べて、円柱体と円筒体との相対移動時に捩れ難く安定して隙間を仕切ることができる。 Under certain operating conditions, the O-ring of the seventh aspect is less likely to twist during relative movement between the cylindrical body and the cylindrical member, and can stably separate the gap, compared to an O-ring in which the cut surface of the first ring portion is semicircular and the radius of curvature of the cutout is larger than the radius of the first ring portion.
第8態様のOリングは、円柱体の外周面に形成されている周溝に円柱体における軸方向の一方側から他方側にOリングを移動させながらOリングを嵌め込む場合(以下、特定セット条件の場合という。)に、断面が真円のOリングに比べて、捩れた状態で嵌め込まれ難い。 The O-ring of the eighth aspect is less likely to be fitted in a twisted state than an O-ring with a perfectly circular cross section when the O-ring is fitted into a circumferential groove formed on the outer surface of a cylindrical body while moving the O-ring from one axial side to the other of the cylindrical body (hereinafter referred to as the case of specific set conditions).
第9態様のOリングは、特定セット条件の場合に、切り欠きの両端に直線状のエッジが形成されているOリングに比べて、捩れた状態で嵌め込まれ難い。 Under certain set conditions, the O-ring of the ninth aspect is less likely to be fitted in a twisted state than an O-ring with straight edges formed on both ends of the notch.
第10態様~第12態様のOリングは、特定動作条件の場合に、第1リング部の切断面が半円である場合に比べて、他の切り欠きにより少なくとも2つのピークでの接触面圧の大きさを調整することができる。 In the O-rings of embodiments 10 to 12, under specific operating conditions, the other notches allow the magnitude of the contact surface pressure at at least two peaks to be adjusted, compared to when the cut surface of the first ring portion is semicircular.
第13態様のOリングは、特定セット条件の場合に、円柱体に対し一方側の部分又は他方側の部分のいずれか一方を先に嵌め込んでも同じようにセットできる。すなわち、第13態様のOリングは、円柱体へのセット時に、その向きを問わない。 Under certain set conditions, the O-ring of the thirteenth embodiment can be set in the same way regardless of whether one side or the other side is fitted onto the cylindrical body first. In other words, the O-ring of the thirteenth embodiment can be set onto the cylindrical body in any orientation.
一態様のシリンダ装置は、特定動作条件の場合に、断面が円であるOリングを備えるシリンダ装置に比べて、Oリングが円柱体と円筒体との相対移動時に捩れることに起因する動作不良が生じ難い。 Under certain operating conditions, one embodiment of the cylinder device is less likely to experience malfunctions caused by the O-ring twisting during relative movement between the cylindrical body and the cylindrical body, compared to cylinder devices equipped with O-rings with circular cross sections.
≪概要≫
以下、本実施形態及びその複数の変形例について説明する。まず、本実施形態について説明する。次いで、複数の変形例について説明する。本明細書では、異なる実施形態等で参照する各図面において、同等の機能を有する構成要素に対して同じ符号又は同等の符号を付する点に留意されたい。
Overview
The present embodiment and several modified examples thereof will be described below. First, the present embodiment will be described. Then, several modified examples will be described. Please note that in this specification, components having equivalent functions are denoted by the same or equivalent reference numerals in each drawing referred to in different embodiments, etc.
≪本実施形態≫
以下、(1)本実施形態の機能、構成及び作用、(2)本実施形態のシリンダ装置10(図1参照)の製造工程の一部、並びに、(3)本実施形態の効果について、図面を参照しつつこれらの記載順で説明する。
<<Present Embodiment>>
Below, (1) the function, configuration, and action of this embodiment, (2) part of the manufacturing process of the cylinder device 10 (see Figure 1) of this embodiment, and (3) the effects of this embodiment will be described in the order described with reference to the drawings.
<本実施形態のシリンダ装置10の機能、構成及び作用>
図1は、本実施形態のシリンダ装置10の図であってその要部及びその周囲の縦断面図である。本実施形態のシリンダ装置10は、図1に示されるとおり、円柱体20と、円筒体30と、Oリング40とを備えている。シリンダ装置10は、一例として、動力源(図示省略)に連結されて、当該動力源からの駆動力を利用して円柱体20を円筒体30に対して相対的に往復移動させる機能を有する。
以下、シリンダ装置10について各構成要素に分けて説明する。
<Functions, Configurations, and Actions of the Cylinder Device 10 of the Present Embodiment>
Fig. 1 is a diagram of a cylinder device 10 of this embodiment, showing a longitudinal cross section of its main part and its surroundings. As shown in Fig. 1, the cylinder device 10 of this embodiment includes a cylindrical body 20, a cylindrical body 30, and an O-ring 40. As an example, the cylinder device 10 is connected to a power source (not shown) and has the function of using the driving force from the power source to reciprocate the cylindrical body 20 relative to the cylindrical body 30.
Hereinafter, the cylinder device 10 will be described in terms of each component.
〔円柱体及び円筒体〕
円柱体20は、棒状であって、一例としてその横断面が真円の部材である。図1における符号Oは円柱体20の軸(軸O)を意味する。円柱体20の外周面22には、図1に示されるように、Oリング40が嵌め込まれる周溝24が形成されている。周溝24は、外周面22の周方向の全周に亘って無端状に形成されている。ここで、周溝24の底(又は底面)を底面24Aとする。また、以下の説明では、軸Oに沿う方向を単に軸方向という。
なお、本実施形態の円柱体20は、後述するOリング40とは、以下の関係を有する。
(1)周溝24の底面24Aの全周長は、自然状態のOリング40の内周長よりも長い。別言すると、周溝24の径は、自然状態のOリング40の内径よりも大きい。
(2)底面24Aの幅、底面24Aの軸方向の幅は、自然状態のOリング40の厚み(軸方向の幅)よりも広い。
(3)底面24Aの深さは、自然状態のOリング40の径方向の幅よりも浅い。
[Cylinders and cylindrical bodies]
The cylindrical body 20 is rod-shaped and, as an example, is a member whose cross section is a perfect circle. The symbol O in FIG. 1 denotes the axis (axis O) of the cylindrical body 20. As shown in FIG. 1, a circumferential groove 24 into which an O-ring 40 is fitted is formed in the outer peripheral surface 22 of the cylindrical body 20. The circumferential groove 24 is formed endlessly around the entire circumferential direction of the outer peripheral surface 22. Here, the bottom (or bottom surface) of the circumferential groove 24 is referred to as a bottom surface 24A. In the following description, the direction along the axis O will simply be referred to as the axial direction.
The cylindrical body 20 of this embodiment has the following relationship with an O-ring 40, which will be described later.
(1) The overall circumferential length of the bottom surface 24A of the circumferential groove 24 is longer than the inner circumferential length of the O-ring 40 in its natural state. In other words, the diameter of the circumferential groove 24 is larger than the inner diameter of the O-ring 40 in its natural state.
(2) The width of the bottom surface 24A and the width in the axial direction of the bottom surface 24A are wider than the thickness (width in the axial direction) of the O-ring 40 in its natural state.
(3) The depth of the bottom surface 24A is shallower than the radial width of the O-ring 40 in its natural state.
円筒体30は、図1に示されるように、筒状で、円柱体20の外周面22に対向する内周面32を有する部材である。円筒体30は、自身の軸を円柱体20の軸に重ねて、内周面32を円柱体20の外周面22に対向させつつ円柱体20から離れて(隙間Gを形成して)配置されている。そのため、円筒体30の内周面32の横断面は、一例として、円柱体20の外周面22と同じ真円である。また、内周面32の径は、円柱体20の外周面22の径よりも大きい。また、円筒体30の内周面32から円柱体20の外周面22までの距離は、自然状態のOリング40の周方向の各部位の幅よりも短い。 As shown in FIG. 1, the cylinder 30 is a cylindrical member having an inner peripheral surface 32 facing the outer peripheral surface 22 of the cylinder 20. The cylinder 30 is positioned such that its axis overlaps the axis of the cylinder 20, with its inner peripheral surface 32 facing the outer peripheral surface 22 of the cylinder 20, while being spaced apart from the cylinder 20 (forming a gap G). Therefore, the cross section of the inner peripheral surface 32 of the cylinder 30 is, for example, the same perfect circle as the outer peripheral surface 22 of the cylinder 20. The diameter of the inner peripheral surface 32 is larger than the diameter of the outer peripheral surface 22 of the cylinder 20. The distance from the inner peripheral surface 32 of the cylinder 30 to the outer peripheral surface 22 of the cylinder 20 is shorter than the width of each circumferential portion of the O-ring 40 in its natural state.
なお、前述の説明のとおり、シリンダ装置10は、円柱体20及び円筒体30の一方をその他方に対して相対的に往復移動させる機能を有するが、本実施形態では、円柱体20の軸方向の一端部分(図示省略)に動力源(図示省略)が連結されて円筒体30が軸方向に往復移動するように構成されている。 As explained above, the cylinder device 10 has the function of reciprocating one of the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30 relative to the other, but in this embodiment, a power source (not shown) is connected to one axial end portion (not shown) of the cylindrical body 20, causing the cylindrical body 30 to reciprocate in the axial direction.
〔Oリング〕
次に、本実施形態の要部である、Oリング40について、図1~図4を参照しながら説明する。ここで、図2は、図1の破線Aで囲まれた部分の拡大図である。図3は、図2の一部の図と、Oリング40が円柱体20の周溝24の底面24Aに付与する接触面圧Pの一次元プロファイルとを含む複合図である。図4は、自然状態における、Oリング40の断面図(周方向の一部を軸方向に平行な軸Oを含む切断面で切断した断面図)である。
[O-ring]
Next, the O-ring 40, which is a main part of this embodiment, will be described with reference to Figures 1 to 4. Here, Figure 2 is an enlarged view of the portion surrounded by dashed line A in Figure 1. Figure 3 is a composite diagram including a view of a portion of Figure 2 and a one-dimensional profile of the contact surface pressure P that the O-ring 40 applies to the bottom surface 24A of the circumferential groove 24 of the cylindrical body 20. Figure 4 is a cross-sectional view of the O-ring 40 in its natural state (a cross-sectional view obtained by cutting a portion of the circumferential direction along a cutting plane including an axis O parallel to the axial direction).
本実施形態のOリング40は、図1に示されるように、円柱体20の周溝24に嵌め込まれつつ円柱体20と円筒体30とに加圧されて、円柱体20と円筒体により形成される隙間Gを2つに仕切る機能を有する。ここで、Oリング40は、その内周側から円柱体20に加圧されつつその外周側から円筒体30に加圧されるのは、前述の説明のとおり、内周面32から外周面22までの距離が自然状態のOリング40の周方向の各部位の幅よりも短い関係を有するからである。 As shown in FIG. 1, the O-ring 40 of this embodiment is fitted into the circumferential groove 24 of the cylindrical body 20 and pressurized by the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30, dividing the gap G formed by the cylindrical body 20 and the cylindrical body into two. Here, the O-ring 40 is pressurized by the cylindrical body 20 from its inner circumferential side and by the cylindrical body 30 from its outer circumferential side because, as explained above, the distance from the inner circumferential surface 32 to the outer circumferential surface 22 is shorter than the width of each portion of the O-ring 40 in its natural state in the circumferential direction.
本実施形態のOリング40は、外部から力が付与されると弾性変形する弾性体であって、一例としてゴム製である。Oリング40は、全体が一体的に形成された部材であるが、以下の説明では、Oリング40についてその構成を明確に説明する便宜のために、Oリング40を複数の部分に分けて説明する点に留意されたい。
Oリング40は、図1~図4(特に図4を参照のこと)に示されるように、第1リング部42と、第2リング部44とを有する。
The O-ring 40 of this embodiment is an elastic body that elastically deforms when an external force is applied, and is made of rubber, for example. Although the O-ring 40 is an integrally formed member as a whole, please note that in the following explanation, the O-ring 40 will be divided into multiple parts for the convenience of clearly explaining the configuration of the O-ring 40.
As shown in FIGS. 1 to 4 (see FIG. 4 in particular), the O-ring 40 has a first ring portion 42 and a second ring portion 44 .
(第1リング部)
第1リング部42は、図4に示されるように、円柱体20の周方向に垂直な切断線で切断した切断面(平行な軸Oを含む切断面で切断した断面図)が円柱体20の軸Oに平行な直線部分SLを含む半円状の部分である。ここで、図4はOリング40の断面図を示しているが、説明の便宜上、ハッチングされていない点に留意されたい。第1リング部42は、図1に示されるように、Oリング40の径方向の外側の部分である。そのため、第1リング部42は、円柱体20及び円筒体30の径方向の外側の部分で、円筒体30の内周面32に接触する。
なお、第1リング部42の断面は半円状であると説明したが、本実施形態では一例として真円の半分の部分、すなわち半円である。
(First ring part)
As shown in FIG. 4 , the first ring portion 42 is a semicircular portion whose cross section taken along a cutting line perpendicular to the circumferential direction of the cylindrical body 20 (a cross-sectional view taken along a cross-sectional surface including the parallel axis O) includes a straight line portion SL parallel to the axis O of the cylindrical body 20. Note that although FIG. 4 shows a cross-sectional view of the O-ring 40, the cross-sectional view is not hatched for ease of explanation. As shown in FIG. 1 , the first ring portion 42 is the radially outer portion of the O-ring 40. Therefore, the first ring portion 42 contacts the inner circumferential surface 32 of the cylindrical body 30 at the radially outer portions of the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30.
Although the cross section of the first ring portion 42 has been described as being semicircular, in this embodiment it is, for example, half of a perfect circle, that is, a semicircle.
(第2リング部)
第2リング部44は、図1等に示されるように、第1リング部42と一体的に形成され、第1リング部42の周方向全域に亘る直線部分SLに相当する部分(周面部分)から円柱体20の径方向の内側(本実施形態の場合は当該径方向における第1リング部42と反対側)に突出している。また、第2リング部44の外周面(Oリング40における内周面)には、切り欠き44Aが形成されている。本実施形態では、切り欠き44Aは、円柱体20の周溝24の底面24Aに対向しつつ接触している。
なお、第2リング部44の断面は、切り欠き44Aにより切り欠かれていなければ、一例として、直線部分SLを対称線とする第1リング部42の線対称の形状、すなわち、真円の半分の部分である。
(Second ring part)
1 and other drawings, the second ring portion 44 is formed integrally with the first ring portion 42 and protrudes radially inward of the cylindrical body 20 (in the present embodiment, the radially opposite side from the first ring portion 42) from a portion (circumferential surface portion) corresponding to the straight portion SL that extends over the entire circumferential direction of the first ring portion 42. A notch 44A is formed in the outer peripheral surface of the second ring portion 44 (the inner peripheral surface of the O-ring 40). In the present embodiment, the notch 44A faces and contacts the bottom surface 24A of the circumferential groove 24 of the cylindrical body 20.
Furthermore, if the cross section of the second ring portion 44 is not cut out by the cutout 44A, it has, as an example, a shape that is symmetrical to the first ring portion 42 with the straight portion SL as the line of symmetry, i.e., half of a perfect circle.
次に、切り欠き44Aの詳細について図1~図4を参照しながら説明する。
切り欠き44Aの断面形状は、図1~図4に示されるように、一例として円弧状である。そして、図4に示されるように、切り欠き44Aの曲率半径R1は、第1リング部42の半径R2と同等以下が好ましい。各図では、切り欠き44Aの曲率半径R1は、第1リング部42の半径R2よりも小さい形態としている。図4では、点C1を切り欠き44Aを一部とする仮想円の中心とし、点C2を第1リング部42の外周面に相当する曲線を一部とする仮想円の中心としている。
なお、点C2から切り欠き44Aの距離R3は、第1リング部42の半径R2よりも短いが、本実施形態では距離R3は、一例として、半径R2の80%以上に設定されている。また、切り欠き44Aの両端を通る仮想直線は、軸Oに平行となっている。すなわち、切り欠き44Aの仮想円の中心である点C1と点C2とを結ぶ直線は、軸Oに垂直に設定されている。別言すると、本実施形態のOリング40は、軸方向の上側の部分40U(その切断面が軸方向の一方側の部分の一例)と、下側の部分40L(その切断面が軸方向の他方側の部分の一例)とが、これらを2つに分割する軸方向に垂直な仮想平面VPに対して対称形状となっている(図4参照)。すなわち、軸方向の上側の部分40Uと、下側の部分40Lとは、互いに線対称の関係を有する。
Next, the details of the notch 44A will be described with reference to FIGS.
1 to 4, the cross-sectional shape of the notch 44A is, for example, an arc shape. As shown in FIG. 4, the radius of curvature R1 of the notch 44A is preferably equal to or smaller than the radius R2 of the first ring portion 42. In each of the figures, the radius of curvature R1 of the notch 44A is smaller than the radius R2 of the first ring portion 42. In FIG. 4, point C1 is the center of an imaginary circle that includes the notch 44A as a part thereof, and point C2 is the center of an imaginary circle that includes a curve corresponding to the outer peripheral surface of the first ring portion 42 as a part thereof.
Note that the distance R3 from point C2 to the notch 44A is shorter than the radius R2 of the first ring portion 42. However, in this embodiment, the distance R3 is set to, for example, 80% or more of the radius R2. Furthermore, an imaginary line passing through both ends of the notch 44A is parallel to the axis O. That is, a line connecting point C1, which is the center of the imaginary circle of the notch 44A, with point C2 is set perpendicular to the axis O. In other words, in the O-ring 40 of this embodiment, an upper axial portion 40U (the cross-section of which is an example of one axial portion) and a lower axial portion 40L (the cross-section of which is an example of the other axial portion) are symmetrical with respect to an imaginary plane VP perpendicular to the axial direction that divides them into two (see FIG. 4 ). That is, the upper axial portion 40U and the lower axial portion 40L are line-symmetrical with each other.
図2に示されるように、第2リング部44における切り欠き44Aが形成されている部分は、その両端で円柱体20の周溝24の底面24Aに接触し、その中央で円柱体20の周溝24の底面24Aから離れている。また、図4に示されるように、切り欠き44Aの両端は、曲線(軸O側に向く凸状のなだらかな山状)を形成している。すなわち、切り欠き44Aの両端は、それぞれ曲面44A1を形成している。 As shown in Figure 2, the portion of the second ring portion 44 where the notch 44A is formed contacts the bottom surface 24A of the circumferential groove 24 of the cylindrical body 20 at both ends, and is separated from the bottom surface 24A of the circumferential groove 24 of the cylindrical body 20 at its center. Also, as shown in Figure 4, both ends of the notch 44A form curves (gentle, convex mountain shapes facing the axis O). In other words, both ends of the notch 44A each form a curved surface 44A1.
また、図3に示されるように、切り欠き44Aが前述のような形状をしていることにより、Oリング40は、円柱体20の周溝24の幅方向(軸方向の意味)における周溝24の底面24Aでの接触面圧Pが2つのピークPK1、PK2を有するように構成されている。また、本実施形態では、2つのピークPK1、PK2のそれぞれの大きさは同等である。 Also, as shown in FIG. 3, because the notch 44A has the above-described shape, the O-ring 40 is configured so that the contact pressure P at the bottom surface 24A of the circumferential groove 24 in the width direction (axial direction) of the circumferential groove 24 of the cylindrical body 20 has two peaks PK1 and PK2. In this embodiment, the magnitudes of the two peaks PK1 and PK2 are equal.
以上が、本実施形態のシリンダ装置10の機能、構成及び作用についての説明である。 The above explains the function, configuration, and operation of the cylinder device 10 of this embodiment.
<本実施形態のシリンダ装置の製造工程の一部>
次に、本実施形態のシリンダ装置10(図1参照)の製造工程の一部について、図5を参照しながら説明する。具体的には、Oリング40の円柱体20へのセット工程について説明する。
<Part of the manufacturing process of the cylinder device according to this embodiment>
Next, a part of the manufacturing process of the cylinder device 10 (see FIG. 1) of this embodiment will be described with reference to FIG. 5. Specifically, the process of setting the O-ring 40 into the cylindrical body 20 will be described.
まず、作業者がOリング40を自然状態の径よりも大きく変形させて、Oリング40を円柱体20の一端側から嵌め込む(図5(A)参照)。そうすると、Oリング40は、その内周面に形成されている切り欠き44Aの下端を円柱体20の外周面22に接触させる。 First, the worker deforms the O-ring 40 to a diameter larger than its natural diameter and fits the O-ring 40 into one end of the cylindrical body 20 (see Figure 5(A)). This brings the lower end of the notch 44A formed on the inner peripheral surface of the O-ring 40 into contact with the outer peripheral surface 22 of the cylindrical body 20.
次いで、作業者がOリング40を更に円柱体20の一端側から他端側に移動させる(押す)と、Oリング40は円柱体20の外周面22に切り欠き44Aの下端を接触させながら周溝24の開口縁に到達する(図5(B)参照)。 Next, when the worker moves (pushes) the O-ring 40 further from one end of the cylindrical body 20 to the other end, the O-ring 40 reaches the opening edge of the circumferential groove 24 while the lower end of the notch 44A contacts the outer circumferential surface 22 of the cylindrical body 20 (see Figure 5 (B)).
次いで、作業者がOリング40を更に円柱体20の一端側から他端側に移動させる(押す)と、Oリング40は、円柱体20の外周面22に切り欠き44Aの上端を接触させながら移動する(図5(C)参照)。そして、当該上端が周溝24の開口縁まで到達すると、Oリング40は自身の圧縮応力により収縮するように変形して周溝24の内部に嵌る。 Next, when the worker moves (pushes) the O-ring 40 further from one end of the cylindrical body 20 to the other, the O-ring 40 moves while the upper end of the notch 44A contacts the outer peripheral surface 22 of the cylindrical body 20 (see Figure 5(C)). When the upper end reaches the opening edge of the circumferential groove 24, the O-ring 40 deforms and contracts due to its own compressive stress, fitting inside the circumferential groove 24.
以上の複数の工程により、本実施形態における、Oリング40の円柱体20へのセット工程が終了する。なお、本実施形態の場合、Oリング40の内周面に、切り欠き44Aが形成されていることで、切り欠き44Aが円柱体20の外周面22に接触して滑るように移動する。そのため、Oリング40は、最終的に周溝24にセットされた際に周方向全周の各部位で捩れてセットされることがない。 The process of setting the O-ring 40 into the cylindrical body 20 in this embodiment is completed through the above multiple steps. In this embodiment, the O-ring 40 has a notch 44A formed on its inner peripheral surface, which allows the notch 44A to slide against the outer peripheral surface 22 of the cylindrical body 20 while in contact with it. Therefore, when the O-ring 40 is finally set into the circumferential groove 24, it is not twisted at any point around its entire circumference.
以上が、本実施形態の本実施形態のシリンダ装置10の製造工程の一部についての説明である。 The above is a description of part of the manufacturing process for the cylinder device 10 of this embodiment.
<本実施形態の効果>
次に、本実施形態の効果について図面を参照しながら説明する。
<Effects of this embodiment>
Next, the effects of this embodiment will be described with reference to the drawings.
〔第1の効果〕
本効果は、Oリング40に円柱体20の周溝24の底面24Aに接触する切り欠き44Aが形成されていること(図1、図2等参照)の効果である。本効果については、本実施形態を後述する比較形態と比較して説明する。
[First Effect]
This effect is due to the fact that the O-ring 40 is formed with a notch 44A (see FIGS. 1 and 2, etc.) that contacts the bottom surface 24A of the circumferential groove 24 of the cylindrical body 20. This effect will be explained by comparing this embodiment with a comparative embodiment described later.
比較形態のシリンダ装置10A(図6参照)における、本実施形態のシリンダ装置10(図2参照)と異なる構成は、Oリングの形状のみである。具体的には、比較形態のOリング40Aの断面形状は、円(真円)である。つまり、比較形態のOリング40Aは、一般的な形状を有している。
比較形態のOリング40Aは、図6に示されるように、円柱体20と円筒体30とに挟まれて加圧されると、これらの対向方向の両側から各円弧状部分APが押しつぶされて、自然状態(破線部分)の真円から楕円状(又は扁平状)に変形する。その結果、比較形態のOリング40Aは、図6に示されるように、1箇所でかつ1つのピークPKを形成する接触面圧で底面24Aに接触する。
The only difference between the comparative cylinder device 10A (see FIG. 6) and the cylinder device 10 of the present embodiment (see FIG. 2) is the shape of the O-ring. Specifically, the cross-sectional shape of the comparative O-ring 40A is a circle (a perfect circle). In other words, the comparative O-ring 40A has a typical shape.
6, when the comparative O-ring 40A is sandwiched between the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30 and pressurized, each arc-shaped portion AP is crushed from both sides in the opposing direction, and the O-ring 40A is deformed from its natural circular state (dashed line portion) into an elliptical shape (or flattened shape). As a result, the comparative O-ring 40A contacts the bottom surface 24A at one location with a contact pressure that forms one peak PK, as shown in FIG.
また、比較形態のOリング40Aは、前述の特許文献1の密封構造が備えるOリングと同じ構成である。つまり、前述の特許文献1の説明のとおり、比較形態のOリング40Aは、相対移動する円柱体20の往復移動に伴い、その移動方向に(周溝24の幅方向に)移動し易い。そして、前述の特許文献1についての説明のとおり、例えば、互いに軸を重ねて配置される円柱体20と円筒体30の軸に設計上のずれ(例えば、軸方向から見た互いの軸の不一致、一方の軸に対する他方の軸の傾斜による不一致、これらの含み合わせによる不一致等)があると、Oリング40Aの周方向の各部分を同時に同等の角度分回転させることができない。その結果、円柱体20と円筒体30との相対的な往復移動に伴い、Oリング40Aは部分的に捩れる虞がある。特に、この相対的な往復移動の回数が増加するほど、また、Oリング40Aの径が大きくなるほど(周長が長くなるほど)、Oリング40Aの部分的な捩れは顕著に生じる。これに伴い、比較形態の場合、Oリング40Aの部分的な捩れに起因して、隙間Gの密封性(隙間を仕切り性能)が低下する。 Furthermore, the O-ring 40A of the comparative embodiment has the same configuration as the O-ring provided in the sealing structure of the aforementioned Patent Document 1. That is, as explained in the aforementioned Patent Document 1, the O-ring 40A of the comparative embodiment is prone to movement in the direction of reciprocating movement of the cylindrical body 20 (in the width direction of the circumferential groove 24) as the cylindrical body 20 moves relative to itself. Furthermore, as explained in the aforementioned Patent Document 1, for example, if there is a design misalignment between the axes of the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30, which are arranged with their axes overlapping each other (e.g., misalignment of the axes as viewed from the axial direction, misalignment due to the inclination of one axis relative to the other, or misalignment due to a combination of these), each circumferential portion of the O-ring 40A cannot be simultaneously rotated by the same angle. As a result, there is a risk of partial twisting of the O-ring 40A due to the relative reciprocating movement between the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30. Particularly, the more frequently this relative reciprocating movement occurs, and the larger the diameter (periphery) of the O-ring 40A becomes, the more pronounced the partial twisting of the O-ring 40A becomes. As a result, in the comparative example, partial twisting of the O-ring 40A reduces the sealing ability of the gap G (gap partitioning ability).
これに対して、本実施形態のOリング40にはその内周面の全周に亘って切り欠き44Aが形成されており(図1~図4参照)、切り欠き44Aは周溝24の底面24Aに接触するように構成されている(図1及び図2参照)。つまり、本実施形態のOリング40は、円柱体20と円筒体30との相対移動方向に対して、切り欠き44Aの両端の2箇所で接触している。別の見方をすると、本実施形態の場合、Oリング40は、底面24Aの幅方向(円柱体20と円筒体30との相対移動方向)において底面24Aでの接触面圧が2つのピークPK1、PK2を形成した状態で底面24Aに接触している。そのため、本実施形態の場合、比較形態の場合に比べて、円柱体20と円筒体30との相対移動時に、その姿勢を維持し易い。 In contrast, the O-ring 40 of this embodiment has a notch 44A formed around the entire inner periphery (see FIGS. 1 to 4), and the notch 44A is configured to contact the bottom surface 24A of the circumferential groove 24 (see FIGS. 1 and 2). In other words, the O-ring 40 of this embodiment contacts the bottom surface 24A at two locations, on both ends of the notch 44A, in the direction of relative movement between the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30. From another perspective, in this embodiment, the O-ring 40 contacts the bottom surface 24A with two peaks PK1 and PK2 in the width direction of the bottom surface 24A (the direction of relative movement between the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30). Therefore, in this embodiment, compared to the comparative embodiment, it is easier to maintain its position during relative movement between the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30.
したがって、本実施形態のOリング40は、Oリング40Aの断面が円である比較形態に比べて、円柱体20と円筒体30との相対移動時に捩れ難く安定して隙間Gを仕切ることができる。また、別の見方をすると、本実施形態のOリング40は、周溝24の幅方向における周溝24の底面24Aでの接触面圧が1つのピークしか有さない比較形態のOリング40Aに比べて、円柱体20と円筒体30との相対移動時に捩れ難く安定して隙間Gを仕切ることができる。これらに伴い、本実施形態のOリング40を備えるシリンダ装置10は、比較形態のOリング40を備えるシリンダ装置に比べて、Oリングが円柱体と円筒体との相対移動時に捩れることに起因する動作不良(例えば、塞がれていた隙間Gに隙間ができること)が生じ難い。
なお、本実施形態のOリング40は、図4に示されるように、軸方向の上側の部分40Uと、下側の部分40Lとが互いに線対称の関係を有するため、円柱体20と円筒体30との相対移動時にバランスがとれてその姿勢を維持し易い。この点に起因して、本実施形態のOリング40は、本効果を顕著に発揮するといえる。
Therefore, compared to the comparative embodiment in which the cross section of the O-ring 40A is circular, the O-ring 40 of this embodiment is less likely to twist during relative movement between the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30, and can stably separate the gap G. Also, from another perspective, compared to the O-ring 40A of the comparative embodiment in which the contact surface pressure at the bottom surface 24A of the circumferential groove 24 in the width direction of the circumferential groove 24 has only one peak, the O-ring 40 of this embodiment is less likely to twist during relative movement between the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30, and can stably separate the gap G. Accordingly, the cylinder device 10 equipped with the O-ring 40 of this embodiment is less likely to experience malfunctions (e.g., the creation of a gap in the previously closed gap G) caused by the O-ring twisting during relative movement between the cylindrical body and the cylindrical body, compared to the cylinder device equipped with the O-ring 40 of the comparative embodiment.
4, the O-ring 40 of this embodiment has an upper portion 40U and a lower portion 40L that are symmetrical with respect to an axis in the axial direction, and therefore is balanced and can easily maintain its position during relative movement between the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30. Due to this, it can be said that the O-ring 40 of this embodiment exhibits the present effect remarkably.
〔第2の効果〕
本効果は、周溝24の底面24AでのOリング40による2つのピークPK1、PK2での接触面圧Pの大きさがそれぞれ同等であることの効果である。
仮に、2つのピークPK1、PK2での接触面圧Pの大きさが大きく異なると(例えば、最も接触面圧Pが高いピークの接触面圧の大きさに対し他のピークの接触面圧の大きさが50%未満であるような場合)、円柱体20と円筒体30との相対移動時における往路時と復路時とでは、Oリングが底面24Aから受ける反力の分布と、円柱体20及び円筒体30から受けるこれらの移動方向の摩擦力とが周期的に逆向きになる。これに伴い、Oリング40は、円柱体20と円筒体30との相対移動の回数が増加するほど、これらの移動方向の一方に偏ったストレスを受ける虞がある。
これに対して、本実施形態の場合、周溝24の底面24AでのOリング40による2つのピークPK1、PK2での接触面圧Pの大きさがそれぞれ同等となるように設定されている(図3参照)。そのため、本実施形態の場合、円柱体20と円筒体30との相対移動時における往路時と復路時とで、Oリング40が受けるストレスは偏り難い。
したがって、本実施形態のOリング40は、最も接触面圧が高いピークの接触面圧Pの大きさに対し他のすべてのピークの接触面圧の大きさが50%未満であるOリングに比べて、円柱体20と円筒体30との相対移動時に捩れ難く安定して隙間Gを仕切ることができる。なお、本効果の説明で比較対象となった形態は、前述の第1の効果を奏する構成である。すなわち、この比較形態は、本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
[Second Effect]
This effect is due to the fact that the magnitudes of the contact surface pressure P at the bottom surface 24A of the circumferential groove 24 by the O-ring 40 at the two peaks PK1 and PK2 are equal to each other.
If the magnitude of the contact surface pressure P at the two peaks PK1, PK2 is significantly different (for example, if the magnitude of the contact surface pressure at the other peaks is less than 50% of the magnitude of the contact surface pressure at the peak with the highest contact surface pressure P), the distribution of the reaction force that the O-ring receives from the bottom surface 24A and the frictional forces in the movement directions that the O-ring receives from the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30 will periodically reverse between the outward and return movements during the relative movement between the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30. Accordingly, the O-ring 40 may be subjected to stress biased in one of these movement directions as the number of relative movements between the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30 increases.
In contrast, in the present embodiment, the magnitudes of the contact surface pressure P at the two peaks PK1 and PK2 of the O-ring 40 on the bottom surface 24A of the circumferential groove 24 are set to be equal (see FIG. 3 ). Therefore, in the present embodiment, the stress that the O-ring 40 receives is less likely to be uneven between the outward and return movements during the relative movement of the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30.
Therefore, compared to an O-ring in which the magnitude of all peak contact pressures P is less than 50% of the highest peak contact pressure P, the O-ring 40 of this embodiment is less likely to twist during relative movement between the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30 and can stably separate the gap G. The configuration used for comparison in the explanation of this effect is a configuration that achieves the first effect described above. In other words, it goes without saying that this comparative configuration is included in the technical scope of the present invention.
〔第3の効果〕
本効果は、第2リング部44における切り欠き44Aが形成されている部分の中央が周溝24の底面24Aから離れていること(図2、図3等参照)の効果である。
本実施形態の場合、切り欠き44Aの両端の2箇所で底面24Aに接触している(図2、図3等参照)。そのため、円柱体20と円筒体30との相対移動時に、切り欠き44Aの両端の一方がその最大静止摩擦力を超えた力を受けて動いたとしても、他方がその最大静止摩擦力を超えた力を受けなければ、Oリング40は円柱体20と円筒体30との相対移動の方向に移動することがない。仮に、第2リング部44における切り欠き44Aが形成されている部分が周溝24の底面24Aに接触しているような形態(後述する図9に示される第3変形例を参照のこと)では、この効果は期待できない。
したがって、本実施形態のOリング40は、Oリング40における切り欠き44Aが形成されている部分の中央全体が周溝24の底面24Aに接触している場合に比べて、円柱体20と円筒体30との相対移動時に捩れ難く安定して隙間Gを仕切ることができる。
[Third Effect]
This effect is due to the fact that the center of the portion of the second ring portion 44 where the notch 44A is formed is spaced apart from the bottom surface 24A of the circumferential groove 24 (see FIGS. 2 and 3, etc.).
In this embodiment, the notch 44A contacts the bottom surface 24A at two points on both ends (see Figures 2, 3, etc.). Therefore, even if one of the ends of the notch 44A moves under a force exceeding its maximum static friction force during relative movement between the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30, the O-ring 40 will not move in the direction of relative movement between the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30 unless the other end is subjected to a force exceeding its maximum static friction force. If the portion of the second ring portion 44 where the notch 44A is formed contacts the bottom surface 24A of the circumferential groove 24 (see the third modified example shown in Figure 9, which will be described later), this effect cannot be expected.
Therefore, the O-ring 40 of this embodiment is less likely to twist during relative movement between the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30 and can stably separate the gap G compared to when the entire center of the part of the O-ring 40 where the notch 44A is formed is in contact with the bottom surface 24A of the circumferential groove 24.
〔第4の効果〕
本効果は、切り欠き44Aの形状(断面形状)が円弧状であること(図4参照)の効果である。
例えば、切り欠き44Aの断面形状が矩形状であるOリング(図示省略)の場合、円柱体20と円筒体30とに挟まれて加圧された際に、周方向全周の各部位で同じように変形し難い。また、このようなOリングの場合、円柱体20と円筒体30との相対移動時に徐々に又は連続的に変形し難い。
したがって、本実施形態のOリング40は、切り欠きの形状が矩形状であるOリングに比べて、円柱体20と円筒体30との相対移動時に捩れ難く安定して隙間Gを仕切ることができる。なお、本効果の説明で比較対象となった形態は、前述の第1の効果~第3の効果を奏する構成である。すなわち、この比較形態は、本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
[Fourth Effect]
This effect is due to the fact that the shape (cross-sectional shape) of the notch 44A is arc-shaped (see FIG. 4).
For example, in the case of an O-ring (not shown) in which the cross-sectional shape of the notch 44A is rectangular, it is difficult for the O-ring to deform uniformly at all locations around the circumference when it is sandwiched and pressurized between the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30. Furthermore, in the case of such an O-ring, it is difficult for the O-ring to deform gradually or continuously when the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30 move relative to each other.
Therefore, compared to an O-ring with a rectangular cutout, the O-ring 40 of this embodiment is less likely to twist during relative movement between the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30, and can stably separate the gap G. The configurations used for comparison in the explanation of this effect are configurations that achieve the first to third effects described above. In other words, it goes without saying that these comparative configurations are included in the technical scope of the present invention.
〔第5の効果〕
本効果は、切り欠き44Aの曲率半径R1が第1リング部42の半径R2以下であること(図4参照)の効果である。
仮に、切り欠き44Aの曲率半径R1が第1リング部42の半径R2よりも大きい条件で、本実施形態の場合と同じ幅の切り欠きを形成すると、その切り欠きの深さは本実施形態の場合よりも浅くなる。すなわち、この比較形態の場合、切り欠きの深さが浅くなった分、すなわち、より断面が円に近づくことになった分、接触面圧Pの2つのピークPK1、PK2の強度が下がって幅が広くなる。すなわち、本実施形態の場合に比べて、狭い接触面積に強い力で接触し難くなる。
したがって、本実施形態のOリング40は、切り欠きの曲率半径R1がOリングの半径R2よりも大きいOリングに比べて、円柱体20と円筒体30との相対移動時に捩れ難く安定して隙間Gを仕切ることができる。なお、本効果の説明で比較対象となった形態は、前述の第1の効果~第4の効果を奏する構成である。すなわち、この比較形態は、本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
[Fifth Effect]
This effect is achieved by the fact that the radius of curvature R1 of the notch 44A is equal to or smaller than the radius R2 of the first ring portion 42 (see FIG. 4).
If a notch of the same width as in the present embodiment were formed under the condition that the radius of curvature R1 of the notch 44A is greater than the radius R2 of the first ring portion 42, the depth of the notch would be shallower than in the present embodiment. That is, in the case of this comparative embodiment, the shallower the depth of the notch, i.e., the closer the cross section is to a circle, the lower the intensity of the two peaks PK1 and PK2 of the contact surface pressure P and the wider the width. That is, compared to the present embodiment, it is more difficult to apply a strong force to a narrow contact area.
Therefore, compared to an O-ring in which the radius of curvature R1 of the notch is larger than the radius R2 of the O-ring, the O-ring 40 of this embodiment is less likely to twist during relative movement between the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30, and can stably separate the gap G. The configurations used for comparison in the explanation of this effect are configurations that achieve the first to fourth effects described above. In other words, it goes without saying that these comparative configurations are included in the technical scope of the present invention.
〔第6の効果〕
本効果は、Oリング40に切り欠き44Aが形成されていることによる円柱体20へのセット工程での効果である。
例えば、前述の比較形態のOリング40A(図6参照)はその断面が真円である。作業者が比較形態のOリング40Aを円柱体20の周溝24にセットする場合に作業者がOリング40を円柱体20の一端側から他端側に移動させる(押す)と、Oリング40Aが円柱体20の外周面22に接触しながら受ける摩擦力により捩れる又は回転しながら転がり得る。その結果、比較形態のOリング40Aを周溝24に嵌め込むと、Oリング40Aは、周方向において部分的に捩れた状態でセットされる。
[Sixth Effect]
This effect is achieved in the process of setting the O-ring 40 onto the cylindrical body 20 due to the formation of the notch 44A in the O-ring 40.
For example, the O-ring 40A of the comparative embodiment (see FIG. 6 ) has a cross section that is a perfect circle. When an operator sets the O-ring 40A of the comparative embodiment in the circumferential groove 24 of the cylindrical body 20, the operator moves (pushes) the O-ring 40 from one end of the cylindrical body 20 to the other end, causing the O-ring 40A to twist or roll while rotating due to the frictional force it receives while in contact with the outer circumferential surface 22 of the cylindrical body 20. As a result, when the O-ring 40A of the comparative embodiment is fitted into the circumferential groove 24, the O-ring 40A is set in a partially twisted state in the circumferential direction.
これに対して、本実施形態のOリング40は、図2~図4等に示されるように、切り欠き44Aが形成されている。そして、前述の本実施形態のシリンダ装置10の製造工程の一部についての説明のとおり、切り欠き44Aが円柱体20の外周面22に接触して滑るように移動することでOリング40がその姿勢を保ったまま、円柱体20の一端側から他端側に移動して周溝24にセットされる(図5参照)。本実施形態のOリング40の場合も、作業者がOリング40を円柱体20の一端側から他端側に移動させる際にその一部が捩れ得る。しかしながら、本実施形態のOリング40には切り欠き44Aが形成されているため、部分的な捩れが発生した場合に切り欠き44Aに起因する局所的な応力(引張応力)が発生する。そのため、本実施形態のOリング40は、比較形態のOリング40Aに比べて、円柱体20へのセット時に部分的な捩れを解消し易い。 In contrast, the O-ring 40 of this embodiment has a notch 44A formed therein, as shown in Figures 2 to 4. As described above with respect to part of the manufacturing process for the cylinder device 10 of this embodiment, the notch 44A contacts and slides against the outer circumferential surface 22 of the cylindrical body 20, allowing the O-ring 40 to maintain its position while moving from one end of the cylindrical body 20 to the other and being set in the circumferential groove 24 (see Figure 5). The O-ring 40 of this embodiment may also be partially twisted when an operator moves the O-ring 40 from one end of the cylindrical body 20 to the other. However, because the O-ring 40 of this embodiment has the notch 44A, if partial twisting occurs, local stress (tensile stress) is generated due to the notch 44A. Therefore, the O-ring 40 of this embodiment is more easily able to eliminate partial twisting when set in the cylindrical body 20 than the O-ring 40A of the comparative embodiment.
したがって、本実施形態のOリング40は、円柱体20の周溝24に軸方向の一方側から他方側に移動されながら嵌め込まれる場合に、比較形態のOリング40Aに比べて、捩れた状態で嵌め込まれ難い。 Therefore, when the O-ring 40 of this embodiment is fitted into the circumferential groove 24 of the cylindrical body 20 while being moved from one side to the other in the axial direction, it is less likely to be fitted in a twisted state than the O-ring 40A of the comparative embodiment.
〔第7の効果〕
本効果は、Oリング40に切り欠き44Aの両端がそれぞれ曲面44A1を形成していること(図4参照)の効果である。
仮に、Oリング40の切り欠き44Aの両端が曲面44A1を形成せずに、直線状のエッジ(図示省略)を形成している場合、すなわち、いわゆるR面取り形状となっていない場合、円柱体20へのセット時に当該エッジで円柱体20の外周面22に引っ掛かる虞がある。
しかしながら、本実施形態のOリング40は、切り欠き44Aの両端がそれぞれ曲面44A1を形成しているため、円柱体20へのセット時に曲面44A1を円柱体20の外周面22に接触させて滑りながら移動し易い。
したがって、本実施形態のOリング40は、円柱体20の周溝24に軸方向の一方側から他方側に移動されながら嵌め込まれる場合に、切り欠き44Aの両端が直線状のエッジを形成しているOリングに比べて、捩れた状態で嵌め込まれ難い。なお、本効果の説明で比較対象となった形態は、前述の第1の効果~第5の効果を奏する構成である。すなわち、この比較形態は、本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
[Seventh Effect]
This effect is due to the fact that both ends of the notch 44A in the O-ring 40 form curved surfaces 44A1 (see FIG. 4).
If both ends of the notch 44A of the O-ring 40 do not form a curved surface 44A1 but form a straight edge (not shown), that is, if it does not have a so-called R-chamfered shape, there is a risk that the edge will get caught on the outer surface 22 of the cylindrical body 20 when it is set on the cylindrical body 20.
However, in the O-ring 40 of this embodiment, since both ends of the notch 44A form a curved surface 44A1, when the O-ring 40 is set on the cylindrical body 20, the curved surface 44A1 comes into contact with the outer surface 22 of the cylindrical body 20 and the O-ring 40 can easily move while sliding.
Therefore, when the O-ring 40 of this embodiment is fitted into the circumferential groove 24 of the cylindrical body 20 while being moved from one side to the other in the axial direction, it is less likely to be fitted in a twisted state than an O-ring in which both ends of the notch 44A form straight edges. Note that the configurations used for comparison in the explanation of this effect are configurations that achieve the first to fifth effects described above. In other words, it goes without saying that these comparative configurations are included in the technical scope of the present invention.
〔第8の効果〕
本効果は、Oリング40における軸方向の上側の部分40Uと、下側の部分40Lとが、これらを2つに分割する軸方向に垂直な仮想平面VPに対して対称形状となっていること、別の見方をすると、軸方向の上側の部分40Uと、下側の部分40Lとは、互いに線対称の関係を有すること(図4参照)の効果である。
仮に、上側の部分40Uと、下側の部分40Lとが互いに対称形状の関係を有さない場合(図示省略)、円柱体20へのセット時に円柱体20に対していずれか一方を先に嵌め込まないと、同じセット状態のシリンダ装置(図示省略)を製造することができない。
これに対して、本実施形態のOリング40は、図4に示されるように、上側の部分40Uと、下側の部分40Lとは、互いに線対称の関係を有している。そのため、円柱体20へのセット時にOリング40の円柱体20への嵌め込み姿勢が問われない。
したがって、本実施形態のOリング40は、円柱体20に対し上側の部分40U及び下側の部分40Lのいずれを先に嵌め込んでも同じようにセットできる。
[Eighth Effect]
This effect is due to the fact that the upper axial portion 40U and the lower axial portion 40L of the O-ring 40 are symmetrical with respect to an imaginary plane VP perpendicular to the axial direction that divides them into two, or, from another perspective, the upper axial portion 40U and the lower axial portion 40L are symmetrical with each other (see Figure 4).
If the upper part 40U and the lower part 40L are not symmetrical to each other (not shown), it is not possible to manufacture a cylinder device (not shown) in the same set state unless one of them is fitted into the cylindrical body 20 first when setting it onto the cylindrical body 20.
In contrast, in the O-ring 40 of this embodiment, the upper portion 40U and the lower portion 40L are symmetrical to each other, as shown in Fig. 4. Therefore, the orientation of the O-ring 40 when it is set in the cylindrical body 20 does not matter.
Therefore, the O-ring 40 of this embodiment can be set in the same manner regardless of whether the upper portion 40U or the lower portion 40L is fitted into the cylindrical body 20 first.
以上が本実施形態の効果についての説明である。また、以上が本実施形態についての説明である。 The above is an explanation of the effects of this embodiment. Also, the above is an explanation of this embodiment.
≪複数の変形例≫
以上のとおり、本発明について前述の実施形態を一例として説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲には、例えば、後述する複数の変形例も含まれる。
<<Multiple Modifications>>
As described above, the present invention has been described using the above-mentioned embodiment as an example, but the present invention is not limited to this embodiment. The technical scope of the present invention also includes, for example, several modified examples described below.
本実施形態では、Oリング40がゴム製であるとして説明した。しかしながら、Oリング40が弾性変形することができれば、Oリング40はゴム製でなくてもよい。例えば、Oリング40は、エラストマー製であってもよい。Oリング40は、他の部材に加圧されて弾性変形することができれば、ゴム製及びエラストマー製以外に、これらに他の材料(例えば、無機フィラー等)を添加した複合材製その他の弾性材製であってもよい。 In this embodiment, the O-ring 40 is described as being made of rubber. However, as long as the O-ring 40 is capable of elastic deformation, it does not have to be made of rubber. For example, the O-ring 40 may be made of an elastomer. As long as the O-ring 40 is capable of elastic deformation when pressed against another member, it may be made of a composite material in which other materials (e.g., inorganic filler) are added to rubber or elastomer, or another elastic material.
また、本実施形態では、Oリング40は、円柱体20と、円筒体30とで、シリンダ装置10(図1参照)を構成するとして説明した。しかしながら、Oリング40がその切り欠き44Aを他の部材に接触させることでその両側の空間を仕切るために利用されるのであれば、Oリング40を含むアプリケーションは、シリンダ装置10でなくてもよい。例えば、密封容器の開口縁とその開閉蓋の周縁とのシール材等として利用されてもよい。 In addition, in this embodiment, the O-ring 40 has been described as constituting the cylinder device 10 (see Figure 1) together with the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30. However, if the O-ring 40 is used to separate the spaces on both sides by bringing its notch 44A into contact with another member, the application including the O-ring 40 does not have to be the cylinder device 10. For example, it may be used as a seal between the opening edge of a sealed container and the periphery of its opening/closing lid.
また、本実施形態では、円柱体20の軸方向の一端部分(図示省略)に動力源(図示省略)が連結されて円柱体20が円筒体30に対して軸方向に往復移動するように構成されていると説明した。しかしながら、円柱体20及び円筒体30のいずれか一方が他方に対して相対的に往復移動することができれば、駆動源は円筒体30に連結されていてもよい。また、使用方法によっては、2つの駆動源を用意して、各駆動源を円柱体20と円筒体30に連結してそれぞれが相対移動するようにしてもよい。 Furthermore, in this embodiment, it has been described that a power source (not shown) is connected to one axial end portion (not shown) of the cylindrical body 20, so that the cylindrical body 20 moves back and forth in the axial direction relative to the cylindrical body 30. However, as long as either the cylindrical body 20 or the cylindrical body 30 can move back and forth relative to the other, the power source may be connected to the cylindrical body 30. Furthermore, depending on the method of use, two power sources may be prepared and connected to the cylindrical body 20 and the cylindrical body 30, respectively, so that they move relative to each other.
また、本実施形態では、Oリング40の内周側に切り欠き44Aが形成されており、Oリング40は円柱体20の外周面22に形成されている周溝24に切り欠き44Aを対向させて嵌め込まれると説明した(図1、図2等参照)。
しかしながら、図7に示される第1変形例のシリンダ装置10Bのように、円柱体20に周溝24を設けずに円筒体30に周溝34を設けて、外周側に周方向全周に亘る切り欠き44Bが形成されたOリング40Bを円筒体30の周溝34に嵌め込んで、切り欠き44Bを周溝34の底面34Bに接触させる形態としてもよい。
In addition, in this embodiment, it has been explained that a notch 44A is formed on the inner peripheral side of the O-ring 40, and the O-ring 40 is fitted with the notch 44A facing the circumferential groove 24 formed on the outer peripheral surface 22 of the cylindrical body 20 (see Figures 1, 2, etc.).
However, as in the first modified cylinder device 10B shown in Figure 7, a configuration may be adopted in which a circumferential groove 34 is provided on a cylindrical body 30 without providing a circumferential groove 24 on a cylindrical body 20, and an O-ring 40B having a notch 44B formed on the outer periphery around the entire circumference is fitted into the circumferential groove 34 of the cylindrical body 30, so that the notch 44B comes into contact with the bottom surface 34B of the circumferential groove 34.
また、本実施形態では、周溝24の底面24AでのOリング40による2つのピークPK1、PK2での接触面圧Pの大きさがそれぞれ同等となるように設定されていると説明した(図3参照)。
しかしながら、図8に示される第2変形例のシリンダ装置10CのOリング40Cのように、周溝24の底面24Aでの2つのピークPK1、PK2での接触面圧Pの大きさがそれぞれ異なるようにしてもよい。この場合、円柱体20と円筒体30との相対移動時における往路時と復路時とでOリング40Cが受けるストレスの偏りを考慮すると、最も接触面圧が高いピークPK1の接触面圧Pの大きさに対し他のピークPK2の接触面圧の大きさが50%以上であることが好ましい。
In addition, in this embodiment, it has been explained that the magnitudes of the contact surface pressure P at the two peaks PK1 and PK2 of the O-ring 40 on the bottom surface 24A of the circumferential groove 24 are set to be equal to each other (see FIG. 3).
However, as in the case of O-ring 40C of cylinder device 10C of a second modified example shown in Fig. 8, the magnitude of the contact surface pressure P at two peaks PK1 and PK2 on bottom surface 24A of circumferential groove 24 may be different from each other. In this case, considering the bias in the stress that O-ring 40C receives during the forward and backward movements of cylindrical body 20 and cylindrical body 30 relative to each other, it is preferable that the magnitude of the contact surface pressure at peak PK2 be 50% or more of the magnitude of the contact surface pressure P at peak PK1, which is the highest contact surface pressure.
また、本実施形態では、第2リング部44(Oリング40)における切り欠き44Aが形成されている部分の中央が周溝24の底面24Aから離れていると説明した(図2、図3参照)。
しかしながら、図9に示される第3変形例のシリンダ装置10Dのように、Oリング40における切り欠き44Aが形成されている部分の全体を周溝24の底面24Aに接触させてもよい。この変形例の場合、前述の第3の効果を奏することはないが、本実施形態のその他の効果を奏することは言うまでもない。
なお、本変例の場合、切り欠き44Aが全体的に底面24Aに接触しているため、Oリング40は1箇所で底面24Aに接触していることになるが、この場合の接触面圧プロファイルは本実施形態の場合のように図3の接触面圧プロファイルに準じたものとなる。すなわち、本変形例の場合、Oリング40は、切り欠き44Aの幅方向の両端側に2つのピークを有しつつその間をなだらかな曲線で結ぶ接触面圧Pを形成する(図示省略)。
In addition, in this embodiment, it has been described that the center of the portion where the notch 44A is formed in the second ring portion 44 (O-ring 40) is separated from the bottom surface 24A of the circumferential groove 24 (see FIGS. 2 and 3).
However, as in a cylinder device 10D of a third modified example shown in Figure 9, the entire portion of the O-ring 40 where the notch 44A is formed may be brought into contact with the bottom surface 24A of the circumferential groove 24. In the case of this modified example, the third effect described above is not obtained, but it goes without saying that the other effects of this embodiment are obtained.
In this modified example, the notch 44A is in contact with the bottom surface 24A in its entirety, so the O-ring 40 is in contact with the bottom surface 24A at one point, but the contact pressure profile in this case is similar to the contact pressure profile in Fig. 3 as in the present embodiment. That is, in this modified example, the O-ring 40 generates a contact pressure P that has two peaks on both ends of the notch 44A in the width direction, with a gentle curve connecting them (not shown).
また、本実施形態では、Oリング40に形成されている切り欠き44Aの数量は1つであることを前提として説明した(図3、図4等参照)。
しかしながら、図10の第4変形例のシリンダ装置10Eのように、Oリング40Eにおける切り欠き44Eの数量は2つ以上(本変形例では2つを例示)であってもよい。すなわち、Oリング40Eのように周溝24の底面24Aに対して3つ以上のピークを有する接触面圧Pで底面24Aに接触する構成としてもよい。
Furthermore, in the present embodiment, the description has been given on the assumption that the number of notches 44A formed in the O-ring 40 is one (see FIGS. 3 and 4, etc.).
However, as in a cylinder device 10E of a fourth modified example shown in Fig. 10, the number of notches 44E in the O-ring 40E may be two or more (two is exemplified in this modified example). That is, as in the O-ring 40E, the O-ring may be configured to contact the bottom surface 24A of the circumferential groove 24 with a contact surface pressure P having three or more peaks.
また、本実施形態では、切り欠き44AはOリング40の内周側に周方向全周に亘って形成されているとして説明した(図1等参照)。
しかしながら、図11の第5変形例のシリンダ装置10Fのように、Oリング40Fにおける外周側(第2リング部側)に他の切り欠き44Fが形成されていてもよい。
この変形例によれば、底面24AでのOリング40の接触面圧プロファイル(図3参照)を、切り欠き44Aの形状のまま切り欠き44Fを利用して調整することができる。これに伴い、他の切り欠き44Fの形状は、切り欠きAの形状と異なっていてもよい。
ここで、図11の第5変形例のシリンダ装置10Fは、例えば、以下のような技術的思想に包含される発明といえる。
(技術的思想)
円柱体と、
該円柱体の外周面に対向する内周面を有し、該円柱体に対し相対移動する円筒体と、
前記円柱体と前記円筒体との間に配置され、前記円柱体と前記円筒体とに加圧されて、前記円柱体と前記円筒体とにより形成される隙間を2つに仕切るOリング(一例としてOリング40F)であって、その内周側に第1の切り欠き(一例として切り欠き44A)が形成されるとともにその外周側に第2の切り欠き(一例として切り欠き44F)が形成されているOリングと、
を備え、
前記Oリングは、前記円柱体と前記円筒体との相対移動方向において、前記外周面での第1の接触圧力及び前記内周面での第2の接触圧力の一方又は両方が少なく2つのピークを有するように、前記第1の切り欠きを前記外周面に接触させるとともに前記第2の切り欠きを前記内周面に接触させている、
摺動装置(一例としてシリンダ装置10F)。
この技術的思想を更に上位概念化させた、以下のような他の技術的思想にも、図11の第5変形例のシリンダ装置10Fは包含される発明といえる。
(他の技術的思想)
第1の壁(一例として表面が底面24Aの壁)と、
該第1の壁に対向し、前記第1の壁に対し相対移動する第2の壁(一例として表面が内周面32の壁)と、
前記第1の壁と前記第2の壁との間に配置され、前記第1の壁と前記第2の壁とに加圧されて、前記第1の壁と前記第2の壁とにより形成される隙間を2つに仕切るOリングОリング(一例としてOリング40F)であって、その内周側に第1の切り欠き(一例として切り欠き44A)が形成されるとともにその外周側に第2の切り欠き(一例として切り欠き44F)が形成されているOリングと、
を備え、
前記Oリングは、前記第1の壁と前記第2の壁との相対移動方向において、前記第1の壁での第1の接触圧力及び前記第2の壁での第2の接触圧力の一方又は両方が少なく2つのピークを有するように、前記第1の切り欠きを前記第1の壁に接触させるとともに前記第2の切り欠きを前記第2の壁に接触させている、
摺動装置(一例としてシリンダ装置10F)。
In addition, in the present embodiment, the notch 44A is described as being formed on the inner peripheral side of the O-ring 40 over the entire circumferential direction (see FIG. 1, etc.).
However, as in a cylinder device 10F of a fifth modified example shown in FIG. 11, another notch 44F may be formed on the outer circumferential side (second ring portion side) of an O-ring 40F.
According to this modification, the contact surface pressure profile of the O-ring 40 on the bottom surface 24A (see FIG. 3) can be adjusted by utilizing the notch 44F while maintaining the shape of the notch 44A. Accordingly, the shape of the other notch 44F may be different from the shape of the notch A.
Here, the cylinder device 10F of the fifth modified example shown in FIG. 11 can be said to be an invention encompassed by the following technical idea, for example.
(technical thought)
A cylindrical body;
a cylindrical body having an inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the cylindrical body and moving relatively to the cylindrical body;
an O-ring (O-ring 40F, for example) that is disposed between the columnar body and the cylindrical body, is pressed against the columnar body and the cylindrical body, and divides a gap formed by the columnar body and the cylindrical body into two, the O-ring having a first notch (notch 44A, for example) formed on its inner circumferential side and a second notch (notch 44F, for example) formed on its outer circumferential side;
Equipped with
the O-ring is configured so that the first notch is in contact with the outer peripheral surface and the second notch is in contact with the inner peripheral surface in such a way that one or both of a first contact pressure on the outer peripheral surface and a second contact pressure on the inner peripheral surface have at least two peaks in a relative movement direction between the columnar body and the cylindrical body;
A sliding device (for example, a cylinder device 10F).
The cylinder device 10F of the fifth modified example shown in FIG. 11 can be said to be an invention that also includes the following other technical ideas that are further generalized from this technical idea.
(Other technical ideas)
A first wall (for example, a wall whose surface is the bottom surface 24A),
a second wall (for example, a wall whose surface is an inner circumferential surface 32) that faces the first wall and moves relative to the first wall;
an O-ring (e.g., O-ring 40F) that is disposed between the first wall and the second wall, is pressed against the first wall and the second wall, and divides a gap formed by the first wall and the second wall into two, the O-ring having a first notch (e.g., notch 44A) formed on its inner circumferential side and a second notch (e.g., notch 44F) formed on its outer circumferential side;
Equipped with
the O-ring is configured so that the first notch is in contact with the first wall and the second notch is in contact with the second wall so that one or both of a first contact pressure on the first wall and a second contact pressure on the second wall have at least two peaks in a relative movement direction between the first wall and the second wall;
A sliding device (for example, a cylinder device 10F).
また、本実施形態では、Oリング40はその内部に中空部分等が形成されていない連続的な塊であることを前提として説明した(図4等参照)。しかしながら、切り欠き44Aが形成されていることによって前述の効果を奏する形態であれば、Oリング40は連続的な塊でなくてもよい。例えば、仮に内部に中空部分が形成されている形態(図示省略)であっても、当該中空部分が切り欠き44Aによる効果に影響を及ぼさない程度の位置、大きさ、形状、範囲その他の要件を満たしていればよい。このような形態は、前述の複数の変形例についても適用可能である。 In addition, in this embodiment, the O-ring 40 has been described under the assumption that it is a continuous block with no hollow portions or the like formed therein (see Figure 4, etc.). However, as long as the formation of the notch 44A provides the aforementioned effects, the O-ring 40 does not have to be a continuous block. For example, even if a hollow portion is formed therein (not shown), it is sufficient as long as the position, size, shape, range, and other requirements of the hollow portion are met so as not to affect the effects of the notch 44A. This type of configuration can also be applied to the multiple modified examples described above.
以上のとおり、本実施形態(図1~図4等参照)及びその複数の変形例(図7~図11等)について説明したが、これらの一形態に他の形態の構成要素の一部を組み合わせた形態、これらの一形態に他の形態の構成要素の一部を置換した形態その他の形態も、本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。 As described above, this embodiment (see Figures 1 to 4, etc.) and several variations thereof (see Figures 7 to 11, etc.) have been described. However, it goes without saying that the technical scope of the present invention also includes variations in which one of these embodiments combines some of the components of other embodiments, or in which one of these embodiments substitutes some of the components of other embodiments.
10 シリンダ装置
10B シリンダ装置
10C シリンダ装置
10D シリンダ装置
10E シリンダ装置
10F シリンダ装置
20 円柱体
22 外周面
24 周溝
24A 底面
30 円筒体
32 内周面
40 Oリング
40B Oリング
40C Oリング
40E Oリング
40F Oリング
40L 下側の部分(他方側の部分の一例)
40U 上側の部分(一方側の部分の一例)
42 第1リング部
44 第2リング部
44A 切り欠き
44A1 曲面
44B 切り欠き
44E 切り欠き
44F 切り欠き(他の切り欠きの一例)
G 隙間
O 軸
P 接触面圧
PK1 ピーク
PK2 ピーク
R1 切り欠きの曲率半径
R2 第1リング部の半径
R3 第1リング部の外周面に相当する曲線を一部とする仮想円の中心から切り欠きの距離
SL 円柱体の軸に平行な直線部分
VP 仮想平面
10 Cylinder device 10B Cylinder device 10C Cylinder device 10D Cylinder device 10E Cylinder device 10F Cylinder device 20 Cylindrical body 22 Outer peripheral surface 24 Circumferential groove 24A Bottom surface 30 Cylindrical body 32 Inner peripheral surface 40 O-ring 40B O-ring 40C O-ring 40E O-ring 40F O-ring 40L Lower portion (an example of the other side portion)
40U Upper part (example of one side part)
42 First ring portion 44 Second ring portion 44A Notch 44A1 Curved surface 44B Notch 44E Notch 44F Notch (an example of another notch)
G Gap O Axis P Contact surface pressure PK1 Peak PK2 Peak R1 Radius of curvature of notch R2 Radius of first ring portion R3 Distance from the center of an imaginary circle, the curve corresponding to the outer circumferential surface of the first ring portion, to the notch SL Linear portion VP parallel to the axis of the cylinder Imaginary plane
Claims (17)
前記円柱体の周方向に垂直な切断線で切断した切断面が前記円柱体の軸に平行な直線部分を含む半円状の第1リング部と、
前記第1リング部と一体的に形成され、前記直線部分に相当する周面部分から前記円柱体の径方向における前記第1リング部と反対側に突出し、その外周面には前記周溝の底に対向する切り欠きが形成されている第2リング部と、
を備え、
前記周溝の幅方向における前記周溝の底面での接触面圧は、少なくとも2つのピークを有するように構成され、
前記少なくとも2つのピークでの接触面圧の大きさは、同等又は最も接触面圧が高いピークの接触面圧の大きさに対し他のすべてのピークの接触面圧の大きさが50%以上である、
Оリング。 An O-ring is disposed between a cylindrical body and a cylindrical body that has an inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the cylindrical body and moves relatively to the cylindrical body, the O-ring being fitted into a circumferential groove formed in one of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface and being pressed against the cylindrical body and the cylindrical body, dividing a gap formed by the cylindrical body and the cylindrical body into two,
a semicircular first ring portion, the cross section of which, when cut along a cutting line perpendicular to the circumferential direction of the cylindrical body, includes a straight line portion parallel to the axis of the cylindrical body;
a second ring portion that is formed integrally with the first ring portion, that protrudes from a peripheral surface portion corresponding to the linear portion toward the opposite side of the first ring portion in the radial direction of the cylindrical body, and that has a notch formed in its outer peripheral surface that faces the bottom of the circumferential groove;
Equipped with
a contact surface pressure at a bottom surface of the circumferential groove in a width direction of the circumferential groove has at least two peaks,
The magnitude of the contact surface pressure at the at least two peaks is equal to or greater than 50% of the magnitude of the contact surface pressure at the peak with the highest contact surface pressure.
O -ring.
前記円柱体の周方向に垂直な切断線で切断した切断面が前記円柱体の軸に平行な直線部分を含む半円状の第1リング部と、
前記第1リング部と一体的に形成され、前記直線部分に相当する周面部分から前記円柱体の径方向における前記第1リング部と反対側に突出し、その外周面には前記周溝の底に対向する切り欠きが形成されている第2リング部と、
を備え、
前記切り欠きの形状は、円弧状であり、
前記第1リング部の前記切断面は、半円であり、
前記切り欠きの曲率半径は、前記第1リング部の半径以下である、
Оリング。 An O-ring is disposed between a cylindrical body and a cylindrical body that has an inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the cylindrical body and moves relatively to the cylindrical body, the O-ring being fitted into a circumferential groove formed in one of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface and being pressed against the cylindrical body and the cylindrical body, dividing a gap formed by the cylindrical body and the cylindrical body into two,
a semicircular first ring portion, the cross section of which, when cut along a cutting line perpendicular to the circumferential direction of the cylindrical body, includes a straight line portion parallel to the axis of the cylindrical body;
a second ring portion that is formed integrally with the first ring portion, that protrudes from a peripheral surface portion corresponding to the linear portion toward the opposite side of the first ring portion in the radial direction of the cylindrical body, and that has a notch formed in its outer peripheral surface that faces the bottom of the circumferential groove;
Equipped with
The shape of the notch is an arc,
the cut surface of the first ring portion is semicircular,
The radius of curvature of the notch is equal to or less than the radius of the first ring portion.
O -ring.
前記円柱体の周方向に垂直な切断線で切断した切断面が前記円柱体の軸に平行な直線部分を含む半円状の第1リング部と、
前記第1リング部と一体的に形成され、前記直線部分に相当する周面部分から前記円柱体の径方向における前記第1リング部と反対側に突出し、その外周面には前記周溝の底に対向し両端が曲面を成す切り欠きが形成されている第2リング部と、
を備えるОリング。 An O-ring is disposed between a cylindrical body and a cylindrical body that has an inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the cylindrical body and moves relatively to the cylindrical body, the O-ring being fitted into a circumferential groove formed in one of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface and being pressed against the cylindrical body and the cylindrical body, dividing a gap formed by the cylindrical body and the cylindrical body into two,
a semicircular first ring portion, the cross section of which, when cut along a cutting line perpendicular to the circumferential direction of the cylindrical body, includes a straight line portion parallel to the axis of the cylindrical body;
a second ring portion formed integrally with the first ring portion, protruding from a peripheral surface portion corresponding to the linear portion toward the opposite side of the first ring portion in the radial direction of the cylindrical body, the second ring portion having a notch formed on its outer peripheral surface facing the bottom of the circumferential groove and having curved ends;
An O-ring with
請求項2に記載のОリング。 The contact surface pressure at the bottom surface of the circumferential groove in the width direction of the circumferential groove is configured to have at least two peaks.
The O-ring according to claim 2.
請求項3に記載のОリング。 The contact surface pressure at the bottom surface of the circumferential groove in the width direction of the circumferential groove is configured to have at least two peaks.
The O-ring according to claim 3 .
請求項4に記載のОリング。 The magnitude of the contact surface pressure at the at least two peaks is equal to or greater than 50% of the magnitude of the contact surface pressure at the peak with the highest contact surface pressure.
The O-ring according to claim 4 .
請求項5に記載のОリング。 The magnitude of the contact surface pressure at the at least two peaks is equal to or greater than 50% of the magnitude of the contact surface pressure at the peak with the highest contact surface pressure.
The O-ring according to claim 5 .
請求項1~7のいずれか一項に記載のОリング。 The center of the portion of the second ring portion where the notch is formed is spaced apart from the bottom of the circumferential groove.
The O-ring according to any one of claims 1 to 7 .
請求項1、3、5及び7並びに請求項1、3、5及び7のうちのいずれか一項に従属する請求項8のいずれか一項に記載のОリング。 The shape of the notch is arcuate.
An O-ring according to any one of claims 1, 3, 5 and 7 and claim 8 depending on any one of claims 1, 3, 5 and 7 .
前記切り欠きの曲率半径は、前記第1リング部の半径以下である、
請求項9に記載のОリング。 the cut surface of the first ring portion is semicircular,
The radius of curvature of the notch is equal to or less than the radius of the first ring portion.
The O-ring according to claim 9 .
請求項1~7のいずれか一項に記載のОリング。 The circumferential groove is formed on the outer circumferential surface.
The O-ring according to any one of claims 1 to 7.
請求項1、2及び6のいずれか一項に記載のОリング。 Both ends of the notch form curved surfaces.
The O-ring according to any one of claims 1, 2 and 6 .
請求項1~7のいずれか一項に記載のОリング。 a notch different from the notch is formed in a portion of the first ring portion that contacts either the inner circumferential surface or the outer circumferential surface;
The O-ring according to any one of claims 1 to 7 .
請求項13に記載のОリング。 The shape of the other cutout is different from the shape of the cutout.
The O-ring according to claim 13 .
請求項13に記載のОリング。 Both ends of the other cutout form curved surfaces.
The O-ring according to claim 13 .
請求項1~7のいずれか一項に記載のOリング。 In a cross section obtained by cutting the cylindrical body along a cutting line perpendicular to the circumferential direction, a portion on one side in the width direction of the circumferential groove and a portion on the other side, which is the entire portion other than the portion on the one side, are in a line-symmetrical relationship with each other.
The O-ring according to any one of claims 1 to 7 .
該円柱体の外周面に対向する内周面を有し、該円柱体に対し相対移動する円筒体と、
前記円柱体と前記円筒体との間に配置されている請求項1~7に記載のОリングと、
を備え、
前記外周面及び前記内周面のいずれか一方には、前記Оリングが嵌め込まれる周溝が形成されており、
前記Оリングは、前記周溝に嵌め込まれつつ前記円柱体と前記円筒体とに加圧されて、前記円柱体と前記円筒体とにより形成される隙間を2つに仕切る、
シリンダ装置。 A cylindrical body;
a cylindrical body having an inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the cylindrical body and moving relatively to the cylindrical body;
The O-ring according to any one of claims 1 to 7 , which is disposed between the columnar body and the cylindrical body;
Equipped with
a circumferential groove into which the O-ring is fitted is formed on either the outer circumferential surface or the inner circumferential surface,
The O-ring is fitted into the circumferential groove and pressurized against the columnar body and the cylindrical body, dividing the gap formed by the columnar body and the cylindrical body into two.
Cylinder device.
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