JP2000136880A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧条件下における密封性能を向上させた品
質性に優れた密封装置提供する。 【解決手段】 軸３に対して摺動自在に密封接触するリ
ップ部５と、ハウジング２に対して密封性を維持する密
封部６と該密封部６を軸方向部４ａで支持する補強環４
とを有すると共にハウジング２に対し固定される嵌合部
７と、を備えた密封装置１において、補強環４の軸方向
部４ａのハウジング２に対向する面を、密封対象流体側
Ｏの圧力Ｐによって反密封対象流体側Ａに押し込まれる
密封部６を圧縮し、ハウジング２に対する密着力を増加
させるテーパ面４ｃとしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体を密封するの
に用いられる密封装置に関するもので、例えば高圧の条
件で適用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の密封装置としては、例え
ば図５に示すものがある。即ち、密封装置１００は互い
に同心的に組み付けられる、ハウジング１０１とハウジ
ング１０１に挿通される軸１０２間に装着されている。

【０００３】また、ハウジング１０１と軸１０２はそれ
ぞれ相対的に移動自在にもうけられており、相対的に移
動する軸１０２の表面に、密封装置のリップ部１０４が
摺動自在に摺接し、作動油（密封対象流体）の漏れを防
止している。

【０００４】したがって、高圧のオイル等の作動油によ
る作用によって、ハウジング１０１と軸１０２が軸方向
に相対移動する際にも、リップ部１０４によって作動油
の漏れを防止している。

【０００５】密封装置１００は、断面Ｌ字状の補強環１
０３の内周側に設けられるリップ部１０４と、嵌合部１
０６と、を備えている。

【０００６】また、この嵌合部１０６は、補強環１０３
と、この補強環１０３の外周側のハウジング１０１に嵌
合する際の密封性を維持する密封部１０５と、から構成
されている。

【０００７】密封部１０５での密封性は、密封装置１０
０を装着させた際における密封部１０５のゴム状弾性材
の圧縮によって、ハウジング１０１との外周面圧を維持
することで密着している。

【０００８】これらリップ部１０４と密封部１０５は、
加硫成形により成形されるものであり、成形時に型の内
部で材料となるゴム状弾性材が加熱流動し、補強環１０
３の軸方向部１０３ａを乗り越えて一体的なものとなっ
ている。

【０００９】リップ部１０４の外周には、リップ部１０
４の軸１０２に対する緊迫力を維持するためのスプリン
グ１０７が設けられている。

【００１０】また、リップ部１０４の反密封対象流体側
Ａに、リップ部１０４が軸１０２に対して摺動する際の
めくれ・反転を防止するバックアップリング１０８を設
けている。

【００１１】このような密封装置１００は、ハウジング
１０１の内周面に嵌合されるが、作動油の圧力Ｐにより
移動しないよう、補強環１０３の径方向部１０３ｂを突
き当て部材１０９に圧接させている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、ハウジング１０１に対して密封性を維持す
る密封部１０５の密着力は、上記したように密封装置１
００の装着による圧縮によるため、密着力は密封部１０
５の圧縮率に依存しており、環境条件によらず上限が決
まってしまう。

【００１３】具体的には、密封部１０５の肉厚Ｈと密封
部１０５の装着時に圧縮する嵌合代Ｓとを用い、圧縮率
＝Ｓ÷Ｈと表すことで、この圧縮率に密着力が比例して
決定される。

【００１４】このため、通常の使用条件の場合では、密
封部１０５のハウジング１０１に対する密着力は十分に
大きく漏れを生じることはないが、高圧条件において密
封部１０５のハウジング１０１に対する密着力を密封対
象流体側Ｏの圧力Ｐが超える場合には、ハウジング１０
１内周と対向する密封部１０５の外周から作動油の漏れ
を生じることがあった。

【００１５】また、密封部１０５は、ゴム状弾性材によ
り構成されていることから、密封対象流体側Ｏから高圧
力を受けた際の面圧が低下することによる漏れ発生の問
題もあった。

【００１６】以下、この点について、図６及び図７を参
照して説明する。

【００１７】図６は圧力を受ける前の面圧分布説明図で
あり、図７は圧力を受けた際の面圧分布説明図である。

【００１８】まず、図６に示したように、圧力を受ける
前の状態においては、外周のゴム部（密封部１０５）
は、拘束されない密封対象流体側Ｏ及び反密封対象流体
側Ａに逃げるため、圧力分布は密封対象流体側Ｏと反密
封対象流体側Ａの中央部付近が高く、密封対象流体側Ｏ
及び反密封対象流体側Ａに向かうにつれて低くなるよう
に分布する。

【００１９】そして、密封流体による圧力を受けると、
外周のゴム部は反密封対象流体側Ａに向かって押圧され
るため、反密封対象流体側Ａにゴム部の一部がはみ出し
てしまう。

【００２０】そのため、図７に示した分布図のように、
面圧が全体的に低下してしまっていた。

【００２１】特に、突き当て部材１０９には、その組み
立て性（ハウジング１０１への差し込み性）を高めるこ
とから、面取り部１０９ａを設ける必要があり、上記の
ようなゴム部のはみ出しを防止することは困難であっ
た。

【００２２】特に、油や温度などの影響でゴム部の体積
が減少したり、へたりが生じた場合に、面圧の低下を助
長し、高圧下（例えば、パワーステアリングの軸摺動部
に使用される場合には、最大時１００ｋｇｆ／ｃｍ２以
上の油圧力がかかる）において、漏れが生じる場合があ
った。

【００２３】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、高圧
条件下における密封性能を向上させた品質性に優れた密
封装置を提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、互いに同心的に組み付けられる２
部材の環状隙間を密封するもので、２部材の内の一方の
部材に対して摺動自在に密封接触するリップ部と、他方
の部材に対して密封性を維持する密封部と、該密封部を
軸方向部で支持する補強環と、を有すると共に、他方の
部材に対し固定される嵌合部と、を備えた密封装置にお
いて、前記補強環の軸方向部の他方の部材に対向する面
を、密封対象流体側の圧力によって反密封対象流体側に
押し込まれる前記密封部を圧縮し、他方の部材に対する
密着力を増加させる密着力増加面としたことを特徴とす
る。

【００２５】従って、密封対象流体側の圧力で密封部が
反密封対象流体側へ押し込まれる際、密着力増加面で密
封部が圧縮され、他方の部材に対する密着力を増加する
ので、密封対象流体側の圧力が高圧である高圧条件下で
は、密着力増加面で密封部の圧縮が高まり、密封部の他
方の部材に対する密封性を向上させることができる。

【００２６】また、密着力増加面で密封部が圧縮される
ことで、密封部の反密封対象流体側への逃げが低減され
る。

【００２７】前記密着力増加面は、密封対象流体側に向
かう程、他方の部材との距離が拡がるテーパ面であるこ
とが好ましい。

【００２８】これにより、密封対象流体側の圧力で密封
部が反密封対象流体側へ押し込まれる際、テーパ面で密
封部を圧縮することができる。

【００２９】前記密着力増加面に対して前記密封部を非
接着としたことが好ましい。

【００３０】これにより、密封対象流体側の圧力による
密封部の反密封対象流体側への変形が容易となり、密着
力増加面で密封部が圧縮され易く、より高い密封性を発
揮することができる。

【００３１】また、軸とハウジング間の環状隙間に配置
されて、かつ、密封流体とは反対側に設けられた突き当
て部材に突き当てられた状態で配置されて、前記環状隙
間を密封する密封装置であって、前記ハウジングの内周
に密着してシールするシール部と、該シール部の内部に
設けられる補強環と、を有する外周シール部を備えた密
封装置において、前記補強環の密封流体側の端部とハウ
ジングの内周との隙間が、補強環の中央部付近とハウジ
ングの内周との隙間に比べて狭くなるように設定し、か
つ、前記補強環の密封流体とは反対側の端部とハウジン
グの内周との隙間が、補強環の中央部付近とハウジング
の内周との隙間に比べて狭くなるように設定してなるこ
とを特徴とする。

【００３２】したがって、外周シール部は、密封流体側
および密封流体とは反対側において、補強環の端部で規
制されるため、それぞれの方向への逃げが軽減される。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

【００３４】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態に係る密封装置１を示す断面図である。

【００３５】図１において、密封装置１は互いに同心的
に組み付けられる、２部材の内他方の部材としてのハウ
ジング２とハウジング２に挿通される一方の部材として
の軸３間の環状の隙間に装着されている。

【００３６】また、ハウジング２と軸３はそれぞれ相対
的に移動自在に設けられており、相対的に移動する軸３
の表面に、密封装置のリップ部５が摺動自在に摺接し、
作動油（密封対象流体）の漏れを防止している。

【００３７】したがって、高圧のオイル等の作動油によ
る作用によって、ハウジング２と軸３が軸方向に相対移
動する際にも、リップ部５によって作動油の漏れを防止
している。

【００３８】密封装置１は、補強環４の内周側に設けら
れるリップ部５と、外周シール部としての嵌合部７と、
を備えている。

【００３９】この嵌合部７は、補強環４と、この補強環
４の外周側のハウジング２の内周に嵌合する際の密封性
を維持するシール部としての密封部６と、から構成され
る。

【００４０】これらリップ部５と密封部６は、加硫成形
により成形されるものであり、成形時に型の内部で材料
となるゴム状弾性材が加熱流動し、補強環４の軸方向部
４ａを乗り越えて一体的なものとなっている。

【００４１】ここで、補強環４は、軸方向部４ａと径方
向部４ｂとから構成されている。

【００４２】そして、軸方向部４ａの密封対象流体側Ｏ
端部におけるハウジング２内周との対向面には、密封対
象流体側Ｏに向かうにつれてハウジング２との距離が拡
がるように密着力増加面としてのテーパ面４ｃが形成さ
れている。

【００４３】したがって、テーパ面４ｃとハウジング２
に挟まれる密封部６の厚みは密封対象流体側Ｏ方向に向
かうにつれて肉圧が厚くなるように構成されている。

【００４４】テーパ面４ｃは、図１に示した例では、軸
方向部４ａの密封対象流体側Ｏ端部を面取りすることで
設けられ、また、テーパ面４ｃに対して密封部６のゴム
状弾製材を非接着にしている。

【００４５】リップ部５の外周には、リップ部５の軸３
に対する緊迫力を維持するためのスプリング８が設けら
れている。

【００４６】また、リップ部５の反密封対象流体側Ａ
に、リップ部５が軸３に対して摺動する際のめくれ・反
転を防止するバックアップリング９を設けている。

【００４７】そして、このような密封装置１は、ハウジ
ング２の内周面に嵌合されるが、作動油の圧力により移
動しないよう、補強環４の径方向部４ｂを突き当て部材
１０に圧接させている。

【００４８】上記構成の密封装置１では、密封部６に密
封対象流体側Ｏから圧力Ｐがかかると、密封部６のゴム
状弾製材が反密封対象流体側Ａへ押し込まれる際、補強
環４のテーパ面４ｃで密封部６が圧縮される。

【００４９】したがって、テーパ面４ｃに対して応力が
発生し、この応力の分力がハウジング２の内周面に向か
って発生するため、外周面でのハウジング２の内周面に
対する面圧が大きくなり、ハウジング２に対する密着力
が増加する。

【００５０】このため、密封部６での密封性は、密封装
置１の装着による密封部６の圧縮と、密封対象流体側Ｏ
の圧力Ｐによる密封部６のテーパ面４ｃでの圧縮と、に
よって、ハウジング２に対する外周面圧を上昇させるこ
とで密着している。

【００５１】従って、本実施の形態の密封装置１では、
圧力Ｐが高圧になる程、密封部６のゴム状弾製材の圧力
Ｐによるテーパ面４ｃでの圧縮は高まり、ハウジング２
に対する密着力を増加するので、高圧条件で使用される
場合、密封部６のハウジング２に対する密封性を向上さ
せることができる。

【００５２】また、テーパ面４ｃに対して密封部６を非
接着とすることにより、密封対象流体側Ｏの圧力Ｐによ
る密封部６の反密封対象流体側Ａへの変形が容易とな
り、テーパ面４ｃで密封部６が圧縮され易くなり、より
高い密封性を発揮することができる。

【００５３】尚、密着力増加面は、上述した図１に示し
た例のようにテーパ面４ｃを補強環４の軸方向部４ａの
密封対象流体側Ｏ端部を面取りすることで設けるほか、
図２に一例として示すように補強環４の軸方向部４ａの
密封対象流体側Ｏ端部を折り曲げたもの等、密封対象流
体側Ｏの圧力Ｐによって密封部６のゴム状弾製材を圧縮
させてハウジング２に対する密着力を増加させるもので
あればよい。

【００５４】ここで、上述したように、補強環４の軸方
向部４ａにおける密封対象流体側Ｏの端部に密着力増加
面（テーパ面４ｃ等）を設けたことは、面圧の安定化、
すなわち、密封対象流体側Ｏとは反対側（反密封対象流
体側Ａ）へのシール部（密封部６）の逃げを防止して面
圧の低下を軽減させるという効果も発揮する。

【００５５】以下、図３を参照して、この点について説
明する。

【００５６】図３は本発明の第１の実施の形態に係る密
封装置が圧力を受けた際の面圧分布説明図である。

【００５７】上述のように、密封流体の圧力（油圧な
ど）を受けることによって、シール部は圧縮されて密着
力増加面による応力が発生し、その分力がハウジングへ
の面圧を増加させる方向にも働く。

【００５８】さらに、前述の応力は密封対象流体側Ｏへ
の分力も有している。

【００５９】従って、シール部（密封部６）の反密封対
象流体側Ａの端部付近での反密封対象流体側Ａへの押圧
力が緩和されて、反密封対象流体側Ａへのはみ出しが低
減される。

【００６０】以上のことから、密封対象流体側Ｏでは面
圧を向上させ、かつ反密封対象流体側Ａでは面圧の低下
を防止することで、図３に示したように、密封流体の圧
力を受けた場合でも、圧力分布を安定化させることがで
き、密封性能を維持することが可能となる。

【００６１】なお、上述したように、密着力増加面（テ
ーパ面４ｃ）に対してシール部（密封部６）を非接着に
することは、シール部の移動を容易にさせて、圧縮させ
やすくすることで、面圧を高めることになるが、反密封
対象流体側Ａへのはみ出しを低下させるという点では、
むしろ逆効果となる場合も考えられる。

【００６２】従って、密封対象流体側Ｏ付近での面圧の
増加を優先させるか、反密封対象流体側Ａ付近での面圧
の低下防止を優先させるかによって、また、使用条件な
どに応じて、上述の部分を接着するか否かを適宜選択す
れば良い。

【００６３】（第２の実施の形態）図４には、第２の実
施の形態が示されている。本実施の形態においては、補
強環の構成について上記第１の実施の形態と異なる構成
とした場合を示している。

【００６４】その他の構成および作用については第１の
実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同
一の符号を付して、その説明は省略する。

【００６５】図４は本発明の第２の実施の形態に係る密
封装置が圧力を受けた際の面圧分布説明図である。

【００６６】本実施の形態では、図４に示したように、
補強環４の軸方向部４ａを、湾曲させた形状としてい
る。

【００６７】すなわち、補強環４の軸方向部４ａの密封
対象流体側Ｏにおける端部とハウジング２の内周との隙
間Ａや、補強環４の軸方向部４ａの反密封対象流体側Ａ
における端部とハウジング２の内周との隙間Ｂは、補強
環４の軸方向部４ａの中央部付近とハウジング２の内周
との隙間Ｃに比べて狭くなるように設定されている。

【００６８】このように構成されることによって、シー
ル部（密封部６）は、密封対象流体側Ｏや反密封対象流
体側Ａに逃げようとした場合でも、補強環４のそれぞれ
の端部によって規制されるため、逃げが防止される。

【００６９】したがって、密封流体の圧力を受けた場合
でも密封対象流体側Ｏや反密封対象流体側Ａでの面圧の
低下が低減され、安定した面圧を維持させることがで
き、シール性能が向上する。

【００７０】なお、図示のように中央部付近から徐々に
各端部に向かってハウジング内周との隙間を狭くするよ
うに構成することで、第１の実施の形態の中で説明した
ように、シール部が移動しようとすると圧縮されてその
分力によって、ハウジング内周との密着力を増加させる
効果も有する。

【００７１】また、図４に示した例では、湾曲形状の場
合を示したが、このような形状に限定されるものではな
く、要は、各端部へのシール部の逃げを防止するように
規制する形状であれば良く、例えば、直線的にテーパ状
に傾斜させる形状や、端部付近にストッパとして機能す
る凸部のようなものを設ける形状としても良い。

【００７２】

【発明の効果】本発明は、補強環の軸方向部の他方の部
材に対向する面を、密封対象流体側の圧力によって反密
封対象流体側に押し込まれる密封部を圧縮し、他方の部
材に対する密着力を増加させる密着力増加面としたこと
で、密封対象流体側の圧力で密封部が反密封対象流体側
へ押し込まれる際、密着力増加面で密封部が圧縮され、
他方の部材に対する密着力を増加するので、密封対象流
体側の圧力が高圧である高圧条件下では、密着力増加面
で密封部の圧縮が高まり、密封部の他方の部材に対する
密封性を向上させることができる。

【００７３】また、密着力増加面で密封部が圧縮される
ことで、密封部の反密封対象流体側への逃げが低減さ
れ、面圧の低下を低減させると共に、面圧の分布を安定
化させるので、密封性を向上させることができる。

【００７４】密着力増加面は、密封対象流体側に向かう
程、他方の部材との距離が拡がるテーパ面であること
で、密封対象流体側の圧力で密封部が反密封対象流体側
へ押し込まれる際、テーパ面で密封部を圧縮することが
できる。

【００７５】密着力増加面に対して密封部を非接着とし
たことで、密封対象流体側の圧力による密封部の反密封
対象流体側への変形が容易となり、密着力増加面で密封
部が圧縮され易く、より高い密封性を発揮することがで
きる。

【００７６】また、補強環の密封流体側の端部とハウジ
ングの内周との隙間が、補強環の中央部付近とハウジン
グの内周との隙間に比べて狭くなるように設定し、か
つ、前記補強環の密封流体とは反対側の端部とハウジン
グの内周との隙間が、補強環の中央部付近とハウジング
の内周との隙間に比べて狭くなるように設定すること
で、外周シール部は、密封流体側および密封流体とは反
対側において、補強環の端部で規制されるため、それぞ
れの方向への逃げが減少され、各端部での面圧の低下が
防止されるので、密封性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１の実施の形態に係る密封装
置を示す断面図である。

【図２】図２は本発明の第１の実施の形態に係る密封装
置の他の例を示す断面図である。

【図３】図３は本発明の第１の実施の形態に係る密封装
置が圧力を受けた際の面圧分布説明図である。

【図４】図４は本発明の第２の実施の形態に係る密封装
置が圧力を受けた際の面圧分布説明図である。

【図５】図５は従来技術に係る密封装置を示す断面図で
ある。

【図６】図６は従来技術に係る密封装置が圧力を受ける
前の面圧分布説明図である。

【図７】図７は従来技術に係る密封装置が圧力を受けた
際の面圧分布説明図である。

【符号の説明】

１ 密封装置 ２ ハウジング ３ 軸 ４ 補強環 ４ａ 軸方向部 ４ｂ 径方向部 ４ｃ テーパ面 ５ リップ部 ６ 密封部 ７ 嵌合部 ８ スプリング ９ バックアップリング １０ 突き当て部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに同心的に組み付けられる２部材の環
   状隙間を密封するもので、 ２部材の内の一方の部材に対して摺動自在に密封接触す
   るリップ部と、 他方の部材に対して密封性を維持する密封部と、該密封
   部を軸方向部で支持する補強環と、を有すると共に、他
   方の部材に対し固定される嵌合部と、 を備えた密封装置において、 前記補強環の軸方向部の他方の部材に対向する面を、密
   封対象流体側の圧力によって反密封対象流体側に押し込
   まれる前記密封部を圧縮し、他方の部材に対する密着力
   を増加させる密着力増加面としたことを特徴とする密封
   装置。
2. 【請求項２】前記密着力増加面は、密封対象流体側に向
   かう程、他方の部材との距離が拡がるテーパ面であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 【請求項３】前記密着力増加面に対して前記密封部を非
   接着としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の密
   封装置。
4. 【請求項４】軸とハウジング間の環状隙間に配置され
   て、かつ、密封流体とは反対側に設けられた突き当て部
   材に突き当てられた状態で配置されて、前記環状隙間を
   密封する密封装置であって、 前記ハウジングの内周に密着してシールするシール部
   と、該シール部の内部に設けられる補強環と、を有する
   外周シール部を備えた密封装置において、 前記補強環の密封流体側の端部とハウジングの内周との
   隙間が、補強環の中央部付近とハウジングの内周との隙
   間に比べて狭くなるように設定し、 かつ、前記補強環の密封流体とは反対側の端部とハウジ
   ングの内周との隙間が、補強環の中央部付近とハウジン
   グの内周との隙間に比べて狭くなるように設定してなる
   ことを特徴とする密封装置。