JP2000346203A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 密封性を向上させることが可能な密封装置を
提供する。 【解決手段】 互いに同軸的に相対移動自在に組みつけ
られるハウジング１０３と軸２００との間の環状隙間を
シールするもので、軸２００に摺動自在に接触するゴム
状弾性材料による第１のシールリップ部１２５と、この
第１のシールリップ部１２５を支持するためのバックア
ップリング１１１とを備えた密封装置において、第１の
シールリップ部１２５を形成するゴム状弾性材料により
形成され、第１のシールリップ部１２５とバックアップ
リング１１１との間に設けられる、第１のシールリップ
部１２５の変形を抑制するための第２のシールリップ部
１２７を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は密封装置に関し、特
に往復運動用の密封装置に適用して好適な密封装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の密封装置として、例えば
図５に示されるものがある。図５に、従来の密封装置の
断面図を示す。図５に示される従来の密封装置２０１
は、ハウジング１０３の内周部にはめ合い部１０５が嵌
合固定され、ハウジング１０３に同軸的に挿嵌される軸
２００の摺動表面に対して、ゴム状弾性材よりなる第１
のシールリップ部１２５によりシールを行うものであ
る。

【０００３】そして、このような密封装置２０１は第１
のシールリップ部１２５の一つの機能として、ハウジン
グ１０３と軸２００との間の偏心があってもシール性が
損なわれないように追随する偏心追随性を備えている。
また、バネ環１０９は第１のシールリップ部１２５が軸
２００の摺動表面に当接するにあたり、所定の緊迫力を
付与させている。

【０００４】一方、はめ合い部１０５にも、ハウジング
１０３の内周部と嵌合した時に密封性を発揮するために
環状のゴム状弾性材が外周ゴム部１２３として備えられ
ている。

【０００５】そして、この外周ゴム部１２３は型成形に
より補強環１１３等と一体的に形成されるものである。

【０００６】また、１１１は、第１のシールリップ部１
２５が、稼動時に密封される流体による圧力や軸の運動
により変形・移動したり、さらには返転してしまうこと
を防止するための、第１のシールリップ部１２５を支持
するバックアップリングである。

【０００７】従ってこのバックアップリング１１１は第
１のシールリップ部１２５等と異なり、ゴム状弾性材よ
りも硬い樹脂材料により製作されているものが多く、一
般的には密封装置２０１（本体）とは別に製作され、本
体の成形後に嵌め込まれるものである。

【０００８】１１３は補強環であり、一般的に金属材料
で製作されており、密封装置２０１の環状形状を保持す
ると共にハウジング１０３に装着された時に、はめ合い
部１０５に所定の嵌合力を発生させる。さらに、１１５
は、オイルシールゴム部、１１７は、相手シールおさえ
板である。

【０００９】次に、図５に示される従来の密封装置２０
１の動作について説明する。図５に示されるように、ま
ず密封流体側からの加圧が少ない場合は、バネ環１０９
により所定の緊迫力を付与された第１のシールリップ部
１２５が軸に当接し、補強環１１３により所定の嵌合力
が発生しているはめ合い部１０５の外周ゴム部１２３が
ハウジング１０３としっかりと嵌合され外周部を密封し
ている。

【００１０】ここで、本発明に係る密封装置及び上述の
従来の密封装置に共通して成り立つ、面圧分布と密封性
との間の関係について、図４を参照して説明する。ここ
で、図４に、本発明に係る密封装置及び従来の密封装置
に共通して成り立つ、面圧分布と密封性との間の関係を
示すための密封装置の一部概略図を示す。

【００１１】また、以下の式において用いられる、例え
ば図４に示されるＵ_PやＵ_M等の変数は、次の式（１）に
より示される意味をもつ。

【００１２】

【数１】

【００１３】まず、往行程の速度、復行程の速度及び各
流量を上記式（１）にも示されるように、Ｕ_P、Ｕ_M、ｑ
_P、ｑ_Mとすると、下式（２）が得られる。

【００１４】

【数２】

【００１５】従って、漏れ量Ｑは、下式（３）により得
られる。

【００１６】

【数３】

【００１７】上式（３）に、式（２）を代入すると、下
式（４）及び式（５）が得られる。

【００１８】

【数４】

【００１９】

【数５】

【００２０】従って、式（５）に示されるＫの正負によ
り、下式（６）ように漏れ及び密封が定義される。

【００２１】

【数６】

【００２２】このように、密封装置の密封性に関して
は、面圧分布が非常に重要な要因となっており、面圧分
布を適切に保ことにより、密封性を維持できることが判
明している。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の密封装置においては、使用された後
に、密封性が低下してしまう場合があるという問題点を
有している。

【００２４】すなわち、従来の密封装置では、使用中の
高温高圧によって使用後に例えば図５に示される第１の
シールリップ部１２５の変形が観察されることがある。

【００２５】この変形について、図６を参照して説明す
る。図６に、従来の密封装置の一部概略図を示し、図６
の（ａ）に、従来の密封装置の加圧変形状態の概略図を
示し、図６の（ｂ）に、従来の密封装置の使用後（耐久
後）の概略図を示す。

【００２６】図６の（ａ）に示されるように、密封装置
に圧力が加わると、点線のように密封装置のシールリッ
プ部が変形する。

【００２７】そして、図６の（ｂ）に示されるように、
耐久後になると、点線に示されるように、シールリップ
部に変形が生じ、その面圧分布も新品に比べて変化して
しまう。

【００２８】このような変形が発生すると、密封に必要
な面圧分布が得られにくく、特に低圧時の密封性低下が
著しいこととなる。

【００２９】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
密封性を向上させることが可能な密封装置を提供するこ
とを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る密封装置は、互いに同軸的に相対移動自
在に組みつけられる第１の部材と第２の部材との間の環
状隙間をシールするもので、前記第２の部材に摺動自在
に接触するゴム状弾性材料による第１のシール部と、該
第１のシール部を支持するためのバックアップ手段と、
を備えた密封装置において、前記第１のシール部を形成
する前記ゴム状弾性材料により形成され、前記第１のシ
ール部と前記バックアップ手段との間に設けられる、前
記第１のシール部の変形を抑制するための変形抑制手段
を、備えることを特徴とする。

【００３１】また、前記変形抑制手段が、前記第１のシ
ール部によりシールされる被シール剤の分布を前記第２
の部材上で該第２の部材の周囲に沿って略均一になるよ
うに拡散する、拡散手段を備えることを特徴とする。

【００３２】また、前記拡散手段が、前記変形抑制手段
の表面において、前記第２の部材の中心軸に対して所定
の角度傾いて形成される突起部及び前記第２の部材の中
心軸に対して所定の角度傾いて形成される溝部のうちの
少なくともいずれか一方により形成されることを特徴と
する。

【００３３】従って、本発明に係る密封装置によれば、
第１のシール部とバックアップ手段との間に設けられ
た、第１のシール部の変形を抑制するための変形抑制手
段を備えるため、バックアップ手段との相乗効果によ
り、第１のシール部の変形による接触状態の変化を著し
く小さくし、この変形抑制手段が、高温、高圧、若しく
は低圧の繰り返し等による第１のシール部の変形（永久
変形を含む。）を小さく抑え、長期間にわたって第１の
シール部における初期の接触状態を保ち、密封性を維持
することにより、良好な面圧を得ることができ、密封性
を向上させることができる。

【００３４】また、変形抑制手段が、第１のシール部に
よりシールされる被シール剤の第２の部材上の分布を、
この第２の部材の周囲に沿って略均一になるように拡散
する拡散手段を備えているため、被シール剤が第２の部
材上で均一となって、フリクションの低減及び摩耗状態
を改善でき、密封性の長期維持を可能とすることができ
る。

【００３５】また、拡散手段が、変形抑制手段の表面に
おいて、第２の部材の中心軸に対して所定の角度傾いて
形成される突起部及び第２の部材の中心軸に対して所定
の角度傾いて形成される溝部のうちの少なくともいずれ
か一方により形成されることから、被シール剤の均一拡
散をより容易、かつ確実に実行することができる。

【００３６】

【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。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。

【００３７】（第１の実施形態）本発明に係る密封装置
の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ま
ず、図１を参照して、本発明に係る密封装置の第１の実
施形態の使用状況について説明する。

【００３８】図１に、本発明に係る密封装置の第１の実
施形態の使用概略図を示す。ただし、図１に示される密
封装置の第１の実施形態は、説明を分かりやすくするた
め、実際に使用されている密封装置の断面を示した図と
なっている。したがって、本発明に係る密封装置の実際
の使用状況においては、図１に示されるような断面状態
で使用されている訳ではない。また、図１に示される部
材のうち、図５に示される部材と同様な部材には同じ番
号を付す。

【００３９】図１に示されるように、本発明に係る密封
装置の第１の実施形態（密封装置１０１）は、互いに同
心的に相対移動自在に組みつけられる、第２の部材とし
ての軸２００と、第１の部材としてのハウジング１０３
と、の間の環状の隙間をシールする密封装置１０１であ
る。ここで、１１７は相手シールおさえ板である。

【００４０】このように、本発明に係る密封装置の第１
の実施形態（密封装置１０１）は、軸２００とハウジン
グ１０３との間をシールすることにより、油等の被シー
ル剤（密封流体）の漏れを防止している。

【００４１】また、図１に示される密封装置１０１は、
ハウジング１０３の内周部に環状周縁部としてのはめ合
い部１０５が嵌合固定され、ハウジング１０３に同軸的
に挿嵌される軸２００の摺動表面をゴム状弾性材よりな
る第１のシール部としての第１のシールリップ部１２５
によりシールを行うものである。

【００４２】また、図１に示されるバネ環１０９は、図
５に示される従来技術によるものと同様の作用を発揮す
るものである。

【００４３】また、１１３は金属材料による補強環であ
り、密封装置１０１の環状形状を保持すると共にハウジ
ング１０３に装着された時にはめ合い部１０５に所定の
嵌合力を発生させる。また、１１５はオイルシールゴム
部であり、軸２００とハウジング１０３との間を連絡す
る。

【００４４】一方、バックアップ手段としてのバックア
ップリング１１１については、第１のシールリップ部１
２５が、その稼動時に密封される流体による圧力や軸の
運動により変形・移動したりさらには返転してしまうこ
とを防止するために設けられ、さらに第１のシールリッ
プ部１２５等と異なり、ゴム状弾性材よりも硬い樹脂材
料により製作され、密封装置１０１の成形後に嵌め込ま
れるものである、という点で従来技術と同様である。

【００４５】また、密封装置１０１にかかる偏心等は、
樹脂リングとしてのバックアップリング１１１で受ける
ため、外周ゴム部１２３の変形が少なく密封性が安定す
る。

【００４６】ここで、本発明に係る密封装置としては上
記実施形態に係る密封装置に限定されるものではなく、
本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変形実施
が可能である。

【００４７】例えば、上述の図１を参照して説明した実
施形態においては、バネ環１０９を有する密封装置とし
て説明したが、上述の説明から明らかなように、本発明
に係る密封装置としては、このようなバネ環が必須のも
のではなく、このバネ環を除外した密封装置であっても
良い。この場合、除外したバネ環の分だけ製造コストの
低下等を図ることができる。

【００４８】また、本発明に係る密封装置の第１の実施
形態は、図１にも示されるように、第１のシールリップ
部１２５の下部に、この第１のシールリップ部１２５と
同様のゴム状弾性材により形成され、軸２００に摺動自
在に接触する、変形抑制手段としての第２のシールリッ
プ部１２７を備える。

【００４９】ここで、上記説明においては、第２のシー
ルリップ部１２７を、第１のシールリップ部１２５との
構成材料が同じものであるとして説明したが、本発明
は、このように２つのシールリップ部を同様の材料によ
り構成する必要はなく、異なった材料により形成しても
良い。ただし、両者を同じ材料により形成した場合は、
それらの製造を容易に行い得るという利点がある。

【００５０】上記第２のシールリップ部１２７は、本発
明に係る密封装置の特徴的な部分である。そこで、図１
に示される本発明に係る密封装置の第１の実施形態が具
備する第２のシールリップ部１２７について、図２を参
照してさらに詳細に説明する。図２に、図１に示される
本発明に係る密封装置の第１の実施形態の一部拡大図を
示す。

【００５１】図２に示されるように、本発明に係る密封
装置の第１の実施形態は、第１のシールリップ部１２５
の下部であって、バックアップリング１１１の上部、す
なわち、第１のシールリップ部１２５とバックアップリ
ング１１１との間に、軸２００と摺動自在に接触する、
変形抑制手段としての第２のシールリップ部１２７を具
備している。

【００５２】この第２のシールリップ部１２７は、第１
のシールリップ部１２５の変形を抑制する変形抑制部材
として機能する。従って、図１に示される密封装置が使
用されたとしても、この第２のシールリップ部１２７
が、バックアップリング１１１と共に、第１のシールリ
ップ部１２５の変形を小さくし、その接触状態の変化も
小さくすることができるので、良好な面圧を得ることが
でき密封性を向上させることができる。

【００５３】また、図２にも示されるように、本発明に
係る密封装置の第１の実施形態は、第２のシールリップ
部１２７の表面に、軸２００と所定の角度をつけられ
た、拡散手段としての山１２９が少なくとも１以上形成
されている。

【００５４】この山１２９は、第２のシールリップ部１
２７に形成されることにより、軸２００上に生じる油膜
等の被シール剤を拡散し、その均一化を行う。そのた
め、第１のシールリップ部１２５における摺動抵抗の低
減及び摩耗抑制を行うことができ、さらに長期間の密封
性の確保を可能にする。

【００５５】ここで、図２に示される山１２９は、必須
のものではなく、このような山１２９が形成されていな
い密封装置であっても良い。

【００５６】また、山１２９の形状は、図２に示される
ような形状に限定されるものではなく、例えばスパイラ
ル状であったり、ジグザグ状であったり、その他軸２０
０上の油膜等の被シール剤を拡散し、その均一化を行う
形状であれば良い。

【００５７】（第２の実施形態）次に、本発明に係る密
封装置の第２の実施形態について、図面を参照して詳細
に説明する。

【００５８】図３に、本発明に係る密封装置の第２の実
施形態の一部拡大図を示す。ここで、この本発明に係る
密封装置の第２の実施形態が、上述の本発明に係る密封
装置の第１の実施形態と異なる点は、変形抑制手段とし
ての第２のシールリップ部１２７の表面に形成される、
第２の部材としての軸２００上の油膜等の被シール剤の
均一化を図る部材の形状である。

【００５９】従って、この第２の実施形態の密封装置の
全体構造及びその他の構成部材等は、前述の図１を用い
て説明した場合と略同様であるため、その説明を省略す
る。また、図３に示される部材において、前述の図１に
示される部材と同様の部材には同じ番号を付す。

【００６０】図３に示されるように、本発明に係る密封
装置の第２の実施形態は、前述の本発明に係る密封装置
の第１の実施形態と同様に、第１のシール部としての第
１のシールリップ部１２５の下部であって、バックアッ
プ手段としてのバックアップリング１１１の上部、すな
わち、第１のシールリップ部１２５とバックアップリン
グ１１１との間に、変形抑制手段としての第２のシール
リップ部１２７を具備する。ただし、この図３に示され
る第２のシールリップ部１２７の形成材料については、
前述の第１の実施形態の場合と同様に、第１のシールリ
ップ部１２５と同様の形成材料であっても良いし、異な
る形成材料であっても良い。

【００６１】この第２のシールリップ部１２７は、第１
の実施形態と同様に、バックアップリング１１１と共
に、第１のシールリップ部１２５の変形を抑制する変形
抑制部材として機能する。

【００６２】従って、図３に示される第２の実施形態に
係る密封装置が使用されたとしても、この第２のシール
リップ部１２７が第１のシールリップ部１２５の変形を
小さくし、その接触状態の変化も小さくすることができ
るので、良好な面圧を得ることができ密封性を向上させ
ることができる。

【００６３】また、図３にも示されるように、本発明に
係る密封装置の第２の実施形態は、第２のシールリップ
部１２７の表面に、軸２００と所定の角度をつけられ
た、拡散手段としての溝１３１が少なくとも１以上形成
されている。

【００６４】この溝１３１は、第２のシールリップ部１
２７に形成されることにより、軸２００上に生じる油膜
等の被シール剤の拡散及びその均一化を行う。そのた
め、第１のシールリップ部１２５における摺動抵抗の低
減及び摩耗抑制を行うことができ、さらに長期間の密封
性の確保を可能にする。

【００６５】ここで、図３に示される溝１３１は、必須
のものではなく、このような溝１３１が形成されていな
い密封装置であっても良い。

【００６６】また、溝１３１の形状は、図３に示される
ような形状に限定されるものではなく、例えばスパイラ
ル状であったり、ジグザグ状であったり、その他軸２０
０上の油膜等の被シール剤の拡散及び均一化を行う形状
であれば良い。

【００６７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、第１のシール部とバックアップ手段との間
に、第１のシール部の変形を抑制するための変形抑制手
段を備えているため、この変形抑制手段とバックアップ
手段との相乗効果により、第１のシール部の変形が抑え
られ、第１のシール部が変形（永久変形を含む。）しに
くく、面圧の変化を抑えるため、密封性の低下を抑える
ことが可能な密封装置を提供することができる。

【００６８】さらに、変形抑制手段に、第１のシール部
によりシールされる被シール剤の分布を第２の部材上で
第２の部材の周囲に沿って略均一になるように拡散す
る、拡散手段を備えるため、第１のシール部の摩耗を少
なくし、さらに密封性の低下を回避することが可能な密
封装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る密封装置の第１の実施形態の使用
概略図である。

【図２】図１に示される密封装置の一部拡大図である。

【図３】本発明に係る密封装置の第２の実施形態の一部
拡大図である。

【図４】本発明に係る密封装置及び従来の密封装置に共
通して成り立つ、面圧分布と密封性との間の関係を示す
ための密封装置の一部概略図である。

【図５】従来の密封装置の断面図である。

【図６】従来の密封装置の一部概略図である。

【符号の説明】

１０１ 密封装置 １０３ ハウジング １０５ はめ合い部 １０９ バネ環 １１１ バックアップリング １１３ 補強環 １１５ オイルシールゴム部 １１７ 相手シールおさえ板 １２３ 外周ゴム部 １２５ 第１のシールリップ部 １２７ 第２のシールリップ部 １２９ 山 １３１ 溝 ２００ 軸 ２０１ 密封装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに同軸的に相対移動自在に組みつけ
   られる第１の部材と第２の部材との間の環状隙間をシー
   ルするもので、前記第２の部材に摺動自在に接触するゴ
   ム状弾性材料による第１のシール部と、該第１のシール
   部を支持するためのバックアップ手段と、を備えた密封
   装置において、 前記第１のシール部を形成する前記ゴム状弾性材料によ
   り形成され、前記第１のシール部と前記バックアップ手
   段との間に設けられる、前記第１のシール部の変形を抑
   制するための変形抑制手段を、備えることを特徴とする
   密封装置。
2. 【請求項２】 前記変形抑制手段が、 前記第１のシール部によりシールされる被シール剤の分
   布を前記第２の部材上で該第２の部材の周囲に沿って略
   均一になるように拡散する、拡散手段を備えることを特
   徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 【請求項３】 前記拡散手段が、 前記変形抑制手段の表面において、 前記第２の部材の中心軸に対して所定の角度傾いて形成
   される突起部及び前記第２の部材の中心軸に対して所定
   の角度傾いて形成される溝部のうちの少なくともいずれ
   か一方により形成されることを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の密封装置。