JP2002161983A

JP2002161983A - 密封装置

Info

Publication number: JP2002161983A
Application number: JP2000357154A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Matsuo; 繁美松尾; Masaya Otsuka; 雅也大塚
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2002-06-07

Abstract

(57)【要約】【課題】高圧の交番圧力が加わる場合であっても、シ
ールリングのはみ出し及び損傷を防止することができ、
かつ偏心追随性に優れた信頼性の高い密封装置を提供す
る。【解決手段】互いに同心的に組み付けられたハウジン
グ１と軸２の間をシールするもので、軸２に設けられた
環状の取付溝６内に装着されるゴム状弾性体製のシール
リング３と、シールリング３を挟んで取付溝６の軸方向
両端部に配置される２つのバックアップリング４，５と
を備え、バックアップリング４，５の各々は、取付溝６
の軸方向両端部に設けられた溝テーパ部６ｃ，６ｄに装
着されると共に、内周面に溝テーパ部６ｃ，６ｄに対応
するテーパ部４ｂ，５ｂ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、流体の漏れを防止
する密封装置に関するものであり、特に、油圧機器の往
復運動部分など、シールリングの両側から高圧な交番圧
力が加わる部分に好適に利用される密封装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の密封装置としては、たと
えば、図６に示すような構成のものが知られている。

【０００３】図６（ａ）は、互いに同心的に組み付けら
れたハウジング１０１と軸１０２の間の環状隙間をシー
ルする密封装置の要部断面図であって、図６（ｂ）は、
図６（ａ）の密封装置において図中右側の圧力Ｐ２が左
側の圧力Ｐ１より高圧となった場合の状態を示す図であ
る。

【０００４】図６に示す密封装置は、軸１０２に設けら
れた矩形断面形状を呈する環状の取付溝１０６内に、ゴ
ム状弾性体製のシールリング１０３を装着し、さらにこ
のシールリング１０３を挟んで取付溝１０６の両端部に
ＰＴＦＥ等の比較的軟質の材料からなる２つのバックア
ップリング１０４，１０５を配設した構成となってい
る。

【０００５】この密封装置において図中右側から高圧Ｐ
２が加圧されると、シールリング１０３が低圧側に移動
して、バックアップリング１０４へ圧接する。そして、
バックアップリング１０４は取付溝１０６の側壁面１０
６ａに当接した後、シールリング１０３から軸方向の圧
縮荷重を受けて径方向に伸張変形し、ハウジング１０１
との間の溝隙間１０７を埋める（図６（ｂ））。これに
より、シールリング１０３の軸方向低圧側へのはみ出し
や損傷を防止している。

【０００６】また、図中左側の圧力Ｐ１が圧力Ｐ２より
高圧になった場合においても、上記と同様の作用によ
り、バックアップリング１０５がハウジング１０１との
間の隙間を埋め、シールリング１０３のはみ出しや損傷
を防止する。

【０００７】更に高圧な交番圧力に対応した往復動用密
封装置としては、図７に示すような構成が知られてい
る。

【０００８】図７（ａ）は、ハウジング１０１と軸１０
２の間の環状隙間をシールする密封装置の要部断面図で
あって、図７（ｂ）は、図７（ａ）の密封装置において
図中右側の圧力Ｐ２が左側の圧力Ｐ１より高圧となった
場合の状態を示す図である。

【０００９】図７に示す密封装置は、軸１０２に設けら
れた矩形断面形状を呈する環状の取付溝１０６の一方の
端部にバックアップリング１１１，１１２を隣接して装
着し、シールリング１０３を挟んだ他方の端部にはバッ
クアップリング１１３，１１４を隣接して装着した構成
となっている。

【００１０】これらのうち、シールリング１０３側に装
着されたバックアップリング１１２，１１３はＰＴＦＥ
等の比較的軟質の材料から構成され、取付溝１０６の側
壁面側に装着されたバックアップリング１１１，１１４
はナイロン等の強度の強い材料から構成されている。

【００１１】この密封装置において図中右側から高圧Ｐ
２が加圧されると、シールリング１０３が低圧側に移動
して、バックアップリング１１２へ圧接する。そして、
バックアップリング１１２は、取付溝１０６の側壁面に
当接したバックアップリング１１１とシールリング１０
３に挟まれて軸方向に圧縮を受けて径方向に伸張変形
し、ハウジング１０１との間の溝隙間１１５を埋める
（図７（ｂ））。

【００１２】これにより、シールリング１０３のはみ出
しや損傷を防止している。また、図中右側の圧力Ｐ１が
高圧となった場合も、バックアップリング１１３，１１
４により同様の作用効果を得ることができる。

【００１３】ここで、バックアップリング１１１，１１
４は、それぞれバックアップリング１１２，１１３自体
のはみ出しや損傷を防止するためのものである。すなわ
ち、高圧下では、比較的軟質な材料からなるバックアッ
プリング１１２，１１３の端部が過度の変形を受け、軸
１０２とハウジング１０１の隙間にはみ出す可能性があ
るため、硬質材からなるバックアップリング１１１，１
１４を設けてバックアップリング１１２，１１３を支持
するように構成したものである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の場合には、下記のような問題が生じて
いた。

【００１５】バックアップリング１０４，１０５，１１
２，１１３がシールリング１０３から受ける圧縮荷重に
よって径方向に変形し、ハウジング１０１と軸１０２の
間の隙間を完全に埋めるに至る前に、シールリング１０
３が隙間１０７，１１５にかみ込まれてしまい、シール
リング１０３のはみ出しや損傷が生じることがあった。
特に高圧下においては、このようなバックアップリング
の追随性の低下は顕著となる。

【００１６】また、シールリング１０３の両側の圧力Ｐ
１，Ｐ２の高低が交互に変化する交番圧力が作用する場
合にあっては、シールリング１０３およびバックアップ
リング１０４，１０５，１１２，１１３は取付溝１０６
内で圧縮、伸張、移動を高速に繰り返す複雑な挙動を示
すこととなる。したがって、例えば、一旦埋められた隙
間が開いた直後に再加圧が行われた場合などでシールリ
ング１０３のかみ込みが生じやすくなるという問題があ
った。

【００１７】さらに、ハウジング１０１と軸１０２に偏
心が生じた場合、ハウジング１０１と溝底部１０６ｃと
の間隔が広がった部分においては、バックアップリング
の追随性が一層低下してしまうため、シールリング１０
３の損傷やはみ出しが発生しやすくなるという問題があ
った。

【００１８】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
の交番圧力が加わる場合であっても、シールリングのは
み出し及び損傷を防止することができ、かつ偏心追随性
に優れた信頼性の高い密封装置を提供することにある。

【００１９】

【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た２
部材間をシールするもので、一方の部材に設けられた環
状の取付溝内に装着されるゴム状弾性体製のシールリン
グと、該シールリングを挟んで前記取付溝の軸方向両端
部に配置される２つのバックアップリングと、を備えた
密封装置において、前記バックアップリングの各々は、
前記取付溝の軸方向両端部に設けられた、溝端縁に向か
って溝深さが浅くなる方向に傾斜する溝テーパ部に装着
されると共に、該溝テーパ部側の周面に該溝テーパ部に
対応するテーパ部を備えることを特徴とする。

【００２０】この構成により、シールリングのいずれか
一方の側に高圧が加えられると、シールリングが低圧側
に押されて移動し、低圧側に設けられたバックアップリ
ングに圧接する。かかる軸方向押圧力によってバックア
ップリングのテーパ部が取付溝の溝テーパ部に押し付け
られ、その際に発生する径方向分力によって、バックア
ップリングが径方向に変形し、他方の部材間との隙間を
速やかに埋める。

【００２１】また、シールリングの他方の側に高圧が加
えられた場合には、シールリングは上記とは反対の方向
に押され、この場合の低圧側であって上記とは反対の側
にあるバックアップリングに圧接することとなる。該バ
ックアップリングも上記と同様の作用に基づき溝テーパ
部と他方の部材間の隙間を速やかに埋めることができ
る。

【００２２】したがって、シールリングの両側に高圧な
交番圧力が加えられても、軸方向のいずれの側にもシー
ルリングがはみ出すことはない。

【００２３】前記バックアップリングは、前記取付溝の
側壁面との間に隙間を設けて配置されるとよい。

【００２４】この隙間により、シールリングに押圧され
たバックアップリングは、溝テーパ部に沿って側壁面側
へとスライド移動可能となる。取付溝の溝テーパ部と他
方の部材との間隔は側壁面側ほど狭く設けられているの
で、バックアップリングが側壁面側にスライド移動する
ほどバックアップリングの径方向変形が増大し、他方の
部材との間の隙間を確実に埋めることができる。

【００２５】前記バックアップリングの溝端縁側に隣接
して、該バックアップリングよりも硬質の材料からなる
第２のバックアップリングを備えるとよい。

【００２６】第２のバックアップリングが前記バックア
ップリングを支持するので、該バックアップリング自体
のはみ出しや損傷が防止される。

【００２７】前記バックアップリングは、前記第２のバ
ックアップリングとの間に隙間を設けて配置されるとよ
い。

【００２８】前記第２のバックアップリングは、前記溝
テーパ部側の周面に該溝テーパ部に対応するテーパ部を
備えるとよい。

【００２９】

【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。

【００３０】（第１の実施の形態）図１，図２を参照し
て、本発明の第１の実施の形態に係る密封装置について
説明する。

【００３１】図１は第１の実施の形態に係る密封装置の
概略断面図であって、図中の左右の圧力Ｐ１，Ｐ２が等
圧の場合の状態を示している。また、図２（ａ）は本実
施の形態の密封装置において図中右側の圧力Ｐ２が高圧
となった場合の状態を示し、図２（ｂ）は逆に左側の圧
力Ｐ１が高圧となった場合の状態を示している。

【００３２】本実施の形態の密封装置は、互いに同心的
に組み付けられたハウジング１と軸２の間の環状隙間を
シールするもので、軸２に設けられた環状の取付溝６内
に装着されるゴム状弾性体製のシールリング３と、シー
ルリング３を挟んで取付溝６の軸方向両端部に配置され
る２つのバックアップリング４，５とを備えた構成とな
っている。

【００３３】軸２に設けられた取付溝６は、ハウジング
１の内周面１ａに対向する円筒状の溝底部６ｅと、溝底
部６ｅに直交する側壁面６ａ，６ｂを有し、さらに取付
溝６の両端部には、溝底部６ｅから側壁面６ａにかけて
溝深さが浅くなる方向に傾斜する溝テーパ部６ｃと、溝
底部６ｅから側壁面６ｂにかけて溝深さが浅くなる方向
に傾斜する溝テーパ部６ｄとが形成されている。なお、
取付溝６に側壁面を設けず、溝底部６ｅと溝テーパ部６
ｃ，６ｄにより台形断面形状を呈する環状溝としてもよ
い。

【００３４】シールリング３はゴム状弾性体製のＯリン
グであって、圧縮されていない自由状態では円形断面を
呈している。その内径は溝底部６ｅの径より小さく、外
径はハウジング１の内径より大きく設定されており、取
付溝６に装着された状態では、ハウジング１の内周面１
ａと軸２の溝底部６ｅとによって径方向に圧縮され、そ
の弾発力によって内外周の接触面圧を得ている。なお、
シールリング３としては、Ｏリングに限らず、Ｘリング
や角リング等のリング状スクィーズパッキンを好適に利
用することができる。

【００３５】バックアップリング４は比較的軟質の材料
からなるリング状部材であって、その外径はハウジング
１の内径と略等しく設定されている。また、バックアッ
プリング４の内周面側にはテーパ部４ｂが形成されてお
り、そのテーパ角度は取付溝６の溝テーパ部６ｃと略等
しく設定されている。

【００３６】そして、バックアップリング４の側壁面６
ａ側の端面４ｃとシールリング３側の端面４ｄはともに
軸方向に直交する平面と平行となるように形成されてお
り、端面４ｄの径方向の肉厚は溝底部６ｅからハウジン
グ１の内周面１ａまでの間隔と略等しく、端面４ｃの径
方向の肉厚は側壁面６ａにおける溝テーパ部６ｃからハ
ウジング１の内周面１ａまでの間隔よりも大きく設定さ
れている。

【００３７】したがって、バックアップリング４を溝テ
ーパ部６ｃに装着した状態では、バックアップリング４
の外周面４ａはハウジング１の内周面１ａに平行な摺接
面となり、テーパ部４ｂは取付溝６の溝テーパ部６ｃに
当接する摺接面となる。また、端面４ｃと側壁面６ａの
間には隙間７が形成され、バックアップリング４は側壁
面６ａ側に移動可能な状態となる。

【００３８】一方、シールリング３を挟んでバックアッ
プリング４と対置されるバックアップリング５も、バッ
クアップリング４と同様、比較的軟質の材料からなるリ
ング状部材である。バックアップリング５の外径もハウ
ジング１の内径と略等しく、また、内周面側には取付溝
６の溝テーパ部６ｄに対応するテーパ部５ｂが形成され
ている。

【００３９】そして、バックアップリング５の側壁面６
ｂ側の端面５ｃとシールリング３側の端面５ｄもともに
軸方向に直交する平面と平行となるように形成されてお
り、端面５ｄの径方向の肉厚は溝底部６ｅからハウジン
グ１の内周面１ａまでの間隔と略等しく、端面５ｃの径
方向の肉厚は側壁面６ｂにおける溝テーパ部６ｄからハ
ウジング１の内周面１ａまでの間隔よりも大きく設定さ
れている。

【００４０】したがって、バックアップリング５を溝テ
ーパ部６ｄに装着した状態では、バックアップリング５
の外周面５ａはハウジング１の内周面１ａに平行な摺接
面となり、テーパ部５ｂは取付溝６の溝テーパ部６ｄに
当接する摺接面となる。また、端面５ｃと側壁面６ｂの
間には隙間８が形成され、バックアップリング５は側壁
面６ｂ側に移動可能な状態となる。

【００４１】バックアップリング４，５はともに比較的
軟らかく且つ延性のある軟質材で構成されている。軟質
材としては、たとえば、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹
脂）等の軟質樹脂材が適用可能である。

【００４２】また、バックアップリング４，５は取付溝
６に装着可能であれば無端リング状であってもよいし、
一部を切断した有端リング状であってもよい。本実施の
形態では、径方向に斜めの切断面を形成したバイアスカ
ットの有端リング状バックアップリングを用いている。
なお、切断方法としては、バイアスカットの他にも、径
方向に切断するストレートカットや階段状に切断するス
テップカット、特殊ステップカット等も適用することが
できる。

【００４３】次に、図２を参照して、本実施の形態の密
封装置に交番圧力が加えられたときの作用について説明
する。

【００４４】図２（ａ）に示すように、バックアップリ
ング５側の密封流体の圧力Ｐ２が、バックアップリング
４側の密封流体の圧力Ｐ１よりも高圧となった場合に
は、シールリング３が低圧側（図中左側）に押されて移
動し、バックアップリング４の端面４ｄに圧接する。

【００４５】軟質材からなるバックアップリング４は、
シールリング３の押圧力によって軸方向に圧縮されつつ
低圧側へと押しやられ、バックアップリング４のテーパ
部４ｂが取付溝６の溝テーパ部６ｃに押し付けられる。

【００４６】かかる軸方向押圧力によってバックアップ
リング４のテーパ部４ｂが取付溝６の溝テーパ部６ｃに
押し付けられ、その際に発生する径方向分力によって、
バックアップリング４の外周面４ａはハウジング１の内
周面１ａに、テーパ部４ｂは取付溝６の溝テーパ部６ｃ
に密着して、ハウジング１と軸２の間の隙間を埋める。

【００４７】このとき、取付溝６の溝テーパ部６ｃは低
圧側にいくほどハウジング１との間隔が狭くなるように
傾斜しているため、上記径方向分力の作用により、バッ
クアップリング４が拡径変形してハウジング１へと近付
き、これによりバックアップリング４の外周面４ａがハ
ウジング１の内周面１ａに密着する。

【００４８】軸偏心が生じてハウジング１と軸２の間の
隙間が広がった場合においても、それに応じてバックア
ップリング４がさらに低圧側に押し込まれ、また最終的
には側壁面６ａに支持されることにより、拡径変形及び
径方向伸長変形が増大することによって、速やかに隙間
を埋めることができる。

【００４９】このように、バックアップリング４にテー
パ部４ｂを設けたことによって、バックアップリング４
にかかる軸方向押圧力を径方向に作用する力に効率的に
変換できるので、結果、バックアップリング４の追随性
を高め、シールリング３のはみ出しや損傷を確実に防止
することが可能となった。

【００５０】一方、図２（ｂ）に示すように、バックア
ップリング４側の密封流体の圧力Ｐ１が、バックアップ
リング５側の密封流体の圧力Ｐ２よりも高圧となった場
合には、シールリング３は上記とは反対の方向に押さ
れ、この場合の低圧側（図中右側）へと移動する。そし
て、バックアップリング５の端面５ｄに圧接する。

【００５１】軟質材からなるバックアップリング５は、
シールリング３の押圧力によって軸方向に圧縮されつつ
低圧側へと押しやられ、バックアップリング５のテーパ
部５ｂが取付溝６の溝テーパ部６ｄに押し付けられる。

【００５２】そして、上記バックアップリング４と同様
の作用に基づき、バックアップリング５の外周面５ａは
ハウジング１の内周面１ａに、テーパ部５ｂは取付溝６
の溝テーパ部６ｄに密着して、ハウジング１と軸２との
間の隙間を埋め、シールリング３のはみ出しや損傷を防
止する。

【００５３】このように、取付溝６の溝底部６ｅにシー
ルリング３を装着すると共に、取付溝６の軸方向両端部
に形成された溝テーパ部６ｃ，６ｄのそれぞれに、溝テ
ーパ部６ｃ，６ｄと対応するテーパ部４ｂ，５ｂを備え
たバックアップリング４，５を装着したので、密封装置
に交番圧力が加えられた場合であっても、軸方向のいず
れの側にもシールリング３がはみ出すことがなくシール
リング３の損傷を防止することができる。

【００５４】また、バックアップリング４，５の追随性
を向上することができたので、より高圧な交番圧力が加
えられた場合や軸偏心が生じた場合においても、シール
リング３がバックアップリング４，５に当接して、その
端面４ｄ，５ｄに沿った変形を受け、バックアップリン
グ４，５とハウジング１との隙間に到達する前に、バッ
クアップリング４，５が内外径方向の隙間を埋めること
ができ、シールリング３のはみ出しや損傷を確実に防止
することができる。

【００５５】（第２の実施の形態）図３，図４には、本
発明の第２の実施の形態が示されている。

【００５６】本実施の形態では、取付溝６の軸方向両端
部にそれぞれ２つずつバックアップリングを設けた構成
となっている。すなわち、取付溝６の溝テーパ部６ｃに
はバックアップリング１２が装着され、さらにバックア
ップリング１２の溝端縁側には第２のバックアップリン
グとしてのバックアップリング１１が装着されており、
一方、取付溝６の溝テーパ部６ｄにはバックアップリン
グ１３が装着され、さらにバックアップリング１３の溝
端縁側には第２のバックアップリングとしてのバックア
ップリング１４が装着されている。

【００５７】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。

【００５８】図３は第２の実施の形態に係る密封装置の
概略断面図であって、図中の左右の圧力Ｐ１，Ｐ２が等
圧の場合の状態を示している。また、図４（ａ）は本実
施の形態の密封装置において図中右側の圧力Ｐ２が高圧
となった場合の状態を示し、図４（ｂ）は逆に左側の圧
力Ｐ１が高圧となった場合の状態を示している。

【００５９】バックアップリング１２は比較的軟質の材
料からなるリング状部材であって、その外径はハウジン
グ１の内径と略等しく設定されている。また、バックア
ップリング１２の内周面側にはテーパ部１２ｂが形成さ
れており、そのテーパ角度は取付溝６の溝テーパ部６ｃ
と略等しく設定されている。

【００６０】そして、バックアップリング１２のバック
アップリング１１側の端面１２ｃとシールリング３側の
端面１２ｄはともに軸方向に直交する平面と平行となる
ように形成されており、端面１２ｄの径方向の肉厚は溝
底部６ｅからハウジング１の内周面１ａまでの間隔と略
等しく設定されている。

【００６１】バックアップリング１１はバックアップリ
ング１２よりも硬質の材料からなるリング状部材であっ
て、バックアップリング１２と同様、外径はハウジング
１の内径と略等しく、内周面側には取付溝６の溝テーパ
部６ｃに対応するテーパ部１１ｂが形成されている。

【００６２】そして、バックアップリング１１の側壁面
６ａ側の端面１１ｃとバックアップリング１２側の端面
１１ｄはともに軸方向に直交する平面と平行となるよう
に形成されており、端面１１ｃの径方向の肉圧は側壁面
６ａにおける溝テーパ部６ｃからハウジング１の内周面
１ａまでの間隔と略等しく設定されている。

【００６３】また、バックアップリング１１の端面１１
ｄの径方向の肉厚は、これと対向するバックアップリン
グ１２の端面１２ｃの径方向の肉厚よりも小さく設定さ
れている。

【００６４】したがって、バックアップリング１１，１
２を溝テーパ部６ｃに装着した状態では、バックアップ
リング１１，１２の外周面１１ａ，１２ａはハウジング
１の内周面１ａに平行な摺接面となり、テーパ部１１
ｂ，１２ｂは取付溝６の溝テーパ部６ｃに当接する摺接
面となる。

【００６５】また、バックアップリング１１の端面１１
ｃは取付溝６の側壁面６ａと当接し、バックアップリン
グ１１とバックアップリング１２の間には隙間１５が形
成され、バックアップリング１２はバックアップリング
１１側に移動可能な状態となる。

【００６６】一方、シールリング３を挟んでバックアッ
プリング１２と対置されるバックアップリング１３も、
バックアップリング１２と同様、比較的軟質の材料から
なるリング状部材である。バックアップリング１３の外
径もハウジング１の内径と略等しく、また、内周面側に
は取付溝６の溝テーパ部６ｄに対応するテーパ部１３ｂ
が形成されている。

【００６７】そして、バックアップリング１３のバック
アップリング１４側の端面１３ｃとシールリング３側の
端面１３ｄもともに軸方向に直交する平面と平行となる
ように形成されており、端面１３ｄの径方向の肉厚は溝
底部６ｅからハウジング１の内周面１ａまでの間隔と略
等しく設定されている。

【００６８】バックアップリング１３の溝端縁側に隣接
して配置されたバックアップリング１４は、バックアッ
プリング１３よりも硬質の材料からなるリング状部材で
あって、外径はハウジング１の内径と略等しく、内周面
側には取付溝６の溝テーパ部６ｄに対応するテーパ部１
４ｂが形成されている。

【００６９】そして、バックアップリング１４の側壁面
６ｂ側の端面１４ｃとバックアップリング１３側の端面
１４ｄはともに軸方向に直交する平面と平行となるよう
に形成されており、端面１４ｃの径方向の肉圧は側壁面
６ｂにおける溝テーパ部６ｄからハウジング１の内周面
１ａまでの間隔と略等しく設定されている。

【００７０】また、バックアップリング１４の端面１４
ｄの径方向の肉厚は、これと対向するバックアップリン
グ１３の端面１３ｃの径方向の肉厚よりも小さく設定さ
れている。

【００７１】したがって、バックアップリング１３，１
４を溝テーパ部６ｄに装着した状態では、バックアップ
リング１３，１４の外周面１３ａ，１４ａはハウジング
１の内周面１ａに平行な摺接面となり、テーパ部１３
ｂ，１４ｂは取付溝６の溝テーパ部６ｄに当接する摺接
面となる。

【００７２】また、バックアップリング１４の端面１４
ｃは取付溝６の側壁面６ｂと当接し、バックアップリン
グ１４とバックアップリング１３の間には隙間１６が形
成され、バックアップリング１３はバックアップリング
１４側に移動可能な状態となる。

【００７３】バックアップリング１２，１３はともに比
較的軟らかく且つ延性のある軟質材で構成されている。
軟質材としては、たとえば、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレ
ン樹脂）等の軟質樹脂材が適用可能である。

【００７４】また、バックアップリング１１，１４はと
もに硬くて強度が強い硬質材で構成されている。硬質材
としては、たとえば、ナイロン，ＰＰＳ（ポリフェニレ
ンサルファイド）等の硬質樹脂材や、砲金等が適用可能
である。

【００７５】バックアップリング１１，１２，１３，１
４は取付溝６に装着可能であれば無端リング状であって
もよいし、一部を切断した有端リング状であってもよ
い。本実施の形態では、径方向に斜めの切断面を形成し
たバイアスカットの有端リング状バックアップリングを
用いている。なお、切断方法としては、バイアスカット
の他にも、径方向に切断するストレートカットや階段状
に切断するステップカット、特殊ステップカット等も適
用することができる。

【００７６】次に、図４を参照して、本実施の形態の密
封装置に交番圧力が加えられたときの作用について説明
する。

【００７７】図４（ａ）に示すように、バックアップリ
ング１３，１４側の密封流体の圧力Ｐ２が、バックアッ
プリング１１，１２側の密封流体の圧力Ｐ１よりも高圧
となった場合には、シールリング３が低圧側（図中左
側）に押されて移動し、バックアップリング１２の端面
１２ｄに圧接する。

【００７８】軟質材からなるバックアップリング１２
は、シールリング３の押圧力によって軸方向に圧縮され
つつ低圧側へと押しやられ、バックアップリング１１に
当接して支持される。

【００７９】かかる軸方向押圧力によってバックアップ
リング１２のテーパ部１２ｂが取付溝６の溝テーパ部６
ｃに押し付けられ、その際に発生する径方向分力によっ
て、バックアップリング１２の外周面１２ａはハウジン
グ１の内周面１ａに、テーパ部１２ｂは取付溝６の溝テ
ーパ部６ｃに密着して、ハウジング１と軸２の間の隙間
を埋める。

【００８０】このとき、取付溝６の溝テーパ部６ｃは低
圧側にいくほどハウジング１との間隔が狭くなるように
傾斜しているため、上記径方向分力の作用によって、バ
ックアップリング１２が拡径変形してハウジング１へと
近付き、これによりバックアップリング１２の外周面１
２ａがハウジング１の内周面１ａに密着する。

【００８１】軸偏心が生じてハウジング１と軸２の間の
隙間が広がった場合においても、それに応じてバックア
ップリング１２がさらに低圧側に押し込まれ拡径変形及
び径方向伸長変形が増大することによって、速やかに隙
間を埋めることができる。

【００８２】このように、バックアップリング１２にテ
ーパ部１２ｂを設けたことによって、バックアップリン
グ１２にかかる軸方向押圧力を径方向に作用する力に効
率的に変換できるので、結果、バックアップリング１２
の追随性を高め、シールリング３のはみ出しや損傷を確
実に防止することが可能となった。

【００８３】また、高圧下においては、バックアップリ
ング１２自体の低圧側へのはみ出しが生じる可能性があ
ったが、バックアップリング１１を設けたことによりバ
ックアップリング１２のはみ出しや損傷を防止すること
ができる。なお、バックアップリング１１自体は硬質材
から構成されているので、低圧側へのはみ出しが生じる
ことはない。

【００８４】さらに、バックアップリング１１にもテー
パ部１１ｂを設けたことによって、バックアップリング
１２からの軸方向押圧力を受けて幾分かは拡径または径
方向伸長変形し、ハウジング１との間の隙間を埋めるこ
とができ、より確実にバックアップリング１２のはみ出
しを防止することができる。

【００８５】一方、図４（ｂ）に示すように、バックア
ップリング１１，１２側の密封流体の圧力Ｐ１が、バッ
クアップリング１３，１４側の密封流体の圧力Ｐ２より
も高圧となった場合には、シールリング３は上記とは反
対の方向に押され、この場合の低圧側（図中右側）へと
移動する。そして、バックアップリング１３の端面１３
ｄに圧接する。

【００８６】そして、上記バックアップリング１２と同
様の作用に基づき、バックアップリング１３の外周面１
３ａはハウジング１の内周面１ａに、テーパ部１３ｂは
取付溝６の溝テーパ部６ｄに密着して、ハウジング１と
軸２との間の隙間を埋め、シールリング３のはみ出しや
損傷を防止する。また、バックアップリング１４によっ
てバックアップリング１３を支持するので、高圧下にお
いてもバックアップリング１３のはみ出しや損傷を防止
することができる。

【００８７】このように、取付溝６の溝底部６ｅにシー
ルリング３を装着すると共に、取付溝６の軸方向両端部
に形成された溝テーパ部６ｃ，６ｄのそれぞれに、溝テ
ーパ部６ｃ，６ｄと対応するテーパ部１２ｂ，１３ｂを
備えたバックアップリング１２，１３を装着したので、
密封装置に交番圧力が加えられた場合であっても、軸方
向のいずれの側にもシールリング３がはみ出すことがな
くシールリング３の損傷を防止することができる。

【００８８】また、バックアップリング１２，１３の追
随性を向上することができたので、より高圧な交番圧力
が加えられた場合や軸偏心が生じた場合においても、シ
ールリング３がバックアップリング１２，１３に当接し
て、その端面１２ｄ，１３ｄに沿った変形を受け、バッ
クアップリング１２，１３とハウジング１との隙間に到
達する前に、バックアップリング１２，１３が内外径方
向の隙間を埋めることができ、シールリング３のはみ出
しや損傷を確実に防止することができる。

【００８９】また、バックアップリング１２，１３それ
ぞれの溝端縁側に硬質材からなるバックアップリング１
１，１４を設けたので、非常に高圧な交番圧力が加えら
れた場合であっても、バックアップリング１２，１３自
体のはみ出しや損傷も防止することができる。

【００９０】（第３の実施の形態）図５には本発明の第
３の実施の形態が示されている。

【００９１】上記第１の実施の形態では軸２に取付溝６
を設けた構成を示したが、本実施の形態ではハウジング
に取付溝を設けている。すなわち、ハウジング２１に設
けられた環状の取付溝２６内に装着されるゴム状弾性体
製のシールリング２３と、シールリング２３を挟んで取
付溝２６の軸方向両端部に配置される２つのバックアッ
プリング２４，２５とを備えた構成となっている。

【００９２】ハウジング２１に設けられた取付溝２６
は、軸２２の外周面２２ａに対向する円筒状の溝底部２
６ｅと、溝底部２６ｅに直交する側壁面２６ａ，２６ｂ
を有し、さらに取付溝２６の両端部には、溝底部２６ｅ
から側壁面２６ａにかけて溝深さが浅くなる方向に傾斜
する溝テーパ部２６ｃと、溝底部２６ｅから側壁面２６
ｂにかけて溝深さが浅くなる方向に傾斜する溝テーパ部
２６ｄとが形成されている。なお、取付溝２６に側壁面
を設けず、溝底部２６ｅと溝テーパ部２６ｃ，２６ｄに
より台形断面形状を呈する環状溝としてもよい。

【００９３】シールリング２３はゴム状弾性体製のＯリ
ングであって、圧縮されていない自由状態では円形断面
を呈している。その内径は軸２２の外径より小さく、外
径は溝底部２６ｅの径より大きく設定されており、取付
溝２６に装着された状態では、軸２２の外周面２２ａと
ハウジング２１の溝底部２６ｅとによって径方向に圧縮
され、その弾発力によって内外周の接触面圧を得てい
る。なお、シールリング２３としては、Ｏリングに限ら
ず、Ｘリングや角リング等のリング状スクィーズパッキ
ンを好適に利用することができる。

【００９４】バックアップリング２４は比較的軟質の材
料からなるリング状部材であって、その内径は軸２２の
外径と略等しく設定されている。また、バックアップリ
ング２４の外周面側にはテーパ部２４ｂが形成されてお
り、そのテーパ角度は取付溝２６の溝テーパ部２６ｃと
略等しく設定されている。

【００９５】そして、バックアップリング２４の側壁面
２６ａ側の端面２４ｃとシールリング２３側の端面２４
ｄはともに軸方向に直交する平面と平行となるように形
成されており、端面２４ｄの径方向の肉厚は溝底部２６
ｅから軸２２の外周面２２ａまでの間隔と略等しく、端
面２４ｃの径方向の肉厚は側壁面２６ａにおける溝テー
パ部２６ｃから軸２２の外周面２２ａまでの間隔よりも
大きく設定されている。

【００９６】したがって、バックアップリング２４を溝
テーパ部２６ｃに装着した状態では、バックアップリン
グ２４の内周面２４ａは軸２２の外周面２２ａに平行な
摺接面となり、テーパ部２４ｂは取付溝２６の溝テーパ
部２６ｃに当接する摺接面となる。また、端面２４ｃと
側壁面２６ａの間には隙間２７が形成され、バックアッ
プリング２４は側壁面２６ａ側に移動可能な状態とな
る。

【００９７】一方、シールリング２３を挟んでバックア
ップリング２４と対置されるバックアップリング２５
も、バックアップリング２４と同様、比較的軟質の材料
からなるリング状部材である。バックアップリング２５
の内径も軸２２の外径と略等しく、また、外周面側には
取付溝２６の溝テーパ部２６ｄに対応するテーパ部２５
ｂが形成されている。

【００９８】そして、バックアップリング２５の側壁面
２６ｂ側の端面２５ｃとシールリング２３側の端面２５
ｄもともに軸方向に直交する平面と平行となるように形
成されており、端面２５ｄの径方向の肉厚は溝底部２６
ｅから軸２２の外周面２２ａまでの間隔と略等しく、端
面２５ｃの径方向の肉厚は側壁面２６ｂにおける溝テー
パ部２６ｄから軸２２の外周面２２ａまでの間隔よりも
大きく設定されている。

【００９９】したがって、バックアップリング２５を溝
テーパ部２６ｄに装着した状態では、バックアップリン
グ２５の内周面２５ａは軸２２の外周面２２ａに平行な
摺接面となり、テーパ部２５ｂは取付溝２６の溝テーパ
部２６ｄに当接する摺接面となる。また、端面２５ｃと
側壁面２６ｂの間には隙間２８が形成され、バックアッ
プリング２５は側壁面２６ｂ側に移動可能な状態とな
る。

【０１００】バックアップリング２４，２５はともに比
較的軟らかく且つ延性のある軟質材で構成されている。
軟質材としては、たとえば、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレ
ン樹脂）等の軟質樹脂材が適用可能である。

【０１０１】また、バックアップリング２４，２５は取
付溝２６に装着可能であれば無端リング状であってもよ
いし、一部を切断した有端リング状であってもよい。本
実施の形態では、径方向に斜めの切断面を形成したバイ
アスカットの有端リング状バックアップリングを用いて
いる。なお、切断方法としては、バイアスカットの他に
も、径方向に切断するストレートカットや階段状に切断
するステップカット、特殊ステップカット等も適用する
ことができる。

【０１０２】この構成により、バックアップリング２５
側の密封流体の圧力Ｐ２が、バックアップリング２４側
の密封流体の圧力Ｐ１よりも高圧となった場合には、シ
ールリング２３が低圧側（図中左側）に押されて移動
し、バックアップリング２４の端面２４ｄに圧接する。

【０１０３】軟質材からなるバックアップリング２４
は、シールリング２３の押圧力によって軸方向に圧縮さ
れつつ低圧側へと押しやられ、バックアップリング２４
のテーパ部２４ｂが取付溝２６の溝テーパ部２６ｃに押
し付けられる。

【０１０４】かかる軸方向押圧力によってバックアップ
リング２４のテーパ部２４ｂが取付溝２６の溝テーパ部
２６ｃに押し付けられ、その際に発生する径方向分力に
よって、バックアップリング２４の内周面２４ａは軸２
２の外周面２２ａに、テーパ部２４ｂは取付溝２６の溝
テーパ部２６ｃに密着して、ハウジング２１と軸２２の
間の隙間を埋める。

【０１０５】このとき、取付溝２６の溝テーパ部２６ｃ
は低圧側にいくほど軸２２との間隔が狭くなるように傾
斜しているため、上記径方向分力の作用によって、バッ
クアップリング２４が縮径変形して軸２２へと近付き、
これによりバックアップリング２４の内周面２４ａが軸
２２の外周面２２ａに密着する。

【０１０６】軸偏心が生じてハウジング２１と軸２２の
間の隙間が広がった場合においても、それに応じてバッ
クアップリング２４がさらに低圧側に押し込まれ、また
最終的には側壁面２６ａに支持されることにより、縮径
変形及び径方向伸長変形が増大することによって、速や
かに隙間を埋めることができる。

【０１０７】このように、バックアップリング２４にテ
ーパ部２４ｂを設けたことによって、バックアップリン
グ２４にかかる軸方向押圧力を径方向に作用する力に効
率的に変換できるので、結果、バックアップリング２４
の追随性を高め、シールリング２３のはみ出しや損傷を
確実に防止することが可能となった。

【０１０８】一方、バックアップリング２４側の密封流
体の圧力Ｐ１が、バックアップリング２５側の密封流体
の圧力Ｐ２よりも高圧となった場合には、シールリング
２３は上記とは反対の方向に押され、この場合の低圧側
（図中右側）へと移動する。そして、バックアップリン
グ２５の端面２５ｄに圧接する。

【０１０９】軟質材からなるバックアップリング２５
は、シールリング２３の押圧力によって軸方向に圧縮さ
れつつ低圧側へと押しやられ、バックアップリング２５
のテーパ部２５ｂが取付溝２６の溝テーパ部２６ｄに押
し付けられる。

【０１１０】そして、上記バックアップリング２４と同
様の作用に基づき、バックアップリング２５の内周面２
５ａは軸２２の外周面２２ａに、テーパ部２５ｂは取付
溝２６の溝テーパ部２６ｄに密着して、ハウジング２１
と軸２２との間の隙間を埋め、シールリング２３のはみ
出しや損傷を防止する。

【０１１１】このように、取付溝２６の溝底部２６ｅに
シールリング２３を装着すると共に、取付溝２６の軸方
向両端部に形成された溝テーパ部２６ｃ，２６ｄのそれ
ぞれに、溝テーパ部２６ｃ，２６ｄと対応するテーパ部
２４ｂ，２５ｂを備えたバックアップリング２４，２５
を装着したので、密封装置に交番圧力が加えられた場合
であっても、軸方向のいずれの側にもシールリング２３
がはみ出すことがなくシールリング２３の損傷を防止す
ることができる。

【０１１２】また、バックアップリング２４，２５の追
随性を向上することができたので、より高圧な交番圧力
が加えられた場合や軸偏心が生じた場合においても、シ
ールリング２３がバックアップリング２４，２５に当接
して、その端面２４ｄ，２５ｄに沿った変形を受け、バ
ックアップリング２４，２５と軸２２との隙間に到達す
る前に、バックアップリング２４，２５が内外径方向の
隙間を埋めることができ、シールリング２３のはみ出し
や損傷を確実に防止することができる。

【０１１３】なお、本実施の形態においても、上記第２
の実施の形態のごとく、バックアップリング２４，２５
の溝端縁側に硬質材からなるバックアップリングを設け
てもよい。これにより、より高圧な交番圧力が加圧され
た場合であっても、バックアップリング２４，２５自体
のはみ出しや損傷を防止することが可能となる。

【０１１４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、シール
リングの軸方向両端部の各々に取付溝の溝テーパ部に対
応するテーパ部を備えたバックアップリングを配置した
ので、バックアップリングのテーパ部が取付溝の溝テー
パ部に押し付けられることによって発生する径方向分力
の作用により、バックアップリングが速やかに２部材間
の隙間を埋め、高圧な交番圧力が加えられた場合や軸偏
心が生じた場合であっても、軸方向のいずれの側にもシ
ールリングがはみ出すことがなくシールリングの損傷を
防止することが可能となった。

【０１１５】また、バックアップリングと取付溝の側壁
面との間にバックアップリングがスライド移動可能な隙
間を設けると、シールリングの軸方向押圧力によってバ
ックアップリングが側壁面側に移動し、その移動に伴い
バックアップリングの径方向変形量が増大して他方の部
材との隙間を速やかに埋め、より確実にシールリングの
はみ出しや損傷を防止することができる。

【０１１６】また、バックアップリングを支持する第２
のバックアップリングを設ければ、バックアップリング
自体のはみ出しや損傷も防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る密封装置の概
略断面図である。

【図２】（ａ）は図１において圧力Ｐ２が高圧となった
場合の状態を示す図であり、（ｂ）は圧力Ｐ１が高圧と
なった場合の状態を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る密封装置の概
略断面図である。

【図４】（ａ）は図３において圧力Ｐ２が高圧となった
場合の状態を示す図であり、（ｂ）は圧力Ｐ１が高圧と
なった場合の状態を示す図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係る密封装置の概
略断面図である。

【図６】従来例の密封装置の概略断面図である。

【図７】従来例の密封装置の概略断面図である。

【符号の説明】

１ハウジング１ａ内周面２軸３シールリング４バックアップリング４ａ外周面４ｂテーパ部４ｃ，４ｄ端面５バックアップリング５ａ外周面５ｂテーパ部５ｃ，５ｄ端面６取付溝６ａ，６ｂ側壁面６ｃ，６ｄ溝テーパ部６ｅ溝底部７，８隙間１１バックアップリング１１ａ外周面１１ｂテーパ部１１ｃ，１１ｄ端面１２バックアップリング１２ａ外周面１２ｂテーパ部１２ｃ，１２ｄ端面１３バックアップリング１３ａ外周面１３ｂテーパ部１３ｃ，１３ｄ端面１４バックアップリング１４ａ外周面１４ｂテーパ部１４ｃ，１４ｄ端面１５，１６隙間２１ハウジング２２軸２２ａ外周面２３シールリング２４バックアップリング２４ａ内周面２４ｂテーパ部２４ｃ，２４ｄ端面２５バックアップリング２５ａ内周面２５ｂテーパ部２５ｃ，２５ｄ端面２６取付溝２６ａ，２６ｂ側壁面２６ｃ，２６ｄ溝テーパ部２６ｅ溝底部２７，２８隙間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに同心的に組み付けられた２部材間を
シールするもので、一方の部材に設けられた環状の取付
溝内に装着されるゴム状弾性体製のシールリングと、該
シールリングを挟んで前記取付溝の軸方向両端部に配置
される２つのバックアップリングと、を備えた密封装置
において、前記バックアップリングの各々は、前記取付溝の軸方向
両端部に設けられた、溝底部から側壁面にかけて溝深さ
が浅くなる方向に傾斜する溝テーパ部に装着されると共
に、該溝テーパ部側の周面に該溝テーパ部に対応するテ
ーパ部を備えることを特徴とする密封装置。
【請求項２】前記バックアップリングは、前記取付溝の
側壁面との間に隙間を設けて配置されることを特徴とす
る請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】前記バックアップリングの溝端縁側に隣接
して、該バックアップリングよりも硬質の材料からなる
第２のバックアップリングを備えることを特徴とする請
求項１に記載の密封装置。
【請求項４】前記バックアップリングは、前記第２のバ
ックアップリングとの間に隙間を設けて配置されること
を特徴とする請求項３に記載の密封装置。
【請求項５】前記第２のバックアップリングは、前記溝
テーパ部側の周面に該溝テーパ部に対応するテーパ部を
備えることを特徴とする請求項３または４に記載の密封
装置。