JP2003021238A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 挙動安定性を向上させた密封装置を提供す
る。 【解決手段】 軸３０の外周３１に密着しながらスライ
ド自在に設けられるシールリング２０と、内周１３がシ
ールリング２０外周に密着され、かつ、外周１１が環状
溝４１の溝底４１ｂに当接するとともに、環状溝４１を
構成する側壁面４１ａ，４１ｃ間に対してつぶし代が設
けられた突起１４を密封流体側Ｏ側面に有するゴムリン
グ１０と、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、ハウジングと軸と
の間の環状隙間を密封する密封装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の密封装置は、たとえば、
実開昭６２−１６６３０５号公報に開示されたように、
油圧シリンダ内に備えられるバッファリングとして用い
られている。

【０００３】バッファリングは、通常、ロッドパッキン
と併用して用いられ、ロッドパッキンよりも密封流体
（油）側に配置され、密封流体が高圧となることによる
高負荷時における衝撃圧や変動圧の緩衝等の役割を担っ
ており、ロッドパッキンの耐久性の向上を図っている。

【０００４】ここで、バッファリングは、密封流体をロ
ッドパッキン側に漏れないようにする機能を有するが、
バッファリングから少しずつ漏れた流体が徐々にバッフ
ァリングとロッドパッキンとの間に密封領域に溜り、こ
の密封領域内の圧力が密封流体側の圧力よりも高圧にな
り、いわゆる蓄圧現象が生じたり、密封流体内の高圧に
よってロッドに対するパッキンの接触圧力が必要以上に
大きくなってしまったりすることがある。

【０００５】したがって、これを解消するために、例え
ば、上記実開昭６２−１６６３０５号公報に開示された
技術のように、バッファリングには、密封領域に溜まっ
た流体を密封流体側に逃がす機能をも備えている。

【０００６】以下、このメカニズムについて図６及び図
７を参照して説明する。

【０００７】図６および図７はバッファリングにおける
背圧リークメカニズムの説明図であり、図６は正圧が作
用した場合におけるバッファリングの挙動を示す模式的
断面図であり、図７は背圧が作用した場合におけるバッ
ファリングの挙動を示す模式的断面図である。

【０００８】なお、密封流体側Ｏから密封流体とは反対
側（以下、反密封流体側Ａと称する。）に向かう圧力を
正圧と称し、逆に、反密封流体側Ａから密封流体側Ｏに
向かう圧力を背圧と称する。

【０００９】図に示すように、バッファリングはシール
リング１００とゴムリング２００とから構成されてお
り、ハウジング４００に設けられた軸孔の内周面に形成
された環状溝４０１に装着されて、このハウジング４０
０と軸孔に挿入された軸３００との間の環状隙間を密封
する機能を備えている。

【００１０】ここで、シールリング１００は、通常樹脂
材で構成されており、その内周１０２が軸３００の外周
に対して密着しながらスライド自在に構成されている。
また、密封流体側Ｏには背圧をリークするための溝１０
１が形成されている。

【００１１】ゴムリング２００は、その内周がシールリ
ング１００の外周に密着固定されており、その外周２０
４が、環状溝４０１の溝底４０１ｂに対して当接しなが
らスライド自在に構成されている。また、溝底４０１ｂ
側には背圧をリークするための溝２０１が設けられてお
り、更に、密封流体側Ｏには背圧をリークしつつ位置決
めを行うための突起２０２が設けられている。

【００１２】以上の構成により、まず、図６に示すよう
に正圧（図中矢印Ｐ０）が作用した場合には、バッファ
リング、すなわちシールリング１００とゴムリング２０
０は一体的に反密封流体側Ａにスライドし、ゴムリング
２００の反密封流体側Ａの側壁面２０３が環状溝４０１
の反密封流体側Ａの側壁面４０１ａに押し付けられてシ
ール面を形成し、シールリング１００の内周１０２とと
もに、密封流体側Ｏから反密封流体側Ａへの密封流体の
漏れを防止する（密封機能）。

【００１３】一方、図７に示すように背圧（図中矢印Ｐ
１）が作用した場合には、バッファリングは、ゴムリン
グ２００に設けられた突起２０２が環状溝４０１の密封
流体側Ｏの側壁面４０１ｃに当接する位置までスライド
する。

【００１４】従って、ゴムリング２００の反密封流体側
Ａの側壁面２０３と環状溝４０１の反密封流体側Ａの側
壁面４０１ａとの間に隙間Ｓが形成され、この隙間Ｓを
介してゴムリング２００に設けられた溝２０１および突
起２０２のない部分が流路となり、反密封流体側Ａに溜
まった流体が密封流体側Ｏに逃がされる（背圧リーク機
能）。

【００１５】このように、密封流体の漏れを防止する機
能を備えつつ、背圧をリークする機能をも備えていた。

【００１６】

【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が、例えば、油圧ブレーカな
どのように、高速で、かつ、作動頻度が高いような条件
下で用いられる場合には、シールが不安定な状態となる
虞がある。

【００１７】この点について図８を参照して説明する。
図８は従来技術に係るバッファリングに高速・高作動頻
度の条件において正圧が作用した場合の挙動を説明する
ための模式的断面図である。

【００１８】背圧により密封流体側Ｏにスライドしてい
たバッファリングに正圧が作用した場合、図に示すよう
に、高速・高作動頻度の条件においては、シールリング
１００及びゴムリング２００が反密封流体側Ａにスライ
ドする前に、正圧がゴムリング２００の外周の溝２０１
から吹き抜けてしまう可能性があり、このような場合に
は、正圧保持が困難となってしまう。

【００１９】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、挙動
安定性を向上させた密封装置を提供することにある。

【００２０】

【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、ハウジングに設けられた軸孔の内
周面に形成された環状溝に装着されて、該ハウジングと
前記軸孔に挿入された軸との間の環状隙間を密封する密
封装置であって、前記軸の外周に密着しながらスライド
自在に設けられるシールリングと、内周側が該シールリ
ング外周に密着され、かつ、外周側が前記環状溝の溝底
に当接するとともに、前記環状溝を構成する側壁面間に
対してつぶし代が設けられた突起を密封流体側側面に有
するゴムリングと、を備えることを特徴とする。

【００２１】このように構成することにより、ハウジン
グの環状溝に装着される場合、ゴムリングの突起のつぶ
し代の作用により、ゴムリングは常に反密封流体側の側
壁面に接触する状態となるので、常に正圧保持が可能な
状態となる。

【００２２】さらには、反密封流体側から密封流体側に
圧力が作用する場合においても、突起のつぶし代による
作用により、ゴムリングの反密封流体側の側壁面の突起
設置相当部が反密封流体側の側壁面に常に接触した状態
とすることができる。

【００２３】密封流体側の流体圧力が高まった場合に
は、前記ゴムリングの反密封流体側の側壁面によって前
記環状溝の側壁面を密封する機能と、反密封流体側の流
体圧力が高まった場合には、前記ゴムリングにおいて前
記突起部が設けられていない領域が密封流体側に撓み、
該ゴムリングの反密封流体側の側壁面と前記環状溝の側
壁面との間に形成される隙間を介して、該ゴムリングの
外周側に設けられた第１流路及び密封流体側に設けられ
た第２流路を通じて密封流体側に流体を逃がす機能と、
を備えることも好適である。

【００２４】

【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。

【００２５】図１〜図５を参照して、本発明の実施の形
態に係る密封装置について説明する。

【００２６】図１（ａ）は本実施の形態に係る密封装置
を構成するゴムリング１０及びシールリング２０を示す
模式図であり、同図（ｂ）は本実施の形態に係る密封装
置がハウジング４０に設けられた軸孔の内周面に形成さ
れた環状溝４１に装着される状態を説明するための図で
ある。

【００２７】図２（ａ）は本実施の形態に係る密封装置
の概略平面図であり、同図（ｂ）は溝を説明するための
図であり（ａ）においてＡから見た概略図である。

【００２８】図３は動作状態を示す模式的断面図であ
り、（ａ）は正圧が作用した場合における密封装置の挙
動を説明するための模式的断面図、（ｂ）は背圧が作用
した場合における密封装置の挙動を説明するための模式
的断面図、（ｃ）は（ｂ）において環状溝４１の溝底側
から見た概略図である。

【００２９】図４は本実施の形態に係る密封装置が油圧
シリンダ（例えば、建設機械等に用いられる油圧シリン
ダ）に適用される場合の例について示しており、油圧シ
リンダの一部破断斜視図を示している。図５は図４の一
部を示す模式的断面図である。

【００３０】本発明の実施の形態に係る密封装置は、例
えば、図４および図５に示すように、油圧シリンダ内に
備えられるバッファリングとして用いられている。

【００３１】すなわち、油圧シリンダにおいては、シリ
ンダの軸３０とハウジング４０との間の環状隙間を密封
するために、密封流体側Ｏ側から順に、バッファリング
Ｂ，ロッドパッキンＲ，ダストシールＤが備えられるシ
ステムを構成している。

【００３２】そして、密封流体の漏れ防止として最も機
能するのがロッドパッキンＲであり、ダストシールＤは
主として外部からのダストの侵入を防止する役割を担っ
ている。

【００３３】バッファリングＢは、上記従来技術の説明
中にも記載したように、密封流体が高圧となることによ
る高負荷時における衝撃圧や変動圧の緩衝等の役割を担
っており、ロッドパッキンＲの耐久性の向上を図ってい
る。

【００３４】そして、従来技術の説明中にも記載したよ
うに、バッファリングＢは密封流体（Ｑ０）の漏れを防
止する密封機能と、バッファリングＢとロッドパッキン
Ｒとの間の密封領域に溜まった流体圧力が必要以上に大
きくならないように、溜まった流体（Ｑ１）を密封流体
側Ｏに逃がす機能と、を備えている。

【００３５】次に、本実施の形態に係る密封装置（バッ
ファリングＢとして適用される場合）について、特に、
図１〜図３を参照して、更に詳しく説明する。

【００３６】図に示すように、バッファリングＢは、シ
ールリング２０とゴムリング１０とから構成されてお
り、ハウジング４０に設けられた軸孔の内周面に形成さ
れた環状溝４１に装着されて、このハウジング４０と軸
孔に挿入された軸３０との間の環状隙間を密封する機能
を備えている。

【００３７】ここで、シールリング２０は、通常、樹脂
材で構成され、その内周２１が軸３０の外周３１に対し
て密着しながらスライド自在に構成される。

【００３８】一方、ゴムリング１０は、その内周１３が
シールリング２０の外周に密着し、その外周１１が、環
状溝４１の溝底４１ｂに対して密接して構成されてお
り、溝底４１ｂ側には、図２に示すように背圧をリーク
するための溝１１ａが設けられている。

【００３９】そして、ゴムリング１０の密封流体側Ｏの
側面には、突起１４が設けられており、本実施の形態に
おいては、この突起１４は、環状溝４１の反密封流体側
Ａの側壁面４１ａと密封流体側Ｏの側壁面４１ｃとの軸
方向の長さである溝高さＨに対して、つぶし代を有して
いる。

【００４０】これは、図１に示すように、ゴムリング１
０本体の幅（軸方向の長さ）をｈ２とし、突起１４が設
けられた部分のゴムリング１０の幅をｈ２とし、つぶし
代をＳとした場合には、Ｓ＝ｈ１−Ｈ≧０，Ｈ−ｈ２＞
０の関係で表される。なお、シールリング２０の幅をｈ
３とした場合、Ｈ−ｈ３＞０である。

【００４１】したがって、ゴムリング１０が環状溝４１
に装着された場合、ゴムリング１０は、突起１４のつぶ
し代の作用により常に反密封流体側Ａに押圧された状態
となるので、ゴムリング１０の反密封流体側Ａの側壁面
１２が反密封流体側Ａの側壁面４１ａに常に接触する状
態となる。

【００４２】また、ゴムリング１０において、突起１４
が設けられていない部分（突起１４によるつぶし代の作
用が及ばず、反密封流体側Ａへの押圧力を受けない領
域）においては、環状溝４１の密封流体側Ｏの側壁面４
１ｃとの間に隙間があるため、密封流体側Ｏへは撓んで
変形しやすい状態となっている。

【００４３】ここで、突起１４は、ゴムリング１０の周
方向に等配状に設けられていると好適であり、本実施の
形態においては図２（ａ）に示すように、４つの突起を
設けて４等配としている。また、突起１４は、装着性・
充填率を考慮して球状突起とすると好適である。

【００４４】本実施の形態に係る密封装置は以上のよう
に構成されるので、密封装置がハウジング４０の環状溝
４１に装着された場合には、ゴムリング１０の突起１４
のつぶし代の作用により、ゴムリング１０は常に反密封
流体側Ａの側壁面４１ａに接触する状態となるので、常
に正圧保持が可能な状態となる。

【００４５】そして、図３（ａ）に示すように、正圧
（図中矢印Ｐ０）が作用した場合には、ゴムリング１０
の反密封流体側Ａの側壁面１２が環状溝４１の反密封流
体側Ａの側壁面４１ａに押し付けられてシール面を形成
し、シールリング２０の内周２１とともに、密封流体側
Ｏから反密封流体側Ａへの密封流体の漏れを防止する
（密封機能）。

【００４６】一方、図３（ｂ）に示すように、背圧（図
中矢印Ｐ１）が作用した場合には、ゴムリング１０及び
シールリング２０は密封流体側Ｏへ向かう力を受ける。

【００４７】このような場合、ゴムリング１０に設けら
れた突起１４はつぶし代をもって環状溝４１に装着され
ているので、突起１４近傍に相当する部分はほとんど変
形することはないが、突起１４が設けられていない部分
（突起１４によるつぶし代の作用が及ばず、反密封流体
側Ａへの押圧力を受けない領域）においては、環状溝４
１の密封流体側Ｏの側壁面４１ｃとの間に隙間があるた
めに、図３（ｂ），（ｃ）において矢印Ｂで示すよう
に、環状溝４１の密封流体側Ｏの側壁面４１ｃに向かっ
て変形することになる。

【００４８】ここで、背圧（図中矢印Ｐ１）が作用した
場合において、ゴムリング１０の反密封流体側Ａの側壁
面１２における突起１４に相当する領域は、適用される
条件や製品の仕様により変形させてもよいが、反密封流
体側Ａの側壁面４１ａに常に接触する状態とするとよ
い。

【００４９】従って、ゴムリング１０の反密封流体側Ａ
の側壁面１２と環状溝４１の反密封流体側Ａの側壁面４
１ａとの間に隙間が形成されることになり、この隙間を
介してゴムリング１０の外周１１に設けられた溝１１ａ
によって形成される第１流路、及び、ゴムリング１０の
密封流体側Ｏにおいて突起１４のない部分で形成される
第２流路を通るようにして、反密封流体側Ａに溜まった
流体が密封流体側Ｏに逃がされる（背圧リーク機能）。

【００５０】なお、図２に示すように、ゴムリング１０
において突起１４が設けられる側面に溝１１ｂを設けて
おけば、仮に、背圧が大きく作用したり、また、ゴムリ
ング１０の性質により、突起１４が設けられていない部
分が大きく変形して環状溝４１の密封流体側Ｏの側壁面
４１ｃに接触するようなことがあっても、流路を確保す
ることができるので、反密封流体側Ａに溜まった流体を
密封流体側Ｏに確実に逃がすことができる。

【００５１】ここで、溝１１ｂと、ゴムリング１０の外
周１１に設けられる溝１１ａとは、連通して、突起１４
間に設けられると良く、図２（ａ）に示すように、突起
１４間の略真中に設けられて４等配とすると好適であ
る。

【００５２】また、シールリング２０の密封流体側Ｏの
端部には、図３（ｂ）に示すように、流路を形成するた
めの溝２２等を設けると好適であり、これにより、反密
封流体側Ａに溜まった流体を確実に密封流体側Ｏに逃が
すことができる。

【００５３】このように、本実施の形態に係る密封装置
を、高速・高作動頻度の条件下において用いられる、例
えば油圧ブレーカに適用した場合、ゴムリング１０は反
密封流体側Ａの側壁面１２が環状溝４１の反密封流体側
Ａの側壁面４１ａに常に接触した状態となるため、ゴム
リング１０が移動することはない。

【００５４】そして、背圧が作用していた状態から正圧
が作用する場合においても、ゴムリング１０の突起１４
のつぶし代による作用により、ゴムリング１０の反密封
流体側Ａの側壁面１２が反密封流体側Ａの側壁面４１ａ
に常に接触した状態とすることで、ゴムリングの挙動が
不安定となるようなことはない。

【００５５】したがって、従来懸念されていた、ゴムリ
ングの挙動が不安定となった場合に、ゴムリングの外周
から正圧がリークし、正圧保持が困難になるようなこと
はなく、常に、安定した正圧保持が可能となる。

【００５６】その結果、ロッドパッキンＲに作用する負
荷を低減することが可能となり、シーリングシステムの
寿命延長を図ることも可能になる。

【００５７】なお、シールリング２０において、シール
リングのはみ出し（あるいははみ出しによる破損）を防
止するために、シールリングに隣接して、その反密封流
体側Ａにバックアップリングを設ける構成としても好適
である。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
環状溝を構成する側壁面間に対してつぶし代が設けられ
た突起を密封流体側側面に有するゴムリングを備えるこ
とにより、ハウジングの環状溝に装着される場合、突起
のつぶし代の作用により、ゴムリングは常に反密封流体
側の側壁面に接触する状態となるので、常に正圧保持が
可能な状態となる。

【００５９】そして、背圧が作用する場合においても、
突起のつぶし代による作用により、ゴムリングの反密封
流体側の側壁面の突起設置相当部が反密封流体側の側壁
面に常に接触した状態とすることができるので、高速・
高作動頻度の条件下においてもゴムリングの挙動が不安
定となるようなことはない。

【００６０】したがって、従来懸念されていた、ゴムリ
ングの挙動が不安定となった場合に、ゴムリングの外周
から正圧がリークし、正圧保持が困難になるようなこと
はなく、常に安定した正圧保持が可能となり、挙動安定
性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は実施の形態に係る密封装置を構成
するゴムリング及びシールリングを示す模式図、同図
（ｂ）は本実施の形態に係る密封装置がハウジング４０
に設けられた軸孔の内周面に形成された環状溝に装着さ
れる状態を説明するための図である。

【図２】図２（ａ）は実施の形態に係る密封装置の概略
平面図、同図（ｂ）は溝を説明するための図であり
（ａ）においてＡから見た概略図である。

【図３】図３は動作状態を示す模式的断面図であり、
（ａ）は正圧が作用した場合における密封装置の挙動を
説明するための模式的断面図、（ｂ）は背圧が作用した
場合における密封装置の挙動を説明するための模式的断
面図、（ｃ）は（ｂ）において環状溝４１の溝底側から
見た概略図である。

【図４】油圧シリンダの一部破断斜視図である。

【図５】図４の一部を示す模式的断面図である。

【図６】従来技術に係るバッファリングに正圧が作用し
た場合の挙動を説明するための模式的断面図である。

【図７】従来技術に係るバッファリングに背圧が作用し
た場合の挙動を説明するための模式的断面図である。

【図８】従来技術に係るバッファリングに背圧→正圧が
作用した場合の挙動を説明するための模式的断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ ゴムリング １１ 外周 １１ａ，１１ｂ 溝 １２ 側壁面 １３ 内周 １４ 突起 ２０ シールリング ２１ 内周 ２２ 溝 ３０ 軸 ３１ 外周 ４０ ハウジング ４１ 環状溝 ４１ａ （反密封流体側の）側壁面 ４１ｂ 溝底 ４１ｃ （密封流体側の）側壁面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングに設けられた軸孔の内周面に形
   成された環状溝に装着されて、該ハウジングと前記軸孔
   に挿入された軸との間の環状隙間を密封する密封装置で
   あって、 前記軸の外周に密着しながらスライド自在に設けられる
   シールリングと、 内周側が該シールリング外周に密着され、かつ、外周側
   が前記環状溝の溝底に当接するとともに、前記環状溝を
   構成する側壁面間に対してつぶし代が設けられた突起を
   密封流体側側面に有するゴムリングと、 を備えることを特徴とする密封装置。
2. 【請求項２】密封流体側の流体圧力が高まった場合に
   は、前記ゴムリングの反密封流体側の側壁面によって前
   記環状溝の側壁面を密封する機能と、 反密封流体側の流体圧力が高まった場合には、前記ゴム
   リングにおいて前記突起部が設けられていない領域が密
   封流体側に撓み、該ゴムリングの反密封流体側の側壁面
   と前記環状溝の側壁面との間に形成される隙間を介し
   て、該ゴムリングの外周側に設けられた第１流路及び密
   封流体側に設けられた第２流路を通じて密封流体側に流
   体を逃がす機能と、 を備えることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。