JP2004036631A - Sealing device - Google Patents

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JP2004036631A
JP2004036631A JP2002190077A JP2002190077A JP2004036631A JP 2004036631 A JP2004036631 A JP 2004036631A JP 2002190077 A JP2002190077 A JP 2002190077A JP 2002190077 A JP2002190077 A JP 2002190077A JP 2004036631 A JP2004036631 A JP 2004036631A
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JP
Japan
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backup ring
shaft
sealing device
sealed
fluid
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002190077A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsumi Yamashina
山科 勝美
Makoto Kamemura
亀村 誠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nok Corp
Original Assignee
Nok Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sealing device having high reliability, improved quality, and extended service life. <P>SOLUTION: A back-up ring 10 has a projection 10b projecting toward a main lip section 8a on a shaft 3 side on a side surface of a ring body 10a. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに往復動自在に設けられた2部材間の環状隙間を密封するための密封装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、密封流体が作用する装置の軸封止部等において、図4の断面構成説明図に示されるように、例えばハウジング101の軸孔101a内周面と該軸孔101aに挿通される軸102の外周面102aとの間の環状隙間103を封止し、密封対象流体側Oから反密封対象流体側Aへの密封流体の漏れを防止するために密封装置100(いわゆるオイルシール)が備えられている。
【0003】
密封装置100は、環状形状を呈しており、外周側の軸方向部105aと軸方向部105aの一端(反密封対象流体側A)より内側に折れ曲がった径方向部105bを有する断面略L字状の補強環105と、補強環105の周囲を雇うように一体的に形成されたゴム状弾性体からなる嵌め合い部106及びシール部107を備えている。
【0004】
シール部107は、補強環105の径方向部105bから密封対象流体側Oに延出し、摺動面である軸102の外周面102aと接するメインシール部107aを備えている。
【0005】
そして、稼動時に密封される流体による圧力や軸の運動によるメインシール部107aの変形・移動を防止するために、メインシール部107aの姿勢を保持するバックアップリング108が、メインシール部107aの反密封対象流体側Aの側面に当接して設けられている。
【0006】
また、109は、メインシール部107aに緊迫力を与えるスプリングである。
【0007】
このように構成される密封装置100においては、ゴム状弾性体からなるメインシール部107aと、メインシール部107aの姿勢を保持するバックアップリング108との組み合わせにより使用されることにより、メインシール部107aの破損を防ぎ、高圧下での使用を可能としている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術において、バックアップリング108は、比較的大きい偏心が発生しても、バックアップリングが追随することにより、図5(a)に示すはみ出し隙間bを小さくすることに役立っている。
【0009】
しかし、実機の作動状態によっては、例えば、軸の動きが高速である場合や、軸が反密封対象流体側Aへ動く時に圧力が発生する場合には、バックアップリングと軸との隙間が大きくなる場合があり得る。
【0010】
軸の動きが高速である場合には、図5(b)に示すように、軸102とメインシール部107aとの間の摩擦力によるメインシール部107aの挙動(点線部から実線部への移動)に伴い、バックアップリング108が動き(点線部から実線部へ移動)、ズレが発生するものである。
【0011】
このような場合には、図5(c)に示すように、軸102が反密封対象流体側Aに動いた時に、バックアップリング108と軸102との隙間にメインシール部107aの一部がはみ出してしまう可能性があり、バックアップリング108と軸102との隙間にはみ出してしまった場合、はみ出し部分のゴムは、軸102の密封対象流体側Oへの動きとともに引きずられて、破損に至る虞がある。
【0012】
また、密封装置100においては、密封対象流体側Oからの圧力により押し付けられているメインシール部107aの反密封対象流体側A、すなわち、メインシール部107aとバックアップリング108との接触部であって、軸102と接触している部分に、接触面圧ピークが発生する場合がある。
【0013】
作動時において、軸102が密封対象流体側Oへ戻る時に、この面圧ピークの部分が、引き出された密封対象流体をかき出してしまい、漏れ量の増大を招くこととなる。密封対象流体のかき出しにより、摺動抵抗が大きくなってしまい、メインシール部107aの摩耗が大きくなる可能性があった。
【0014】
ここで、往復動密封装置の漏れ量Qは、密封対象流体側Oから反密封対象流体側Aへ軸が動く時に(往行程)引き出される軸表面の密封対象流体の膜の量Upと、その後、反対側(反密封対象流体側Aから密封対象流体側Oへ)軸が動き(復行程)、引き出された密封対象流体が戻る量Umとの差、すなわち、
Q=Up−Um
で表される。
【0015】
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、品質の向上及び長寿命化を図った信頼性の高い密封装置を提供することにある。
【0016】
【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、
互いに同軸的に相対移動自在に組み付けられる2部材間を密封する密封装置であって、
前記2部材の内一方の部材に向かうとともに密封対象流体側に延びるシール本体を有し、該シール本体は前記一方の部材に摺動するシール部を有し、
前記シール本体と前記一方の部材との間に配置され、前記シール本体を支持するバックアップリングを備え、
前記バックアップリングは、前記シール部の少なくとも一部に沿って突出した突起部を備えることを特徴とする。
【0017】
従って、突起部によりシール部を支持させることができるので、作動時において、一方の部材が動いた時に、シール部が一方の部材に引きずられてバックアップリングと一方の部材との間にはみ出してしまうことを防止することができる。
【0018】
また、密封対象流体の圧力がかかった場合に、一方の部材に対するシール部の面圧がその圧力によって大きくなることによって、摩耗が生じたり、シール部が一方の部材に引きずられやすくなりバックアップリングと一方の部材との間にはみ出してしまう可能性があるが、突起部を設けたことにより、密封対象流体の圧力を突起部で受けることができるので、良好な面圧を保持することができる。
【0019】
従って、シール部がはみ出してしまった状態で一方の部材が移動してしまうことによるシール部の破損を防止することができる。
【0020】
前記シール本体には、前記一方の部材側に前記シール部の反密封対象流体側に隣接する段部が形成され、前記バックアップリングの突起部は、前記段部に沿って形成されていることも好適である。
【0021】
これにより、シール部の反密封対象流体側への挙動を抑制することができ、また、バックアップリングの軸方向の位置を安定させるとともに、径方向の挙動も安定させることができ、密封性能の安定化を図ることが可能となる。
【0022】
前記バックアップリングの突起部の前記一方の部材側の周面には、軸方向の溝が設けられていることも好適である。
【0023】
これにより、溝内に密封対象流体を積極的に保持することができるので、潤滑性を良好に保つことが可能となり、リップ摺動面及びバックアップリングに密封対象流体が良好に介在(保持)され、シール部及びバックアップリングの摩耗を抑制することが可能となり、密封装置の長寿命化を図ることが可能となる。
【0024】
ここで、前記シール部のリップ先端を断面略山状形状とし、前記突起部を、前記段部から延びて前記シール部の断面略山状形状を構成する斜面に沿って突出して設けてもよい。
【0025】
これにより、シール部がバックアップリングと一方の部材との間にはみ出してしまうことをより確実に防止することができる。
【0026】
また、シール部の断面略山状形状を構成する斜面及び、突起部の該斜面に沿う面と、一方の部材とが平行に近くなるほど、突起部はシール部の挙動を抑えることができ、シール部は一方の部材に引きずられ難くなる。
【0027】
また、前記突起部を、前記バックアップリングのリング本体よりも前記一方の部材寄り、すなわち、一方の部材が軸部材である場合には、リング本体より縮径して設け、また、一方の部材が軸孔を有するハウジングである場合には、リング本体より拡径して設けるとよい。
【0028】
これにより、一方の部材との隙間を小さくすることができるので、シール部がバックアップリングと一方の部材との間にはみ出してしまうことをより確実に防止することができる。
【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】
図1(a)は本発明の実施の形態に係る密封装置の模式的断面図であり、同図(b)は密封装置の要部を説明するための図である。
【0031】
密封装置1は、2部材のうち他方の部材としてのハウジング2の軸孔2aと、一方の部材としての軸3の外周面3aとの間の環状隙間4をシールするオイルシールであり、密封対象流体側Oから反密封対象流体側Aへの密封対象流体の漏れを防止するために備えられている。
【0032】
密封装置1は、環状形状を呈しており、補強環5と、補強環5の周囲を覆うように一体的に形成されたゴム状弾性体により形成される嵌め合い部7,シール部8,及び嵌め合い部7とシール部8とを連結する径方向部9とを備えている。
【0033】
補強環5は、外周側の軸方向部5aと、軸方向部5aの一端(反密封対象流体側A)より内径側に折れ曲がる径方向部5bとを有し、密封装置1の環状形状を保持するものである。
【0034】
また、軸方向部5aは、ハウジング2に装着されたときには、嵌め合い部7に所定の嵌合力を発生させ、径方向部5bは、シール部8と径方向部9とを支持する支持部となる。
【0035】
そして、補強環5には、例えばSPCC等の金属板をプレス成形したものが一般的に採用されているが、アルミダイカスト部材やある程度の剛性を備えた樹脂部材により形成されたものを採用することも可能である。
【0036】
シール部8は、ゴム状弾性体の径方向部9から内径側であって密封対象流体側Oに延出するメインリップ部8aを備えている。また、メインリップ部8aのリップ先端は、径方向部9の内径側端部に連続して設けられた根元部8cから内径側であって密封対象流体側Oに延出した斜面8bが、所定の位置で外径側であって密封対象流体側Oに折り返して構成される断面略山状形状である。
【0037】
また、密封性能を良好に発揮させるために、リップ先端の断面略山状形状のそれぞれの斜面は軸3に対して所定の角度となるように設定されている。そのために、シール部8においては、根元部8cから斜面8bへの移行部に、斜面8bの軸3に対する角度を調整する段部8dが設けられている。
【0038】
そして、稼動時に密封される流体による圧力や軸の往復運動によるメインリップ部8aの変形・移動を防止するために、メインリップ部8aの姿勢を保持するバックアップリング10が、メインリップ部8aの反密封対象流体側Aの側面と補強環5の径方向部5bとに当接して設けられている。バックアップリング10は、ゴム状弾性体より硬質の樹脂材料により製作されるものである。
【0039】
本実施の特徴的な構成としてのバックアップリング10は、リング本体10aと、リング本体10aのメインリップ部8a側の側面(径方向面)の内周側から軸方向密封対象流体側Oに突出する突起部10bとを備えている。
【0040】
そして、この突起部10bの内径は、リング本体10aから縮径して設けられている。
【0041】
また、突起部10bの軸方向密封対象流体側O先端と、リング本体10aの外周側の軸方向密封対象流体側O先端との間の形状は段部10cを構成しており、段部10cは、シール部8に設けられた段部8dに沿った形状、すなわち、図に示すような断面略凹状形状に形成されて、メインリップ部8aの反密封対象流体側Aへの挙動を受けられるように設けられている。
【0042】
従って、段部10cが設けられることによって、突起部10bが形成されることとなる。
【0043】
ここで、段部10cは、段部8dに完全に沿うように形成される必要はなく、例えば階段状や波状としてもよい。
【0044】
そして、突起部10bは、メインリップ部8aのリップ先端を構成する斜面8bに沿った形状をなして、メインリップ部8aを支持している。
【0045】
尚、バックアップリング10は、周方向の一部にカット部(切れ目)のないもの(エンドレス形状)でも良いし、カット部を備えるものでも良い。
【0046】
また、11はメインリップ部8aに緊迫力を与えるスプリングである。
【0047】
このように構成される密封装置1にあっては、メインリップ部8aがバックアップリング10と軸3との間にはみ出してしまうことを防止することができるものである。従って、メインリップ部8aのゴムがはみ出した状態で軸が移動することによるメインリップ部8aの破損を防止することができる。
【0048】
また、この突起部10bをバックアップリング本体10aから縮径して設けることにより、軸3との隙間を小さくするとともに、軸3へ密接する方向への変形が容易となり、メインリップ部8aがバックアップリング10と軸3との間にはみ出してしまうことをより確実に防止することができる。
【0049】
また、突起部10bの軸方向密封対象流体側O先端と、バックアップリング本体10aの外周側の軸方向密封対象流体側O先端との間の形状は、シール部8の段部8dに沿った形状であって断面略凹状形状とすることにより、メインリップ部8aの反密封対象流体側Aへの挙動を抑制することができ、また、バックアップリング10の軸方向の位置を安定させることができるとともに、径方向の挙動も安定させることができ、密封性能の安定化を図ることが可能となる。
【0050】
また、根元部8cから内周側であって軸方向密封対象流体側Oに延出し、メインリップ部8aのリップ先端を構成する斜面8bに沿って、突起部10bを設けることにより、作動時において、軸3が反密封対象流体側Aに動いた時に、軸3に引きずられるメインリップ部8aの反密封対象流体側Aへの挙動を抑える(支持する)ことができ、メインリップ部8aがバックアップリング10と軸3との間にはみ出してしまうことを確実に防止することができる。斜面8b及び、突起部10bの斜面8bに沿う面と、軸3とが平行に近くなるほど、突起部10bはメインリップ部8aの挙動を抑えることができる。
【0051】
密封対象流体側Oからの密封対象流体の圧力が径方向部9に加わることにより、径方向部9が圧縮されて発生する径方向の付勢力も突起部10bにより受けることができるので、メインリップ部8aの過大な面圧上昇を防止することができる。
【0052】
また、装置の仕様に応じて突起部10bの肉厚や形状を調整して突起部10bの剛性を調整することもできる。
【0053】
突起部10bの剛性を大きく設定した場合には、作動時において、軸3が反密封対象流体側Aに動いた時に、軸3に引きずられるメインリップ部8aの反密封対象流体側Aへの挙動を抑える(支持する)ことができ、メインリップ部8aがバックアップリング10と軸3との間にはみ出してしまうことを防止することができる。
【0054】
突起部10bの剛性を小さく設定した場合には、圧力に対する応答性を向上させることができる。
【0055】
従って、作動時において、軸3が反密封対象流体側Aに動いた時に、メインリップ部8aの反密封対象流体側Aへの挙動に伴う突起部10bの挙動が生じるようになる。これにより、メインリップ部8aの動きに応じて突起部10bが動くこととなるので、メインリップ部8aがバックアップリングを支点として軸3に引きずられてバックアップリング10と軸3との間にはみ出してしまうことを防止することができる。
【0056】
また、突起部10bの先端形状を先鋭な形状(エッジ状)とすることにより、斜面8bに当接する面積を大きくすることができ、軸3との隙間をより小さくすることができるので、より大きなはみ出し防止効果が得られる。
【0057】
なお、突起部10bの強度を向上するために、突起部10bの先端形状を面取りしてR形状としてもよい。
【0058】
このように構成した密封装置1の面圧分布を説明する。
【0059】
図2(a)は本実施の形態に係る密封装置のリップ部の面圧分布を説明するための図であり、同図(b)は従来技術に係る密封装置のリップ部の面圧分布を説明するための図である。
【0060】
図に示すように、従来では、メインリップ部107aとバックアップリング108との接触部であって、軸3と接触している部分aにピークが発生しているが、本実施の形態では、バックアップリング10と軸3との間にゴムが入り込むことはなくなるので、この部分で面圧のピークが発生することはなく、面圧のピークも下がることとなる。
【0061】
従って、漏れ量を低減することが可能となる。
【0062】
また、作動時においても良好な面圧を保持することができるので、従来のように面圧ピークとなる部位aによって密封対象流体がかき出されて摺動抵抗が大きくなってしまうことはなく、リップ摺動面に密封対象流体が良好に介在(保持)され、メインリップ部8aの摩耗を抑制することが可能となり、密封装置の長寿命化を図ることが可能となる。
【0063】
図3はバックアップリング10の変形例として、バックアップリング20を示すものであり、(a)は模式的断面図、(b)は(a)の模式的上視図である。
【0064】
バックアップリング20は、バックアップリング10に対して、バックアップリングの内周に軸方向の溝20dを設けたものである。
【0065】
バックアップリング20は、リング本体20aと、リング本体20aのメインリップ部8a側の側面(径方向面)の内周側から軸方向密封対象流体側Oに突出する突起部20bとを備えている。
【0066】
また、突起部20bの軸方向密封対象流体側O先端と、リング本体20aの外周側の軸方向密封対象流体側O先端との間の形状は段部20cを構成しており、メインリップ部8aの反密封対象流体側Aへの挙動を受けられるように、断面略凹状形状としている。
【0067】
そして、溝20dは、バックアップリング20の内周面に略等間隔に設けられている。ここで、溝20dは少なくとも突起部20bの内周側に設けられていればよい。また、溝の数や大きさは適宜設定されるとよく、図のように等間隔に設けられていなくてもよい。
【0068】
これにより、溝20d内に密封対象流体を積極的に保持することができるので、潤滑性を良好に保つことが可能となり、リップ摺動面及びバックアップリング10に密封対象流体が良好に介在(保持)され、メインリップ部8a及びバックアップリング10の摩耗を抑制することが可能となり、密封装置の長寿命化を図ることが可能となる。
【0069】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、シール部の破損を防止することができるので、品質の向上及び長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る密封装置の模式的断面図である。
【図2】図2(a)は実施の形態に係る密封装置の面圧分布を説明するための図であり、同図(b)は従来技術に係る密封装置の面圧分布を説明するための図である。
【図3】シールリングの変形例を示す模式的断面図であり、(a)は模式的断面図、(b)は(a)の模式的上視図である。
【図4】従来技術に係る密封装置の模式的断面図である。
【図5】従来技術に係る密封装置の問題点の説明図である。
【符号の説明】
1 密封装置
2 ハウジング
2a 軸孔
3 軸
3a 外周面
4 環状隙間
5 補強環
5a 軸方向部
5b 径方向部
7 嵌め合い部
8 シール部
8a メインリップ部
8b 斜面
8c 根元部
8d 段部
9 径方向部
10 バックアップリング
10a リング本体
10b 突起部
10c 段部
11 スプリング
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sealing device for sealing an annular gap between two members provided reciprocally with each other.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a shaft sealing portion or the like of a device on which a sealing fluid acts, for example, as shown in the cross-sectional configuration explanatory view of FIG. 4, an inner peripheral surface of a shaft hole 101a of a housing 101 and a shaft inserted through the shaft hole 101a. A sealing device 100 (so-called oil seal) is provided to seal the annular gap 103 between the outer peripheral surface 102a of the base 102 and the sealing target fluid side O to prevent the leakage of the sealing fluid from the sealing target fluid side O to the anti-sealing target fluid side A. Have been.
[0003]
The sealing device 100 has an annular shape, and has a substantially L-shaped cross section having an axial portion 105a on the outer peripheral side and a radial portion 105b bent inward from one end of the axial portion 105a (the anti-sealing target fluid side A). And a fitting portion 106 and a seal portion 107 made of a rubber-like elastic body integrally formed so as to employ the periphery of the reinforcing ring 105.
[0004]
The seal portion 107 includes a main seal portion 107a extending from the radial portion 105b of the reinforcing ring 105 to the fluid side O to be sealed and in contact with the outer peripheral surface 102a of the shaft 102 as a sliding surface.
[0005]
In order to prevent the deformation and movement of the main seal portion 107a due to the pressure of the fluid to be sealed during operation and the movement of the shaft, a backup ring 108 for holding the posture of the main seal portion 107a is provided to prevent the main seal portion 107a from being sealed. It is provided in contact with the side surface of the target fluid side A.
[0006]
Reference numeral 109 denotes a spring for applying a tension to the main seal portion 107a.
[0007]
In the sealing device 100 configured as described above, the main seal portion 107a made of a rubber-like elastic body is used in combination with the backup ring 108 that holds the posture of the main seal portion 107a, so that the main seal portion 107a is used. To prevent damage and enable use under high pressure.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art described above, the backup ring 108 is useful for reducing the protrusion gap b shown in FIG. 5A by following the backup ring even when relatively large eccentricity occurs.
[0009]
However, depending on the operating state of the actual machine, for example, when the shaft moves at high speed or when pressure is generated when the shaft moves to the anti-sealing target fluid side A, the gap between the backup ring and the shaft increases. There may be cases.
[0010]
When the shaft moves at a high speed, as shown in FIG. 5B, the behavior of the main seal portion 107a due to the frictional force between the shaft 102 and the main seal portion 107a (movement from the dotted line portion to the solid line portion) ), The backup ring 108 moves (moves from the dotted line part to the solid line part), causing a shift.
[0011]
In such a case, as shown in FIG. 5C, when the shaft 102 moves to the anti-sealing target fluid side A, a part of the main seal portion 107a protrudes into the gap between the backup ring 108 and the shaft 102. If the rubber sticks out of the gap between the backup ring 108 and the shaft 102, the rubber at the protruding portion may be dragged with the movement of the shaft 102 toward the fluid O to be sealed, and may be damaged. is there.
[0012]
Further, in the sealing device 100, the anti-sealing target fluid side A of the main seal portion 107 a pressed by the pressure from the sealing target fluid side O, that is, the contact portion between the main seal portion 107 a and the backup ring 108. In some cases, a contact surface pressure peak occurs in a portion in contact with the shaft 102.
[0013]
In operation, when the shaft 102 returns to the fluid side O to be sealed, the peak portion of the surface pressure scrapes out the fluid to be sealed out, which causes an increase in the amount of leakage. The sliding resistance increases due to the scraping of the fluid to be sealed, and there is a possibility that the abrasion of the main seal portion 107a increases.
[0014]
Here, the amount of leakage Q of the reciprocating sealing device is determined by the amount Up of the film of the fluid to be sealed on the shaft surface which is drawn out when the shaft moves from the fluid to be sealed O to the fluid side A to be sealed (forward stroke), and , The axis moves on the opposite side (from the anti-sealing target fluid side A to the sealing target fluid side O) (return stroke), and the difference from the amount Um to which the drawn-out sealing target fluid returns, that is,
Q = Up-Um
Is represented by
[0015]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the related art, and an object of the present invention is to provide a highly reliable sealing device that improves quality and extends life.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention,
A sealing device for sealing between two members which are coaxially and relatively movably assembled with each other,
A seal body extending toward the fluid to be sealed toward one of the two members, the seal body having a seal portion that slides on the one member,
A backup ring that is disposed between the seal body and the one member and supports the seal body,
The backup ring includes a protrusion protruding along at least a part of the seal portion.
[0017]
Therefore, since the seal portion can be supported by the protrusion, when one member moves during operation, the seal portion is dragged by the one member and protrudes between the backup ring and the one member. Can be prevented.
[0018]
Also, when the pressure of the fluid to be sealed is applied, the surface pressure of the seal portion against one member is increased by the pressure, thereby causing wear or causing the seal portion to be easily dragged by the one member and the backup ring. Although there is a possibility that the protrusion may protrude from one of the members, the provision of the projection allows the pressure of the fluid to be sealed to be received by the projection, so that good surface pressure can be maintained.
[0019]
Accordingly, it is possible to prevent the seal portion from being damaged due to the movement of one member in a state where the seal portion has protruded.
[0020]
The seal body may have a step formed on the one member side adjacent to a side of the seal part opposite to the fluid to be sealed, and the protrusion of the backup ring may be formed along the step. It is suitable.
[0021]
This makes it possible to suppress the behavior of the seal portion on the side opposite to the fluid to be sealed, and to stabilize the axial position of the backup ring as well as the radial behavior, thereby stabilizing the sealing performance. Can be achieved.
[0022]
It is also preferable that an axial groove is provided on the peripheral surface of the protrusion of the backup ring on the one member side.
[0023]
As a result, the fluid to be sealed can be positively held in the groove, so that good lubrication can be maintained, and the fluid to be sealed intervenes (holds) well on the lip sliding surface and the backup ring. In addition, wear of the seal portion and the backup ring can be suppressed, and the life of the sealing device can be extended.
[0024]
Here, the tip of the lip of the seal portion may have a substantially mountain-shaped cross section, and the protrusion may be provided so as to extend from the step portion and protrude along a slope forming the substantially mountain-shaped cross section of the seal portion. .
[0025]
Thereby, it is possible to more reliably prevent the seal portion from protruding between the backup ring and the one member.
[0026]
Also, as the slope that forms the substantially mountain-shaped cross section of the seal portion and the surface along the slope of the protrusion are closer to the one member, the protrusion can suppress the behavior of the seal portion, The part is less likely to be dragged by one member.
[0027]
Further, the protrusion is provided closer to the one member than the ring main body of the backup ring, that is, when one member is a shaft member, the protrusion is provided with a diameter smaller than the ring main body, and one member is provided. In the case of a housing having a shaft hole, the diameter of the housing may be larger than that of the ring body.
[0028]
Thus, the gap between the one member and the one member can be reduced, so that it is possible to more reliably prevent the seal portion from protruding between the backup ring and the one member.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be illustratively described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention thereto unless otherwise specified. Absent.
[0030]
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of a sealing device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a diagram for explaining a main part of the sealing device.
[0031]
The sealing device 1 is an oil seal that seals an annular gap 4 between a shaft hole 2a of the housing 2 as the other member of the two members and an outer peripheral surface 3a of the shaft 3 as one member. It is provided to prevent leakage of the sealing target fluid from the fluid side O to the anti-sealing target fluid side A.
[0032]
The sealing device 1 has an annular shape, and has a fitting portion 7, a sealing portion 8, and a reinforcing ring 5 and a rubber-like elastic body integrally formed so as to cover the periphery of the reinforcing ring 5. There is provided a radial portion 9 connecting the fitting portion 7 and the seal portion 8.
[0033]
The reinforcing ring 5 has an axial portion 5a on the outer peripheral side, and a radial portion 5b that bends toward the inner diameter side from one end (the anti-sealing target fluid side A) of the axial portion 5a, and retains the annular shape of the sealing device 1. Is what you do.
[0034]
The axial portion 5 a generates a predetermined fitting force in the fitting portion 7 when mounted on the housing 2, and the radial portion 5 b includes a support portion that supports the seal portion 8 and the radial portion 9. Become.
[0035]
The reinforcing ring 5 is generally formed by press-forming a metal plate such as SPCC, but may be formed by an aluminum die-cast member or a resin member having a certain degree of rigidity. Is also possible.
[0036]
The seal portion 8 includes a main lip portion 8a extending from the radial portion 9 of the rubber-like elastic body to the inner fluid side O toward the fluid O to be sealed. The lip tip of the main lip portion 8a has a slope 8b extending from the root portion 8c, which is provided continuously to the inner diameter side end portion of the radial portion 9, on the inner diameter side and extending toward the fluid O to be sealed. Is a substantially mountain-shaped cross-section that is folded back to the fluid side O to be sealed on the outer diameter side at the position.
[0037]
In addition, in order to exhibit good sealing performance, each slope having a substantially mountain-shaped cross section at the tip of the lip is set to have a predetermined angle with respect to the shaft 3. For this purpose, in the seal portion 8, a step 8d for adjusting the angle of the slope 8b with respect to the shaft 3 is provided at the transition from the base 8c to the slope 8b.
[0038]
In order to prevent the deformation and movement of the main lip portion 8a due to the pressure of the fluid sealed during operation and the reciprocating motion of the shaft, the backup ring 10 holding the posture of the main lip portion 8a is mounted on the main lip portion 8a. It is provided in contact with the side surface of the fluid side A to be sealed and the radial portion 5 b of the reinforcing ring 5. The backup ring 10 is made of a resin material harder than the rubber-like elastic body.
[0039]
The backup ring 10 as a characteristic configuration of the present embodiment projects from the ring main body 10a and the inner peripheral side of the side surface (radial surface) on the main lip portion 8a side of the ring main body 10a to the fluid side O to be sealed in the axial direction. And a projection 10b.
[0040]
The inner diameter of the projection 10b is provided to be smaller than the diameter of the ring main body 10a.
[0041]
The shape between the tip of the projection-side portion 10b on the fluid side O to be sealed axially and the tip of the fluid-side O on the outer periphery side of the ring main body 10a constitutes a step portion 10c. It is formed in a shape along the step 8d provided in the seal portion 8, that is, in a substantially concave shape in cross section as shown in FIG. It is provided in.
[0042]
Therefore, by providing the step portion 10c, the protrusion portion 10b is formed.
[0043]
Here, the stepped portion 10c does not need to be formed completely along the stepped portion 8d, and may be, for example, stepped or wavy.
[0044]
The protruding portion 10b has a shape along the slope 8b constituting the lip tip of the main lip portion 8a, and supports the main lip portion 8a.
[0045]
The backup ring 10 may be one having no cut portion (cut) in the circumferential direction (endless shape) or one having a cut portion.
[0046]
Reference numeral 11 denotes a spring for applying a tension to the main lip 8a.
[0047]
In the sealing device 1 configured as described above, the main lip portion 8a can be prevented from protruding between the backup ring 10 and the shaft 3. Therefore, it is possible to prevent the main lip portion 8a from being damaged due to the movement of the shaft with the rubber of the main lip portion 8a protruding.
[0048]
In addition, by providing the projection 10b with a reduced diameter from the backup ring main body 10a, the gap with the shaft 3 is reduced, and deformation in the direction in which the shaft 3 is closely contacted is facilitated. The protrusion between the shaft 10 and the shaft 3 can be more reliably prevented.
[0049]
Further, the shape between the tip of the fluid side O to be sealed in the axial direction of the projection 10b and the tip of the fluid side O to be sealed in the axial direction on the outer peripheral side of the backup ring main body 10a is shaped along the step 8d of the seal portion 8. By having a substantially concave cross-sectional shape, the behavior of the main lip 8a toward the anti-sealing target fluid side A can be suppressed, and the position of the backup ring 10 in the axial direction can be stabilized. Also, the behavior in the radial direction can be stabilized, and the sealing performance can be stabilized.
[0050]
In addition, by extending the inner peripheral side from the root portion 8c to the fluid side O to be sealed in the axial direction and providing the protruding portion 10b along the slope 8b constituting the lip tip of the main lip portion 8a, during operation, When the shaft 3 moves to the anti-sealing target fluid side A, the behavior of the main lip portion 8a dragged by the shaft 3 toward the anti-sealing target fluid side A can be suppressed (supported), and the main lip portion 8a is backed up. Protruding between the ring 10 and the shaft 3 can be reliably prevented. As the inclined surface 8b and the surface along the inclined surface 8b of the protrusion 10b are closer to the axis 3, the protrusion 10b can suppress the behavior of the main lip 8a.
[0051]
Since the pressure of the fluid to be sealed from the fluid side O to be sealed is applied to the radial portion 9, the radial portion 9 can be compressed and the radial biasing force generated by the projection 10 b can be received by the projection 10 b. Excessive increase in surface pressure of the portion 8a can be prevented.
[0052]
The rigidity of the projection 10b can be adjusted by adjusting the thickness and shape of the projection 10b according to the specifications of the device.
[0053]
When the rigidity of the projection 10b is set to be large, when the shaft 3 moves to the anti-sealing target fluid side A during operation, the behavior of the main lip portion 8a dragged by the shaft 3 toward the anti-sealing target fluid side A Can be suppressed (supported), and the main lip portion 8a can be prevented from protruding between the backup ring 10 and the shaft 3.
[0054]
When the rigidity of the projection 10b is set to be small, the response to pressure can be improved.
[0055]
Therefore, during operation, when the shaft 3 moves to the anti-sealing target fluid side A, the behavior of the projection 10b accompanying the behavior of the main lip portion 8a toward the anti-sealing target fluid side A occurs. As a result, the projection 10b moves in response to the movement of the main lip 8a, so that the main lip 8a is drawn to the shaft 3 with the backup ring as a fulcrum, and protrudes between the backup ring 10 and the shaft 3. Can be prevented.
[0056]
Further, by making the tip of the protrusion 10b sharp (edge-like), the area of contact with the slope 8b can be increased, and the gap with the shaft 3 can be reduced. The protrusion prevention effect is obtained.
[0057]
In order to improve the strength of the projection 10b, the tip of the projection 10b may be chamfered to have an R shape.
[0058]
The surface pressure distribution of the sealing device 1 configured as described above will be described.
[0059]
FIG. 2A is a diagram for explaining the surface pressure distribution of the lip portion of the sealing device according to the present embodiment, and FIG. 2B is a diagram illustrating the surface pressure distribution of the lip portion of the conventional sealing device. It is a figure for explaining.
[0060]
As shown in the figure, in the related art, a peak is generated at a contact portion a between the main lip portion 107a and the backup ring 108 and in contact with the shaft 3, but in the present embodiment, the peak is generated. Since the rubber does not enter between the ring 10 and the shaft 3, the peak of the surface pressure does not occur at this portion, and the peak of the surface pressure also decreases.
[0061]
Therefore, the amount of leakage can be reduced.
[0062]
Also, since a good surface pressure can be maintained even during operation, the fluid to be sealed is not scraped out by the portion a where the surface pressure peaks as in the related art, so that the sliding resistance does not increase, The fluid to be sealed is satisfactorily interposed (held) on the lip sliding surface, so that the wear of the main lip portion 8a can be suppressed, and the life of the sealing device can be extended.
[0063]
FIGS. 3A and 3B show a backup ring 20 as a modified example of the backup ring 10, in which FIG. 3A is a schematic sectional view, and FIG. 3B is a schematic top view of FIG.
[0064]
The backup ring 20 is provided with an axial groove 20d on the inner periphery of the backup ring with respect to the backup ring 10.
[0065]
The backup ring 20 includes a ring main body 20a, and a projection 20b protruding from the inner peripheral side of the side surface (radial surface) of the ring main body 20a on the side of the main lip 8a toward the fluid O to be sealed in the axial direction.
[0066]
The shape between the tip of the projection-side portion 20b on the fluid side O to be sealed in the axial direction and the tip of the ring-side body 20a on the fluid side O in the axial direction to be sealed constitutes a stepped portion 20c, and the main lip portion 8a Has a substantially concave cross-section so as to receive the behavior toward the fluid side A to be sealed.
[0067]
The grooves 20d are provided on the inner peripheral surface of the backup ring 20 at substantially equal intervals. Here, the groove 20d only needs to be provided at least on the inner peripheral side of the protrusion 20b. Further, the number and size of the grooves may be appropriately set, and may not be provided at equal intervals as shown in the figure.
[0068]
As a result, the fluid to be sealed can be positively held in the groove 20d, so that good lubrication can be maintained, and the fluid to be sealed intervenes (holds) well on the lip sliding surface and the backup ring 10. ), The wear of the main lip portion 8a and the backup ring 10 can be suppressed, and the life of the sealing device can be extended.
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the breakage of the seal portion can be prevented, so that the quality can be improved and the life can be extended.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a sealing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a diagram for explaining a surface pressure distribution of a sealing device according to an embodiment, and FIG. 2B is a diagram for explaining a surface pressure distribution of a sealing device according to a conventional technique. FIG.
3A and 3B are schematic cross-sectional views showing a modification of the seal ring, where FIG. 3A is a schematic cross-sectional view and FIG. 3B is a schematic top view of FIG.
FIG. 4 is a schematic sectional view of a sealing device according to the related art.
FIG. 5 is an explanatory view of a problem of the sealing device according to the related art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sealing device 2 Housing 2a Shaft hole 3 Shaft 3a Outer peripheral surface 4 Annular gap 5 Reinforcement ring 5a Axial portion 5b Radial portion 7 Fitting portion 8 Seal portion 8a Main lip portion 8b Slope 8c Root portion 8d Step portion 9 Radial portion Reference Signs List 10 backup ring 10a ring main body 10b projection 10c step 11 spring

Claims (3)

互いに同軸的に相対移動自在に組み付けられる2部材間を密封する密封装置であって、
前記2部材の内一方の部材に向かうとともに密封対象流体側に延びるシール本体を有し、該シール本体は前記一方の部材に摺動するシール部を有し、
前記シール本体と前記一方の部材との間に配置され、前記シール本体を支持するバックアップリングを備え、
前記バックアップリングは、前記シール部の少なくとも一部に沿って突出した突起部を備えることを特徴とする密封装置。
A sealing device for sealing between two members which are coaxially and relatively movably assembled with each other,
A seal body extending toward the fluid to be sealed toward one of the two members, the seal body having a seal portion that slides on the one member,
A backup ring that is disposed between the seal body and the one member and supports the seal body,
The sealing device, wherein the backup ring includes a protrusion protruding along at least a part of the seal portion.
前記シール本体には、前記一方の部材側に前記シール部の反密封対象流体側に隣接する段部が形成され、前記バックアップリングの突起部は、前記段部に沿って形成されていることを特徴とする請求項1に記載の密封装置。In the seal body, a step portion is formed on the one member side adjacent to the anti-sealing target fluid side of the seal portion, and the protrusion of the backup ring is formed along the step portion. The sealing device according to claim 1, characterized in that: 前記バックアップリングの突起部の前記一方の部材側の周面には、軸方向の溝が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の密封装置。The sealing device according to claim 1, wherein an axial groove is provided on a peripheral surface of the protrusion of the backup ring on the one member side.
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