JP2011220395A - バックアップリング - Google Patents

Abstract

【課題】寸法条件のいかんにかかわらずシール部材に破損を生じさせずに使用することが可能なバックアップリングを提供する。
【解決手段】分離部１０が設けられることによって有端状の形状を有し、シール部材と、シール部材が装着される環状溝においてシール部材が圧力を受ける側とは反対側における側壁面との間に装着されるバックアップリング１であって、分離部１０の分離面は、バックアップリング１の端部形状が先端に向かうにつれて軸方向の幅が徐々に狭まる形状となるように形成されており、分離面が側面１１となす角度は、側面１１に隣接する領域では、バックアップリング１がシール部材と環状溝の側壁面との間で圧縮されたときにバックアップリング１の端部先端１５を変形せしめる第１角度ａとなっており、側面１１から離れた領域では、第１角度ａよりも大きい第２角度ｂとなるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、バックアップリングに関するものである。

油圧機器においては、軸と該軸が挿入される軸孔との間の環状隙間をゴム状弾性体からなるＯリング等のシール部材で密封する構成が採用されている。この密封構造においては、シール部材の反加圧側にＰＴＦＥ等の樹脂材料からなるバックアップリングが装着され、ゴム状弾性体からなるシール部材が環状隙間にはみ出すなどにより破損等を生じるのを防止している。

図６〜図１０を参照して、従来技術に係るバックアップリングについて説明する。図６は、従来例１に係るバックアップリングの構成を示す模式図であり、（ａ）はバックアップリングの平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ矢視図である。図７（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ図６のＣ部拡大図である。図８は、従来例２に係るバックアップリングの構成を示す模式図であり、（ａ）はバックアップリングの平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ矢視図である。図９は、従来例２に係るバックアップリングの構成を示す模式図であり、（ａ）はバックアップリングの平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ矢視図である。図１０（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図８のＥ部拡大図である。

図６に示すように、バックアップリング１０１は、円周上の一箇所に分離部１０２が設けられた樹脂製の環状部材である。分離部１０２は、周方向に対して斜めに延びる分離面１０３を有している。分離部１０２は、分離面１０３が開くことによりバックアップリング１０１の装着を容易にするとともに、圧力が加わったときには、分離面１０３が互いに滑ってずれることによりバックアップリング１０１全体が拡径または縮径変形し、相手面との隙間を埋めるように構成されている。また、環境温度の変化によってバックアップリング１が熱膨張あるいは収縮し、その周長が変化したときには、分離面１０３がずれることによってかかる周長変化を吸収することができる。

分離部１０２において、分離面１０３とバックアップリング１０１の軸に略垂直な側面１０４とがなす角度ｃ１は、一般的に１０〜３０°に設定される。この角度は、バックアップリング１０１が圧力を受けたときに分離部１０２が好適な接合状態となるようにバックアップリング１０１の端部先端を変形させるのに適した角度である。

例えば常温時においては、図７（ａ）に示すように、分離部１０２（一方の分離面１０３ａと他方の分離面１０３ｂとの間）に隙間が形成された状態となっている。ここで、図７（ｂ）に示すように、バックアップリング１０１に圧力Ｐが作用すると、バックアップリング１０１の分離された一方の端部の先端部（側面１０４と他方の分離面１０３ｂとの境目）１０５が、一方の分離面１０３ａに接触するように変形し、分離部１０２の隙間が封止される。

また、高温時においては、図７（ｃ）に示すように、バックアップリング１０１が熱膨張して周長が延びることにより分離面１０３がずれ、先端部１０５が側面１０４から飛び出した状態となる。ここで、図７（ｄ）に示すように、バックアップリング１０１に圧力Ｐが作用すると、先端部１０５が側面１０４に倣うように変形し、分離部１０２の隙間がより完全に封止されるとともに、隣接するシール部材を傷付けたり噛み込んだりするのが抑制される。

ところで、使用される機器の寸法上の制約から、特に、バックアップリングの外径に対する内径の大きさをより小さく設定する必要がある場合には、分離面の角度を上述した１０〜３０°に設定することが困難な場合がある。

図８に示す従来例２に係るバックアップリング２０１は、上記従来例１に係るバックアップリング１０１と比べて、内径が小さく設定されている。そのため、このバックアップリング２０１の分離面２０３を、バックアップリング１０１の分離面１０３と同様に、軸に垂直な側面２０４に対する角度が１０〜３０°となるように設定しようとすると、バックアップリング２０１の内周に対する分離面２０３の長さＬ２が大きくなり過ぎてしまう。

分離面１０３の角度を１０〜３０°とするためにＬ２が大きくなり過ぎると、例えば、図９に示すように、分離面２０３の軸に垂直な方向の幅Ｌｖが内径ｄよりも大きくなる場合がある。このような構成は、通常の製作方法では物理的に製作が困難な構成である。通常、分離部１０２の成形は、予めリング状に成形されたバックアップリングの１箇所に刃物を１方向に１回入れて切断することにより行なわれる。しかしながら、Ｌｖがｄよりも大きい場合に、通常の手法で刃物を入れても、図９に示すように、バックアップリングに単なる切れ込みが形成されるだけで、バックアップリングを一箇所で完全に切断する切断面を形成することができない。したがって、刃物による手法においては、Ｌｖ≦ｄが前提となる。そして、限界の寸法設定としてＬｖ＝ｄとした場合、分離部の角度はバックアップリングの高さ（軸方向の幅）Ｈと内径ｄとの組み合わせにより決まるため、分離部の角度を１０〜３０°とすることができるＨとｄの組み合わせは限定的なものとなる。すなわち、設計の自由度に限界がある。

なお、Ｌｖがｄよりも大きい場合でも、バックアップリングを完全に切断すること自体は、例えば、２回以上刃物を入れて切断したり、特殊な刃物や特殊な切断方法を用いる等により可能である。しかしながら、そのようにして成形された分離部においては、上述した好適な接合状態を形成することができない。また、シールリングの分離部成形における既知の手法として、初めから分離部が形成された（分離した）形状に射出成形し、後から分離部が閉じるように癖付けする手法が知られている。しかし、この手法をバックアップリングに適用して分離部を成形しても、かかる分離部においてバックアップリングとしての上記所望の機能、すなわち、好適な接合状態の形成等ができない場合があり、バックアップリングの分離部の成形には適していない。

したがって、従来例２のように外径に対する内径の大きさをより小さく設定するためには、図８に示すように、分離面２０３と側面２０４とがなす角度ｃ２を、例えば、４５°など３０°よりも大きい角度に設定せざるを得ないことがある。

しかしながら、分離面と側面とがなす角度が大きくなると、分離部２０２における先端部２０５の厚みが増すことになり、バックアップリング２０１が圧力を受けても先端部２０５が変形し難くなる。したがって、例えば、シール部材としてゴム状弾性体のＯリングを用いた場合には、繰り返し圧力によってＯリングの一部が、先端部２０５との干渉を繰り返すことによって損傷し、圧力が高いなどの使用条件が厳しい場合には、最悪、シール機能を失うような破損を生じることがある。

ここで、図１０（ａ）は、常温時において、圧力Ｐを受けても先端部２０５が変形しないために分離部２０２の隙間が封止されず、Ｏリング３００の一部が隙間にはみ出している様子を示している。また、図１０（ｂ）は、高温時において、バックアップリング２０１が熱膨張して周長が延びることにより分離面２０３がずれ、先端部２０５が側面２０４から飛び出した状態となっている様子を示している。このとき先端部２０５は圧力Ｐを受
けても変形せずに側面２０４から飛び出した状態のままとなっているので、先端部２０５がＯリング３００に食い込んで傷付けてしまう。

なお、バックアップリングの構成としては特許文献１〜９に開示されたものもある。

実開昭５８−０３６６６０号公報 実開昭５８−０３６６６１号公報 実開昭５８−１３２２６４号公報 実開昭５９−１３３８６７号公報 実開平０６−０２０９５８号公報 特開２０００−０４６１９５号公報 特許第３５３２７１４号公報 特開２００７−０７１３２９号公報 特開２００８−１１５９０８号公報

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、寸法条件のいかんにかかわらずシール部材に破損を生じさせずに使用することが可能なバックアップリングを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明におけるバックアップリングは、
分離部が設けられることによって有端状の形状を有しており、
軸と該軸が挿入される軸孔を有するハウジングのいずれか一方の部材に設けられた環状溝に装着されるゴム状弾性体製のシール部材と、該シール部材が圧力を受ける側とは反対側における前記環状溝の側壁面との間に装着されるバックアップリングであって、
前記分離部の分離面は、バックアップリング端部形状が先端に向かうにつれて軸方向の幅が徐々に狭まる形状となるように形成されており、
前記分離部の分離面がバックアップリングの前記シール部材に接触する側面となす角度は、
前記側面に隣接する領域では、前記シール部材が圧力を受けることによってバックアップリングが前記シール部材と前記環状溝の側壁面との間で圧縮されたときに、バックアップリングの端部先端を変形せしめる第１角度となっており、
前記側面から離れた領域では、前記第１角度よりも大きい第２角度となるように構成されていることを特徴とする。

このように、シール部材に接触する側面となす角度が変化するように分離面を構成することにより、シール部材の損傷抑制と分離面の長さの増大抑制との両立を図ることができる。

すなわち、シール部材に接触する側面に隣接する領域では、分離面の角度をバックアップリングの端部先端を変形させ易い第１角度にすることによって、バックアップリングの端部先端がシール部材に接触して傷付けたりするのを抑制することができる。また、該側面から離れた領域では、分離面の角度を第１角度よりも大きい第２角度にすることにより、分離面がバックアップリングの一方の側面から他方の側面に至るまでの長さを短くすることができる。

したがって、シール部材の破損の発生を抑制することができるとともに、上述したような、バックアップリングの外径に対する内径の大きさを小さく設定する必要がある場合において、バックアップリングの内周に対して分離部の長さが大きくなり過ぎてしまうのを抑制することができ、製作の困難性を解消することができる。

前記分離面は、前記第１角度を有する第１傾斜面と、前記第２角度を有する第２傾斜面とを有しているとよい。

このように、分離面を２種類の傾斜面を有するように構成することで、容易に製作することができる。

バックアップリングの前記環状溝の側壁面に接触する側面に隣接する領域では、前記分離面の角度が前記第１角度となるように構成されているとよい。

この構成によれば、バックアップリングが装着される軸方向の向きが、いずれの向きであっても装着することができる。したがって、バックアップリングの誤組付けの発生がなくなり組み付け性が向上される。

前記第１角度は、１０〜３０°の角度であるとよく、また、前記第２角度は、４５〜９０°の角度であるとよい。

上述したように、１０〜３０°は、バックアップリングが圧力を受けたときに、分離部が好適な接合状態となるようにバックアップリングの端部先端を変形させるのに適した角度である。したがって、第１角度については、１０〜３０°の角度で設定するとよい。また、第２角度については、分離面の長さを短くするべく他の寸法条件等に応じて適宜設定すればよい。

以上説明したように、本発明により、寸法条件のいかんにかかわらずシール部材に破損を生じさせずに使用することが可能となる。

図１は、本発明の実施例１に係るバックアップリングの模式図である。 図２は、本発明の実施例１に係るバックアップリングの装着状態を示す模式的断面図である。 図３は、シール部材と本発明の実施例１に係るバックアップリングの模式的斜視図である。 図４は、本発明の実施例２に係るバックアップリングの分離部の構成を説明する模式図である。 図５は、本発明の実施例３に係るバックアップリングの分離部の構成を説明する模式図である。 図６は、従来例１に係るバックアップリングの構成を示す模式図である。 図７は、図６のＣ部拡大図である。 図８は、従来例２に係るバックアップリングの構成を示す模式図である。 図９は、従来例２に係るバックアップリングの構成を示す模式図である。 図１０は、図８のＥ部拡大図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例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。

（実施例１）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例１に係るバックアップリングについて説明する。図１は、本発明の実施例１に係るバックアップリングの模式図であり、（ａ）はバックアップリングの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。図２は、本発明の実施例１に係るバックアップリングの装着状態を示す模式的断面図である。図３は、シール部材と本発明の実施例１に係るバックアップリングの模式的斜視図である。

図１に示すように、本実施例に係るバックアップリング１は、分離部１０を有する環状部材であり、ＰＴＦＥやポリアミド（ナイロン）等の樹脂材料をベースポリマーとして製作される。バックアップリング１は、分離部１０が設けられることによって有端状の形状を有している。分離部１０では、バックアップリング１の両端部が周方向に先端に向かうにつれて軸方向の幅が徐々に狭くなる形状となるように分離面が延びている。かかる分離部１０を備えた構成は、圧縮成形や射出成形等により予めリング状に成形されたバックアップリング１に刃物を入れ、リング形状の一箇所を切断することにより形成される。なお、分離部１０の形成手法としては、これに限定されるものではない。

分離部１０の分離面は、軸に垂直な側面１１、１２に対する角度がそれぞれ異なる２種類の傾斜面１３、１４で構成されている。第１傾斜面１３が側面１１となす角度ａは、１０〜３０°の範囲で設定される（第１角度）。第２傾斜面１４が側面１２となす角度ｂは、４５〜９０°の範囲で設定される（第２角度）。

図２に示すように、バックアップリング１は、軸３と該軸３が挿入される軸孔４０を有するハウジング４との間を密封するシール部材２と共に用いられるものである。シール部材２は、ハウジング４の軸孔４０の内周面に設けられた環状溝４１に装着されており、バックアップリング１は、シール部材２と環状溝４１の側壁面４２との間に装着される。シール部材２は、ゴム状弾性体からなるＯリングであり、軸方向の一方側（図２の左側）から圧力Ｐを受ける。バックアップリング１は、シール部材２の反加圧側（図２の右側）に配置されており、圧力Ｐを受けたシール部材２が軸３の外周面と軸孔４０の内周面との間にはみ出すなどによって破損等を生じるのを防止する。

本実施例に係るバックアップリング１は、シール部材２に接触する側面１１と分離部１０の分離面とがなす角度が、側面１１に隣接する領域、すなわち、第１傾斜面１３では、１０〜３０°の範囲で設定されている。この角度は、上述したように、シール部材２が圧力Ｐを受けることによってバックアップリング１がシール部材２と環状溝４１の側壁面４２との間で圧縮されたときに、分離部１０における接合状態が図７（ａ）〜（ｄ）を用いて説明したような好適な状態となるように、バックアップリング１の一方の端部先端１５を変形させるのに適した角度である。これにより、分離部１０の隙間にシール部材２の一部がはみ出したり、端部先端１５が側面１１から飛び出した状態となってシール部材２に食い込んだりするのが抑制され、シール部材２の損傷が抑制される。すなわち、図９（ａ）、（ｂ）を用いて説明したような不具合の発生が抑制される。

また、分離部１０の分離面が側面１１となす角度は、側面１１から離れた領域、すなわち、第２傾斜面１４では、４５〜９０°の範囲で設定されている。このように、第１傾斜面１３よりも角度が大きく設定されることにより、分離面が側面１１から側面１２に至るまでの長さを短くすることができる。したがって、上述したような、バックアップリング１において外径に対する内径の大きさをより小さく設定する必要がある場合において、バックアップリング１の内周に対して分離部１０の長さが大きくなり過ぎてしまうのを抑制
することができ、製作の困難性を解消することができる。なお、第２傾斜面１４の角度は、他の寸法条件等に応じて上記範囲内で適宜設定することができる。

したがって、本実施例に係るバックアップリング１によれば、シール部材２の損傷抑制と、分離面の長さの増大抑制（すなわち、製作の困難性解消）とを両立して実現することができ、設計の自由度の向上（外径に対する内径のさらなる縮径等）を図ることができる。

また、分離面が角度の異なる２種類の傾斜面で構成される簡易な構成なので、容易に製作することができる。なお、分離面の構成としては、これに限られるものではなく、例えば、傾斜角度が徐々に変化する曲面状の分離面や、曲面と平面（ストレート面）とを組み合わせた構成としてもよい。

また、上記実施例では、バックアップリングおよびシール部材がハウジングの軸孔内周面に形成された環状溝に装着される構成となっているが、バックアップリングおよびシール部材が軸外周面に形成された環状溝に装着される構成であっても、本願発明を適用できることはいうまでもない。

（実施例２）
図４を参照して、本発明の実施例２に係るバックアップリングについて説明する。図４は、本発明の実施例２に係るバックアップリングの分離部の構成を説明する模式図である。なお、上記実施例１と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。

本実施例に係るバックアップリング１ａは、分離部１０ａの分離面が、３種類の傾斜面１３、１４、１６で構成されている。第１傾斜面１３および第２傾斜面１４については、実施例１と同様の構成である。第３傾斜面１６は、分離面においてバックアップリング１ａの側面１２に隣接する領域に設けられており、側面１２となす角度が第１傾斜面１３と同じ角度範囲で設定されている。

このように構成されたバックアップリング１ａは、側面１１とは反対側の側面１２がシール部材２と接触するような向き、すなわち、軸方向逆向きで装着されても、バックアップリング１ａの他方の端部先端１７が、一方の端部先端１５と同様に、分離部１０ａが好適な接合状態となるように変形することができる。このように、装着される軸方向の向きが、いずれの向きであって好適に使用することができるので、バックアップリングの誤組付けの発生がなくなり、組み付け性が向上される。

（実施例３）
図５を参照して、本発明の実施例３に係るバックアップリングについて説明する。図５は、本発明の実施例３に係るバックアップリングの分離部の構成を説明する模式図である。なお、上記実施例と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。

本実施例に係るバックアップリング１ｂは、分離部１０ｂの分離面において側面１１、１２から離れた領域が、軸方向に延びる面１４′となっている。すなわち、上記実施例２において、第２傾斜面１４が側面１１、１２となす角度を９０°に設定した場合の構成となっている。この構成によれば、実施例２と比して、分離面が側面１１から側面１２に至るまでの長さをさらに短くすることができる。

１ バックアップリング
１０ 分離部
１１、１２ 側面
１３ 第１傾斜面
１４ 第２傾斜面
１５ 端部先端
２ シール部材
３ 軸
４ ハウジング
４０ 軸孔
４１ 環状溝
４２ 側壁面

Claims (5)

1. 分離部が設けられることによって有端状の形状を有しており、
   軸と該軸が挿入される軸孔を有するハウジングのいずれか一方の部材に設けられた環状溝に装着されるゴム状弾性体製のシール部材と、該シール部材が圧力を受ける側とは反対側における前記環状溝の側壁面との間に装着されるバックアップリングであって、
   前記分離部の分離面は、バックアップリングの端部形状が先端に向かうにつれて軸方向の幅が徐々に狭まる形状となるように形成されており、
   前記分離部の分離面がバックアップリングの前記シール部材に接触する側面となす角度は、
   前記側面に隣接する領域では、前記シール部材が圧力を受けることによってバックアップリングが前記シール部材と前記環状溝の側壁面との間で圧縮されたときに、バックアップリングの端部先端を変形せしめる第１角度となっており、
   前記側面から離れた領域では、前記第１角度よりも大きい第２角度となるように構成されていることを特徴とするバックアップリング。
2. 前記分離面は、前記第１角度を有する第１傾斜面と、前記第２角度を有する第２傾斜面とを有していることを特徴とする請求項１に記載のバックアップリング。
3. バックアップリングの前記環状溝の側壁面に接触する側面に隣接する領域では、前記分離面の角度が前記第１角度となるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバックアップリング。
4. 前記第１角度は、１０〜３０°の角度であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のバックアップリング。
5. 前記第２角度は、４５〜９０°の角度であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のバックアップリング。

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