JP2012137121A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パッキンの耐久性の向上を図った密封装置を提供する。
【解決手段】相対的に往復移動する軸２００とハウジング３００との間の環状隙間を封止する密封装置１００において、ハウジング３００に設けられた環状溝３１０内に軸方向に往復移動可能な状態で配置され、かつ軸２００に対して摺動自在な環状のパッキン１１０と、パッキン１１０を軸２００側、かつ高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向けて押圧する環状のＯリング１２０と、を備え、パッキン１１０は、該パッキン１００が環状溝３１０内に配置された状態において、パッキン１１０と環状溝３１０の溝底との間に、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）とを連通する連通部が設けられるように構成されると共に、Ｏリング１２０には、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）とを連通する連通溝となるくびれ部１２１が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、密封装置に関するものである。

例えば、建機用のブレーカに備えられる油圧シリンダにおいては、複数のパッキンにより構成されるシーリングシステムが用いられる（特許文献１，２参照）。図７は従来例に係るシーリングシステムの一部を示す模式的断面図である。

図示のパッキン５００は、相対的に往復移動する軸（ピストン）２００とハウジング（シリンダ）３００との間の環状隙間を封止するもので、ハウジング３００における軸孔の内周面に設けられた環状溝３１０内に配置される。また、このパッキン５００は、環状溝３１０内において、往復移動することができるように配置される。パッキン５００よりも低圧側（Ｌ）には他のパッキン４００が配置されており、パッキン５００よりも低圧側（Ｌ）にも密閉領域が形成されている。

ここで、パッキン５００は、高圧の密封流体（油等）を低圧側（Ｌ）に漏れないようにする機能を有するが、パッキン５００から少しずつ漏れた流体が徐々にパッキン５００よりも低圧側（Ｌ）の密閉領域に溜まってしまう。これにより、この密閉領域内の圧力が高圧側（Ｈ）の圧力よりも高圧になって、いわゆる蓄圧現象が生じたり、軸２００に対するパッキン５００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。

そこで、このような問題を防止するために、パッキン５００における高圧側（Ｈ）の側面には、背圧を逃がすための溝（スリット）５１０が設けられる。これにより、低圧側（Ｌ）の方が高圧となった場合に、パッキン５００が高圧側（Ｈ）に移動して環状溝３１０の高圧側（Ｈ）の側壁面に密着しても、溝５１０を介して圧力を高圧側（Ｈ）に逃がすことができ、上記のような問題を解消することができる。

しかしながら、建機用のブレーカとして用いられる場合などにおいては、軸２００とハウジング３００との作動条件（往復速度や圧力）が非常に厳しく、パッキン５００が環状溝３１０の側壁面に繰り返し激しく打ち付けられる。そのため、パッキン５００における上述した背圧リーク用の溝５１０の付近から破損が生じ易いという問題がある。

特開２００８−３９０８０号公報 特開２００６−１３２６６０号公報

本発明の目的は、パッキンの耐久性の向上を図った密封装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明の密封装置は、
相対的に往復移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置において、
前記軸及びハウジングのうちの一方の部材に設けられた環状溝内に軸方向に往復移動可
能な状態で配置され、かつ他方の部材に対して摺動自在な環状のパッキンと、
該パッキンを前記他方の部材側、かつ高圧側から低圧側に向けて押圧する環状の押圧部材と、
を備え、
前記パッキンは、該パッキンが前記環状溝内に配置された状態において、該パッキンと前記環状溝の溝底との間に、高圧側と低圧側とを連通する連通部が設けられるように構成される（例えば、パッキンにおける環状溝側の寸法（内径または外径）を、当該パッキンと環状溝の溝底との間に隙間ができるように設定したり、パッキンにおける環状溝の溝底側に高圧側と低圧側とを連通する溝を設けたりする）と共に、
前記押圧部材には、高圧側と低圧側とを連通する連通溝が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、パッキンは、押圧部材によって、軸及びハウジングのうちの他方の側（摺動する部材側）、かつ高圧側から低圧側に向けて押圧される。そのため、軸とハウジングとの相対的な往復移動に伴って、環状溝内でパッキンが往復移動しても、パッキンが環状溝の側壁面に激しく打ち付けられてしまうことを抑制できる。また、パッキンと環状溝の溝底との間には連通部が設けられ、かつ押圧部材には連通溝が設けられているので、背圧を高圧側に逃がすことができる。

前記パッキンにおける前記環状溝の溝底側かつ高圧側には環状の溝が設けられており、
前記押圧部材は、該溝及び前記環状溝の溝底面と高圧側側面に密着する弾性体製のリング状部材であり、かつ周方向の少なくとも一か所に前記連通溝を形成するくびれが形成されているとよい。

これにより、簡易な構成によって、パッキンを押圧する機能を発揮させつつ、連通溝を形成することができる。

以上説明したように、本発明によれば、パッキンの耐久性を向上させることができる。

本発明の実施例１に係る密封装置の模式的断面図である。 本発明の実施例１に係るパッキンの平面図である。 本発明の実施例１に係る押圧部材（Ｏリング）の平面図である。 本発明の実施例２に係る密封装置の模式的断面図である。 本発明の実施例２に係るパッキンの平面図である。 本発明の実施例３に係る密封装置の模式的断面図である。 従来例に係るパッキンの模式的断面図である。

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に係る密封装置について説明する。

＜密封装置の構成＞
本実施例に係る密封装置１００は、ＰＴＦＥなどの樹脂製のパッキン１１０と、ＮＢＲ
などのゴム状弾性体製のＯリング（押圧部材）１２０とから構成される。本実施例に係る密封装置１００は、例えば、建機用のブレーカに用いられる油圧シリンダに備えられるもので、軸（ピストン）２００とハウジング（シリンダ）３００との間の環状隙間を封止するために設けられる。この密封装置１００よりも低圧側（Ｌ）には、更に別の密封装置（パッキン４００）が設けられており、密封装置１００よりも低圧側（Ｌ）には密閉領域が形成されている。

パッキン１１０は、環状の部材で構成されており、ハウジング３００における軸孔の内周面に設けられた環状溝３１０に配置される。このパッキン１１０は、その内周面が軸２００の外周面に対して摺動自在に構成される。また、パッキン１１０における環状溝３１０の溝底側（つまり外周面側）かつ高圧側（Ｈ）には環状の溝１１１が形成されている。この環状の溝１１１は、高圧側（Ｈ）の側面と、パッキン１１０の内周面や外周面と同心状の外周面とで形成されており、かつ当該側面と外周面との間には、Ｏリング１２０の線径（後述するくびれ部１２１を除く部位の線径）の略半分の長さの曲率半径の曲面が設けられている（図１参照）。

また、パッキン１１０の外径は、環状溝３１０の溝底の内径よりも小さく設定されている。これにより、パッキン１１０の外周面と環状溝３１０の溝底面（内周面）との間には隙間が確保され、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）とを連通する連通部が形成されている。

更に、パッキン１１０における内周面側かつ低圧側（Ｌ）には、軸２００とハウジング３００との間の微小隙間へのパッキン１１０の一部のはみ出しを抑制するために、面取り１１３が形成されている。なお、図２におけるＡＡ断面が、図１に示したパッキン１１０の断面図に相当する。

Ｏリング１２０には複数（本実施例では４個）のくびれ部１２１が設けられている。また、このＯリング１２０は、上記のパッキン１１０における環状の溝１１１の部分に嵌るように装着される。これにより、このＯリング１２０は、環状溝３１０における溝底面と高圧側（Ｈ）の側面に密着し、かつパッキン１１０の環状溝の溝１１１（特に、上述した曲面の部分）に密着した状態となる。ただし、このＯリング１２０には、上記の通り、くびれ部１２１が設けられている。そのため、このくびれ部１２１によって、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）とを連通する連通溝が形成される。なお、図１から分かるように、Ｏリング１２０の外周側を通る連通溝と内周側を通る連通溝がそれぞれ形成される。なお、図３におけるＢＢ断面が、図１に示したＯリング１２０の断面図に相当する。

＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
上記のように構成された本実施例に係る密封装置１００によれば、パッキン１１０は、押圧部材としてのＯリング１２０によって、軸２００側、かつ高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向けて押圧される。そのため、軸２００とハウジング３００との相対的な往復移動に伴って、環状溝３１０内でパッキン１１０が往復移動しても、パッキン１１０が環状溝３１０の側壁面に激しく打ち付けられてしまうことを抑制できる。これにより、パッキン１１０が破損してしまうことを抑制でき、パッキン１１０の耐久性を向上させることができる。

また、経時的な使用によって、パッキン１１０から低圧側（Ｌ）に少しずつ漏れた流体（油など）が徐々にパッキン１１０よりも低圧側（Ｌ）の密閉領域に溜まって、この密閉領域内の圧力が高圧側（Ｈ）の圧力よりも高圧になってしまうことがある。しかし、このような場合には、パッキン１１０が高圧側（Ｈ）に移動することによって、パッキン１１０と環状溝３１０の低圧側（Ｌ）の側面との間に隙間ができる。そして、この隙間と、パッキン１１０の外周面と環状溝３１０の溝底面（内周面）との間の隙間（連通部）と、Ｏ
リング１２０に設けられたくびれ部１２１とにより、低圧側（Ｌ）から高圧側（Ｈ）につながるリーク経路が形成されるため、低圧側（Ｌ）の圧力（背圧）を高圧側（Ｈ）に逃がすことができる。従って、いわゆる蓄圧現象が生じたり、軸２００に対するパッキン１１０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を抑制できる。

（実施例２）
図４及び図５には、本発明の実施例２が示されている。上記実施例１においては、パッキンの外径を、環状溝の溝底の内径よりも小さく設定することによって、パッキンと環状溝の溝底との間に、高圧側と低圧側とを連通する連通部を設ける場合の構成を示した。これに対して、本実施例では、パッキンの外周面側に溝を設けることによって、高圧側と低圧側とを連通する連通部を設ける場合の構成を示す。その他の構成については、上記実施例１と同一であるので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。

本実施例に係る密封装置１００ａにおいては、パッキン１１０ａにおける環状溝３１０の溝底側（つまり外周面側）には、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）とを連通する複数（本実施例では４個）の溝（スリット）１１２が設けられている（図５参照）。これにより、パッキン１１０ａの外周面が環状溝３１０の溝底面に摺動する場合（図４参照）であっても、低圧側（Ｌ）から高圧側（Ｈ）につながるリーク通路を確保することができる。

以上のような構成により、本実施例においても、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。

（実施例３）
図６には、本発明の実施例３が示されている。上記実施例１，２においては、ハウジングの軸孔の内周面に設けられた環状溝に密封装置を配置する場合の構成を示したが、本実施例においては、軸に設けた環状溝に密封装置を配置する場合の構成を示す。

本実施例に係る密封装置１００ｂも、実施例１の場合と同様に、樹脂製のパッキン１１０ｂと、ゴム状弾性体製のＯリング１２０ｂとから構成される。また、本実施例においても、密封装置１００ｂは、例えば、建機用のブレーカに用いられる油圧シリンダに備えられるもので、軸２００とハウジング３００との間の環状隙間を封止するために設けられる。この密封装置１００ｂよりも低圧側（Ｌ）には、更に別の密封装置（パッキン４００ｂ）が設けられており、密封装置１００ｂよりも低圧側（Ｌ）には密閉領域が形成されている。

そして、本実施例の場合には、パッキン１１０ｂは、軸２００の外周面に設けられた環状溝２１０に配置される。このパッキン１１０ｂは、その外周面がハウジング３００の軸孔の内周面に対して摺動自在に構成される。また、パッキン１１０ｂにおける環状溝２１０の溝底側（つまり内周面側）かつ高圧側（Ｈ）には環状の溝１１１ｂが形成されている。この環状の溝１１１ｂは、高圧側（Ｈ）の側面と、パッキン１１０ｂの内周面や外周面と同心状の内周面とで形成されており、かつ当該側面と内周面との間には、Ｏリング１２０ｂの線径（くびれ部１２１ｂを除く部位の線径）の略半分の長さの曲率半径の曲面が設けられている。なお、Ｏリング１２０ｂの構成に関しては、上記実施例１で説明したＯリング１２０の構成と基本的に同一であるので、その説明は省略する。

また、パッキン１１０ｂの内径は、環状溝２１０の溝底の外径よりも大きく設定されている。これにより、パッキン１１０ｂの内周面と環状溝２１０の溝底面（外周面）との間には隙間が確保され、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）とを連通する連通部が形成されている。更に、パッキン１１０ｂにおける外周面側かつ低圧側（Ｌ）には、軸２００とハウジン
グ３００との間の微小隙間へのパッキン１１０の一部のはみ出しを抑制するために、面取り１１３ｂが形成されている。

以上のように構成された本実施例に係る密封装置１００ｂにおいても、上記実施例１と同様の効果が得られることは言うまでもない。また、本実施例においては、パッキン１１０ｂの内径を、環状溝２１０の溝底の外径よりも大きく設定することで、パッキン１１０ｂの内周面と環状溝２１０の溝底面（外周面）との間に隙間（連通部）を設ける場合の構成を示した。しかしながら、上記実施例２の場合と同様に、パッキン１１０ｂの内周面側に溝を設けることによって、高圧側と低圧側とを連通する連通部を設ける構成を採用することもできる。

１００，１００ａ，１００ｂ 密封装置
１１０，１１０ａ，１１０ｂ パッキン
１１１，１１１ｂ 溝
１１２ 溝
１２０，１２０ｂ Ｏリング
１２１，１２１ｂ くびれ部
２００ 軸
２１０ 環状溝
３００ ハウジング
３１０ 環状溝
４００ パッキン

Claims (2)

1. 相対的に往復移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置において、
   前記軸及びハウジングのうちの一方の部材に設けられた環状溝内に軸方向に往復移動可能な状態で配置され、かつ他方の部材に対して摺動自在な環状のパッキンと、
   該パッキンを前記他方の部材側、かつ高圧側から低圧側に向けて押圧する環状の押圧部材と、
   を備え、
   前記パッキンは、該パッキンが前記環状溝内に配置された状態において、該パッキンと前記環状溝の溝底との間に、高圧側と低圧側とを連通する連通部が設けられるように構成されると共に、
   前記押圧部材には、高圧側と低圧側とを連通する連通溝が設けられていることを特徴とする密封装置。
2. 前記パッキンにおける前記環状溝の溝底側かつ高圧側には環状の溝が設けられており、
   前記押圧部材は、該溝及び前記環状溝の溝底面と高圧側側面に密着する弾性体製のリング状部材であり、かつ周方向の少なくとも一か所に前記連通溝を形成するくびれが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。

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