JP2017172757A - 密封装置及びバックアップリング - Google Patents

Abstract

【課題】高圧条件下においてもゴム状弾性体製のパッキンが損傷してしまうことを抑制しつつ、異物の侵入の抑制を可能とする密封装置及びバックアップリングを提供する。
【解決手段】バックアップリング２００の環状溝２１０における密封領域側（Ｏ）には、密封領域側（Ｏ）に向かうにつれて縮径する密封領域側傾斜面２１１が設けられ、環状溝２１０における反密封領域側（Ａ）には反密封領域側（Ａ）に向かうにつれて縮径する反密封領域側傾斜面２１２ｂが設けられると共に、密封領域側リップ２２０はバックアップリング２００における密封領域側の端面２２１と密封領域側傾斜面２１１とによって形成され、反密封領域側リップ２３０はバックアップリング２００における反密封領域側（Ａ）の端面２３１と反密封領域側傾斜面２１２ｂとによって形成されることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、相対的に往復移動するハウジングと軸との間の環状隙間を封止する密封装置及びバックアップリングに関する。

従来、相対的に往復移動するハウジングと軸との間の環状隙間を封止する密封装置において、密封対象流体の漏れを抑制するためのメインリップと、異物の侵入を抑制するためのダストリップとを兼ね備える密封装置（オイルシールなど）が知られている。図４を参照して、従来例に係る密封装置について説明する。図４は従来例に係る密封構造を示す模式的断面図である。

ゴム状弾性体製の密封装置６００は、相対的に往復移動するハウジング４００と軸５００との間の環状隙間を封止する役割を担っている。ハウジング４００の内周面には環状の装着溝４１０が設けられている。この装着溝４１０に密封装置６００は装着される。そして、密封装置６００は、密封領域側（Ｏ）に密封されている密封対象流体の漏れを抑制するためのメインリップ６１０と、ゴミや埃などの異物の侵入を抑制するためのダストリップ６２０とを備えている。ダストリップ６２０は、大気側（密封対象流体が密封される領域とは反対側（Ａ））に伸びる構成であることから、ダストリップ６２０が損傷しないように、ハウジング４００と軸５００との間には比較的大きな隙間（Ｓ）が設けられている。

以上のように構成される密封装置６００においては、低圧条件下においては、特に問題は発生しない。しかしながら、密封領域側（Ｏ）の流体圧力が高圧になる条件下においては、ダストリップ６２０が大気側に大きくはみ出してしまい、ダストリップ６２０の損傷を抑制するのは困難となる。なお、シールリップのはみ出しを抑制する技術として、バックアップリングを装着する技術が知られているが、上記のようにダストリップ６２０を備える密封装置６００は特異な形状であることから、バックアップリングを装着することができない。

実開昭６０−１４３５６号公報

本発明の目的は、高圧条件下においてもゴム状弾性体製のパッキンが損傷してしまうことを抑制しつつ、異物の侵入の抑制を可能とする密封装置及びバックアップリング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、
ハウジングの内周面に設けられた環状の装着溝に装着され、相対的に往復移動する前記ハウジングと軸との間の環状隙間を封止する密封装置において、
前記装着溝における密封対象流体が密封される密封領域側に配置されるゴム状弾性体製のパッキンと、前記装着溝における密封対象流体が密封される領域とは反対側の反密封領
域側で前記パッキンに装着される樹脂製のバックアップリングとを備える密封装置であって、
前記バックアップリングは、
内周面側で密封対象流体を保持可能な環状溝と、
前記環状溝を挟んで前記密封領域側に設けられる密封領域側リップと、
前記環状溝を挟んで前記反密封領域側に設けられる反密封領域側リップと、
を備え、
前記環状溝における前記密封領域側には該密封領域側に向かうにつれて縮径する密封領域側傾斜面が設けられ、前記環状溝における前記反密封領域側には該反密封領域側に向かうにつれて縮径する反密封領域側傾斜面が設けられると共に、
密封領域側リップは前記バックアップリングにおける前記密封領域側の端面と前記密封領域側傾斜面とによって形成され、反密封領域側リップは前記バックアップリングにおける前記反密封領域側の端面と前記反密封領域側傾斜面とによって形成されることを特徴とする。

また、本発明のバックアップリングは、
ハウジングの内周面に設けられた環状の装着溝に装着され、相対的に往復移動する前記ハウジングと軸との間の環状隙間を封止する密封装置に用いられ、
前記装着溝における密封対象流体が密封される密封領域側に配置されるゴム状弾性体製のパッキンに対して、前記装着溝における密封対象流体が密封される領域とは反対側の反密封領域側に装着される樹脂製のバックアップリングであって、
内周面側で密封対象流体を保持可能な環状溝と、
前記環状溝を挟んで前記密封領域側に設けられる密封領域側リップと、
前記環状溝を挟んで前記反密封領域側に設けられる反密封領域側リップと、
を備え、
前記環状溝における前記密封領域側には該密封領域側に向かうにつれて縮径する密封領域側傾斜面が設けられ、前記環状溝における前記反密封領域側には該反密封領域側に向かうにつれて縮径する反密封領域側傾斜面が設けられると共に、
密封領域側リップはバックアップリングにおける前記密封領域側の端面と前記密封領域側傾斜面とによって形成され、反密封領域側リップはバックアップリングにおける前記反密封領域側の端面と前記反密封領域側傾斜面とによって形成されることを特徴とする。

これらの発明によれば、ゴム状弾性体製のパッキンに対して、反密封領域側にバックアップリングが装着されているので、パッキンがハウジングと軸との間の隙間にはみ出してしまうことを抑制することができる。従って、この隙間が原因となり、パッキンが損傷してしまうことを抑制することができる。また、樹脂製のバックアップリングに設けられた密封領域側リップによって、密封対象流体の漏れを抑制することができる。そして、バックアップリングに設けられた反密封領域側リップによって、異物の侵入を抑制することもできる。

ここで、密封領域側リップの先端は尖った形状であるとよい。

これにより、ゴム状弾性体製のパッキンが、バックアップリングと軸との間の隙間に、はみ出してしまうことを、より確実に抑制することができる。

反密封領域側リップの先端は湾曲面で構成されているとよい。

これにより、密封対象流体を反密封領域側に掻き出してしまうことを抑制することができる。

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。

以上説明したように、本発明によれば、高圧条件下においてもゴム状弾性体製のパッキンが損傷してしまうことを抑制しつつ、異物の侵入の抑制することができる。

図１は本発明の実施例１に係る密封装置の模式的断面図である。 図２は本発明の実施例１に係る密封構造を示す模式的断面図である。 図３は本発明の実施例２に係る密封装置の模式的断面図である。 図４は従来例に係る密封構造を示す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及び図２を参照して、本発明の実施例１に係る密封装置及び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に係る密封装置の模式的断面図である。なお、本実施例に係る密封装置は、パッキン１００のリップ先端部の構成を除き回転対称形状である。図１においては、環状の密封装置における中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。図２は本発明の実施例１に係る密封構造を示す模式的断面図である。図２においても、密封装置の中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。以下の説明において、密封対象流体（本実施例ではオイル）が密封されている領域側を密封領域側（Ｏ）と称し、密封対象流体が密封される領域とは反対側（大気側）を反密封領域側（Ａ）と称する。

＜密封装置＞
本実施例に係る密封装置１０は、ハウジング３００の内周面に設けられた環状の装着溝３１０に装着され、相対的に往復移動するハウジング３００と軸５００との間の環状隙間を封止する役割を担っている。本実施例に係る密封装置１０は、ゴム状弾性体製のパッキン１００と、樹脂製のバックアップリング２００とから構成される。パッキン１００は、装着溝３１０における密封領域側（Ｏ）に配置される。バックアップリング２００は、装着溝３１０における反密封領域側（Ａ）でパッキン１００に装着される。

パッキン１００は、断面形状がＵ字形状で構成されたＵパッキンである。このパッキン１００は、密封領域側（Ｏ）かつ径方向内側に向かって伸び、軸５００の外周表面に対して摺動自在に接触するシールリップ１１０と、密封領域側（Ｏ）かつ径方向外側に向かって伸び、装着溝３１０の溝底面に密着する外周リップ１２０とを備えている。また、パッキン１００における内周面側かつ反密封領域側（Ａ）の端部（いわゆるヒール部）には、バックアップリング２００が装着される環状の切欠き部１３０が設けられている。

＜バックアップリング＞
樹脂製のバックアップリング２００に用いられる材料の具体例としては、ＰＴＦＥの他、ナイロン，ＰＥＥＫ，ＰＰＳなどの硬質樹脂を挙げることができる。このバックアップリング２００の内周面側には、密封対象流体を保持可能な環状溝２１０が設けられている。そして、この環状溝２１０を挟んで密封領域側（Ｏ）には密封領域側リップ２２０が設けられ、環状溝２１０を挟んで反密封領域側（Ａ）には反密封領域側リップ２３０が設け
られている。これらの密封領域側リップ２２０と反密封領域側リップ２３０は、これらのリップ先端が軸５００の外周表面に対して摺動自在に構成されている。

環状溝２１０における密封領域側（Ｏ）には、密封領域側（Ｏ）に向かうにつれて縮径する密封領域側傾斜面２１１が設けられている。また、環状溝２１０における反密封領域側（Ａ）には、反密封領域側（Ａ）に向かうにつれて縮径する反密封領域側傾斜面２１２ａ，２１２ｂが設けられている。ここで、反密封領域側傾斜面２１２ａ，２１２ｂのうち密封領域側（Ｏ）の反密封領域側傾斜面２１２ａに比べて、反密封領域側（Ａ）の反密封領域側傾斜面２１２ｂの傾斜角度の方が緩やかになるように形成されている。また、密封領域側傾斜面２１１と反密封領域側傾斜面２１２ｂはテーパ面で構成されている。

そして、上述した密封領域側リップ２２０は、バックアップリング２００における密封領域側（Ｏ）の端面２２１と密封領域側傾斜面２１１とによって形成されている。また、反密封領域側リップ２３０は、バックアップリング２００における反密封領域側（Ａ）の端面２３１と反密封領域側傾斜面２１２ｂとによって形成されている。なお、バックアップリング２００における密封領域側（Ｏ）の端面２２１とバックアップリング２００における反密封領域側（Ａ）の端面２３１は、いずれも環状のバックアップリング２００における中心軸線に対して垂直な面で構成されている。

また、密封領域側リップ２２０の先端は尖った形状となるように構成されている。これに対して、反密封領域側リップ２３０の先端は湾曲面（いわゆるＲ面）で構成されている。なお、反密封領域側リップ２３０の先端の曲率半径は、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲で設定するとよい。

＜本実施例に係る密封装置及びバックアップリングの優れた点＞
本実施例に係る密封装置１０及びバックアップリング２００によれば、ゴム状弾性体製のパッキン１００に対して、反密封領域側（Ａ）に樹脂製のバックアップリング２００が装着されている。これにより、パッキン１００がハウジング３００と軸５００との間の隙間（微小隙間）にはみ出してしまうことを抑制することができる。従って、この隙間が原因となり、パッキン１００が損傷してしまうことを抑制することができる。これにより、高圧条件下においてもゴム状弾性体製のパッキン１００が損傷してしまうことを抑制することができる。

また、樹脂製のバックアップリング２００に設けられた密封領域側リップ２２０によって、密封対象流体の漏れを抑制することができる。すなわち、密封領域側リップ２２０は、バックアップリング２００における密封領域側（Ｏ）の端面２２１と密封領域側傾斜面２１１とによって形成されている。そして、軸５００の外周表面に対する傾斜角度は、端面２２１よりも密封領域側傾斜面２１１の方が緩やかになるように構成されている。これにより、往復動シールにおける密封理論により、密封対象流体の漏れを抑制することが可能となる。往復動シールにおける密封理論については周知であるので、以下、簡単に説明する。図２において、軸５００に対してバックアップリング２００が密封領域側（Ｏ）に移動した場合の方が、反密封領域側（Ａ）に移動した場合よりも、密封領域側リップ２２０と軸５００との摺動部に形成される密封対象流体の膜厚（油膜）は薄くなる。つまり、密封領域側リップ２２０によって、密封対象流体は密封領域側（Ｏ）に戻されるように作用する。これにより、密封対象流体の漏れを抑制することが可能となる。また、本実施例に係る密封領域側リップ２２０の先端は尖った形状となるように構成されている。これにより、ゴム状弾性体製のパッキン１００が、バックアップリング２００と軸５００との間の隙間にはみ出してしまうことを、より確実に抑制することができる。従って、パッキン１００が、バックアップリング２００と軸５００とによって、損傷してしまうことを、より確実に抑制することができる。

また、バックアップリング２００に設けられた反密封領域側リップ２３０によって、ごみや埃などの異物の侵入を抑制することもできる。すなわち、反密封領域側リップ２３０は、バックアップリング２００における反密封領域側（Ａ）の端面２３１と反密封領域側傾斜面２１２ｂとによって形成されている。そして、軸５００の外周表面に対する傾斜角度は、端面２３１よりも反密封領域側傾斜面２１２ｂの方が緩やかになるように構成されている。これにより、上述した密封領域側リップ２２０の場合と同様のメカニズムにより、異物が密封領域側（Ｏ）に侵入してしまうことを抑制することができる。ここで、本実施例に係る反密封領域側リップ２３０の先端は湾曲面で構成されている。これにより、密封対象流体を反密封領域側（Ａ）に掻き出してしまうことを抑制することができる。

（実施例２）
図３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、バックアップリングがパッキンのヒール部に装着される場合の構成を示したが、本実施例においては、バックアップリングがパッキンにおける反密封領域側全面を覆うように装着される場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１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。図３は本発明の実施例２に係る密封装置の模式的断面図である。図３においても、環状の密封装置における中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。

本実施例に係る密封装置１０ａも、上記実施例１の場合と同様に、ゴム状弾性体製のパッキン１００ａと、樹脂製のバックアップリング２００ａとから構成される。密封構造については、上記実施例１で説明した通りである。従って、パッキン１００ａが、装着溝３１０における密封領域側（Ｏ）に配置され、バックアップリング２００が、装着溝３１０における反密封領域側（Ａ）でパッキン１００ａに装着される点については、実施例１の場合と同様である。

本実施例に係るパッキン１００ａも、断面形状がＵ字形状で構成されたＵパッキンである。このパッキン１００ａも、シールリップ１１０と外周リップ１２０とを備えている。そして、本実施例に係るパッキン１００ａにおいては、パッキン１００ａにおける反密封領域側（Ａ）に、バックアップリング２００ａが装着される被嵌合部１３０ａが設けられている。なお、この被嵌合部１３０ａは、反密封領域側（Ａ）に向かって拡径するテーパ面を有する。

また、本実施例に係る樹脂製のバックアップリング２００ａに用いられる材料の具体例については、実施例１で説明した通りである。このバックアップリング２００ａの内周面側には、実施例１の場合と同様に、密封対象流体を保持可能な環状溝２１０が設けられている。そして、この環状溝２１０を挟んで密封領域側（Ｏ）には密封領域側リップ２２０が設けられ、環状溝２１０を挟んで反密封領域側（Ａ）には反密封領域側リップ２３０が設けられている。これら環状溝２１０，密封領域側リップ２２０及び反密封領域側リップ２３０については、上記実施例１の場合と同一の構成であるので、その説明は省略する。本実施例に係るバックアップリング２００ａにおいては、パッキン１００ａにおける反密封領域側（Ａ）の全面を覆うように装着される点が、上記実施例１の場合と異なっている。

以上のように構成される本実施例に係る密封装置１０ａ及びバックアップリング２００ａ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ことは言うまでもない。

（その他）
上記実施例１，２においては、ゴム状弾性体製のパッキンが、Ｕパッキンの場合を示した。しかしながら、本発明に適用可能なパッキンは、Ｕパッキンに限られるものではなく、各種のパッキンを適用可能である。

１０，１０ａ 密封装置
１００，１００ａ パッキン
１１０ シールリップ
１２０ 外周リップ
１３０ 切欠き部
１３０ａ 被嵌合部
２００，２００ａ バックアップリング
２１０ 環状溝
２１１ 密封領域側傾斜面
２１２ａ，２１２ｂ 反密封領域側傾斜面
２１２ｂ 反密封領域側傾斜面
２２０ 密封領域側リップ
２２１ 端面
２３０ 反密封領域側リップ
２３１ 端面
３００ ハウジング
３１０ 装着溝
５００ 軸

Claims (6)

1. ハウジングの内周面に設けられた環状の装着溝に装着され、相対的に往復移動する前記ハウジングと軸との間の環状隙間を封止する密封装置において、
   前記装着溝における密封対象流体が密封される密封領域側に配置されるゴム状弾性体製のパッキンと、前記装着溝における密封対象流体が密封される領域とは反対側の反密封領域側で前記パッキンに装着される樹脂製のバックアップリングとを備える密封装置であって、
   前記バックアップリングは、
   内周面側で密封対象流体を保持可能な環状溝と、
   前記環状溝を挟んで前記密封領域側に設けられる密封領域側リップと、
   前記環状溝を挟んで前記反密封領域側に設けられる反密封領域側リップと、
   を備え、
   前記環状溝における前記密封領域側には該密封領域側に向かうにつれて縮径する密封領域側傾斜面が設けられ、前記環状溝における前記反密封領域側には該反密封領域側に向かうにつれて縮径する反密封領域側傾斜面が設けられると共に、
   密封領域側リップは前記バックアップリングにおける前記密封領域側の端面と前記密封領域側傾斜面とによって形成され、反密封領域側リップは前記バックアップリングにおける前記反密封領域側の端面と前記反密封領域側傾斜面とによって形成されることを特徴とする密封装置。
2. 密封領域側リップの先端は尖った形状であることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 反密封領域側リップの先端は湾曲面で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の密封装置。
4. ハウジングの内周面に設けられた環状の装着溝に装着され、相対的に往復移動する前記ハウジングと軸との間の環状隙間を封止する密封装置に用いられ、
   前記装着溝における密封対象流体が密封される密封領域側に配置されるゴム状弾性体製のパッキンに対して、前記装着溝における密封対象流体が密封される領域とは反対側の反密封領域側に装着される樹脂製のバックアップリングであって、
   内周面側で密封対象流体を保持可能な環状溝と、
   前記環状溝を挟んで前記密封領域側に設けられる密封領域側リップと、
   前記環状溝を挟んで前記反密封領域側に設けられる反密封領域側リップと、
   を備え、
   前記環状溝における前記密封領域側には該密封領域側に向かうにつれて縮径する密封領域側傾斜面が設けられ、前記環状溝における前記反密封領域側には該反密封領域側に向かうにつれて縮径する反密封領域側傾斜面が設けられると共に、
   密封領域側リップはバックアップリングにおける前記密封領域側の端面と前記密封領域側傾斜面とによって形成され、反密封領域側リップはバックアップリングにおける前記反密封領域側の端面と前記反密封領域側傾斜面とによって形成されることを特徴とするバックアップリング。
5. 密封領域側リップの先端は尖った形状であることを特徴とする請求項４に記載のバックアップリング。
6. 反密封領域側リップの先端は湾曲面で構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載のバックアップリング。