JP2019100372A - Co-rotation suppression mechanism of rotation/oscillation seal - Google Patents

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Abstract

To suppress the co-rotation of a packing 21, and to suppress the generation of slide wear at the packing 21 accompanied by the co-rotation, in a rotation/oscillation seal 11 having the packing 21 and a backup ring 31.SOLUTION: In a mechanism for suppressing the co-rotation of a packing 21 with respect to the other member 61 in a rotation/oscillation seal 11 having the packing 21 which is attached to an attachment groove 52 formed at one member 51 out of relatively-rotating two members 51, 61, and slidably contacts with the other member 61, and a backup ring 31 for suppressing the protrusion damage of the packing 21, the mechanism has: a co-rotation suppression part 42 arranged between the packing 21 and the backup ring 31, and formed by irregular engagement; and a co-rotation suppression part 43 arranged between the backup ring 31 and the other member 51, and formed by irregular engagement.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、回転・揺動用シールにおける供回り抑制機構に関する。   BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a turning prevention mechanism in a rotation / rocking seal.

従来から図5(A)に示すように、相対回転する二部材のうちの一方の部材であるシールハウジング51の内周面に設けた装着溝52にパッキン72を装着し、このパッキン72を相対回転する二部材のうちの他方の部材である作動ロッド61の外周面に摺動可能に接触させる構造の回転・揺動用シール71が知られており、また図5(B)に示すように、上記パッキン72のはみ出し破損を抑制するバックアップリング73をパッキン72に組み付けた構造の回転・揺動用シール71が知られている。   Conventionally, as shown in FIG. 5A, a packing 72 is attached to a mounting groove 52 provided on the inner peripheral surface of a seal housing 51 which is one member of two members which rotate relative to each other, and the packing 72 is relative There is known a rotation / swing seal 71 structured to slidably contact an outer peripheral surface of an actuating rod 61, which is the other of two rotating members, as shown in FIG. 5 (B). There is known a rotation / swing seal 71 having a structure in which a backup ring 73 for suppressing the protrusion damage of the packing 72 is assembled to the packing 72.

これらの回転・揺動用シール71は例えば、自動車等の車両の操舵装置におけるパワーステアリング用シールとして用いられる。   These rotation / rocking seals 71 are used, for example, as a power steering seal in a steering device of a vehicle such as an automobile.

また、これらの回転・揺動用シール71は、パッキン72が作動ロッド61に対し摺動するので、いわゆるロッドシールを形成している。   In addition, since the packing 72 slides on the actuating rod 61, these rotation / rocking seals 71 form a so-called rod seal.

特開2002−178942号公報JP, 2002-178942, A

上記回転・揺動用シール71において、パッキン72がシールハウジング51に十分に固定されずに作動ロッド61の回転・揺動に従動する事態(供回り)が発生すると、パッキン72が装着溝52の内面に対し摺動し、装着溝52の内面は一般に表面粗さが粗く形成されているため、パッキン72に摺動摩耗が発生する。   When the packing 72 is not sufficiently fixed to the seal housing 51 in the rotation / rocking seal 71 and a situation (following rotation) occurs following the rotation / rocking of the operating rod 61, the packing 72 is an inner surface of the mounting groove 52. Since the inner surface of the mounting groove 52 is generally formed to have a rough surface, sliding wear occurs on the packing 72.

したがって、パッキン72が作動ロッド61に対し供回りしないようにパッキン72およびシールハウジング51間の摺動トルク(外周トルク)をパッキン72および作動ロッド61間の摺動トルク(内周トルク)よりも大きく設定することで対応している(外周トルク>内周トルク)。   Therefore, the sliding torque (peripheral torque) between the packing 72 and the seal housing 51 is larger than the sliding torque (inner peripheral torque) between the packing 72 and the working rod 61 so that the packing 72 does not rotate with respect to the working rod 61. It corresponds by setting (peripheral torque> peripheral torque).

ここで、トルクは、
トルク=半径×摺動抵抗・・・・(1)式
で表され、摺動抵抗は、
摺動抵抗=緊迫力(拡張力)×摩擦係数・・・・(2)式
で表されるので、緊迫力(拡張力)や摩擦係数を変更することでトルクを調整することが検討されているが、実機使用時には、パッキン72のヘタリや潤滑状態変化などの影響を受けて、パッキン72およびシールハウジング51間の摺動トルク(外周トルク)よりもパッキン72および作動ロッド61間の摺動トルク(内周トルク)のほうが大きくなることがあり(外周トルク<内周トルク)、その結果として、パッキン72が作動ロッド61に供回りし、装着溝52の内面に摺動し、パッキン72に摺動摩耗が発生する懸念がある。
Where the torque is
Torque = radius × sliding resistance... (1)
Sliding resistance = tension force (expansion force) × friction coefficient ···································································· In actual use, however, the sliding torque between the packing 72 and the actuating rod 61 is greater than the sliding torque (peripheral torque) between the packing 72 and the seal housing 51 under the influence of a looseness of the packing 72 or a change in lubrication condition. (Internal torque) may be larger (peripheral torque <internal torque). As a result, the packing 72 rotates around the operating rod 61, slides on the inner surface of the mounting groove 52, and slides on the packing 72 There is a concern that dynamic wear may occur.

本発明は以上の点に鑑みて、パッキンおよびバックアップリングを備える回転・揺動用シールにおいて、パッキンの供回りを抑制し、パッキンに供回りに伴う摺動摩耗が発生するのを抑制することができる回転・揺動用シールの供回り抑制機構を提供することを課題とする。   In the present invention, in view of the above points, in a seal for rotation and swing having a packing and a backup ring, it is possible to suppress the turning of the packing and to suppress the occurrence of sliding wear associated with the turning of the packing. An object of the present invention is to provide a rotation suppression mechanism for a rotation / rocking seal.

上記課題を解決するため、本発明の回転・揺動用シールの供回り抑制機構は、相対回転する二部材のうちの一方の部材に設けた装着溝に装着されて他方の部材に摺動可能に接触するパッキンと、前記パッキンのはみ出し破損を抑制するバックアップリングとを有する回転・揺動用シールにおいて前記パッキンが前記他方の部材に対し供廻りするのを抑制する機構であって、前記パッキンおよび前記バックアップリング間に設けられた凹凸係合よりなる供回り抑制部と、前記バックアップリングおよび前記一方の部材間に設けられた凹凸係合よりなる供回り抑制部とを有することを特徴とする。   In order to solve the above problems, the rotation / swing seal co-rotation suppression mechanism of the present invention is mounted in a mounting groove provided in one of two members rotating relative to each other, and can slide on the other member. A seal for rotation and swing having a packing in contact and a backup ring for suppressing the protrusion breakage of the packing, which is a mechanism for suppressing supply of the packing to the other member, the packing and the backup It has a common rotation suppression part which consists of concavo-convex engagement provided between rings, and a common rotation restraint part which consists of concavo-convex engagement provided between the backup ring and the one member.

また、実施の態様として、上記記載の供回り抑制機構において、前記パッキンおよび前記バックアップリング間に設けられた供回り抑制部は、前記パッキンに設けられた凹部と、前記バックアップリングに設けられた凸部との組み合わせよりなり、前記バックアップリングおよび前記一方の部材間に設けられた供回り抑制部は、前記バックアップリングに設けられた凸部と、前記一方の部材に設けられた凹部との組み合わせよりなり、前記凹部および凸部はそれぞれ複数が等配状に設けられていることを特徴とする。   As an embodiment, in the common rotation suppression mechanism described above, the common rotation suppression portion provided between the packing and the backup ring includes a recess provided in the packing and a convex provided in the backup ring. The combined rotation suppressing unit provided between the backup ring and the one member is a combination of the convex portion provided on the backup ring and the concave portion provided on the one member. The plurality of concave portions and the plurality of convex portions are provided in an equal arrangement.

また、実施の態様として、上記記載の供回り抑制機構において、前記バックアップリングは、前記凸部を含めて軸方向に対称な形状に形成されていることを特徴とする。   Further, as an embodiment, in the common rotation suppressing mechanism described above, the backup ring is formed in an axially symmetrical shape including the convex portion.

本発明では、パッキンおよびバックアップリング間に凹凸係合よりなる供回り抑制部が設けられるとともにバックアップリングおよび一方の部材間にも同じく凹凸係合よりなる供回り抑制部が設けられているため、パッキンがバックアップリングを介して一方の部材によって回り止めされる。したがってパッキンが他方の部材に対し供回りするのを抑制し、パッキンに供回りに伴う摺動摩耗が発生するのを抑制することができる。   In the present invention, since the common rotation suppression part consisting of concavo-convex engagement is provided between the packing and the backup ring and the common rotation suppression part likewise comprising the concavo-convex engagement is also provided between the backup ring and one member. Is locked by one member via a backup ring. Therefore, it is possible to suppress that the packing rotates relative to the other member, and to suppress the occurrence of sliding wear associated with the packing.

本発明の実施の形態に係る供回り抑制機構を備える回転・揺動用シールの要部断面図Principal part sectional view of a rotation / rocking seal provided with a turning restriction mechanism according to an embodiment of the present invention 同回転・揺動用シールに備えられるパッキンを示す図で、(A)はその要部断面図、(B)はその下面図であって(A)におけるC方向矢視図It is a figure which shows the packing with which the seal | sticker for rotation / rocking | fluctuation is equipped, (A) is the principal part sectional drawing, (B) is the bottom view, and C direction arrow view in (A) 同回転・揺動用シールに備えられるバックアップリングを示す図で、(A)はその要部断面図、(B)はその上面または下面図であって(A)におけるD方向矢視図It is a figure which shows the backup ring with which the seal | sticker for rotation / rocking | fluctuation is equipped, (A) is the principal part sectional drawing, (B) is the upper surface or a bottom view, and D direction arrow view in (A) 同回転・揺動用シールに備えられるシールハウジングを示す図で、(A)はその要部断面図、(B)は(A)におけるE方向矢視図It is a figure which shows the seal housing with which the seal | sticker for rotation / rocking | fluctuation is equipped, (A) is the principal part sectional drawing, (B) is an E direction arrow view in (A). (A)(B)とも従来例に係る回転・揺動用シールの要部断面図(A) and (B) are cross-sectional views of the main parts of the rotation / swing seal according to the conventional example.

図1に示すように、実施の形態に係る回転・揺動用シール11は、自動車等の車両の操舵装置におけるパワーステアリング用シールとして用いられるものであって、相対回転する二部材のうちの一方の部材であるシールハウジング51の内周面に設けた環状の装着溝52に装着されて、相対回転する二部材のうちの他方の部材である作動ロッド61の外周面に摺動可能に接触するパッキン21と、このパッキン21が密封流体圧力Pを受けて変形したときにシールハウジング51および作動ロッド61間の隙間cにはみ出して破損するのを抑制するためのバックアップリング31との組み合わせにより構成されている。   As shown in FIG. 1, the rotation / rocking seal 11 according to the embodiment is used as a power steering seal in a steering apparatus of a vehicle such as an automobile, and one of two members which rotate relative to each other. A packing which is attached to an annular mounting groove 52 provided on the inner peripheral surface of a seal housing 51 which is a member, and slidably contacts the outer peripheral surface of an actuating rod 61 which is the other member of the two members which rotate relative to each other. 21 and a back-up ring 31 for suppressing damage from the seal housing 51 and the operating rod 61 when the packing 21 receives and deforms under the sealing fluid pressure P, thereby preventing breakage. There is.

パッキン21は、所定のゴムまたはウレタン等を成形材料としてシールリップを備えるリップパッキンとして形成されており、環状基部22と、作動ロッド61の外周面に摺動可能に接触する内周側シールリップ23と、装着溝52の溝底面に接触する外周側シールリップ24とが一体に設けられている。また、環状基部22の背面の内周部に環状の段差部25が設けられ、この段差部25にバックアップリング31が組み付けられている。   The packing 21 is formed as a lip packing provided with a seal lip using a predetermined rubber, urethane or the like as a molding material, and the annular base 22 and the inner peripheral seal lip 23 slidably contacting the outer peripheral surface of the actuating rod 61. And the outer peripheral side seal lip 24 in contact with the groove bottom of the mounting groove 52 are integrally provided. Further, an annular step portion 25 is provided on the inner peripheral portion of the rear surface of the annular base portion 22, and the backup ring 31 is assembled to the step portion 25.

一方、バックアップリング31は、所定の樹脂等を成形材料として断面略長方形状を呈するリング体として形成されている。またこのバックアップリング31はその内径寸法をパッキン21の基部22の内径寸法よりも少々小さく形成され、よってパッキン21が上記隙間cにはみ出しにくくされている。   On the other hand, the backup ring 31 is formed as a ring body having a substantially rectangular cross section by using a predetermined resin or the like as a molding material. Further, the backup ring 31 is formed such that the inner diameter thereof is slightly smaller than the inner diameter of the base portion 22 of the packing 21, so that the packing 21 is unlikely to protrude into the gap c.

また、当該回転・揺動用シール11には、パッキン21が作動ロッド61に対し供廻りするのを抑制するための供回り抑制機構41が設けられており、この供回り抑制機構41が、パッキン21およびバックアップリング31間に設けられた凹凸係合よりなる第1の供回り抑制部42と、バックアップリング31およびシールハウジング51間に設けられた凹凸係合よりなる第2の供回り抑制部43とによって構成されている。   In addition, the rotation / rocking seal 11 is provided with a common rotation suppression mechanism 41 for suppressing the packing 21 from being supplied to the actuating rod 61, and this common rotation suppression mechanism 41 is a packing 21. And a second common rotation suppression portion 43 formed of concavo-convex engagement provided between the backup ring 31 and the seal housing 51; It is composed of

パッキン21およびバックアップリング31間に設けられた第1の供回り抑制部42は、パッキン21に設けられた凹部26と、バックアップリング31に設けられた凸部36との組み合わせによって構成されている。   The first common rotation inhibiting portion 42 provided between the packing 21 and the backup ring 31 is configured by a combination of a recess 26 provided in the packing 21 and a protrusion 36 provided in the backup ring 31.

このうち凹部26は、図2(A)(B)に示すように、パッキン21における上記段差部25内の端面25aに設けられており、かつ複数が等配状に設けられている(図では4等配)。   Among them, as shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B), the recess 26 is provided on the end face 25a in the step portion 25 of the packing 21, and a plurality of the recesses 26 are provided in an equal arrangement. 4 equal distribution).

一方、凸部36は、図3(A)(B)に示すように、バックアップリング31における一方の端面31aに設けられており、かつ複数が等配状に設けられている(図では4等配)。   On the other hand, as shown in FIGS. 3A and 3B, the convex portion 36 is provided on one end face 31a of the backup ring 31, and a plurality of convex portions 36 are provided in an equal arrangement (in FIG. Distribution).

したがって、凹部26に凸部36が挿入されるとともに両者26,36が円周方向に係合することにより、パッキン21がバックアップリング31に対して回り止めされている。   Therefore, the packing 21 is prevented from rotating with respect to the backup ring 31 by the convex portion 36 being inserted into the concave portion 26 and the both 26 and 36 being engaged in the circumferential direction.

また、バックアップリング31およびシールハウジング51間に設けられた第2の供回り抑制部43は、バックアップリング31に設けられた凸部37と、シールハウジング51に設けられた凹部57との組み合わせによって構成されている。   Further, the second common rotation inhibiting portion 43 provided between the backup ring 31 and the seal housing 51 is configured by combining the convex portion 37 provided on the backup ring 31 and the concave portion 57 provided on the seal housing 51. It is done.

このうち凸部37は、図3(A)(B)に示すように、バックアップリング31における他方の端面31bに設けられており、かつ複数が等配状に設けられている(図では4等配)。   Among them, as shown in FIGS. 3A and 3B, the convex portion 37 is provided on the other end face 31b of the backup ring 31, and a plurality of convex portions 37 are provided in an equal arrangement (4 or the like in FIG. Distribution).

一方、凹部57は、図4(A)(B)に示すように、シールハウジング51における上記装着溝52内の一方の端面52bに設けられており、かつ複数が等配状に設けられている(図では4等配)。   On the other hand, as shown in FIGS. 4A and 4B, the concave portion 57 is provided on one end face 52b in the mounting groove 52 of the seal housing 51, and a plurality of concave portions 57 are provided equidistantly. (4 equal distribution in the figure).

したがって、凹部57に凸部37が挿入されるとともに両者37,57が円周方向に係合することにより、バックアップリング31がシールハウジング51に対して回り止めされている。   Therefore, the backup ring 31 is prevented from rotating with respect to the seal housing 51 by the convex portion 37 being inserted into the concave portion 57 and the both 37 and 57 being engaged in the circumferential direction.

また、図3(A)(B)に示したように、バックアップリング31の一方の端面31aに設けられた凸部36と他方の端面31bに設けられた凸部37は軸方向に対称に形成されており、バックアップリング31はその全体としても軸方向に対称な形状に形成されている。   Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the convex portion 36 provided on one end face 31a of the backup ring 31 and the convex portion 37 provided on the other end face 31b are formed symmetrically in the axial direction. The backup ring 31 is also formed axially symmetrical as a whole.

上記構成を備える回転・揺動用シール11において、パッキン21はシールハウジング51側に固定されて作動ロッド61に対し摺動するが、パッキン21のヘタリや潤滑状態変化などの影響を受けて、パッキン21が作動ロッド61の回転・揺動に従動し、供回りしようとすることがある。   In the rotary / rocking seal 11 having the above configuration, the packing 21 is fixed to the side of the seal housing 51 and slides relative to the actuating rod 61. However, the packing 21 is affected by the looseness of the packing 21 or the change in lubrication condition. Sometimes follow the rotation and swing of the actuating rod 61 and tries to rotate it.

しかしながら上記構成の回転・揺動用シール11においては、パッキン21およびバックアップリング31間に凹凸係合よりなる第1の供回り抑制部42が設けられるとともにバックアップリング31およびシールハウジング51間にも同じく凹凸係合よりなる第2の供回り抑制部43が設けられているため、パッキン21が常にバックアップリング31を介してシールハウジング51によって回り止めされている。したがってパッキン21が作動ロッド61に対し供回りするのを抑制することができ、パッキン21に供回りに伴う摺動摩耗が発生するのを抑制することができる。   However, in the rotation / rocking seal 11 configured as described above, the first common rotation inhibiting portion 42 formed by concavo-convex engagement is provided between the packing 21 and the backup ring 31, and the concavo-convex portion is also similarly formed between the backup ring 31 and the seal housing 51. Since the second rotation inhibiting portion 43 formed by the engagement is provided, the packing 21 is always prevented by the seal housing 51 via the backup ring 31. Therefore, the packing 21 can be prevented from rotating relative to the operating rod 61, and the occurrence of sliding wear associated with the packing can be suppressed.

また、凹部26,57および凸部36,37がそれぞれ複数設けられているため、凹凸係合に伴って発生する応力を分散することができ、応力集中によって各部品が破損するのを抑制することができる。   In addition, since a plurality of concave portions 26 and 57 and convex portions 36 and 37 are provided, it is possible to disperse the stress generated along with the concavo-convex engagement, and to suppress breakage of each part due to stress concentration. Can.

またバックアップリング31が凸部を含めて軸方向に対称な形状に形成されているため、バックアップリング31はその装着に際して方向性を有しない。したがってバックアップリング31を軸方向のいずれの向きにも装着することが可能とされ、よって装着作業性を向上させることができる。   Moreover, since the backup ring 31 is formed in the axially symmetrical shape including the convex portion, the backup ring 31 has no directivity when attached. Therefore, it is possible to mount the backup ring 31 in any direction in the axial direction, thereby improving the mounting workability.

11 回転・揺動用シール
21 パッキン
22 環状基部
23 内周側シールリップ
24 外周側シールリップ
25 段差部
25a 段差部端面
26,57 凹部
31 バックアップリング
31a,31b バックアップリング端面
36,37 凸部
41 供回り抑制機構
42 第1の供回り抑制部
43 第2の供回り抑制部
51 シールハウジング(一方の部材)
52 装着溝
52b 装着溝端面
61 作動ロッド(他方の部材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Rotation and rocking seal 21 Packing 22 annular base 23 inner peripheral seal lip 24 outer peripheral seal lip 25 step portion 25 a step portion end face 26, 57 recess 31 backup ring 31 a, 31 b backup ring end face 36, 37 protrusion 41 Suppression mechanism 42 first rotation suppression portion 43 second rotation suppression portion 51 seal housing (one member)
52 Mounting groove 52b Mounting groove end face 61 Operating rod (other member)

Claims (3)

相対回転する二部材のうちの一方の部材に設けた装着溝に装着されて他方の部材に摺動可能に接触するパッキンと、前記パッキンのはみ出し破損を抑制するバックアップリングとを有する回転・揺動用シールにおいて前記パッキンが前記他方の部材に対し供廻りするのを抑制する機構であって、
前記パッキンおよび前記バックアップリング間に設けられた凹凸係合よりなる供回り抑制部と、前記バックアップリングおよび前記一方の部材間に設けられた凹凸係合よりなる供回り抑制部とを有することを特徴とする回転・揺動用シールの供回り抑制機構。
A rotation / swing apparatus having a packing attached to a mounting groove provided in one member of two members which rotate relative to each other and slidably contacting the other member, and a backup ring for suppressing the protrusion breakage of the packing. A mechanism for suppressing the packing from being supplied to the other member in a seal, comprising:
It is characterized by having a common rotation suppression part which consists of concavo-convex engagement provided between the packing and the backup ring, and a common rotation suppression part consisting of the concavo-convex engagement provided between the backup ring and the one member. Suppression mechanism for rotation and oscillation seals.
請求項1記載の供回り抑制機構において、
前記パッキンおよび前記バックアップリング間に設けられた供回り抑制部は、前記パッキンに設けられた凹部と、前記バックアップリングに設けられた凸部との組み合わせよりなり、
前記バックアップリングおよび前記一方の部材間に設けられた供回り抑制部は、前記バックアップリングに設けられた凸部と、前記一方の部材に設けられた凹部との組み合わせよりなり、
前記凹部および凸部はそれぞれ複数が等配状に設けられていることを特徴とする回転・揺動用シールの供回り抑制機構。
In the additional rotation suppression mechanism according to claim 1,
The packing and the common rotation inhibiting portion provided between the backup ring are formed of a combination of a concave portion provided in the packing and a convex portion provided in the backup ring,
The backup ring and the common rotation inhibiting portion provided between the one member are formed of a combination of a convex portion provided on the backup ring and a concave portion provided on the one member.
A plurality of the concave and convex portions are provided in an equal arrangement, and the rotation prevention mechanism for the rotation / rocking seal.
請求項1または2記載の供回り抑制機構において、
前記バックアップリングは、前記凸部を含めて軸方向に対称な形状に形成されていることを特徴とする回転・揺動用シールの供回り抑制機構。
In the additional rotation suppression mechanism according to claim 1 or 2,
The said backup ring is formed in an axially symmetrical shape including the said convex part, The rotation prevention mechanism of the seal | sticker for rotation / rocking characterized by the above-mentioned.
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