JP2023017316A - 密封装置及び圧力緩衝シール - Google Patents

Abstract

【課題】耐圧性の向上を図ることのできる密封装置及び圧力緩衝シールを提供する。【解決手段】補強環１１０と、補強環１１０に一体的に設けられ、軸２０に摺動するシールリップ１３２を有するエラストマー材料からなるシール本体部１３０と、を備える密封装置本体１００と、シールリップ１３２よりも密封対象領域側（Ｈ）で、密封装置本体１００に対して嵌合により固定される圧力緩衝シール２００と、を備え、圧力緩衝シール２００は、密封対象領域側（Ｈ）に向かって縮径し、かつ可撓性を有する環状の金属板２３０を備えることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、相対的に回転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及び圧力緩衝シールに関する。

建機などの各種機器においては、ポンプ等に、相対的に回転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が用いられている。密封装置においては、安定的に密封機能を発揮させるために、シールリップが軸に強く押し付けられて変形し過ぎないように、密封対象流体の流体圧力に対する耐圧性が要求される。

耐圧性を向上させる対策としては、シールリップの肉厚を厚くしてシールリップの変形を抑制する方法がある。この場合には、ハウジングに対する軸の偏心に対して追随し難いといった欠点がある。また、シールリップのリップを２段設けることで、耐圧性を高める技術も知られている。この場合には、密封対象領域側とは反対側の２段目のリップの潤滑不足が発生し易く摩耗が進行し易いといった欠点がある。更に、シールリップの根元を支持するバックアップリングを備える技術も知られている。このような構成を採用することで、定常圧力０．６ＭＰａ、サージ圧力２．０ＭＰａの環境下においても安定的な密封機能を発揮させることができる。

しかしながら、例えば、定常圧力１．０ＭＰａの環境下においても安定的な密封機能が発揮されることが求められるなど、更なる耐圧性の向上が求められつつある。

特開２００３－２５４４４０号公報

本発明の目的は、耐圧性の向上を図ることのできる密封装置及び圧力緩衝シール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、本発明は、
相対的に回転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であって、
補強環と、前記補強環に一体的に設けられ、前記軸に摺動するシールリップを有するエラストマー材料からなるシール本体部と、を備える密封装置本体と、
前記シールリップよりも密封対象領域側で、前記密封装置本体に対して嵌合により固定される圧力緩衝シールと、
を備え、
前記圧力緩衝シールは、密封対象領域側に向かって縮径し、かつ可撓性を有する環状の金属板を備えることを特徴とする。

本発明によれば、金属板を備える圧力緩衝シールにより密封対象領域側からの圧力が緩衝されるため、密封装置本体におけるシールリップに作用する圧力を低減することができる。そして、圧力緩衝シールに備えられる金属板は、密封対象領域側に向かって縮径し、
かつ可撓性を有する構成であるので、軸とハウジングとの偏心に対して追随することができる。

前記金属板の先端には、前記軸に摺動するエラストマー材料からなる保護リップが一体的に設けられているとよい。

これにより、圧力緩衝シールによって軸が摩耗してしまうことを抑制することができる。

前記密封装置本体は、前記シールリップの根元を支持するバックアップリングを備えるとよい。

これにより、シールリップの変形を、より一層抑制することができる。

また、本発明の圧力緩衝シールは、軸に摺動するシールリップよりも密封対象領域側に設けられる圧力緩衝シールであって、密封対象領域側に向かって縮径し、かつ可撓性を有する環状の金属板を備えることを特徴とする。

本発明によれば金属板を備える圧力緩衝シールにより密封対象領域側からの圧力が緩衝されるため、シールリップに作用する圧力を低減することができる。そして、圧力緩衝シールに備えられる金属板は、密封対象領域側に向かって縮径し、かつ可撓性を有する構成であるので、軸とハウジングとの偏心に対して追随することができる。

前記金属板の先端には、前記軸に摺動するエラストマー材料からなる保護リップが一体的に設けられているとよい。

これにより、圧力緩衝シールによって軸が摩耗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、耐圧性の向上を図ることができる。

図１は本発明の実施例に係る密封装置の概略構成図である。 図２は本発明の実施例に係る密封装置を備える密封構造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）
図１及び図２を参照して、本発明の実施例に係る密封装置及び圧力緩衝シールについて説明する。図１は本発明の実施例に係る密封装置の概略構成図であり、密封装置を側面から見た図において、図中上部の約半分は密封装置の中心軸線を含む面で密封装置を切断した断面を概略的に示している。図２は本発明の実施例に係る密封装置を備える密封構造の
模式的断面図であり、密封装置の中心軸線を含む面で各部材を切断した断面を概略的に示している。

＜密封構造＞
本実施例に係る密封構造は、相対的に回転する軸２０及びハウジング３０と、これらの間の環状隙間を封止する密封装置１０とから構成される。密封装置１０は、ハウジング３０に対して固定され、軸２０とハウジング３０が相対的に回転する際には、密封装置１０と軸２０が相対的に回転する。図２中、密封装置１０よりも右側が、密封対象流体が封止される密封対象領域側（Ｈ）である。また、図２中、密封装置１０よりも左側は、例えば大気などに曝された大気側（Ｌ）である。

＜密封装置＞
密封装置１０は、密封装置本体１００と、密封装置本体１００に対して嵌合により固定される圧力緩衝シール２００とから構成される。

密封装置本体１００は、金属製の補強環１１０と、金属製のバックアップリング１２０と、これら補強環１１０及びバックアップリング１２０に対して一体的に設けられるエラストマー材料（ゴムなど）からなるシール本体部１３０とから構成される。補強環１１０及びバックアップリング１２０をインサート部品として、インサート成形によりシール本体部１３０を成形することにより、シール本体部１３０を補強環１１０及びバックアップリング１２０に一体的に設けることができる。

補強環１１０は、円筒部１１１と、円筒部１１１における大気側（Ｌ）に設けられる内向きフランジ部１１２と、内向きフランジ部１１２の先端において密封対象領域側（Ｈ）に折り曲げられる折り曲げ部１１３とを備えている。バックアップリング１２０は、折り曲げ部１１３の外周面側に嵌るように設けられる略円筒部１２１と、略円筒部１２１の密封対象領域側（Ｈ）に設けられる内向きフランジ部１２２とを備えている。シール本体部１３０は、外周シール部１３１と、主として密封対象流体（油など）の漏れを抑制するためのシールリップ１３２と、主として大気側（Ｌ）からの異物の侵入を抑制するためのダストリップ１３３とを備えている。

外周シール部１３１は、ハウジング３０の軸孔の内周面に密着した状態でハウジング３０に対して圧入により固定される。シールリップ１３２は、補強環１１０における内向きフランジ部１１２の先端付近から密封対象領域側（Ｈ）かつ径方向内側に向かって伸び、軸２０に摺動するように構成される。シールリップ１３２の外周面側には、シールリップ１３２を径方向内側に押圧して、リップ先端を軸２０に押し当てるためのガータスプリング１４０が設けられている。また、シールリップ１３２の根元は、バックアップリング１２０により支持されている。ダストリップ１３３は、補強環１１０における内向きフランジ部１１２の先端付近から大気側（Ｌ）かつ径方向内側に向かって伸び、軸２０に摺動するように構成される。

圧力緩衝シール２００は、金属製の内側固定環２１０と、金属製の外側固定環２２０と、これら内側固定環２１０と外側固定環２２０によって固定される環状の金属板２３０とを備えている。内側固定環２１０は、円筒部２１１と、円筒部２１１の密封対象領域側（Ｈ）に設けられる内向きフランジ部２１２と、内向きフランジ部２１２の先端に設けられ密封対象領域側（Ｈ）に向かって縮径する縮径部２１３とを備えている。外側固定環２２０は、円筒部２２１と、円筒部２２１の両端にそれぞれ設けられる第１内向きフランジ部２２２及び第２内向きフランジ部２２３と、第２内向きフランジ部２２３の先端に設けられ密封対象領域側（Ｈ）に向かって縮径する縮径部２２４とを備えている。内側固定環２１０は、円筒部２１１が第１内向きフランジ部２２２と第２内向きフランジ部２２３によ
って挟み込まれた状態で、外側固定環２２０に固定される。

金属板２３０は、密封対象領域側（Ｈ）に向かって縮径し、かつ可撓性を有するように構成されている。この金属板２３０は、径方向の外側の部分が、内側固定環２１０の縮径部２１３と外側固定環２２０の縮径部２２４によって挟み込まれることで、これら内側固定環２１０と外側固定環２２０に固定されている。また、金属板２３０の先端（径方向内側の先端）には、軸２０に摺動するエラストマー材料（ゴムなど）からなる保護リップ２３１が一体的に設けられている。

以上のように構成される圧力緩衝シール２００は、密封装置本体１００におけるシール本体部１３０のうち、補強環１１０の円筒部１１１の内側の部分に嵌合により固定される。これにより、密封装置本体１００と圧力緩衝シール２００とを備える密封装置１０を一つの部品として取り扱うことが可能となる。

＜本実施例に係る密封装置及び圧力緩衝シールの優れた点＞
本実施例によれば、金属板２３０を備える圧力緩衝シール２００により密封対象領域側（Ｈ）からの圧力が緩衝されるため、密封装置本体１００におけるシールリップ１３２に作用する圧力を低減することができる。従って、密封対象領域側（Ｈ）の圧力が高くなる環境下であっても、シールリップ１３２の変形を抑制し、安定的に密封機能を発揮させることができるため、耐圧性を向上させることができる。

そして、圧力緩衝シール２００に備えられる金属板２３０は、密封対象領域側（Ｈ）に向かって縮径し、かつ可撓性を有する構成であるので、軸２０とハウジング３０との偏心に対して追随することができる。従って、軸２０とハウジング３０とが偏心する使用環境下であっても、圧力を緩衝する機能を安定的に発揮させることができる。

また、金属板２３０の先端には、軸２０に摺動するエラストマー材料からなる保護リップ２３１が一体的に設けられている。これにより、圧力緩衝シール２００によって軸２０が摩耗してしまうことを抑制することができる。

更に、密封装置本体１００は、シールリップ１３２の根元を支持するバックアップリング１２０を備えている。これにより、シールリップ１３２の変形を、より一層抑制することができる。従って、より一層耐圧性を高めることができる。

（その他）
上記実施例においては、圧力緩衝シール２００が、密封装置本体１００に対して嵌合により固定され、密封装置本体１００と圧力緩衝シール２００とを備える密封装置１０を一つの部品として取り扱うことができる場合の構成を示した。しかしながら、密封装置本体１００と圧力緩衝シール２００とを固定させずに、これらを別々にハウジング３０に固定させる構成を採用することもできる。この場合には、圧力緩衝シール２００における外側固定環２２０の外周面側に、密封装置本体１００と同様に、エラストマー材料からなる外周シール部を設けて、外周シール部をハウジング３０の軸孔に嵌合させる構成を採用することもできる。

１０ 密封装置
２０ 軸
３０ ハウジング
１００ 密封装置本体
１１０ 補強環
１１１ 円筒部
１１２ 内向きフランジ部
１１３ 折り曲げ部
１２０ バックアップリング
１２１ 円筒部
１２２ 内向きフランジ部
１３０ シール本体部
１３１ 外周シール部
１３２ シールリップ
１３３ ダストリップ
１４０ ガータスプリング
２００ 圧力緩衝シール
２１０ 内側固定環
２１１ 円筒部
２１２ 内向きフランジ部
２１３ 縮径部
２２０ 外側固定環
２２１ 円筒部
２２２ 第１内向きフランジ部
２２３ 第２内向きフランジ部
２２４ 縮径部
２３０ 金属板
２３１ 保護リップ

Claims (5)

1. 相対的に回転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であって、
   補強環と、前記補強環に一体的に設けられ、前記軸に摺動するシールリップを有するエラストマー材料からなるシール本体部と、を備える密封装置本体と、
   前記シールリップよりも密封対象領域側で、前記密封装置本体に対して嵌合により固定される圧力緩衝シールと、
   を備え、
   前記圧力緩衝シールは、密封対象領域側に向かって縮径し、かつ可撓性を有する環状の金属板を備えることを特徴とする密封装置。
2. 前記金属板の先端には、前記軸に摺動するエラストマー材料からなる保護リップが一体的に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 前記密封装置本体は、前記シールリップの根元を支持するバックアップリングを備え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. 軸に摺動するシールリップよりも密封対象領域側に設けられる圧力緩衝シールであって、
   密封対象領域側に向かって縮径し、かつ可撓性を有する環状の金属板を備えることを特徴とする圧力緩衝シール。
5. 前記金属板の先端には、前記軸に摺動するエラストマー材料からなる保護リップが一体的に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の圧力緩衝シール。

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