JP3022489B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、たとえば内燃機械
のインジェクタの配管部等に用いられる密封装置に関
し、特にＯリング等のゴム状弾性体製のシールリング
と、シールリングのはみ出し損傷を防止する樹脂製バッ
クアップリングとを組み合わせた耐圧性の密封装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の組み合わせタイプの密封
装置としては、たとえば、図７に示すようなものが知ら
れている。

【０００３】図７（ａ）に示す特開平８−２００５０１
号に記載されたこの密封装置１０１は、互いに同心的に
組み付けられたハウジング１０２と軸１０３間をシール
するもので、軸外周に設けられたテーパ面１０７を備え
た環状の取付溝１０４内に装着されるゴム状弾性体製の
シールリング１０５と、このシールリング１０５の軸方
向低圧側Ｌに設けられ、テーパ面１０７に対応するテー
パ部１０８を有するバックアップリング１０６を備えた
構成となっている。

【０００４】この密封装置１０１では、バックアップリ
ング１０６は、シールリング１０５から作用する軸方向
圧縮荷重によって、その内周側の周面に設けられたテー
パ部１０８が取付溝１０４のテーパ面１０７に食い込
み、その径方向分力によって径方向に変形して、ハウジ
ング１０２と軸１０３のそれぞれに対しての隙間を埋め
る。

【０００５】これにより、シールリング１０５が軸方向
低圧側Ｌへはみ出すことを防止していた。

【０００６】また、図７（ｂ）に示す実開平１−６５９
８３号に記載された密封装置１１１は、パイプ等の検査
時に高圧の密封流体を密封する高圧用テスターパッキン
で、互いに同心的に組み付けられたパイプ等のハウジン
グ１１２と軸１１３間をシールするもので、パッキン１
１５と第１バックアップリング１１６と第２バックアッ
プリング１１７とを備えている。

【０００７】パッキン１１５は、軸外周に設けられ、テ
ーパ面１２３を備えた環状の取付溝１１４内に装着さ
れ、内周側に第１リップ部１１８と第２リップ部１１９
を備える。

【０００８】また、軸方向低圧側Ｌの外周側に第２バッ
クアップリング１１７が配置されている。第２バックア
ップリング１１７は、外周側に段部１２０が形成されて
いる。

【０００９】一方、第２バックアップリング１１７の外
周側に第１バックアップリング１１６が配置されてい
る。第１バックアップリング１１６の内周側には、第２
バックアップリング１１７の段部１２０に対向する段部
１２１が形成されている。

【００１０】また、第１バックアップリング１１６の内
周側にはテーパ部１２２が設けられており、取付溝１１
４のテーパ面１２３に対応している。

【００１１】そして、取付溝１１４の内周側には、取付
溝１１４内の圧力を加圧または減圧する圧力源（図示せ
ず）に連通した孔１２４が設けられている。

【００１２】この密封装置１１１では、まず、孔１２４
を介して取付溝１１４内が加圧される。これにより、第
１リップ部１１８及び第２リップ部１１９が圧力によっ
て取付溝１１４の側壁に圧接され、取付溝１１４内の圧
力が上昇し、パッキン１１５全体が径方向外方に移動
し、パッキン１１５の先端部１１５Ａがハウジング１１
２に押し付けられる。このとき、第１バックアップリン
グ１１６及び第２バックアップリング１１７の外周面は
それぞれ拡張されハウジング１１２に当接する。

【００１３】そして、軸方向高圧側Ｈから加圧すると、
図７（ｂ）に示すようにパッキン１１５から作用する軸
方向圧縮荷重によって、その溝底側の周面に設けられた
テーパ部１２２が取付溝１１４のテーパ面１２３に食い
込み、その径方向分力によって径方向に変形して、ハウ
ジング１１２と軸１１３それぞれに対しての隙間を埋め
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
密封装置１０１，１１１では、それぞれのテーパ部１０
８，１２２を有するバックアップリング１０６及び第１
バックアップリング１１６のテーパ面１０７，１２３へ
の追従性を高め、シール性を向上するためには、バック
アップリング１０６及び第１バックアップリング１１６
の弾性係数を低くすることが必要だが、弾性係数が低過
ぎると、バックアップリング１０６及び第１バックアッ
プリング１１６自体のはみ出し損傷が生じて、テーパ面
１０７，１２３での楔効果による圧縮荷重に対しての耐
久性が低下してしまった。

【００１５】本発明は上記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、シール性及び耐
久性を向上する品質性に優れた密封装置を提供すること
にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、互いに同心的に組み付けられた
二部材間をシールするもので、一方の部材に設けられた
環状の取付溝内に装着されるゴム状弾性体製のシールリ
ングと、このシールリングを隔てて軸方向低圧側の溝内
側面とシールリング間に配置されるバックアップリング
とを備えた密封装置において、前記バックアップリング
を、高圧側に軸方向に直交する直交面を備えると共にシ
ールリングの低圧側に隣接して配置される軟質材製の第
２バックアップリングと、該第２バックアップリングの
さらに低圧側に隣接して配置され、圧力を受けた際に低
圧側側面が前記取付溝の軸方向低圧側の溝内側面に接触
して軸方向荷重を支持する硬質材製の第１バックアップ
リングと、から構成し、第２バックアップリングの溝底
側の周面に低圧側に向かって徐々に他方の部材周面との
間隔が狭まる方向に傾斜するテーパ部を設けると共に、
前記取付溝の溝底面に第２バックアップリングのテーパ
部に対応するテーパ状溝底部を設けたことを特徴とす
る。

【００１７】軟質材としては、弾性係数が低くて比較的
軟らかく延性のある軟質の樹脂材、たとえばＰＴＦＥ等
が使用可能である。

【００１８】硬質材としては、弾性係数が高くて硬く強
度の強い材料、たとえば、ナイロン，ＰＰＳ（ポリフェ
ニレンサルファイド），ＰＯＭ（ポリアセタール），Ｐ
Ａ（ポリアミド），ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケ
トン）等の硬質樹脂材や、砲金（青銅）が使用可能であ
る。

【００１９】本発明によれば、高圧流体の圧力によって
シールリングが低圧側に押され、このシールリングによ
って第２バックアップリングが低圧側に押される。さら
に第２バックアップリングによって第１バックアップリ
ングが低圧側に押され、第１バックアップリングに作用
する軸方向荷重は最終的に取付溝低圧側の溝内側面によ
って支持される。

【００２０】軟質の第２バックアップリングは、シール
リングから作用する軸方向圧縮荷重によって、その溝底
側の周面に設けられたテーパ部が溝底面のテーパ状溝底
部に食い込み、その径方向分力によって径方向に変形し
て溝底と反対側の周面が他方の部材周面との隙間が埋め
られる。このように軸方向荷重によってテーパ部がテー
パ状溝底部に押し付けられて径方向の隙間が埋められ、
さらに第２バックアップリングは弾性係数の低い軟質材
製で追従性が高いので、２部材間の軸偏心が生じても、
偏心に追随して第２バックアップリングが変形し、常に
第２バックアップリング内外径部の隙間が埋められた状
態に維持され、シール性を向上させることができ、ま
た、シールリングのはみ出しも防止される。

【００２１】また、第２バックアップリングは弾性係数
が低い軟質材製で、高圧下においてシールリングが第２
バックアップリングに押し付けられても、シールリング
の傷付きは防止される。

【００２２】一方、第２バックアップリングは第１バッ
クアップリングによって支持されるので、第２バックア
ップリングのはみ出し損傷が防止される。また、第１バ
ックアップリング自体は硬質であり、かつ第１バックア
ップリングの低圧側の側面は取付溝の低圧側溝内側面に
接触して軸方向荷重を支持するので、第１バックアップ
リング自体のはみ出しもない。これにより、第１，第２
バックアップリングのはみ出しを防止して損傷を防ぎ、
耐久性を向上する。

【００２３】一方、第１バックアップリングの溝底側の
周面にも低圧側に向かって徐々に他方の部材周面との間
隔が狭まる方向に傾斜するテーパ部を設けると共に、前
記取付溝の溝底面に第１バックアップリングのテーパ部
に対応するテーパ状溝底部を設けてもよい。

【００２４】このようにすれば、第１バックアップリン
グもシールリングおよび第２バックアップリングを介し
て作用する軸方向荷重によって、テーパ部を介して他方
の部材の周面に向かって径方向に隙間を埋める方向に変
形し、第２バックアップリングのはみ出しを確実に防止
することができる。

【００２５】また、第１バックアップリングの溝底側の
周面に直線状の円筒部を設け、前記取付溝の溝底面に第
１バックアップリングの円筒部に対応する円筒状溝底部
を設けてもよい。

【００２６】このようにすれば、第１バックアップリン
グに軸方向荷重が作用しても径方向の分力が生じない。
この場合には、第１バックアップリングの樹脂硬度が高
くても相手部材周面に傷をつけることなく、第２バック
アップリングのはみ出しを防止することができる。

【００２７】第１バックアップリングと第２バックアッ
プリングの内、いずれか一方或は両方は、一部切断した
有端リング状であることが好ましい。

【００２８】このようにすれば、第１，第２バックアッ
プリングが圧力により、テーパ部を軸方向に移動する際
に必要となる変形を容易に達成し、高圧下でもシール性
を良好に保つことができる。

【００２９】第１，第２バックアップリングが、径方向
から斜めの切断面となるバイアスカットされた有端リン
グ状であると、圧力変化により拡径することができ、ま
た、拡径した際は、カット端部が周方向に重なり合うこ
とで漏れを防止するので、高圧下でもシール性を良好に
保つことができる。

【００３０】シールリングを隔てて軸方向高圧側の溝内
側面とシールリング間に第３バックアップリングを設け
ることが好ましい。

【００３１】このようにすれば、シールリングが膨潤
し、シールリングの低圧側は第２バックアップリングに
接触し、高圧側は第３バックアップリングに接触するよ
うになり、シールリングは第３バックアップリングを高
圧側溝内側面に押し付けて、軸方向高圧側の溝内側面と
シールリングとの接触を防止するため、シールリングの
膨潤を抑制して、シールリングの破損を防ぐことができ
る。

【００３２】また、軸方向高圧側の溝内側面を他方の部
材にまで接近させる必要がなく、シールリングや第１バ
ックアップリング及び第２バックアップリングは装着や
脱着等の際に径を大きく伸び広げる必要がなく、作業性
がよい。

【００３３】

【発明の実施の形態】

［実施の形態１］以下に本発明を図示の実施の形態に基
づいて説明する。

【００３４】図１は本発明の実施の形態１に係る密封装
置を示している。

【００３５】すなわち、この密封装置１は、所定の環状
隙間２を介して互いに同心的に組み付けられた２部材と
しての軸３とハウジング４間をシールするもので、軸３
外周に設けられた環状の取付溝５内に装着されるゴム状
弾性体製のシールリング６と、このシールリング６を隔
てて軸方向低圧側Ｌの溝側面とシールリング６間に配置
される樹脂製の第１，第２バックアップリング７，８と
を備えた構成となっている。

【００３６】第２バックアップリング８はシールリング
６の低圧側Ｌに隣接して配置され、第１バックアップリ
ング７は第２バックアップリング８のさらに低圧側Ｌに
隣接して配置されている。

【００３７】この密封装置１は、軸３とハウジング４間
が、互いに相対回転あるいは往復移動自在に組み付けら
れた運動用シールであってもよいし、また、軸３とハウ
ジング４間が静止状態に組み付けられた固定部のシール
であってもよい。運動用シールの場合には運動時の軸偏
心に対応できるし、固定部のシールとして用いる場合に
は組み付け時の軸偏心に対応できる。

【００３８】シールリング６はＯリング等のリング状の
スクィーズパッキンで、自由状態では、内径が取付溝５
の溝内径よりも小径で、外径がハウジング４の内径より
も大径に設定され、組付時にハウジング４内周面と取付
溝５の円筒状溝底部５６とによって径方向に圧縮され、
その弾発力によって内外周の接触面圧を得ている。

【００３９】第２バックアップリング８は断面略矩形状
のリング状部材で、外周面が軸方向と平行の円筒面で、
その外径がハウジング内径とほぼ等しく設定されてい
る。また、その両側面は軸方向に直交する互いに平行の
直交面によって構成されており、シールリング６と第１
バックアップリング７の側面とそれぞれ接触している。
そして、この第２バックアップリング８の溝底側の周面
である内周面には、低圧側Ｌに向かって徐々にハウジン
グ４の内周面との間隔が狭まる方向に傾斜する円錐台状
の第２内径テーパ部８１が設けられている。

【００４０】一方、取付溝５の、第２バックアップリン
グ８に対応する溝底部分には第２バックアップリング８
の第２内径テーパ部８１に対応する円錐台状の第２テー
パ状溝底部５８が設けられている。この第２テーパ状溝
底部５８と第２内径テーパ部８１のテーパ角度と等しく
設定されている。

【００４１】この第２バックアップリング８は弾性係数
の低い軟質樹脂材が用いられる。軟質樹脂材としては、
比較的軟らかくて延性のある材料、たとえば、ＰＴＦＥ
（４フッ化エチレン樹脂）等が適用可能である。

【００４２】また、この第２バックアップリング８は装
着できれば無端リング状であってもよいし、一部切断し
た有端リング状の構成としてもよい。切断方向は図示し
ないが、周方向に対して斜めに切断するバイアスカット
でもよいし、周方向に対して直角に切断してもよいし、
他の切断方法を採用してもよい。

【００４３】本実施の形態１では、第２バックアップリ
ング８は、径方向から斜めの切断面となるバイアスカッ
トされた有端リング状である。

【００４４】第１バックアップリング７も断面略矩形状
のリング部材で、外周面がハウジング４と平行の円筒面
で、その両側面がハウジング４と直交する互いに平行の
直交面によって構成され、この実施の形態では第２バッ
クアップリング８よりも軸方向の厚みが薄肉に構成され
ている。第１バックアップリング７の外径もほぼハウジ
ング４の内径と同一径に設定されている。また、第１バ
ックアップリング７の低圧側Ｌの側面は取付溝５の低圧
側Ｌ内側面に接触して軸方向荷重を支持する。

【００４５】第１バックアップリング７の溝底側である
内径側周面には、低圧側Ｌに向かって徐々にハウジング
４の内周面との間隔が狭まる方向に傾斜する第１内径テ
ーパ部７１が設けられている。

【００４６】第１バックアップリング７は弾性係数の高
い硬質材が用いられる。硬質材としては、硬くて強度が
強い材料、たとえば、ナイロン，ＰＰＳ（ポリフェニレ
ンサルファイド）等の硬質樹脂材や、砲金（青銅），Ｐ
ＯＭ（ポリアセタール），ＰＡ（ポリアミド），ＰＥＥ
Ｋ（ポリエーテルエーテルケトン）等、種々の材料が適
用可能である。

【００４７】この第１バックアップリング７も、第２バ
ックアップリング８と同様無端リング状でもよいし、一
部切断した有端リング状の構成としてもよい。

【００４８】本実施の形態１では、第１バックアップリ
ング７は、径方向から斜めの切断面となるバイアスカッ
トされた有端リング状である。

【００４９】一方、第１バックアップリング７に対応す
る取付溝５の溝底部分には第１バックアップリング７の
第１内径テーパ部７１に対応する第１テーパ状溝底部５
７が設けられている。第１テーパ状溝底部５７は第２テ
ーパ状溝底部５８と同一角度で連続するテーパ面となっ
ている。

【００５０】本発明によれば、高圧側Ｈからの流体圧に
よってシールリング６が低圧側Ｌに押され、このシール
リング６によって第２バックアップリング８が低圧側Ｌ
に押される。さらに第２バックアップリング８によって
第１バックアップリング７が低圧側Ｌに押され、第１バ
ックアップリング７に作用する軸方向荷重は最終的に取
付溝５の低圧側Ｌの溝内側面５１によって支持される。

【００５１】シールリング６は、軸３外周の取付溝５の
溝底の円筒状溝底部５６と対向するハウジング４の軸孔
内周面４１間に径方向に圧縮された状態で装着されてお
り、この径方向の弾性変形によって軸３とハウジング４
間の軸偏心を吸収している。

【００５２】一方、第２バックアップリング８は、シー
ルリング６から作用する軸方向圧縮荷重によって、その
第２内径テーパ部８１が第２テーパ状溝底部５８に食い
込み、その外径方向の分力によって外径部が拡径するよ
うに変形してハウジング４の内周面４１との隙間を埋め
る。

【００５３】このように、軸方向圧縮荷重によって第２
内径テーパ部８１がテーパ状溝底部５８に軸方向に押し
付けられて内外径部の隙間が埋められ、さらに第２バッ
クアップリング８は弾性係数の低い軟質材製であり、第
２テーパ状溝底部５８に対する第２内径テーパ部８１の
追従性が高いので、軸偏心が生じても、偏心に追随して
第２バックアップリング８が変形し、常に第２バックア
ップリング８の内外径部の隙間が埋められた状態に維持
され、シール性を向上することができ、また、シールリ
ング６のはみ出しも防止される。また、第２バックアッ
プリング８は軟質樹脂製なので押し付けられたシールリ
ング６の傷付きも防止される。

【００５４】一方、一枚使いの第２内径テーパ部８１を
備えた第２バックアップリング８だけでは、第２バック
アップリング８自体の低圧側Ｌへのはみ出しが生じる可
能性があったが、第２バックアップリング８は第１バッ
クアップリング７によって支持されるので、第２バック
アップリング８のはみ出しが防止される。また、第１バ
ックアップリング７自体は硬質なので、第１バックアッ
プリング７自体が軸３とハウジング４内周面間の隙間へ
はみ出すことが防止される。これにより、第１，第２バ
ックアップリング７，８のはみ出し損傷が防がれるの
で、耐久性が向上する。

【００５５】また、高圧が作用して第１バックアップリ
ング７も、ハウジング４の内周面に向かって径方向に押
圧され、第２バックアップリング８ほどではないが、径
方向に外方にハウジング４の内周面４１側に拡径され、
第２バックアップリング８のはみ出しを確実に防止する
ことができる。

【００５６】さらに、第１バックアップリング７及び第
２バックアップリング８が、径方向から斜めの切断面と
なるバイアスカットされた有端リング状であるので、圧
力変化により拡径することができ、また、拡径した際
は、カット端部が周方向に重なり合うことで漏れを防止
するので、高圧下でもシール性を良好に保つことができ
る。

【００５７】ここで、第１，第２バックアップリング
７，８を有端リング状とする一部切断はバイアスカット
だけに限られず、例えばストレートカット、ステップカ
ット、特殊ステップカット等も適用することができる。

【００５８】［実施の形態２］図２には、本発明の実施
の形態２が示されている。

【００５９】以下の説明では実施の形態１と異なる点の
みを説明するものとし、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省略するものとする。

【００６０】この実施の形態２では、第１バックアップ
リング１７の溝底側の内径側周面に直線状の内径円筒部
１７１を設け、取付溝５に溝底面に第１バックアップリ
ング１７の円筒部１７１に対応する円筒状溝底部５１７
を設けたものである。

【００６１】このようにすれば、第１バックアップリン
グ１７に軸方向荷重が作用しても径方向の分力が生じな
い。この場合には、第１バックアップリング１７の樹脂
硬度が高くてもハウジング４の内周面を傷つけることな
く、第２バックアップリング８のはみ出しを防止するこ
とができる。

【００６２】［実施の形態３］図３は、本発明の実施の
形態３が示されている。

【００６３】以下の説明では実施の形態１と異なる点の
みを説明するものとし、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省略するものとする。

【００６４】本実施の形態３では、第１バックアップリ
ング７の溝底側の内径側周面に断面形状が表裏対称のＶ
字状の対称テーパ部７２を設けたものである。

【００６５】図３（ａ）に示すように、取付溝５の第１
テーパ状溝底部５７は第２テーパ状溝底部５８と同一角
度で連続するテーパ面となっていて、第１テーパ状溝底
部５７に表裏対称のＶ字状の対称テーパ部７２の一方の
テーパ面が対応している。

【００６６】ＳはＶ字状の対称テーパ部７２の他方のテ
ーパ面と第２バックアップリング８の間にできる隙間で
ある。

【００６７】このようにすれば、第１バックアップリン
グ７には組付け時の方向性がなく、誤組み込み（表と
裏）が防止されて組付け作業が容易になる。

【００６８】本実施の形態３であっても、実施の形態１
と同様な効果も得ることができ、第２バックアップリン
グ８のはみ出しを防止することができる。

【００６９】さらに、図３（ｂ）に、第２バックアップ
リング８をこのＶ字状の対称テーパ部７２を設けた第１
バックアップリング７との隙間Ｓを埋めるようにした密
封装置を示す。

【００７０】第２内径テーパ部８１を備えた第２バック
アップリング８の第１バックアップリング７側の側面に
Ｖ字状の対称テーパ部７２に嵌め込む環状の突出部８２
を形成した形状である。

【００７１】このようにすれば、第２バックアップリン
グ８が突出部８２により、第１バックアップリング７を
支えており、高圧側Ｈから圧力を受けた際、第１バック
アップリング７又は第２バックアップリング８の異常変
形を防止して、第１，第２バックアップリング７，８を
安定して保持することができる。

【００７２】［第１，第２バックアップリング組付け
例］図４には、第１バックアップリングと第２バックア
ップリングを一体組込み可能とした組み付け例を示して
いる。

【００７３】図４( ａ) ，( ｂ) は、第２内径テーパ部
３８１を備えた第２バックアップリング３８の第１バッ
クアップリング３７側の側面に外周側の開いた環状の段
凹部３９を形成し、この段凹部３９に断面矩形状の第１
バックアップリング３７を嵌め込んだ例である。

【００７４】この第１バックアップリング３７の内周面
は円筒面で内径テーパ部は設けられていない。段凹部３
９に第１バックアップリング３７をしまりばめ状態で嵌
着してもよいし、図４( ｂ) に示すように、段凹部３９
の軸方向端部に突起３９ａを設けて第１バックアップリ
ング３７の抜け止めをしてもよい。

【００７５】このようにすれば、一体組み込みが可能で
あり、第１バックアップリング３７の誤組み込み（表と
裏）が防止される。

【００７６】図４( ｃ) ，( ｄ) は、第２内径テーパ部
３８１を備えた第２バックアップリング３８と第１内径
テーパ部３７１を備えた第１バックアップリング３７の
接合面間に、互いにいんろうはめ合いとなる環状凸部４
０Ａと環状凹部４０Ｂを設けた例で、一体組み込みが可
能である。環状凸部４０Ａと環状凹部４０Ｂのはめ合い
部４０はしまりばめとしてもよいし、テーパ合わせとし
てもよい。

【００７７】［実施の形態４］図５には本発明の実施の
形態４が示されている。

【００７８】上記実施の形態１，２，３では、軸の外周
に取付溝を設けた例であったが、本実施の形態４では、
ハウジング内周に取付溝を設けた例である。

【００７９】すなわち、この密封装置２０１は、所定の
環状隙間２０２を介して互いに同心的に組み付けられた
２部材としての軸２０３とハウジング２０４間をシール
するもので、ハウジング２０４内周に設けられた環状の
取付溝２０５内に装着されるゴム状弾性体製のシールリ
ング２０６と、このシールリング２０６を隔てて軸方向
低圧側Ｌの溝側面とシールリング２０６間に配置される
樹脂製の第１，第２バックアップリング２０７，２０８
とを備えた構成となっている。

【００８０】第２バックアップリング２０８はシールリ
ング２０６の低圧側Ｌに隣接して配置され、第１バック
アップリング２０７は第２バックアップリング２０８の
さらに低圧側Ｌに隣接して配置されている。

【００８１】シールリング２０６はＯリング等のリング
状のスクィーズパッキンで、自由状態では、外径が取付
溝２０５の溝内径よりも大径で、内径が軸２０３の外径
よりも小径に設定され、組付時に軸２０３外周面と取付
溝２０５の円筒状溝底部２５６とによって径方向に圧縮
され、その弾発力によって内外周の接触面圧を得てい
る。

【００８２】第２バックアップリング２０８は断面略矩
形状のリング状部材で、内周面が軸方向と平行の円筒面
で、その内径が軸２０３の外径とほぼ等しく設定されて
いる。また、その両側面は軸方向に直交する互いに平行
の直交面によって構成されており、シールリング２０６
と第１バックアップリング２０８の側面とそれぞれ接触
している。そして、この第２バックアップリング２０８
の溝底側の周面である外周面には、低圧側Ｌに向かって
徐々に軸２０３の外周面との間隔が狭まる方向に傾斜す
る円錐台状の第２外径テーパ部２８１が設けられてい
る。

【００８３】一方、取付溝２０５の、第２バックアップ
リング２０８に対応する溝底部分には第２バックアップ
リング２０８の第２外径テーパ部２８１に対応する円錐
台状の第２テーパ状溝底部２５８が設けられている。こ
の第２テーパ状溝底部２５８と第２外径テーパ部２８１
のテーパ角度は等しく設定されている。

【００８４】この第２バックアップリング２０８として
は、第１実施の形態と同様の弾性係数の低い軟質樹脂材
が用いられる。

【００８５】一方、第１バックアップリング２０７も断
面略矩形状のリング部材で、内周面が軸２０３と平行の
円筒面で、その両側面が軸２０３と直交する互いに平行
の直交面によって構成され、この実施の形態では第２バ
ックアップリング２０８よりも軸方向の厚みが薄肉に構
成されている。第１バックアップリング２０７の内径も
ほぼ軸２０３の外径と同一径に設定されている。また、
第１バックアップリング２０７の低圧側Ｌの側面は取付
溝２０５の低圧側Ｌ内側面に接触して軸方向荷重を支持
する。

【００８６】第１バックアップリング２０７の溝底側で
ある外径側周面には、低圧側Ｌに向かって徐々にハウジ
ング２０４の内周面との間隔が狭まる方向に傾斜する第
１外径テーパ部２７１が設けられている。第１バックア
ップリング２０７は実施の形態１と全く同様の硬質樹脂
材が用いられる。

【００８７】一方、第１バックアップリング２０７に対
応する取付溝２０５の溝底部分には第１バックアップリ
ング２０７の第１外径テーパ部２７１に対応する第１テ
ーパ状溝底部２５７が設けられている。第１テーパ状溝
底部２５７は第２テーパ状溝底部２５８と同一角度で連
続するテーパ面となっている。

【００８８】本実施の形態４によれば、高圧側Ｈからの
流体圧によってシールリング２０６が低圧側Ｌに押さ
れ、このシールリング２０６によって第２バックアップ
リング２０８が低圧側Ｌに押される。さらに第２バック
アップリング２０８によって第１バックアップリング２
０７が低圧側Ｌに押され、第１バックアップリング２０
７に作用する軸方向荷重は最終的に取付溝２０５の低圧
側Ｌの溝内側面２５１によって支持される。

【００８９】シールリング２０６は、ハウジング２０４
内周の取付溝２０５の溝底の円筒状溝底部２５６と対向
する軸２０３外周面間に径方向に圧縮された状態で装着
されており、この径方向の弾性変形によって軸２０３と
ハウジング２０４間の軸偏心を吸収している。

【００９０】一方、軟質の第２バックアップリング２０
８は、シールリング２０６から作用する軸方向圧縮荷重
によって、その第２外径テーパ部２８１が第２テーパ状
溝底部２５８に食い込み、その外径方向の分力によって
内径部が縮径するように変形して軸２０３外周との隙間
を埋める。

【００９１】このように軸方向圧縮荷重によって第２外
径テーパ部２８１がテーパ状溝底部２５８に軸方向に押
し付けられて内外径部の隙間が埋められ、第２バックア
ップリング２０８は弾性係数の低い軟質材製であり、第
２テーパ状溝底部２５８に対する第２外径テーパ部２８
１の追従性が高いので、軸偏心が生じても、偏心に追随
して第２バックアップリング２０８が変形し、常に第２
バックアップリング２０８の内外径部の隙間が埋められ
た状態に維持され、シールリング２０６のはみ出しが防
止される。また、第２バックアップリング２０８は軟質
樹脂製なので押し付けられたシールリング２０６の傷付
きも防止される。

【００９２】一方、第２バックアップリング２０８は第
１バックアップリング２０７によって支持されるので、
第２バックアップリング２０８のはみ出しが防止され
る。また、第１バックアップリング２０７自体は硬質な
ので、第１バックアップリング２０７自体が軸２０３と
ハウジング２０４内周面間の隙間へはみ出すことが防止
される。これにより、第１，第２バックアップリング２
０７，２０８のはみ出し損傷が防止され、耐久性が向上
するまた、高圧が作用して第１バックアップリング２０
７も軸２０３の外周面に向かって縮径されるので、第２
バックアップリング２０８のはみ出しを確実に防止する
ことができる。

【００９３】なお、第１バックアップリング２０７は、
図示しないが、上記実施の形態２と同様に外径テーパ部
２７１が無い構成とすることができることはもちろんで
ある。

【００９４】［実施の形態５］図６（ａ）は本発明の実
施の形態５に係る密封装置を示している。

【００９５】以下の説明では実施の形態１と異なる点の
みを説明するものとし、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省略するものとする。

【００９６】この密封装置１は、特にシールリング６が
膨潤によって、軸３の張り出し部１０にはみ出し、張り
出し部１０の角に当接することによる破損を防止するも
ので、シールリング６を隔てて軸方向高圧側Ｈの溝側面
とシールリング６間に配置される第３バックアップリン
グ９を備えた構成となっている。

【００９７】第１バックアップリング７及び第２バック
アップリング８はシールリング６の低圧側Ｌに配置さ
れ、第３バックアップリング９はシールリング６の高圧
側Ｈに配置されている。

【００９８】シールリング６はＯリング等のリング状の
スクィーズパッキンで、自由状態では、内径が取付溝５
の溝内径よりも小径で、外径がハウジング４の内径より
も大径に設定され、組付時にハウジング４内周面と取付
溝５の円筒状溝底部５６とによって径方向に圧縮され、
その弾発力によって内外周の接触面圧を得ている。

【００９９】第３バックアップリング９は断面略矩形状
のリング状部材で、内周面が軸方向と平行の円筒面で、
その内径が軸３の外径とほぼ等しく設定されている。ま
た、その両側面は軸方向に直交する互いに平行の直交面
によって構成されており、シールリング６の側面と軸３
の張り出し部１０の側面との隙間にシールリング６膨潤
損傷を防止するために配置される。

【０１００】また、この第３バックアップリング９は装
着できれば無端リング状であってもよいし、一部切断し
た有端リング状の構成としてもよい。切断方向は図示し
ないが、周方向に対して直角に切断してもよいし、他の
切断方法を採用してもよい。

【０１０１】本実施の形態５によれば、図６（ｂ）に示
すように高圧側Ｈの流体（燃料）による流体浸漬によっ
てシールリング６が膨潤し、シールリング６の低圧側Ｌ
は第２バックアップリング８に接触し、高圧側Ｈは第３
バックアップリング９に接触するようになり、第３バッ
クアップリング９を高圧側Ｈへ押して最終的に張り出し
部１０側面に押し付けることで、シールリング６の膨潤
を抑制することができる。

【０１０２】シールリング６はハウジング４、軸３、低
圧側Ｌの第２バックアップリング８及び高圧側Ｈの第３
バックアップリング９の四方に接触し、その限られたス
ペースの限界まで膨潤する。

【０１０３】また、この図６の本実施の形態の密封装置
と従来の密封装置とを比べて浸漬試験（ＦｕｅｌＤ＋Ｍ
ＴＢＥ７％，１２０℃×３００ｈ）を行った結果では、
従来の密封装置が６個中４個のシールリングに破損が生
じていたのに対し、本実施の形態５の密封装置は６個全
て破損せず、破損対策効果が大きいことが分かった。

【０１０４】このように第３バックアップリング９をシ
ールリング６の高圧側Ｈに配置することによって、シー
ルリング６の膨潤を抑制し、シールリング６が膨潤して
高圧側Ｈへはみ出すことを防止する。結果的に軸３の張
り出し部１０の角に当接することによる破損を防止す
る。

【０１０５】また、軸方向高圧側Ｈの溝内側面を有する
張り出し部１０のｄ１寸法が大きいと、高圧側Ｈから取
付溝５に着脱されるシールリング６や第１バックアップ
リング７及び第２バックアップリング８を大きくのび広
げる必要があり、作業性が悪かったが、ｄ１寸法を小さ
く形成できるため、シールリング６や第１バックアップ
リング７及び第２バックアップリング８は装着や脱着等
の際に径を大きく伸び広げる必要がなく、作業性がよ
い。

【０１０６】さらに、脈動圧に対し、シールリング６が
取付溝５から高圧側Ｈへ抜け出ることを防止する。

【０１０７】尚、本実施の形態は流体浸漬による膨潤と
したが、シールリング６が膨潤する場合であればよく、
その原因は流体浸漬に限るものではない。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
弾性係数の低い軟質材製の第２バックアップリングにテ
ーパ部を設けることにより、軸方向圧縮荷重の径方向分
力を作用させて第２バックアップリングと相手部材間の
隙間を埋めるように構成したので、追従性が高く、２部
材間の軸偏心に追随して常に第２バックアップリング内
外径部の隙間が埋めた状態に維持することができ、シー
ル性を向上させることができ、また、シールリングのは
み出し損傷を防止することができる。

【０１０９】また、第２バックアップリングは軟質樹脂
製なので、高圧下においてシールリングが第２バックア
ップリングに押し付けられても、シールリングの傷付き
は防止される。

【０１１０】また、第２バックアップリングは第１バッ
クアップリングによって支持されるので、第２バックア
ップリングのはみ出しを防止することができる。さら
に、第１バックアップリング自体は硬質であり、かつ第
１バックアップリングの低圧側の側面は取付溝の低圧側
溝内側面に接触して軸方向荷重を支持するので、第１バ
ックアップリング自体のはみ出しもない。これにより、
第１，第２バックアップリングのはみ出し損傷を防止す
ることができ、圧縮荷重に対しての耐久性を向上するこ
とができる。

【０１１１】従って、テーパ部を設けた第２バックアッ
プリングを弾性係数の低い軟質材製で設けて、追従性を
高めてシール性を向上し、また、低圧側Ｌの第１バック
アップリングで第１，第２バックアップリングのはみ出
し損傷を防止して耐久性を向上することができる。

【０１１２】また、第１バックアップリングにもテーパ
部を設ければ、高圧下において第１バックアップリング
と相手部材周面間の径方向隙間を埋める方向に変形させ
ることができ、第２バックアップリングのはみ出しを確
実に防止することができる。

【０１１３】一方、第１バックアップリングの溝底側の
周面を円筒状としておけば、第１バックアップリングに
軸方向荷重が作用しても径方向の分力が生じないので、
第１バックアップリングの樹脂硬度が高くても相手部材
周面に傷をつけることなく、第２バックアップリングの
はみ出しを防止することができる。

【０１１４】第１バックアップリングと第２バックアッ
プリングの内、いずれか一方或は両方は、一部切断した
有端リング状であれば、第１，第２バックアップリング
が圧力により、テーパ部を軸方向に移動する際に必要と
なる変形を容易に達成し、高圧下でもシール性を良好に
保つことができる。

【０１１５】第３バックアップリングをシールリング高
圧側に設ければ、シールリングが膨潤しても、第３バッ
クアップリングによって膨潤を制限され、シールリング
は高圧側にはみ出すこともなく、また、はみ出しによる
破損を防止できる。

【０１１６】一方、シールリングの高圧側は第３バック
アップリングに圧接するので、軸方向高圧側の溝内側面
の径は溝底径より少し大きく、第３バックアップリング
を固定できればよく、シールリング或は第１，第２バッ
クアップリングを大きく伸び広げる必要がないので装着
等の作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１( ａ) は本発明の実施の形態１に係る密封
装置の使用状態の要部縦断面図、同図( ｂ) は組立前の
分解半断面図である。

【図２】図２は本発明の実施の形態２に係る密封装置の
要部縦断面図である。

【図３】図３は本発明の実施の形態３に係る密封装置の
要部縦断面図である。

【図４】図４( ａ) 乃至( ｄ) は図１の第１，第２バッ
クアップリングの組付け例を示す部分断面図である。

【図５】図５は本発明の実施の形態４に係る密封装置の
要部縦断面図である。

【図６】図６( ａ) は本発明の実施の形態５に係る密封
装置の使用状態の要部縦断面図、同図( ｂ) はシールリ
ング膨潤後の要部断面図である。

【図７】図７は従来の密封装置の要部縦断面図である。

【符号の説明】

１ 密封装置 ２ 環状隙間 ３ 軸 ４ ハウジング ５ 取付溝 ５１ 内側面 ５６ 円筒状溝底部 ５７ 第１テーパ状溝底部 ５８ 第２テーパ状溝底部 ６ シールリング ７ 第１バックアップリング ７１ 第１内径テーパ部 ７２ 対称テーパ部 ８ 第２バックアップリング ８１ 第２内径テーパ部 ８２ 突出部 ９ 第３バックアップリング １０ 張り出し部 １７ 第１バックアップリング １７１ 内径円筒部 １７２ 隙間 ５１７ 円筒状溝底部 ３７ 第１バックアップリング ３８ 第２バックアップリング ３８１ 第２内径テーパ部 ３９ 段凹部 ３９ａ 突起 ４０ はめ合い部 ４０Ａ 環状凸部 ４０Ｂ 環状凹部 ２０１ 密封装置 ２０２ 環状隙間 ２０３ 軸 ２０４ ハウジング ２０５ 取付溝 ２０６ シールリング ２０７，２０８ 第１，第２バックアップリング ２５６ 円筒状溝底部 ２５７ 第１テーパ状溝底部 ２５８ 第２テーパ状溝底部 ２７１ 第１外径テーパ部 ２７２ 隙間 ２８１ 第２外径テーパ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯辺 雄史郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動 車株式会社 内 (72)発明者 矢野 正明 愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動 車株式会社 内 (72)発明者 杉山 雅則 愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動 車株式会社 内 (56)参考文献 特開 平８−303591（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−105997（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−20958（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16J 15/00 - 15/30

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに同心的に組み付けられた二部材間を
   シールするもので、一方の部材に設けられた環状の取付
   溝内に装着されるゴム状弾性体製のシールリングと、こ
   のシールリングを隔てて軸方向低圧側の溝内側面とシー
   ルリング間に配置されるバックアップリングとを備えた
   密封装置において、 前記バックアップリングを、高圧側に軸方向に直交する
   直交面を備えると共にシールリングの低圧側に隣接して
   配置される軟質材製の第２バックアップリングと、該第
   ２バックアップリングのさらに低圧側に隣接して配置さ
   れ、圧力を受けた際に低圧側側面が前記取付溝の軸方向
   低圧側の溝内側面に接触して軸方向荷重を支持する硬質
   材製の第１バックアップリングと、から構成し、 第２バックアップリングの溝底側の周面に低圧側に向か
   って徐々に他方の部材周面との間隔が狭まる方向に傾斜
   するテーパ部を設けると共に、前記取付溝の溝底面に第
   ２バックアップリングのテーパ部に対応するテーパ状溝
   底部を設けたことを特徴とする密封装置。
2. 【請求項２】第１バックアップリングの溝底側の周面に
   も低圧側に向かって徐々に他方の部材周面との間隔が狭
   まる方向に傾斜するテーパ部を設けると共に、前記取付
   溝の溝底面に第１バックアップリングのテーパ部に対応
   するテーパ状溝底部を設けたことを特徴とする請求項１
   に記載の密封装置。
3. 【請求項３】第１バックアップリングの溝底側の周面に
   直線状の円筒部を設け、前記取付溝の溝底面に第１バッ
   クアップリングの円筒部に対応する円筒状溝底部を設け
   たことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
4. 【請求項４】第１バックアップリングと第２バックアッ
   プリングの内、いずれか一方或いは両方は、一部切断し
   た有端リング状であることを特徴とする請求項１、２又
   は３に記載の密封装置。
5. 【請求項５】前記取付溝の軸方向高圧側の溝内側面とシ
   ールリング間に第３バックアップリングを設けることを
   特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の密封装置。