JP4374654B2 - 密封装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は密封装置に関し、嵌め合い部のシール性を向上させる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、密封流体(作動油等)が作用する装置の駆動力伝達部等において、図4の断面構成説明図(軸対称形状であるので、慣例に従い片側断面のみ図示)に示されるように、例えばハウジング101の軸孔101a内周面と該軸孔101aに挿通される軸102(回転軸)の外周面102aとの間の環状隙間103を封止し、密封側Mから大気側Oへの密封流体の漏れを防止するために密封装置100(いわゆるオイルシール)が備えられている。
【0003】
密封装置100は、環状形状を呈しており、外周側の軸方向部105aと軸方向部105aの一端(反密封流体側0)より内側に折れ曲がった径方向部105bを有する断面略L字状の補強環105と、補強環105の周囲を雇うように一体的に形成されたゴム状弾性体からなる嵌め合い部106及びシール部107を備えている。
【0004】
シール部107は、補強環105の径方向部105bから密封側Mに延出し、摺動面である軸102の外周面102aと接するメインシール部107aと、メインシール部107aの大気側Oの側面から当接し、その姿勢を保持する樹脂材料で形成されたバックアップリング108を備えている。109は、メインシール部107aに緊迫力を与えるスプリングである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の密封装置100では、嵌め合い部106と軸孔101a内周面との密着力は、図5に示される嵌め合い部106外周のゴム状弾性体の圧縮によって維持している。この密着力は圧縮率であるs/hにほぼ比例している。但し、sは嵌合代であり、hは嵌め合い部106の厚みである。
【0006】
従って、密着力は嵌め合い部106のゴム状弾性体の圧縮率に依存し、環境条件(密封側Mの雰囲気圧力や密封流体の圧力)によらず上限があり、図6のような軸方向に変化の少ない接触圧力分布Pvとなっている。
【0007】
また、密封流体の圧力が嵌め合い部106にかかった場合でも、接触圧力Pv(軸方向に分布する)の増加変化分Pmaxは小さく、通常の使用における密封流体の圧力条件に対し密着力は十分に大きく設定され漏れを発生させることはないが、密封流体の圧力条件が嵌め合い部106外周のゴム状弾性体の密着力に対してある値を超えると軸孔101a内周面との嵌合接触部からの油漏れが懸念される。
【0008】
尚、嵌合代sを大きくすることにより圧縮率s/hを高め、即ち密着力を大きくすることもある程度は可能であるが、密封装置の装着性が低下し、また変形防止のために剛性を高める必要が発生するなどの別の問題も発生させてしまう。
【0009】
本発明は上記従来技術の問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、高圧での使用条件を満足させるように、密封装置を保持固定する嵌め合い部のシール性を高めることを目的とする。
【0010】
【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、
環状隙間を形成する2対向面のいずれか一方の面に固定される嵌め合い部と、
前記嵌め合い部に支持され他方の面に対し接触するシール部と、
を備え前記環状隙間を封止する密封装置において、
前記嵌め合い部に前記一方の面に対し環状の補強環との間で圧縮された状態で嵌合される第1のゴム状弾性体と、該第1のゴム状弾性体よりも密封側に配置され、前記第1のゴム状弾性体よりも圧力を受けた場合の変形量の大きい第2のゴム状弾性体と
を備えることを特徴とする。
【0011】
このように、嵌め合い部に弾性の異なる第1及び第2のゴム状弾性体を備えることにより、第1のゴム状弾性体で密封装置を保持し、第2のゴム状弾性体で嵌め合い部のシール性を発揮させることが可能となるので、嵌め合い部に安定した保持固定特性とシール性の両方を兼ね備えることが可能となる。
【0012】
また、前記一方の面との間に前記第2のゴム状弾性体を保持すると共に、密封流体の圧力を受けて軸方向または径方向に移動する変位部により該第2のゴム状弾性体を前記一方の面に押し付ける環状の保持部材を備えることも好適である。
【0013】
保持部材により第2のゴム状弾性体を前記一方の面に押し付けることで、第2のゴム状弾性体の一方の面への接触圧力を高めることができ、シール性をより高めることができる。
【0014】
前記第2のゴム状弾性体は、弾性を有する環状チューブの内部に液体が注入されたものであることも好適である。
【0015】
前記第2のゴム状弾性体は、前記一方の面と環状の補強環との間に配置されることも好適である。
【0016】
このように構成することで密封流体により第2のゴム状弾性体が軸方向に受けた圧力を一方の面と環状の補強環との当接面にかけることができ、シール性を高めることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
図1は第1の実施の形態における密封装置1の構成を説明する図である(軸対称形状であるので、慣例に従い片側断面のみ図示)。密封装置1は、2対向面としてのハウジング2の軸孔2a(一方の面)と軸3の外周面3a(他方の面)の間の環状隙間4をシールするオイルシールであり、密封側Mから大気側Oへの密封流体の漏れを防止するために備えられている。
【0018】
密封装置1は、環状形状を呈しており、外周側の軸方向部5aと軸方向部5aの一端(反密封側(O)より内側に折れ曲がり支持部となる径方向部5bを有する断面略L字状の補強環5と、補強環5の周囲を覆うように一体的に形成された第1のゴム状弾性体6を有する嵌め合い部7及びシール部8を備えている。
【0019】
ゴム状弾性体6は、シール部8と一体的に成形されており、軸孔2aに対し補強環5との間で圧縮された状態で嵌合され、密封装置をハウジング2に固定保持している。
【0020】
シール部8は、径方向部5bから密封側Mに延出するメインシール部8aと、メインシール部8aの大気側Oの側面から当接し、その姿勢を保持する樹脂材料で形成されたバックアップリング9を備えている。10は、メインシール部8aに緊迫力を与えるスプリングである。
【0021】
さらに、この実施の形態では、嵌め合い部7の軸方向における密封側Mの端面部6aに当接するように、第1のゴム状弾性体6よりも弾性が高く圧力を受けた場合の変形量の大きい環状の第2のゴム状弾性体11が配置されている。
【0022】
第2のゴム状弾性体11は、断面L字状で環状の保持部材12により、該保持部材12及び軸孔2a内周面と端面部6aにより囲まれる領域13に保持されている。
【0023】
保持部材12は、嵌め合い部7の内周面7aと摺動接合(緩い嵌合)可能とする円筒部12aと、円筒部12aの密封側Mの端部から外側に張り出すフランジ部12bとを有するもので、ある程度の剛性を備えた金属や樹脂材料で形成されている。
【0024】
このように構成された第1の実施の形態では、嵌め合い部7に弾性の異なる第1及び第2のゴム状弾性体6,11を備えることにより、第1のゴム状弾性体6で密封装置1を保持し、第2のゴム状弾性体11で嵌め合い部7のシール性を発揮させることが可能となるので、嵌め合い部7に安定した保持固定特性とシール性の両方を兼ね備えることが可能となる。
【0025】
これは、図2(a)に示されるように高圧力となる密封流体により、保持部材12が圧力(図2(a)の矢印p)を受け、ピストンのように押され軸方向に移動して領域13の容積を縮小しようとする。
【0026】
そして、領域13内で圧縮力を受けた第2のゴム状弾性体11は、変形を伴いながら軸孔2a内周面への接触圧力Pv1を高めることになる。第2のゴム状弾性体11の接触圧力Pv1は、密封流体の圧力に応じて変化し、高圧力の場合には、第1のゴム状弾性体6の接触圧力Pvよりも高い接触圧力Pmaxとなり、嵌め合い部7のシール性を高めることが可能となる。
【0027】
第2のゴム状弾性体11は、第1のゴム状弾性体6よりも弾性が高く圧力を受けた場合の変形量の大きいものであれば、どのような構成のものも使用することができる。
【0028】
例えば、図2(b)のようにゴム状弾性体の弾性を有する環状チューブ11aの内部に液体としてのゲル状の受圧部材11bが注入されたものであることで、大きな変形と減衰の少ない圧力伝達を行うことが可能となり、好適である。
【0029】
その他に、シリコンゴム等の高い弾性を有するゴム状弾性体や、中空のチューブ等も利用することが可能である。
【0030】
尚、保持部材12は、領域13に密封流体が進入してしまうことを抑制するために、密封流体の圧力が低い場合でもゴム状弾性体11を圧縮するように保持することが好ましい。
【0031】
(実施の形態2)
図3(a)は第2の実施の形態における密封装置21の構成を説明する図である。密封装置21において、第1の実施の形態の密封装置1と同様の構成には同じ符号が付し、重複する説明を省略する。
【0032】
密封装置21は、嵌め合い部7を構成する第2のゴム状弾性体6bを、補強環5と軸孔2a内周面との間に配置される第1のゴム状弾性体6の密封側Mにいわゆる2色成形により一体的に形成している。
【0033】
第2のゴム状弾性体6bは、第1のゴム状弾性体6よりも弾性が高く圧力を受けた場合の変形量の大きい材料で形成されている。また、粘着性も第1のゴム状弾性体6より大きくなっている。
【0034】
このように、密封装置21の保持固定を行う第1のゴム状弾性体6に加え、第2のゴム状弾性体6bを備えることで、密封流体の圧力(図3(b)の矢印p)が第2のゴム状弾性体6bにかかった場合に、補強環5と軸孔2a内周面との間の第2のゴム状弾性体6bが変形して軸方向(図において左方向)に移動しようとする。
【0035】
このとき、大気側Oに剛性の高い第1のゴム状弾性体6が連続して存在するため、移動による変形が抑制され、第2のゴム状弾性体6bと軸孔2a内周面との接触圧力Pv2は、圧力と共に増大して接触圧力Pmaxとなり、高圧条件においても安定したシール性を得ることが可能となる。
【0036】
また、この第2の実施の形態の構成は、ゴム状弾性体6bの保持部材も不要で簡易な構成であり、かつ密封装置を大型化することなく目的を達成することができる。
【0037】
【発明の効果】
上記に説明されたように、本発明を適用した密封装置によると、密封装置を保持固定する嵌め合い部のシール性を高め、より高圧条件で使用することが可能となる。
【0038】
即ち、嵌め合い部に弾性の異なる第1及び第2のゴム状弾性体を備えることにより、第1のゴム状弾性体で密封装置を保持し、第2のゴム状弾性体で嵌め合い部のシール性を発揮させることが可能となるので、嵌め合い部に安定した保持固定特性とシール性の両方を兼ね備えることが可能となる。
【0039】
保持部材により第2のゴム状弾性体を前記一方の面に押し付けることで、第2のゴム状弾性体の一方の面への接触圧力を高めることができ、シール性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は第1の実施の形態に係る密封装置の断面構成説明図。
【図2】図2は第1の実施の形態に係る密封装置の接触面圧と第2のゴム状弾性体の構成を説明する図。
【図3】図3は第2の実施の形態に係る密封装置の断面構成説明図と密封装置の接触面圧を説明する図。
【図4】図4は従来技術に係る密封装置の断面構成説明図。
【図5】図5は従来技術に係る密封装置の嵌め合いを説明する図。
【図6】図6は従来技術に係る密封装置の接触面圧を説明する図。
【符号の説明】
1 密封装置
2 ハウジング
2a 軸孔
3 軸
3a 外周面
4 環状隙間
5 補強環
5a 軸方向部
5b 径方向部
6 第1のゴム状弾性体
7 嵌め合い部
8 シール部
8a メインシール部
9 バックアップリング
10 スプリング
11 第2のゴム状弾性体
12 保持部材
12a 円筒部
12b フランジ部
13 領域
M 密封側
O 大気側(反密封側)
Claims (4)
- 環状隙間を形成する2対向面のいずれか一方の面に固定される嵌め合い部と、
前記嵌め合い部に支持され他方の面に対し接触するシール部と、
を備え前記環状隙間を封止する密封装置において、
前記嵌め合い部に前記一方の面に対し環状の補強環との間で圧縮された状態で嵌合される第1のゴム状弾性体と、該第1のゴム状弾性体よりも密封側に配置され、前記第1のゴム状弾性体よりも圧力を受けた場合の変形量の大きい第2のゴム状弾性体と
を備えることを特徴とする密封装置。 - 前記一方の面との間に前記第2のゴム状弾性体を保持すると共に、
密封流体の圧力を受けて軸方向または径方向に移動する変位部により該第2のゴム状弾性体を前記一方の面に押し付ける環状の保持部材を備えることを特徴とする請求項1に記載の密封装置。 - 前記第2のゴム状弾性体は、弾性を有する環状チューブの内部に液体が注入されたものであ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。
- 前記第2のゴム状弾性体は、前記一方の面と環状の補強環との間に配置され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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