JP5344163B2 - Sealing device - Google Patents
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本発明は、互いに同心的に配置されて相対移動する二部材間を密封する密封装置に関し、特に、シール本体が一方の部材の取付溝内にバックアップリングと共に装着され、このバックアップリングによって前記シール本体が支承されるものに関する。 The present invention relates to a sealing device that seals between two members that are arranged concentrically and move relative to each other, and in particular, a seal body is mounted together with a backup ring in a mounting groove of one member, and the seal body is provided by the backup ring. Is related to what is supported.
従来、例えば油圧シリンダやショックアブソーバ、プランジャ式ポンプ等のような、密封対象流体に高圧を発生する機器に用いられる密封装置として、図6に示されるようなものが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a sealing device used for a device that generates a high pressure in a fluid to be sealed, such as a hydraulic cylinder, a shock absorber, a plunger pump, or the like, a device as shown in FIG. 6 is known.
すなわち図6に示される密封装置100は、外周部材110(例えば油圧装置のシリンダ)とその内周に軸方向往復動自在に配置された内周部材120(例えば油圧装置のピストン)の外周面との間で密封空間S1内の作動油を密封するもので、ゴム状弾性材料(ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料)で成形されたシール本体101と、このシール本体101の反密封空間S2(シール本体101からみて密封空間S1と反対側の空間)側に配置されるバックアップリング102とからなり、内周部材120の外周面に形成された取付溝121に収容状態に装着される。シール本体101は、断面が円形のいわゆるOリングであって、取付溝121の底面121aと外周部材110の内周面との間に、適宜圧縮された状態で介在される。
That is, the
ここで、バックアップリング102はシール本体101よりも硬質の合成樹脂材料で成形されており、密封空間S1が高圧になったときに、この圧力を受けるシール本体101が、取付溝121における反密封空間S2側の溝肩と外周部材110の内周面との間の隙間G1へはみ出して破損してしまうのを防止するために、シール本体101を取付溝121内で反密封空間S2側から支承するものである。
Here, the
しかしながら、上述の構成を備える密封装置100によれば、取付溝121やバックアップリング102の寸法公差によっては、バックアップリング102と外周部材110との間の隙間G2が大きくなって、本来、外周部材110と内周部材120との隙間G1を埋めるためにバックアップリング102を設けているにも拘らず、図7に示されるように、シール本体101がバックアップリング102と外周部材110との隙間G2へはみ出して破損してしまうおそれがある。
However, according to the
そこでこのようなバックアップリング102と外周部材110との隙間G2を発生させないための技術として、例えば下記の先行技術文献に開示されたものが知られている。
Therefore, as a technique for preventing such a gap G2 between the
しかしながら、特許文献1に開示されたものは、バックアップリングが取付溝の底面に面接触となって摩擦が大きいため、密封空間が高圧になったときに速やかに低圧側へ移動しにくく、しかもバックアップリングが表裏のある形状であるため、取付溝への組み込みの際に誤組付けを生じるおそれが指摘される。また、バックアップリングの外径がほぼ直角の縁部を有するため、シール本体がこの縁部に押し付けられることで損傷を受けるおそれも、依然として解決されていなかった。
However, what is disclosed in
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、取付溝内でバックアップリングによってシール本体が支承された構造の密封装置において、高圧時のシール本体のはみ出しによる破損を確実に防止することができ、しかも誤組付けを生じることもなく、圧力変化に対する作動性の良い構造とすることにある。 The present invention has been made in view of the above points, and a technical problem thereof is a sealing device having a structure in which a seal body is supported by a backup ring in a mounting groove. The object of the present invention is to provide a structure that can reliably prevent breakage due to protrusion and that has good operability against pressure changes without causing erroneous assembly.
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項1の発明に係る密封装置は、互いに同心的に配置された二部材のうち一方の部材に形成された環状の取付溝内に装着されて他方の部材と摺動可能に密接されるシール本体と、前記取付溝内に前記シール本体の反密封空間側に配置され前記シール本体より剛性の高い材料からなるバックアップリングとを備え、前記取付溝の底面が、前記バックアップリングの装着位置で反密封空間側へ向けて漸次浅くなる形状をなすと共に、前記取付溝の底面に対する前記バックアップリングの対向端部が、前記取付溝の底面と線接触される凸面をなし、この凸面を、厚さ方向に対して対称のR面又は山形としたものである。なお、ここでいう反密封空間とは、前記シール本体からみて密封空間と反対側の空間のことである。
As a means for effectively solving the technical problem described above, the sealing device according to the invention of
請求項1の発明に係る密封装置によれば、密封空間側の圧力による軸方向荷重が、シール本体を介してバックアップリングに作用すると、このバックアップリングが取付溝内を反密封空間側へ向けて変位しながら、その凸面状の端部が前記取付溝の底面と摺動して最浅部側へ向けて乗り上がるので、バックアップリングと他方の部材との対向面間の隙間を縮小し、かつ密接するように径方向へ変形して、低圧側へのシール本体のはみ出しを防止するものである。そしてバックアップリングの凸面状の端部が、取付溝の底面と線接触状態で摺動することによって摩擦抵抗が抑制されるため、密封空間側の圧力変動に対する応答性が良く、このため密封空間側の圧力上昇時における低圧側へのシール本体のはみ出しを確実に防止することができる。しかも、バックアップリングがその厚さ方向に対して対称の断面形状であるため誤組付けを生じることもないといった優れた効果を奏する。 According to the sealing device of the first aspect of the invention, when the axial load due to the pressure on the sealed space side acts on the backup ring via the seal body, the backup ring faces the inside of the mounting groove toward the anti-sealed space side. While displacing, the convex end slides on the bottom surface of the mounting groove and rides toward the shallowest portion, so that the gap between the opposing surfaces of the backup ring and the other member is reduced, and It is deformed in the radial direction so as to be in close contact, and prevents the seal body from protruding to the low pressure side. Since the convex end of the backup ring slides in line contact with the bottom surface of the mounting groove, the frictional resistance is suppressed, so the responsiveness to pressure fluctuation on the sealed space side is good, and therefore the sealed space side It is possible to reliably prevent the seal body from protruding to the low pressure side when the pressure increases. In addition, since the backup ring has a symmetrical cross-sectional shape with respect to its thickness direction, it has an excellent effect of preventing erroneous assembly.
以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。まず図1に示される第一の実施の形態において、参照符号2は外周部材(例えば油圧装置のシリンダ)、参照符号3は外周部材2の内周に同心的にかつ軸方向往復動自在に配置された内周部材(例えば油圧装置のピストン)である。なお、内周部材3は請求項1に記載された一方の部材、外周部材2は請求項1に記載された他方の部材に相当する。
Hereinafter, a preferred embodiment of a sealing device according to the present invention will be described with reference to the drawings. First, in the first embodiment shown in FIG. 1,
密封装置1は、外周部材2と内周部材3との間で密封空間S1内の作動油を密封するもので、ゴム状弾性材料(ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料)で成形されたOリング11と、このOリング11の反密封空間S2(Oリング11からみて密封空間S1と反対側の空間)側に配置されるバックアップリング12とからなり、内周部材3の外周面にその軸心Oを中心とする環状に形成された取付溝31に収容状態に装着される。
The
内周部材3の外周面に形成された取付溝31の底面は、密封空間S1寄りの部分、すなわちOリング11の装着位置と対応する部分が円筒面状に形成され(以下、円筒面状底面31aという)、その反対側の端部寄りの部分、すなわちバックアップリング12の装着位置と対応する部分が、反密封空間S2側へ向けて漸次溝深さが浅くなる円錐面状に形成されている(以下、円錐面状底面31bという)。
The bottom surface of the
Oリング11は、軸心Oを通る平面で切断した断面形状(図示の断面形状)が円形のパッキンであって、請求項1に記載のシール本体に相当し、取付溝31の円筒面状底面31aと外周部材2の内周面2aとの間に適宜圧縮された状態で介在され、外周部材2の内周面2aに摺動可能に密接することによって、密封空間S1と、反密封空間S2とを分離するものである。
The O-
バックアップリング12は、Oリング11よりも硬質の、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)あるいはナイロンなどの合成樹脂材料によって扁平な環状に成形されたものであって、Oリング11と、取付溝31における反密封空間S2側の内側面との間に介在される。また、このバックアップリング12と取付溝31における反密封空間S2側の立ち上がり面31cとの間には、無負荷状態では適当な軸方向隙間が存在している。
The
取付溝31の円錐面状底面31bに対するバックアップリング12の対向端部である内径部は、厚さ方向(軸方向)に対して対称のR状凸面12aをなしており、このR状凸面12aは、図1に点Cで示されるように、前記円錐面状底面31bに線接触状態で密接されている。また、前記円錐面状底面31bと反対側を向いたバックアップリング12の端部、すなわち外周面12bは円筒状をなしており、外周部材2の内周面2aと密接可能に近接対向している。
An inner diameter portion which is an opposite end portion of the
上述の構成を備える密封装置1は、図1に示される装着状態において密封空間S1内の作動油に作動圧力が与えられる(密封空間S1が高圧になる)と、その圧力を受けることによってOリング11が取付溝31内を相対的に低圧の反密封空間S2側へ向けて変位するため、バックアップリング12には、密封空間S1側からの圧力による軸方向荷重がOリング11を介して作用する。
The
このため、バックアップリング12は、取付溝31内を反密封空間S2側へ向けて変位しながら、その内径のR状凸面12aが取付溝31の円錐面状底面31bと摺動して最浅部側へ向けて乗り上がるので、バックアップリング12の円筒状外周面12bと外周部材2の内周面2aとの対向面間の隙間が縮小され、さらに密封空間S1が高圧になることによって、図2に示されるように、取付溝31における反密封空間S2側の立ち上がり面31cとの当接位置まで変位する過程で、前記外周面12bが外周部材2の内周面2aと密接状態となる。
For this reason, the
しかも、バックアップリング12の内径のR状凸面12aが、取付溝31の円錐面状底面31bと線接触状態であるため摩擦抵抗が小さく、とくにPTFEからなるものは著しく低摩擦となり、したがって密封空間S1側の圧力変動に対する応答性が良く、このため密封空間S1側の圧力上昇時における低圧側へのOリング11のはみ出しを確実に防止することができる。
Moreover, since the R-
ここで、図2に示される高圧状態では、Oリング11の一部11aが取付溝31のバックアップリング12の内径部と円錐面状底面31bとの間に食い込むことも考えられるが、バックアップリング12の内径部はR状凸面12aをなすため、食い込みによるOリング11の損傷を来たしにくいものとなっている。
Here, in the high-pressure state shown in FIG. 2, it is conceivable that a
また、バックアップリング12は、軸方向に対称の断面形状で表裏のない形状であるため、誤組付けを生じることもない。
Further, since the
次に図3に示される第二の実施の形態について説明する。この形態において、先に説明した第一の実施の形態(図1)と異なるところは、バックアップリング12が、取付溝31の円錐面状底面31bと反対側を向いた外径部も、内径部と径方向に対称のR状凸面12cをなしていることにある。その他の構成は図1と同様である。
Next, a second embodiment shown in FIG. 3 will be described. In this embodiment, the difference from the above-described first embodiment (FIG. 1) is that the
したがってこの構成によれば、バックアップリング12が、Oリング11を介して密封空間S1側からの圧力による軸方向荷重を受けて、取付溝31内を反密封空間S2側へ向けて変位しながら、その内径のR状凸面12aが取付溝31の円錐面状底面31bと摺動して最浅部側へ向けて乗り上がることによって、外径のR状凸面12cが外周部材2の内周面2aと密接されると、このR状凸面12cも線接触となるため、低摩擦状態を維持することができる。
Therefore, according to this configuration, the
次に図4に示される第三の実施の形態について説明する。この形態において、先に説明した第一の実施の形態(図1)と異なる点について説明すると、内周部材3の外周面に形成された取付溝31の底面は、密封空間S1寄りの部分、すなわちOリング11の装着位置と対応する部分が円筒面状底面31aとなっており、その反対側の端部寄りの部分、すなわちバックアップリング12の装着位置と対応する部分が、反密封空間S2側へ向けて非線形的に漸次溝深さが浅くなるR状に形成されている(以下、R状底面31dという)。
Next, a third embodiment shown in FIG. 4 will be described. In this embodiment, the difference from the first embodiment (FIG. 1) described above will be described. The bottom surface of the mounting
一方、バックアップリング12は、取付溝31のR状底面31dに対向する内径部が、厚さ方向(軸方向)に対して対称の山形凸面12dをなしており、この山形凸面12dは、その峰部(内径縁部)が、図4に点Cで示されるように、前記R状底面31dに線接触状態で密接されている。その他の構成は図1と同様である。
On the other hand, in the
したがって、第三の実施の形態も、先に説明した第一の実施の形態と同様の効果を実現することができる。 Therefore, the third embodiment can also achieve the same effect as the first embodiment described above.
またこの場合も、バックアップリング12を径方向に対称な断面形状とし、すなわち取付溝31のR状底面31dと反対側を向いた外径部も、内径部と径方向に対称の山形凸面をなすものとすることができる。
Also in this case, the
次に図5に示される第四の実施の形態について説明する。この形態において、上述した第三の実施の形態(図4)と異なるところは、軸心Oを通る平面で切断したバックアップリング12の断面形状が外径を底辺とし軸方向両側を斜辺とする二等辺三角形、詳しくは前記底辺よりも軸方向両側の斜辺が長く、すなわち取付溝31のR状底面31dと線接触される内径の頂角が60度未満の二等辺三角形を呈し、これによって、取付溝31のR状底面31dに対向する内径部が、厚さ方向(軸方向)に対して対称の山形凸面12dをなすものとしたことにある。その他の構成は図4と同様である。
Next, a fourth embodiment shown in FIG. 5 will be described. In this embodiment, the difference from the third embodiment described above (FIG. 4) is that the cross-sectional shape of the
したがって第四の実施の形態も、先に説明した第三の実施の形態と同様の効果を実現することができる。しかも、Oリング11と対向するバックアップリング12の内側面12eは、その全体が内径側ほど反密封空間S2側へ後退する円錐面を呈し、しかも取付溝31のR状底面31dに対してなす角度αが60度より大きいため、密封空間S1側からの圧力によってOリング11がバックアップリング12に押し付けられても、このOリング11の一部がバックアップリング12の内側面12eと取付溝31のR状底面31dとの間に挟み込まれてしまうことがない。このため、Oリング11の耐久性を一層向上することができる。
Therefore, the fourth embodiment can also achieve the same effect as the third embodiment described above. Moreover, the
なお、上述の各形態ではシール本体としてOリング11を用いた場合を示したが、本発明は、シール本体として例えばXリング(軸心Oを通る平面で切断した断面形状が略X字形をなすパッキン)など、他のパッキンを用いた場合にも同様に適用することができる。
In each of the above-described embodiments, the case where the O-
さらに、上述の各形態では取付溝31を内周部材3に形成した場合について示したが、本発明は、取付溝を外周部材2の内周面2aに形成してこの取付溝にシール本体及びバックアップリングを装着する場合についても、同様に適用することができる。
Furthermore, in each of the above-described embodiments, the case where the mounting
また、本発明の密封装置は、油圧機器に限らず、流体に高圧を発生する種々の機器の密封手段として適用することができる。 The sealing device of the present invention can be applied not only to hydraulic equipment but also as sealing means for various equipment that generates high pressure in fluid.
1 密封装置
11 Oリング(シール本体)
12 バックアップリング
12a,12c R状凸面
12d 山形凸面
2 外周部材(他方の部材)
3 内周部材(一方の部材)
31 取付溝
31a 円筒面状底面
31b 円錐面状底面
31d R状底面
S1 密封空間
S2 反密封空間
1 Sealing device 11 O-ring (seal body)
12 Backup rings 12a, 12c R-shaped
3 Inner peripheral member (one member)
31
Claims (1)
されて他方の部材と摺動可能に密接されるシール本体と、前記取付溝内に前記シール本体
の反密封空間側に配置され前記シール本体より剛性の高い材料からなるバックアップリン
グとを備え、前記取付溝の底面が、前記バックアップリングの装着位置で反密封空間側へ
向けて漸次浅くなる形状をなすと共に、前記取付溝の底面に対する前記バックアップリン
グの対向端部が、前記取付溝の底面と線接触される凸面をなし、この凸面を、厚さ方向に対して対称のR面又は山形としたことを特徴とする密封装置。 A seal body that is mounted in an annular mounting groove formed in one of two members arranged concentrically with each other and slidably in contact with the other member, and the seal body in the mounting groove A back-up ring made of a material having rigidity higher than that of the seal body, and a bottom surface of the mounting groove gradually becomes shallower toward the anti-sealing space side at the mounting position of the back-up ring. At the same time, the opposite end of the backup ring with respect to the bottom surface of the mounting groove forms a convex surface that is in line contact with the bottom surface of the mounting groove, and the convex surface is an R surface or a mountain shape that is symmetrical with respect to the thickness direction. A sealing device characterized by that.
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