JP7428557B2 - sealing device - Google Patents
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Description
本発明は、密封装置に関する。 The present invention relates to a sealing device.
従来から図3に示す密封装置51が知られている(特許文献1参照)。
Conventionally, a
密封装置51は、金属環61と、金属環61に保持されたゴム状弾性体製のシール71とを有している。
The
シール71は、金属環61の内周面62および軸方向一方(図では下方、密封対象側)の端面63の双方に対し接着されている。
The
またシール71は、その内周面72をもって相手部品(図示せず)に接触することにより相手部品との間のスキマを無くし、密封対象がスキマを通過して漏洩するのを抑制する。
Further, the
相手部品は例えば、締結用のボルト部品とされる。この場合、シール71はボルトネジ部の外周面に接触し、径方向に圧縮され、ネジ部の谷部を埋めるよう弾性変形することによりスキマを無くすことになる。
The mating part is, for example, a fastening bolt part. In this case, the
上記密封装置51においては、以下の点で改良の余地がある。
The
金属環61の内径寸法daとシール71の内径寸法dbとの寸法差が大きく設定され、これにより金属環61の内周側におけるシール71の径方向幅が大きく設定されているため、シール71が径方向に圧縮されたときに軸方向他方(図では上方、反密封対象側)へ向けて大きく膨らむように弾性変形する可能性がある。
The dimensional difference between the inner diameter dimension d a of the
したがって、シール71が接触する相手面(ボルトネジ部の外周面)の形状やボルトの締め付け具合の如何によっては、シール71が軸方向他方へ向けて大きく膨らむように弾性変形するため、その結果としてシール71が相手面の形状に十分追随できずに相手面との間にスキマを生じ、スキマを通して密封対象が漏洩することが懸念される。状況としてはシール71がネジ部の谷部を埋めきらずに谷底部にスキマが残る状態を想起されたい。
Therefore, depending on the shape of the mating surface (the outer circumferential surface of the bolt threaded part) with which the
また、金属環61の内周面62が円筒面状に形成される一方で金属環61の軸方向一方の端面63が軸直角平面状に形成されているため、両面62,63が交差する角部64が断面直角状の角部として形成されている。
Further, since the inner
したがって、圧力変動などによりこの角部64に対しシール71が繰り返し押し付けられると、シール71に大きな応力集中が発生し、応力集中によるクラックが発生することが懸念される。
Therefore, if the
本発明は、シールが軸方向へ向けて大きく弾性変形することなく内周側の相手面の形状に追随し、スキマを生じず、密封性能を向上させることができ、併せて、圧力変動などによりシールが金属環に繰り返し押し付けられても応力集中によるクラックを発生しにくい構造の密封装置を提供することを課題とする。 The present invention allows the seal to follow the shape of the mating surface on the inner circumferential side without significantly elastically deforming in the axial direction, and improves sealing performance without creating a gap. It is an object of the present invention to provide a sealing device having a structure in which cracks are unlikely to occur due to stress concentration even when the seal is repeatedly pressed against a metal ring.
密封装置の一形態は、金属環と、前記金属環の内周面から軸方向一方の端面へかけての部位に設けられた面取り部と、前記面取り部および前記軸方向一方の端面を含む前記金属環の表面に接着されたゴム状弾性体製のシールと、を備え、前記金属環の最小内径寸法をd1、寸法が最小となる内径箇所と軸方向同一位置における前記シールの内径寸法をdとして、
d<d1≦1.1d
の関係を充足する。
One form of the sealing device includes a metal ring, a chamfered portion provided at a portion from an inner circumferential surface of the metal ring to one end surface in the axial direction, and the chamfered portion and the one end surface in the axial direction. a seal made of a rubber-like elastic body adhered to the surface of the metal ring, wherein the minimum inner diameter dimension of the metal ring is d 1 , and the inner diameter dimension of the seal at the same position in the axial direction as the inner diameter point where the dimension is the smallest; As d,
d < d1 ≦1.1d
satisfy the relationship of
シールが軸方向へ向けて大きく弾性変形することなく内周側の相手面の形状に追随し、スキマを生じず、密封性能を向上させることができ、併せて、圧力変動などによりシールが金属環に繰り返し押し付けられても応力集中によるクラックを発生しにくい構造の密封装置を提供することができる。 The seal follows the shape of the mating surface on the inner periphery without undergoing large elastic deformation in the axial direction, eliminating gaps and improving sealing performance. It is possible to provide a sealing device having a structure in which cracks are unlikely to occur due to stress concentration even when repeatedly pressed against a metal ring.
第1実施の形態・・・・
図1に示すように、密封装置11は、金属環21と、金属環21に保持されたゴム状弾性体製のシール31との組み合わせにより構成されている。金属環21に対しシール31は接着(加硫接着)されているので、密封装置11は一体の成形品(加硫成形品)として成形されている。
First embodiment...
As shown in FIG. 1, the
金属環21は、板金プレスの加工品とされている。金属環21は平板環状に成形され、内周面22、軸方向一方(図では下方、密封対象側)の端面23および軸方向他方(図では上方、反密封対象側)の端面24を有している。金属環21の外周部については、図示するように外周縁部が軸方向一方へ向けて屈曲されることにより外周筒部25が一体に成形され、これにより金属環21の軸方向高さが素材板金の厚みよりも大きく設定されている。
The
金属環21の内周部であって金属環21の内周面22から軸方向一方の端面23へかけての部位に、内径寸法が軸方向他方から軸方向一方へかけて徐々に拡大する形状の面取り部26が設けられている。
In the inner circumferential portion of the
面取り部26は、金属環21の内周面22の全面ではなく軸方向一方の側に偏して一部に設けられている。したがって面取り部26の軸方向他方の側には円筒面状のストレート部27が設けられている。
The chamfered
面取り部26は、断面直線状のカット部として設けられている。したがって面取り部26は全体としてテーパー状に形成されている。
The chamfered
また、このように面取り部26が断面直線状のカット部として設けられているので、面取り部26と軸直角平面状の軸方向一方の端面23とが交差する角部28が断面鈍角状の角部として形成されている。
Furthermore, since the
面取り部26および軸方向一方の端面23を含む金属環21の表面であってストレート部27から面取り部26を介して軸方向一方の端面23へかけての部位に、シール31が接着されている。
A
シール31は、金属環21のストレート部27に接着された被膜状シール部32と、金属環21の面取り部26に接着された被膜状シール部33と、金属環21の軸方向一方の端面23に接着されたリップ状シール部34とを一体に有している。シール31は環状に成形され、各シール部32,33,34も環状に成形されている。
The
リップ状シール部34の外周側であってリップ状シール部34と金属環21の外周筒部25との間に環状であってかつ溝状の空間部41が設けられている。したがってリップ状シール部34はその先端が径方向に向けて弾性変形しやすいものとされている。
An annular and groove-
リップ状シール部34の外周側に環状であってかつ薄膜状の被膜部35が一体に成形されている。被膜部35はリップ状シール部34と共に金属環21の軸方向一方の端面23に接着され、更に金属環21の外周筒部25の内周面まで延長されてこの内周面にも接着されている。したがって上記空間部41はこの被膜部35およびリップ状シール部34によって囲まれている。
An annular and thin film-
シール31の軸方向他方の端面36であって被膜状シール部32の端面は、軸直角平面状に形成されている。また、このシール31の端面36は、金属環21の端面24と同一平面上に設けられている。
The
シール31の内周面37は、円筒面状に形成されているが、軸方向他方から軸方向一方へかけて内径寸法が縮小または増大するテーパー状に形成されても良い。
The inner
リップ状シール部34の先端は、金属環21の外周筒部25よりも軸方向一方に突出するように設けられている。
The tip of the lip-
密封装置11は、その寸法関係が以下のように設定されている。
The dimensional relationship of the
金属環21の最小内径寸法d1すなわちストレート部27の内径寸法が、これと軸方向同一位置(寸法が最小となる内径箇所と軸方向同一位置)におけるシール31の内径寸法dすなわち被膜状シール部32の内径寸法に対し、
d<d1≦1.1d・・・・(A)式
の関係を充足するように設定されている。
The minimum inner diameter dimension d 1 of the
d < d 1 ≦1.1d...The relationship is set so as to satisfy the relationship of formula (A).
また、面取り部26の最大内径寸法d2が、上記金属環21の最小内径寸法d1と軸方向同一位置(寸法が最小となる内径箇所と軸方向同一位置)におけるシール31の内径寸法dすなわち被膜状シール部32の内径寸法に対し、105~120%の範囲に設定され、
1.05d≦d2≦1.2d・・・・(B)式
の関係を充足するように設定されている。
Further, the maximum inner diameter dimension d 2 of the
1.05d≦d 2 ≦1.2d It is set so as to satisfy the relationship of formula (B).
また、面取り部26を除く金属環21の内周面22の軸方向高さ寸法H1すなわちストレート部27の軸方向高さ寸法が、面取り部26を含む金属環21の内周面22の軸方向高さ寸法Hすなわち金属環21の全厚寸法に対し、10~25%の範囲に設定され、
0.1H≦H1≦0.25H・・・・(C)式
の関係を充足するように設定されている。
Further, the axial height dimension H1 of the inner
0.1H≦H 1 ≦0.25H It is set to satisfy the relationship of formula (C).
上記構成の密封装置11は例えば、ボルト締結部の固定用密封装置として用いられ、具体的には、ボルトおよびナットの締め付けにより被締結部材を締結する構造において、ナットおよび被締結部材間に装着され、シール31の内周面をもってボルトのネジ部外周面に接触し、これにより被締結部材の内部から外部へと密封流体が漏洩するのを抑制する。
The
上記構成の密封装置11によれば、以下の作用効果が発揮される。
According to the sealing
金属環21の最小内径寸法d1すなわちストレート部27の内径寸法とこれと軸方向同一位置におけるシール31の内径寸法dすなわち被膜状シール部32の内径寸法の関係が上記(A)式に基づいて設定されているため、軸方向他方の端部におけるシール31の径方向幅すなわち被膜状シール部32の径方向幅が従来対比で小さく形成されている。
The relationship between the minimum inner diameter dimension d1 of the
したがって、密封装置11の装着使用時、シール31が径方向に圧縮されても軸方向他方へ向けて大きく膨らむように弾性変形しないため、シール31が相手面の形状に追随し、スキマを生じない。したがって、シール31の過度の変形に基づいて密封性能が低下するのを抑制することが可能とされている。
Therefore, when the sealing
また、金属環21の内周面22から軸方向一方の端面23へかけての部位に面取り部26が設けられ、面取り部26が断面直線状のカット部として設けられているため、面取り部26と軸方向一方の端面23とが交差する角部28が断面鈍角状の角部として形成されている。
Further, a chamfered
したがって、圧力変動などによりシール31が金属環21に繰り返し押し付けられてもシール31に発生する応力集中の度合いが従来よりも小さく抑えられるため、シール31に応力集中によるクラックが発生するのを抑制することが可能とされている。
Therefore, even if the
面取り部26の構成については、上記(B)式および(C)式に基づいて設定するのが好適である。面取り部26の寸法関係が(B)式の下限値を下回ると応力集中が十分に緩和されないことがあり、上限値を上回ると金属環21によるシール保持力が不足することにもなりかねない。
The configuration of the chamfered
第2実施の形態・・・・
上記第1実施の形態では金属環21の内周面に面取り部26として断面直線状のカット部を設けたが、これに代えて図2に示すように、面取り部26を断面円弧状のアール部として設けても良い。
Second embodiment...
In the first embodiment, a cut portion with a linear cross section is provided as the chamfered
また、この場合には、上記(B)式に代えて、以下の(D)式が(A)式および(C)式とともに用いられる。 Moreover, in this case, the following formula (D) is used together with formulas (A) and (C) in place of formula (B) above.
面取り部26の曲率半径Rが、面取り部26を含む金属環21の内周面22の軸方向高さ寸法Hすなわち金属環21の全厚寸法に対し、75~90%の範囲に設定され、
0.75H≦R≦0.9H・・・・(D)式
の関係を充足するように設定されている。
The radius of curvature R of the chamfered
0.75H≦R≦0.9H It is set so as to satisfy the relationship of equation (D).
上記構成によれば、金属環21の内周面22から軸方向一方の端面23へかけての部位に面取り部26が設けられ、面取り部26が断面円弧状のアール部として設けられているため、面取り部26と軸方向一方の端面23とが滑らかに接続され、金属環21の内周面22と軸方向一方の端面23とが交差する角部と云うものが存在しない。
According to the above configuration, the chamfered
したがって、圧力変動などによりシール31が金属環21に繰り返し押し付けられてもシール31に発生する応力集中の度合いが従来よりも小さく抑えられるため、シール31に応力集中によるクラックが発生するのを抑制することが可能とされている。
Therefore, even if the
面取り部26の構成については、上記(D)式および(C)式に基づいて設定するのが好適である。面取り部26の寸法関係が(D)式の下限値を下回ると応力集中が十分に緩和されないことがあり、上限値を上回ると金属環21によるシール保持力が不足することにもなりかねない。
The configuration of the chamfered
第2実施の形態に係る密封装置11のその他の構成および作用効果は、第1実施の形態に係る密封装置11と同じである。したがって図2に図1と同じ符号を付してその説明を省略する。
The other configurations and effects of the sealing
11 密封装置
21 金属環
22,37 内周面
23 軸方向一方の端面
24,36 軸方向他方の端面
25 外周筒部
26 面取り部
27 ストレート部
28 角部
31 シール
32,33 被膜状シール部
34 リップ状シール部
35 被膜部
41 空間部
11
Claims (5)
前記金属環の最小内径寸法をd1、寸法が最小となる内径箇所と軸方向同一位置における前記シールの内径寸法をdとして、
d<d1≦1.1d
の関係を充足することを特徴とする密封装置。 a metal ring, a chamfered portion provided from an inner circumferential surface of the metal ring to one end surface in the axial direction, and a chamfered portion bonded to a surface of the metal ring including the chamfered portion and the one end surface in the axial direction. a seal made of a rubber-like elastic material;
The minimum inner diameter dimension of the metal ring is d1 , and the inner diameter dimension of the seal at the same position in the axial direction as the inner diameter point where the dimension is the smallest is d,
d < d1 ≦1.1d
A sealing device characterized by satisfying the following relationship.
前記面取り部は、断面直線状のカット部として設けられていることを特徴とする密封装置。 The sealing device according to claim 1,
A sealing device characterized in that the chamfered portion is provided as a cut portion having a straight cross section.
前記面取り部の最大内径寸法をd2、寸法が最小となる内径箇所と軸方向同一位置における前記シールの内径寸法をdとして、
1.05d≦d2≦1.2d
の関係を充足し、
前記面取り部を除く前記金属環の内周面の軸方向高さ寸法をH1、前記面取り部を含む前記金属環の内周面の軸方向高さ寸法をHとして、
0.1H≦H1≦0.25H
の関係を充足することを特徴とする密封装置。 The sealing device according to claim 2,
The maximum inner diameter dimension of the chamfered portion is d2 , and the inner diameter dimension of the seal at the same position in the axial direction as the inner diameter portion where the dimension is the smallest is d,
1.05d≦ d2 ≦1.2d
satisfying the relationship of
The axial height dimension of the inner circumferential surface of the metal ring excluding the chamfered portion is H 1 , and the axial height dimension of the inner circumferential surface of the metal ring including the chamfered portion is H,
0.1H≦H 1 ≦0.25H
A sealing device characterized by satisfying the following relationship.
前記面取り部は、断面円弧状のアール部として設けられていることを特徴とする密封装置。 The sealing device according to claim 1,
A sealing device characterized in that the chamfered portion is provided as a rounded portion having an arcuate cross section.
前記面取り部の曲率半径をR、前記面取り部を含む前記金属環の内周面の軸方向高さ寸法をHとして、
0.75H≦R≦0.9H
の関係を充足し、
前記面取り部を除く前記金属環の内周面の軸方向高さ寸法をH1、前記面取り部を含む前記金属環の内周面の軸方向高さ寸法をHとして、
0.1H≦H1≦0.25H
の関係を充足することを特徴とする密封装置。 The sealing device according to claim 4,
The radius of curvature of the chamfered portion is R, and the axial height dimension of the inner peripheral surface of the metal ring including the chamfered portion is H,
0.75H≦R≦0.9H
satisfying the relationship of
The axial height dimension of the inner peripheral surface of the metal ring excluding the chamfered portion is H 1 , and the axial height dimension of the inner peripheral surface of the metal ring including the chamfered portion is H,
0.1H≦H 1 ≦0.25H
A sealing device characterized by satisfying the following relationship.
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- 2020-03-17 JP JP2020046500A patent/JP7428557B2/en active Active
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