JPWO2010146984A1 - 密封構造 - Google Patents
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Abstract
バックアップリングによる摺動抵抗を低減させることを可能とする密封構造を提供する。軸(400)とハウジング(500)との間の環状隙間を封止する密封装置(200)と、軸孔の内周に設けられた第1環状溝(510)に装着されて、密封装置(200)に対する密封対象流体の圧力を緩衝するバッファリング(100)と、バッファリング(100)の一部が軸(400)とハウジング(500)との間の隙間にはみ出してしまうことを抑制するバックアップリング(150)と、を備える密封構造であって、第1環状溝(510)は、バッファリング(100)が装着される大径部(511)と、バックアップリング(150)が装着される小径部(512)とを有する段付き溝で構成され、バックアップリング(150)は、バッファリング(100)に対しては、バッファリング(100)における大気側(A)の端面(100a)にのみ密着することを特徴とする。
Description
本発明は、バッファリングを備えた密封構造に関するものである。
従来、各種産業機械(例えば、建設機械)に備えられる油圧シリンダなどにおいては、複数のシールを組み合わせたシーリングシステムが用いられている。かかるシーリングシステムにおいては、ピストン(軸)とシリンダ(ハウジング)との間の環状隙間を封止する密封装置(例えば、Uパッキン)と、この密封装置よりも密封対象流体側に配置され、密封装置に対する密封対象流体の圧力を緩衝するバッファリングとを備えたものが知られている。
図8を参照して、従来例に係るバッファリングについて説明する。図8は従来例に係るバッファリングとバックアップリングの装着状態を示す模式的断面図である。図示のように、バッファリング600は、ハウジング500の軸孔の内周に設けられた環状溝550に装着される。そして、バッファリング600は、軸400に対して摺動自在な第1シールリップ601と、環状溝550の内周面に対して摺動自在な第2シールリップ602とを備えている。これにより、バッファリング600が密封対象流体側Oの流体圧力(油圧)を受けて圧力を緩衝し、バッファリング600よりも反密封対象流体側である大気側Aに設けられている不図示の密封装置の耐久性を向上させることができる。
また、バッファリング600における大気側Aの内周端縁には、環状の切欠603が設けられている。そして、この環状の切欠603にバックアップリング610が装着されている。これにより、バッファリング600における大気側Aの内周端縁部分が、軸400とハウジング500との間の環状の微小隙間にはみ出してしまうことを抑制している。なお、バッファリング600は、通常、高温高圧の環境下で用いられることから、一般的に、バッファリング600の材料としてはウレタンゴムが用いられ、バックアップリング610の材料としてはナイロンが用いられる。
以上のように構成されるバッファリング600においては、バックアップリング610によって、内周端縁のはみ出しによる損傷等が抑制されるものの、バックアップリング610と軸400との摺動抵抗が高くなり過ぎるという課題を残していた。すなわち、バッファリング600の本体部分(第1シールリップ601及び第2シールリップ602以外の部分)は、流体圧力と環状溝550の側壁面との間で挟み込まれて圧縮変形する。これにより、この本体部分においては、径方向に引張ひずみを生じさせようとする応力が発生する。従って、バックアップリング610は、バッファリング600から内径方向に向かう力を受ける。また、バックアップリング610自体も、バッファリング600における第1シールリップ601と環状溝550の側壁面との間で挟みこまれて圧縮変形し、径方向に引張ひずみを生じさせようとする応力が発生する。以上のことから、流体圧力が高くなればなるほど、バックアップリング610による軸400に対する圧力(押付力)が高くなる。これにより、摺動抵抗が高くなって、機械的損失が大きくなったり、発熱量が大きくなったりすることによる各種不具合を招く原因となっていた。なお、図8中の矢印は、油圧や応力がかかる方向を模式的に示したものである。
本発明の目的は、バックアップリングによる軸への摺動抵抗を低減させることを可能とする密封構造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、本発明の密封構造は、
軸と、
該軸が挿通される軸孔を有するハウジングと、
これら軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置と、
前記軸孔の内周に設けられた環状溝に装着され、かつ前記密封装置よりも密封対象流体側に配置されて、前記密封装置に対する密封対象流体の圧力を緩衝するバッファリングと、
該バッファリングの反密封対象流体側に、該バッファリングに隣接して配置され、該バッファリングの一部が前記軸とハウジングとの間の隙間にはみ出してしまうことを抑制するバックアップリングと、
を備える密封構造であって、
前記環状溝は、前記バッファリングが装着される大径部と、前記バックアップリングが装着される小径部とを有する段付き溝で構成され、前記バックアップリングは、前記バッファリングに対しては、該バッファリングにおける反密封対象流体側の端面にのみ密着することを特徴とする。
軸と、
該軸が挿通される軸孔を有するハウジングと、
これら軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置と、
前記軸孔の内周に設けられた環状溝に装着され、かつ前記密封装置よりも密封対象流体側に配置されて、前記密封装置に対する密封対象流体の圧力を緩衝するバッファリングと、
該バッファリングの反密封対象流体側に、該バッファリングに隣接して配置され、該バッファリングの一部が前記軸とハウジングとの間の隙間にはみ出してしまうことを抑制するバックアップリングと、
を備える密封構造であって、
前記環状溝は、前記バッファリングが装着される大径部と、前記バックアップリングが装着される小径部とを有する段付き溝で構成され、前記バックアップリングは、前記バッファリングに対しては、該バッファリングにおける反密封対象流体側の端面にのみ密着することを特徴とする。
本発明によれば、バッファリングが流体圧力と環状溝の側壁面との間で挟みこまれて圧縮変形し、径方向に引張ひずみを生じさせようとする応力が発生しても、バックアップリングは、当該応力の影響を受けない。また、本発明においては、バッファリングは環状溝における大径部に装着され、バックアップリングは環状溝における小径部に装着される構成を採用している。そのため、バッファリングと環状溝の側壁面との間で挟みこまれることによるバックアップリングの圧縮変形量を抑制させることができる。従って、これらのことが相俟って、バックアップリングによる軸に対する摺動抵抗を効果的に低減させることが可能となる。
ここで、前記環状溝の小径部における溝底面と前記バックアップリングの外周面との間に、反密封対象流体側に向かって徐々に間隔が大きくなる隙間が形成されるように、前記溝底面と前記バックアップリングの外周面のうちの少なくともいずれか一方はテーパ面により構成され、
かつ、前記環状溝の小径部における反密封対象流体側の側壁面と前記バックアップリングにおける反密封対象流体側の側壁面との間に、前記溝底面側に向かって徐々に間隔が小さくなる隙間が形成されるように、前記小径部における前記側壁面と前記バックアップリングにおける前記側壁面のうちの少なくともいずれか一方はテーパ面により構成されると共に、
前記バックアップリングにおける反密封対象流体側の外周端縁が、前記小径部における前記側壁面に対して摺動自在な状態で、該バックアップリングは前記小径部に装着されているとよい。
かつ、前記環状溝の小径部における反密封対象流体側の側壁面と前記バックアップリングにおける反密封対象流体側の側壁面との間に、前記溝底面側に向かって徐々に間隔が小さくなる隙間が形成されるように、前記小径部における前記側壁面と前記バックアップリングにおける前記側壁面のうちの少なくともいずれか一方はテーパ面により構成されると共に、
前記バックアップリングにおける反密封対象流体側の外周端縁が、前記小径部における前記側壁面に対して摺動自在な状態で、該バックアップリングは前記小径部に装着されているとよい。
このように構成すれば、バックアップリングが反密封対象流体側に押されると、当該バックアップリングは、軸心を通る断面で見た場合に、その反密封対象流体側の外周端縁が外周側に傾いていくように変形する。これにより、バックアップリングによる軸表面への摺動面積が低下し、摺動抵抗を低減させることが可能となる。
前記バッファリングにおける反密封対象流体側の側壁面には、前記バックアップリングにおける密封対象流体側の側壁面のうち軸側に偏った位置を反密封対象流体側に向かって押圧する突起が設けられているとよい。
これにより、バックアップリングがバッファリングに設けられた突起に押圧されることで、バックアップリングは、軸心を通る断面で見た場合に、より一層、その反密封対象流体側の外周端縁が外周側に傾いていくように変形し易くなる。
また、前記バックアップリングにおける密封対象流体側の側壁面には、前記バッファリングにおける反密封対象流体側の内周端縁によって軸表面側に向かって押圧される突起が設けられていることも好適である。
これにより、バックアップリングに設けられた突起がバッファリングにおける前記内周端縁に押圧されることで、バックアップリングは、軸心を通る断面で見た場合に、より一層、その反密封対象流体側の外周端縁が外周側に傾いていくように変形し易くなる。
前記バックアップリングにおける内周面は、反密封対象流体側に向かって拡径するテーパ面によって構成されているとよい。
これにより、バックアップリングによる軸表面への摺動面積がより一層小さくなり、摺動抵抗を低減させることが可能となる。
また、本発明の密封構造は、
軸と、
該軸が挿通される軸孔を有するハウジングと、
これら軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置と、
前記軸孔の内周に設けられた環状溝に装着され、かつ前記密封装置よりも密封対象流体側に配置されて、前記密封装置に対する密封対象流体の圧力を緩衝するバッファリングと、
該バッファリングにおける反密封対象流体側の内周端縁に沿って設けられた切欠に装着され、該バッファリングの一部が前記軸とハウジングとの間の隙間にはみ出してしまうことを抑制するバックアップリングと、
を備える密封構造であって、
前記バックアップリングにおける内周面は、反密封対象流体側に向かって拡径するテーパ面によって構成されていることを特徴とする。
軸と、
該軸が挿通される軸孔を有するハウジングと、
これら軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置と、
前記軸孔の内周に設けられた環状溝に装着され、かつ前記密封装置よりも密封対象流体側に配置されて、前記密封装置に対する密封対象流体の圧力を緩衝するバッファリングと、
該バッファリングにおける反密封対象流体側の内周端縁に沿って設けられた切欠に装着され、該バッファリングの一部が前記軸とハウジングとの間の隙間にはみ出してしまうことを抑制するバックアップリングと、
を備える密封構造であって、
前記バックアップリングにおける内周面は、反密封対象流体側に向かって拡径するテーパ面によって構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、バックアップリングによる軸表面への摺動面積が小さくなるため、摺動抵抗を低減させることができる。
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、バックアップリングによる軸への摺動抵抗を低減させることができる。
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。
以下に示す各実施例に係る密封構造は、各種油圧シリンダに用いられるシーリングシステムとして好適に用いることができる。この場合、以下に説明する軸はピストンに相当し、ハウジングはシリンダに相当し、密封対象流体は油に相当し、流体圧力は油圧に相当する。また、以下の各実施例における大気側は反密封対象流体側(密封対象流体側とは軸方向において反対側)に相当する。
(実施例1)
図1及び図2を参照して、本発明の実施例1に係る密封構造について説明する。
図1及び図2を参照して、本発明の実施例1に係る密封構造について説明する。
<密封構造の全体構成>
特に、図1を参照して、本発明の実施例1に係る密封構造全体の構成について説明する。本実施例に係る密封構造は、軸400と、軸400が挿通される軸孔を有するハウジング500と、これら軸400とハウジング500との間の環状隙間を封止する密封装置200と、密封装置200よりも密封対象流体側Oに配置されるバッファリング100とを備えている。また、密封装置200よりも反密封対象流体側である大気側Aにはダストシール300が設けられている。
特に、図1を参照して、本発明の実施例1に係る密封構造全体の構成について説明する。本実施例に係る密封構造は、軸400と、軸400が挿通される軸孔を有するハウジング500と、これら軸400とハウジング500との間の環状隙間を封止する密封装置200と、密封装置200よりも密封対象流体側Oに配置されるバッファリング100とを備えている。また、密封装置200よりも反密封対象流体側である大気側Aにはダストシール300が設けられている。
ハウジング500の軸孔の内周には、第1環状溝510と、この第1環状溝510よりも大気側Aに備えられる第2環状溝520と、更に大気側Aに備えられる環状の切欠530が設けられている。そして、第1環状溝510にバッファリング100が配置(装着)され、第2環状溝520に密封装置200が配置(装着)され、環状の切欠530にダストシール300が配置(装着)される。
本実施例では、密封装置200として、断面がU字形状のニトリルゴム(NBR)製のUパッキンを採用しているが、この密封装置200としては、このようなパッキンに限らず、各種シールを採用することができる。また、密封装置200の大気側Aには、密封装置200に隣接して、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製のバックアップリング250が設けられている。これにより、密封装置200の内周端縁が軸400とハウジング500との間の微小な環状隙間にはみ出してしまうことが抑制される。
以上のような構成により、密封装置200よりも密封対象流体側Oにバッファリング100が配置されることで、密封装置200に対する密封対象流体の圧力を緩衝することができる。また、密封装置200よりも大気側Aにダストシール300が配置されることで、外部からの異物(埃や塵など)が密封装置200側に侵入してしまうことを抑制できる。以上のことから、密封装置200の耐久性を高めることが可能となる。
<バッファリング>
次に、バッファリングについて、より詳細に説明する。本実施例に係るバッファリング100は、軸400に対して摺動自在な第1シールリップ101と、第1環状溝510の内周面に対して摺動自在な第2シールリップ102とを備えている。なお、バッファリング100は、ウレタンゴムやNBRによって構成されている。
次に、バッファリングについて、より詳細に説明する。本実施例に係るバッファリング100は、軸400に対して摺動自在な第1シールリップ101と、第1環状溝510の内周面に対して摺動自在な第2シールリップ102とを備えている。なお、バッファリング100は、ウレタンゴムやNBRによって構成されている。
そして、バッファリング100の大気側Aには、バッファリング100に隣接してバックアップリング150が配置されている。これにより、バッファリング100の一部(内周端縁)が軸400とハウジング500との間の環状の微小隙間にはみ出してしまうことが抑制される。なお、バックアップリング150は、ウレタンゴムやNBRよりもヤング率の高いナイロン,PTFEまたはポリアセタールによって構成されている。
また、本実施例においては、第1環状溝510は、密封対象流体側Oの大径部511と、この大径部511に隣接して設けられる大気側Aの小径部512とを有する段付き溝で構成されている。
そして、バッファリング100は大径部511に装着される。バッファリング100は、流体圧力を受けると大気側Aに移動し、バッファリング100における大気側Aの端面100aが、大径部511における大気側Aの側壁面に密着するように構成されている。
また、バックアップリング150は小径部512に装着される。このバックアップリング150は、その内周面が軸400の表面に対して、摺動自在に接すると共に、その外周面が小径部512の内周面(溝底面)に密着するように構成されている。また、流体圧力によって、バッファリング100が大気側Aに移動している状態においては、バックアップリング150の大気側Aの端面は、小径部512における大気側Aの側壁面に密着し、バックアップリング150の密封対象流体側Oの端面は、バッファリング100の大気側Aの端面100aに密着するように構成されている。なお、バックアップリング150は、バッファリング100に対しては、バッファリング100における大気側Aの端面100aにのみ密着している。
このような構成により、バッファリング100の大気側Aの内周端縁が、軸400とハウジング500との間の環状の微小隙間にはみ出してしまうことを抑制することができる。
また、本実施例に係るバックアップリング150は、その軸心を通るように切断した断面形状が長方形となっており、軸方向に対する中心面に対して、対称形状となっている。
<本実施例に係る密封構造の優れた点>
以上説明したように、本実施例に係る密封構造によれば、バッファリング100が流体圧力と第1環状溝510(の大径部511)の側壁面との間で挟みこまれて圧縮変形し、径方向に引張ひずみを生じさせようとする応力が発生しても、バックアップリング150は、当該応力の影響を受けない。
以上説明したように、本実施例に係る密封構造によれば、バッファリング100が流体圧力と第1環状溝510(の大径部511)の側壁面との間で挟みこまれて圧縮変形し、径方向に引張ひずみを生じさせようとする応力が発生しても、バックアップリング150は、当該応力の影響を受けない。
また、本実施例においては、バッファリング100における大気側Aの端面100aは、大径部511における大気側Aの側壁面に密着するように構成されている。そのため、バックアップリング150は、バッファリング100から、密封対象流体側Oから大気側Aへの力をあまり受けない。従って、バックアップリング150が、バッファリング100と第1環状溝510(の小径部512)の側壁面との間で挟みこまれることによる圧縮変形量は抑制される。
このように、バッファリング100において径方向の引張ひずみを生じさせようとする応力が発生しても、当該応力の影響を受けず、かつバッファリング100と第1環状溝510の側壁面との間で挟み込まれることによる圧縮変形量が抑制されることとが相俟って、バックアップリング150による軸400に対する摺動抵抗を効果的に低減させることが可能となる。
なお、従来のようにバッファリングの内周端縁に設けた環状の切欠にバックアップリングを装着させる場合の構成に比べて、本実施例の構成を採用することで、バックアップリングと軸との摺動抵抗を40%程度低減させることが可能となった。これに伴い、機械的損失を低減させることができ、かつ発熱量の低減により、各構成部材の熱劣化を抑制させることが可能となった。
また、本実施例に係るバックアップリング150は、上記の通り、軸方向に対する中心面に対して、対称形状となっているので、装着時に方向性を気にする必要がなく、装着作業性に優れている。なお、本実施例においては、バックアップリング150によって、バッファリング100における内周端縁付近のみを保護すればよく、バックアップリング150の断面積を大きくする必要はない(径方向の長さ、及び軸方向の長さは共に短くてよい)。そのため、バックアップリング150の剛性を低くできるので、バックアップリング150を第1環状溝510(の小径部512)に装着する場合には、治具などを用いず、手作業により装着することが可能となる。
(実施例2)
図3には、本発明の実施例2が示されている。本実施例においては、小径部の溝の構成が上記実施例1の場合とは異なる場合を示す。その他の構成および作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
図3には、本発明の実施例2が示されている。本実施例においては、小径部の溝の構成が上記実施例1の場合とは異なる場合を示す。その他の構成および作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
図3は本発明の実施例2に係る密封構造のうちバッファリングの付近を示す模式的断面図である。密封装置及びダストシールについては、上記実施例1と同一の構成であるので、これらは省略している。また、図3(a)は流体圧力がかかっていない状態を示し、同図(b)は流体圧力がかかっている状態を示している。
本実施例においても、第1環状溝540は、密封対象流体側Oの大径部541と、この大径部541に隣接して設けられる大気側Aの小径部542とを有する段付き溝で構成されている。
バッファリング100の構成、大径部541の構成、及びバッファリング100が大径部541に装着される点は上記実施例1の場合と同一である。また、バックアップリング150の構成、及びバックアップリング150が小径部542に装着される点についても上記実施例1の場合と同一である。
本実施例においては、小径部542の構成が上記実施例1の場合とは異なっている。すなわち、本実施例における小径部542は、その溝底面(内周面)542aが大気側Aに向かって拡径するテーパ面によって構成され、かつ大気側Aの側壁面542bが大気側Aに向かって縮径するテーパ面によって構成されている。
そして、この小径部542に装着されるバックアップリング150は、上記実施例1で説明したように、その軸心を通るように切断した断面形状が長方形となるように構成されている。つまり、このバックアップリング150は円筒形状である。そして、このバックアップリング150における大気側Aの外周端縁が、小径部542の側壁面542bに対して摺動自在な状態で、バックアップリング150は小径部542に装着されている。
以上の構成により、小径部542における溝底面542aとバックアップリング150の外周面との間には、大気側Aに向かって徐々に間隔が大きくなる隙間が形成される(図3(a)参照)。また、小径部542における大気側Aの側壁面542bとバックアップリング150における大気側Aの側壁面との間には、溝底面542a側に向かって徐々に間隔が小さくなる隙間が形成される。
従って、流体圧力によりバッファリング100における大気側Aの内周端縁がバックアップリング150を大気側Aに押圧すると(図3(b)中、矢印P参照)、バックアップリング150は、軸心を通る断面で見た場合に、その大気側Aの外周端縁が外周側に傾いていくように変形する(図3(b)中、矢印R参照)。これにより、バックアップリング150による軸表面への摺動面積が低下し、実施例1の場合に比べて、より一層、摺動抵抗を低減させることが可能となる。
(実施例3・4)
図4には、本発明の実施例3・4が示されている。本実施例においては、上記実施例2の変形例を示す。実施例2と同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
図4には、本発明の実施例3・4が示されている。本実施例においては、上記実施例2の変形例を示す。実施例2と同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
図4は本発明の実施例3・4に係る密封構造のうちバッファリングの付近を示す模式的断面図である。密封装置及びダストシールについては、上記実施例1と同一の構成であるので、これらは省略している。また、図4(a)は実施例3を示し、同図(b)は実施例4を示している。なお、図4においては、流体圧力がかかっていない状態を示している。
図4(a)に示す実施例3においては、バッファリング100における大気側Aの側壁面のうち内周端部の付近に、内周端縁に沿って環状の突起103が設けられている点のみが、上記実施例2と異なっている。この環状の突起103は、流体圧力がかかった際に、バックアップリング150における密封対象流体側Oの側壁面のうち軸400側に偏った位置を大気側Aに向かって押圧するように構成されている。そのため、バックアップリング150は、軸心を通る断面で見た場合に、実施例2の場合に比べて、より一層、その大気側Aの外周端縁が外周側に傾いていくように変形し易くなっている。
図4(b)に示す実施例4においては、バックアップリング150における密封対象流体側Oの側壁面に、内周端縁に沿って環状の突起151が設けられている点のみが、上記実施例2と異なっている。この環状の突起151は、流体圧力がかかった際に、バッファリング100における大気側Aの内周端縁によって軸表面側に向かって押圧されるように構成されている。そのため、バックアップリング150は、軸心を通る断面で見た場合に、実施例2の場合に比べて、より一層、その大気側Aの外周端縁が外周側に傾いていくように変形し易くなっている。
(実施例5)
図5には、本発明の実施例5が示されている。本実施例においては、上記実施例2の変形例を示す。実施例2と同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
図5には、本発明の実施例5が示されている。本実施例においては、上記実施例2の変形例を示す。実施例2と同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
図5は本発明の実施例5に係る密封構造のうちバッファリングの付近を示す模式的断面図である。密封装置及びダストシールについては、上記実施例1と同一の構成であるので、これらは省略している。なお、図5においては、流体圧力がかかっていない状態を示している。
本実施例においては、バックアップリング160における内周面161が、大気側Aに向かって拡径するテーパ面によって構成されている点のみが、上記実施例2と異なっている。本実施例の場合には、流体圧力がかかっていない状態においても、バックアップリング160による軸400の表面への接触面積が小さいことから、バックアップリング160と軸400との摺動面積がより一層小さくなり、摺動抵抗を低減させることが可能となる。
(実施例6)
図6には、本発明の実施例6が示されている。本実施例においては、小径部の溝の構成及びバックアップリングの構成が上記実施例1の場合とは異なる場合を示す。その他の構成および作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
図6には、本発明の実施例6が示されている。本実施例においては、小径部の溝の構成及びバックアップリングの構成が上記実施例1の場合とは異なる場合を示す。その他の構成および作用については実施例1と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
図6は本発明の実施例6に係る密封構造のうちバッファリングの付近を示す模式的断面図である。密封装置及びダストシールについては、上記実施例1と同一の構成であるので、これらは省略している。なお、図6においては、流体圧力がかかっていない状態を示している。
本実施例においても、第1環状溝550は、密封対象流体側Oの大径部551と、この大径部551に隣接して設けられる大気側Aの小径部552とを有する段付き溝で構成されている。
バッファリング100の構成、大径部551の構成、及びバッファリング100が大径部551に装着される点は上記実施例1の場合と同一である。また、バックアップリング170が小径部552に装着される点についても上記実施例1の場合と同一である。
そして、本実施例においては、小径部552の構成が上記実施例1の場合とは異なっている。すなわち、本実施例における小径部552は、その溝底面(内周面)552aが大気側Aに向かって拡径するテーパ面によって構成され、かつ大気側Aの側壁面552bも大気側Aに向かって拡径するテーパ面によって構成されている。
また、本実施例においては、バックアップリング170の構成も上記実施例1の場合とは異なっている。すなわち、本実施例に係るバックアップリング170は、その外周面172が大気側Aに向かって拡径するテーパ面によって構成され、かつ大気側Aの側壁面171も大気側Aに向かって拡径するテーパ面によって構成されている。
ここで、小径部552の溝底面552aのテーパ面、バックアップリング170の外周面172のテーパ面、バックアップリング170の側壁面171のテーパ面、小径部552の側壁面552bのテーパ面の順に、テーパ角度が大きくなるように構成されている。
また、バックアップリング170における大気側Aの外周端縁が、小径部552の側壁面552bに対して摺動自在な状態で、バックアップリング170は小径部552に装着されている。
以上の構成により、実施例2の場合と同様に、小径部552における溝底面552aとバックアップリング170の外周面172との間には、大気側Aに向かって徐々に間隔が大きくなる隙間が形成される。また、小径部552における大気側Aの側壁面552bとバックアップリング170における大気側Aの側壁面との間には、溝底面552a側に向かって徐々に間隔が小さくなる隙間が形成される。
従って、上記実施例2の場合と同様に、流体圧力によりバッファリング100における大気側Aの内周端縁がバックアップリング170を大気側Aに押圧すると、バックアップリング170は、軸心を通る断面で見た場合に、その大気側Aの外周端縁が外周側に傾いていくように変形する。これにより、バックアップリング170による軸表面への摺動面積が低下し、実施例1の場合に比べて、より一層、摺動抵抗を低減させることが可能となる。また、本実施例の場合には、バックアップリング170の外周面172と側壁面171のいずれもテーパ面により構成することで、大気側Aの外周端縁が鋭いエッジで構成され、かつ小径部552における側壁面552bは大気側Aに向かって拡径するテーパ面で構成されている。従って、バックアップリング170における大気側Aの外周端縁は、小径部552における側壁面552bに対して大気側Aに摺動し易い。そのため、バックアップリング170は、軸心を通る断面で見た場合に、実施例2の場合に比べて、より一層、その大気側Aの外周端縁が外周側に傾いていくように変形し易くなっている。
ここで、実施例2〜実施例6においては、バッファリングの内周端縁がバックアップリングを大気側Aに押圧することによって、バックアップリングが、軸心を通る断面で見た場合に、その大気側Aの外周端縁が外周側に傾いていくように変形するように構成される例を示した。このようなメカニズムを発生させるためには、次の3点が必要である。
すなわち、第1環状溝の小径部における溝底面とバックアップリングの外周面との間に、大気側Aに向かって徐々に間隔が大きくなる隙間が形成される点と、小径部における大気側Aの側壁面とバックアップリングにおける大気側Aの側壁面との間に、溝底面側に向かって徐々に間隔が小さくなる隙間が形成される点と、バックアップリングにおける大気側Aの外周端縁が、小径部の側壁面に対して摺動自在な状態で、バックアップリングは小径部に装着される点である。
実施例2〜5では、第1環状溝の小径部における溝底面と大気側Aの側壁面をそれぞれテーパ面とすることによって、上記のような隙間を形成させる場合を示した。また、実施例6では第1環状溝の小径部における溝底面と大気側Aの側壁面をそれぞれテーパ面とし、かつバックアップリングにおける外周面と大気側Aの側壁面をそれぞれテーパ面とすることで、上記のような隙間を形成させる場合を示した。しかしながら、これらに限らず、小径部の溝底面及び大気側Aの側壁面はテーパ面とはせずに、バックアップリングにおける外周面と大気側Aの側壁面をそれぞれテーパ面とすることで、上記のような隙間を形成させるようにしてもよい。要は、小径部側かバックアップリング側の少なくともいずれか一方をテーパ面とすることで、上記のような隙間を形成できる。
(実施例7)
図7には、本発明の実施例7が示されている。図7は本発明の実施例7に係る密封構造のうちバッファリングの付近を示す模式的断面図である。密封装置及びダストシールについては、上記実施例1と同一の構成であるので、これらは省略している。なお、図7においては流体圧力がかかっている状態を示している。
図7には、本発明の実施例7が示されている。図7は本発明の実施例7に係る密封構造のうちバッファリングの付近を示す模式的断面図である。密封装置及びダストシールについては、上記実施例1と同一の構成であるので、これらは省略している。なお、図7においては流体圧力がかかっている状態を示している。
本実施例においても、第1環状溝560にバッファリング110が配置(装着)される点は、上記各実施例と同一である。本実施例においては、第1環状溝560は段付き溝ではなく、溝底面に段差はない。そして、本実施例に係るバッファリング110においては、第1シールリップ111及び第2シールリップ112の他に、大気側Aの内周端縁に沿って切欠113が設けられている。
この切欠113にバックアップリング160が装着されるように構成されている。このバックアップリング160は上記実施例5で示したものと同一の構成である。すなわち、このバックアップリング160における内周面161は、大気側Aに向かって拡径するテーパ面によって構成されている。従って、バックアップリング160による軸表面への摺動面積が小さくなるため、摺動抵抗を低減させることができる。なお、図7における矢印は、流体圧力や応力がかかる方向を模式的に示したものである。
100,110 バッファリング
100a 端面
101,111 第1シールリップ
102,112 第2シールリップ
103 突起
113 切欠
150,160,170 バックアップリング
151 突起
161 内周面
171 側壁面
172 外周面
200 密封装置
250 バックアップリング
300 ダストシール
400 軸
500 ハウジング
510,540,550,560 第1環状溝
511,541,551 大径部
512,542,552 小径部
520 第2環状溝
530 切欠
542a,552a 溝底面
542b,552b 側壁面
A 大気側(反密封対象流体側)
O 密封対象流体側
100a 端面
101,111 第1シールリップ
102,112 第2シールリップ
103 突起
113 切欠
150,160,170 バックアップリング
151 突起
161 内周面
171 側壁面
172 外周面
200 密封装置
250 バックアップリング
300 ダストシール
400 軸
500 ハウジング
510,540,550,560 第1環状溝
511,541,551 大径部
512,542,552 小径部
520 第2環状溝
530 切欠
542a,552a 溝底面
542b,552b 側壁面
A 大気側(反密封対象流体側)
O 密封対象流体側
Claims (6)
- 軸と、
該軸が挿通される軸孔を有するハウジングと、
これら軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置と、
前記軸孔の内周に設けられた環状溝に装着され、かつ前記密封装置よりも密封対象流体側に配置されて、前記密封装置に対する密封対象流体の圧力を緩衝するバッファリングと、
該バッファリングの反密封対象流体側に、該バッファリングに隣接して配置され、該バッファリングの一部が前記軸とハウジングとの間の隙間にはみ出してしまうことを抑制するバックアップリングと、
を備える密封構造であって、
前記環状溝は、前記バッファリングが装着される大径部と、前記バックアップリングが装着される小径部とを有する段付き溝で構成され、前記バックアップリングは、前記バッファリングに対しては、該バッファリングにおける反密封対象流体側の端面にのみ密着することを特徴とする密封構造。 - 前記環状溝の小径部における溝底面と前記バックアップリングの外周面との間に、反密封対象流体側に向かって徐々に間隔が大きくなる隙間が形成されるように、前記溝底面と前記バックアップリングの外周面のうちの少なくともいずれか一方はテーパ面により構成され、
かつ、前記環状溝の小径部における反密封対象流体側の側壁面と前記バックアップリングにおける反密封対象流体側の側壁面との間に、前記溝底面側に向かって徐々に間隔が小さくなる隙間が形成されるように、前記小径部における前記側壁面と前記バックアップリングにおける前記側壁面のうちの少なくともいずれか一方はテーパ面により構成されると共に、
前記バックアップリングにおける反密封対象流体側の外周端縁が、前記小径部における前記側壁面に対して摺動自在な状態で、該バックアップリングは前記小径部に装着されていることを特徴とする請求項1に記載の密封構造。 - 前記バッファリングにおける反密封対象流体側の側壁面には、前記バックアップリングにおける密封対象流体側の側壁面のうち軸側に偏った位置を反密封対象流体側に向かって押圧する突起が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の密封構造。
- 前記バックアップリングにおける密封対象流体側の側壁面には、前記バッファリングにおける反密封対象流体側の内周端縁によって軸表面側に向かって押圧される突起が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の密封構造。
- 前記バックアップリングにおける内周面は、反密封対象流体側に向かって拡径するテーパ面によって構成されていることを特徴とする請求項2に記載の密封構造。
- 軸と、
該軸が挿通される軸孔を有するハウジングと、
これら軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置と、
前記軸孔の内周に設けられた環状溝に装着され、かつ前記密封装置よりも密封対象流体側に配置されて、前記密封装置に対する密封対象流体の圧力を緩衝するバッファリングと、
該バッファリングにおける反密封対象流体側の内周端縁に沿って設けられた切欠に装着され、該バッファリングの一部が前記軸とハウジングとの間の隙間にはみ出してしまうことを抑制するバックアップリングと、
を備える密封構造であって、
前記バックアップリングにおける内周面は、反密封対象流体側に向かって拡径するテーパ面によって構成されていることを特徴とする密封構造。
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---|---|
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