(57)【要約】【課題】密封性を維持させつつ、バネ部材を装着してから外周リップ及び内周リップの寸法及び形状が安定するまでの時間の短縮化を図ることのできる密封装置を提供する。【解決手段】外周リップ１２０と内周リップ１３０とを有する樹脂製のパッキン１００と、装着溝Ｇ内に装着されるバネ部材２００と、を備えると共に、外周リップ１２０の内周面１２２のうち装着溝Ｇの側壁面となる部分は、パッキン１００に外力が作用していない状態において、密封領域側からその反対側に向かって拡径する傾斜面で構成されており、内周リップ１３０の外周面１３２のうち装着溝Ｇの側壁面となる部分は、パッキン１００に外力が作用していない状態において、密封領域側からその反対側に向かって縮径する傾斜面で構成されていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置において、
密封対象流体が密封されている密封領域側に設けられた環状の装着溝を介して径方向外側の外周リップと、前記装着溝を介して径方向内側の内周リップとを有する樹脂製のパッキンと、
前記装着溝内に装着され、前記外周リップを径方向外側に押圧する外周押圧部と、前記内周リップを径方向内側に押圧する内周押圧部とを有するバネ部材と、を備えると共に、
前記外周リップの内周面のうち前記装着溝の側壁面となる部分は、前記パッキンに外力が作用していない状態において、密封領域側からその反対側に向かって拡径する傾斜面で構成されており、
前記内周リップの外周面のうち前記装着溝の側壁面となる部分は、前記パッキンに外力が作用していない状態において、密封領域側からその反対側に向かって縮径する傾斜面で構成されていることを特徴とする密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）は、相対的に移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するパッキンの材料として用いられている。このＰＴＦＥは、高温高圧下において用いることができ、耐油性及び耐薬品性に優れ、かつ摺動性に優れた長所を有している。一方、ＰＴＦＥは、特に高温環境下で用いられる場合に、塑性変形（へたり）が生じ易いという短所を有している。パッキンにおけるシールリップにへたりが生じてしまうと、シール性が低下してしまう。
【０００３】
そこで、パッキンに形成された環状の装着溝内に金属製のバネ部材を装着することで、シールリップが軸の外周面やハウジングの軸孔内周面に対して密着した状態を維持させる技術が知られている（特許文献１参照）。このような従来例に係る密封装置について、図４を参照して説明する。図４は従来例に係る密封装置の模式的断面図である。
【０００４】
この密封装置７００は、樹脂製のパッキン７１０と、金属製のバネ部材７２０とを備えている。図４においては、説明の便宜上、外力が作用されていない状態のパッキン７１０とバネ部材７２０について、これらの中心軸線を一致させた場合の図を示している。なお、バネ部材７２０については、点線で示している。
【０００５】
樹脂製のパッキン７１０は、環状の胴体部７１１と、外周リップ７１２と、内周リップ７１３とを一体に有している。これら胴体部７１１，外周リップ７１２及び内周リップ７１３によって、環状の装着溝Ｇが形成されている。そして、この装着溝Ｇにバネ部材７２０が装着されている。バネ部材７２０は、外周リップ７１２を径方向外側に押圧する外周押圧部７２１と、内周リップ７１３を径方向内側に押圧する内周押圧部７２２とを有している。
【０００６】
以上のように構成される密封装置７００によれば、パッキン７１０の材料として、ＰＴＦＥを用いた場合に、パッキン７１０にへたりが生じてしまっても、バネ部材７２０による押圧作用によって、密封性を維持させることができる。
【０００７】
この密封装置７００においては、パッキン７１０を製造後に、パッキン７１０の装着溝Ｇにバネ部材７２０が装着された後に出荷される。ここで、パッキン７１０の装着溝Ｇにバネ部材７２０を装着すると、外周リップ７１２は徐々に径方向外側に撓み、内周リップ７１３は徐々に径方向内側に撓む。そのため、完成品である密封装置７００において、外周リップ７１２の外径、及び内周リップ７１３の内径が安定するまでには、所定時間を要する。そして、外周リップ７１２及び内周リップ７１３の撓みに対する剛性が高い程、外径及び内径が安定するまでの時間は長くなる。そのため、密封装置７００の製造メーカ側において、密封装置７００を製造後、検品を行うまでに必要な時間が長くなってしまう。また、密封装置７００を納品後に、外径や内径が変化してしまい、密封装置７００の組込性が低下するおそれもある。
【０００８】
そこで、外周リップ７１２及び内周リップ７１３の剛性を低下させるために、これらの肉厚を薄くすることも考えられ得る。しかしながら、密封装置７００の本来の機能である密封性を満足させるためには、各部の寸法を自由に変更できる訳ではない。従って、単に、外周リップ７１２及び内周リップ７１３の剛性を低下させればよいという訳ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第６３１４４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、密封性を維持させつつ、バネ部材を装着してから外周リップ及び内周リップの寸法及び形状が安定するまでの時間の短縮化を図ることのできる密封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
すなわち、本発明の密封装置は、
軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置において、
密封対象流体が密封されている密封領域側に設けられた環状の装着溝を介して径方向外側の外周リップと、前記装着溝を介して径方向内側の内周リップとを有する樹脂製のパッキンと、
前記装着溝内に装着され、前記外周リップを径方向外側に押圧する外周押圧部と、前記内周リップを径方向内側に押圧する内周押圧部とを有するバネ部材と、を備えると共に、
前記外周リップの内周面のうち前記装着溝の側壁面となる部分は、前記パッキンに外力が作用していない状態において、密封領域側からその反対側に向かって拡径する傾斜面で構成されており、
前記内周リップの外周面のうち前記装着溝の側壁面となる部分は、前記パッキンに外力が作用していない状態において、密封領域側からその反対側に向かって縮径する傾斜面で構成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、外周リップの外周面の寸法形状、内周リップの内周面の寸法形状、外周リップの内周面のうち密封領域側付近の寸法、及び内周リップの外周面側のうち密封領域側付近の寸法に関係なく、外周リップ及び内周リップの根元部分の肉厚を薄くすることができる。これにより、密封性に影響を及ぼすことなく、外周リップ及び内周リップの撓みに対する剛性を低下させることができる。従って、パッキンの装着溝にバネ部材を装着してから外周リップ及び内周リップの寸法及び形状が安定するまでに要する時間を短くすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、密封性を維持させつつ、バネ部材を装着してから外周リップ及び内周リップの寸法及び形状が安定するまでの時間の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の実施例に係るパッキンの模式的断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図である。
【図３】図３は本発明の実施例に係る密封装置を適用した密封構造の模式的断面図である。
【図４】図４は従来例に係る密封装置の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
（実施例）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例に係る密封装置について説明する。図１は本発明の実施例に係るパッキンの模式的断面図である。なお、図１に示すパッキンは、パッキンに対して外力が作用していない状態（バネ部材が装着されていない状態）を示している。図２は本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図である。図３は本発明の実施例に係る密封装置を適用した密封構造の模式的断面図である。なお、本実施例に係る密封装置は、概略、回転対称形状である。各図において、パッキン及び密封装置については、これらの中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。
【００１８】
本実施例に係る密封装置１０は、軸５００とハウジング６００との間の環状隙間を封止するために用いられる。なお、本実施例に係る密封装置１０は、軸５００とハウジング６００が相対的に移動する機構において、好適に用いることができる。また、軸５００がハウジング６００に対して、相対的に往復移動する場合、相対的に回転する場合、相対的に揺動する場合、これらのいずれかの組み合わせの場合のいずれの場合にも、本実施例に係る密封装置１０は適用され得る。
【００１９】
＜密封装置の構成＞
本実施例に係る密封装置１０の構成について説明する。本実施例に係る密封装置１０は、樹脂製のパッキン１００と、金属製のバネ部材２００とから構成される。パッキン１００の材料としては、炭素繊維，ガラス繊維，ブロンズ粉末などの充填剤入りのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を好適に用いることができる。バネ部材２００の材料としては、ステンレス鋼などを好適に用いることができる。
【００２０】
密封装置１０は、上記の通り、軸５００とハウジング６００との間の環状隙間を封止するために用いられる。例えば、軸５００の外周面に形成された環状溝５１０に密封装置１０が装着されることで、軸５００の外周面（環状溝５１０の溝底面）とハウジング６００の軸孔内周面との間の環状隙間が封止される（図３参照）。なお、図３においては、図中右側が、密封対象流体が密封されている領域側（以下、密封領域側（Ｏ）と称する）である。そして、図３中左側が、密封対象流体が密封されている領域とは反対側（以下、反密封領域側（Ａ）と称する）である。密封対象流体による流体圧力によって、密封領域側（Ｏ）が高圧となり、反密封領域側（Ａ）は密封領域側（Ｏ）に比べて低圧となる。また、本実施例においては、パッキン１００は環状溝５１０内に装着されることで軸５００に対して固定されており、軸５００がハウジング６００に対して相対的に移動すると、パッキン１００とハウジング６００との間で摺動する。ただし、本実施例に係る密封装置１０は、ハウジングの内周面に形成される環状溝に装着される用途にも適用可能である。この場合、密封装置１０はハウジングに対して固定され、軸がハウジングに対して相対的に移動すると、パッキン１００と軸との間で摺動する。
【００２１】
本実施例に係るパッキン１００は、回転対称形状である。このパッキン１００は、環状の胴体部１１０と、外周リップ１２０と、内周リップ１３０とを一体に有している。そして、胴体部１１０における密封領域側（Ｏ）の壁面と、外周リップ１２０の内周面１２２と、内周リップ１３０の外周面１３２により囲まれる空間によって、環状の装着溝Ｇが形成されている。この装着溝Ｇにバネ部材２００が装着される。
【００２２】
外周リップ１２０は、装着溝Ｇを介して径方向外側に設けられる。この外周リップ１２０の外周面のうち、密封領域側（Ｏ）は、密封領域側（Ｏ）から反密封領域側（Ａ）に向
かうにつれて拡径する第１傾斜面１２１ａにより構成されている。また、外周リップ１２０の外周面のうち、反密封領域側（Ａ）は、反密封領域側（Ａ）に向かうにつれて縮径する第２傾斜面１２１ｂにより構成されている。これら第１傾斜面１２１ａと第２傾斜面１２１ｂとの境界部付近がハウジング６００に密着する。また、外周リップ１２０の内周面１２２の先端（密封領域側（Ｏ）の先端）には、バネ部材２００の抜け落ちを抑制するための環状突起１２３が設けられている。そして、外周リップ１２０の内周面１２２のうち装着溝Ｇの側壁面となる部分は、パッキン１００に外力が作用していない状態において、密封領域側（Ｏ）からその反対側（反密封領域側（Ａ））に向かって拡径する傾斜面で構成されている（図１参照）。なお、本実施例においては、外周リップ１２０の内周面１２２のうち、装着溝Ｇの溝底面との境界部分（溝底面の両側の湾曲面）、及び環状突起１２３を除く部分が、パッキン１００に外力が作用していない状態において、密封領域側（Ｏ）から反密封領域側（Ａ）に向かって拡径する傾斜面（より具体的には、テーパ面）で構成されている。
【００２３】
また、内周リップ１３０は、装着溝Ｇを介して径方向内側に設けられる。この内周リップ１３０の内周面のうち、密封領域側（Ｏ）は、密封領域側（Ｏ）から反密封領域側（Ａ）に向かうにつれて縮径する第１傾斜面１３１ａにより構成されている。また、内周リップ１３０の内周面のうち、反密封領域側（Ａ）は、反密封領域側（Ａ）に向かうにつれて拡径する第２傾斜面１３１ｂにより構成されている。これら第１傾斜面１３１ａと第２傾斜面１３１ｂとの境界部付近が軸５００に密着する。そして、内周リップ１３０の外周面１３２のうち装着溝Ｇの側壁面となる部分は、パッキン１００に外力が作用していない状態において、密封領域側（Ｏ）からその反対側（反密封領域側（Ａ））に向かって縮径する傾斜面で構成されている（図１参照）。なお、本実施例においては、内周リップ１３０の外周面１３２のうち、装着溝Ｇの溝底面との境界部分（溝底面の両側の湾曲面）、及び密封領域側（Ｏ）の先端における一部の円筒面を除く部分が、パッキン１００に外力が作用していない状態において、密封領域側（Ｏ）から反密封領域側（Ａ）に向かって縮径する傾斜面（より具体的には、テーパ面）で構成されている。
【００２４】
バネ部材２００は、パッキン１００における装着溝Ｇ内に装着される。このバネ部材２００は、装着溝Ｇの溝底側の底部２１０から径方向外側かつ密封領域側（Ｏ）に伸びて外周リップ１２０を径方向外側に押圧する外周押圧部２２０を備えている。また、バネ部材２００は、装着溝Ｇの溝底側の底部２１０から径方向内側かつ密封領域側（Ｏ）に伸びて内周リップ１３０を径方向内側に押圧する内周押圧部２３０を備えている。このバネ部材２００の具体的構成及び製法については、例えば、上記特許文献１に開示されているように、公知技術であるので、その説明は省略する。
【００２５】
＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
本実施例に係る密封装置１０によれば、樹脂製のパッキン１００における装着溝Ｇ内に金属製のバネ部材２００が装着されている。そのため、パッキン１００における外周リップ１２０及び内周リップ１３０に塑性変形（へたり）が生じてしまっても密封性を維持できる。
【００２６】
そして、本実施例に係るパッキン１００においては、外周リップ１２０の内周面１２２のうち装着溝Ｇの側壁面となる部分は、パッキン１００に外力が作用していない状態において、密封領域側（Ｏ）から反密封領域側（Ａ）に向かって拡径する傾斜面で構成されている。また、内周リップ１３０の外周面１３２のうち装着溝Ｇの側壁面となる部分は、パッキン１００に外力が作用していない状態において、密封領域側（Ｏ）から反密封領域側（Ａ）に向かって縮径する傾斜面で構成されている。これにより、外周リップ１２０の外周面の寸法形状、内周リップ１３０の内周面の寸法形状、外周リップ１２０の内周面のうち密封領域側（Ｏ）付近の寸法、及び内周リップ１３０の外周面側のうち密封領域側（Ｏ
）付近の寸法に関係なく、外周リップ１２０及び内周リップ１３０の根元部分の肉厚を薄くすることができる。これにより、密封性に影響を及ぼすことなく、外周リップ１２０及び内周リップ１３０の撓みに対する剛性を低下させることができる。この点について、図１及び図４を参照して、より詳細に説明する。
【００２７】
上記の通り、図１には本実施例に係るパッキン１００について、図４には従来例に係るパッキン７１０について、いずれも外力が作用していない状態が示されている。なお、本実施例に係る外周リップ１２０の内周面１２２は、密封領域側（Ｏ）から反密封領域側（Ａ）に向かって拡径する傾斜面で構成されるのに対して、従来例に係る外周リップ７１２の内周面は、密封領域側（Ｏ）から反密封領域側（Ａ）に向かって縮径する傾斜面により構成されている。また、本実施例に係る内周リップ１３０の外周面１３２は、密封領域側（Ｏ）から反密封領域側（Ａ）に向かって縮径する傾斜面で構成されるのに対して、従来例に係る内周リップ７１３の外周面は、密封領域側（Ｏ）から反密封領域側（Ａ）に向かって拡径する傾斜面により構成されている。
【００２８】
なお、いずれの密封装置においても、パッキン１００，７１０に装着されるバネ部材２００，７２０は同一の部材（材料、寸法、及び形状が同一の部材）が適用される。ここで、密封装置本来の機能である密封性については、外周リップの外周面の寸法形状、内周リップの内周面の寸法形状が重要な要素の一つとなる。そのため、図１に示すパッキン１００における外周リップ１２０の外周面の寸法形状は、従来例に係るパッキン７１０と同等の密封性を維持させるために、図４に示すパッキン７１０における外周リップ７１２の外周面の寸法形状と同一となるように設定している。同様の理由により、パッキン１００における内周リップ１３０の内周面の寸法形状は、パッキン７１０における内周リップ７１３の内周面の寸法形状と同一となるように設定している。つまり、外周リップの外周面の寸法形状、及び内周リップの内周面の寸法形状については、図１に示すパッキン１００と、図４に示すパッキン７１０とで同一となるように設定している。
【００２９】
また、密封性については、バネ部材２００，７２０が装着される装着溝Ｇの側壁面に対して、バネ部材２００，７２０の先端が接する位置関係についても重要な要素の一つとなる。そのため、図１に示すパッキン１００における装着溝Ｇの開口部付近の径方向の長さＳは、従来例に係るパッキン７１０と同等の密封性を維持させるために、図４に示すパッキン７１０における装着溝Ｇの開口部付近の径方向長さＳと同一となるように設定している。同様の理由により、パッキン１００における装着溝Ｇの軸線方向の長さＴは、図４に示すパッキン７１０における装着溝Ｇの軸線方向の長さＴと同一となるように設定している。つまり、外周リップの内周面のうち密封領域側（Ｏ）付近の寸法、及び内周リップの外周面のうち密封領域側（Ｏ）付近の寸法については、図１に示すパッキン１００と、図４に示すパッキン７１０とで同一となるように設定している。また、装着溝Ｇの溝の深さについても、図１に示すパッキン１００と、図４に示すパッキン７１０とで同一となるように設定している。なお、装着溝Ｇにおける溝底面と側壁面との境界部は湾曲面により構成されている。そして、溝底面の両側の湾曲面の曲率半径Ｒ１，Ｒ２についても、図１に示すパッキン１００と、図４に示すパッキン７１０とで同一となるように設定している。
【００３０】
以上のように、各部の寸法及び形状を設定することで、密封性に関しては、図１に示すパッキン１００と、図４に示すパッキン７１０とで同等の性能となる。
【００３１】
そして、図１に示すパッキン１００の場合には、外周リップ１２０の内周面１２２が、密封領域側（Ｏ）から反密封領域側（Ａ）に向かって拡径する傾斜面で構成されるため、図４に示すパッキン７１０の外周リップ７１２よりも、リップの根元部分の肉厚を薄くすることができる。同様に、図１に示すパッキン１００の場合には、内周リップ１３０の外周面１３２が、密封領域側（Ｏ）から反密封領域側（Ａ）に向かって縮径する傾斜面で構
成されるため、図４に示すパッキン７１０の内周リップ７１３よりも、リップの根元部分の肉厚を薄くすることができる。なお、図１に示すパッキン１００における装着溝Ｇの溝底の径方向長さをＵ１とし、図４に示すパッキン７１０における装着溝Ｇの溝底の径方向長さをＵ０とすると、Ｕ０＞Ｕ１を満たす。従って、図１に示すパッキン１００においては、外周リップ１２０及び内周リップ１３０の撓みに対する剛性を低下させることができる。
【００３２】
以上より、本実施例に係る密封装置１０によれば、密封性に影響を及ぼすことなく、外周リップ１２０及び内周リップ１３０の撓みに対する剛性を低下させることができる。これにより、パッキン１００の装着溝Ｇにバネ部材２００を装着してから外周リップ１２０及び内周リップ１３０の寸法及び形状が安定するまでに要する時間を短くすることができる。このように、本実施例に係る密封装置１０によれば、密封性を維持させつつ（従来例に係る密封装置７００と同等の密封性を発揮させつつ）、バネ部材２００を装着してから外周リップ１２０及び内周リップ１３０の寸法及び形状が安定するまでの時間の短縮化を図ることができる。従って、密封装置１０の製造メーカ側において、密封装置１０を製造後、検品を行うまでに必要な時間を短くすることができる。また、密封装置１０を納品後に、外径や内径が変化してしまい、密封装置１０の組込性が低下することも抑制することができる。
【００３３】
また、外周リップ１２０の撓みに対する剛性を低下させることにより、次のような利点もある。すなわち、外周リップ１２０の撓みに対する剛性が低いと、バネ部材２００の外周押圧部２２０による影響が大きくなる。これにより、外周リップ１２０自体がへたってしまっても、外周押圧部２２０による押圧力によって、外周リップ１２０による密封性を長期に亘って維持させることができる。
【００３４】
なお、装着溝Ｇは切削加工により得ることができるため、本実施例に係るパッキン１００が、従来例に係るパッキン７１０に比べて、加工性が低下することもない。
【００３５】
（その他）
上記実施例においては、外周リップにバネ部材の抜け落ちを抑制するための環状突起を設ける場合を示したが、内周リップにバネ部材の抜け落ちを抑制するための環状突起を設けてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０  密封装置
１００  パッキン
１１０  胴体部
１２０  外周リップ
１２１ａ  第１傾斜面
１２１ｂ  第２傾斜面
１２２  内周面
１２３  環状突起
１３０  内周リップ
１３１ａ  第１傾斜面
１３１ｂ  第２傾斜面
１３２  外周面
２００  バネ部材
２１０  底部
２２０  外周押圧部
２３０  内周押圧部
５００  軸
５１０  環状溝
６００  ハウジング
Ｇ  装着溝
【図１】
2020026809.tif 000003
【図２】
2020026809.tif 000004
【図３】
2020026809.tif 000005
【図４】
2020026809.tif 000006