(57)【要約】      （修正有）【課題】第１バックアップリング部材の先端部の位置の適正化を図ることによって、第１シールリング部材が損傷するのを有効に抑制し、第１シールリング部材を、背面側から長期間にわたって安定支持することが可能なシール装置を提供する。【解決手段】シール装置１が、第１円筒部１１、第１シールリップ部１３、および第１湾曲部１２を有するエラストマ製の第１シールリング部材１０と、第１シールリング部材の背面側に位置し、第１円筒部１１の背面に密接して延びる第２円筒部２１、および第１湾曲部１２の背面に対応させて湾曲させた第２湾曲部２２を有する金属製の第１バックアップリング部材２０とを具え、第２湾曲部２２が、第１湾曲部１２の背面の最内径位置よりも内径を減じる方向に延長した先端部２２ａを有する。【選択図】図２
0003196643.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
軸孔を有するハウジングと、該ハウジングの前記軸孔に嵌装された回転軸との間をシールして、密封空間内の流体を密封するシール装置であって、
前記回転軸の外周側に同心で円筒状に形成された第１円筒部、
前記回転軸の外周面と摺接可能な第１シールリップ部、および
前記第１円筒部および前記第１シールリップ部の間を連結し、前記密封空間側とは反対側に位置する背面の形状が略円弧状に形成されている第１湾曲部
を有するエラストマ製の第１シールリング部材と、
該第１シールリング部材の背面側に位置し、
前記第１円筒部の背面に密接して延びる第２円筒部、および
該第２円筒部から、前記第１湾曲部の背面に対応させて湾曲させた第２湾曲部
を有する金属製の第１バックアップリング部材と
を具えるシール装置において、
該第１バックアップリング部材の前記第２湾曲部は、前記第１シールリング部材の前記第１湾曲部の背面の最内径位置よりも内径を減じる方向に延長した先端部を有することを特徴とする、シール装置。
【請求項２】
前記第１バックアップリング部材の背面側に位置し、
前記回転軸の外周面と摺接可能な第２シールリップ部を有する樹脂製の第２シールリング部材と、
該第２シールリング部材の背面側に位置し、前記第２シールリング部材を支持する金属製の第２バックアップリング部材と
をさらに具えることを特徴とする、請求項１に記載のシール装置。
【請求項３】
前記シール装置は、前記第１シールリング部材、前記第１バックアップリング部材、前記第２シールリング部材および前記第２バックアップリング部材を収容する筒状ケースをさらに具え、該筒状ケースは、外周側に、前記軸孔の内周面と密接する弾性変形可能なＯリングを装着するための環状凹部を有することを特徴とする、請求項１または２に記載のシール装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、軸孔を有するハウジングと、このハウジングの軸孔に嵌装された回転軸との間をシールして、密封空間内に収容されている被密封流体の、大気側への漏洩を防止するシール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のシール装置としては、例えば、自動車の空調装置等における圧縮機の回転軸周りをシールするために用いられ、回転軸の外周面に摺接されるシールリング部材によって、密封空間の密封状態を維持するシール装置が知られている。このようなシール装置を構成するシールリング部材は、密封性に優れたゴム等のエラストマ材料からなり、シールリング部材の先端にあるシールリップ部と回転軸の外周面とが常に接触するように構成され、密封対象となる圧縮機の機内空間内に充填された被密封流体である冷媒ガスや潤滑油を密封して、機内空間を密封空間とし、被密封流体が機内空間から外部へ漏洩することを防止している。
【０００３】
従来のシール装置は、図１に部分的に示すように、第１シールリング部材１００と、この第１シールリング部材１００の、密封空間側とは反対側の背面側に位置する第１バックアップリング部材２００とを具えている。第１シールリング部材１００は、回転軸９００（図１では、回転軸９００の外周面位置を二点鎖線で示す。）の外周側に同心で円筒状に形成された第１円筒部１１０、回転軸９００の外周面と摺接可能な第１シールリップ部１３０、および第１円筒部１１０および第１シールリップ部１３０の間を連結し、密封空間側とは反対側に位置する背面の形状が略円弧状に形成されている第１湾曲部１２０を有する。また、第１バックアップリング部材２００は、第１円筒部１１０の背面に密接して延びる第２円筒部２１０、およびこの第２円筒部２１０から第１湾曲部１２０の背面１２０ａに対応させて湾曲させた第２湾曲部２２０を有している。
【０００４】
図１に示す第１シールリング部材１００の構成では、被密封流体圧が、第１シールリング部材１００の、密封空間側の表面に加わる場合、第１シールリング部材１００は、密封空間側から大気側へと押圧され、第１湾曲部１２０の、特に背面１２０ａの略円弧状の部分が、第１バックアップリング部材２００の第２湾曲部２２０の先端部２２０ａ、特に先端角部２３０と接触し、先端角部２３０が第１湾曲部１２０の背面１２０ａに食い込みやすい。この食い込み状態が長時間継続的に生じたり、あるいは断続的に繰返し生じた場合には、第１湾曲部１２０の食い込み位置に亀裂が生じ、この亀裂が第１湾曲部１２０の厚さ方向に伝播していって、最終的には第１シールリング部材１００を損傷させるおそれがあり、第１シールリング部材１００が損傷すると、密封空間と大気との間での密封状態が維持できなくなるという問題がある。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案の目的は、第１バックアップリング部材の先端部位置の適正化を図ることによって、第１シールリング部材が損傷するのを有効に抑制しつつ、被密封流体圧が作用する第１シールリング部材を、背面側から長期間にわたって安定支持することが可能なシール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本考案の要旨構成は以下の通りである。
【０００７】
（１）軸孔を有するハウジングと、該ハウジングの前記軸孔に嵌装された回転軸との間をシールして、密封空間内の流体を密封するシール装置であって、前記回転軸の外周側に同心で円筒状に形成された第１円筒部、前記回転軸の外周面と摺接可能な第１シールリップ部、および前記第１円筒部および前記第１シールリップ部の間を連結し、前記密封空間側とは反対側に位置する背面の形状が略円弧状に形成されている第１湾曲部を有するエラストマ製の第１シールリング部材と、該第１シールリング部材の背面側に位置し、前記第１円筒部の背面に密接して延びる第２円筒部、および該第２円筒部から、前記第１湾曲部の背面に対応させて湾曲させた第２湾曲部を有する金属製の第１バックアップリング部材とを具えるシール装置において、該第１バックアップリング部材の前記第２湾曲部は、前記第１シールリング部材の前記第１湾曲部の背面の最内径位置よりも内径を減じる方向に延長した先端部を有することを特徴とする、シール装置。
【０００８】
（２）前記第１バックアップリング部材の背面側に位置し、前記回転軸の外周面と摺接可能な第２シールリップ部を有する樹脂製の第２シールリング部材と、該第２シールリング部材の背面側に位置し、前記第２シールリング部材を支持する金属製の第２バックアップリング部材とをさらに具えることを特徴とする、上記（１）に記載のシール装置。
【０００９】
（３）前記シール装置は、前記第１シールリング部材、前記第１バックアップリング部材、前記第２シールリング部材および前記第２バックアップリング部材を収容する筒状ケースをさらに具え、該筒状ケースは、外周側に、前記軸孔の内周面と密接する弾性変形可能なＯリングを装着するための環状凹部を有することを特徴とする、上記（１）または（２）に記載のシール装置。
【考案の効果】
【００１０】
本考案によれば、第１バックアップリング部材の第２湾曲部が、エラストマ製の第１シールリング部材の第１湾曲部の背面の最内径位置よりも内径を減じる方向に延長した先端部を有することにより、第１シールリング部材が損傷するのを有効に抑制しつつ、被密封流体圧が作用する第１シールリング部材を、背面側から長期間にわたって安定支持することが可能なシール装置の提供が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、従来のシール装置における、第１シールリング部材の第１湾曲部と、第１バックアップリング部材の第２湾曲部との相互位置関係を説明するために拡大して示した部分断面図である。
【図２】図２は、本考案のシール装置の半断面図であって、ハウジングの軸孔に嵌装されたときの回転軸の配設位置を仮想線で示す。
【図３】図３は、図２に示す四角で囲んだ領域Ｓの部分だけを抜き出して拡大して示した部分断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
次に、本考案の実施形態について図面を参照しながら以下で説明する。
【００１３】
図２は、本考案に従うシール装置１の縦断面を半部だけ示したものであり、図３は、図２に示す四角で囲んだ領域Ｓの部分だけを抜き出して拡大して示したものである。
【００１４】
図２に示すシール装置１は、主に、第１シールリング部材１０と、第１バックアップリング部材２０とを具えている。
【００１５】
第１シールリング部材１０は、エラストマ製であり、回転軸９０の外周側に、回転軸９０と同心で円筒状に形成された第１円筒部１１と、回転軸９０の外周面と摺接可能な第１シールリップ部１３と、第１円筒部１１および第１シールリップ部１３の間を連結し、密封空間Ｘとは反対側の大気Ｙ側を向いている背面１２ａが略円弧状に形成されている第１湾曲部１２とを有する。また、図２に示す第１シールリング部材１０は、第１円筒部１１の、第１湾曲部１２と連結される端部とは反対側に位置する端部に連結され、径方向外側に延在する第１厚肉基部１４をさらに有する。回転軸９０の外周面に接触する第１シールリップ部１３の先端部は、回転軸９０に向かって密封空間Ｘ側に傾斜して延在し、回転軸線９１を中心に回転する回転軸９０の外周面に対し、低接触抵抗になるように小接触面積で緊密接触するように弾性変形し、回転軸９０の外周面に対する第１シールリップ部１３の先端部の面圧を高めることによって、シール機能を発揮し、密封空間Ｘから大気Ｙ側への被密封流体の漏洩を防ぐことができる。
【００１６】
第１バックアップリング部材２０は、金属製であり、第１シールリング部材１０の背面側に位置し、第１円筒部１１の背面に密接して延びる第２円筒部２１と、この第２円筒部２１から延び、第１湾曲部１２の背面に対応させて湾曲させた第２湾曲部２２とを有している。第１バックアップリング部材２０は、鋼板等の金属板からなり、密封空間Ｘ内の被密封流体圧による第１シールリング部材１０を背面から支持してその変形を制限するために設けられたものである。第１バックアップリング部材２０の第２湾曲部２２は、径方向内側に延びる先端部２２ａを有する。また、図１に示す第１バックアップリング部材２０は、第２円筒部２１の、大気Ｙ側の端から径方向外側に向かって延びる第１フランジ基部２４をさらに有する。第１バックアップリング部材２０は、第１フランジ基部２４において、第１シールリング部材１０と、後述する樹脂製の第２シールリング部材３０との間で挟持されている。
【００１７】
さらに、図２に示すシール装置１は、シール装置１の内周部と、回転軸９０の外周面との間におけるシール性をより一層高める観点から、第１バックアップリング部材２０の背面側に位置し、回転軸９０の外周面と摺接可能な第２シールリップ部３２を有する樹脂製の第２シールリング部材３０を具えた実施形態の例を示している。この第２シールリング部材３０は、第１シールリング部材１０の第１厚肉基部１４および第１バックアップリング部材２０の第１フランジ基部２４の背面に密着して配置される環状の第２フランジ基部３１と、この第２フランジ基部３１から回転軸９０に向かって密封空間Ｘ側に傾斜して延在する第２シールリップ部３２とで構成されている。第２シールリング部材３０は、シール装置１が装着されたハウジング８０の軸孔８１に回転軸９０が嵌装されると、第１シールリング部材１０の第１シールリップ部１３と同様に、弾性変形して、回転軸９０の外周面に摺接可能に密接した状態になる。第２シールリング部材３０の材質としては、特に規定しないが、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の低摩擦性の合成樹脂材料を用いることが好ましい。
【００１８】
さらにまた、図２に示すシール装置１では、回転軸９０の外周面との間におけるシール性をさらに高めるため、第２シールリング部材３０の背面側に位置し、第２シールリング部材３０を支持する金属製の第２バックアップリング部材４０をさらに具える。
【００１９】
図２は、シール装置１が、第２バックアップリング部材４０の背面側に、さらにシール装置１をハウジング８０の内周から外側へ引き抜いて取り外す際に引き抜き用治具を引っ掛けるためのプルリング４１を具えている実施形態の例を示している。
【００２０】
また、図２に示すシール装置１は、第１シールリング部材１０、第１バックアップリング部材２０、第２シールリング部材３０および第２バックアップリング部材４０を収容する筒状ケース７０をさらに具えている場合を示しており、この筒状ケース７０は、外周側に、軸孔８１の内周面８２と密接する弾性変形可能なＯリング６０を装着するための環状凹部７１を有する。これにより、シール装置１の外周部と、ハウジング８０の内周面との間のシール性を確保することができる。環状凹部７１は、筒状ケース７０の密封空間Ｘ側の端部に形成され、筒状ケース７０の大気Ｙ側の端部には、半径方向内側に折り曲げられたカシメ部７３が設けられていて、さらに、筒状ケース７０は、環状凹部７１とカシメ部７３との間を連結し、回転軸９０と同心で円筒状に形成された第３円筒部７２を有している。加えて、筒状ケース７０は、環状凹部７１とカシメ部７３との間に、第１シールリング部材１０、第１バックアップリング部材２０、第２シールリング部材３０および第２バックアップリング部材４０を、互いに密接させた収容状態で、環状凹部７１に取り付けられたＯリング６０を介してハウジング８０の軸孔８１に圧入装着可能に構成されている。Ｏリング６０の外径は、図２では筒状ケース７０の最大外径よりも多少大きく設定されているが、Ｏリング６０は、シール装置１をハウジング８０の軸孔８１に嵌装すると、筒状ケース７０の外周面と略同一径にまで弾性変形して密着固定される。
【００２１】
また、図２に示すシール装置１は、第１シールリング部材１０の、特に第１厚肉基部１４の内部に、補強環５０が埋設されていて、これにより、シール装置１の嵌装時における第１厚肉基部１４の形状を保持して、シール装置１のより緊密な嵌装を行なうことができる。
【００２２】
そして本考案の構成上の主な特徴は、図３に示すように、第１シールリング部材１０の第１湾曲部１２の背面に対する、第１バックアップリング２０の第２湾曲部２２の先端部２２ａの位置Ｑ１の適正化を図ることにあり、より具体的には、第１バックアップリング部材２０の第２湾曲部２２が、第１シールリング部材１０の第１湾曲部１２の背面１２ａの最内径位置Ｐ１よりも内径を減じる方向に延長した先端部２２ａを有することにあり、この構成を採用することによって、第１シールリング部材１０が、被密封流体により加圧されて、大気Ｙ側に押し込まれた場合でも、金属製の第１バックアップリング部材２０の第２湾曲部２２の先端部２２ａの先端角部２３が、エラストマ製の第１シールリング部材１０の第１湾曲部１２の背面１２ａに接触して食い込む現象が生じることがなくなる結果、第１シールリング部材１０の損傷を回避することができる。
【００２３】
第１シールリング部材１０の第１湾曲部１２の背面１２ａの最内径位置Ｐ１と、第１バックアップリング２０の第２湾曲部２２の先端部２２ａの位置Ｑ１との関係は、図３に示すように、第１湾曲部１２の背面１２ａの最内径位置Ｐ１での内径をＤ１、第２湾曲部２２の先端部２２ａの位置Ｑでの内径をＤ２とするとき、本考案のシール装置１では、Ｄ１＞Ｄ２の関係にあって、第１バックアップリング部材２０の第２湾曲部２２の先端部２２ａが、第１シールリング部材１０の第１湾曲部１２の背面の最内径位置から、径方向内側に突出しているように構成することが必要である。
【００２４】
これに対して、図１に示す従来のシール装置の場合には、第１シールリング部材１００の第１湾曲部１２０の背面１２０ａの最内径位置Ｐ２と、第１バックアップリング２００の第２湾曲部２２０の先端部２２０ａの位置Ｑ２との関係は、第１湾曲部１２０の背面１２０ａの最内径位置Ｐ２での内径をＤ１、第２湾曲部２２０の先端部２２０ａの位置Ｑ２での内径をＤ２とするとき、Ｄ２＞Ｄ１の関係にある。この関係において、第１バックアップリング部材２００の第２湾曲部２２０の先端部２２０ａが、第１シールリング部材１００の第１湾曲部１２０の背面１２０ａの最内径位置Ｐ２よりも径方向外側にあり、第１湾曲部１２０の背面１２０ａに、第１バックアップリング部材２００の第２湾曲部２２０の先端角部２３０が接触している。このような構成では、金属製の第１バックアップリング部材２００の第２湾曲部２２０の先端部２２０ａの先端角部２３０が、エラストマ製の第１シールリング部材１００の第１湾曲部１２０の背面１２０ａに食い込むことになり、この食い込み部分から、第１シールリング部材１００が破損しやすい。
【００２５】
第１湾曲部１２、１２０の背面１２ａ，１２０ａと、第１バックアップリング部材２０、２００の第２湾曲部２２、２２０とが接触した状態では、第１湾曲部１２、１２０の背面１２ａ，１２０ａに応力が生じることになる。シール装置１を、回転軸に取り付けて、ハウジング内に圧入装着した状態において、図１に示す従来の構成では、第１湾曲部１２０の背面１２０ａに生じるミーゼス応力を測定したところ、２．４ＭＰａであったのに対し、図３に示す本考案による構成では、１．６ＭＰａであり、第１湾曲部１２に生じるミーゼス応力は３分の２に低減されている。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本考案によれば、第１バックアップリング部材２０の第２湾曲部２２が、第１シールリング部材１０の第１湾曲部１２の背面１２ａの最内径位置よりも内径を減じる方向に延長した先端部２２ａを有することにより、第１シールリング部材１０が損傷するのを有効に抑制しつつ、被密封流体圧が作用する第１シールリング部材１０を、背面側から長期間にわたって安定支持することが可能なシール装置１の提供が可能になった。
【符号の説明】
【００２７】
１  シール装置
１０  エラストマ製の第１シールリング部材
１１  第１円筒部
１２  第１湾曲部
１２ａ  背面
１３  第１シールリップ部
１４  第１厚肉基部
２０  金属製の第１バックアップリング部材
２１  第２円筒部
２２  第２湾曲部
２２ａ  先端部
２３  先端角部
２４  第１フランジ基部
３０  第２シールリング部材
３１  第２フランジ基部
３２  第２シールリップ部
４０  金属製の第２バックアップリング部材
４１  プルリング
５０  補強環
６０  Ｏリング
７０  筒状ケース
７１  環状凹部
７２  第３円筒部
７３  カシメ部
８０  ハウジング
８１  軸孔
８２  軸孔の内周面
９０  回転軸
９１  回転軸線
１００  第１シールリング部材
１１０  第１円筒部
１２０  第１湾曲部
１２０ａ  背面
１３０  第１シールリップ部
２００  第１バックアップリング部材
２１０  第２円筒部
２２０  第２湾曲部
２２０ａ  先端部
２３０  先端角部
９００  回転軸
９１０  回転軸線
Ｐ１  背面１２ａの最内径位置
Ｐ２  背面１２０ａの最内径位置
Ｑ１  先端部２２ａの位置
Ｑ２  先端部２２０ａの位置
Ｄ１  第１湾曲部の背面の最内径位置での内径
Ｄ２  第２湾曲部の先端部の位置での内径
Ｘ  密封空間
Ｙ  大気
Ｓ  領域
【図１】
0003196643.tif 000003
【図２】
0003196643.tif 000004
【図３】
0003196643.tif 000005