(57)【要約】【課題】品質の向上及び長寿命化を図った信頼性の高い密封装置を提供する。【解決手段】バックアップリング１０は、リング本体１０ａの側面の軸３側に、メインリップ部８ａに向かって突出した突起部１０ｂを備える。【選択図】　図１
2004036631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同軸的に相対移動自在に組み付けられる２部材間を密封する密封装置であって、
前記２部材の内一方の部材に向かうとともに密封対象流体側に延びるシール本体を有し、該シール本体は前記一方の部材に摺動するシール部を有し、
前記シール本体と前記一方の部材との間に配置され、前記シール本体を支持するバックアップリングを備え、
前記バックアップリングは、前記シール部の少なくとも一部に沿って突出した突起部を備えることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記シール本体には、前記一方の部材側に前記シール部の反密封対象流体側に隣接する段部が形成され、前記バックアップリングの突起部は、前記段部に沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
前記バックアップリングの突起部の前記一方の部材側の周面には、軸方向の溝が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに往復動自在に設けられた２部材間の環状隙間を密封するための密封装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、密封流体が作用する装置の軸封止部等において、図４の断面構成説明図に示されるように、例えばハウジング１０１の軸孔１０１ａ内周面と該軸孔１０１ａに挿通される軸１０２の外周面１０２ａとの間の環状隙間１０３を封止し、密封対象流体側Ｏから反密封対象流体側Ａへの密封流体の漏れを防止するために密封装置１００（いわゆるオイルシール）が備えられている。
【０００３】
密封装置１００は、環状形状を呈しており、外周側の軸方向部１０５ａと軸方向部１０５ａの一端（反密封対象流体側Ａ）より内側に折れ曲がった径方向部１０５ｂを有する断面略Ｌ字状の補強環１０５と、補強環１０５の周囲を雇うように一体的に形成されたゴム状弾性体からなる嵌め合い部１０６及びシール部１０７を備えている。
【０００４】
シール部１０７は、補強環１０５の径方向部１０５ｂから密封対象流体側Ｏに延出し、摺動面である軸１０２の外周面１０２ａと接するメインシール部１０７ａを備えている。
【０００５】
そして、稼動時に密封される流体による圧力や軸の運動によるメインシール部１０７ａの変形・移動を防止するために、メインシール部１０７ａの姿勢を保持するバックアップリング１０８が、メインシール部１０７ａの反密封対象流体側Ａの側面に当接して設けられている。
【０００６】
また、１０９は、メインシール部１０７ａに緊迫力を与えるスプリングである。
【０００７】
このように構成される密封装置１００においては、ゴム状弾性体からなるメインシール部１０７ａと、メインシール部１０７ａの姿勢を保持するバックアップリング１０８との組み合わせにより使用されることにより、メインシール部１０７ａの破損を防ぎ、高圧下での使用を可能としている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術において、バックアップリング１０８は、比較的大きい偏心が発生しても、バックアップリングが追随することにより、図５（ａ）に示すはみ出し隙間ｂを小さくすることに役立っている。
【０００９】
しかし、実機の作動状態によっては、例えば、軸の動きが高速である場合や、軸が反密封対象流体側Ａへ動く時に圧力が発生する場合には、バックアップリングと軸との隙間が大きくなる場合があり得る。
【００１０】
軸の動きが高速である場合には、図５（ｂ）に示すように、軸１０２とメインシール部１０７ａとの間の摩擦力によるメインシール部１０７ａの挙動（点線部から実線部への移動）に伴い、バックアップリング１０８が動き（点線部から実線部へ移動）、ズレが発生するものである。
【００１１】
このような場合には、図５（ｃ）に示すように、軸１０２が反密封対象流体側Ａに動いた時に、バックアップリング１０８と軸１０２との隙間にメインシール部１０７ａの一部がはみ出してしまう可能性があり、バックアップリング１０８と軸１０２との隙間にはみ出してしまった場合、はみ出し部分のゴムは、軸１０２の密封対象流体側Ｏへの動きとともに引きずられて、破損に至る虞がある。
【００１２】
また、密封装置１００においては、密封対象流体側Ｏからの圧力により押し付けられているメインシール部１０７ａの反密封対象流体側Ａ、すなわち、メインシール部１０７ａとバックアップリング１０８との接触部であって、軸１０２と接触している部分に、接触面圧ピークが発生する場合がある。
【００１３】
作動時において、軸１０２が密封対象流体側Ｏへ戻る時に、この面圧ピークの部分が、引き出された密封対象流体をかき出してしまい、漏れ量の増大を招くこととなる。密封対象流体のかき出しにより、摺動抵抗が大きくなってしまい、メインシール部１０７ａの摩耗が大きくなる可能性があった。
【００１４】
ここで、往復動密封装置の漏れ量Ｑは、密封対象流体側Ｏから反密封対象流体側Ａへ軸が動く時に（往行程）引き出される軸表面の密封対象流体の膜の量Ｕｐと、その後、反対側（反密封対象流体側Ａから密封対象流体側Ｏへ）軸が動き（復行程）、引き出された密封対象流体が戻る量Ｕｍとの差、すなわち、
Ｑ＝Ｕｐ−Ｕｍ
で表される。
【００１５】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、品質の向上及び長寿命化を図った信頼性の高い密封装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
互いに同軸的に相対移動自在に組み付けられる２部材間を密封する密封装置であって、
前記２部材の内一方の部材に向かうとともに密封対象流体側に延びるシール本体を有し、該シール本体は前記一方の部材に摺動するシール部を有し、
前記シール本体と前記一方の部材との間に配置され、前記シール本体を支持するバックアップリングを備え、
前記バックアップリングは、前記シール部の少なくとも一部に沿って突出した突起部を備えることを特徴とする。
【００１７】
従って、突起部によりシール部を支持させることができるので、作動時において、一方の部材が動いた時に、シール部が一方の部材に引きずられてバックアップリングと一方の部材との間にはみ出してしまうことを防止することができる。
【００１８】
また、密封対象流体の圧力がかかった場合に、一方の部材に対するシール部の面圧がその圧力によって大きくなることによって、摩耗が生じたり、シール部が一方の部材に引きずられやすくなりバックアップリングと一方の部材との間にはみ出してしまう可能性があるが、突起部を設けたことにより、密封対象流体の圧力を突起部で受けることができるので、良好な面圧を保持することができる。
【００１９】
従って、シール部がはみ出してしまった状態で一方の部材が移動してしまうことによるシール部の破損を防止することができる。
【００２０】
前記シール本体には、前記一方の部材側に前記シール部の反密封対象流体側に隣接する段部が形成され、前記バックアップリングの突起部は、前記段部に沿って形成されていることも好適である。
【００２１】
これにより、シール部の反密封対象流体側への挙動を抑制することができ、また、バックアップリングの軸方向の位置を安定させるとともに、径方向の挙動も安定させることができ、密封性能の安定化を図ることが可能となる。
【００２２】
前記バックアップリングの突起部の前記一方の部材側の周面には、軸方向の溝が設けられていることも好適である。
【００２３】
これにより、溝内に密封対象流体を積極的に保持することができるので、潤滑性を良好に保つことが可能となり、リップ摺動面及びバックアップリングに密封対象流体が良好に介在（保持）され、シール部及びバックアップリングの摩耗を抑制することが可能となり、密封装置の長寿命化を図ることが可能となる。
【００２４】
ここで、前記シール部のリップ先端を断面略山状形状とし、前記突起部を、前記段部から延びて前記シール部の断面略山状形状を構成する斜面に沿って突出して設けてもよい。
【００２５】
これにより、シール部がバックアップリングと一方の部材との間にはみ出してしまうことをより確実に防止することができる。
【００２６】
また、シール部の断面略山状形状を構成する斜面及び、突起部の該斜面に沿う面と、一方の部材とが平行に近くなるほど、突起部はシール部の挙動を抑えることができ、シール部は一方の部材に引きずられ難くなる。
【００２７】
また、前記突起部を、前記バックアップリングのリング本体よりも前記一方の部材寄り、すなわち、一方の部材が軸部材である場合には、リング本体より縮径して設け、また、一方の部材が軸孔を有するハウジングである場合には、リング本体より拡径して設けるとよい。
【００２８】
これにより、一方の部材との隙間を小さくすることができるので、シール部がバックアップリングと一方の部材との間にはみ出してしまうことをより確実に防止することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態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。
【００３０】
図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る密封装置の模式的断面図であり、同図（ｂ）は密封装置の要部を説明するための図である。
【００３１】
密封装置１は、２部材のうち他方の部材としてのハウジング２の軸孔２ａと、一方の部材としての軸３の外周面３ａとの間の環状隙間４をシールするオイルシールであり、密封対象流体側Ｏから反密封対象流体側Ａへの密封対象流体の漏れを防止するために備えられている。
【００３２】
密封装置１は、環状形状を呈しており、補強環５と、補強環５の周囲を覆うように一体的に形成されたゴム状弾性体により形成される嵌め合い部７，シール部８，及び嵌め合い部７とシール部８とを連結する径方向部９とを備えている。
【００３３】
補強環５は、外周側の軸方向部５ａと、軸方向部５ａの一端（反密封対象流体側Ａ）より内径側に折れ曲がる径方向部５ｂとを有し、密封装置１の環状形状を保持するものである。
【００３４】
また、軸方向部５ａは、ハウジング２に装着されたときには、嵌め合い部７に所定の嵌合力を発生させ、径方向部５ｂは、シール部８と径方向部９とを支持する支持部となる。
【００３５】
そして、補強環５には、例えばＳＰＣＣ等の金属板をプレス成形したものが一般的に採用されているが、アルミダイカスト部材やある程度の剛性を備えた樹脂部材により形成されたものを採用することも可能である。
【００３６】
シール部８は、ゴム状弾性体の径方向部９から内径側であって密封対象流体側Ｏに延出するメインリップ部８ａを備えている。また、メインリップ部８ａのリップ先端は、径方向部９の内径側端部に連続して設けられた根元部８ｃから内径側であって密封対象流体側Ｏに延出した斜面８ｂが、所定の位置で外径側であって密封対象流体側Ｏに折り返して構成される断面略山状形状である。
【００３７】
また、密封性能を良好に発揮させるために、リップ先端の断面略山状形状のそれぞれの斜面は軸３に対して所定の角度となるように設定されている。そのために、シール部８においては、根元部８ｃから斜面８ｂへの移行部に、斜面８ｂの軸３に対する角度を調整する段部８ｄが設けられている。
【００３８】
そして、稼動時に密封される流体による圧力や軸の往復運動によるメインリップ部８ａの変形・移動を防止するために、メインリップ部８ａの姿勢を保持するバックアップリング１０が、メインリップ部８ａの反密封対象流体側Ａの側面と補強環５の径方向部５ｂとに当接して設けられている。バックアップリング１０は、ゴム状弾性体より硬質の樹脂材料により製作されるものである。
【００３９】
本実施の特徴的な構成としてのバックアップリング１０は、リング本体１０ａと、リング本体１０ａのメインリップ部８ａ側の側面（径方向面）の内周側から軸方向密封対象流体側Ｏに突出する突起部１０ｂとを備えている。
【００４０】
そして、この突起部１０ｂの内径は、リング本体１０ａから縮径して設けられている。
【００４１】
また、突起部１０ｂの軸方向密封対象流体側Ｏ先端と、リング本体１０ａの外周側の軸方向密封対象流体側Ｏ先端との間の形状は段部１０ｃを構成しており、段部１０ｃは、シール部８に設けられた段部８ｄに沿った形状、すなわち、図に示すような断面略凹状形状に形成されて、メインリップ部８ａの反密封対象流体側Ａへの挙動を受けられるように設けられている。
【００４２】
従って、段部１０ｃが設けられることによって、突起部１０ｂが形成されることとなる。
【００４３】
ここで、段部１０ｃは、段部８ｄに完全に沿うように形成される必要はなく、例えば階段状や波状としてもよい。
【００４４】
そして、突起部１０ｂは、メインリップ部８ａのリップ先端を構成する斜面８ｂに沿った形状をなして、メインリップ部８ａを支持している。
【００４５】
尚、バックアップリング１０は、周方向の一部にカット部（切れ目）のないもの（エンドレス形状）でも良いし、カット部を備えるものでも良い。
【００４６】
また、１１はメインリップ部８ａに緊迫力を与えるスプリングである。
【００４７】
このように構成される密封装置１にあっては、メインリップ部８ａがバックアップリング１０と軸３との間にはみ出してしまうことを防止することができるものである。従って、メインリップ部８ａのゴムがはみ出した状態で軸が移動することによるメインリップ部８ａの破損を防止することができる。
【００４８】
また、この突起部１０ｂをバックアップリング本体１０ａから縮径して設けることにより、軸３との隙間を小さくするとともに、軸３へ密接する方向への変形が容易となり、メインリップ部８ａがバックアップリング１０と軸３との間にはみ出してしまうことをより確実に防止することができる。
【００４９】
また、突起部１０ｂの軸方向密封対象流体側Ｏ先端と、バックアップリング本体１０ａの外周側の軸方向密封対象流体側Ｏ先端との間の形状は、シール部８の段部８ｄに沿った形状であって断面略凹状形状とすることにより、メインリップ部８ａの反密封対象流体側Ａへの挙動を抑制することができ、また、バックアップリング１０の軸方向の位置を安定させることができるとともに、径方向の挙動も安定させることができ、密封性能の安定化を図ることが可能となる。
【００５０】
また、根元部８ｃから内周側であって軸方向密封対象流体側Ｏに延出し、メインリップ部８ａのリップ先端を構成する斜面８ｂに沿って、突起部１０ｂを設けることにより、作動時において、軸３が反密封対象流体側Ａに動いた時に、軸３に引きずられるメインリップ部８ａの反密封対象流体側Ａへの挙動を抑える（支持する）ことができ、メインリップ部８ａがバックアップリング１０と軸３との間にはみ出してしまうことを確実に防止することができる。斜面８ｂ及び、突起部１０ｂの斜面８ｂに沿う面と、軸３とが平行に近くなるほど、突起部１０ｂはメインリップ部８ａの挙動を抑えることができる。
【００５１】
密封対象流体側Ｏからの密封対象流体の圧力が径方向部９に加わることにより、径方向部９が圧縮されて発生する径方向の付勢力も突起部１０ｂにより受けることができるので、メインリップ部８ａの過大な面圧上昇を防止することができる。
【００５２】
また、装置の仕様に応じて突起部１０ｂの肉厚や形状を調整して突起部１０ｂの剛性を調整することもできる。
【００５３】
突起部１０ｂの剛性を大きく設定した場合には、作動時において、軸３が反密封対象流体側Ａに動いた時に、軸３に引きずられるメインリップ部８ａの反密封対象流体側Ａへの挙動を抑える（支持する）ことができ、メインリップ部８ａがバックアップリング１０と軸３との間にはみ出してしまうことを防止することができる。
【００５４】
突起部１０ｂの剛性を小さく設定した場合には、圧力に対する応答性を向上させることができる。
【００５５】
従って、作動時において、軸３が反密封対象流体側Ａに動いた時に、メインリップ部８ａの反密封対象流体側Ａへの挙動に伴う突起部１０ｂの挙動が生じるようになる。これにより、メインリップ部８ａの動きに応じて突起部１０ｂが動くこととなるので、メインリップ部８ａがバックアップリングを支点として軸３に引きずられてバックアップリング１０と軸３との間にはみ出してしまうことを防止することができる。
【００５６】
また、突起部１０ｂの先端形状を先鋭な形状（エッジ状）とすることにより、斜面８ｂに当接する面積を大きくすることができ、軸３との隙間をより小さくすることができるので、より大きなはみ出し防止効果が得られる。
【００５７】
なお、突起部１０ｂの強度を向上するために、突起部１０ｂの先端形状を面取りしてＲ形状としてもよい。
【００５８】
このように構成した密封装置１の面圧分布を説明する。
【００５９】
図２（ａ）は本実施の形態に係る密封装置のリップ部の面圧分布を説明するための図であり、同図（ｂ）は従来技術に係る密封装置のリップ部の面圧分布を説明するための図である。
【００６０】
図に示すように、従来では、メインリップ部１０７ａとバックアップリング１０８との接触部であって、軸３と接触している部分ａにピークが発生しているが、本実施の形態では、バックアップリング１０と軸３との間にゴムが入り込むことはなくなるので、この部分で面圧のピークが発生することはなく、面圧のピークも下がることとなる。
【００６１】
従って、漏れ量を低減することが可能となる。
【００６２】
また、作動時においても良好な面圧を保持することができるので、従来のように面圧ピークとなる部位ａによって密封対象流体がかき出されて摺動抵抗が大きくなってしまうことはなく、リップ摺動面に密封対象流体が良好に介在（保持）され、メインリップ部８ａの摩耗を抑制することが可能となり、密封装置の長寿命化を図ることが可能となる。
【００６３】
図３はバックアップリング１０の変形例として、バックアップリング２０を示すものであり、（ａ）は模式的断面図、（ｂ）は（ａ）の模式的上視図である。
【００６４】
バックアップリング２０は、バックアップリング１０に対して、バックアップリングの内周に軸方向の溝２０ｄを設けたものである。
【００６５】
バックアップリング２０は、リング本体２０ａと、リング本体２０ａのメインリップ部８ａ側の側面（径方向面）の内周側から軸方向密封対象流体側Ｏに突出する突起部２０ｂとを備えている。
【００６６】
また、突起部２０ｂの軸方向密封対象流体側Ｏ先端と、リング本体２０ａの外周側の軸方向密封対象流体側Ｏ先端との間の形状は段部２０ｃを構成しており、メインリップ部８ａの反密封対象流体側Ａへの挙動を受けられるように、断面略凹状形状としている。
【００６７】
そして、溝２０ｄは、バックアップリング２０の内周面に略等間隔に設けられている。ここで、溝２０ｄは少なくとも突起部２０ｂの内周側に設けられていればよい。また、溝の数や大きさは適宜設定されるとよく、図のように等間隔に設けられていなくてもよい。
【００６８】
これにより、溝２０ｄ内に密封対象流体を積極的に保持することができるので、潤滑性を良好に保つことが可能となり、リップ摺動面及びバックアップリング１０に密封対象流体が良好に介在（保持）され、メインリップ部８ａ及びバックアップリング１０の摩耗を抑制することが可能となり、密封装置の長寿命化を図ることが可能となる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、シール部の破損を防止することができるので、品質の向上及び長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る密封装置の模式的断面図である。
【図２】図２（ａ）は実施の形態に係る密封装置の面圧分布を説明するための図であり、同図（ｂ）は従来技術に係る密封装置の面圧分布を説明するための図である。
【図３】シールリングの変形例を示す模式的断面図であり、（ａ）は模式的断面図、（ｂ）は（ａ）の模式的上視図である。
【図４】従来技術に係る密封装置の模式的断面図である。
【図５】従来技術に係る密封装置の問題点の説明図である。
【符号の説明】
１　密封装置
２　ハウジング
２ａ　軸孔
３　軸
３ａ　外周面
４　環状隙間
５　補強環
５ａ　軸方向部
５ｂ　径方向部
７　嵌め合い部
８　シール部
８ａ　メインリップ部
８ｂ　斜面
８ｃ　根元部
８ｄ　段部
９　径方向部
１０　バックアップリング
１０ａ　リング本体
１０ｂ　突起部
１０ｃ　段部
１１　スプリング
【図１】
2004036631.tif 000003
【図２】
2004036631.tif 000004
【図３】
2004036631.tif 000005
【図４】
2004036631.tif 000006
【図５】
2004036631.tif 000007