(57)【要約】【課題】  パッキンのはみ出しによる破損を防止することができるバックアップリングを提供する。【解決手段】  内周側の第１リング部１１と外周側の第２リング部１２から構成され、第１リング部１１と第２リング部１２にそれぞれに設けられたテーパ面が、互いに摺動するように構成され、第１リング部１１と第２リング部１２が径方向に移動可能に構成されたバックアップリング１０において、バックアップリング１０の径寸法は、装着される空間の径寸法に対して、内径が小さく、外径が大きく設定されることを特徴とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状隙間の密封に用いられるシール部材と、該シール部材の取付溝の低圧側側壁との間に装着されるバックアップリングであって、
内周側の第１リング部と外周側の第２リング部から構成され、
前記第１リング部と前記第２リング部にそれぞれ設けられたテーパ面が、互いに摺動するように構成され、前記第１リング部と前記第２リング部が径方向に移動可能に構成されたバックアップリングにおいて、
前記バックアップリングの径寸法は、装着される空間の径寸法に対して、内径が小さく、外径が大きく設定されることを特徴とするバックアップリング。
【請求項２】
前記第１リング部は、外周面全体がテーパ面となっており、
前記第２リング部は、内周面全体が前記第１リング部の前記テーパ面に摺動するテーパ面となっており、
前記第１リング部の前記シール部材側端面と前記第２リング部の前記シール部材側端面は、装着前においては同一平面上にあることを特徴とする請求項１に記載のバックアップリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、油圧シリンダ等に使用される密封装置用のバックアップリングであって、シール部材と該シール部材の取付溝の低圧側側壁との間に装着されるバックアップリングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より油圧シリンダ等に使用される密封装置として、図６に示すように、Ｕ型パッキン１２０とバックアップリング１１０から構成され、軸穴を有するハウジング１３０と該軸穴に挿入される軸１４０との間の環状隙間を密封する密封装置がある。
【０００３】
図６は、従来技術に係る密封装置の模式的断面図であり、（ａ）は無圧時の装着状態を示す模式的断面図であり、（ｂ）は加圧時の装着状態を示す模式的断面図である。
【０００４】
バックアップリング１１０は、Ｕ型パッキン１２０と装着溝１３１の低圧側側壁１３２との間に装着され、Ｕ型パッキン１２０のヒール部１２１がハウジング１３０と軸１４０との間の環状隙間にはみ出すのを防止し（図６（ｂ）中Ｄで囲った部分）、はみ出しによるＵ型パッキン１２０の破損を防止している。
【０００５】
ここで、図７に示すように、バックアップリング１１０の断面幅（内径と外径との差）は、バックアップリング１１０や装着溝１３１の加工の際の寸法公差等の影響から、装着される空間の径方向の幅（装着溝１３１の底面から軸１４０の外周面までの径方向の距離）に対して小さくなることがあり、バックアップリング１１０の内外周面と装着溝１３１の溝底面及び軸１４０との間に隙間１０６が生じることがある（図７（ａ））。このような隙間が生じると、加圧時においてＵ型パッキン１２０のヒール部１２１の一部が該隙間１０６にはみ出してしまい（図７（ｂ）中Ｅ及びＦで囲った部分）、該隙間１０６へのはみ出しによるＵ型パッキン１２０の破損が生じてしまっていた。寸法公差は加工する製品が大型になればなる程大きく設定する必要があるため、大型の製品では特にこのような問題が生じ易い。
【０００６】
このような問題を解決する手法として、図８に示すように、バックアップリング１１０をテーパ状の分割面により内周側と外周側に分割し、該分割面の摺動によってバックアップリング１１０の内周側と外周側が隙間１０６を埋める方向にそれぞれスライドすることにより（図８（ｂ））、隙間１０６を埋めてＵ型パッキン１２０のはみ出しを防止する手法がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、バックアップリング１１０のスライドにより隙間１０６は埋められるものの（図８（ｂ）中Ｈで囲った部分）、分割部分に凹形状の段差が生じてしまう（図８（ｃ）中Ｉで示す部分）。このように段差が生じると、Ｕ型パッキン１２０のヒール部１２１が該段差にはみ出してしまい、Ｕ型パッキン１２０のヒール部１２１に破損（くわれ）が生じてしまう。
【０００８】
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、パッキンのはみ出しによる破損を防止することができるバックアップリングを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明におけるバックアップリングは、
環状隙間の密封に用いられるシール部材と、該シール部材の取付溝の低圧側側壁との間に装着されるバックアップリングであって、
内周側の第１リング部と外周側の第２リング部から構成され、
第１リング部と第２リング部にそれぞれ設けられたテーパ面が、互いに摺動するように構成され、第１リング部と第２リング部が径方向に移動可能に構成されたバックアップリングにおいて、
バックアップリングの径寸法は、装着される空間の径寸法に対して、内径が小さく、外径が大きく設定されることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、バックアップリングは装着される空間に対して径方向に隙間を生じることなく装着されることになる。また、バックアップリングは装着される空間に対して径方向にしめ代をもつことになるので、寸法公差の影響により装着される空間の径方向の大きさが変化しても、バックアップリングは装着される空間に対して径方向に隙間を生じることがない。したがって、該隙間へのシール部材のはみ出しを確実に防止することができる。
【００１１】
第１リング部は、外周面全体がテーパ面となっており、第２リング部は、内周面全体が第１リング部のテーパ面に摺動するテーパ面となっており、第１リング部のシール部材側端面と第２リング部のシール部材側端面は、装着前においては同一平面上にあるのも好適である。
【００１２】
バックアップリングは径方向にしめ代が設定されているので、装着時には、第１リング部は内周側から外径方向に拡張され、一方、第２リング部は外周側から内径方向に圧縮されることになる。そうすると、それぞれの径変化に合わせてテーパ面同士が互いに摺動して、第１リング部と第２リング部が軸方向にずれることになる。その結果、第１リング部の端面と第２リング部の端面が軸方向にずれてテーパ面の端縁部がシール部材側に突出し、段差を生じるが、シール部材側に突出した端縁部は加圧時にシール部材から受ける押圧力によりなだらかな凸形状部に変形するため、該段差によるはみ出し破損が生じることはない。
【００１３】
また、寸法公差の影響等により装着される空間の径寸法が変化してしめ代が減少した場合でも、テーパ面の端縁部の突出量が減るだけであり、従来のような凹形状の段差の発生は抑制される。さらに、シール部材から受ける力が増大して第１リング部が内周側に、第２リング部が外周側に押圧された場合でも、しめ代が減少した場合と同様、テーパ面の端縁部の突出量は減少するが、凹形状の段差の発生は抑制される。したがって、段差によるくわれの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明により、パッキンのはみ出しによる破損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、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。
【実施例１】
【００１６】
図１〜図５を参照して、本発明の実施例に係るバックアップリングについて説明する。図１は本発明の実施例に係るバックアップリングを油圧シリンダ用の密封装置に適用した様子を示す模式的断面図である。図２は本発明の実施例に係るバックアップリングの概略構成図であり、（ａ）は模式的平面図であり、（ｂ）は模式的一部破断断面図である。図３は図２（ａ）のＡＡ断面図である。図４は本発明の実施例に係るバックアップリングの無圧時の装着状態を示す模式的断面図である。図５は本発明の実施例に係るバックアップリングの模式的断面図であり、（ａ）は加圧時の装着状態を示す模式的断面図であり、（ｂ）は（ａ）中Ｃで囲まれた部分の模式的拡大図である。
【００１７】
本発明の実施例に係るバックアップリングは、密封装置の一構成部材として、例えば、図１に示すような油圧シリンダ等に好適に使用される。ここで、油圧シリンダ２は、シリンダ３、ロッド４１、及びピストン４２等から構成されており、密封装置１は、シリンダ３とロッド４１及びピントン４２との間の環状隙間を密封している。
【００１８】
図４に示すように、密封装置１はＵ型パッキン（シール部材）２０とバックアップリング１０から構成される。Ｕ型パッキン２０はハウジング３０（シリンダ３）に設けられた環状の装着溝３１に装着されており、バックアップリング１０は、Ｕ型パッキン２０のヒール部２１の低圧側端面と装着溝３１の低圧側側壁３２との間に装着され、軸４０（ロッド４１又はピストン４２）の軸方向の往復動等により、Ｕ型パッキン２０のヒール部２１が、ハウジング３０の軸穴内周面と軸４０の外周面との間の隙間５にはみ出すのを防止している。
【００１９】
図２に示すように、本実施例に係るバックアップリング１０は、断面略矩形状のリング状部材であり、例えば、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）等の合成樹脂からなる。また、バックアップリング１０は、図２（ｂ）に示すように、内周側の第１リング部１１と外周側の第２リング部１２から構成されており、第１リング部１１と第２リング部１２は、摺動面１３を介して互いに摺動可能に一体的に構成されている。
【００２０】
第１リング部１１は外周面全体がテーパ面となっており、一方、第２リング部１２は内周面全体が第１リング部１１のテーパ面に摺動可能なテーパ面となっており、これらテーパ面同士が当接することにより摺動面１３が形成される。また、第１リング部１１の軸方向端面と第２リング部１２の軸方向端面は、装着前においては同一平面上にあり、互いに連続した一つの面を形成している。
【００２１】
また、本実施例に係るバックアップリング１０は、第１リング部１１の内径寸法を軸４０の外径寸法よりも小さく設定し、第２リング部１２の外径寸法を装着溝の溝底の径寸法よりも大きく設定してある。すなわち、図３に示すように、バックアップリング１０の断面幅（内径と外径との差）Ｗ１は、バックアップリング１０が装着される空間の径方向の幅（装着溝３１の溝底から軸４０の外周面までの径方向の距離）Ｗ２よりも大きく設定されており、バックアップリング１０は、装着される空間に対して径方向にしめ代をもつことになる。
【００２２】
したがって、ハウジング３０の装着溝３１、軸４０、及びこれらの組合せの寸法公差が大きくなって、装着される空間の径方向の幅Ｗ２が大きくなった場合でも、バックアップリング１０は、その内周面及び外周面が装着溝３１及び軸４０と密着して装着されることになり、内外周面と装着溝３１の溝底及び軸４０の外周面との間に隙間が生じることはない。すなわち、寸法公差の影響を受けずに確実にＵ型パッキン２０のヒール部２１のはみ出しを防止することができる。
【００２３】
また、装着時においては、しめ代をもたせた分だけ、第１リング部１１は軸４０の外周
面に押されて内周側から外径方向に拡張され、一方、第２リング部１２は装着溝３１の溝底面に押されて外周側から内径方向に圧縮されることになる。この第１リング部１１の拡径変形および第２リング部１２の縮径変形による径変化に合わせて摺動面１３が摺動することにより、バックアップリング１０は、図４に示すように、第１リング部１１と第２リング部１２が軸方向にずれた状態で装着されることになる。その結果、同一平面上にあった第１リング部１１の端面と第２リング部１２の端面が軸方向にずれてテーパ面の端縁部が軸方向に突出し、段差が生じることになる（図４中Ｂで囲った部分）。
【００２４】
本実施例においては、摺動面１３が低圧側端面から内径方向に傾斜して高圧側端面に達するテーパ面により形成されているので、第２リング部１２が第１リング部１１に対してシール部材側にずれることになる。したがって、第２リング部１２のテーパ面のシール部材側端縁部がシール部材側に突出することになる。
【００２５】
このように、第２リング部１２の端縁部がシール部材側に突出して段差が生じることになるが、使用時において圧力が加えられると、第２リング部１２の突出した端縁部は、Ｕ型パッキン２０のヒール部２１に押圧されて変形し、図５（ｂ）に示すような、なだらかな凸形状１２ａとなる。したがって、Ｕ型パッキン２０のヒール部２１が該段差にはみ出すことはなく、くわれ等が発生することはない。
【００２６】
また、寸法公差の影響等により装着される空間の径方向の幅Ｗ２が大きくなってしめ代が減少した場合でも、第２リング部１２のテーパ面の端縁部が突出する量が減少するだけであり、第１リング部１１と第２リング部１２との間に従来のような凹形状の段差が発生するのが抑制される。したがって、段差によるＵ型パッキン２０のヒール部２１のくわれの発生を抑制することができる。
【００２７】
さらに、Ｕ型パッキン２０から受ける押圧力が増大する等して第１リング部１１が内周側に、第２リング部１２が外周側にさらに押圧された場合でも、しめ代が減少した場合と同様に、第２リング部１２のテーパ面の端縁部の突出量は減少することになるが、凹形状の段差の発生は抑制され、段差によるくわれの発生を抑制することができる。
【００２８】
ここで、バックアップリング１０の断面幅Ｗ１と装着される空間の幅Ｗ２の設定においては、Ｗ１の公差最小値とＷ２の公差最大値との差が０．０５ｍｍ以上となるように設定するのが望ましい。すなわち、寸法公差を考慮した場合、バックアップリング１０は装着される空間の径方向の寸法に対して少なくとも０．０５ｍｍのしめ代をもつことが望ましい。
【００２９】
また、本実施例に係るバックアップリングは、従来の一般的なバックアップリングとの互換性があり、Ｕ型パッキンや装着溝等の寸法を変更することなく使用することができる。したがって、従来使用している密封装置を有効に活用しつつ本発明による効果を得ることができる。
【００３０】
なお、本実施例においては、装着溝がハウジング側に設けられた場合について説明したが、軸側に装着溝を設けた場合でも本発明の効果が得られることは言うまでもない。
【００３１】
また、本実施例においては、摺動面を形成するテーパ面を低圧側端面から内径方向に傾斜する（又は高圧側端面から外径方向に傾斜する）テーパ面とした場合について説明したが、高圧側端面から内径方向に傾斜する（又は低圧側から外径方向に傾斜する）テーパ面としても本発明の効果が得られることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は本発明の実施例に係るバックアップリングを油圧シリンダ用の密封装置に適用した様子を示す模式的断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例に係るバックアップリングの概略構成図である。
【図３】図３は本発明の実施例に係るバックアップリングの模式的断面図である。
【図４】図４は本発明の実施例に係るバックアップリングの装着状態（無圧時）を示す模式的断面図である。
【図５】図５は本発明の実施例に係るバックアップリングの装着状態（加圧時）を示す模式的断面図である。
【図６】図６は従来技術に係るバックアップリングの模式的断面図である。
【図７】図７は従来技術に係るバックアップリングの模式的断面図である。
【図８】図８は従来技術に係るバックアップリングの模式的断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  バックアップリング
１１  第１リング部
１２  第２リング部
１３  摺動面
２０  Ｕ型パッキン（シール部材）
２１  ヒール部
３０  ハウジング
３１  装着溝
３２  装着溝側壁
４０  軸
５  環状隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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