(57)【要約】【課題】バックアップリングに圧力が掛ってカット部が開いても、その隙間を埋めることができるようにすることにより、Oリングの局部的な振幅拡大を抑止し、シール耐久性の向上を図り得る密封装置の提供。【解決手段】弾性体からなるOリングと、該Oリングに同軸状に並設される樹脂製のバックアップリング1とを有し、軸孔を有するハウジングと軸孔に挿入されてハウジングと相対移動を行う軸との間の環状隙間を密封する密封装置であって、バックアップリング1は、周方向に対して斜めとなるカット部11、12を有し、カット部11、12によって形成される2つの傾斜端部のうち、Oリング側が鋭角となる先端部を有する一方の傾斜端部におけるOリング側の側面1a、1bに、カット部11、12が開いた際の隙間を埋めるための膨出部17が設けられていることを特徴とする。【選択図】図１
2012154353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体からなるＯリングと、該Ｏリングに同軸状に並設される樹脂製のバックアップリングとを有し、軸孔を有するハウジングと前記軸孔に挿入されて前記ハウジングと相対移動を行う軸との間の環状隙間を密封する密封装置であって、
前記バックアップリングは、周方向に対して斜めとなるカット部を有し、
前記カット部によって形成される２つの傾斜端部のうち、前記Ｏリング側が鋭角となる先端部を有する一方の傾斜端部における前記Ｏリング側の側面に、前記カット部が開いた際の隙間を埋めるための膨出部が設けられていることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記膨出部は、前記先端部が前記Ｏリング側の側面において周方向に延長されることによって、前記カット部の径方向に延びるように現われるカットラインを跨ぐように形成されていることを特徴とする請求項１記載の密封装置。
【請求項３】
前記膨出部は、前記Ｏリング側に凸状となる円弧形状であることを特徴とする請求項１又は２記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は密封装置に関し、詳しくは、Ｏリングと軸方向に沿って斜めに切断されるカット部を有するバックアップリングとを有し、カット部の開きによるＯリングの損傷を防止することのできる密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば船舶用燃料ポンプ部のような高圧（脈動有り）の流体を移送する装置において、軸孔を有するハウジングとその軸孔に挿入されてハウジングと相対移動を行う軸（例えばピストン）との間の環状隙間を密封するための密封装置として、弾性体からなるＯリングと、このＯリングと同軸状に並設される樹脂製のバックアップリングとを用いたものがある。
【０００３】
密封は専らＯリングによってなされるが、バックアップリングは、作動油の圧力によってＯリングが軸の外周面とハウジングの内周面との間の隙間へはみ出すのを防止するように機能している。
【０００４】
Ｏリングは、ゴム状弾性材料等の弾性体であるため、軸の外周に装着する際は、大径に引き延ばしながら装着することができるが、バックアップリングは、Ｏリングよりも硬質の合成樹脂材料からなるため、装着性を考慮して、円周方向の少なくとも一箇所を切断することによって、軸の外周面よりも大径に開くことができるようにしている。
【０００５】
この切断方法の一つに、バックアップリングの周方向に対して斜めとなるように切断されるカット部（バイアスカット部）を形成したものが知られている。
【０００６】
ところで、Ｏリングと共に、このようなカット部を形成したバックアップリングを使用した密封装置を、船舶用燃料ポンプ部のような高圧（脈動有り）の流体を移送する装置に使用した場合、次のような問題がある。
【０００７】
図４は、Ｏリング１００とバックアップリング２００とを同軸状に並設して軸の外周面に装着した状態を部分で示している。ここでは図中上側から高圧が掛る状態にある。（ａ）はＯリング１００に圧力が掛っていない状態、（ｂ）は圧力が掛った状態を示している。
【０００８】
バックアップリング２００には、周方向に対して斜めに切断されたカット部２０１が形成されており、このカット部２０１を挟んで、傾斜端部２０２、２０３が互いに突き合わされて装着されている。
【０００９】
（ａ）に示す圧力が掛っていない状態では、バックアップリング２００の傾斜端部２０２、２０３は、互いの傾斜面同士が密接し、カット部２０１は閉じた状態となっている。
【００１０】
しかし、（ｂ）に示すようにＯリング１００に高圧の脈圧が掛ると、Ｏリング１００に押されてバックアップリング２００にも圧力が掛り、互いに密接している傾斜端部２０２、２０３に圧力が掛ることによって傾斜端部２０２、２０３が離れてカット部２０１が開いてしまう。このとき、Ｏリング１００との接触側面に鋭角な先端部２０２ａを有する一方の傾斜端部２０２は、その先端部２０２ａがＯリング１００に押し付けられて変形してしまう。
【００１１】
これが長期使用によって繰り返されると、バックアップリング２００のカット部２０１の摩滅を発生させ、バックアップリング２００のボリュームが減少し、カット部２０１の開きが拡大してしまう。カット部２０１の開きが拡大してしまうと、図示するように、当該部分のＯリング１００の溝間振幅が大きくなる影響で、Ｏリング１００の内外周が、拡大したカット部２０１に入り込むことで局部的に摩滅してしまい、シール機能が低下する問題がある。
【００１２】
従来、カット部を有するバックアップリングの摩滅を低減する技術として、図５（ａ）に示すように、バックアップリング３００を、リング素材をスパイラル状に巻き付けて環状体を構成し、その両端の傾斜端部３０２、３０３を突き合わせることなく、周方向の対向する位置（軸方向に沿って同位置）となるように形成したものが提案されている（特許文献１）。
【００１３】
図中、３０１はカット部であり、各傾斜端部３０２、３０３の間を周方向に対して斜めとなるように形成されている。各傾斜端部３０２、３０３は、バックアップリング３００のリング素材の側面に密接しており、この傾斜端部３０２、３０３に挟まれる部位に、バックアップリング３００の周方向に対して斜めとなる斜め形状部３０４が形成されている。
【００１４】
このようなバックアップリング３００を用いて、上記同様にＯリング１００とで密封装置を構成した場合でも、図５（ｂ）に示すように高圧の脈圧が掛った場合、バックアップリング３００がＯリング１００に押し付けられ、カット部３０１が開いてしまう現象が起きるが、図４に示す場合に比べてカット部３０１の拡大量を抑えることができる。
【００１５】
しかしながら、このバックアップリング３００では、カット部３０１が開くと、圧力によって斜め形状部３０４が更に斜めに倒れ込むように変形し、これに伴い、一方の傾斜端部３０２の先端部３０２ａも変形してしまうため、上記の場合と同様に、拡大した部分のＯリング１００の溝間振幅が大きくなってしまう問題があることに変わりはなく、やはり上記同様に局部的な摩滅を発生させてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０００−３２９２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで、本発明は、バックアップリングに圧力が掛ってカット部が開いても、その隙間を埋めることができるようにすることにより、Ｏリングの局部的な振幅拡大を抑止し、シール耐久性の向上を図り得る密封装置を提供することを課題とする。
【００１８】
本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００２０】
（請求項１）
弾性体からなるＯリングと、該Ｏリングに同軸状に並設される樹脂製のバックアップリングとを有し、軸孔を有するハウジングと前記軸孔に挿入されて前記ハウジングと相対移動を行う軸との間の環状隙間を密封する密封装置であって、
前記バックアップリングは、周方向に対して斜めとなるカット部を有し、
前記カット部によって形成される２つの傾斜端部のうち、前記Ｏリング側が鋭角となる先端部を有する一方の傾斜端部における前記Ｏリング側の側面に、前記カット部が開いた際の隙間を埋めるための膨出部が設けられていることを特徴とする密封装置。
【００２１】
（請求項２）
前記膨出部は、前記先端部が前記Ｏリング側の側面において周方向に延長されることによって、前記カット部の径方向に延びるように現われるカットラインを跨ぐように形成されていることを特徴とする請求項１記載の密封装置。
【００２２】
（請求項３）
前記膨出部は、前記Ｏリング側に凸状となる円弧形状であることを特徴とする請求項１又は２記載の密封装置。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、バックアップリングに圧力が掛ってカット部が開いても、膨出部がその隙間を埋めることにより、Ｏリングの局部的な振幅拡大を抑止し、シール耐久性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る密封装置に使用されるバックアップリングの斜視図
【図２】図１に示すバックアップリングの膨出部を軸方向から見た状態を示す部分拡大図
【図３】（ａ）は本発明に係る密封装置における圧力が掛っていない状態を示す使用状態図、（ｂ）は圧力が掛った状態を示す使用状態図
【図４】（ａ）は従来の密封装置における圧力が掛っていない状態を示す使用状態図、（ｂ）は圧力が掛った状態を示す使用状態図
【図５】（ａ）は従来の他の密封装置における圧力が掛っていない状態を示す使用状態図、（ｂ）は圧力が掛った状態を示す使用状態図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係る密封装置は、弾性体からなるＯリングと、該Ｏリングに同軸状に並設される樹脂製のバックアップリングとを有する。
【００２６】
Ｏリングは、例えばゴム等の弾性材料によって環状に成形された環状弾性体であり、一方のバックアップリングは、Ｏリングよりも硬質で低摩擦係数の例えばＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）等の合成樹脂材料からなる。
【００２７】
これらＯリングとバックアップリングとは、例えばピストンシリンダのように、軸孔を有するハウジングとこの軸孔に挿入されてハウジングと相対移動を行う軸との間に装着されることにより、環状隙間を密封する。
【００２８】
密封は、Ｏリングとバックアップリングとを軸の外周に形成された環状溝内に装着することによって行う態様であってもよいし、軸孔の内周に形成された環状溝内に装着することによって行う態様であってもよいが、本発明においては、圧力が掛ることによって拡径する軸の外周の環状溝内に装着する態様の方が、本発明の効果を顕著に得られるために好ましい。
【００２９】
バックアップリングは、周方向に対して斜めとなるカット部（バイアスカット部）を有する。
【００３０】
このような斜めのカット部は、図４に示したように、バックアップリングの周方向を完全に二分するように切断する態様でもよいが、圧力が掛った際の切断部の拡大量を抑制できるようにする点で、図５に示したように、バックアップリングの軸方向に配向される各側面からそれぞれバックアップリングの軸方向の中央部に亘って同一方向に斜めとなる２つのカット部（第１及び第２のカット部）を有する態様とすることが好ましい。この２つの斜めのカット部は、バックアップリングの軸方向の中央部において周方向に亘る１つのカット部（第３のカット部）によってつながっている。
【００３１】
バックアップリングは、このような斜めのカット部（第１及び第２のカット部）によって２つの傾斜端部が形成される。各傾斜端部は鋭角な先端部を有するが、本発明において、そのうちのＯリング側が鋭角となる先端部を有する一方の傾斜端部における該Ｏリング側の側面に、圧力が掛ってカット部が開いた際に形成される隙間を埋めるための膨出部が設けられる。
【００３２】
この膨出部は、傾斜端部の先端部において、バックアップリングの軸方向に凸状に膨出するように該傾斜端部と一体に成形される。
【００３３】
このため、バックアップリングにＯリングが押し付けられてカット部に隙間が生じると、傾斜端部の先端部がＯリングの押し付けによって変形した際、膨出部も共に変形するが、この膨出部の分だけカット部の隙間が埋められることによって、隙間は縮小される。従って、この隙間の部位におけるＯリングの局部的な溝間振幅の拡大が抑止され、Ｏリングの局部的な摩滅が防止されることにより、長期に亘ってシール機能を発揮することができるようになり、シール耐久性の向上を図ることができる。
【００３４】
この膨出部は、傾斜端部の先端部を周方向に沿うように延長させることによって形成することができる。従って、この場合、膨出部は、先端部のＯリング側の側面おいて、カット部の径方向に延びるように現われるカットラインを跨ぐように設けられる。
【００３５】
この先端部を延長量は、圧力が掛ることによって発生するカット部の隙間を、Ｏリングの摩滅を発生させないように埋めることができる程度の膨出部が形成できればよく、バックアップリングに使用される樹脂材料、使用される環境等に応じて適宜調整することができる。
【００３６】
このように膨出部を、傾斜端部の先端部を周方向に延長することによって形成することで、隙間を埋めるために必要な大きさの膨出部を形成する際、バックアップリングの軸方向への膨出量を抑制することでき、それだけＯリングに与える影響を低減することができる。
【００３７】
好ましい膨出部の形状は、Ｏリング側に凸状となる円弧形状であることである。これによりＯリングとの当接部位がなだらかになるので、膨出部によるＯリングの損傷を回避することができる。
【００３８】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面を用いて説明する。
【００３９】
図１は、本発明に係る密封装置に使用されるバックアップリングの斜視図、図２は、図１に示すバックアップリングの膨出部を軸方向から見た状態を示す部分拡大図である。本実施形態では、図４と同様に２つの斜めのカット部を有する態様について説明する。
【００４０】
バックアップリング１は、軸方向（図１における上下方向）に配向される各側面１ａ、１ｂからそれぞれバックアップリング１の軸方向の中央部に亘って周方向に対して同一方向に斜めとなるように形成された２つのカット部（第１及び第２のカット部）１１、１２と、バックアップリング１の軸方向の中央部において周方向に亘って形成され、上記カット部１１、１２の端部とつながる１つのカット部（第３のカット部）１３とを有している。
【００４１】
なお、このバックアップリング１は、図１における上側に不図示のＯリングが同軸状に並設されて使用されるものとする。
【００４２】
これらのカット部１１〜１３が形成されることにより、バックアップリング１は、カット部１１、１２の間に斜め形状部１４が形成されると共に、無圧の定常状態においてカット部１１、１２に沿ってこの斜め形状部１４と接する２つの傾斜端部１５、１６が形成される。
【００４３】
そして、この２つの傾斜端部１５、１６のうち、図１の上側に位置する傾斜端部１５における上側（Ｏリング側）の側面１ａに、膨出部１７が一体に設けられている。
【００４４】
この膨出部１７は、側面１ａから軸方向の上方に向けてやや凸状に膨出していると共に、その先端部１７ａは、側面１ａおいてバックアップリング１の周方向に延長形成されており、該側面１ａ上でカット部１１の径方向に延びるように現われるカットライン１１ａを跨ぐように形成されている。なお、このカットライン１１ａは、カット部１１と側面１ａとの境界線である。
【００４５】
また、膨出部１７は、その側面１ａ側が、凸状の円弧面１７ｂとなる円弧形状に形成されている。
【００４６】
次に、このようなバックアップリング１をＯリング２と共に、高圧流体の脈圧が掛るピストン軸の外周に形成された環状溝３に装着して使用した場合の作用について、図３を用いて説明する。
【００４７】
図３は、バックアップリング１とＯリング２とを環状溝３に装着した状態を示しており、（ａ）は流体圧が掛っていない状態、（ｂ）は流体圧が掛った状態を示している。
【００４８】
バックアップリング１とＯリング２とは、バックアップリング１における膨出部１７が設けられている側面１ａ側にＯリング２が並設されるように、環状溝３内に同軸状に装着されている。
【００４９】
いま、（ａ）に示す無加圧の状態から、（ｂ）に示すようにＯリング２に流体の高圧の脈圧が掛ると、Ｏリング２に圧力が掛ることでバックアップリング１に押し付けられ、それに伴って、バックアップリング１のＯリング２側のカット部１１に、該Ｏリング２の押し付けによって開きが発生し、カット部１１、１２に隙間が発生して、斜め形状部１４がより傾斜して倒れ込むように変形する。
【００５０】
このときに傾斜端部１５の先端部もＯリング２によって押し付けられて隙間に向けて変形するが、傾斜端部１５の先端部に一体に成形された膨出部１７が、隙間に入り込むように変形することで隙間を埋めるように機能する。このため、Ｏリング２に局部的な溝間振幅を拡大させるような隙間が残存するようなことはない。従って、Ｏリング２の局部的な溝間振幅の拡大が抑止され、Ｏリング２の局部的な摩滅が防止される。
【００５１】
また、膨出部１７は、Ｏリング２と接触する側がなだらかな円弧面１７ｂとなっているので、Ｏリング２がバックアップリング１に押し付けられても、Ｏリング２が膨出部１７によって損傷するおそれはない。
【符号の説明】
【００５２】
１：バックアップリング
１ａ、１ｂ：側面
１１：斜めとなるカット部（第１のカット部）
１２：斜めとなるカット部（第２のカット部）
１１ａ：カットライン
１３：周方向に亘るカット部（第３のカット部）
１４：斜め形状部
１５、１６：傾斜端部
１７：膨出部
１７ａ：先端部
１７ｂ：円弧面
【図１】
2012154353.tif 000003
【図２】
2012154353.tif 000004
【図３】
2012154353.tif 000005
【図４】
2012154353.tif 000006
【図５】
2012154353.tif 000007