JP2010242795A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性の向上を図った密封装置を提供する。
【解決手段】ゴムリング１２０における本体部１２１の両側面には、環状溝２０１の両側面をそれぞれ押圧する複数の突起１２１ａが設けられており、ゴムリング１２０における環状凸部１２２の両側面には、第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂを環状溝２０１の両側面に向けてそれぞれ押圧する複数の突起１２２ａが設けられており、第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂにおける各側面には、環状凸部１２２側に流体を導く流路を形成する溝１３１が設けられており、ゴムリング１２０における本体部１２１には、環状凸部１２２側に流体を導く流路を形成する溝１２１ｂが設けられていることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、２部材間の環状隙間を封止する密封装置に関するものである。

油圧シリンダにおいては、相対的に往復移動するピストンとシリンダとの間の環状隙間を封止する密封装置が設けられている。このような従来例に係る密封装置の一例を、図６を参照して説明する。図６は従来例１に係る密封装置の模式的断面図である。

図６に示す密封装置６００は、ピストンの外周に設けられた環状溝に装着されて、ピストンとシリンダとの間の環状隙間を封止するものである。この密封装置６００は、樹脂製のシールリング６１０と、ゴム状弾性体製のゴムリング６２０と、一対のバックアップリング６３０とから構成される。ここで、ゴムリング６２０は、環状溝の溝底面に密着する本体部６２１と、シールリング６１０をシリンダの内周面に向けて押圧する環状凸部６２２とから構成される。また、一対のバックアップリング６３０はピストンとシリンダとの間の微小隙間へのシールリング６１０の一部のはみ出しを抑制するために設けられている。

以上のように構成される密封装置６００によれば、両方向（軸方向の両方向）に対してシールが可能である。そして、油圧シリンダにおいては、密封装置６００を介して両側の油圧の高低が交互に切り換わることで、シリンダに対してピストンが往復移動する。

このように、油圧シリンダのピストン用シールとして用いられる密封装置６００においては、密封装置６００の両側の油圧の高低が交互に切り換わるように構成されている。そのため、ゴムリング６２０における環状凸部６２２は、本体部６２１に対して軸方向に揺れるように変形（以下、首振りと称する）する現象が生じる。

ここで、密封装置６００の両側の油圧の高低が切り換わる間隔が長い場合には特に問題は生じない。しかしながら、この間隔が短いと、環状凸部６２２は激しく首を振るため、環状凸部６２２の根本付近に亀裂が生じてしまったり、環状凸部６２２とシールリング６１０との間の摺動によって環状凸部６２２の先端の摺動摩耗が促進されてしまったりする問題がある。

この問題対策として、環状凸部の動きを規制することによって、首振り動作を抑制する技術も知られている（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７を参照して説明する。図７は従来例２に係る密封装置の模式的断面図である。

この従来例２に係る密封装置７００においても、上記従来例１に係る密封装置６００の場合と同様に、樹脂製のシールリング７１０と、ゴム状弾性体製のゴムリング７２０と、一対のバックアップリング７３０とから構成される。また、ゴムリング７２０は、本体部７２１と環状凸部７２２とから構成される。

この密封装置７００の場合には、ゴムリング７２０における本体部７２１の両側面、及び環状凸部７２２の両側面に、それぞれ複数の突起７２１ａ，７２２ａが設けられている点のみが、上記従来例１に係る密封装置６００と異なっている。そして、本体部７２１の両側面にそれぞれ設けられた複数の突起７２１ａは環状溝の両側面に当接するように構成されており、環状凸部７２２の両側面にそれぞれ設けられた複数の突起７２２ａは一対のバックアップリング７３０に当接可能に構成されている。

以上のような構成により、この密封装置７００の場合には、ゴムリング７２０における本体部７２１の環状溝に対する往復移動が抑制されると共に、環状凸部７２２の首振り動作が抑制される。これにより、環状凸部７２２の首振り動作に起因する不具合を抑制することができる。

しかしながら、密封装置７００の両側の油圧の高低が切り換わる間隔が極めて短い場合には、一対のバックアップリング７３０の軸方向及び径方向への移動も激しくなり、バックアップリング７３０とゴムリング７２０との間で発生する摺動も無視することができず、上記のような対策では不十分であった。

特開２００５−２２１０２８号公報 実開昭５８−７０５０４号公報

本発明の目的は、耐久性の向上を図った密封装置を提供することにある。

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。

すなわち、本発明の密封装置は、
相対的に往復移動する２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着されて、これら２部材間の環状隙間を封止する密封装置において、
前記２部材のうちの他方の部材に摺動自在に設けられる樹脂製のシールリングと、
前記環状溝に装着され、該環状溝の溝底面に密着すると共に、前記シールリングを前記他方の部材に向けて押圧する環状凸部を有するゴム状弾性体製のゴムリングと、
前記ゴムリングの環状凸部及び前記シールリングを挟み込むように、かつ前記ゴムリングにおける本体部と密着し得るように設けられると共に、前記２部材間の微小隙間への前記シールリングの一部のはみ出しを抑制する第１及び第２バックアップリングと、
を備える密封装置であって、
前記ゴムリングにおける本体部の両側面には、前記環状溝の両側面をそれぞれ押圧する複数の突起が設けられており、
前記ゴムリングにおける環状凸部の両側面には、第１及び第２バックアップリングを前記環状溝の両側面に向けてそれぞれ押圧する複数の突起が設けられており、
第１及び第２バックアップリングにおける各側面には、これら第１及び第２バックアップリングが前記環状溝の両側面にそれぞれ密着した状態においても、前記環状凸部側に流体を導く流路を形成する溝が設けられており、
前記ゴムリングにおける本体部と第１バックアップリングのうちの少なくともいずれか一方、及び前記ゴムリングにおける本体部と第２バックアップリングのうちの少なくともいずれか一方には、第１及び第２バックアップリングが前記ゴムリングにおける本体部と密着した状態においても、前記環状凸部側に流体を導く流路を形成する溝が設けられていることを特徴とする。

このように、本発明は、ゴムリングにおける本体部の両側面に設けられた複数の突起が環状溝の両側面をそれぞれ押圧する構成を採用している。また、本発明は、ゴムリングにおける環状凸部の両側面に設けられた複数の突起が第１及び第２バックリングを環状溝の両側面に向けてそれぞれ押圧する構成を採用している。更に、第１及び第２バックアップ
リングとゴムリングにおける本体部とは密着し得る構成を採用している。

このような構成を採用したことにより、ゴムリングと第１及び第２バックアップリングは、環状溝内での移動が抑制され、かつゴムリングにおける環状凸部の首振り動作が抑制される。これにより、ゴムリングにおける環状凸部の首振り動作に起因する亀裂を抑制することができ、ゴムリングとシールリングとの間の摺動、及びゴムリングと第１及び第２バックアップリングとの間の摺動に起因する摩耗を抑制することができる。従って、密封装置の耐久性を向上させることができる。

また、本発明は、第１及び第２バックアップリングが環状溝の両側面にそれぞれ密着した状態においても、環状凸部側に流体を導く流路が形成される構成を採用している。更に、本発明は、第１及び第２バックアップリングがゴムリングにおける本体部と密着した状態においても、環状凸部側に流体を導く流路が形成される構成を採用している。

従って、流体の導入経路がなくなることに起因する吹き抜け現象を抑制することができる。なお、吹き抜け現象とは、流体圧力（密封対象流体の圧力）がゴムリング側に回らずに、バックアップリングの外周側からシールリングの外周側を介して流体の漏れが生じてしまい、密封機能が低下する現象をいう。

以上説明したように、本発明によれば、耐久性の向上を図ることができる。

図１は本発明の実施例に係る密封装置が適用された油圧シリンダの一部破断斜視図である。 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構成する部材の概略図である。 図４は本発明の実施例に係る密封装置を構成する部材の概略図である。 図５は本発明の実施例に係る密封装置の装着状態を示す模式的断面図である。 図６は従来例１に係る密封装置の模式的断面図である。 図７は従来例２に係る密封装置の模式的断面図である。

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。

（実施例）
図１〜図５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。本実施例に係る密封装置は、各種油圧シリンダなど、往復移動する２部材間の環状隙間を封止する用途に好適に用いられる。本実施例では、その一例として、油圧シリンダに適用される場合を説明する。

＜油圧シリンダ＞
特に図１を参照して、本発明の実施例に係る密封装置が適用される油圧シリンダについて説明する。油圧シリンダ５００は、２部材のうちの一方の部材としてのピストン２００と、２部材のうちの他方の部材としてのシリンダ３００とを備えている。そして、これらピストン２００とシリンダ３００との間の環状隙間を封止するシーリングシステムＳ１，
Ｓ２が、油圧シリンダ５００の軸方向の２箇所にそれぞれ設けられている。これにより、ピストン２００とシリンダ３００との間には、２つの密封空間Ｋ１，Ｋ２が形成される。なお、シーリングシステムＳ１はピストン２００側に固定され、シーリングシステムＳ２はシリンダ３００側に固定される。

このような構成により、シリンダ３００に設けられた開口部３０１，３０２から、それぞれ密封空間Ｋ１，Ｋ２に送り込む油の油圧Ｐ１，Ｐ２を制御することによって、ピストン２００をシリンダ３００に対して往復移動させることができる。

ここで、シーリングシステムは、一般的に、主として油圧を緩衝する機能を有するものや、主として油漏れを防止する機能を有するものなど、それぞれ異なる役割を備えた複数の密封装置によって構成される。

本実施例に係る密封装置１００は、軸方向の両側が密封空間Ｋ１，Ｋ２となるシーリングシステムＳ１において、主として油漏れを防止する機能を有する密封装置として、好適に用いられる。

＜密封装置の構成＞
特に図２〜図４を参照して、本発明の実施例に係る密封装置１００の構成について説明する。なお、図２は、外力を受けていない状態（密封装置が装着されていない状態）における密封装置を構成する各部材の模式的断面図を示したものである。ここで、図２においては、密封装置を構成する各部材の配置関係や寸法関係を明確にするために、各部材については、それぞれ他の部材からの外力を受けていない状態を示している。従って、図２では部材同士が一部重なって示されている。図３（ａ）は本発明の実施例に係る密封装置を構成するシールリングの模式的断面図である。図３（ｂ−１）（ｂ−２）（ｂ−３）は本発明の実施例に係る密封装置を構成するバックアップリングの概略図である。このうち、（ｂ−１）は模式的断面図であり、（ｂ−２）は側面図の一部であり、（ｂ−３）は内周面側から見た図の一部（（ｂ−２）中、矢印Ｐ方向に見た図）である。図４は本発明の実施例に係る密封装置を構成するゴムリングの概略図である。なお、図４において、（ａ）は模式的断面図であり、（ｂ）は側面図の一部である。

本実施例に係る密封装置１００は、ピストン２００の外周に設けられた環状溝に装着されて、ピストン２００とシリンダ３００との間の環状隙間を封止するものである。この密封装置１００は、シールリング１１０と、ゴムリング１２０と、一対のバックアップリング（以下、第１バックアップリング１３０ａ，第２バックアップリング１３０ｂと称する）とから構成される。

シールリング１１０は、その外周面がシリンダの内周面に対して摺動するように設けられるもので、耐摩耗性に優れた樹脂材（例えば、四フッ化エチレン樹脂）によって構成される。

ゴム状弾性体製のゴムリング１２０は、ピストン２００に設けられた環状溝の溝底面に密着する本体部１２１と、シールリング１１０をシリンダ３００の内周面に向けて押圧する環状凸部１２２とから構成される。そして、本体部１２１の両側面には、それぞれ突起１２１ａが設けられている。また、環状凸部１２２の両側面にも、それぞれ突起１２２ａが設けられている。なお、これらの突起１２１ａ，１２２ａは周方向に所定の間隔で複数設けられている（図４（ｂ）参照）。また、本体部１２１における外周面には、軸方向に伸びる溝１２１ｂが設けられている。この溝１２１ｂは、周方向に所定の間隔で複数設けられている。また、この溝１２１ｂは、環状凸部１２２の両側にそれぞれ設けられている（後述する図５参照）。

また、第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂはピストン２００とシリンダ３００との間の微小隙間へのシールリング１１０の一部のはみ出しを抑制するために設けられている。これら第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂも耐摩耗性に優れた樹脂材など（例えばナイロン）によって構成される。そして、これら第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂは、密封装置１００が環状溝に装着された状態において、ゴムリング１２０の環状凸部１２２及びシールリング１１０を挟み込むように、かつゴムリング１２０における本体部１２１と密着し得るように設けられる。また、第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂの側面には、径方向に伸びる溝１３１が設けられている。この溝１３１は、周方向に所定の間隔で複数設けられている。

＜密封装置の装着状態＞
特に図５を参照して本発明の実施例に係る密封装置の装着状態について説明する。本実施例に係る密封装置１００は、上記の通り、ピストン２００の外周に設けられた環状溝２０１に装着されて、ピストン２００とシリンダ３００との間の環状隙間を封止するものである。

ここで、第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂの軸方向の幅をＷ１，径方向の幅をＴ１とする（図３（ｂ）参照）。そして、ゴムリング１２０における環状凸部１２２の軸方向の幅をＷ２，本体部１２１の軸方向の幅をＷ３，本体部１２１の径方向の幅をＴ２とする（図４参照）。また、密封装置１００が装着される環状溝２０１の軸方向の幅をＷ０とする。更に、環状溝２０１の溝底面からシリンダ３００の内周面までの距離をＤとする（図５参照）。

本実施例に係る密封装置１００においては、密封装置１００が環状溝２０１に装着された状態において、以下の関係式を満たすように設定されている。

すなわち、
２×Ｗ１＋Ｗ２＞Ｗ０
Ｗ３＞Ｗ０
Ｄ−（Ｔ１＋Ｔ２）＝０ｍｍ〜０．３ｍｍ
を満たすように設定されている。

このように設定したことによって、密封装置１００が環状溝２０１に装着された状態においては、ゴムリング１２０における本体部１２１の両側面に設けられた複数の突起１２１ａが環状溝２０１の両側面をそれぞれ押圧した状態となる。

また、ゴムリング１２０における環状凸部１２２の両側面に設けられた複数の突起１２２ａが、第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂを環状溝２０１の両側面に向けてそれぞれ押圧した状態となる。これにより、第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂが環状溝２０１の両側面にそれぞれ密着した状態となる。ただし、第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂにそれぞれ設けられている溝１３１によって、環状凸部１２２側に流体（油）を導く流路が確保される。

更に、ゴムリング１２０における本体部１２１とシリンダ３００の内周面との間に設けられる第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂは殆どクリアランスがない状態で配置される。従って、第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂは、ゴムリング１２０における本体部１２１に対して密着し得
る状態となる。ただし、ゴムリング１２０における本体部１２１の外周面に設けられている溝１２１ｂによって、環状凸部１２２側に流体（油）を導く流路が確保される。

＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
以上説明したように、本実施例に係る密封装置１００は、ゴムリング１２０における本体部１２１の両側面に設けられた複数の突起１２１ａが環状溝２０１の両側面をそれぞれ押圧する構成を採用している。また、ゴムリング１２０における環状凸部１２２の両側面に設けられた複数の突起１２２ａが第１バックリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂを環状溝２０１の両側面に向けてそれぞれ押圧する構成を採用している。更に、第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂとゴムリング１２０における本体部１２１とは密着し得る構成を採用している。

このような構成を採用したことにより、ゴムリング１２０，第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂは、環状溝２０１内での移動が抑制され、かつゴムリング１２０における環状凸部１２２の首振り動作が抑制される。これにより、ゴムリング１２０における環状凸部１２２の首振り動作に起因する亀裂を抑制することができ、ゴムリング１２０とシールリング１１０との間の摺動、及びゴムリング１２０と第１バックアップリング１３０ａや第２バックアップリング１３０ｂとの間の摺動に起因する摩耗を抑制することができる。特に、本実施例においては、第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂにおける環状溝２０１内での移動を抑制したことで、密封装置１００の両側の油圧の高低が切り換わる間隔が極めて短い場合であっても、環状凸部１２２の首振り動作を効果的に抑制し、かつ各部材同士の摺動摩耗を効果的に抑制することができる。従って、密封装置１００の耐久性を向上させることができる。

また、本実施例に係る密封装置１００は、第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂが環状溝２０１の両側面にそれぞれ密着した状態においても、環状凸部１２２側に流体としての油を導く流路が形成される構成を採用している。更に、本実施例に係る密封装置１００は、第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂがゴムリング１２０における本体部１２１と密着した状態においても、環状凸部１２２側に流体としての油を導く流路が形成される構成を採用している。

従って、流体（油）の導入経路がなくなることに起因する吹き抜け現象を抑制することができる。

（その他）
上記実施例においては、第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂがゴムリング１２０における本体部１２１と密着した状態においても、環状凸部１２２側に流体を導く流路を、本体部１２１に設けた溝１２１ｂにより形成する場合を説明した。しかしながら、この流路は、第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂにおける本体部１２１との密着面側に溝を設けることによって形成することも可能である。勿論、本体部１２１側と、第１バックアップリング１３０ａ及び第２バックアップリング１３０ｂ側にそれぞれ溝を設ける構成を採用してもよい。

１００ 密封装置
１１０ シールリング
１２０ ゴムリング
１２１ 本体部
１２１ａ 突起
１２１ｂ 溝
１２２ 環状凸部
１２２ａ 突起
１３０ａ 第１バックアップリング
１３０ｂ 第２バックアップリング
１３１ 溝
２００ ピストン
２０１ 環状溝
３００ シリンダ
３０１，３０２ 開口部
５００ 油圧シリンダ

Claims (1)

1. 相対的に往復移動する２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝に装着されて、これら２部材間の環状隙間を封止する密封装置において、
   前記２部材のうちの他方の部材に摺動自在に設けられる樹脂製のシールリングと、
   前記環状溝に装着され、該環状溝の溝底面に密着すると共に、前記シールリングを前記他方の部材に向けて押圧する環状凸部を有するゴム状弾性体製のゴムリングと、
   前記ゴムリングの環状凸部及び前記シールリングを挟み込むように、かつ前記ゴムリングにおける本体部と密着し得るように設けられると共に、前記２部材間の微小隙間への前記シールリングの一部のはみ出しを抑制する第１及び第２バックアップリングと、
   を備える密封装置であって、
   前記ゴムリングにおける本体部の両側面には、前記環状溝の両側面をそれぞれ押圧する複数の突起が設けられており、
   前記ゴムリングにおける環状凸部の両側面には、第１及び第２バックアップリングを前記環状溝の両側面に向けてそれぞれ押圧する複数の突起が設けられており、
   第１及び第２バックアップリングにおける各側面には、これら第１及び第２バックアップリングが前記環状溝の両側面にそれぞれ密着した状態においても、前記環状凸部側に流体を導く流路を形成する溝が設けられており、
   前記ゴムリングにおける本体部と第１バックアップリングのうちの少なくともいずれか一方、及び前記ゴムリングにおける本体部と第２バックアップリングのうちの少なくともいずれか一方には、第１及び第２バックアップリングが前記ゴムリングにおける本体部と密着した状態においても、前記環状凸部側に流体を導く流路を形成する溝が設けられていることを特徴とする密封装置。

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