JP5507273B2 - 密封装置およびこれを用いるポンプ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、密封技術に係る密封装置と、この密封装置を用いるポンプ装置とに関するものである。本発明の密封装置は例えば、自動車等車両におけるポンプ装置用軸シールとして用いられる。また本発明の密封装置はこのほか、回転・往復動用の密封装置であって蓄圧開放機能を必要とするものとして用いられる。
図９に示す回転ポンプ装置５１に用いる軸シールとして従来、図１０に示す密封装置１０１が知られている。この密封装置１０１はシールリング１０２およびバックリング１０３の組み合わせよりなり、バックリング１０３としては圧縮タイプのスクイーズパッキンであるＯリングが用いられている。
しかしながらこの従来の密封装置１０１では、ポンプ装置５１の使用頻度を高めると、シールリング１０２と軸６０との回転摺動に伴う膜圧の上昇により、吸入側管路５５から中間室Ｂ（当該密封装置１０１とその大気側に配置されるシール部材（大気側オイルシール）６３との間の空間）へ流体が圧送され、中間室Ｂに蓄圧現象が発生する可能性がある。そしてこれが解消されない場合、大気側のシール部材６３のシール性を低下させる懸念があるため、ポンプ装置５１の使用頻度が制限される。
一方、近年、車両用ブレーキ装置において、ＡＢＳを複合的に制御することで自動車の安全性、利便性を向上させる機能（ＥＳＣ機能）が求められているが、上記従来の密封装置１０１を用いるポンプ装置５１では上記のとおり蓄圧の懸念があるため、作動頻度を高くすることが困難であり、密封装置１０１に対し蓄圧を開放する機能が必要となっている。
蓄圧開放機能は、これを密封装置１０１もしくは大気側シール部材６３の何れかに与えることで問題解決可能となるが、大気側シール部材６３に蓄圧開放機能を与えることは外部への油漏れとなるため、環境汚染防止のためにも密封装置１０１に対し蓄圧開放機能を与えることが求められる。
本発明は以上の点に鑑みて、蓄圧開放機能を備える密封装置と、これを用いるポンプ装置とを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の請求項１による密封装置は、シリンダと前記シリンダの軸孔に挿通した軸との間に装着されて軸方向一方の空間から軸方向他方の空間へ密封流体が漏洩するのを抑制する密封装置であって、前記シリンダの軸孔内周に配置されて前記軸の周面に摺動自在に密接するシールリングと、前記シールリングの外周に配置されて前記シールリングおよびシリンダ間を密封するバックリングとを有する密封装置において、前記バックリングは、内周リップおよび外周リップを環状基部の軸方向一方の端部に備えるとともに当該バックリングに径方向つぶし代を設定するための環状突起を前記環状基部の外周面に備えたリップパッキンよりなり、前記外周リップは、前記シリンダに密接して前記密封流体を密封するとともに前記軸方向他方の空間に蓄圧現象が生じたときにその圧力に押されて前記シリンダから離間し前記蓄圧を開放する機能を有し、前記環状突起には、前記蓄圧を前記外周リップへ導入するための流路が設けられ、当該密封装置は、自動車等車両におけるブレーキ制御用ポンプ装置の軸シールとして用いられることを特徴とする。
また、本発明の請求項２による密封装置は、上記した請求項１記載の密封装置において、前記流路は、溝状流路であることを特徴とする。
また、本発明の請求項３による密封装置は、上記した請求項１または２記載の密封装置において、前記リップパッキンにおける環状突起および外周リップ先端部がシリンダに密接した状態で外周リップ基端部および環状基部はシリンダに密接しないことにより両リップ間の溝底部の径方向つぶし代を持たない設定とされていることを特徴とする。
また、本発明の請求項４による密封装置は、上記した請求項１ないし３の何れかに記載の密封装置において、前記リップパッキンにおける環状基部の内周面および内周リップの内周面が軸方向全長に亘って軸方向ストレートな円筒面状に成形されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項５による密封装置は、上記した請求項１ないし４の何れかに記載の密封装置において、当該密封装置を装着するための環状の装着溝が前記シリンダの軸孔内周面に設けられ、前記蓄圧を前記外周リップへ導入するための流路が前記シールリングの軸方向他方の端面部および／または前記装着溝の軸方向他方の側面部に設けられていることを特徴とする。
更にまた、本発明の請求項６によるポンプ装置は、シリンダに設けた軸挿入孔に駆動軸を挿入し、前記シリンダ内に収納された回転式ポンプ機構を前記駆動軸を介して駆動して流体を吸入・吐出し、吐出される流体の圧力を上昇させるためのポンプ装置であって、前記軸挿入孔の内周に液密的に配置されて前記駆動軸の周面に摺動自在に密接するシールリングと、該シールリングの外周に配置されて前記シールリングおよび前記シリンダ間を密封するバックリングと、前記軸挿入孔の開口端内周に液密的に配置されて前記駆動軸の周面に摺動自在に密接するとともに前記シールリングおよび前記バックリングとの間に中間室を形成するシール部材とからなる密封機構が前記ポンプ機構と前記軸挿入孔の開口端との間に配設されてなるポンプ装置において、前記バックリングは、内周リップおよび外周リップを環状基部の軸方向一方の端部に備えるとともに当該バックリングに径方向つぶし代を設定するための環状突起を前記環状基部の外周面に備えたリップパッキンよりなり、前記外周リップは、前記シリンダに密接して流体を密封するとともに前記中間室に蓄圧現象が生じたときにその圧力に押されて前記シリンダから離間し前記蓄圧を前記ポンプ機構と前記シールリングおよび前記リップパッキンとの間の空間に開放する機能を有し、前記環状突起には、前記蓄圧を前記外周リップへ導入するための流路が設けられていることを特徴とする。
上記構成を有する本発明の密封装置は、シールリングおよびバックリングの組み合わせよりなり、このうち後者のバックリングが従来のようにスクイーズパッキンではなくリップパッキンによって構成され、すなわち環状基部の軸方向一方の端部に内周リップおよび外周リップを一体に備えるリップパッキンによって構成されている。外周リップは、シリンダに密接して密封流体を密封するものであるが、その密封作用について方向性を備えており、背面方向から蓄圧が作用すると圧力に押されてシリンダから離間し、このとき蓄圧を開放する機能を発揮する。したがって外周リップはその背面側に生じる蓄圧現象に対し一種の圧力開放弁として作用するものであって、その開弁動作によって蓄圧を開放する。弁閉時が通常の密封作用時、弁開時が蓄圧開放時である。
尚、バックリングとして従来のスクイーズパッキンをリップパッキンに変更すると、バックリングがシールリングを軸へ押し付ける力（押し付け荷重）が低下することが懸念される。そこで本発明では、バックリング（リップパッキン）における環状基部の外周面に径方向つぶし代を設定するための環状突起を一体に備える構成とし、この環状突起による径方向つぶし代によって押し付け加重を確保することにした。環状突起は環状基部の外周面の少なくとも軸方向一部に設ければ十分であり、その大きさ（径方向高さや軸方向幅など）に応じて押し付け荷重の大小を調整することが可能である。
また、本発明では、上記外周リップによる蓄圧開放動作を円滑にするため、以下のような工夫が施されている。
（１） 上記したようにリップパッキンにおける環状基部の外周面に環状突起を一体に備えると、この環状突起が堰（シールダム）となって、リップパッキン背面側の蓄圧が外周リップに達しないことが懸念される。そこで本発明では、環状突起に流路を設け、この流路を通って蓄圧が外周リップに達する構成とした。流路は環状突起上を軸方向に延びる溝形状でも良いし、環状突起を貫通して軸方向に延びる孔形状でも良い。
（２） 上記リップパッキンは、環状基部の軸方向一方の端部に内周リップおよび外周リップを一体に備える形状であるので、その断面形状からしてＵパッキンと称されることもあり、Ｕパッキンは公知の密封要素である。しかしながら従来のＵパッキンは、両リップ間の溝底部に径方向つぶし代が設定されるのが一般であるところ、このように溝底部につぶし代が設定されると、このつぶし代によって外周リップの弾性変形が規制され、外周リップが円滑に開閉動作し得ないことが懸念される。そこで本発明では、リップパッキンにおける環状突起および外周リップ先端部がシリンダに密接した状態でリップ基端部および環状基部はシリンダに密接しないことにより両リップ間の溝底部の径方向つぶし代を持たない設定とされており、これによれば、つぶし代によって外周リップが拘束されないため、外周リップが開閉動作しやすくなる。尚、ここでリップ基端部および環状基部は、溝底部に径方向つぶし代を発生させなければ良いので、接触面圧零の状態でシリンダに接触するものであっても良い。
（３） 従来のＵパッキンは、内周リップおよび外周リップがその断面形状においてラッパ状に開く形状であるのが一般であるところ、このような形状であると、Ｕパッキンをシールリングの外周に装着した状態で内周リップによって環状基部が持ち上げられるので、環状基部およびシールリング間に径方向隙間が発生する。したがって蓄圧が高まるとＵパッキンは先ずはこの隙間を無くすように弾性変形し、この分、外周リップの開放動作が遅れることになり、開放のタイミングの制御が困難となる。そこで本発明では、リップパッキンにおける環状基部の内周面および内周リップの内周面は当初から軸方向全長に亘って軸方向ストレートな円筒面状に成形されており、これによれば当初から径方向隙間が生じないために、開放のタイミングの制御が容易となる。また、このような形状であれば、上記環状突起による径方向押し付け加重がシールリングに伝わりやすい利点もある。
（４） 本発明の密封装置は、シリンダの軸孔内周面に設けた環状の装着溝に装着される場合があり、この場合シールリングの端面部と装着溝の側面部とが密接すると、ここで締め切りとなってリップパッキン背面側の蓄圧が外周リップに達しないことが懸念される。そこで本発明では、シールリングの端面部および／または装着溝の側面部に流路を設け、この流路を通って蓄圧が外周リップに達する構成とした。流路は一般に径方向に延びる溝形状となる。
本発明の密封装置は、ポンプ装置に用いることが可能であり、特に上記請求項６に記載したポンプ装置に用いられる。請求項６に記載したポンプ装置においては、シールリングおよびバックリングが密封装置を構成し、該密封装置およびシール部材が密封機構を構成している。
本発明は、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明においては上記したように、シールリングおよびバックリングの組み合わせよりなる密封装置またはこれを用いるポンプ装置において、バックリングがリップパッキンによって構成され、このリップパッキンが軸方向一方側の空間へ蓄圧を開放する密封作用を備えている。したがって密封装置の軸方向他方側の空間に発生する蓄圧現象を解消もしくは低減させることができる。これにより、ポンプ等密封装置装着機器の密封装置と、軸方向他方側にある例えば大気側シール部材との間の蓄圧現象を開放することで、密封流体の大気側シール部材からポンプ外部への漏れおよび大気側シール部材のシール性低下を防止でき、ポンプ等密封装置装着機器の使用頻度の制限を緩和することができる。また、リップパッキンにおける環状基部の外周面に径方向つぶし代を設定するための環状突起が一体に備えられているために、この環状突起による径方向つぶし代によって、シールリングを軸へ押し付ける押し付け加重を確保することができる。したがって蓄圧開放機能を備え、なおかつ優れたシール性を発揮することが可能な密封装置を提供することができる。環状突起には蓄圧を外周リップへ導入するための流路が円周上一部に設けられているため、環状突起が蓄圧の流れを阻害することはない。流路は、環状突起の外周面に設ける溝状であると、加工が容易である。
またこれに加えて、内周リップおよび外周リップ間の溝底部の径方向つぶし代を持たない設定とされること、リップパッキンにおける環状基部の内周面および内周リップの内周面が軸方向全長に亘って軸方向ストレートな円筒面状に成形されること、ならびに蓄圧を外周リップへ導入するための流路がシールリングの軸方向他方の端面部および／または装着溝の軸方向他方の側面部に設けられることなどによって、外周リップの開閉による蓄圧開放動作を円滑化させることができる。
また、本発明の密封装置が自動車等車両におけるブレーキ制御用ポンプ装置等のポンプ装置の軸シールとして用いられる場合には、これらのシールないしポンプ装置において上記の効果を得ることができる。
本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１） シール（密封装置）のバックリングをスクイーズタイプからリップパッキン（ゴム製リップパッキン）に変更することで、蓄圧発生時にはリップが開き、蓄圧を開放することが可能となる。
（２） 大気側の溝壁面もしくはシールリング（樹脂製シールリング）の大気側に流路（スリット、貫通孔）を設定することで、溝壁面とシールリングでシールして蓄圧してしまうことを避け、リップパッキンへ向けて圧力を逃がすことができる。
（３） バックリングをリップパッキンとすることで、バックリングによるシールリング内周面への面圧が低下するため、腰部（環状基部）につぶし代を有する突起を付けて、面圧を補う。但し、腰部のつぶし代で蓄圧をシールしてしまわないように、腰部の突起には蓄圧をリップ部に導入するための流路（スリット、貫通孔）を設定する。
（４） リップパッキンは、耐久性を考慮して一般に溝底につぶし代を持たせる設定とするが、本発明のリップパッキンは、蓄圧開放機能を向上させるために溝底につぶし代を持たない設定とする。
（５） リップパッキンのシールリングと接触する内周側を軸方向にストレートな円筒内周面とすることで、内周側がシールリングに安定して接触させることが可能となる。これにより蓄圧発生時に外周リップが作動しやすくなり、安定して蓄圧開放効果が得られるようになる。また、内周側を平坦とすることで、腰部突起による面圧をシールリングに効率的に伝えることが可能となる。
（２） 大気側の溝壁面もしくはシールリング（樹脂製シールリング）の大気側に流路（スリット、貫通孔）を設定することで、溝壁面とシールリングでシールして蓄圧してしまうことを避け、リップパッキンへ向けて圧力を逃がすことができる。
（３） バックリングをリップパッキンとすることで、バックリングによるシールリング内周面への面圧が低下するため、腰部（環状基部）につぶし代を有する突起を付けて、面圧を補う。但し、腰部のつぶし代で蓄圧をシールしてしまわないように、腰部の突起には蓄圧をリップ部に導入するための流路（スリット、貫通孔）を設定する。
（４） リップパッキンは、耐久性を考慮して一般に溝底につぶし代を持たせる設定とするが、本発明のリップパッキンは、蓄圧開放機能を向上させるために溝底につぶし代を持たない設定とする。
（５） リップパッキンのシールリングと接触する内周側を軸方向にストレートな円筒内周面とすることで、内周側がシールリングに安定して接触させることが可能となる。これにより蓄圧発生時に外周リップが作動しやすくなり、安定して蓄圧開放効果が得られるようになる。また、内周側を平坦とすることで、腰部突起による面圧をシールリングに効率的に伝えることが可能となる。
（６） リップパッキンの外周リップの軸方向長さを内周側リップの軸方向長さよりも短くすることで、外周リップからの蓄圧開放動作を妨げることなく、スムーズに蓄圧の開放が可能になる。
（７） リップパッキンは、蓄圧発生時に開放動作がスムーズに動くよう、リップを薄く長く設定する。
（８） リップパッキンは、蓄圧発生時に開放動作がスムーズに動き、また耐圧性も確保できるよう、ゴム硬度を６０°〜８０°（ゴム硬度Ｈｓ；ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠し、タイプＡデュロメーターで測定した）に設定する。
（９） リップパッキンは、ブレーキ用ポンプに使用するため、ブレーキフルードに耐性のあるＥＰＤＭを用いる。
（１０）シールリングに回り止めを設定することで、パッキンには回転方向の動きが伝わらないため、リップの摩耗・破損等が生じず、長寿命化することができる。尚、回り止めは、切欠およびピンの組み合わせの他、キーによるものや、上記特許文献１に記載のあるようなフランジ、二面幅、複数溝等でも良い。
（７） リップパッキンは、蓄圧発生時に開放動作がスムーズに動くよう、リップを薄く長く設定する。
（８） リップパッキンは、蓄圧発生時に開放動作がスムーズに動き、また耐圧性も確保できるよう、ゴム硬度を６０°〜８０°（ゴム硬度Ｈｓ；ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠し、タイプＡデュロメーターで測定した）に設定する。
（９） リップパッキンは、ブレーキ用ポンプに使用するため、ブレーキフルードに耐性のあるＥＰＤＭを用いる。
（１０）シールリングに回り止めを設定することで、パッキンには回転方向の動きが伝わらないため、リップの摩耗・破損等が生じず、長寿命化することができる。尚、回り止めは、切欠およびピンの組み合わせの他、キーによるものや、上記特許文献１に記載のあるようなフランジ、二面幅、複数溝等でも良い。
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
図１は、本発明の実施例に係る密封装置１の要部断面を示している。また図２は、同密封装置１に備えられるバックリング２１としてのリップパッキン２２の要部拡大断面を示し、図３は図２におけるＣ−Ｃ線断面を示している。当該実施例に係る密封装置１は、自動車等車両におけるブレーキ制御用ポンプ装置の軸シールとして大気側シール部材等とともに用いられるものであって、以下のように構成されている。図の左方向が軸方向一方であって密封流体側、右方向が軸方向他方であって大気側である。
すなわち当該密封装置１は、シリンダ（ハウジング）５３とこのシリンダ５３の軸孔に挿通した軸６０との間に装着されて軸方向一方の空間Ａから軸方向他方の空間（中間室）Ｂへ密封流体が漏洩するのを抑制するものであって、シリンダ５３の軸孔内周に回り止めされた状態で配置されて軸６０の周面に摺動自在に密接するシールリング１１と、このシールリング１１の外周に配置されてシールリング１１およびシリンダ５３間を密封するバックリング２１としてのリップパッキン２２とを有している。シリンダ５３の軸孔内周面には環状の装着溝６４が設けられているので、当該密封装置１はこの装着溝６４内に装着されている。
シールリング１１は、所定の樹脂材料によって円筒状に成形され、その内周面に軸６０に対する摺動面１２を有し、外周面にリップパッキン２２を保持するための環状の保持溝１３を有している。また軸方向一方の端部に円周上一部の切欠１４が設けられ、この切欠１４にシリンダ５３に立設したピン等の回り止め部材６５が係合することにより回り止めがなされている。シールリング１１の樹脂材料としては、ＰＴＦＥが望ましく、ＰＡ、ＰＦＡ、ＰＥＥＫ、ＰＯＭまたはＰＰＳ等であっても良い。
リップパッキン２２は、所定のゴム状弾性体たとえばＥＰＤＭゴムによって環状に成形され、断面略矩形状の環状基部２３を有し、この環状基部２３の軸方向一方の端部に内周リップ２４および外周リップ２５が一体に設けられている。また環状基部２３の外周面であって軸方向他方の端部に、径方向つぶし代Ｄ（図２参照）を設定するための環状突起２６が一体に設けられている。
上記構成のシールリング１１およびリップパッキン２２が組み合わされて装着されると、シールリング１１の内周面の摺動面１２が軸６０の周面に摺動自在に密接し、シールリング１１および軸６０間がシールされる。またリップパッキン２２の外周リップ２５がその先端部２５ａでシリンダ５３の内周面に密接し、リップパッキン２２およびシリンダ５３間がシールされる。また環状突起２６がシリンダ５３の内周面に密接して径方向つぶし代Ｄが発生するので、リップパッキン２２がシールリング１１に密接し、リップパッキン２２およびシールリング１１間がシールされる。環状突起２６によるつぶし代Ｄはシールリング１１に及ぶので、シールリング１１が適切な接触面圧をもって軸６０の周面に密接する。
外周リップ２５は、上記したようにシリンダ５３の内周面に密接して密封流体を密封するが、その密封作用について方向性を備えるものであって、背面方向から蓄圧が作用すると圧力に押されてシリンダ５３から離間し、これにより蓄圧を開放する。蓄圧は当該密封装置１と大気側シール部材との間の空間（中間室）Ｂに発生する。したがって当該密封装置１によれば、空間Ｂの蓄圧を開放することで、大気側シール部材からポンプ外部への漏れおよび大気側シール部材のシール性低下を防止でき、ポンプ等密封装置装着機器の使用頻度の制限を緩和することができる。
また、当該密封装置１では、上記外周リップ２５による蓄圧開放動作を円滑化するため、以下の構成が付加されている。
（１） 上記したようにリップパッキン２２における環状基部２３の外周面に環状突起２６が一体に設けられると、この環状突起２６が全周に亘ってシリンダ５３の内周面に密接することにより堰（シールダム）となって、空間Ｂの蓄圧が外周リップ２５に達しないことが懸念される。そこで当該密封装置１では、環状突起２６に軸方向に貫通する流路２７が設けられ、この流路２７を通って蓄圧が外周リップ２５に達する構成とされている。図３に示すように流路２７は、環状突起２６の外周面に形成された溝状流路として設けられているが、このほか図４に示すような貫通孔状のものであっても良い。流路２７は円周上一箇所にまたは複数個所に設けられている。尚、図３および図４において、各図（Ａ）は装着前自由状態における流路２７の形状を示しており、これがシリンダ５３に装着されると径方向つぶし代Ｄの関係で各図（Ｂ）に示すように変形するが、変形後も空洞部が確保されて蓄圧が通過可能とされている。
（２） 上記リップパッキン２２は、環状基部２３の軸方向一方の端部に内周リップ２４および外周リップ２５を一体に備える形状であるので、その断面形状からしてＵパッキンと称されることもある。従来のＵパッキンは両リップ２４，２５間の溝底部２８に径方向つぶし代が設定されるのが一般であるところ、このように溝底部２８につぶし代が設定されると、外周リップ２５が円滑に開閉動作し得ないことが懸念される。そこで当該密封装置１では、リップパッキン２２における環状突起２６および外周リップ２５の先端部２５ａがシリンダ５３に密接した状態で外周リップ２５の基端部２５ｂおよび環状基部２３はシリンダ５３に密接しないことにより両リップ２４，２５間の溝底部２８の径方向つぶし代を持たない設定とされており、これによれば、つぶし代によって外周リップ２５が拘束されないため、外周リップ２５が開閉動作しやすくなる。このため、環状突起２６および外周リップ先端部２５ａの外径寸法はシリンダ５３の内径寸法よりも大きく設定されているが、外周リップ基端部２５ｂおよび環状基部２３の外径寸法はシリンダ５３の内径寸法以下の大きさに設定されている。
（３） 比較例として図５（Ａ）に示すように、従来のＵパッキン１１１は、内周リップ１１２および外周リップ１１３がその断面形状においてラッパ状に開く形状であるのが一般であるところ、このような形状であると、Ｕパッキン１１１をシールリング１１の外周に装着した状態で内周リップ１１２によって環状基部１１４が持ち上げられるので、環状基部１１４およびシールリング１１間に径方向隙間１１５が発生する。したがって同図（Ｂ）に示すように、蓄圧が高まるとＵパッキン１１１は先ずはこの隙間１１５を無くすように弾性変形し、この分、外周リップ１１３の開放動作が遅れることになり、開放のタイミングの制御が困難となる。そこで当該密封装置１では、リップパッキン２２における環状基部２３の内周面２３ａおよび内周リップ２４の内周面２４ａが当初から軸方向全長に亘って軸方向ストレートな円筒面状に成形されており、これによれば当初から径方向隙間が生じないため、開放のタイミングの制御が容易となる。また、このような形状であれば、環状突起２６による径方向押し付け加重がシールリング１１に伝わりやすい。
（４） リップパッキン２２における外周リップ２５の軸方向長さＬ１が内周リップ２４の軸方向長さＬ２よりも短く設定されており（Ｌ１＜Ｌ２）、これにより外周リップ２５が円滑に開放動作する構成とされている。すなわち外周リップ２５の軸方向長さＬ１が内周リップ２４の軸方向長さＬ２よりも長い場合には、蓄圧開放のために外周リップ２５が開閉する際に、外周リップ２５の先端部がシールリング１１の壁面（保持溝１３の側面部）１３ａと干渉しやすくなり、外周リップ２５が円滑に開放動作しないことがある。これに対し、外周リップ２５の軸方向長さＬ１が内周リップ２４の軸方向長さＬ２よりも短く設定されていれば、蓄圧作用時、内周リップ２４がシールリング１１の壁面１３ａと先に当たり、外周リップ２５が変形するためのスペースが確保され、外周リップ２５がシールリング１１の壁面１３ａと干渉することがない。
（５） リップパッキン２２における外周リップ２５が薄く長く形成され、すなわち具体的には外周リップ２５の長さＬ３がその肉厚Ｔの２倍以上となるように設定されており（Ｌ３≧２Ｔ）、これにより外周リップ２５が円滑に開放動作する構成とされている。外周リップ２５の長さＬ３がその肉厚Ｔの２倍未満である場合には、リップパッキン２２の材質や硬度如何によっては外周リップ２５が円滑に開放動作しないことがある。
（６） リップパッキン２２のゴム硬度が６０°〜８０°に設定されており、これにより外周リップ２５が円滑に開放動作する構成とされている。またこの硬度であればリップパッキン２２の耐圧性も確保される。
また、上記したように当該密封装置１は、シリンダ５３の軸孔内周面に設けた環状の装着溝６４に装着されるものであるために、シールリング１１の端面部１１ａと装着溝６４の側面部６４ａとが密接すると、ここで締め切りとなって空間Ｂの蓄圧が外周リップ２５に達しないことが懸念される。そこでこれに対処するため、図６に示す他の実施例では、シールリング１１の軸方向他方の端面部１１ａおよび装着溝６４の同じく軸方向他方の側面部６４ａにそれぞれ径方向に延びる溝状の流路１５，６６が設けられ、この流路１５，６６を通って空間Ｂの蓄圧が外周リップ２５に達する構成とされている。流路１５，６６は円周上一箇所にまたは複数個所に設けられている。また流路１５，６６は何れか一方のみであっても良い。
尚、環状突起２６は、リップパッキン２２の環状基部２３の外周面に限らず、シリンダ５３の対向する内周面に、内側へ突出する環状突起として設けても良い。
つぎに、本発明の実施例に係るポンプ装置５１を説明する。当該実施例に係るポンプ装置５１は上記密封装置１を備えるものであって、以下のように構成されている。
すなわち図７に示すように、車両用ブレーキ装置の液圧制御ユニットのシリンダ５３に形成された凹部内に以下に示す部材を収容してポンプ装置５１が構成されている。ポンプ装置５１の複数のうち１つの回転式ポンプ機構５２の軸方向両側にはシリンダ（第一シリンダ）５３ａとシリンダ（第二シリンダ）５３ｂとが配置され、回転式ポンプ機構５２の外周側には環状のケーシング５４が配置されている。シリンダ５３ａ、ケーシング５４およびシリンダ５３ｂは外周全周の溶接または不図示のバネによる軸方向の付勢などにより一体化されて、回転式ポンプ機構５２を収納している。さらにシリンダ５３ｂには回転式ポンプ機構５２の吸入ポートに連通する吸入側管路５５、および同吐出ポートに連通する吐出側管路５６が形成されている。
シリンダ５３ａ、５３ｂおよび、シリンダ５３ｂの内周に圧入されているシリンダ（第三シリンダ）５３ｃの略中心部には軸挿入孔５７が形成され、不図示も含めて複数あるベアリング５８を介して、モータ５９より回転させられる駆動軸６０が回転自在に支持されている。
回転式ポンプ機構５２は、駆動軸６０に不図示のキーを介して一体回転するよう固定され、外歯部が形成されたインナーロータ６１と、これが内周側に偏心されて嵌め込まれ、内歯部が形成されたアウターロータ６２とからなり、アウターロータ６２は外周側に配設されたケーシング５４内に回転自在に収容されている。両ロータ６１，６２の外歯部と内歯部の噛み合い部の一側に吸入側管路５５が連通するとともに他側に吐出側管路５６が連通し、駆動軸６０によるインナーロータ６１の回転に連れてアウターロータ６２も回転し、両ロータ６１，６２の噛み合い空間の容積変化によって、回転式ポンプ機構５２は流体を吸入、吐出するようになっている。
シリンダ５３ｂの軸挿入孔５７の内周には、駆動軸６０の周面に液密に摺動自在に接するシールリング１１が配置されている。シールリング１１の外周には、シールリング１１とシリンダ５３ｂの軸挿入孔５７の間を密封するバックリング２１であるリップパッキン（リップシール）２２が配置されている。軸挿入孔５７の開口端内周には公知のＵパッキンもしくはオイルシールであるシール部材６３が配置され、該シール部材６３はその内周において駆動軸６０と摺動自在に密接している。軸方向において、シールリング１１およびリップパッキン２２とシール部材６３との間には中間室Ｂが形成されている。
軸方向、シールリング１１およびリップパッキン２２を挟んで中間室Ｂと反対側には、シールリング１１およびリップパッキン２２と回転式ポンプ機構５２との間に空間Ａが形成され、空間Ａは吸入側管路５５と連通している。
前述のとおり両ロータ６１，６２とシリンダ５３ａ、５３ｂは軸方向に密接しているが、シリンダ５３ａ、５３ｂに対して両ロータ６１，６２は摺接しつつ回転するため、これらの隙間を通して僅かながら漏れた流体が、ベアリング５８の間を通過して駆動軸６０の周囲、空間Ａへも流入する。さらに空間Ａには吸入側管路５５からも流体は流入している。駆動軸６０の回転に伴い、駆動軸６０の周囲にある流体は膜圧現象により、微量ずつではあるが駆動軸６０とシールリング１１との間の隙間を通過して中間室Ｂに到達する。ポンプ装置５１の作動頻度が高くなると、膜圧現象により空間Ａから中間室Ｂへ送られる流体の量が徐々に増えて、中間室Ｂ内の圧力が上昇する蓄圧現象が生じる。
そこで、バックリング２１として、既述のリップパッキン２２を装着することで、中間室Ｂの内圧と空間Ａとの差圧がある一定の圧力値、例えばシール部材６３のシール性を損なわない値以下で、外周リップ２５が中間室Ｂの内圧に押されてシリンダ５３ｃから離間するようにリップパッキン２２を構成しておけば、中間室Ｂの蓄圧を空間Ａへ開放でき、使用頻度を制限することなくポンプ装置５１を作動させることが可能となる。
尚、比較例として図８に示すように、空間Ｂの蓄圧を開放する構成としては、バックリング２１は従来のスクイーズパッキン１０３のままとして、シリンダ５３ｃを貫通し、空間Ｂと吸入側管路５５とを連通する戻り流路６７と、戻り流路６７の途中にあって、シリンダ５３ｃ内に設けられたスプリング６９により付勢されて所定の開弁圧が設定された逆止弁６８とからなる構成もあり、この構成によれば上記密封装置１と同様、空間Ｂの蓄圧を開放することで、大気側シール部材６３からポンプ装置５１外部への漏れおよび大気側シール部材６３のシール性低下を防止でき、ポンプ装置５１の使用頻度の制限を緩和することができる。これに対して上記密封装置１は、シリンダ５３を複雑化、径方向に大型化することなく、軸６０とシリンダ５３との間をシールするリップパッキン２２に空間Ｂの蓄圧を吸入側管路５５へ開放する機能を併せて持たせ、構成を簡素化した点で優れている。
１ 密封装置
１１ シールリング
１１ａ 端面部
１２ 摺動面
１３ 保持溝
１３ａ 壁面
１４ 切欠
１５，２７，６６ 流路
２１ バックリング
２２ リップパッキン
２３ 環状基部
２３ａ，２４ａ 内周面
２４ 内周リップ
２５ 外周リップ
２５ａ 外周リップ先端部
２５ｂ 外周リップ基端部
２６ 環状突起
２８ 溝底部
５１ ポンプ装置
５２ 回転式ポンプ機構
５３，５３ａ，５３ｂ，５３ｃ シリンダ
５４ ケーシング
５５ 吸入側管路
５６ 吐出側管路
５７ 軸挿入孔
５８ ベアリング
５９ モータ
６０ 軸
６１ インナーロータ
６２ アウターロータ
６３ シール部材
６４ 装着溝
６４ａ 側面部
６５ 回り止め部材
Ａ 軸方向一方の空間
Ｂ 軸方向他方の空間（中間室）
Ｄ 径方向つぶし代
１１ シールリング
１１ａ 端面部
１２ 摺動面
１３ 保持溝
１３ａ 壁面
１４ 切欠
１５，２７，６６ 流路
２１ バックリング
２２ リップパッキン
２３ 環状基部
２３ａ，２４ａ 内周面
２４ 内周リップ
２５ 外周リップ
２５ａ 外周リップ先端部
２５ｂ 外周リップ基端部
２６ 環状突起
２８ 溝底部
５１ ポンプ装置
５２ 回転式ポンプ機構
５３，５３ａ，５３ｂ，５３ｃ シリンダ
５４ ケーシング
５５ 吸入側管路
５６ 吐出側管路
５７ 軸挿入孔
５８ ベアリング
５９ モータ
６０ 軸
６１ インナーロータ
６２ アウターロータ
６３ シール部材
６４ 装着溝
６４ａ 側面部
６５ 回り止め部材
Ａ 軸方向一方の空間
Ｂ 軸方向他方の空間（中間室）
Ｄ 径方向つぶし代
Claims (6)
- シリンダと前記シリンダの軸孔に挿通した軸との間に装着されて軸方向一方の空間から軸方向他方の空間へ密封流体が漏洩するのを抑制する密封装置であって、前記シリンダの軸孔内周に配置されて前記軸の周面に摺動自在に密接するシールリングと、前記シールリングの外周に配置されて前記シールリングおよびシリンダ間を密封するバックリングとを有する密封装置において、
前記バックリングは、内周リップおよび外周リップを環状基部の軸方向一方の端部に備えるとともに当該バックリングに径方向つぶし代を設定するための環状突起を前記環状基部の外周面に備えたリップパッキンよりなり、
前記外周リップは、前記シリンダに密接して前記密封流体を密封するとともに前記軸方向他方の空間に蓄圧現象が生じたときにその圧力に押されて前記シリンダから離間し前記蓄圧を開放する機能を有し、
前記環状突起には、前記蓄圧を前記外周リップへ導入するための流路が設けられ、
当該密封装置は、自動車等車両におけるブレーキ制御用ポンプ装置の軸シールとして用いられることを特徴とする密封装置。 - 請求項１記載の密封装置において、
前記流路は、溝状流路であることを特徴とする密封装置。 - 請求項１または２記載の密封装置において、
前記リップパッキンにおける環状突起および外周リップ先端部がシリンダに密接した状態で外周リップ基端部および環状基部はシリンダに密接しないことにより両リップ間の溝底部の径方向つぶし代を持たない設定とされていることを特徴とする密封装置。 - 請求項１ないし３の何れかに記載の密封装置において、
前記リップパッキンにおける環状基部の内周面および内周リップの内周面が軸方向全長に亘って軸方向ストレートな円筒面状に成形されていることを特徴とする密封装置。 - 請求項１ないし４の何れかに記載の密封装置において、
当該密封装置を装着するための環状の装着溝が前記シリンダの軸孔内周面に設けられ、前記蓄圧を前記外周リップへ導入するための流路が前記シールリングの軸方向他方の端面部および／または前記装着溝の軸方向他方の側面部に設けられていることを特徴とする密封装置。 - シリンダに設けた軸挿入孔に駆動軸を挿入し、前記シリンダ内に収納された回転式ポンプ機構を前記駆動軸を介して駆動して流体を吸入・吐出し、吐出される流体の圧力を上昇させるためのポンプ装置であって、
前記軸挿入孔の内周に液密的に配置されて前記駆動軸の周面に摺動自在に密接するシールリングと、該シールリングの外周に配置されて前記シールリングおよび前記シリンダ間を密封するバックリングと、前記軸挿入孔の開口端内周に液密的に配置されて前記駆動軸の周面に摺動自在に密接するとともに前記シールリングおよび前記バックリングとの間に中間室を形成するシール部材とからなる密封機構が前記ポンプ機構と前記軸挿入孔の開口端との間に配設されてなるポンプ装置において、
前記バックリングは、内周リップおよび外周リップを環状基部の軸方向一方の端部に備えるとともに当該バックリングに径方向つぶし代を設定するための環状突起を前記環状基部の外周面に備えたリップパッキンよりなり、
前記外周リップは、前記シリンダに密接して流体を密封するとともに前記中間室に蓄圧現象が生じたときにその圧力に押されて前記シリンダから離間し前記蓄圧を前記ポンプ機構と前記シールリングおよび前記リップパッキンとの間の空間に開放する機能を有し、
前記環状突起には、前記蓄圧を前記外周リップへ導入するための流路が設けられていることを特徴とするポンプ装置。
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