| 【発明の名称】 |
密封装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】亀村 誠
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| 【要約】 |
【課題】密封性を向上させることが可能な密封装置を提供する。
【解決手段】互いに同軸的に相対移動自在に組みつけられるハウジング１０３と軸２００との間の環状隙間をシールするもので、軸２００に摺動自在に接触するゴム状弾性材料による第１のシールリップ部１２５と、この第１のシールリップ部１２５を支持するためのバックアップリング１１１とを備えた密封装置において、第１のシールリップ部１２５を形成するゴム状弾性材料により形成され、第１のシールリップ部１２５とバックアップリング１１１との間に設けられる、第１のシールリップ部１２５の変形を抑制するための第２のシールリップ部１２７を備える。 |
【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つけられる第１の部材と第２の部材との間の環状隙間をシールするもので、前記第２の部材に摺動自在に接触するゴム状弾性材料による第１のシール部と、該第１のシール部を支持するためのバックアップ手段と、を備えた密封装置において、前記第１のシール部を形成する前記ゴム状弾性材料により形成され、前記第１のシール部と前記バックアップ手段との間に設けられる、前記第１のシール部の変形を抑制するための変形抑制手段を、備えることを特徴とする密封装置。
【請求項２】 前記変形抑制手段が、前記第１のシール部によりシールされる被シール剤の分布を前記第２の部材上で該第２の部材の周囲に沿って略均一になるように拡散する、拡散手段を備え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】 前記拡散手段が、前記変形抑制手段の表面において、前記第２の部材の中心軸に対して所定の角度傾いて形成される突起部及び前記第２の部材の中心軸に対して所定の角度傾いて形成される溝部のうちの少なくともいずれか一方により形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の密封装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は密封装置に関し、特に往復運動用の密封装置に適用して好適な密封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の密封装置として、例えば図５に示されるものがある。図５に、従来の密封装置の断面図を示す。図５に示される従来の密封装置２０１は、ハウジング１０３の内周部にはめ合い部１０５が嵌合固定され、ハウジング１０３に同軸的に挿嵌される軸２００の摺動表面に対して、ゴム状弾性材よりなる第１のシールリップ部１２５によりシールを行うものである。
【０００３】そして、このような密封装置２０１は第１のシールリップ部１２５の一つの機能として、ハウジング１０３と軸２００との間の偏心があってもシール性が損なわれないように追随する偏心追随性を備えている。また、バネ環１０９は第１のシールリップ部１２５が軸２００の摺動表面に当接するにあたり、所定の緊迫力を付与させている。
【０００４】一方、はめ合い部１０５にも、ハウジング１０３の内周部と嵌合した時に密封性を発揮するために環状のゴム状弾性材が外周ゴム部１２３として備えられている。
【０００５】そして、この外周ゴム部１２３は型成形により補強環１１３等と一体的に形成されるものである。
【０００６】また、１１１は、第１のシールリップ部１２５が、稼動時に密封される流体による圧力や軸の運動により変形・移動したり、さらには返転してしまうことを防止するための、第１のシールリップ部１２５を支持するバックアップリングである。
【０００７】従ってこのバックアップリング１１１は第１のシールリップ部１２５等と異なり、ゴム状弾性材よりも硬い樹脂材料により製作されているものが多く、一般的には密封装置２０１（本体）とは別に製作され、本体の成形後に嵌め込まれるものである。
【０００８】１１３は補強環であり、一般的に金属材料で製作されており、密封装置２０１の環状形状を保持すると共にハウジング１０３に装着された時に、はめ合い部１０５に所定の嵌合力を発生させる。さらに、１１５は、オイルシールゴム部、１１７は、相手シールおさえ板である。
【０００９】次に、図５に示される従来の密封装置２０１の動作について説明する。図５に示されるように、まず密封流体側からの加圧が少ない場合は、バネ環１０９により所定の緊迫力を付与された第１のシールリップ部１２５が軸に当接し、補強環１１３により所定の嵌合力が発生しているはめ合い部１０５の外周ゴム部１２３がハウジング１０３としっかりと嵌合され外周部を密封している。
【００１０】ここで、本発明に係る密封装置及び上述の従来の密封装置に共通して成り立つ、面圧分布と密封性との間の関係について、図４を参照して説明する。ここで、図４に、本発明に係る密封装置及び従来の密封装置に共通して成り立つ、面圧分布と密封性との間の関係を示すための密封装置の一部概略図を示す。
【００１１】また、以下の式において用いられる、例えば図４に示されるＵPやＵM等の変数は、次の式（１）により示される意味をもつ。
【００１２】
【数１】
【００１３】まず、往行程の速度、復行程の速度及び各流量を上記式（１）にも示されるように、ＵP、ＵM、ｑP、ｑMとすると、下式（２）が得られる。
【００１４】
【数２】
【００１５】従って、漏れ量Ｑは、下式（３）により得られる。
【００１６】
【数３】
【００１７】上式（３）に、式（２）を代入すると、下式（４）及び式（５）が得られる。
【００１８】
【数４】
【００１９】
【数５】
【００２０】従って、式（５）に示されるＫの正負により、下式（６）ように漏れ及び密封が定義される。
【００２１】
【数６】
【００２２】このように、密封装置の密封性に関しては、面圧分布が非常に重要な要因となっており、面圧分布を適切に保ことにより、密封性を維持できることが判明している。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のような従来技術の密封装置においては、使用された後に、密封性が低下してしまう場合があるという問題点を有している。
【００２４】すなわち、従来の密封装置では、使用中の高温高圧によって使用後に例えば図５に示される第１のシールリップ部１２５の変形が観察されることがある。
【００２５】この変形について、図６を参照して説明する。図６に、従来の密封装置の一部概略図を示し、図６の（ａ）に、従来の密封装置の加圧変形状態の概略図を示し、図６の（ｂ）に、従来の密封装置の使用後（耐久後）の概略図を示す。
【００２６】図６の（ａ）に示されるように、密封装置に圧力が加わると、点線のように密封装置のシールリップ部が変形する。
【００２７】そして、図６の（ｂ）に示されるように、耐久後になると、点線に示されるように、シールリップ部に変形が生じ、その面圧分布も新品に比べて変化してしまう。
【００２８】このような変形が発生すると、密封に必要な面圧分布が得られにくく、特に低圧時の密封性低下が著しいこととなる。
【００２９】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、密封性を向上させることが可能な密封装置を提供することを目的とする。
【００３０】
【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係る密封装置は、互いに同軸的に相対移動自在に組みつけられる第１の部材と第２の部材との間の環状隙間をシールするもので、前記第２の部材に摺動自在に接触するゴム状弾性材料による第１のシール部と、該第１のシール部を支持するためのバックアップ手段と、を備えた密封装置において、前記第１のシール部を形成する前記ゴム状弾性材料により形成され、前記第１のシール部と前記バックアップ手段との間に設けられる、前記第１のシール部の変形を抑制するための変形抑制手段を、備えることを特徴とする。
【００３１】また、前記変形抑制手段が、前記第１のシール部によりシールされる被シール剤の分布を前記第２の部材上で該第２の部材の周囲に沿って略均一になるように拡散する、拡散手段を備えることを特徴とする。
【００３２】また、前記拡散手段が、前記変形抑制手段の表面において、前記第２の部材の中心軸に対して所定の角度傾いて形成される突起部及び前記第２の部材の中心軸に対して所定の角度傾いて形成される溝部のうちの少なくともいずれか一方により形成されることを特徴とする。
【００３３】従って、本発明に係る密封装置によれば、第１のシール部とバックアップ手段との間に設けられた、第１のシール部の変形を抑制するための変形抑制手段を備えるため、バックアップ手段との相乗効果により、第１のシール部の変形による接触状態の変化を著しく小さくし、この変形抑制手段が、高温、高圧、若しくは低圧の繰り返し等による第１のシール部の変形（永久変形を含む。）を小さく抑え、長期間にわたって第１のシール部における初期の接触状態を保ち、密封性を維持することにより、良好な面圧を得ることができ、密封性を向上させることができる。
【００３４】また、変形抑制手段が、第１のシール部によりシールされる被シール剤の第２の部材上の分布を、この第２の部材の周囲に沿って略均一になるように拡散する拡散手段を備えているため、被シール剤が第２の部材上で均一となって、フリクションの低減及び摩耗状態を改善でき、密封性の長期維持を可能とすることができる。
【００３５】また、拡散手段が、変形抑制手段の表面において、第２の部材の中心軸に対して所定の角度傾いて形成される突起部及び第２の部材の中心軸に対して所定の角度傾いて形成される溝部のうちの少なくともいずれか一方により形成されることから、被シール剤の均一拡散をより容易、かつ確実に実行することができる。
【００３６】
【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。
【００３７】（第１の実施形態）本発明に係る密封装置の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、図１を参照して、本発明に係る密封装置の第１の実施形態の使用状況について説明する。
【００３８】図１に、本発明に係る密封装置の第１の実施形態の使用概略図を示す。ただし、図１に示される密封装置の第１の実施形態は、説明を分かりやすくするため、実際に使用されている密封装置の断面を示した図となっている。したがって、本発明に係る密封装置の実際の使用状況においては、図１に示されるような断面状態で使用されている訳ではない。また、図１に示される部材のうち、図５に示される部材と同様な部材には同じ番号を付す。
【００３９】図１に示されるように、本発明に係る密封装置の第１の実施形態（密封装置１０１）は、互いに同心的に相対移動自在に組みつけられる、第２の部材としての軸２００と、第１の部材としてのハウジング１０３と、の間の環状の隙間をシールする密封装置１０１である。ここで、１１７は相手シールおさえ板である。
【００４０】このように、本発明に係る密封装置の第１の実施形態（密封装置１０１）は、軸２００とハウジング１０３との間をシールすることにより、油等の被シール剤（密封流体）の漏れを防止している。
【００４１】また、図１に示される密封装置１０１は、ハウジング１０３の内周部に環状周縁部としてのはめ合い部１０５が嵌合固定され、ハウジング１０３に同軸的に挿嵌される軸２００の摺動表面をゴム状弾性材よりなる第１のシール部としての第１のシールリップ部１２５によりシールを行うものである。
【００４２】また、図１に示されるバネ環１０９は、図５に示される従来技術によるものと同様の作用を発揮するものである。
【００４３】また、１１３は金属材料による補強環であり、密封装置１０１の環状形状を保持すると共にハウジング１０３に装着された時にはめ合い部１０５に所定の嵌合力を発生させる。また、１１５はオイルシールゴム部であり、軸２００とハウジング１０３との間を連絡する。
【００４４】一方、バックアップ手段としてのバックアップリング１１１については、第１のシールリップ部１２５が、その稼動時に密封される流体による圧力や軸の運動により変形・移動したりさらには返転してしまうことを防止するために設けられ、さらに第１のシールリップ部１２５等と異なり、ゴム状弾性材よりも硬い樹脂材料により製作され、密封装置１０１の成形後に嵌め込まれるものである、という点で従来技術と同様である。
【００４５】また、密封装置１０１にかかる偏心等は、樹脂リングとしてのバックアップリング１１１で受けるため、外周ゴム部１２３の変形が少なく密封性が安定する。
【００４６】ここで、本発明に係る密封装置としては上記実施形態に係る密封装置に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変形実施が可能である。
【００４７】例えば、上述の図１を参照して説明した実施形態においては、バネ環１０９を有する密封装置として説明したが、上述の説明から明らかなように、本発明に係る密封装置としては、このようなバネ環が必須のものではなく、このバネ環を除外した密封装置であっても良い。この場合、除外したバネ環の分だけ製造コストの低下等を図ることができる。
【００４８】また、本発明に係る密封装置の第１の実施形態は、図１にも示されるように、第１のシールリップ部１２５の下部に、この第１のシールリップ部１２５と同様のゴム状弾性材により形成され、軸２００に摺動自在に接触する、変形抑制手段としての第２のシールリップ部１２７を備える。
【００４９】ここで、上記説明においては、第２のシールリップ部１２７を、第１のシールリップ部１２５との構成材料が同じものであるとして説明したが、本発明は、このように２つのシールリップ部を同様の材料により構成する必要はなく、異なった材料により形成しても良い。ただし、両者を同じ材料により形成した場合は、それらの製造を容易に行い得るという利点がある。
【００５０】上記第２のシールリップ部１２７は、本発明に係る密封装置の特徴的な部分である。そこで、図１に示される本発明に係る密封装置の第１の実施形態が具備する第２のシールリップ部１２７について、図２を参照してさらに詳細に説明する。図２に、図１に示される本発明に係る密封装置の第１の実施形態の一部拡大図を示す。
【００５１】図２に示されるように、本発明に係る密封装置の第１の実施形態は、第１のシールリップ部１２５の下部であって、バックアップリング１１１の上部、すなわち、第１のシールリップ部１２５とバックアップリング１１１との間に、軸２００と摺動自在に接触する、変形抑制手段としての第２のシールリップ部１２７を具備している。
【００５２】この第２のシールリップ部１２７は、第１のシールリップ部１２５の変形を抑制する変形抑制部材として機能する。従って、図１に示される密封装置が使用されたとしても、この第２のシールリップ部１２７が、バックアップリング１１１と共に、第１のシールリップ部１２５の変形を小さくし、その接触状態の変化も小さくすることができるので、良好な面圧を得ることができ密封性を向上させることができる。
【００５３】また、図２にも示されるように、本発明に係る密封装置の第１の実施形態は、第２のシールリップ部１２７の表面に、軸２００と所定の角度をつけられた、拡散手段としての山１２９が少なくとも１以上形成されている。
【００５４】この山１２９は、第２のシールリップ部１２７に形成されることにより、軸２００上に生じる油膜等の被シール剤を拡散し、その均一化を行う。そのため、第１のシールリップ部１２５における摺動抵抗の低減及び摩耗抑制を行うことができ、さらに長期間の密封性の確保を可能にする。
【００５５】ここで、図２に示される山１２９は、必須のものではなく、このような山１２９が形成されていない密封装置であっても良い。
【００５６】また、山１２９の形状は、図２に示されるような形状に限定されるものではなく、例えばスパイラル状であったり、ジグザグ状であったり、その他軸２００上の油膜等の被シール剤を拡散し、その均一化を行う形状であれば良い。
【００５７】（第２の実施形態）次に、本発明に係る密封装置の第２の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００５８】図３に、本発明に係る密封装置の第２の実施形態の一部拡大図を示す。ここで、この本発明に係る密封装置の第２の実施形態が、上述の本発明に係る密封装置の第１の実施形態と異なる点は、変形抑制手段としての第２のシールリップ部１２７の表面に形成される、第２の部材としての軸２００上の油膜等の被シール剤の均一化を図る部材の形状である。
【００５９】従って、この第２の実施形態の密封装置の全体構造及びその他の構成部材等は、前述の図１を用いて説明した場合と略同様であるため、その説明を省略する。また、図３に示される部材において、前述の図１に示される部材と同様の部材には同じ番号を付す。
【００６０】図３に示されるように、本発明に係る密封装置の第２の実施形態は、前述の本発明に係る密封装置の第１の実施形態と同様に、第１のシール部としての第１のシールリップ部１２５の下部であって、バックアップ手段としてのバックアップリング１１１の上部、すなわち、第１のシールリップ部１２５とバックアップリング１１１との間に、変形抑制手段としての第２のシールリップ部１２７を具備する。ただし、この図３に示される第２のシールリップ部１２７の形成材料については、前述の第１の実施形態の場合と同様に、第１のシールリップ部１２５と同様の形成材料であっても良いし、異なる形成材料であっても良い。
【００６１】この第２のシールリップ部１２７は、第１の実施形態と同様に、バックアップリング１１１と共に、第１のシールリップ部１２５の変形を抑制する変形抑制部材として機能する。
【００６２】従って、図３に示される第２の実施形態に係る密封装置が使用されたとしても、この第２のシールリップ部１２７が第１のシールリップ部１２５の変形を小さくし、その接触状態の変化も小さくすることができるので、良好な面圧を得ることができ密封性を向上させることができる。
【００６３】また、図３にも示されるように、本発明に係る密封装置の第２の実施形態は、第２のシールリップ部１２７の表面に、軸２００と所定の角度をつけられた、拡散手段としての溝１３１が少なくとも１以上形成されている。
【００６４】この溝１３１は、第２のシールリップ部１２７に形成されることにより、軸２００上に生じる油膜等の被シール剤の拡散及びその均一化を行う。そのため、第１のシールリップ部１２５における摺動抵抗の低減及び摩耗抑制を行うことができ、さらに長期間の密封性の確保を可能にする。
【００６５】ここで、図３に示される溝１３１は、必須のものではなく、このような溝１３１が形成されていない密封装置であっても良い。
【００６６】また、溝１３１の形状は、図３に示されるような形状に限定されるものではなく、例えばスパイラル状であったり、ジグザグ状であったり、その他軸２００上の油膜等の被シール剤の拡散及び均一化を行う形状であれば良い。
【００６７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明によれば、第１のシール部とバックアップ手段との間に、第１のシール部の変形を抑制するための変形抑制手段を備えているため、この変形抑制手段とバックアップ手段との相乗効果により、第１のシール部の変形が抑えられ、第１のシール部が変形（永久変形を含む。）しにくく、面圧の変化を抑えるため、密封性の低下を抑えることが可能な密封装置を提供することができる。
【００６８】さらに、変形抑制手段に、第１のシール部によりシールされる被シール剤の分布を第２の部材上で第２の部材の周囲に沿って略均一になるように拡散する、拡散手段を備えるため、第１のシール部の摩耗を少なくし、さらに密封性の低下を回避することが可能な密封装置を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４３８５
【氏名又は名称】エヌオーケー株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年６月９日（１９９９．６．９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８５００６
【弁理士】
【氏名又は名称】世良 和信 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３４６２０３（Ｐ２０００−３４６２０３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１２月１５日（２０００．１２．１５） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１６２６４３ |
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