密封構造
【課題】少ない部品点数で、かつバックアップリングの材料として硬度の高い硬質材を用いても、より確実にパッキンのはみ出しを抑制することのできる密封構造を提供する。
【解決手段】バックアップリング１０における環状溝７１のテーパ面７１ａに摺動する側の面はテーパ面で構成されており、バックアップリング１０におけるテーパ面のテーパ角度の方が、環状溝７１におけるテーパ面７１ａのテーパ角度よりも大きく設定され、バックアップリング１０におけるテーパ面の高圧側の環状端縁部分Ｅが、環状溝７１におけるテーパ面７１ａに対して摺動自在に構成されることを特徴とする。
【解決手段】バックアップリング１０における環状溝７１のテーパ面７１ａに摺動する側の面はテーパ面で構成されており、バックアップリング１０におけるテーパ面のテーパ角度の方が、環状溝７１におけるテーパ面７１ａのテーパ角度よりも大きく設定され、バックアップリング１０におけるテーパ面の高圧側の環状端縁部分Ｅが、環状溝７１におけるテーパ面７１ａに対して摺動自在に構成されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密封構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝内に配置され、これら２部材間の環状隙間を封止する密封装置が備えられた密封構造が知られている。このような従来例に係る密封構造について、図９〜図１３を参照して説明する。
【０００３】
図９及び図１０は従来例１に係る密封構造の模式的断面図である。なお、図９は高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）の圧力差が小さい（あるいはない）状態を示し、図１０は当該圧力差が大きい状態を示している。この密封構造は、ハウジング７０の軸孔内周面に設けられた環状溝７５にパッキン１００が配置されることで、軸６０とハウジング７０との間の環状隙間が封止されている。そして、環状溝７５内におけるパッキン１００の低圧側（Ｌ）には、パッキン１００に隣接してバックアップリング２００が配置されている。このバックアップリング２００は、パッキン１００の内周端縁１０１が軸６０とハウジング７０との間の微小隙間にはみ出してしまうことを防止するために設けられている。
【０００４】
このバックアップリング２００は、装着性や寸法公差の観点から、外力が作用していない状態では、軸６０に対して隙間Ｓが設けられるように構成されている。そして、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）の圧力差が大きくなると、バックアップリング２００は、パッキン１００と環状溝７５の側壁面との間で圧縮されて、径方向に伸張変形する。これにより、バックアップリング２００と軸６０との間の隙間がなくなり、パッキン１００の内周端縁のはみ出しが抑制される。
【０００５】
ここで、パッキン１００の材料として、比較的硬度の低いゴム材料（ＮＢＲ等）が用いられる場合には、バックアップリング２００の材料も比較的柔らかい樹脂材料（ＰＴＦＥ等）が用いられる。この場合、バックアップリング２００は、軸方向の圧縮により、十分に径方向に伸張変形するため、バックアップリング２００と軸６０との間の隙間をより確実になくすことができる。
【０００６】
しかしながら、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）の圧力差が非常に大きくなる使用条件の場合には、耐圧性を高めるために、バックアップリング２００の材料として、硬度の高い硬質材（ＰＡ，ＰＥＥＫ，ＰＯＭ，ＰＰＳ等）が用いられる。この場合、軸方向の圧縮に対して径方向の伸張変形量が小さいため、バックアップリング２００と軸６０との間の隙間をなくすのが難しい。そのため、パッキン１００の内周端縁がはみ出してしまい、損傷してしまうことがある。あるいは、上記隙間Ｓを小さく設定することで、装着作業性が低下してしまう。
【０００７】
この対策として、図１１に示す従来例２のように、硬質材からなるバックアップリング２１０と比較的軟質の樹脂材料からなるバックアップリング２２０を組み合わせて用いる技術も知られている。しかしながら、この場合には、バックアップリングが複数必要となるため、配置スペースを広く確保しなければならないだけでなく、部品点数の増加によりコストも高くなってしまう。
【０００８】
また、バックアップリングの弾性変形を利用して、軸とバックアップリングとの隙間をなくすのではなく、バックアップリングを軸に対して摺動させることで、常に、軸とバックアップリングとの隙間が生じないようにする技術も知られている。図１２は従来例３に
係る密封構造の模式的断面図である。この従来例においては、ハウジング７０の軸孔内周面に設けられた環状溝７１の溝底面における低圧側には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって縮径するテーパ面７１ａが設けられている。そして、パッキン１５０に隣接して低圧側（Ｌ）に配置されたバックアップリング３００の外周面も、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって縮径するテーパ面で構成されている。これら環状溝７１側のテーパ面７１ａのテーパ角度と、バックアップリング３００における外周面のテーパ角度は等しくなるように構成されている。
【０００９】
このような構成により、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）で圧力差がある限り、バックアップリング３００は低圧側（Ｌ）に押された状態が維持されるので、バックアップリング３００と軸６０との間には隙間がない状態が維持される。また、この従来例３によれば、軸６０の偏心によって、軸６０とハウジング７０（の軸孔）との間の距離が変動した場合でも、バックアップリング３００が低圧側（Ｌ）に押し込まれることで、バックアップリング３００と軸６０との間に隙間が生じてしまうことを抑制できる。
【００１０】
しかしながら、この従来例３に係る密封構造の場合、バックアップリング３００の外周面及び内周面は、テーパ面７１ａと軸６０の外周面に対して、それぞれ面接触する構成である。そのため、各部品の表面状態や寸法精度によっては、バックアップリング３００が軸方向に滑らかに移動せずに、バックアップリング３００と軸６０との間に隙間が生じてしまうことがある。特に、バックアップリング３００が硬質材（ＰＡ，ＰＥＥＫ，ＰＯＭ，ＰＰＳ等）で構成される場合には、バックアップリング３００自体はあまり変形しないために、より一層、隙間が生じやすい。例えば、軸６０が偏心した場合には、軸６０とハウジング７０との間の距離は、周方向のある箇所で最も狭く、当該箇所から１８０度の位置で最も広くなる。そのため、バックアップリング３００自体があまり変形しないと、軸６０とハウジング７０との間の距離が最も広くなる付近で、隙間が生じてしまいやすい。
【００１１】
この対策として、図１３に示す従来例４のように、硬質材からなるバックアップリング３１０と比較的軟質の樹脂材料からなるバックアップリング３２０を組み合わせて用いる技術も知られている。しかしながら、この場合には、上記従来例２と同様、バックアップリングが複数必要となるため、配置スペースを広く確保しなければならないだけでなく、部品点数の増加によりコストも高くなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１１−３１５９２５号公報
【特許文献２】特開平０９−２２２０５８号公報
【特許文献３】特開平１１−０７２１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、少ない部品点数で、かつバックアップリングの材料として硬度の高い硬質材を用いても、より確実にパッキンのはみ出しを抑制することのできる密封構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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。
【００１５】
すなわち、本発明の密封構造は、
２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝内に配置されて、これら２部材間の環状隙間を封止する密封装置を備えた密封構造であって、
前記環状溝の溝底面における低圧側には、高圧側から低圧側に向かって他方の部材との距離が徐々に短くなるテーパ面が設けられており、
前記密封装置は、
高圧側に配置されるゴム状弾性体製のパッキンと、
該パッキンに隣接して低圧側に配置され、かつ前記テーパ面に対して摺動自在に設けられた、硬質材料からなるバックアップリングと、
を備える密封構造において、
前記バックアップリングにおける前記環状溝のテーパ面に摺動する側の面はテーパ面で構成されており、該バックアップリングにおけるテーパ面のテーパ角度の方が、前記環状溝におけるテーパ面のテーパ角度よりも大きく設定され、該バックアップリングにおけるテーパ面の高圧側の環状端縁部分が、前記環状溝におけるテーパ面に対して摺動自在に構成されることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、バックアップリングにおけるテーパ面の高圧側の環状端縁部分が、環状溝におけるテーパ面に対して摺動自在に構成されているため、当該摺動部分は、（略）線接触の状態で摺動する。従って、これら各テーパ面のテーパ角度が等しく設定され、テーパ面どうしが面接触するように構成されたものに比べて、バックアップリングは、軸方向に、より滑らかに移動する。また、バックアップリングの材料として硬度の高い硬質材が用いられることで、バックアップリング自体が変形し難くても、２部材の偏心に対して、バックアップリング自体が（テーパ面同士が面接触の場合に比べて）傾き易くなるので、隙間の発生を抑制できる。
【００１７】
前記バックアップリングにおける前記他方の部材に対して摺動する側の面もテーパ面で構成されており、このテーパ面の高圧側の環状端縁部分が、前記他方の部材に対して摺動自在に構成されるとよい。
【００１８】
これにより、バックアップリングはより一層軸方向に滑らかに移動することができ、かつ２部材の偏心に対して、バックアップリング自体がより傾き易くなり、隙間の発生をより確実に抑制できる。
【００１９】
前記バックアップリングと前記環状溝における低圧側の側面との間には、バックアップリングの位置に関係なく、隙間が確保されるように構成されているとよい。
【００２０】
これにより、バックアップリングが環状溝における低圧側の側面に突き当たってしまい、バックアップリングの移動が阻害されてしまい、バックアップリングに無理な力が作用してしまうというようなことを抑制できる。
【００２１】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、少ない部品点数で、かつバックアップリングの材料として硬度の高い硬質材を用いても、より確実にパッキンのはみ出しを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は本発明の実施例１に係る密封構造の模式的断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例１に係る密封構造を構成する主要部材の寸法関係を説明する図である。
【図３】図３は本発明の実施例１に係る密封構造の動作説明図である。
【図４】図４は本発明の実施例１に係る密封構造の動作説明図である。
【図５】図５は本発明の実施例２に係る密封構造の模式的断面図である。
【図６】図６は本発明の実施例２に係る密封構造の動作説明図である。
【図７】図７は本発明の実施例２に係る密封構造の動作説明図である。
【図８】図８は本発明の実施例３に係る密封構造の模式的断面図である。
【図９】図９は従来例１に係る密封構造の模式的断面図である。
【図１０】図１０は従来例１に係る密封構造の模式的断面図である。
【図１１】図１１は従来例２に係る密封構造の模式的断面図である。
【図１２】図１２は従来例３に係る密封構造の模式的断面図である。
【図１３】図１３は従来例４に係る密封構造の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
本実施例に係る密封構造は、２部材間の環状隙間を密封装置によって封止する構造である。なお、２部材は同心的に設けられており、これらの２部材は、相対的に移動（回転及び往復移動のうちの少なくともいずれか一方）してもよいし、互いに静止していてもよい。また、これらの２部材は同心的に設けられているものの、必ずしも常時同心状態を維持している必要はなく、偏心状態が生じても良い。本実施例に係る密封装置によれば、２部材が偏心状態となっても、好適に密封状態を維持できる。また、本実施例に係る密封構造においては、軸方向の一方が高圧側（Ｈ）となり、他方が低圧側（Ｌ）となる。ただし、両側の圧力に差圧が発生しない状態があり得るようにしてもよい。また、高圧側（Ｈ）には密封対象流体（油など）が密封され、低圧側（Ｌ）は大気となるようにしてもよいし、両側に密封対象流体が密封されるようにしてもよい。なお、本実施例に係る密封構造を適用し得る好適な例としては、直噴エンジンにおけるインジェクタ部，建設機械用シリンダ，一般機械用シリンダ、及びショックアブソーバを挙げることができる。
【００２６】
（実施例１）
図１〜図４を参照して、本発明の実施例１に係る密封構造について説明する。
【００２７】
＜密封構造全体＞
本実施例に係る密封構造は、軸６０（２部材のうちの他方の部材）とハウジング７０（２部材のうちの一方の部材）との間の環状隙間を密封装置によって封止する構造である。そして、本実施例に係る密封装置は、パッキン５０とバックアップリング１０とから構成される。パッキン５０は、ゴム状弾性体製（例えばＮＢＲ製）のＯリングであり、高圧側（Ｈ）に配置される。なお、パッキン５０の内周面は軸６０の外周面に摺動自在に密着しており、内周面はハウジング７０の軸孔内周面（より具体的には、後述する環状溝７１の溝底面）に摺動自在に密着する。バックアップリング１０は、硬質材料（例えば、ＰＡ，ＰＥＥＫ，ＰＯＭ，ＰＰＳ）からなり、パッキン５０に隣接して低圧側（Ｌ）に配置される。
【００２８】
これらパッキン５０とバックアップリング１０とから構成される密封装置は、ハウジング７０の軸孔の内周面に設けられた環状溝７１内に配置される。環状溝７１の溝底面における低圧側（Ｌ）には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって縮径するテーパ面７１ａが設けられている。つまり、このテーパ面７１ａは、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって軸６０との距離が徐々に短くなっている。上記のバックアップリング１０は、この環状溝７１のテーパ面７１ａに対して摺動自在に構成されている。そして、バックアップリング１０の外周面１１も、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって縮径するテーパ
面によって構成されている。
【００２９】
＜環状溝とバックアップリングの詳細＞
バックアップリング１０における外周面１１のテーパ角度は、環状溝７１に設けられたテーパ面７１ａのテーパ角度よりも大きくなるように設定されている。つまり、図２に示すように、軸線（軸６０，ハウジング７０の軸孔，パッキン５０及びバックアップリング１０の軸線）を通る断面において、バックアップリング１０の外周面１１における母線と軸線とのなす角をαとし、環状溝７１のテーパ面７１ａにおける母線と軸線とのなす角をθとした場合に、α＞θを満たすように構成されている。なお、バックアップリング１０における外周面１１のテーパ角度は２αであり、環状溝７１に設けられたテーパ面７１ａのテーパ角度は２θであることは言うまでもない。
【００３０】
また、軸６０と、ハウジング７０の軸孔と、バックアップリング１０とが同心状態で配置された場合に、バックアップリング１０における高圧側（Ｈ）の径方向の厚みをＴ，テーパ面７１ａの高圧側（Ｈ）の端縁（環状溝７１の溝底面のうちテーパ面７１ａが設けられていない部分も同様）と軸６０の表面との距離をｔ１，テーパ面７１ａの低圧側（Ｌ）の端縁と軸６０の表面との距離をｔ２とすると、ｔ２＜Ｔ≦ｔ１を満たすように構成されている。
【００３１】
更に、使用環境（異常な場合を除く）において、バックアップリング１０が最も低圧側（Ｌ）に移動した場合においても、バックアップリング１０と環状溝７１における低圧側の側面との間には、隙間Ｕが確保されるように構成されている（図４参照）。以上の構成により、バックアップリング１０における外周面１１の高圧側（Ｈ）の環状端縁部分Ｅが、環状溝７１におけるテーパ面７１ａに対して、（略）線接触状態を維持することを可能としている。
【００３２】
＜動作説明＞
上記のように構成された本実施例に係る密封構造によれば、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）の圧力差や軸６０のハウジング７０の軸孔に対する偏心に応じて、バックアップリング１０が高圧側（Ｈ）または低圧側（Ｌ）に移動する。このとき、環状端縁部分Ｅは、環状溝７１におけるテーパ面７１ａに対して摺動する。以下、この点について、詳細に説明する。
【００３３】
高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）の圧力差が大きくなればなるほど、パッキン５０は低圧側（Ｌ）に押圧される。これにより、バックアップリング１０は、パッキン５０によって低圧側（Ｌ）に押されて、低圧側（Ｌ）に移動する。このとき、バックアップリング１０の内周面は軸６０の外周面に対して面接触の状態で摺動し、バックアップリング１０の外周面側は環状端縁部分Ｅがテーパ面７１ａに対して（略）線接触の状態で摺動する。バックアップリング１０が低圧側（Ｌ）に移動すればするほど、バックアップリング１０が接している部分における軸６０とテーパ面７１ａとの間の距離は小さくなる。そのため、バックアップリング１０は、低圧側（Ｌ）に移動すればするほど、軸６０とテーパ面７１ａとから圧縮される圧縮量が大きくなる。従って、バックアップリング１０と軸６０との間に隙間が生じてしまうことを抑制でき、パッキン５０の一部が、これらバックアップリング１０と軸６０との間の隙間にはみ出してしまうことを抑制できる。
【００３４】
また、ハウジング７０の軸孔に対して軸６０が偏心した場合には、軸６０とハウジング７０（の軸孔）との間の距離が変化する。図３は当該距離が小さい場合（距離Ｓ１）を示し、図４は当該距離が大きい場合（距離Ｓ２）を示している。
【００３５】
軸６０とハウジング７０（の軸孔）との間の距離が小さくなればなるほど、バックアッ
プリング１０は高圧側（Ｈ）に移動する（図３参照）。そして、当該距離が大きくなればなるほど、バックアップリング１０は低圧側（Ｌ）に移動する（図４参照）。ただし、軸６０が偏心した場合には、軸６０とハウジング７０との間の距離は、周方向のある箇所で最も狭く、当該箇所から１８０度の位置で最も広くなる。従って、軸線を通る断面で見た場合、見かけ上、バックアップリング１０は図３や図４に示すように軸方向に移動するが、バックアップリング１０全体が軸方向に軸線に平行に移動している訳ではない。実際上は、軸６０の偏心時には、バックアップリング１０は軸６０の軸線に対して傾くように変形しており、バックアップリング１０を、当該軸線を通る断面で見た場合には、見かけ上、軸線に平行移動する。
【００３６】
＜本実施例の優れた点＞
上記の通り、本実施例に係る密封構造によれば、バックアップリング１０における外周面（テーパ面）１１の高圧側（Ｈ）の環状端縁部分Ｅが、環状溝７１におけるテーパ面７１ａに対して摺動自在に構成されている。そのため、当該摺動部分は、（略）線接触の状態で摺動する。従って、これら各テーパ面のテーパ角度が等しく設定され、テーパ面どうしが面接触するように構成されたものに比べて、バックアップリング１０は、軸方向に、より滑らかに移動する。また、バックアップリング１０の材料として硬度の高い硬質材が用いられることで、バックアップリング１０自体が変形し難くても、軸６０の偏心に対して、バックアップリング１０自体が（テーパ面同士が面接触の場合に比べて）傾き易くなるので、隙間の発生を抑制できる。これにより、パッキン５０のはみ出しを抑制し、パッキン５０の損傷を抑制することができる。
【００３７】
このように、本実施例に係る密封構造においては、バックアップリング１０が一つだけでも、パッキン５０のはみ出しを効果的に抑制することができる。従って、材料の異なるバックアップリングを２種類用いるものに比べて、配置スペースを広く確保する必要も無く、コストの増加を抑えることもできる。
【００３８】
なお、本実施例においては、バックアップリング１０がパッキン５０に押された際に、バックアップリング１０自体が変形することなく、より確実に移動（偏心時には傾く動作も含む）するように、硬度の高い（ロックウェル硬さで６５ＨＲ以上が望ましい）材料を用いるのが好適である。何故なら、仮に、硬度の低い材料を用いた場合には、特に、軸６０の偏心時において、バックアップリング１０自体が変形することで、経時的に「へたり」が生じてしまう。そのため、バックアップリング１０と軸６０との間に隙間が生じてしまうおそれがある。
【００３９】
また、本実施例に係る密封構造においては、使用環境（異常な場合を除く）において、バックアップリング１０が最も低圧側（Ｌ）に移動した場合においても、バックアップリング１０と環状溝７１における低圧側の側面との間には、隙間Ｕが確保されるように構成されている。従って、バックアップリング１０が環状溝７１における低圧側の側面に突き当たってしまい、バックアップリング１０の移動が阻害されてしまい、バックアップリング１０に無理な力が作用してしまうというようなことを抑制できる。また、バックアップリング１０の移動が阻害されないことにより、バックアップリング１０と軸６０またはハウジング７０との間に隙間が発生してしまうことを抑制できる。
【００４０】
（実施例２）
図５〜図７には、本発明の実施例２が示されている。本実施例では、バックアップリングの内周面もテーパ面で構成し、バックアップリングと軸との摺動部も（略）線接触の状態で摺動するように構成した場合を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４１】
本実施例に係るバックアップリング２０は、その外周面２１は上記実施例１の場合と同様に、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって縮径するテーパ面によって構成されている。これにより、上記実施例１の場合と同様に、バックアップリング２０における外周面２１の高圧側（Ｈ）の環状端縁部分Ｅ１が、環状溝７１におけるテーパ面７１ａに対して、（略）線接触状態を維持することを可能としている。
【００４２】
そして、本実施例の場合には、バックアップリング２０の内周面２２は、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって拡径するテーパ面によって構成されている。これにより、バックアップリング２０における内周面２２の高圧側（Ｈ）の環状端縁部分Ｅ２が、軸６０に対して、（略）線接触状態を維持することを可能としている。なお、軸線を通る断面において、バックアップリング２０の内周面２２における母線と軸線とのなす角をβとすると、これに対応する軸６０における角度は０°であり、β＞０°を満たしている。また、バックアップリング２０の内周面２２のテーパ角度は２βであることは言うまでもない。
【００４３】
また、本実施例の場合も、使用環境（異常な場合を除く）において、バックアップリング２０が最も低圧側（Ｌ）に移動した場合においても、バックアップリング２０と環状溝７１における低圧側の側面との間には、隙間Ｕが確保されるように構成されている（図７参照）。
【００４４】
以上のような構成により、本実施例に係る密封構造によれば、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）の圧力差に応じて、バックアップリング２０は高圧側（Ｈ）または低圧側（Ｌ）に移動する。このとき、バックアップリング２０の外周面側は環状端縁部分Ｅ１がテーパ面７１ａに対して（略）線接触の状態で摺動し、内周面側は環状端縁部分Ｅ２が軸６０に対して（略）線接触の状態で摺動する。
【００４５】
また、ハウジング７０の軸孔に対して軸６０が偏心した場合には、軸６０とハウジング７０（の軸孔）との間の距離が変化する。図６は当該距離が小さい場合を示し、図７は当該距離が大きい場合を示している。そして、軸６０とハウジング７０（の軸孔）との間の距離が小さくなればなるほど、バックアップリング２０は高圧側（Ｈ）に移動する（図６参照）。そして、当該距離が大きくなればなるほど、バックアップリング１０は低圧側（Ｌ）に移動する（図７参照）。なお、軸線を通る断面で見た場合、見かけ上、バックアップリング２０は図６や図７に示すように軸方向に移動するが、バックアップリング２０全体が軸方向に軸線に平行に移動している訳ではないことは、実施例１で説明した通りである。
【００４６】
以上のように、本実施例に係る密封構造の場合、バックアップリング２０は、外周面側も内周面側も高圧側（Ｈ）の環状端縁部分Ｅ１，Ｅ２が（略）線接触の状態で摺動するように構成されている。従って、実施例１の場合に比べて、バックアップリング２０はより一層軸方向に滑らかに移動することができ、かつ軸６０の偏心に対して、バックアップリング２０自体がより傾き易い。従って、隙間の発生をより確実に抑制できる。また、バックアップリング２０に対して軸６０が傾いている状態であっても、バックアップリング２０における内周面側の環状端縁部分Ｅ２が（略）線接触の状態で、全周に亘って軸６０に接触した状態を維持できる。従って、本実施例に係るバックアップリング２０の場合には、軸６０の傾きに対しても、隙間の発生を好適に抑制できる。このように、本実施例に係るバックアップリング２０は、軸６０が傾く状態となり得る場合に適している。なお、バックアップリングの内周面を軸に対して面接触させ、かつバックアップリングの外周面をハウジングに設けられた環状溝のテーパ面に対して面接触させる構成を採用した場合において、軸が傾いた場合には、バックアップリングと軸との間に隙間が生じてしまう。何故なら、この場合には、バックアップリング自体は殆ど傾くことはなく、バックアップリングに対して軸が傾いた状態となる。そして、バックアップリングの内周における軸に対す
る接触位置については、高圧側（Ｈ）の端縁で接触する部分と、低圧側（Ｌ）の端縁で接触する部分とが生じてしまう。そのため、バックアップリングの内周における高圧側（Ｈ）の端縁と軸との間に隙間が生じてしまう。また、上記実施例１や以下に説明する実施例３の場合のように、バックアップリングの内周面を軸に対して面接触させ、かつバックアップリングの外周面をハウジングに設けられた環状溝のテーパ面に対して線接触させる場合には、軸の傾きに対しても、バックアップリングと軸との間に隙間が生じてしまうことを抑制することができる。何故なら、バックアップリングは、ハウジングに対してある程度傾くことが可能なため、軸が傾くと、軸と共にバックアップリングが傾くことで、バックアップリングと軸との間に隙間が生じてしまうことを抑制することができる。言い換えれば、軸が傾いても軸に対してバックアップリングは傾かないため、バックアップリングの内周面を軸に対して面接触させた状態を維持できる。
【００４７】
（実施例３）
図８には、本発明の実施例３が示されている。本実施例においては、軸の外周面もテーパ面で構成されている場合について説明する。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４８】
本実施例に係る密封構造においては、軸６１の外周面が、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって拡径するテーパ面によって構成されている。なお、軸線を通る断面において、軸６１の外周面における母線と軸線とのなす角をγとすると、当該テーパ面のテーパ角度は２γであることは言うまでもない。
【００４９】
また、本実施例に係るバックアップリング３０は、その外周面３１は上記実施例１の場合と同様に、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって縮径するテーパ面によって構成されている。これにより、上記実施例１の場合と同様に、バックアップリング３０における外周面３１の高圧側（Ｈ）の環状端縁部分Ｅが、環状溝７１におけるテーパ面７１ａに対して、（略）線接触状態を維持することを可能としている。なお、本実施例に係るバックアップリング３０の内周面は、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって拡径するテーパ面によって構成されており、そのテーパ角度は軸６１の外周面のテーパ角度と同じになるように設定されている。従って、バックアップリング３０の内周面は、軸６１の外周面に対して面接触の状態で摺動する。
【００５０】
以上のように構成された本実施例に係る密封構造によれば、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができることは言うまでもない。ただし、本実施例に係る密封構造は、軸６１とハウジング７０が相対的に往復移動する用途には不適当であり、これらが相対的に回転するか、互いに静止した用途に好適である。
【００５１】
＜その他＞
上記実施例３におけるバックアップリング３０の内周面のテーパ角度を、軸６１の外周面のテーパ角度２γよりも大きくなるように設定することで、上記実施例２の場合と同様に、当該内周面の高圧側（Ｈ）の環状端縁部分が軸６１に対して、（略）線接触状態を維持させるようにしてもよい。このようにすれば、バックアップリング３０は、より一層軸方向に滑らかに移動することができ、かつ軸６１の偏心に対して、バックアップリング３０自体がより傾き易くなる。
【００５２】
また、上記各実施例においては、ハウジング７０の軸孔の内周面に設けられた環状溝７１内に密封装置を配置させる構成を示した。しかしながら、軸側に環状溝を設けて、この環状溝内に密封装置を配置させる構成を採用してもよい。この場合、軸側に設けられた環状溝の溝底面における低圧側に、高圧側から低圧側に向かって拡径するテーパ面が設けられる。つまり、このテーパ面は、高圧側から低圧側に向かってハウジングとの距離が徐々
に短くなっている。そして、バックアップリングの内周面は、環状溝におけるテーパ面のテーパ角度よりも大きなテーパ角度に設定されたテーパ面により構成される。これにより、バックアップリングにおける内周面（テーパ面）の高圧側の環状端縁部分が、環状溝におけるテーパ面に対して（略）線接触状態を維持することができる。なお、外周面側もテーパ面で構成して、ハウジングの軸孔内周面に対して、（略）線接触の状態で接するようにしてもよいことは言うまでもない。また、使用環境（異常な場合を除く）において、バックアップリングが最も低圧側に移動した場合においても、バックアップリングと環状溝における低圧側の側面との間には、隙間が確保されるように構成することが好適であることも言うまでもない。
【００５３】
また、上述した各実施例におけるバックアップリングに関しては、周方向にカット部（分離部）が設けられていないタイプのものであってもよいし、装着性を向上させるために、周方向の１箇所にカット部が設けられているタイプのものであってもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０ バックアップリング
１１ 外周面
２０ バックアップリング
２１ 外周面
２２ 内周面
３０ バックアップリング
３１ 外周面
５０ パッキン
６０，６１ 軸
７０ ハウジング
７１ 環状溝
７１ａ テーパ面
Ｅ，Ｅ１，Ｅ２ 環状端縁部分
Ｕ 隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密封構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝内に配置され、これら２部材間の環状隙間を封止する密封装置が備えられた密封構造が知られている。このような従来例に係る密封構造について、図９〜図１３を参照して説明する。
【０００３】
図９及び図１０は従来例１に係る密封構造の模式的断面図である。なお、図９は高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）の圧力差が小さい（あるいはない）状態を示し、図１０は当該圧力差が大きい状態を示している。この密封構造は、ハウジング７０の軸孔内周面に設けられた環状溝７５にパッキン１００が配置されることで、軸６０とハウジング７０との間の環状隙間が封止されている。そして、環状溝７５内におけるパッキン１００の低圧側（Ｌ）には、パッキン１００に隣接してバックアップリング２００が配置されている。このバックアップリング２００は、パッキン１００の内周端縁１０１が軸６０とハウジング７０との間の微小隙間にはみ出してしまうことを防止するために設けられている。
【０００４】
このバックアップリング２００は、装着性や寸法公差の観点から、外力が作用していない状態では、軸６０に対して隙間Ｓが設けられるように構成されている。そして、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）の圧力差が大きくなると、バックアップリング２００は、パッキン１００と環状溝７５の側壁面との間で圧縮されて、径方向に伸張変形する。これにより、バックアップリング２００と軸６０との間の隙間がなくなり、パッキン１００の内周端縁のはみ出しが抑制される。
【０００５】
ここで、パッキン１００の材料として、比較的硬度の低いゴム材料（ＮＢＲ等）が用いられる場合には、バックアップリング２００の材料も比較的柔らかい樹脂材料（ＰＴＦＥ等）が用いられる。この場合、バックアップリング２００は、軸方向の圧縮により、十分に径方向に伸張変形するため、バックアップリング２００と軸６０との間の隙間をより確実になくすことができる。
【０００６】
しかしながら、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）の圧力差が非常に大きくなる使用条件の場合には、耐圧性を高めるために、バックアップリング２００の材料として、硬度の高い硬質材（ＰＡ，ＰＥＥＫ，ＰＯＭ，ＰＰＳ等）が用いられる。この場合、軸方向の圧縮に対して径方向の伸張変形量が小さいため、バックアップリング２００と軸６０との間の隙間をなくすのが難しい。そのため、パッキン１００の内周端縁がはみ出してしまい、損傷してしまうことがある。あるいは、上記隙間Ｓを小さく設定することで、装着作業性が低下してしまう。
【０００７】
この対策として、図１１に示す従来例２のように、硬質材からなるバックアップリング２１０と比較的軟質の樹脂材料からなるバックアップリング２２０を組み合わせて用いる技術も知られている。しかしながら、この場合には、バックアップリングが複数必要となるため、配置スペースを広く確保しなければならないだけでなく、部品点数の増加によりコストも高くなってしまう。
【０００８】
また、バックアップリングの弾性変形を利用して、軸とバックアップリングとの隙間をなくすのではなく、バックアップリングを軸に対して摺動させることで、常に、軸とバックアップリングとの隙間が生じないようにする技術も知られている。図１２は従来例３に
係る密封構造の模式的断面図である。この従来例においては、ハウジング７０の軸孔内周面に設けられた環状溝７１の溝底面における低圧側には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって縮径するテーパ面７１ａが設けられている。そして、パッキン１５０に隣接して低圧側（Ｌ）に配置されたバックアップリング３００の外周面も、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって縮径するテーパ面で構成されている。これら環状溝７１側のテーパ面７１ａのテーパ角度と、バックアップリング３００における外周面のテーパ角度は等しくなるように構成されている。
【０００９】
このような構成により、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）で圧力差がある限り、バックアップリング３００は低圧側（Ｌ）に押された状態が維持されるので、バックアップリング３００と軸６０との間には隙間がない状態が維持される。また、この従来例３によれば、軸６０の偏心によって、軸６０とハウジング７０（の軸孔）との間の距離が変動した場合でも、バックアップリング３００が低圧側（Ｌ）に押し込まれることで、バックアップリング３００と軸６０との間に隙間が生じてしまうことを抑制できる。
【００１０】
しかしながら、この従来例３に係る密封構造の場合、バックアップリング３００の外周面及び内周面は、テーパ面７１ａと軸６０の外周面に対して、それぞれ面接触する構成である。そのため、各部品の表面状態や寸法精度によっては、バックアップリング３００が軸方向に滑らかに移動せずに、バックアップリング３００と軸６０との間に隙間が生じてしまうことがある。特に、バックアップリング３００が硬質材（ＰＡ，ＰＥＥＫ，ＰＯＭ，ＰＰＳ等）で構成される場合には、バックアップリング３００自体はあまり変形しないために、より一層、隙間が生じやすい。例えば、軸６０が偏心した場合には、軸６０とハウジング７０との間の距離は、周方向のある箇所で最も狭く、当該箇所から１８０度の位置で最も広くなる。そのため、バックアップリング３００自体があまり変形しないと、軸６０とハウジング７０との間の距離が最も広くなる付近で、隙間が生じてしまいやすい。
【００１１】
この対策として、図１３に示す従来例４のように、硬質材からなるバックアップリング３１０と比較的軟質の樹脂材料からなるバックアップリング３２０を組み合わせて用いる技術も知られている。しかしながら、この場合には、上記従来例２と同様、バックアップリングが複数必要となるため、配置スペースを広く確保しなければならないだけでなく、部品点数の増加によりコストも高くなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１１−３１５９２５号公報
【特許文献２】特開平０９−２２２０５８号公報
【特許文献３】特開平１１−０７２１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、少ない部品点数で、かつバックアップリングの材料として硬度の高い硬質材を用いても、より確実にパッキンのはみ出しを抑制することのできる密封構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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。
【００１５】
すなわち、本発明の密封構造は、
２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝内に配置されて、これら２部材間の環状隙間を封止する密封装置を備えた密封構造であって、
前記環状溝の溝底面における低圧側には、高圧側から低圧側に向かって他方の部材との距離が徐々に短くなるテーパ面が設けられており、
前記密封装置は、
高圧側に配置されるゴム状弾性体製のパッキンと、
該パッキンに隣接して低圧側に配置され、かつ前記テーパ面に対して摺動自在に設けられた、硬質材料からなるバックアップリングと、
を備える密封構造において、
前記バックアップリングにおける前記環状溝のテーパ面に摺動する側の面はテーパ面で構成されており、該バックアップリングにおけるテーパ面のテーパ角度の方が、前記環状溝におけるテーパ面のテーパ角度よりも大きく設定され、該バックアップリングにおけるテーパ面の高圧側の環状端縁部分が、前記環状溝におけるテーパ面に対して摺動自在に構成されることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、バックアップリングにおけるテーパ面の高圧側の環状端縁部分が、環状溝におけるテーパ面に対して摺動自在に構成されているため、当該摺動部分は、（略）線接触の状態で摺動する。従って、これら各テーパ面のテーパ角度が等しく設定され、テーパ面どうしが面接触するように構成されたものに比べて、バックアップリングは、軸方向に、より滑らかに移動する。また、バックアップリングの材料として硬度の高い硬質材が用いられることで、バックアップリング自体が変形し難くても、２部材の偏心に対して、バックアップリング自体が（テーパ面同士が面接触の場合に比べて）傾き易くなるので、隙間の発生を抑制できる。
【００１７】
前記バックアップリングにおける前記他方の部材に対して摺動する側の面もテーパ面で構成されており、このテーパ面の高圧側の環状端縁部分が、前記他方の部材に対して摺動自在に構成されるとよい。
【００１８】
これにより、バックアップリングはより一層軸方向に滑らかに移動することができ、かつ２部材の偏心に対して、バックアップリング自体がより傾き易くなり、隙間の発生をより確実に抑制できる。
【００１９】
前記バックアップリングと前記環状溝における低圧側の側面との間には、バックアップリングの位置に関係なく、隙間が確保されるように構成されているとよい。
【００２０】
これにより、バックアップリングが環状溝における低圧側の側面に突き当たってしまい、バックアップリングの移動が阻害されてしまい、バックアップリングに無理な力が作用してしまうというようなことを抑制できる。
【００２１】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、少ない部品点数で、かつバックアップリングの材料として硬度の高い硬質材を用いても、より確実にパッキンのはみ出しを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は本発明の実施例１に係る密封構造の模式的断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例１に係る密封構造を構成する主要部材の寸法関係を説明する図である。
【図３】図３は本発明の実施例１に係る密封構造の動作説明図である。
【図４】図４は本発明の実施例１に係る密封構造の動作説明図である。
【図５】図５は本発明の実施例２に係る密封構造の模式的断面図である。
【図６】図６は本発明の実施例２に係る密封構造の動作説明図である。
【図７】図７は本発明の実施例２に係る密封構造の動作説明図である。
【図８】図８は本発明の実施例３に係る密封構造の模式的断面図である。
【図９】図９は従来例１に係る密封構造の模式的断面図である。
【図１０】図１０は従来例１に係る密封構造の模式的断面図である。
【図１１】図１１は従来例２に係る密封構造の模式的断面図である。
【図１２】図１２は従来例３に係る密封構造の模式的断面図である。
【図１３】図１３は従来例４に係る密封構造の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
本実施例に係る密封構造は、２部材間の環状隙間を密封装置によって封止する構造である。なお、２部材は同心的に設けられており、これらの２部材は、相対的に移動（回転及び往復移動のうちの少なくともいずれか一方）してもよいし、互いに静止していてもよい。また、これらの２部材は同心的に設けられているものの、必ずしも常時同心状態を維持している必要はなく、偏心状態が生じても良い。本実施例に係る密封装置によれば、２部材が偏心状態となっても、好適に密封状態を維持できる。また、本実施例に係る密封構造においては、軸方向の一方が高圧側（Ｈ）となり、他方が低圧側（Ｌ）となる。ただし、両側の圧力に差圧が発生しない状態があり得るようにしてもよい。また、高圧側（Ｈ）には密封対象流体（油など）が密封され、低圧側（Ｌ）は大気となるようにしてもよいし、両側に密封対象流体が密封されるようにしてもよい。なお、本実施例に係る密封構造を適用し得る好適な例としては、直噴エンジンにおけるインジェクタ部，建設機械用シリンダ，一般機械用シリンダ、及びショックアブソーバを挙げることができる。
【００２６】
（実施例１）
図１〜図４を参照して、本発明の実施例１に係る密封構造について説明する。
【００２７】
＜密封構造全体＞
本実施例に係る密封構造は、軸６０（２部材のうちの他方の部材）とハウジング７０（２部材のうちの一方の部材）との間の環状隙間を密封装置によって封止する構造である。そして、本実施例に係る密封装置は、パッキン５０とバックアップリング１０とから構成される。パッキン５０は、ゴム状弾性体製（例えばＮＢＲ製）のＯリングであり、高圧側（Ｈ）に配置される。なお、パッキン５０の内周面は軸６０の外周面に摺動自在に密着しており、内周面はハウジング７０の軸孔内周面（より具体的には、後述する環状溝７１の溝底面）に摺動自在に密着する。バックアップリング１０は、硬質材料（例えば、ＰＡ，ＰＥＥＫ，ＰＯＭ，ＰＰＳ）からなり、パッキン５０に隣接して低圧側（Ｌ）に配置される。
【００２８】
これらパッキン５０とバックアップリング１０とから構成される密封装置は、ハウジング７０の軸孔の内周面に設けられた環状溝７１内に配置される。環状溝７１の溝底面における低圧側（Ｌ）には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって縮径するテーパ面７１ａが設けられている。つまり、このテーパ面７１ａは、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって軸６０との距離が徐々に短くなっている。上記のバックアップリング１０は、この環状溝７１のテーパ面７１ａに対して摺動自在に構成されている。そして、バックアップリング１０の外周面１１も、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって縮径するテーパ
面によって構成されている。
【００２９】
＜環状溝とバックアップリングの詳細＞
バックアップリング１０における外周面１１のテーパ角度は、環状溝７１に設けられたテーパ面７１ａのテーパ角度よりも大きくなるように設定されている。つまり、図２に示すように、軸線（軸６０，ハウジング７０の軸孔，パッキン５０及びバックアップリング１０の軸線）を通る断面において、バックアップリング１０の外周面１１における母線と軸線とのなす角をαとし、環状溝７１のテーパ面７１ａにおける母線と軸線とのなす角をθとした場合に、α＞θを満たすように構成されている。なお、バックアップリング１０における外周面１１のテーパ角度は２αであり、環状溝７１に設けられたテーパ面７１ａのテーパ角度は２θであることは言うまでもない。
【００３０】
また、軸６０と、ハウジング７０の軸孔と、バックアップリング１０とが同心状態で配置された場合に、バックアップリング１０における高圧側（Ｈ）の径方向の厚みをＴ，テーパ面７１ａの高圧側（Ｈ）の端縁（環状溝７１の溝底面のうちテーパ面７１ａが設けられていない部分も同様）と軸６０の表面との距離をｔ１，テーパ面７１ａの低圧側（Ｌ）の端縁と軸６０の表面との距離をｔ２とすると、ｔ２＜Ｔ≦ｔ１を満たすように構成されている。
【００３１】
更に、使用環境（異常な場合を除く）において、バックアップリング１０が最も低圧側（Ｌ）に移動した場合においても、バックアップリング１０と環状溝７１における低圧側の側面との間には、隙間Ｕが確保されるように構成されている（図４参照）。以上の構成により、バックアップリング１０における外周面１１の高圧側（Ｈ）の環状端縁部分Ｅが、環状溝７１におけるテーパ面７１ａに対して、（略）線接触状態を維持することを可能としている。
【００３２】
＜動作説明＞
上記のように構成された本実施例に係る密封構造によれば、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）の圧力差や軸６０のハウジング７０の軸孔に対する偏心に応じて、バックアップリング１０が高圧側（Ｈ）または低圧側（Ｌ）に移動する。このとき、環状端縁部分Ｅは、環状溝７１におけるテーパ面７１ａに対して摺動する。以下、この点について、詳細に説明する。
【００３３】
高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）の圧力差が大きくなればなるほど、パッキン５０は低圧側（Ｌ）に押圧される。これにより、バックアップリング１０は、パッキン５０によって低圧側（Ｌ）に押されて、低圧側（Ｌ）に移動する。このとき、バックアップリング１０の内周面は軸６０の外周面に対して面接触の状態で摺動し、バックアップリング１０の外周面側は環状端縁部分Ｅがテーパ面７１ａに対して（略）線接触の状態で摺動する。バックアップリング１０が低圧側（Ｌ）に移動すればするほど、バックアップリング１０が接している部分における軸６０とテーパ面７１ａとの間の距離は小さくなる。そのため、バックアップリング１０は、低圧側（Ｌ）に移動すればするほど、軸６０とテーパ面７１ａとから圧縮される圧縮量が大きくなる。従って、バックアップリング１０と軸６０との間に隙間が生じてしまうことを抑制でき、パッキン５０の一部が、これらバックアップリング１０と軸６０との間の隙間にはみ出してしまうことを抑制できる。
【００３４】
また、ハウジング７０の軸孔に対して軸６０が偏心した場合には、軸６０とハウジング７０（の軸孔）との間の距離が変化する。図３は当該距離が小さい場合（距離Ｓ１）を示し、図４は当該距離が大きい場合（距離Ｓ２）を示している。
【００３５】
軸６０とハウジング７０（の軸孔）との間の距離が小さくなればなるほど、バックアッ
プリング１０は高圧側（Ｈ）に移動する（図３参照）。そして、当該距離が大きくなればなるほど、バックアップリング１０は低圧側（Ｌ）に移動する（図４参照）。ただし、軸６０が偏心した場合には、軸６０とハウジング７０との間の距離は、周方向のある箇所で最も狭く、当該箇所から１８０度の位置で最も広くなる。従って、軸線を通る断面で見た場合、見かけ上、バックアップリング１０は図３や図４に示すように軸方向に移動するが、バックアップリング１０全体が軸方向に軸線に平行に移動している訳ではない。実際上は、軸６０の偏心時には、バックアップリング１０は軸６０の軸線に対して傾くように変形しており、バックアップリング１０を、当該軸線を通る断面で見た場合には、見かけ上、軸線に平行移動する。
【００３６】
＜本実施例の優れた点＞
上記の通り、本実施例に係る密封構造によれば、バックアップリング１０における外周面（テーパ面）１１の高圧側（Ｈ）の環状端縁部分Ｅが、環状溝７１におけるテーパ面７１ａに対して摺動自在に構成されている。そのため、当該摺動部分は、（略）線接触の状態で摺動する。従って、これら各テーパ面のテーパ角度が等しく設定され、テーパ面どうしが面接触するように構成されたものに比べて、バックアップリング１０は、軸方向に、より滑らかに移動する。また、バックアップリング１０の材料として硬度の高い硬質材が用いられることで、バックアップリング１０自体が変形し難くても、軸６０の偏心に対して、バックアップリング１０自体が（テーパ面同士が面接触の場合に比べて）傾き易くなるので、隙間の発生を抑制できる。これにより、パッキン５０のはみ出しを抑制し、パッキン５０の損傷を抑制することができる。
【００３７】
このように、本実施例に係る密封構造においては、バックアップリング１０が一つだけでも、パッキン５０のはみ出しを効果的に抑制することができる。従って、材料の異なるバックアップリングを２種類用いるものに比べて、配置スペースを広く確保する必要も無く、コストの増加を抑えることもできる。
【００３８】
なお、本実施例においては、バックアップリング１０がパッキン５０に押された際に、バックアップリング１０自体が変形することなく、より確実に移動（偏心時には傾く動作も含む）するように、硬度の高い（ロックウェル硬さで６５ＨＲ以上が望ましい）材料を用いるのが好適である。何故なら、仮に、硬度の低い材料を用いた場合には、特に、軸６０の偏心時において、バックアップリング１０自体が変形することで、経時的に「へたり」が生じてしまう。そのため、バックアップリング１０と軸６０との間に隙間が生じてしまうおそれがある。
【００３９】
また、本実施例に係る密封構造においては、使用環境（異常な場合を除く）において、バックアップリング１０が最も低圧側（Ｌ）に移動した場合においても、バックアップリング１０と環状溝７１における低圧側の側面との間には、隙間Ｕが確保されるように構成されている。従って、バックアップリング１０が環状溝７１における低圧側の側面に突き当たってしまい、バックアップリング１０の移動が阻害されてしまい、バックアップリング１０に無理な力が作用してしまうというようなことを抑制できる。また、バックアップリング１０の移動が阻害されないことにより、バックアップリング１０と軸６０またはハウジング７０との間に隙間が発生してしまうことを抑制できる。
【００４０】
（実施例２）
図５〜図７には、本発明の実施例２が示されている。本実施例では、バックアップリングの内周面もテーパ面で構成し、バックアップリングと軸との摺動部も（略）線接触の状態で摺動するように構成した場合を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４１】
本実施例に係るバックアップリング２０は、その外周面２１は上記実施例１の場合と同様に、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって縮径するテーパ面によって構成されている。これにより、上記実施例１の場合と同様に、バックアップリング２０における外周面２１の高圧側（Ｈ）の環状端縁部分Ｅ１が、環状溝７１におけるテーパ面７１ａに対して、（略）線接触状態を維持することを可能としている。
【００４２】
そして、本実施例の場合には、バックアップリング２０の内周面２２は、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって拡径するテーパ面によって構成されている。これにより、バックアップリング２０における内周面２２の高圧側（Ｈ）の環状端縁部分Ｅ２が、軸６０に対して、（略）線接触状態を維持することを可能としている。なお、軸線を通る断面において、バックアップリング２０の内周面２２における母線と軸線とのなす角をβとすると、これに対応する軸６０における角度は０°であり、β＞０°を満たしている。また、バックアップリング２０の内周面２２のテーパ角度は２βであることは言うまでもない。
【００４３】
また、本実施例の場合も、使用環境（異常な場合を除く）において、バックアップリング２０が最も低圧側（Ｌ）に移動した場合においても、バックアップリング２０と環状溝７１における低圧側の側面との間には、隙間Ｕが確保されるように構成されている（図７参照）。
【００４４】
以上のような構成により、本実施例に係る密封構造によれば、高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）の圧力差に応じて、バックアップリング２０は高圧側（Ｈ）または低圧側（Ｌ）に移動する。このとき、バックアップリング２０の外周面側は環状端縁部分Ｅ１がテーパ面７１ａに対して（略）線接触の状態で摺動し、内周面側は環状端縁部分Ｅ２が軸６０に対して（略）線接触の状態で摺動する。
【００４５】
また、ハウジング７０の軸孔に対して軸６０が偏心した場合には、軸６０とハウジング７０（の軸孔）との間の距離が変化する。図６は当該距離が小さい場合を示し、図７は当該距離が大きい場合を示している。そして、軸６０とハウジング７０（の軸孔）との間の距離が小さくなればなるほど、バックアップリング２０は高圧側（Ｈ）に移動する（図６参照）。そして、当該距離が大きくなればなるほど、バックアップリング１０は低圧側（Ｌ）に移動する（図７参照）。なお、軸線を通る断面で見た場合、見かけ上、バックアップリング２０は図６や図７に示すように軸方向に移動するが、バックアップリング２０全体が軸方向に軸線に平行に移動している訳ではないことは、実施例１で説明した通りである。
【００４６】
以上のように、本実施例に係る密封構造の場合、バックアップリング２０は、外周面側も内周面側も高圧側（Ｈ）の環状端縁部分Ｅ１，Ｅ２が（略）線接触の状態で摺動するように構成されている。従って、実施例１の場合に比べて、バックアップリング２０はより一層軸方向に滑らかに移動することができ、かつ軸６０の偏心に対して、バックアップリング２０自体がより傾き易い。従って、隙間の発生をより確実に抑制できる。また、バックアップリング２０に対して軸６０が傾いている状態であっても、バックアップリング２０における内周面側の環状端縁部分Ｅ２が（略）線接触の状態で、全周に亘って軸６０に接触した状態を維持できる。従って、本実施例に係るバックアップリング２０の場合には、軸６０の傾きに対しても、隙間の発生を好適に抑制できる。このように、本実施例に係るバックアップリング２０は、軸６０が傾く状態となり得る場合に適している。なお、バックアップリングの内周面を軸に対して面接触させ、かつバックアップリングの外周面をハウジングに設けられた環状溝のテーパ面に対して面接触させる構成を採用した場合において、軸が傾いた場合には、バックアップリングと軸との間に隙間が生じてしまう。何故なら、この場合には、バックアップリング自体は殆ど傾くことはなく、バックアップリングに対して軸が傾いた状態となる。そして、バックアップリングの内周における軸に対す
る接触位置については、高圧側（Ｈ）の端縁で接触する部分と、低圧側（Ｌ）の端縁で接触する部分とが生じてしまう。そのため、バックアップリングの内周における高圧側（Ｈ）の端縁と軸との間に隙間が生じてしまう。また、上記実施例１や以下に説明する実施例３の場合のように、バックアップリングの内周面を軸に対して面接触させ、かつバックアップリングの外周面をハウジングに設けられた環状溝のテーパ面に対して線接触させる場合には、軸の傾きに対しても、バックアップリングと軸との間に隙間が生じてしまうことを抑制することができる。何故なら、バックアップリングは、ハウジングに対してある程度傾くことが可能なため、軸が傾くと、軸と共にバックアップリングが傾くことで、バックアップリングと軸との間に隙間が生じてしまうことを抑制することができる。言い換えれば、軸が傾いても軸に対してバックアップリングは傾かないため、バックアップリングの内周面を軸に対して面接触させた状態を維持できる。
【００４７】
（実施例３）
図８には、本発明の実施例３が示されている。本実施例においては、軸の外周面もテーパ面で構成されている場合について説明する。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４８】
本実施例に係る密封構造においては、軸６１の外周面が、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって拡径するテーパ面によって構成されている。なお、軸線を通る断面において、軸６１の外周面における母線と軸線とのなす角をγとすると、当該テーパ面のテーパ角度は２γであることは言うまでもない。
【００４９】
また、本実施例に係るバックアップリング３０は、その外周面３１は上記実施例１の場合と同様に、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって縮径するテーパ面によって構成されている。これにより、上記実施例１の場合と同様に、バックアップリング３０における外周面３１の高圧側（Ｈ）の環状端縁部分Ｅが、環状溝７１におけるテーパ面７１ａに対して、（略）線接触状態を維持することを可能としている。なお、本実施例に係るバックアップリング３０の内周面は、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かって拡径するテーパ面によって構成されており、そのテーパ角度は軸６１の外周面のテーパ角度と同じになるように設定されている。従って、バックアップリング３０の内周面は、軸６１の外周面に対して面接触の状態で摺動する。
【００５０】
以上のように構成された本実施例に係る密封構造によれば、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができることは言うまでもない。ただし、本実施例に係る密封構造は、軸６１とハウジング７０が相対的に往復移動する用途には不適当であり、これらが相対的に回転するか、互いに静止した用途に好適である。
【００５１】
＜その他＞
上記実施例３におけるバックアップリング３０の内周面のテーパ角度を、軸６１の外周面のテーパ角度２γよりも大きくなるように設定することで、上記実施例２の場合と同様に、当該内周面の高圧側（Ｈ）の環状端縁部分が軸６１に対して、（略）線接触状態を維持させるようにしてもよい。このようにすれば、バックアップリング３０は、より一層軸方向に滑らかに移動することができ、かつ軸６１の偏心に対して、バックアップリング３０自体がより傾き易くなる。
【００５２】
また、上記各実施例においては、ハウジング７０の軸孔の内周面に設けられた環状溝７１内に密封装置を配置させる構成を示した。しかしながら、軸側に環状溝を設けて、この環状溝内に密封装置を配置させる構成を採用してもよい。この場合、軸側に設けられた環状溝の溝底面における低圧側に、高圧側から低圧側に向かって拡径するテーパ面が設けられる。つまり、このテーパ面は、高圧側から低圧側に向かってハウジングとの距離が徐々
に短くなっている。そして、バックアップリングの内周面は、環状溝におけるテーパ面のテーパ角度よりも大きなテーパ角度に設定されたテーパ面により構成される。これにより、バックアップリングにおける内周面（テーパ面）の高圧側の環状端縁部分が、環状溝におけるテーパ面に対して（略）線接触状態を維持することができる。なお、外周面側もテーパ面で構成して、ハウジングの軸孔内周面に対して、（略）線接触の状態で接するようにしてもよいことは言うまでもない。また、使用環境（異常な場合を除く）において、バックアップリングが最も低圧側に移動した場合においても、バックアップリングと環状溝における低圧側の側面との間には、隙間が確保されるように構成することが好適であることも言うまでもない。
【００５３】
また、上述した各実施例におけるバックアップリングに関しては、周方向にカット部（分離部）が設けられていないタイプのものであってもよいし、装着性を向上させるために、周方向の１箇所にカット部が設けられているタイプのものであってもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０ バックアップリング
１１ 外周面
２０ バックアップリング
２１ 外周面
２２ 内周面
３０ バックアップリング
３１ 外周面
５０ パッキン
６０，６１ 軸
７０ ハウジング
７１ 環状溝
７１ａ テーパ面
Ｅ，Ｅ１，Ｅ２ 環状端縁部分
Ｕ 隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝内に配置されて、これら２部材間の環状隙間を封止する密封装置を備えた密封構造であって、
前記環状溝の溝底面における低圧側には、高圧側から低圧側に向かって他方の部材との距離が徐々に短くなるテーパ面が設けられており、
前記密封装置は、
高圧側に配置されるゴム状弾性体製のパッキンと、
該パッキンに隣接して低圧側に配置され、かつ前記テーパ面に対して摺動自在に設けられた、硬質材料からなるバックアップリングと、
を備える密封構造において、
前記バックアップリングにおける前記環状溝のテーパ面に摺動する側の面はテーパ面で構成されており、該バックアップリングにおけるテーパ面のテーパ角度の方が、前記環状溝におけるテーパ面のテーパ角度よりも大きく設定され、該バックアップリングにおけるテーパ面の高圧側の環状端縁部分が、前記環状溝におけるテーパ面に対して摺動自在に構成されることを特徴とする密封構造。
【請求項２】
前記バックアップリングにおける前記他方の部材に対して摺動する側の面もテーパ面で構成されており、このテーパ面の高圧側の環状端縁部分が、前記他方の部材に対して摺動自在に構成されることを特徴とする請求項１に記載の密封構造。
【請求項３】
前記バックアップリングと前記環状溝における低圧側の側面との間には、バックアップリングの位置に関係なく、隙間が確保されるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の密封構造。
【請求項１】
２部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝内に配置されて、これら２部材間の環状隙間を封止する密封装置を備えた密封構造であって、
前記環状溝の溝底面における低圧側には、高圧側から低圧側に向かって他方の部材との距離が徐々に短くなるテーパ面が設けられており、
前記密封装置は、
高圧側に配置されるゴム状弾性体製のパッキンと、
該パッキンに隣接して低圧側に配置され、かつ前記テーパ面に対して摺動自在に設けられた、硬質材料からなるバックアップリングと、
を備える密封構造において、
前記バックアップリングにおける前記環状溝のテーパ面に摺動する側の面はテーパ面で構成されており、該バックアップリングにおけるテーパ面のテーパ角度の方が、前記環状溝におけるテーパ面のテーパ角度よりも大きく設定され、該バックアップリングにおけるテーパ面の高圧側の環状端縁部分が、前記環状溝におけるテーパ面に対して摺動自在に構成されることを特徴とする密封構造。
【請求項２】
前記バックアップリングにおける前記他方の部材に対して摺動する側の面もテーパ面で構成されており、このテーパ面の高圧側の環状端縁部分が、前記他方の部材に対して摺動自在に構成されることを特徴とする請求項１に記載の密封構造。
【請求項３】
前記バックアップリングと前記環状溝における低圧側の側面との間には、バックアップリングの位置に関係なく、隙間が確保されるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の密封構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２１７２３（Ｐ２０１１−２１７２３Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６９２７１（Ｐ２００９−１６９２７１）
【出願日】平成２１年７月１７日（２００９．７．１７）
【出願人】（０００００４３８５）ＮＯＫ株式会社 (1,527)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１７日（２００９．７．１７）
【出願人】（０００００４３８５）ＮＯＫ株式会社 (1,527)
【Ｆターム（参考）】
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