JP2010190314A - Sealing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密封技術に係る密封装置に関するものである。本発明の密封装置は例えば、筒内直噴ガソリンエンジン用インジェクタに用いられ、または筒内高圧シール部などに用いられる。 The present invention relates to a sealing device according to a sealing technique. The sealing device of the present invention is used for, for example, an injector for an in-cylinder direct injection gasoline engine or an in-cylinder high-pressure seal part.
本願出願人は先に、図3に示す密封装置51を提案しており、この密封装置51は、互いに対向する二部材61,62の間に配置されて密封流体をシールするものであって、二部材61,62のうちの一方の部材(例えば軸)61に設けた装着溝63に装着されて他方の部材(例えばハウジング)62に密接するシールリング52の反密封流体側に比較的硬質の第一バックアップリング53を配置するとともに両リング52,53の間に比較的軟質の第二バックアップリング54を配置し、当該密封装置51に密封流体側から高圧が作用したときにバックアップリング53,54が、装着溝63の溝底面に設けたテーパ形状64に乗り上げることにより、優れた耐圧性を発揮し、シールリング52のはみ出しを抑制できるものとされている(特許文献1参照)。
The applicant of the present application has previously proposed a
しかしながら上記先行技術によると、上記したように装着溝63の溝底面にテーパ形状64を設ける必要があることから、装着溝63が断面矩形状の矩形溝である場合と比較して、溝の加工に手間がかかり、加工コストが高いものとなっている。
However, according to the above prior art, since it is necessary to provide the
本発明は以上の点に鑑みて、装着溝が断面矩形状の矩形溝でありながら上記先行技術と同等の性能を発揮すること(優れた耐圧性を発揮し、シールリングのはみ出しを抑制できること)が可能であり、もって溝加工の容易化およびコスト低減を実現することができる密封装置を提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention exhibits the same performance as the above prior art while the mounting groove is a rectangular groove having a rectangular cross section (exhibits excellent pressure resistance and can suppress the protrusion of the seal ring). Therefore, an object of the present invention is to provide a sealing device that can realize easy groove processing and cost reduction.
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、互いに対向する二部材の間に配置されて密封流体をシールする密封装置であって、前記二部材のうちの一方の部材に設けた装着溝に装着されて他方の部材に密接するシールリングと、前記シールリングの反密封流体側に配置される比較的硬質の第一バックアップリングと、前記シールリングおよび第一バックアップリングの間に配置される比較的軟質の第二バックアップリングとを有し、前記装着溝は断面矩形状の矩形溝とされ、前記第一バックアップリングは、環状の本体部と、前記本体部のシールリング側の面であって前記装着溝の溝底面に近い部位に設けられた張り出し部とを一体に有し、前記張り出し部に、前記シールリングに近付くに連れて前記溝底面に近付く方向に傾斜するテーパ形状が設けられ、前記第二バックアップリングに、前記第一バックアップリングのテーパ形状に対応してこれに乗り上げることが可能なテーパ部が設けられ、前記第一バックアップリングの本体部と前記第二バックアップリングとの間に初期隙間が設定されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a sealing device according to claim 1 of the present invention is a sealing device that is disposed between two members facing each other and seals a sealing fluid, and the sealing member is attached to one of the two members. A seal ring that is mounted in the provided mounting groove and is in close contact with the other member; a relatively hard first backup ring that is disposed on the anti-sealing fluid side of the seal ring; and between the seal ring and the first backup ring A relatively soft second backup ring disposed on the mounting groove, and the mounting groove is a rectangular groove having a rectangular cross section. The first backup ring includes an annular main body portion and a seal ring side of the main body portion. And a projecting portion provided in a portion near the bottom surface of the mounting groove, and in the direction in which the projecting portion approaches the bottom surface of the groove as it approaches the seal ring An inclined taper shape is provided, and the second backup ring is provided with a taper portion that can run on the taper shape corresponding to the taper shape of the first backup ring. An initial gap is set between the second backup ring and the second backup ring.
また、本発明の請求項2による密封装置は、互いに対向する二部材の間に配置されて密封流体をシールする密封装置であって、前記二部材のうちの一方の部材に設けた装着溝に装着されて他方の部材に密接するシールリングと、前記シールリングの反密封流体側に配置される比較的硬質の第一バックアップリングと、前記シールリングおよび第一バックアップリングの間に配置される比較的軟質の第二バックアップリングとを有し、前記装着溝は断面矩形状の矩形溝とされ、前記第一バックアップリングは、環状の本体部と、前記本体部のシールリング側の面であって前記他方の部材に近い部位に設けられた張り出し部とを一体に有し、前記張り出し部に、前記シールリングに近付くに連れて前記他方の部材に近付く方向に傾斜するテーパ形状が設けられ、前記第二バックアップリングに、前記第一バックアップリングのテーパ形状に対応してこれに乗り上げることが可能なテーパ部が設けられ、前記第一バックアップリングの本体部と前記第二バックアップリングとの間に初期隙間が設定されていることを特徴とする。 A sealing device according to claim 2 of the present invention is a sealing device that is disposed between two members facing each other and seals a sealing fluid, and is provided in a mounting groove provided in one of the two members. A seal ring mounted and in close contact with the other member; a relatively hard first backup ring disposed on the anti-sealing fluid side of the seal ring; and a comparison disposed between the seal ring and the first backup ring A soft second backup ring, the mounting groove is a rectangular groove having a rectangular cross section, and the first backup ring is an annular main body portion and a surface of the main body portion on the seal ring side. A taper shape integrally including a projecting portion provided in a portion close to the other member, and inclining in the direction approaching the other member as the seal ring is approached to the projecting portion. The second backup ring is provided with a taper portion that can ride on the taper shape corresponding to the taper shape of the first backup ring, and the main body portion of the first backup ring and the second backup ring An initial gap is set between and.
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2記載の密封装置において、第一バックアップリングの高さ寸法は、偏芯後の過圧縮状態でつぶしを持たない寸法に設定され、第二バックアップリングの高さ寸法は、通常時で装着溝の高さ寸法に合わせて設定されていることを特徴とする。 The sealing device according to claim 3 of the present invention is the sealing device according to claim 2, wherein the height dimension of the first backup ring is set to a dimension that does not cause crushing in an over-compressed state after eccentricity. The height dimension of the second backup ring is usually set in accordance with the height dimension of the mounting groove.
上記構成を備える本発明の密封装置において、装着溝は断面矩形状の矩形溝とされ、上記先行技術におけるテーパ形状の類は全く設けられていない。上記先行技術において、テーパ形状は密封流体側から反密封流体側へかけて装着溝の溝高さ(深さ)が漸次小さくなる(浅くなる)ように設定され、密封装置に密封流体側から高圧が作用したときにバックアップリングがこのテーパ形状に乗り上げることにより、耐圧性を発揮し、シールリングのはみ出しを抑制するものとされている。これに対し本発明では、テーパ形状は装着溝の溝底面ではなく第一バックアップリングに設けられ、この第一バックアップリングに設けられたテーパ形状に対して第二バックアップリングが乗り上げることにより、耐圧性を発揮し、シールリングのはみ出しを抑制するものとされている。 In the sealing device of the present invention having the above-described configuration, the mounting groove is a rectangular groove having a rectangular cross section, and the tapered shape in the prior art is not provided at all. In the above prior art, the taper shape is set so that the groove height (depth) of the mounting groove gradually decreases (shallows) from the sealing fluid side to the anti-sealing fluid side, and the high pressure is applied to the sealing device from the sealing fluid side. As the backup ring rides on this taper shape when the pressure acts, the pressure resistance is exhibited and the protrusion of the seal ring is suppressed. On the other hand, in the present invention, the taper shape is provided not on the bottom surface of the mounting groove but on the first backup ring, and the second backup ring rides on the taper shape provided on the first backup ring. It is supposed to suppress the protrusion of the seal ring.
このため、請求項1による密封装置では、第一バックアップリングは、環状の本体部と、この本体部のシールリング側の面であって装着溝の溝底面に近い部位に設けられた張り出し部とを一体に有し、この張り出し部に、シールリングに近付くに連れて溝底面に近付く方向に傾斜するテーパ形状が設けられている。第二バックアップリングには、第一バックアップリングに設けたテーパ形状に対応してこれに乗り上げることが可能なテーパ部が設けられている。また乗り上げに際して両バックアップリングは相対に変位しなければならないことから、第一バックアップリングの本体部と第二バックアップリングとの間には初期隙間が設定されている。したがって以上の構成によれば、第一バックアップリングに設けられたテーパ形状に対し第二バックアップリングが乗り上げることになって、これにより耐圧性が発揮され、シールリングのはみ出しが抑制される。 For this reason, in the sealing device according to claim 1, the first backup ring includes an annular main body portion, and a projecting portion provided on a surface of the main body portion on the seal ring side and close to the groove bottom surface of the mounting groove. The projecting portion is provided with a taper shape that inclines in a direction approaching the groove bottom as it approaches the seal ring. The second backup ring is provided with a tapered portion that can ride on the tapered shape provided in the first backup ring. In addition, since the two backup rings must be displaced relative to each other when riding, an initial gap is set between the main body of the first backup ring and the second backup ring. Therefore, according to the above configuration, the second backup ring rides on the taper shape provided in the first backup ring, whereby the pressure resistance is exhibited and the protrusion of the seal ring is suppressed.
また、請求項2による密封装置では、第一バックアップリングは、環状の本体部と、この本体部のシールリング側の面であって他方の部材に近い部位に設けられた張り出し部とを一体に有し、後者の張り出し部に、シールリングに近付くに連れて他方の部材に近付く方向に傾斜するテーパ形状が設けられている。第二バックアップリングには、第一バックアップリングに設けたテーパ形状に対応してこれに乗り上げることが可能なテーパ部が設けられている。また乗り上げに際して両バックアップリングは相対に変位しなければならないことから、第一バックアップリングの本体部と第二バックアップリングとの間には初期隙間が設定されている。したがって以上の構成によれば、第一バックアップリングに設けられたテーパ形状に対し第二バックアップリングが乗り上げることになって、これにより耐圧性が発揮され、シールリングのはみ出しが抑制される。 In the sealing device according to claim 2, the first backup ring integrally includes an annular main body portion and an overhang portion provided on a portion close to the other member on the seal ring side surface of the main body portion. The latter projecting portion is provided with a tapered shape that inclines in a direction approaching the other member as it approaches the seal ring. The second backup ring is provided with a tapered portion that can ride on the tapered shape provided in the first backup ring. In addition, since the two backup rings must be displaced relative to each other when riding, an initial gap is set between the main body of the first backup ring and the second backup ring. Therefore, according to the above configuration, the second backup ring rides on the taper shape provided in the first backup ring, whereby the pressure resistance is exhibited and the protrusion of the seal ring is suppressed.
尚、上記二部材に偏芯(軸の偏芯)が生じる場合については、更なる考察を要する。 Note that further consideration is required when the two members are eccentric (shaft eccentricity).
すなわち、上記請求項1による密封装置によれば、一方の部材と他方の部材が偏芯したとき、円周上の過圧縮側では、第二バックアップリングが軟質材のため変形し、他方の部材との隙間を埋める。また円周上の非圧縮側では、第二バックアップリングが第一バックアップリングのテーパ形状に乗り上がり、他方の部材との隙間を埋める。 That is, according to the sealing device of the first aspect, when one member and the other member are eccentric, the second backup ring is deformed due to the soft material on the overcompression side on the circumference, and the other member And fill the gap. On the non-compressed side on the circumference, the second backup ring rides on the tapered shape of the first backup ring and fills the gap with the other member.
但し、第一バックアップリングは硬質で変形しにくいことから、偏芯量が大きな場合には、過圧縮側では、第一バックアップリングが他方の部材に強く当たって割れる可能性がある。また非圧縮側では、第一バックアップリングと他方の部材との間に隙間が発生することから、第二バックアップリングが一方の部材と他方の部材との間の隙間まで大きくはみ出す可能性がある。 However, since the first backup ring is hard and difficult to deform, when the amount of eccentricity is large, there is a possibility that the first backup ring hits the other member strongly and breaks on the overcompression side. On the non-compression side, since a gap is generated between the first backup ring and the other member, there is a possibility that the second backup ring protrudes to the gap between the one member and the other member.
これに対し、上記請求項2による密封装置において、請求項3に記載したように、第一バックアップリングの高さ寸法を偏芯後の過圧縮状態でつぶしを持たない寸法に設定することにより、第一バックアップリングは偏芯過圧縮状態でもつぶれて割れることがなく、非圧縮側では、第一バックアップリングと他方の部材との間に隙間が発生しないことになる。このため具体的には、第一バックアップリングにおける他方の部材に対向する面の径寸法を他方の部材の径寸法とほぼ同等に設定し、なおかつ第二バックアップリングと装着溝の溝底面との間に初期隙間を設定する。 On the other hand, in the sealing device according to the second aspect, as described in the third aspect, by setting the height dimension of the first backup ring to a dimension that does not cause crushing in the overcompressed state after eccentricity, The first backup ring is not crushed and broken even in the eccentric overcompressed state, and no gap is generated between the first backup ring and the other member on the non-compression side. Therefore, specifically, the diameter dimension of the surface facing the other member of the first backup ring is set to be approximately equal to the diameter dimension of the other member, and between the second backup ring and the groove bottom surface of the mounting groove. Set the initial gap to.
また、第二バックアップリングの高さ寸法を通常時で装着溝の高さ寸法に合わせて設定することにより、偏芯時に第二バックアップリングが変形し、他方の部材との隙間を埋める。 Further, by setting the height dimension of the second backup ring in accordance with the height dimension of the mounting groove at normal time, the second backup ring is deformed at the time of eccentricity and fills the gap with the other member.
本発明は、以下の効果を奏する。 The present invention has the following effects.
すなわち、本発明の請求項1または2による密封装置において、装着溝は断面矩形状の矩形溝とされ、溝内にテーパ形状の類は設けられていない。一方、第一バックアップリングに設けたテーパ形状に対し第二バックアップリングが乗り上げる構造とされているため、耐圧性が発揮され、シールリングのはみ出しを抑制することができる。溝内にテーパ形状を設ける場合と比較してバックアップリングにテーパ形状を設けるのは、工程上格段に容易であり、加工コストも低くて済む。したがって本発明所期の目的どおり、装着溝が断面矩形状の矩形溝でありながら先行技術と同等の性能を発揮すること(優れた耐圧性を発揮し、シールリングのはみ出しを抑制できること)が可能であり、もって溝加工の容易化およびコスト低減を実現することができる密封装置を提供することができる。 That is, in the sealing device according to claim 1 or 2 of the present invention, the mounting groove is a rectangular groove having a rectangular cross section, and no tapered shape is provided in the groove. On the other hand, since the second backup ring rides over the taper shape provided in the first backup ring, pressure resistance is exhibited, and protrusion of the seal ring can be suppressed. Compared with the case where a taper shape is provided in the groove, it is much easier in terms of the process to provide the backup ring with a taper shape, and the processing cost can be reduced. Therefore, according to the intended purpose of the present invention, the mounting groove is a rectangular groove with a rectangular cross section, and can exhibit the same performance as the prior art (exhibiting excellent pressure resistance and suppressing the seal ring from protruding). Therefore, it is possible to provide a sealing device that can realize easy grooving and cost reduction.
またこれに加えて、請求項3による密封装置においては、第一バックアップリングは偏芯過圧縮状態でもつぶれて割れることがなく、非圧縮側では、第一バックアップリングと他方の部材との間に隙間が発生しないため、第二バックアップリングのはみ出しを有効に抑制することができる。 In addition to this, in the sealing device according to claim 3, the first backup ring is not crushed and broken even in the eccentric over-compressed state, and on the non-compression side, the first backup ring is interposed between the first backup ring and the other member. Since no gap is generated, the protrusion of the second backup ring can be effectively suppressed.
本発明には、以下の実施形態が含まれる。 The present invention includes the following embodiments.
(1)現在直噴で使用している2枚テーパバックアップリングは、硬質材と軟質材の組合せで成り立っており、耐圧性・Oリングはみ出し・軸偏芯に対して有効であり、高圧用シールに広く使用されている。ただし、溝形状にテーパ部を設ける必要がある。そのため、矩形溝にくらべ、溝の加工費が高くなる。 (1) The two-taper backup ring currently used for direct injection consists of a combination of hard and soft materials, and is effective against pressure resistance, O-ring protrusion and shaft eccentricity, and is a high-pressure seal. Widely used. However, it is necessary to provide a tapered portion in the groove shape. Therefore, the processing cost of a groove | channel becomes high compared with a rectangular groove | channel.
(2)そこで、本発明では、硬質材のバックアップリング(BR)形状を変更し、バックアップリング自体にテーパを設けた形状とし、矩形溝で2枚テーパバックアップリングと同様の効果を得る。 (2) Therefore, in the present invention, the shape of the backup ring (BR) of the hard material is changed to a shape in which the backup ring itself is tapered, and the same effect as the two-taper backup ring is obtained by the rectangular groove.
(3)発明その1としては、以下の構成とする。
(3−1)BR1(硬質材)は、矩形+Oリング側にテーパ部を設ける(長靴形状)。
(3−2)BR2(軟質材)は、BR1に合せてテーパ形状にする。
(3−3)BR1とBR2の間にスキマを設ける。
(3) Invention 1 has the following configuration.
(3-1) BR1 (hard material) is provided with a tapered portion on the rectangular + O-ring side (boots shape).
(3-2) BR2 (soft material) is tapered to match BR1.
(3-3) A clearance is provided between BR1 and BR2.
(4)発明その2としては、以下の構成とする。
(4−1)発明その1に対し、BRの向きを軸方向に反転させる。
(4−2)BR1高さを偏芯後の過圧縮状態でもつぶしを持たない寸法に設定する。
(4−3)BR2高さは通常時で溝高さに合わせる(BR2は変形可能なため)。
(4) Invention 2 has the following configuration.
(4-1) In contrast to Invention No. 1, the direction of BR is reversed in the axial direction.
(4-2) The BR1 height is set to a dimension that does not cause crushing even in an over-compressed state after eccentricity.
(4-3) The BR2 height is adjusted to the groove height in normal times (because BR2 can be deformed).
(5)発明その1では、以下の作用効果が発揮される。
(5−1)装着溝が矩形溝になり、溝加工費が低減する。
(5−2)偏芯時、過圧縮側ではBR2が軟質材のため変形し、スキマを埋める。
(5−3)非過圧縮側ではBR2がBR1のテーパ部を上り、スキマを埋める。
(5) In invention No. 1, the following effects are exhibited.
(5-1) The mounting groove becomes a rectangular groove, and the groove processing cost is reduced.
(5-2) At the time of eccentricity, BR2 is deformed due to the soft material on the overcompression side and fills the gap.
(5-3) On the non-overcompression side, BR2 climbs the taper portion of BR1 and fills the gap.
(6)ただし、
(6−1)BR1は硬質材のため変形しにくく、偏芯時に偏芯が大きいと、過圧縮側では割れる可能性がある。
(6−2)非圧縮側ではBR1とハウジングにスキマが発生し、BR2がはみ出す。BR2のはみ出しは、溝スキマ(軸外径とハウジング間)まではみ出し、はみ出しは永遠に続く。最終的にはOリングにキズが発生する可能性がある。
(6) However,
(6-1) Since BR1 is a hard material, it is difficult to deform, and if the eccentricity is large at the time of eccentricity, there is a possibility of cracking on the overcompression side.
(6-2) On the non-compression side, a clearance occurs between BR1 and the housing, and BR2 protrudes. The protrusion of BR2 protrudes to the groove clearance (between the shaft outer diameter and the housing), and the protrusion continues forever. Eventually, scratches may occur in the O-ring.
(7)発明その2によれば、上記(6)記載のデメリットが解消される。すなわち、
(7−1)BR1は偏芯過圧縮状態でもつぶされず、割れない。
(7−2)偏芯時に、BR2(軟質材)が変形し、スキマを埋める。
(7−3)非過圧縮側にBR1とハウジングにスキマは発生しない。尚、BR1と軸側にスキマが発生してBR2がはみ出すが、はみ出す先が行き止まりのため、ある程度のはみ出しで止まる(永遠にははみ出さない)。
(7) According to Invention No. 2, the demerit described in (6) above is eliminated. That is,
(7-1) BR1 is not crushed or broken even in an eccentric over-compressed state.
(7-2) At the time of eccentricity, BR2 (soft material) is deformed to fill the gap.
(7-3) Clearance does not occur in BR1 and the housing on the non-overcompressed side. In addition, although a clearance is generated on the shaft side of BR1 and BR2 protrudes, it stops at a certain amount of protrusion (it does not protrude forever) because the protruding point is a dead end.
(8)したがって、発明その2によれば、テーパ溝を使用しない通常の矩形溝で、偏芯によるOリングはみ出しの抑制が可能となる。 (8) Therefore, according to Invention No. 2, it is possible to suppress the protrusion of the O-ring due to eccentricity with a normal rectangular groove that does not use a tapered groove.
(9)BR1は硬質材でナイロン樹脂などを使用する。BR2は軟質材でPTFE樹脂などが良い。
(10)Oリングは、特にゴム材質の制限はないが、高圧用であれば高硬度・高強度材が良い。燃料用途では耐油性を考慮してフッ素材を用いる。
(9) BR1 is a hard material and uses nylon resin or the like. BR2 is a soft material such as PTFE resin.
(10) The O-ring is not particularly limited by the rubber material, but if it is for high pressure, a high hardness / high strength material is preferable. In fuel applications, fluorine materials are used in consideration of oil resistance.
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第一実施例(請求項1関連)・・・
図1(A)は、本発明の第一実施例に係る密封装置1の要部断面を示している。当該実施例に係る密封装置1は、筒内直噴ガソリンエンジン用インジェクタにおける高圧シール部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。
First embodiment (related to claim 1) ...
FIG. 1 (A) shows a cross section of the main part of the sealing device 1 according to the first embodiment of the present invention. The sealing device 1 according to the embodiment is used for a high-pressure seal portion in an injector for an in-cylinder direct injection gasoline engine, and is configured as follows.
すなわち、当該密封装置1は、互いに対向する二部材としての軸61およびハウジング62間の環状隙間に配置されて、図上右方向に存在する密封流体が図上左方向の大気側へ漏洩しないようシールするものであって、軸61の周面に設けた環状の装着溝63に装着されてハウジング62の軸孔内周面に密接するシールリングとしてのOリング11と、Oリング11の反密封流体側に配置されて同じく装着溝63に装着される第一バックアップリング21と、Oリング11および第一バックアップリング21の間に配置されて同じく装着溝63に装着される第二バックアップリング31とを有している。尚、Oリング11はこれに代えて、DリングやXリングなどの他の断面形状のシールリングであっても良い。
That is, the sealing device 1 is arranged in an annular gap between the
Oリング11は、ゴム状弾性体によって成形されている。第一バックアップリング21は、第二バックアップリング31よりも硬質の、例えばナイロン樹脂によって成形されている。第二バックアップリング31は、第一バックアップリング21よりも軟質の、例えばPTFE樹脂によって成形されている。
The O-
装着溝63は、断面矩形状の矩形溝とされ、溝内にテーパ形状の類は全く設けられていない。したがって装着溝63は、円筒面状の溝底面63aと、軸直角平面状の両側面63bとのみを有している。
The mounting
第一バックアップリング21は、断面矩形状(径方向に長い長方形状)を呈する環状の本体部22を有しており、この本体部22のOリング11側の側面であってその内周端部に環状の張り出し部23が一体成形され、この張り出し部23の外周面に、Oリング11に近付くに連れて径寸法が徐々に縮小する向きのテーパ形状(傾斜面とも称する)24が設けられている。したがって張り出し部23は、断面直角三角形状とされている。
The
一方、第二バックアップリング31は、全体として断面矩形状(径方向に長い長方形状)とされ、その内周面に、第一バックアップリング21のテーパ形状24に対応してこれに乗り上げることが可能なテーパ部(傾斜面とも称する)32が設けられている。したがってテーパ部32は、テーパ形状24と同様、Oリング11に近付くに連れて径寸法が徐々に縮小する向きに形成されている。
On the other hand, the
第一バックアップリング21の外径寸法は、ハウジング62の軸孔内周面の径寸法と同等もしくはほぼ同等に設定されている。また第一バックアップリング21の内径寸法は、装着溝63の溝底面63aの径寸法と同等もしくはほぼ同等に設定されている。
The outer diameter dimension of the
一方、第二バックアップリング31の外径寸法は、ハウジング62の軸孔内周面の径寸法と同等もしくはほぼ同等に設定されている。また第二バックアップリング31の最小内径寸法は、装着溝63の溝底面63aの径寸法と同等もしくはほぼ同等に設定されている。
On the other hand, the outer diameter dimension of the
また、図示するように初期状態である通常時において、テーパ形状24とテーパ部32は互いに軸方向にオーバーラップして配置され、この分テーパ形状24に第二バックアップリング31が乗り上げた状態で組み合わされているが、第一バックアップリング21の本体部22と第二バックアップリング31との間には所定の大きさの初期隙間(軸方向隙間)c1が設定され、更に乗り上げることが可能とされている。
As shown in the figure, in the normal state, which is the initial state, the
上記構成の密封装置1において、密封流体側から高圧Pが作用すると、Oリング11が第二バックアップリング31に押し付けられ、第二バックアップリング31が第一バックアップリング21のテーパ形状24に更に乗り上がって初期隙間c1が狭められ、第二バックアップリング31は、その内周面のテーパ部32にて第一バックアップリング21のテーパ形状24に強く密接するとともにその外周面にてハウジング62の軸孔内周面に強く密接する。したがって当該密封装置1によれば、優れた耐圧性が発揮され、Oリング11のはみ出しを有効に抑制することができる。また第二バックアップリング31が第一バックアップリング21と比較して軟質であるため、これにOリング11が押し付けられてもOリング11の表面を傷付けることがない。また装着溝63が単純な矩形溝とされているため、溝加工の容易化および加工コストの低減が実現されている。
In the sealing device 1 having the above configuration, when the high pressure P acts from the sealing fluid side, the O-
第二実施例(請求項2および3関連)・・・
図2(A)は、本発明の第二実施例に係る密封装置1の要部断面を示している。当該実施例に係る密封装置1は、筒内直噴ガソリンエンジン用インジェクタにおける高圧シール部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。
Second embodiment (related to claims 2 and 3) ...
FIG. 2A shows a cross-section of the main part of the sealing device 1 according to the second embodiment of the present invention. The sealing device 1 according to the embodiment is used for a high-pressure seal portion in an injector for an in-cylinder direct injection gasoline engine, and is configured as follows.
すなわち、当該密封装置1は、互いに対向する二部材としての軸61およびハウジング62間の環状隙間に配置されて、図上右方向に存在する密封流体が図上左方向の大気側へ漏洩しないようシールするものであって、軸61の周面に設けた環状の装着溝63に装着されてハウジング62の軸孔内周面に密接するシールリングとしてのOリング11と、Oリング11の反密封流体側に配置されて同じく装着溝63に装着される第一バックアップリング21と、Oリング11および第一バックアップリング21の間に配置されて同じく装着溝63に装着される第二バックアップリング31とを有している。尚、Oリング11はこれに代えて、DリングやXリングなどの他の断面形状のシールリングであっても良い。
That is, the sealing device 1 is arranged in an annular gap between the
Oリング11は、ゴム状弾性体によって成形されている。第一バックアップリング21は、第二バックアップリング31よりも硬質の、例えばナイロン樹脂によって成形されている。第二バックアップリング31は、第一バックアップリング21よりも軟質の、例えばPTFE樹脂によって成形されている。
The O-
装着溝63は、断面矩形状の矩形溝とされ、溝内にテーパ形状の類は全く設けられていない。したがって装着溝63は、円筒面状の溝底面63aと、軸直角平面状の両側面63bとのみを有している。
The mounting
第一バックアップリング21は、断面矩形状(径方向に長い長方形状)を呈する環状の本体部22を有しており、この本体部22のOリング11側の側面であってその外周端部に環状の張り出し部23が一体成形され、この張り出し部23の内周面に、Oリング11に近付くに連れて径寸法が徐々に拡大する向きのテーパ形状(傾斜面とも称する)24が設けられている。したがって張り出し部23は、断面直角三角形状とされている。
The
一方、第二バックアップリング31は、全体として断面矩形状(径方向に長い長方形状)とされ、その内周面に、第一バックアップリング21のテーパ形状24に対応してこれに乗り上げることが可能なテーパ部(傾斜面とも称する)32が設けられている。したがってテーパ部32は、テーパ形状24と同様、Oリング11に近付くに連れて径寸法が徐々に拡大する向きに形成されている。
On the other hand, the
第一バックアップリング21の外径寸法は、ハウジング62の軸孔内周面の径寸法と同等もしくはほぼ同等に設定されている。また第一バックアップリング21の内径寸法は、装着溝63の溝底面63aの径寸法よりも大きく設定され、よって第一バックアップリング21の内周面と装着溝63の溝底面63aとの間に所定の大きさの初期隙間(径方向隙間)c2が設定されている。
The outer diameter dimension of the
一方、第二バックアップリング31の最大外径寸法は、ハウジング62の軸孔内周面の径寸法と同等もしくはほぼ同等に設定されている。また第二バックアップリング31の内径寸法は、装着溝63の溝底面63aの径寸法と同等もしくはほぼ同等に設定されている。
On the other hand, the maximum outer diameter dimension of the
また、以上により、第一バックアップリング21の高さ寸法は、偏芯後の過圧縮状態でつぶしを持たない寸法に設定され、第二バックアップリング31の高さ寸法は、通常時で装着溝63の高さ寸法(装着溝63の溝底面63aおよびハウジング62の軸孔内周面間の間隔寸法)に合わせて設定されているが、これらについては後述する。
In addition, as described above, the height dimension of the
また、図示するように初期状態である通常時において、テーパ形状24とテーパ部32は互いに軸方向にオーバーラップして配置され、この分テーパ形状24に第二バックアップリング31が乗り上げた状態で組み合わされているが、第一バックアップリング21の本体部22と第二バックアップリング31との間には所定の大きさの初期隙間(軸方向隙間)c1が設定され、更に乗り上げることが可能とされている。
As shown in the figure, in the normal state, which is the initial state, the
上記構成の密封装置1において、密封流体側から高圧Pが作用すると、Oリング11が第二バックアップリング31に押し付けられ、第二バックアップリング31が第一バックアップリング21のテーパ形状24に更に乗り上がって初期隙間c1が狭められ、第二バックアップリング31は、その外周面のテーパ部32にて第一バックアップリング21のテーパ形状24に強く密接するとともにその内周面にて装着溝63の溝底面63aに強く密接する。したがって当該密封装置1によれば、優れた耐圧性が発揮され、Oリング11のはみ出しを有効に抑制することができる。また第二バックアップリング31が第一バックアップリング21と比較して軟質であるため、これにOリング11が押し付けられてもOリング11の表面を傷付けることがない。また装着溝63が単純な矩形溝とされているため、溝加工の容易化および加工コストの低減が実現されている。
In the sealing device 1 having the above configuration, when the high pressure P acts from the sealing fluid side, the O-
尚、上記第一および第二実施例を比較すると、以下の相違がある。 When the first and second embodiments are compared, there are the following differences.
すなわち、上記第一実施例に係る密封装置1においては、軸61が偏芯したとき、円周上の過圧縮側で図1(B)の上半分の図面に示すように、第二バックアップリング31が軟質材のため変形し、ハウジング62との隙間を埋める。また円周上の非圧縮側では図1(B)の下半分の図面に示すように、第二バックアップリング31が第一バックアップリング21のテーパ形状24に乗り上がり、ハウジング62との隙間を埋める。
That is, in the sealing device 1 according to the first embodiment, when the
但し、第一バックアップリング21は硬質材で変形しにくいことから、偏芯量が大きな場合には、過圧縮側で図1(B)の上半分の図面に示すように、第一バックアップリング21がハウジング62に強く当たって割れる可能性がある(干渉部を符号25にて示す)。また非圧縮側では図1(B)の下半分の図面に示すように、第一バックアップリング21とハウジング62との間に隙間c3が発生することから、第二バックアップリング31が軸61とハウジング62との間の隙間64まで大きくはみ出す可能性がある。
However, since the
これに対し、上記第二実施例に係る密封装置1においては上記したように、第一バックアップリング21の高さ寸法が偏芯後の過圧縮状態でつぶしを持たない寸法に設定されているために、第一バックアップリング21は過圧縮側でも図2(B)の上半分の図面に示すように、つぶれて割れることがなく、非圧縮側では図2(B)の下半分の図面に示すように、第一バックアップリング21とハウジング62との間に隙間が発生しないことから、第二バックアップリング31がはみ出すのを有効に防止することができる(この場合、第一バックアップリング21の内周面と装着溝63の溝底面63aとの間に隙間c4が形成されるため、ここに第二バックアップリング31がはみ出す可能性があるが、この隙間c4は装着溝63の側面63bによって遮られる先止まり状の空間であることから、第二バックアップリング31が大きくはみ出すことはない)。
On the other hand, in the sealing device 1 according to the second embodiment, as described above, the height dimension of the
したがって、第一および第二実施例を比較した場合、第二実施例のほうが、第二バックアップリング31の大きなはみ出しを防止できる点で優れていると云うことができる。
Therefore, when comparing the first and second embodiments, it can be said that the second embodiment is superior in that it can prevent the
1 密封装置
11 Oリング(シールリング)
21 第一バックアップリング
22 本体部
23 張り出し部
24 テーパ形状
25 干渉部
31 第二バックアップリング
32 テーパ部
61 軸(一方の部材)
62 ハウジング
63 装着溝
63a 溝底面
63b 側面
64,c1,c2,c3,c4 隙間
1 Sealing device 11 O-ring (seal ring)
21
62
Claims (3)
前記二部材のうちの一方の部材に設けた装着溝に装着されて他方の部材に密接するシールリングと、前記シールリングの反密封流体側に配置される比較的硬質の第一バックアップリングと、前記シールリングおよび第一バックアップリングの間に配置される比較的軟質の第二バックアップリングとを有し、
前記装着溝は断面矩形状の矩形溝とされ、
前記第一バックアップリングは、環状の本体部と、前記本体部のシールリング側の面であって前記装着溝の溝底面に近い部位に設けられた張り出し部とを一体に有し、前記張り出し部に、前記シールリングに近付くに連れて前記溝底面に近付く方向に傾斜するテーパ形状が設けられ、
前記第二バックアップリングに、前記第一バックアップリングのテーパ形状に対応してこれに乗り上げることが可能なテーパ部が設けられ、
前記第一バックアップリングの本体部と前記第二バックアップリングとの間に初期隙間が設定されていることを特徴とする密封装置。 A sealing device disposed between two members facing each other for sealing a sealing fluid,
A seal ring mounted in a mounting groove provided in one of the two members and in close contact with the other member; a relatively hard first backup ring disposed on the anti-sealing fluid side of the seal ring; A relatively soft second backup ring disposed between the seal ring and the first backup ring;
The mounting groove is a rectangular groove having a rectangular cross section,
The first backup ring integrally includes an annular main body part and an overhang part provided on a seal ring side surface of the main body part and close to a groove bottom surface of the mounting groove, and the overhang part A tapered shape that is inclined in a direction approaching the groove bottom as it approaches the seal ring;
The second backup ring is provided with a tapered portion capable of riding on the taper shape of the first backup ring,
An sealing device, wherein an initial gap is set between the main body of the first backup ring and the second backup ring.
前記二部材のうちの一方の部材に設けた装着溝に装着されて他方の部材に密接するシールリングと、前記シールリングの反密封流体側に配置される比較的硬質の第一バックアップリングと、前記シールリングおよび第一バックアップリングの間に配置される比較的軟質の第二バックアップリングとを有し、
前記装着溝は断面矩形状の矩形溝とされ、
前記第一バックアップリングは、環状の本体部と、前記本体部のシールリング側の面であって前記他方の部材に近い部位に設けられた張り出し部とを一体に有し、前記張り出し部に、前記シールリングに近付くに連れて前記他方の部材に近付く方向に傾斜するテーパ形状が設けられ、
前記第二バックアップリングに、前記第一バックアップリングのテーパ形状に対応してこれに乗り上げることが可能なテーパ部が設けられ、
前記第一バックアップリングの本体部と前記第二バックアップリングとの間に初期隙間が設定されていることを特徴とする密封装置。 A sealing device disposed between two members facing each other for sealing a sealing fluid,
A seal ring mounted in a mounting groove provided in one of the two members and in close contact with the other member; a relatively hard first backup ring disposed on the anti-sealing fluid side of the seal ring; A relatively soft second backup ring disposed between the seal ring and the first backup ring;
The mounting groove is a rectangular groove having a rectangular cross section,
The first backup ring integrally has an annular main body portion and a projecting portion provided on a portion close to the other member on the seal ring side surface of the main body portion. A tapered shape is provided that is inclined in a direction approaching the other member as the seal ring is approached,
The second backup ring is provided with a tapered portion capable of riding on the taper shape of the first backup ring,
An sealing device, wherein an initial gap is set between the main body of the first backup ring and the second backup ring.
第一バックアップリングの高さ寸法は、偏芯後の過圧縮状態でつぶしを持たない寸法に設定され、
第二バックアップリングの高さ寸法は、通常時で装着溝の高さ寸法に合わせて設定されていることを特徴とする密封装置。 The sealing device according to claim 2.
The height dimension of the first backup ring is set to a dimension that does not crush in the over-compressed state after eccentricity,
The height of the second backup ring is normally set in accordance with the height of the mounting groove.
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