JPH08200501A - ピストンのシール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はハウジング内を摺動するピストンの
シール構造に関し、安価にシールリングのはみ出しを防
止しすることを目的とする。 【構成】 ピストン１０にシールリング１６及びバック
アップリング１８を配設するための配設溝１４を設け
る。高圧が作用する側にシールリング１６を、高圧が作
用しない側にバックアップリング１８を配設する。シー
ルリング１６のバックアップリング１８と接触する側に
凸部１６ｃを設けると共に、シールリング１６からバッ
クアップリング１８へ向かう押圧力が作用した際に、バ
ックアップリング１８の内周部、及び外周部を径方向に
変位させるべく、バックアップリング１８に、凸部１６
ｃと対応する凹部１８ａを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ピストンのシール構造
に係り、特にハウジングの内壁と、その内部を摺動する
ピストンとの間のシール性を、シールリングとバックア
ップリングとを用いて確保するピストンのシール構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ハウジングの内壁と、その内
部を摺動するピストンとのシール性をシールリングとバ
ックアップリングとを用いて確保する構造が知られてい
る。すなわち、ピストンがハウジング内を摺動する場合
に、Ｏリング等のシールリングのみを用いてシール性を
確保しようとすれば、ピストンの圧縮工程の際、ピスト
ンピストンの摺動に伴って圧縮室が高圧になることに起
因してシールリングに圧力がかかり、シールリングがピ
ストンとハウジングとの間にはみ出し、シールリングの
局部的な劣化が促進される。

【０００３】これに対して、シールリングに隣接して、
テフロン等からなるバックアップリングを配設すれば、
ピストンが圧縮工程を行う際のシールリングの変形量が
バックアップリングによって抑制され、上述の如くシー
ルリングがピストンとハウジングとの間にはみ出す事態
を回避することができ、シール部の耐久性確保に有効で
ある。

【０００４】ところで、上記の如きシール構造は、ピス
トン又はハウジングの一方にシール材配設溝を設け、そ
の配設溝内にシールリング及びバックアップリングを配
設した状態で、ピストンをハウジング内に嵌挿すること
で実現される。この際、上述したシールリングのはみ出
しを防止するためには、バックアップリングが、バック
アップリング及びシールリングが摺動する面（以下、摺
動面と称す）に当接していることが必要である。

【０００５】一方、種々の寸法公差、加工精度上の限界
等から、バックアップリングを配設溝と摺動面の双方に
当接させることは事実上不可能である。このため、かか
る構造を採用する場合、バックアップリングと配設溝と
の間にはある程度の隙間が許容されることになる。

【０００６】しかしながら、バックアップリングと配設
溝との間にかかる隙間が存在すると、ピストンの圧縮工
程時にシールリングが受ける力のよって、シールリング
がバックアップリング側に押圧された際に、上記隙間内
にシールリングがはみ出し、シールリングの耐久性上好
ましくない事態が生ずる。この意味で、バックアップリ
ングと配設溝との間にある程度の隙間を許容する構造
は、ピストンのシール構造として必ずしも理想的なもの
ではなかった。

【０００７】これに対して、例えば実開平２−１０９０
７２号公報には、バックアップリングの配設溝側に弾性
材料層を設け、バックアップリングと配設溝との隙間を
埋める構造が開示されている。この場合、弾性材料層で
種々の寸法公差を吸収することができ、バックアップリ
ングをハウジング及び配設溝の双方に当接させることが
できるため、シールリングのはみ出しを防止するうえで
は機能上理想的な構造が形成できることになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のピ
ストンのシール構造は、弾性材料層の復元力により、常
にバックアップリングが摺動面に押圧される構造であ
る。この場合、バックアップリングと摺動面との間に
は、常に比較的大きな摩擦力作用することになり、摺動
損失の増大やバックアップリングの磨耗促進等の不利益
が伴う。また、バックアップリングに弾性材料層を形成
する加工は、生産技術上必ずしも容易ではなく、生産性
の低下、生産コストの上昇等の不利益をも伴う。

【０００９】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、シールリングがバックアップリング側に押圧さ
れる時のみ、バックアップリングとハウジングあるいは
配設溝との間の隙間を、バックアップリングによって塞
ぐことにより、シールリングのはみ出しを有効に防止し
得るピストンのシール構造を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項１
に記載する如く、シール材配設溝に、シールリングとバ
ックアップリングとを配設してなるピストンのシール構
造において、前記シールリングが前記バックアップリン
グの高圧側に配設されると共に、前記シールリングから
前記バックアップリングへ向かう押圧力が作用した際
に、該バックアップリングをバックアップリングの内径
方向あるいは外径方向の少なくとも１つの方向に変位さ
せる径方向変位付与手段を備えるピストンのシール構造
により達成される。

【００１１】また、上記の目的は、請求項２に記載する
如く、上記請求項１記載ピストンのシール構造におい
て、前記径方向変位付与手段が、前記シールリングに凸
部を設け、かつ、前記バックアップリングに前記凸部に
嵌合する凹部を設けることで構成されるピストンのシー
ル構造によっても達成される。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明において、前記シールリン
グは、前記バックアップリングの高圧側に配設されてい
る。このため、前記シールリングが低圧側に移行しよう
とすれば、前記シールリングから前記バックアップリン
グへ向かう押圧力が作用する。

【００１３】また、前記径方向変位付与手段は、かかる
押圧力が作用した際に、前記バックアップリングをバッ
クアップリングの内径方向あるいは外径方向の少なくと
も１つの方向に変位させる。そして、前記バックアップ
リングに、かかる径方向の変位が付与されると、前記配
設溝と前記バックアップリングとの間隙、及び該バック
アップリングが当接すべき摺動面と該バックアップリン
グとの間隙が共に縮小される。

【００１４】請求項２記載の発明において、前記バック
アップリングには、前記シールリングに設けられた凸部
に嵌合するような凹部が設けられている。従って、前記
シールリングに高圧が作用し、該シールリングが前記バ
ックアップリング側に押圧されると、前記凹部に嵌合し
ている前記シールリングの凸部は、前記凹部の内径側を
前記バックアップリングが縮径する方向に押圧し、か
つ、前記凹部の外径側を前記バックアップリングが拡径
する方向に押圧する。このため、前記バックアップリン
グと前記配設溝との隙間、及び前記バップアックリング
と外バックアップリングが当接すべき摺動面との隙間が
共に縮小される。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明の一実施例であるピストンの
シール構造を表す要部断面図を示す。同図においてピス
トン１０は、ハウジング１２内に摺動可能に嵌挿されて
いる。

【００１６】ここで、ピストン１０の外周面には環状の
シール材配設溝（以下、単に配設溝と称す）１４が設け
られている。そして、その配設溝１４には、高圧が作用
する側にゴム等の弾性材料で構成したシールリング１６
が、高圧が作用しない側にテフロン等で構成したバック
アップリング１８が配設されている。

【００１７】シールリング１６には、ハウジング１２の
内壁に接触する面、配設溝１４の側面に接触する面、及
びバックアップリング１８に接触する面に、それぞれ凸
部１６ａ，１６ｂ，１６ｃが設けられている。一方、バ
ックアップリング１８には、凸部１６ｃと嵌合する凹部
１８ａが設けられている。

【００１８】従って、シールリング１６がバックアップ
リング１８側に押圧されると、その押圧力は凸部１６
ｃ、及び凹部１８ａを介してバックアップリング１８に
伝達される。この際、凸部１６ｃ、及び凹部１８ａは適
当な曲率が付与されているため、上記の如く伝達された
押圧力は、バックアップリング１８の外径ｂｕ１８ｂを
拡大し、かつ内径部１８ｃを縮小するように作用する。

【００１９】一方、バックアップリング１８は、ピスト
ン１０やハウジング１２の寸法公差等を考慮し、バック
アップリング１８の外周面が適当な付勢力を以てハウジ
ング１２の内壁に当接し、かつ、その内周面と配設溝１
４との間に適当な間隙が形成されるように寸法諸元が設
定されている。

【００２０】このため、図１に示すピストンのシール構
造において、シールリング１６に、バックアップリング
１８側へ向かう押圧力が作用していない場合、バックア
ップリング１８とハウジング１２の内壁との間に作用す
る摩擦力は、比較的小さく抑制される。

【００２１】一方、シールリング１６に、バックアップ
リング１８側へ向かう押圧力が作用した際には、バック
アップリング１８とハウジング１２の内壁との間に比較
的大きな付勢力が発生し、その間へのシールリング１６
のはみ出しが確実に防止されると共に、バックアップリ
ング１８と配設溝１４との間の間隙が縮小され、その間
へのシールリング１６のはみ出しをも防止される。

【００２２】ところで、上記図１に示すピストンのシー
ル構造は、例えば図２に示す如きプランジャポンプ２０
のシール構造として用いることができる。尚、図２に示
すプランジャポンプ２０は、車両用アンチロックブレー
キシステム（ＡＢＳ）に用いるＡＢＳポンプとして公知
の構成である。

【００２３】同図に示すプランジャポンプ２０は、ピス
トン１０の一端に当接して回転する偏心カム２２と、ピ
ストン１０の他端に当接してピストン１０を偏心カム側
へ付勢するスプリング２４とを備えている。ここで、ス
プリング２４は、プラグ２６に支持された状態で、ハウ
ジング１２内に設けられたポンプ室２８内に配設されて
いる。また、ポンプ室２８には、吸入通路３０、及びリ
ザーバタンク３１側からポンプ室２８への流れのみを許
容する逆止弁３２、及びポンプ室２８から吐出通路３４
への流れのみを許容する逆止弁３６が連通している。

【００２４】そして、ピストン１０に設けた配設溝１４
には、ポンプ室２８側にシールリング１６が、偏心カム
２２側にバックアップリング１８がそれぞれ位置するよ
うに、シールリング１６とバックアップリング１８とが
配設されている。この場合、偏心カム２０からピストン
１０に作用する押圧力が解除されると、ピストン１０が
図２中左方へ向けて変位し、その結果、ポンプ室２８の
容積が拡大し、逆止弁３２が開弁して流体の吸入が行わ
れる。

【００２５】この際、ポンプ室２８には逆止弁３２の開
弁圧に相当する負圧が発生するが、その開弁圧は十分に
低圧に設定することができるため、上記の吸入行程で、
シールリング１６に過剰な負荷がかかることはない。更
に、ピストン１０が偏心カム２２側へ移行する過程で
は、シールリング１６とバックアップリング１８との間
に押圧力は作用せず、バックアップリング１８とハウジ
ング１２との間に作用する摩擦力は小さく抑制される。

【００２６】このため、プランジャポンプ２０において
は、シールリング１６をピストン１０とハウジング１２
との間にはみ出させることがないと同時に、摺動損失、
及びバックアップリング１８の磨耗量を抑制した吸入行
程を実行することができる。かかる状況から、偏心カム
２２がピストン１０を押圧すると、ピストン１０は図２
中右方へ向けて変位し、その結果、ポンプ室２８の容積
が縮小して逆止弁３６から吐出通路３４への流体の吐出
が行われる。

【００２７】この際、ポンプ室２８には比較的高圧の吐
出圧が発生する。また、ピストン１０がポンプ室２８の
容積を縮小する方向に変位する過程では、シールリング
１６はポンプ室２８から高い圧力を受けるため、シール
リング１６が相対的にバックアップリング１８側に移行
しようとする。このため、バックアップリング１８の凹
部１８ａに比較的大きな押圧力が作用する。

【００２８】従って、プランジャポンプ２０において
は、流体の吐出行程が開始されると、バックアップリン
グ１８の外径部１８ｂ及び内径部１８ｃがそれぞれバッ
クアップリング１８の外径方向および内径方向に変位
し、バックアップリング１８とハウジング１２との隙
間、及びバックアップリング１８と配設溝１４との隙間
をバックアップリングが塞ぐことにさるので、それぞれ
の隙間へのシールリング１６のはみ出しが確実に防止さ
れる。

【００２９】このように、上記図１に示すピストンのシ
ール構造を用いた場合、バックアップリング１８に弾性
材料層を設けることなく、かつ、バックアップリング１
８とハウジング１２との間に摩擦力を不要に高めること
なくシールリング１６のはみ出しを防止することができ
る。この意味で、図１に示す本実施例のシール構造は、
優れた生産性の下、安価に、耐久性に優れたピストンの
シール機構を実現することができるという利益を有して
いることになる。

【００３０】尚、上記図１に示す実施例においては、シ
ールリング１６が備える凸部１６ｃ、及びバックアップ
リング１８が備える凹部１８ａが前記した径方向変位付
与手段を構成している。図３は、本発明の第２実施例で
あるピストンのシール構造を表す要部断面図を示す。こ
こで、同図において、上記図１に示す構成部分と同一の
部分については、同一の符号を付してその説明を省略す
る。

【００３１】すなわち、図３に示すピストンのシール構
造は、シールリング４０として一般的なＤリングを用
い、バックアップリング４２を内環４２ａと外環４２ｂ
とで構成した点に特徴を有している。尚、シールリング
４０が高圧側、バックアップリング４２が低圧側に配設
される点については、上記図１に示す構造と同様であ
る。

【００３２】本実施例において、バックアップリング４
２の内環４２ａ及び外環４２ｂは、それぞれ対向面に傾
斜を有している。このため、シールリング４０からバッ
クアップリング４２へ向かう押圧力が作用すると、内環
４２ａはその内径を縮小する方向に、外環４２ｂはその
外径を拡大する方向にそれぞれ変形する。

【００３３】尚、内環４２ａ、及び外環４２ｂには、配
設溝１４に組み付ける際に用いる切断部が図示しない任
意の部位に設けられている。このため、シールリング４
０からバックアップリング４２へ向かう押圧力が作用し
た際には、容易に上記の如く変形することができる。

【００３４】この場合、図３中シールリング４０の右方
に高圧が作用しない状況下、すなわち、シールリング４
０のはみ出しが問題とならない状況下では、バックアッ
プリング４２とハウジング１２との間の摩擦力が不用に
高められることがなく、一方、シールリング４０の右方
に高圧が作用した場合には、内環４２ａと配設溝１４と
の隙間が縮小され、かつ、外環４２ｂとハウジング１２
との間に作用する付勢力が増大せられる。

【００３５】従って、本実施例のシール構造によって
も、上記図１に示すシール構造と同様に、摺動損失の低
減、バックアップリング４２の磨耗量の低減等を図りつ
つ、適切にシールリング４０のはみ出しを防止すること
ができる。尚、本実施例においては、バックアップリン
グ４２の内環４２ａ、及び外環４２ｂが有する傾斜面が
前記した径方向変位付与手段を構成している。

【００３６】図４は、本発明の第３実施例であるピスト
ンのシール構造を表す要部断面図を示す。ここで、同図
において、上記図１乃至図３に示す構成部分と同一の部
分については、同一の符号を付してその説明を省略す
る。図４に示すピストンのシール構造は、ピストン５０
が傾斜面５２ａを有する配設溝５２を備え、かつ、バッ
クアップリング５４が、その傾斜面５２ａの外周に当接
して配設されている点に特徴を有している。

【００３７】尚、シールリング４０がバックアップリン
グ５４の高圧側に配設される点、及びバックアップリン
グ５４が図示しない任意の点に切断部を有している点に
ついては、上記図３に示す構造と同様である。かかる構
造によれば、シールリング４０からバックアップリング
５４へ向かう押圧力が作用しない場合、バックアップリ
ング５４とハウジング１２との間に作用する摩擦力は極
めて小さく抑制される。

【００３８】一方、シールリング４０からバックアップ
リング５４へ向かう押圧力が作用すると、バックアップ
リング５４が傾斜面５２ａに沿って変位し、その結果、
バックアップリング５４の外径が広がり、バックアップ
リング５４とハウジング１２との間の隙間が消滅する。

【００３９】このため、本実施例のシール構造によって
も、上記図１、及び図３に示すシール構造と同様に、摺
動損失の低減等を図りつつ、ピストン５０の摺動に伴う
シールリング４０のはみ出しを適切に防止することがで
きる。尚、本実施例においては、配設溝５２の傾斜面５
２ａが前記した径方向変位付与手段を構成している。

【００４０】図５は、本発明の第４実施例であるピスト
ンのシール構造を表す要部断面図を示す。ここで、同図
において、上記図１乃至図４に示す構成部分と同一の部
分については、同一の符号を付してその説明を省略す
る。すなわち、図５に示すピストンのシール構造は、バ
ックアップリング６０が、シールリング４０と接触する
面に凹部６０ａを備えている点に特徴を有している。
尚、シールリング４０がバックアップリング６０の高圧
側に配設される点については、上記図１、図３及び図４
に示す構造と同様である。

【００４１】図５に示すシール構造において、シールリ
ング４０からバックアップリング６０へ向かう押圧力が
作用していない場合、バックアップリング６０には何ら
特別な負荷はかからない。従って、この場合、バックア
ップリング６０とハウジング１２との間の摩擦力が不要
に大きくなることはない。

【００４２】一方、シールリング４０からバックアップ
リング６０へ向かう押圧力が作用すると、シールリング
４０がバックアップリング６０の凹部６０ａに沿って変
形し、その一部が凹部６０ａの内部に収納される。この
際、シールリング４０は、その肉圧方向における中間
部、すなわち外周部と内周部の中間部がバックアップリ
ング６０側に突出した状態に変形し、その影響で、シー
ルリング４０の外周部と内周部は相対的にバックアップ
リング６０から離間した状態となる。

【００４３】更に、上記の如くバックアップリング６０
の凹部６０ａ内に、シールリング４０の一部が変形して
収納される場合、シールリング４０からの押圧力は凹部
６０ａを押し広げる方向に作用する。このため、バック
アップリング６０は、凹部６０ａの内周部６０ｂが縮径
するように、また、凹部６０ａの外周部６０ｃが拡径す
るように変形する。

【００４４】つまり、図５に示すシール構造において、
シールリング４０からバックアップリング６０に向けて
押圧力が作用した場合、シールリング４０は、その外周
部、及び内周部が、バックアップリング６０の内外周か
らはみ出し難い状態に変形し、バックアップリング６０
は、ハウジング１２との付勢力を増加せしめ、かつ、配
設溝１４との隙間が縮小する方向に変形する。

【００４５】このため、本実施例のシール構造によれ
ば、上記図１、図３及び図４に示すシール構造と同様
に、摺動損失の低減、バックアップリング６０の磨耗量
抑制等を図りつつ、シールリング４０のはみ出し防止に
ついて、更に優れた効果を享受することができる。

【００４６】ところで、上述した第１乃至第４実施例
は、配設溝１４，５２をピストン１０，５０側に設ける
構成としているが、これに限るものではなく、ハウジン
グ１２側に配設溝を設けることとしても良い。

【００４７】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、シールリングに高圧が作用した場合にのみバックア
ップリングと配設溝との隙間、及びバックアップリング
と、その摺動面との隙間を共に狭めることができる。

【００４８】従って、本発明に係るピストンのシール構
造によれば、バックアップリングに弾性材料層を形成す
ることなく、かつ、シールリングにシール能力が要求さ
れる場合にのみバックアップリングの摺動抵抗を高める
ことで、摺動損失の低減を図りつつ確実にシールリング
のはみ出しを防止することができる。

【００４９】また、請求項２記載の発明によれば、シー
ルリングに高圧が作用すると、バックアップリングと配
設溝との隙間、及びバックアップリングとその摺動面と
の隙間が縮小すると共に、シールリングがバックアップ
リングの内外周にはみ出し難くなる。

【００５０】このため、本発明にかかるピストンのシー
ル構造によれば、上記請求項１記載のシール構造と同様
に摺動損失の低減を図りつつ、より確実にシールリング
のはみ出しを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例であるピストンのシール構
造を表す要部断面図である。

【図２】本実施例のシール構造を用いて構成したプラン
ジャポンプの構成を表す断面図である。

【図３】本発明の第２実施例であるピストンのシール構
造を表す要部断面図である。

【図４】本発明の第３実施例であるピストンのシール構
造を表す要部断面図である。

【図５】本発明の第４実施例であるピストンのシール構
造を表す要部断面図である。

【符号の説明】

１０，５０ ピストン １２ ハウジング １４，５２ 配設溝 １６，４０ シールリング １６ａ，１６ｂ，１６ｃ 凸部 １８，４２，５４，６０ バックアップリング １８ａ，６０ａ 凹部 ２０ プランジャポンプ ４２ａ 内環 ４２ｂ 外環 ５２ａ 傾斜面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シール材配設溝に、シールリングとバッ
   クアップリングとを配設してなるピストンのシール構造
   において、 前記シールリングが前記バックアップリングの高圧側に
   配設されると共に、 前記シールリングから前記バックアップリングへ向かう
   押圧力が作用した際に、該バックアップリングを前記バ
   ックアップリングの内径方向あるいは外径方向の少なく
   とも１つの方向に変位させる径方向変位付与手段を備え
   ることを特徴とするピストンのシール構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載のピストンのシール構造に
   おいて、 前記径方向変位付与手段が、前記シールリングに凸部を
   設け、かつ、前記バックアップリングに前記凸部に嵌合
   する凹部を設けることで構成されることを特徴とするピ
   ストンのシール構造。