JP2001355735A

JP2001355735A - スイベルジョイント用シール

Info

Publication number: JP2001355735A
Application number: JP2000178138A
Authority: JP
Inventors: Hideki Hiraki; 秀樹平木; Hideo Nagaoka; 秀夫長岡; Yasushi Kano; 康司加納
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2001-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】回転・揺動部に用いられるスイベルジョイン
ト用シールとして、ブローバイの確実に防止できる、か
つ、耐久性にも優れた、製作のしやすい安価なシールを
提供する。【解決手段】樹脂リング７とゴムリング８とから成る
スイベルジョイント用シールである。樹脂リング７が超
高分子ポリエチレンから成る。この樹脂リング７は、ブ
ローバイ防止用勾配面10を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイベルジョイン
ト用シールに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に建設機械等で油圧を用いた旋回部
に、図９に示すようなスイベルジョイント30が用いら
れ、このスイベルジョイント30は、相対的に軸心31廻り
に回転する軸部32とケーシング部33を備えている。そし
て、スイベルジョイント30は軸部32とケーシング部33と
の転位角度を変えることによって、油圧（圧力媒体）の
流れる方向を制御する方向切換装置であるといえる。

【０００３】ケーシング部33の孔部34に軸部32が挿嵌さ
れているが、この孔部34に形成された凹周溝35…内に、
従来から、ＰＴＦＥリング37とゴムリング38から成るス
イベルジョイント用シールＳが装着されている。例え
ば、従来、図16に示すような断面形状のスイベルジョイ
ント用シールＳが用いられていたが、ブローバイ（吹き
漏れ）防止用に、図16と図10に示すようなノッチ39…が
切欠形成する必要がある。

【０００４】ここで、図14〜図15に基づいて、ブローバ
イ（吹き抜け又は吹き漏れ）について説明する。図14と
図15に於て、前記ノッチ39の無いＰＴＦＥリング37ａ
と、ゴムリング38から成るシールＳの場合に、ブローバ
イを発生する。即ち、図14に於て、予め同図の右方向か
らの圧力を受けて同図のように凹周溝35の左方向にシー
ルＳが移動している状態で、圧力Ｐが急に作用したとす
ると、凹周溝35の左側内面35ａとシールＳとの間に圧力
媒体が侵入して圧力Ｐが作用するよりも先に、図15に示
す如く、軸部32の外周面と、ノッチの無いＰＴＦＥリン
グ37ａの内周面との間を、点線矢印Ｆの如く、圧力媒体
が吹き抜けてしまう。この現象をブローバイ（吹き抜け
又は吹き漏れともいう）である。

【０００５】このようなブローバイを防止するため、図
10と図16に示したような径方向のノッチ39…をＰＴＦＥ
リング37の側面に切欠形成したが、その作用（機能）
は、図11〜図13に示す通りである。つまり、図11に示す
ように予め同図の右方向からの圧力を受けて同図のよう
に凹周溝35の左方向にシールＳが移動している状態で、
圧力Ｐが急に作用したとすると、（ノッチ39がラジアル
方向に切欠形成されているので、）このノッチ39を通じ
て、（図11から）図12の如く、圧力Ｐが凹周溝35の奥部
へ導入され、ＰＴＦＥリング37・ゴムリング38の左側面
に圧力Ｐは直ちに伝播され、図13に示した如く、ＰＴＦ
Ｅリング37・ゴムリング38は右方向へ移動し、圧力Ｐに
よって、ゴムリング38は矢印ａ…の方向にＰＴＦＥリン
グ37を押圧し、ＰＴＦＥリング37の内周面は強く軸部32
の外周面を（矢印ｂ…のように）押圧して、密封（自
封）作用をなす。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ブローバイを防ぐため
従来は上述のようにノッチ39…を設けなければならなか
ったが、図10からも明らかなように、径方向のノッチ39
…の加工は旋盤では加工できず、別工程で切削加工せね
ばならず、製作が面倒であり、コストもアップするとい
う問題があった。

【０００７】さらに、図11〜図13、及び、図16に示すよ
うに、従来のＰＴＦＥリング37の外周面は、突起40…を
有する形状であった。その理由は、軸部32の回転により
ＰＴＦＥリング37が連れ廻りし、ＰＴＦＥリング37とゴ
ムリング38との界面が摺動面となるのを防止している。
つまり、ＰＴＦＥリング37とゴムリング38とは相対的に
回転しないように、前記突起40…を設けている。仮に、
この突起40…が無くて、ＰＴＦＥリング37とゴムリング
38とが相対的に回転して、界面が摺動すると、ＰＴＦＥ
内の充填剤が研磨剤の役割をするため、ゴムリング38の
内周面が削られ、摩耗する。従って、従来のＰＴＦＥリ
ング37ではこのような突起を有する複雑な形状であっ
て、製作が一層面倒で、コスト高となっていた。

【０００８】本発明に係るスイベルジョイント用シール
は、従来のこのような問題点を解決して、製作が容易
で、ブローバイを防ぎ、摩耗も防止できて長寿命で、低
摩擦トルクであり、一層の高圧化にも耐え、油圧に限ら
ず水圧用にも適用可能であり、スイベルジョイントの軸
部とケーシング部との間隙へのはみ出しも発生しない優
れたスイベルジョイント用シールを提供することを、目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、樹脂リングと
ゴムリングから成るスイベルジョイント用シールに於
て、上記樹脂リングの材質を超高分子ポリエチレンとす
ると共に、軸摺接側の角部に、ブローバイ防止用勾配面
を形成した。また、樹脂リングの材質の超高分子ポリエ
チレンの分子量を 550万以上とし、かつ、硬さを65〜70
（デューロメータＤ）に設定したものである。また、ブ
ローバイ防止用勾配面の径方向寸法をＡ、勾配角度をθ
とすると共に、樹脂リングの径方向厚さ寸法をＴとし、
スイベルジョイントの軸部とケーシング部との片側間隙
寸法をＣとしたとき、Ｃ＜Ａ＜ 0.5Ｔ 20°≦θ≦40° に設定したものである。また、樹脂リングがゴムリング
と接触する外周面を、平滑面としたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図示の実施の形態に基づき
本発明を詳説する。

【００１１】図１に建設機械・荷役機械等の旋回部に用
いられ、流体を送るスイベルジョイント１を例示する。
このスイベルジョイント１は、相対的に軸心２廻りに回
転する軸部３とケーシング部４を備えている。ケーシン
グ部４の孔部４ａに軸部３が挿嵌され、孔部４ａに形成
された凹周溝５…内に、本発明に係るスイベルジョイン
ト用シールＳ₀ が装着される。このシールＳ₀ は、図１
〜図４に示すように、超高分子ポリエチレンから成る樹
脂リング７と、横断面矩形（又は円形等）のゴムリング
８とから、構成されている。

【００１２】そして、軸摺接側の角部に、ブローバイ防
止用勾配面10，10が形成されている。樹脂リング７の上
記超高分子ポリエチレンの分子量を 550万以上とし、か
つ、硬さ（ショアー硬さ）を65〜70（デューロメータ
Ｄ）に設定するのが良い。硬さをこの範囲に設定するこ
とで、従来は32ＭＰａの圧力仕様のものを、50ＭＰａの
圧力下でも使用可能となる。そして、分子量を 550万以
上とすることにより、耐摩耗性が向上し、高温にも耐え
る。また、従来のＰＴＦＥは水に弱いため、水圧の掛か
る環境には適さなかったが、本発明のように超高分子ポ
リエチレンとすれば、水にも強く、水圧用としても有望
であり、今後、環境問題のために、油圧から水圧へ切り
換わる傾向があるので特に好ましいといえる。

【００１３】図３と図４に於て、ブローバイ防止用勾配
面10の径方向寸法Ａ、勾配角度（側面11に対する傾斜角
度）をθとし、樹脂リング７の径方向厚さ寸法をＴと
し、さらに、スイベルジョイント１の軸部３とケーシン
グ部４（の孔部４ａ）との片側間隙寸法をＣとしたと
き、Ｃ＜Ａ＜ 0.5Ｔ 20°≦θ≦40° に設定する。また、樹脂リング７がゴムリング８と接触
する外周面12を、平滑面とする。（つまり、図11〜図1
3，図16に示した従来の突起40を、省略している。）

【００１４】次に、図５，図６，図７に基づいて、上記
数式の範囲に径方向寸法Ａと勾配角度θを設定した理
由、及び、ブローバイ防止の作用を、説明すると、図５
に於て、（予め同図の右方向から圧力を受けたため）同
図に示すように、シールＳ₀ は凹周溝５の左方向に移動
している状態を示し、このとき、急に圧力Ｐが作用した
とすると、図６に示した拡大断面図の状態となり、勾配
面10に圧力Ｐ…が作用する。

【００１５】この勾配面10に作用する圧力Ｐを、図１の
軸心２と平行な分力Ｐｘと、径方向の分力Ｐｙに、ベク
トルとしての圧力Ｐを、分解して考える。20°≦θ≦40
°と設定したためＰｘ＞Ｐｙとなり、樹脂リング７は、
図６の右方向へ移動し、直ちに油、水又はエアー等の圧
力媒体（圧力Ｐ）が、樹脂リング７の左側面と凹周溝５
の左側面５ａとの間に浸入する。このようにして、図７
に示す如く圧力ＰがシールＳ₀ の左側面に作用して、図
７と図２のように、ゴムリング８が矢印ａ…の如く樹脂
リング７の外周面12を、押圧し、これによって樹脂リン
グ７の内周面13は軸部３に密封状に圧接する。

【００１６】さらに、図３と図６から明らかなように、
Ａ≦Ｃであれば、圧力Ｐが樹脂リング７の左側面と凹周
溝５の左側面５ａとの間に浸し難く、圧力Ｐが軸部３と
樹脂リング７の内周面13の間を吹き抜け（ブローバイ）
してゆく虞がある。逆に、Ａ≧ 0.5Ｔであると、図７に
示すように圧力Ｐを受けたとき、樹脂リング７の姿勢が
不安定となる（倒れやすくなる）。

【００１７】要約すれば、Ｃ＜Ａ＜ 0.5Ｔに設定し、か
つ、勾配角度θを、20°〜40°に設定したことにより、
図５から図６を経て図７の状態に、スムースに移行で
き、ブローバイ（吹き抜け）を防止できると共に、安定
して良好な密封作用をなす。

【００１８】なお、（図１〜図７で明らかなように）樹
脂リング７の外周面12に突起が省略されて、平滑面とし
た理由は、従来のＰＴＦＥリング37（図16参照）では充
填剤が混入されていたのに対し、本発明に掛かる樹脂リ
ング７は超高分子ポリエチレンであって充填剤を混入し
ないため、ゴムリング８の内周面（圧接面）を研磨して
摩耗させることが、（仮に相対的に摺動したとしても）
なく、相対的に回転して摺動することを、防ぐ必要がな
いからである。これによって、形状が一層簡略化でき
て、製作が容易となり、コストも低減できることとな
る。

【００１９】なお、従来のＰＴＦＥリングを本発明のよ
うな形状にできなかった理由を、図８に於て説明する。
つまり、図８に於て、ＰＴＦＥ製のブローバイ防止用勾
配面を有する樹脂リング20を、仮に、凹周溝５に装着し
たとすると、ＰＴＦＥはクリープ現象が激しく発生し、
元の勾配面が、図８のように変形する。即ち、圧力Ｐを
受ける側の勾配面は大きな勾配角度θ′となって、ブロ
ーバイを生ずる形状に変形し、さらに、クリープ現象に
よって、間隙寸法Ｃの間隙部21へＰＴＦＥ樹脂の一部が
はみ出す。このように、従来のＰＴＦＥ材質のままで
は、本発明の樹脂リング７の形状として、実用性は無い
ことが判る。

【００２０】なお、本発明に係るシールＳ₀ は、圧力媒
体として、油に限らず、水やエア（各種気体）にも適用
可能であり、特に従来、水に弱かったＰＴＦＥに対し
て、本発明の樹脂リング７の材質───超高分子ポリエ
チレン───は水に強いので、環境への配慮から将来水
圧に切換わる場合に、有望であるといえる。

【００２１】

【発明の効果】本発明は上述の構成により次のような著
大な効果を奏する。

【００２２】（請求項１によれば、）旋盤加工等によっ
て勾配面10を簡単に形成可能である。しかも、このよう
な簡易な形状で、ブローバイ（吹き抜け）を有効に防止
できる。また、水に対しても強く、水圧用にも好適であ
る。また、万一樹脂リング７とゴムリング８の間で相対
的に回転したとしても、ゴムリング８を摩耗させない。
また、軸部３に対して摺接する樹脂リング７の材質とし
て、超高分子ポリエチレンを用いたので、低摩擦トルク
となり好ましい。かつ、クリープ現象を生じ難くはみ出
しを生じない。

【００２３】（請求項２によれば、）前記請求項１の効
果の他に、さらに低圧は勿論のこと、50ＭＰａ程度の高
圧にも使用可能である。また、長期の耐久寿命が達成で
きた。さらに、高温にも耐える。

【００２４】（請求項３によれば、）簡単な製造法に
て、安価に製造可能であって、ブローバイを確実に防止
できる。（請求項４によれば、）ゴムリング８が（相対回転した
としても）摩耗せず、好ましいと共に、樹脂リング７の
形状が一層簡略化できて、製造がさらに容易で、コスト
的にも低減可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用例を示すスイベルジョイントの要
部断面図である。

【図２】本発明の実施の一形態を示す要部断面図であ
る。

【図３】樹脂リングの断面図である。

【図４】樹脂リングの正面図である。

【図５】作用説明用断面図である。

【図６】作用説明用拡大断面図である。

【図７】作用説明用断面図である。

【図８】比較例を示す断面図である。

【図９】従来のシールを適用したスイベルジョイントの
断面図である。

【図10】従来のＰＴＦＥリングの正面図である。

【図11】従来のシールの作用説明用断面図である。

【図12】従来のシールの作用説明用断面図である。

【図13】従来のシールの作用説明用断面図である。

【図14】従来のシールの作用説明用断面図である。

【図15】従来のシールの作用説明用断面図である。

【図16】従来のシールを説明する断面図である。

【符号の説明】

１スイベルジョイント４ケーシング部５凹周溝７樹脂リング８ゴムリング 10 勾配面 12 外周面Ａ径方向寸法Ｃ間隙寸法 θ 勾配角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加納康司和歌山県有田市箕島663番地三菱電線工業株式会社箕島製作所内Ｆターム(参考） 3H104 JA04 JB02 JC10 JD09 LF16 3J040 AA01 AA13 AA17 BA04 EA01 EA16 EA25 FA05 FA07 HA02 HA03 HA15 HA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂リングとゴムリングから成るスイベ
ルジョイント用シールに於て、上記樹脂リングの材質を
超高分子ポリエチレンとすると共に、軸摺接側の角部
に、ブローバイ防止用勾配面を形成したことを特徴とす
るスイベルジョイント用シール。
【請求項２】樹脂リングの材質の超高分子ポリエチレ
ンの分子量を 550万以上とし、かつ、硬さを65〜70（デ
ューロメータＤ）に設定した請求項１記載のスイベルジ
ョイント用シール。
【請求項３】ブローバイ防止用勾配面の径方向寸法を
Ａ、勾配角度をθとすると共に、樹脂リングの径方向厚
さ寸法をＴとし、スイベルジョイントの軸部とケーシン
グ部との片側間隙寸法をＣとしたとき、Ｃ＜Ａ＜ 0.5Ｔ 20°≦θ≦40° に設定した請求項１又は２記載のスイベルジョイント用
シール。
【請求項４】樹脂リングがゴムリングと接触する外周
面を、平滑面とした請求項１，２又は３記載のスイベル
ジョイント用シール。