JP2002295689A

JP2002295689A - 密封装置

Info

Publication number: JP2002295689A
Application number: JP2001092600A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Matsui; 紀之松井
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2002-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】スティックスリップの低減及び低トルク化を
実現する高性能な密封装置を提供する。【解決手段】スリッパリング２には、摺動面にリング
形状に掘られた環状溝２１ａ，２１ｂが２つ並列して形
成されており、かつ、油圧Ｐ，Ｐ’が導入される密封装
置１の側面隣接領域から環状溝２１ａ，２１ｂへ連通す
る摺動面に掘られた通路２２ａ，２２ｂが等配して１側
面に４つそれぞれ設けられているため、通路２２ａ，２
２ｂを通じて摺動面の環状溝２１ａ，２１ｂに常に油を
存在させ、摺動面の潤滑状態良好な環境を維持すること
ができ、スティックスリップ低減の効果、及び摺動抵抗
の低減による低トルク化の効果を発揮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばパワーショ
ベル、クレーン等の建設機械におけるセンタースイベル
（センタージョイント）部等の回転用シールとして使用
される密封装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の回転用シールとしてセン
タースイベル部の各シリンダ部へ供給する油圧の切替え
を行うために複数個使用される密封装置としては、例え
ばＮＢＲ（ニトリルゴム）、ウレタンゴム等の単一の弾
性材料を使用したＯリング、Ｄリング、角リング（図４
（ａ）に示す）タイプや、ナイロン、テフロン（登録商
標）（ポリテトラフルオロエチレン）等の樹脂材料で構
成されて摺動面に用いられるスリッパリングとＮＢＲ、
ウレタンゴム等の弾性材料で構成されてスリッパリング
に緊迫力を付与するバックリングとを用いたタイプ（図
５に示す）等の密封装置が市場で多く出回り広く知られ
ている。

【０００３】図４（ａ）に示す角リングタイプの密封装
置１０１は、環形状で、摺動面の中央に環状溝が形成さ
れていると共に摺動面の側面に切り欠き部が形成されて
いるものである。

【０００４】この角リングタイプの密封装置１０１は、
図４（ｂ）に示すように、回転する軸１５０の外周面
と、軸１５０と同心的に軸１５０を取り囲むハウジング
１５１の内周面と、の間の環状隙間を密封するため、ハ
ウジング１５１内周面に形成された取付溝１５２に装着
され、摺動面が軸の外周面に対して摺動自在に当接す
る。

【０００５】一方、図５（ａ）はスリッパリング２０２
とバックリング２０３とを組み合わせただけの密封装置
２０１であり、図５（ｂ）はスリッパリング３０２とバ
ックリング３０３とを接着した密封装置３０１である。
これらの密封装置２０１，３０１も図４（ｂ）に示すよ
うな取付溝１５２に装着され、スリッパリング２０２，
３０２が樹脂製であることによって耐摩耗性向上かつ摺
動抵抗の低減を図り、バックリング２０３，３０３が弾
性を有することによって緊迫力でスリッパリング２０
２，３０２の軸１５０の外周面に対する接触圧力を確保
する。

【０００６】ここで、これらの密封装置１０１，２０
１，３０１の両側は各シリンダ部へ供給される油圧の切
替えが行われることにより、図４（ｂ）の２つの図示矢
印Ｐ，Ｐ’の油圧が交互に導入される。

【０００７】このような密封装置が適用されるセンター
スイベル（センタージョイント）部は、通常、車体の中
央部に設置されることから、密封装置に不具合が発生し
た場合に交換し難いため、通常、密封装置には６０００
ｈｒｓ．以上の耐久性が要求される。

【０００８】密封装置の不具合としては、へたり・摩耗
によるしめ代不足や、耐久性不足によるはみ出しが多い
ので、一般的に長寿命化を図る場合には、へたり・摩耗
及び耐圧に優れた図５に示す密封装置２０１，３０１を
使用していた。

【０００９】特に、近年では、さらなる耐圧性向上の要
求が強く、図５に示す密封装置２０１，３０１において
ナイロン材料のスリッパリング２０２，３０２が使用さ
れることが多かった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の図５に示す密封装置２０１，３０１で、ナイロ
ン材料のスリッパリング２０２，３０２を使用した場合
には、ナイロン材料の摩擦係数が高く、摺動特性に劣る
ので、短時間（早いもので数百時間）でスティックスリ
ップ、高トルクによる作動不良の不具合が散発するとい
う問題があり、スティックスリップの低減、摺動抵抗の
低減による低トルク化が望まれていた。

【００１１】また、図５の密封装置２０１，３０１は、
図６に示すように（ここでは図５（ａ）の密封装置２０
１を例とする）、油圧の吹き抜け対策が施されていない
ため、まれに逆方向の油圧の入力等により吹き抜けの不
具合が発生してしまう問題もあった。

【００１２】本発明は、上記した従来技術の問題を解決
するものであり、その目的とするところは、スティック
スリップの低減及び低トルク化を実現する高性能な密封
装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、少なくともどちらかが回転する同
心的に配置された２部材間に形成される環状隙間を密封
するために、前記環状隙間を形成する２部材の内周面と
外周面の内どちらか一方に形成された取付溝に装着さ
れ、該取付溝の対向周面に摺動自在に密封接触する樹脂
製シール部材を備える密封装置であって、前記樹脂製シ
ール部材の摺動面に環状溝を設けると共に、前記樹脂製
シール部材の前記摺動面の側面隣接領域から前記環状溝
へ連通する通路を設けたことを特徴とする。

【００１４】したがって、摺動面の側面隣接領域から通
路へ流体を導入し、通路を通じて流れ込んだ流体を摺動
面の環状溝に常に存在させ、摺動面の潤滑状態良好な環
境を維持することができ、スティックスリップ低減の効
果、及び摺動抵抗の低減による低トルク化の効果を発揮
する。また、環状溝が設けてある樹脂製シール部材の摺
動面の接触面積が減少することからも低トルク化の効果
を発揮する。さらに、このように樹脂製シール部材は潤
滑状態良好、低トルクであるので、使用時の発熱、摩耗
低減の効果も発揮する。

【００１５】前記摺動面の側面に等配の切り欠き部を設
けたことが好適である。

【００１６】これにより、流体圧が確実に密封装置の摺
動面の側面に導入され、摺動面の密封接触状態を常に維
持できるので、流体の吹き抜け不具合を防止できる。

【００１７】前記取付溝の前記樹脂製シール部材の背面
側に装着され、前記樹脂製シール部材に緊迫力を付与す
る弾性部材を備えたことが好適である。

【００１８】これにより、弾性部材の緊迫力によって樹
脂製シール部材は接触圧力を確保でき、密封状態維持の
効果を発揮する。

【００１９】

【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。

【００２０】（第１の実施の形態）図１は第１の実施の
形態に係る密封装置１を示す図である。図１（ａ）は図
１（ｂ）平面図のＡ−Ａ断面を示している。図１の密封
装置１は、回転用シールとしてパワーショベル、クレー
ン等の建設機械におけるセンタースイベル部の各シリン
ダ部へ供給する油圧の切替えを行うために複数個使用さ
れるもので、密封装置１の両側の流体としての油の密封
を行うものである。もちろん、一方だけに密封流体を密
封する場合にも適用される。

【００２１】密封装置１は、図２に示すように、２部材
としての回転する軸５０の外周面と、軸５０と同心的に
軸５０を取り囲むハウジング５１の内周面と、の間の環
状隙間を密封するため、ハウジング５１内周面に形成さ
れた取付溝５２に装着され、摺動面が軸５０の外周面に
対して摺動自在に当接する。なお、密封装置１の両側は
各シリンダ部へ供給される油圧の切替えが行われること
により、図２の２つの図示矢印Ｐの油圧Ｐ，Ｐ’が交互
に導入される。

【００２２】この密封装置１は、図１に示すように、軸
５０の外周面に摺動自在に密封接触する摺動面を有する
樹脂製シール部材としてのスリッパリング２と、このス
リッパリング２の背面である外周に設けられてスリッパ
リング２に緊迫力を付与する弾性部材としてのバックリ
ング３と、から構成されている。

【００２３】スリッパリング２は、角リング形状であ
り、摺動抵抗が小さく耐摩耗性に優れた樹脂材料が選択
される。例えば、ナイロン材料やテフロン（ポリテトラ
フルオロエチレン）材料等を用いることができ、本実施
の形態では耐圧性向上のためにナイロン材料を用いてい
る。

【００２４】このスリッパリング２には、摺動面にリン
グ形状に掘られた環状溝２１ａ，２１ｂが２つ並列して
形成されており、かつ、油圧Ｐ，Ｐ’が導入される密封
装置１の側面隣接領域から環状溝２１ａ，２１ｂへ連通
する摺動面に軸５０の軸方向と同方向に掘られた通路２
２ａ，２２ｂが等配して１側面に４つそれぞれ設けられ
ている。なお、本発明としては、環状溝２１ａ，２１ｂ
と通路２２ａ，２２ｂの形状、大きさ、数は適宜設定で
き、特に限定されるものではない。

【００２５】このようなスリッパリング２の摺動面は、
環状溝２１ａ，２１ｂ及び通路２２ａ，２２ｂが掘られ
たことから、軸５０の外周面に接触する接触面積が減少
する。また、通路２２ａ，２２ｂを摺動面に掘ったこと
から、摺動面の両側端２４ａ，２４ｂはシールを行うこ
とはできず、２つの環状溝２１ａ，２１ｂに挟まれた中
央部２３だけが軸５０の外周面と全周を面接触させてシ
ールを行う。

【００２６】また、スリッパリング２の摺動面では、油
圧Ｐ，Ｐ’が導入される密封装置１の側面隣接領域から
通路２２ａ，２２ｂへ油が導入され、通路２２ａ，２２
ｂを通じて流れ込んだ油を摺動面の環状溝２１ａ，２１
ｂに常に存在させている。

【００２７】一方、バックリング３は、スリッパリング
２の背面からスリッパリング２に緊迫力を付与するスリ
ッパリング２と幅が等しい角リング形状である。バック
リング３には、スリッパリング２に付与する緊迫力に応
じて弾性材料として例えば、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、
ウレタンゴム等のゴム状弾性材料が選択される。

【００２８】このスリッパリング２とバックリング３
は、接着によって一体化されている。もちろん、焼付け
や組み付け等種々の接合方法を用いることができる。

【００２９】また、図１に示すように、一体化された密
封装置１の側面には、一側面につき４つの等配した切り
欠き部４ａ，４ｂが両側面にそれぞれ形成されている
（本実施の形態では、密封装置１の両側に交互に導入さ
れる油圧Ｐ，Ｐ’が存在するため、両側面に切り欠き部
を設けている。）。切り欠き部４ａ，４ｂは、バックリ
ング３の側面中央からスリッパリング２の側面の摺動面
端まで切り欠かれた形状である。

【００３０】この切り欠き部４ａ，４ｂによって、油圧
Ｐ，Ｐ’が確実に密封装置１の摺動面の側面に導入さ
れ、摺動面の密封接触状態を常に維持できるので、油の
吹き抜け不具合を防止できる。

【００３１】上記構成の本実施の形態では、通路２２
ａ，２２ｂを通じて摺動面の環状溝２１ａ，２１ｂに常
に油を存在させ、摺動面の潤滑状態良好な環境を維持す
ることができ、スティックスリップ低減の効果、及び摺
動抵抗の低減による低トルク化の効果を発揮する。ま
た、環状溝２１ａ，２１ｂが設けてあるスリッパリング
２の摺動面の接触面積は減少することからも低トルク化
の効果を発揮する。さらに、このようにスリッパリング
２は潤滑状態良好、低トルクであるので、使用時の発
熱、摩耗低減の効果も発揮する。

【００３２】この効果は、特にナイロン材料のスリッパ
リング２を使用する場合に発揮されるが、テフロン（ポ
リテトラフルオロエチレン）材料のスリッパリング２を
使用する場合においても相対的にスティックスリップ低
減の効果及び摺動抵抗の低減による低トルク化の効果を
発揮し、低発熱、低摩耗となる。

【００３３】（第２の実施の形態）図３は第２の実施の
形態に係る密封装置１’を示す図である。なお、各部材
の形状、材質等は第１の実施の形態と同様であるので、
その説明は省略する。

【００３４】図３の密封装置１’は、バックリング３が
スリッパリング２に組み付けられた構成であるため、バ
ックリング３の幅がスリッパリング２の幅よりも短くな
っている。また、密封装置１’の側面には、油圧の導入
が第１の実施の形態よりも容易なため切り欠き部は設け
ていない。

【００３５】そして、本実施の形態のスリッパリング２
の摺動面に掘られる通路２２ａ’，２２ｂ’は、第１の
実施の形態と異なり軸５０の軸方向から回転に合わせ斜
めに切られている。

【００３６】上記構成であっても、第１の実施の形態と
同様な効果を発揮する。また、斜めに切られた通路２２
ａ’，２２ｂ’は、密封装置１’の使用時の回転によっ
て油が導入し易い。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、樹脂製
シール部材の摺動面に環状溝を設けると共に、樹脂製シ
ール部材の摺動面の側面隣接領域から環状溝へ連通する
通路を設けたことで、摺動面の側面隣接領域から通路へ
流体を導入し、通路を通じて流れ込んだ流体を摺動面の
環状溝に常に存在させ、摺動面の潤滑状態良好な環境を
維持することができ、スティックスリップ低減の効果、
及び摺動抵抗の低減による低トルク化の効果を発揮す
る。また、環状溝が設けてある樹脂製シール部材の摺動
面の接触面積が減少することからも低トルク化の効果を
発揮する。さらに、このように樹脂製シール部材は潤滑
状態良好、低トルクであるので、使用時の発熱、摩耗低
減の効果も発揮する。

【００３８】摺動面の側面に等配の切り欠き部を設けた
ことで、流体圧が確実に密封装置の摺動面の側面に導入
され、摺動面の密封接触状態を常に維持できるので、流
体の吹き抜け不具合を防止できる。

【００３９】取付溝の樹脂製シール部材の背面側に装着
され、樹脂製シール部材に緊迫力を付与する弾性部材を
備えたことで、弾性部材の緊迫力によって樹脂製シール
部材は接触圧力を確保でき、密封状態維持の効果を発揮
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る密封装置を示す図であ
る。

【図２】第１の実施の形態に係る密封装置の装着状態を
示す半断面図である。

【図３】第２の実施の形態に係る密封装置を示す図であ
る。

【図４】従来技術の密封装置を示す半断面図である。

【図５】従来技術の密封装置を示す半断面図である。

【図６】従来技術の密封装置の吹き抜け状態を示す半断
面図である。

【符号の説明】

１，１’ 密封装置２スリッパリング３バックリング４ａ，４ｂ切り欠き部２１ａ，２１ｂ環状溝２２ａ，２２ｂ通路２３中央部２４ａ，２４ｂ側端

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともどちらかが回転する同心的に配
置された２部材間に形成される環状隙間を密封するため
に、前記環状隙間を形成する２部材の内周面と外周面の
内どちらか一方に形成された取付溝に装着され、該取付
溝の対向周面に摺動自在に密封接触する樹脂製シール部
材を備える密封装置であって、前記樹脂製シール部材の摺動面に環状溝を設けると共
に、前記樹脂製シール部材の前記摺動面の側面隣接領域から
前記環状溝へ連通する通路を設けたことを特徴とする密
封装置。
【請求項２】前記摺動面の側面に等配の切り欠き部を設
けたことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】前記取付溝の前記樹脂製シール部材の背面
側に装着され、前記樹脂製シール部材に緊迫力を付与す
る弾性部材を備えたことを特徴とする請求項１又は２に
記載の密封装置。