JP2008223900A - シーリングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】加工や組立作業が容易で、密封性能にも優れたシーリングシステムを提供する。
【解決手段】ダストシール１００が、金属環１１及び金属環１１に一体的に設けられるシール本体１２を有する第１ダストシール１０と、この第１ダストシール１０よりも大気側に設けられる第２ダストシール２０とから構成されるシーリングシステムにおいて、第２ダストシール２０は、周方向の１箇所にのみ切断部を有すると共に、該切断部の切断端部同士の隙間が軸３００の径以上となるように変形させることができ、かつ外力をなくすと元の形に復元する程度の柔軟性と弾性復元力とを有する素材（ウレタンゴム）によって構成されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダストシールを備えるシーリングシステムに関するものである。

例えば、建設機械用の油圧シリンダにおいては、シリンダ（ハウジング）とピストン（軸）との間の環状隙間を封止するために、複数のシールから構成されるシーリングシステムが用いられる。かかるシーリングシステムは、油などの密封流体の漏れを防ぐメインシールと、ダストが密封領域内に侵入するのを防ぐダストシールとを備えている。一般的には、ダストシールは大気側に１つだけ配置される。しかしながら、非常に過酷な環境下で利用される場合には、ダストシールが２つ並べて用いられる。このような従来例に係るシーリングシステムについて、図６及び図７を参照して説明する。図６は従来例に係るシーリングシステムの使用状態を示す模式的断面図である。図７は従来例に係るシーリングシステムにおける第２ダストシールを模式的に示す平面図である。

図示の従来例に係るシーリングシステムは、ハウジング５００に設けられた軸孔の内周面と、該軸孔に挿通される軸３００の外周面との間の環状隙間を封止するために用いられるものである。そして、この従来例に係るシーリングシステムは、密封対象流体が大気側（Ａ）に漏れるのを防ぐメインシール６００と、ダストが密封対象流体側（Ｏ）に侵入するのを防ぐダストシール７００とを備えている。この従来例では、ダストシール７００は、メインシール６００側に設けられる第１ダストシール７１０と、この第１ダストシール７１０よりも大気側に設けられる第２ダストシール７２０から構成されている。

ここで、ハウジング５００は、ハウジング本体５１０と、このハウジング本体５１０に対して、ボルトなどによって締結及び締結解除自在に構成される被締結部材５２０とから構成される。

ハウジング本体５１０の軸孔の内周面には、環状溝５１１が設けられている。この環状溝５１１内に、メインシール６００が装着される。なお、この従来例においては、メインシール６００は、断面がＵ字形状のＵ字パッキン６１０と、Ｕ字パッキン６１０における大気側（Ａ）の内周端縁を保護するためのバックアップリング６２０とから構成される。

また、ハウジング本体５１０の軸孔の大気側（Ａ）の開口端部には、段差を形成する環状凹部５１２が設けられている。この環状凹部５１２内に、第１ダストシール７１０が装着される。第１ダストシール７１０は、金属環７１１と、この金属環７１１に一体的に設けられるシール本体７１２とから構成される。この第１ダストシール７１０は、被締結部材５２０が締結されることにより、軸方向に位置決めされた状態で固定される。

また、被締結部材５２０の軸孔の大気側（Ａ）の開口端部には、段差を形成する環状凹部５２１が設けられている。この環状凹部５２１内に、第２ダストシール７２０が装着される。第２ダストシール７２０は、第１ダストシール７１０と同様に、金属環７２１と、この金属環７２１に一体的に設けられるシール本体７２２とから構成される。この第２ダストシール７２０は、被締結部材５２０の軸孔の内周面に設けられた環状溝に、止め輪５３０が嵌め込まれることにより、軸方向に位置決めされた状態で固定される。

このように、この従来例に係るシーリングシステムにおいては、ダストシールが２つ並べて用いられる。したがって、ダストシールが１つだけの場合に比べて、密封対象流体側（Ｏ）にダストが侵入してしまうことを、より確実に防ぐことができる。

ここで、第１ダストシール７１０に関しては、一般的なダストシールと同様に、周方向に対して切断された部分はない。そのため、組立時においては、軸３００の端部側から第１ダストシール７１０を嵌めていく、あるいは、第１ダストシール７１０に対して軸３００を挿入する作業が必要となる。

これに対して、第２ダストシール７２０に関しては、大気に曝されるため、非常に過酷な環境下で利用される場合には、劣化の進行が激しい。例えば、シール本体７２２に泥水等が付着してこびりついてしまったり、シール本体７２２に付着した泥水等が氷結してしまったりし、その状態でシール本体７２２と軸３００が摺動することによって、シール本体７２２のシールリップの摩耗が促進されてしまう。

このように、第２ダストシール７２０は、劣化してしまい易いため、簡単に交換できるように構成されている。より具体的には、第２ダストシール７２０は、２つに分割された構成となっている。すなわち、図７に示すように、上面側から見て円形のものを２つに切断し、半円形状の２つの部材で構成するようにしている。これにより、分割された各部材を軸３００の外周側から着脱できるため、被締結部材５２０をハウジング本体から外して、劣化したものを取り外し、新しいものを付けた状態で再び被締結部材５２０を締結させるだけで第２ダストシール７２０を簡単に交換することができる。

しかしながら、第２ダストシール７２０は、製造上、まず上面側から見て円形のものを作成した後に、切断によって２つに分割される。そして、第２ダストシール７２０は金属環７２１を備えているため、金属環７２１の部分を切断するために、ある程度の厚みを有する刃によって切断しなければならない。なお、一般的には、グラインダーなどによって切断する。

そのため、切断によって、金属環７２１の一部とシール本体７２２の一部は、削り取られることになる（図７中のＣ１とＣ２は削り取られる部分を示している）。従って、切断部分にはバリが発生するため、バリを除去する仕上げ加工が必要となっている。また、金属がインサートされたものを切断しなければならないため、専用の加工機によって切断しなければならない。

また、一部が削り取られていることから、２つに分割されたものを合わせても完全な円にはならず、ハウジング５００に装着した状態で、切断端部同士の間に隙間が生じることを避けることができない。具体的には、最大で２．５ｍｍ程度の隙間が発生している。また、切断端部の付近に隙間が生じることから、シールリップに力が加わると隙間に逃げるように変形できるので、シールリップの剛性も小さくなってしまう。これらのことから、シール性が劣ってしまい、特に切断端部同士の間に生じる隙間の辺りではシール性を発揮させることができない。

また、２つに分割されたもののみでは、軸３００に対して保持されない。そのため、できる限り隙間が小さくなるように適切な状態で第２ダストシール７２０を組み付けるためには、その作業に手間がかかる。従って、第２ダストシール７２０の交換作業が十分に容易であるとは必ずしも言えない。

なお、関連する技術としては、特許文献１，２に開示されたものがある。
実開昭５９−２２３６０号公報 特開２０００−１２０６０８号公報

本発明の目的は、加工や組立作業が容易で、密封性能にも優れたシーリングシステムを提供することにある。

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。

すなわち、本発明のシーリングシステムは、
ハウジングに設けられた軸孔の内周面と、該軸孔に挿通される軸の外周面との間の環状隙間を封止するシーリングシステムであって、
密封対象流体が大気側に漏れるのを防ぐメインシールと、
該メインシールよりも大気側に配置されて、ダストが密封対象流体側に侵入するのを防ぐダストシールと、
を備え、
ダストシールが、金属環及び該金属環に一体的に設けられるシール本体を有する第１ダストシールと、この第１ダストシールよりも大気側に設けられる第２ダストシールとから構成されるシーリングシステムにおいて、
第２ダストシールは、
周方向の１箇所にのみ切断部を有すると共に、
該切断部の切断端部同士の隙間が前記軸の径以上となるように変形させることができ、かつ外力をなくすと元の形に復元する程度の柔軟性と弾性復元力とを有する素材によって構成されることを特徴とする。

本発明によれば、第２ダストシールは、切断端部同士の隙間を軸の径以上となるように変形させることができるので、軸に対して、軸の外周側から簡単に着脱することができる。また、第２ダストシールは、外力をなくすと元の形に復元するので、軸に対して簡単に保持させることができる。これにより、簡単な作業で、第２ダストシールを、ハウジングに設けられた軸孔の内周面と該軸孔に挿通される軸の外周面との間の環状隙間に対して、適切な状態となるように組み付けることができる。

第２ダストシールは、削り代を不要とする程度の薄い刃によって切断可能な素材で構成されているとよい。

これにより、第２ダストシールが環状隙間に配置された状態において、切断端部同士の間に隙間が生じてしまうことを防止できる。また、切断端部同士の間に隙間が生じることはないので、シール本体のシール部分（例えばシールリップ）の剛性の低下を抑制することができる。なお、第２ダストシールは、柔軟性を有することから、第２ダストシールと第１ダストシールとの間に密封流体による圧力が増加した場合、圧力が一定以上になると切断端部付近の一部が変形し、隙間ができて圧力を逃すことができる。従って、蓄圧を防止するための特別な構造を必要とすることはない。

第２ダストシールはウレタンゴムのみから構成されるとよい。

これにより、削り代を不要とする程度の薄い刃でも簡単に切断することができる。また、切断するために、金属がインサートされたようなものを切断する場合に必要とするような専用の加工機を必要としない。

第２ダストシールを軸方向に押圧して前記ハウジングに対して押し付ける押圧部材を備えるとよい。

これにより、第２ダストシールが、へたってしまった場合でも、軸方向に対して位置決めすることができる。

前記ハウジングは、前記メインシールと第１ダストシールが装着される装着部を有するハウジング本体と、このハウジング本体に対して締結及び締結解除自在に構成される被締結部材とを備えており、
第２ダストシールは、前記被締結部材が前記ハウジング本体に締結されることによってハウジングに固定されるとよい。

これにより、被締結部材をハウジング本体から外して、第２ダストシールを軸の外周側に取り外し、新たな第２ダストシールを軸の外周側から取り付けてから再び被締結部材をハウジング本体に締結させるだけで、第２ダストシールを交換することができる。

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。

以上説明したように、本発明によれば、加工や組立作業が容易で、密封性能にも優れる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、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。

（実施例１）
図１〜図４を参照して、本発明の実施例１に係るシーリングシステムについて説明する。図１は本発明の実施例１に係るシーリングシステムの使用状態を示す模式的断面図である。図２は本発明の実施例１に係るシーリングシステムにおける第２ダストシールを模式的に示す平面図である。図３は本発明の実施例１に係るシーリングシステムにおける第２ダストシールを模式的に示す斜視図である。図４は本発明の実施例１に係るシーリングシステムにおける第２ダストシールの模式的断面図である。なお、図４は図２におけるＡＡ断面図に相当する。

＜シーリングシステム＞
特に、図１を参照して、本発明の実施例１に係るシーリングシステム全体の構成について説明する。本実施例に係るシーリングシステムは、ハウジング４００に設けられた軸孔の内周面と、該軸孔に挿通される軸３００の外周面との間の環状隙間を封止するために用いられるものである。より具体的な例としては、建設機械用の油圧シリンダなどに用いられる。油圧シリンダの場合には、シリンダがハウジング４００に相当し、ピストンが軸３００に相当し、ハウジング４００内において、軸３００が往復移動する。

そして、本実施例に係るシーリングシステムは、密封対象流体（例えばオイル）が大気側（Ａ）に漏れるのを防ぐメインシール２００と、ダスト（埃、泥水など）が密封対象流体側（Ｏ）に侵入するのを防ぐダストシール１００とを備えている。また、ダストシール１００は、メインシール２００側に設けられる第１ダストシール１０と、この第１ダストシール１０よりも大気側に設けられる第２ダストシール２０とから構成されている。

ここで、ハウジング４００は、ハウジング本体４１０と、このハウジング本体４１０に対して、ボルトなどによって締結及び締結解除自在に構成される第１被締結部材４２０及
び第２被締結部材４３０とから構成される。

ハウジング本体４１０の軸孔の内周面には、環状溝４１１が設けられている。この環状溝４１１内に、メインシール２００が装着される。なお、本実施例においては、メインシール２００は、断面がＵ字形状のＵ字パッキン２１０と、Ｕ字パッキン２１０における大気側（Ａ）の内周端縁を保護するためのバックアップリング２２０とから構成される。Ｕ字パッキン２１０は、軸３００に対して摺動するシールリップを備えている。

また、ハウジング本体４１０の軸孔の大気側（Ａ）の開口端部には、段差を形成する環状凹部４１２が設けられている。この環状凹部４１２内に、第１ダストシール１０が装着される。第１ダストシール１０は、金属環１１と、この金属環１１に一体的に設けられるシール本体１２とから構成される。シール本体１２はウレタンゴムにより構成されており、密封対象流体側（Ｏ）に伸びる第１シールリップ１２ａと大気側（Ａ）に伸びる第２シールリップ１２ｂとを備えている。第１シールリップ１２ａと第２シールリップ１２ｂは軸３００に対して摺動する。なお、第１ダストシール１０は、周方向に対して切断された部分はない。

この第１ダストシール１０は、第１被締結部材４２０がハウジング本体４１０に締結されることにより、軸方向に位置決めされた状態で固定される。第１被締結部材４２０は、ハウジング本体４１０の端面に密着する板状部４２１と、軸方向に伸びる筒状部４２２とを一体的に備えている。そして、第１被締結部材４２０がハウジング本体４１０に締結されることで、ハウジング本体４１０に設けられた環状凹部４１２と第１被締結部材４２０との間で環状溝が形成される。この環状溝に第１ダストシール１０が嵌まることで、第１ダストシール１０はハウジング４００に対して固定される。

また、第２被締結部材４３０の密封対象流体側（Ｏ）の開口端部には、段差を形成する環状凹部４３１が設けられている。この環状凹部４３１内に、第２ダストシール２０が装着される。なお、第２被締結部材４３０は、この第２被締結部材４３０とハウジング本体４１０との間に第１被締結部材４２０を挟みこむようにして、ハウジング本体４１０に対して固定される。

第２ダストシール２０は、環状の本体部２１と、密封対象流体側（Ｏ）に伸びる第１シールリップ２２と、大気側（Ａ）に伸びる第２シールリップ２３とを一体的に備えている。第２被締結部材４３０がハウジング本体４１０に対して固定されると、第２ダストシール２０の本体部２１が、第１被締結部材４２０と第２被締結部材４３０との間に挟みこまれることで、第２ダストシール２０はハウジング４００に対して固定される。なお、第２ダストシール２０の本体部２１の内周面も、第１被締結部材４２０に設けられた筒状部４２２によって支えられる。また、環状凹部４３１の内径は、第２ダストシール２０の外径よりも小さく設定されている。従って、第２ダストシール２０は軸３００の軸心に向かって押し付けられるため、第１シールリップ２２と第２シールリップ２３は軸３００の表面に対してより確実に密着する。

＜第２ダストシール＞
特に、図２〜図４を参照して、第２ダストシール２０について更に詳しく説明する。本実施例に係る第２ダストシール２０は、ウレタンゴムのみから構成されており、周方向の１箇所にのみ切断部Ｃを有している。

ここで、第２ダストシール２０は、まず、公知の成形法によって、切断部のない環状の中間製品が成形される。そして、削り代を不要とする程度の薄い刃（例えば、かみそり）によって周方向の１箇所のみが切断されて、最終製品である第２ダストシール２０が得ら
れる（特に、図２及び図３参照）。なお、各図においては、円周方向に対して垂直に切断するストレートカットの場合を示しているが、円周方向に対して斜めに切断するバイアスカットとすることもできる。

そして、ウレタンゴムのみによって構成された第２ダストシール２０は、切断部Ｃの切断端部同士の隙間が軸３００の径以上となるように変形させることができ、かつ外力をなくすと元の形に復元する程度の柔軟性と弾性復元力とを有する。なお、上記の変形には、切断端部同士を軸方向にずらすように変形させる場合も含まれる。

＜本実施例の優れた点＞
本実施例に係るシーリングシステムによれば、第１ダストシール１０と第２ダストシール２０を２つ並べて配置する構成を採用したので、ダストシールが１つだけの場合に比べて、密封対象流体側（Ｏ）にダストが侵入してしまうことを、より確実に防ぐことができる。

そして、大気側（Ａ）に配置される第２ダストシール２０は、切断端部同士の隙間を軸３００の径以上となるように変形させることができるので、軸３００に対して、軸３００の外周側から簡単に着脱することができる。また、第２ダストシール２０は、外力をなくすと元の形に復元するので、軸３００に対して簡単に保持させることができる。これにより、簡単な作業で、第２ダストシール２０を、ハウジング４００に設けられた軸孔の内周面と該軸孔に挿通される軸３００の外周面との間の環状隙間に対して、適切な状態となるように組み付けることができる。なお、環状のダストシールを切断する構成を採用する場合、ダストシールにおける相手部材（軸やハウジング）に対する面圧分布は、切断部の付近で乱れが生じてしまい、シール性を低下させる原因となる。本実施例では、切断部は１箇所のみであるので、面圧分布の乱れを最小限に抑えることができる。

また、第２ダストシール２０の切断部Ｃは、削り代を不要とする程度の薄い刃によって切断される。そのため、切断によってバリが生じてしまうこともないので、バリを除去する仕上げ加工を必要としない。また、第２ダストシール２０が環状隙間に配置された状態において、切断端部同士の間に隙間が生じてしまうことを防止できる。更に、切断端部同士の間に隙間が生じることはないので、第１シールリップ２２や第２シールリップ２３に力が加わっても隙間に逃げるように変形してしまうというようなことはないので、これらのシールリップの剛性の低下を抑制することができる。なお、第２ダストシール２０は、柔軟性を有することから、第２ダストシール２０と第１ダストシール１０との間にできる密閉空間内で密封流体による圧力が増加した場合、圧力が一定以上になると切断端部付近の一部が変形し、隙間ができて圧力を逃すことができる。従って、蓄圧を防止するための特別な構造を必要とすることはない。

また、第２ダストシール２０はウレタンゴムのみから構成される。これにより、削り代を不要とする程度の薄い刃でも簡単に切断することができる。また、切断するために、金属がインサートされたようなものを切断する場合に必要とするような専用の加工機を必要としない。ここで、薄い刃で切断可能な素材としては、例えば、フッ素ゴム、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲを挙げることができる。ただし、耐寒性を考慮すると、ウレタンゴムを用いるのが好適である。

また、第２被締結部材４３０をハウジング本体４１０から外して、第２ダストシール２０を軸３００の外周側に取り外し、新たな第２ダストシール２０を軸３００の外周側から取り付けてから再び第２被締結部材４３０をハウジング本体４１０に締結させるだけで、簡単に第２ダストシール２０を交換することができる。

以上のように、本実施例に係る第２ダストシール２０によれば、第２ダストシール２０を、従来に比べて簡単に製造することができ、しかも、第２ダストシール２０の交換作業を従来に比べてより簡単にすることができる。さらに、シール性についても従来に比べて向上させることができる。

（実施例２）
図５には、本発明の実施例２が示されている。本実施例では、上記実施例１の構成に対して、更に、へたり対策を図った構成を示す。なお、実施例１の構成と同一の構成部分については同一の符号を付して、適宜その説明は省略する。

図５は本発明の実施例２に係るシーリングシステムの使用状態を示す模式的断面図である。本実施例においても、上記実施例１の場合と同様に、ハウジング４５０は、ハウジング本体４１０と、このハウジング本体４１０に対して、ボルトなどによって締結及び締結解除自在に構成される第１被締結部材４６０及び第２被締結部材４７０とから構成される。ハウジング本体４１０に関しては、実施例１の場合と同じ構成である。また、第２被締結部材４７０も、実施例１の場合と同様に、密封対象流体側（Ｏ）の開口端部には、段差を形成する環状凹部４７１が設けられた構成である。

ただし、第１被締結部材４６０に関しては、実施例１の場合とは異なり、ハウジング本体４１０の端面に密着する板状の部分のみを有し、軸方向に伸びる筒状の部分は有していない。

また、本実施例におけるシーリングシステムにおいても、実施例１の場合と同様に、メインシール２００と、第１ダストシール１０及び第２ダストシール２０とから構成されるダストシール１００とを備えている。

そして、本実施例では、更に、第２ダストシール２０を軸方向に対して押圧する押圧部材として機能するＯリング３０を備えている。このＯリング３０は、第２ダストシール２０の本体部２１の軸方向端面と第１被締結部材４６０との間に挟み込まれるように配置される。これにより、第２ダストシール２０は、軸方向（ここでは、メインシール２００から遠ざける方向）に押圧され、ハウジング４５０の一部である第２被締結部材４７０の環状凹部４７１の内壁面に対して押し付けられる。

従って、第２ダストシール２０が経時劣化によってへたってしまった場合でも、第２ダストシール２０は軸方向に対して、位置決めされる。なお、Ｏリング３０を第２被締結部材４７０の環状凹部４７１の隅部側に配置させて、第２ダストシール２０をメインシールに近付ける側に押圧することで、第２ダストシール２０を第１被締結部材４６０に対して押し付けるようにすることもできる。

図１は本発明の実施例１に係るシーリングシステムの使用状態を示す模式的断面図である。 図２は本発明の実施例１に係るシーリングシステムにおける第２ダストシールを模式的に示す平面図である。 図３は本発明の実施例１に係るシーリングシステムにおける第２ダストシールを模式的に示す斜視図である。 図４は本発明の実施例１に係るシーリングシステムにおける第２ダストシールの模式的断面図である。 図５は本発明の実施例２に係るシーリングシステムの使用状態を示す模式的断面図である。 図６は従来例に係るシーリングシステムの使用状態を示す模式的断面図である。 図７は従来例に係るシーリングシステムにおける第２ダストシールを模式的に示す平面図である。

符号の説明

１０ 第１ダストシール
１１ 金属環
１２ シール本体
１２ａ 第１シールリップ
１２ｂ 第２シールリップ
２０ 第２ダストシール
２１ 本体部
２２ 第１シールリップ
２３ 第２シールリップ
３０ Ｏリング
１００ ダストシール
２００ メインシール
２１０ Ｕ字パッキン
２２０ バックアップリング
３００ 軸
４００ ハウジング
４１０ ハウジング本体
４１１ 環状溝
４１２ 環状凹部
４２０ 第１被締結部材
４２１ 板状部
４２２ 筒状部
４３０ 第２被締結部材
４３１ 環状凹部
４５０ ハウジング
４６０ 第１被締結部材
４７０ 第２被締結部材
４７１ 環状凹部
Ｃ 切断部

Claims (5)

1. ハウジングに設けられた軸孔の内周面と、該軸孔に挿通される軸の外周面との間の環状隙間を封止するシーリングシステムであって、
   密封対象流体が大気側に漏れるのを防ぐメインシールと、
   該メインシールよりも大気側に配置されて、ダストが密封対象流体側に侵入するのを防ぐダストシールと、
   を備え、
   ダストシールが、金属環及び該金属環に一体的に設けられるシール本体を有する第１ダストシールと、この第１ダストシールよりも大気側に設けられる第２ダストシールとから構成されるシーリングシステムにおいて、
   第２ダストシールは、
   周方向の１箇所にのみ切断部を有すると共に、
   該切断部の切断端部同士の隙間が前記軸の径以上となるように変形させることができ、かつ外力をなくすと元の形に復元する程度の柔軟性と弾性復元力とを有する素材によって構成されることを特徴とするシーリングシステム。
2. 第２ダストシールは、削り代を不要とする程度の薄い刃によって切断可能な素材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシーリングシステム。
3. 第２ダストシールはウレタンゴムのみから構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のシーリングシステム。
4. 第２ダストシールを軸方向に押圧して前記ハウジングに対して押し付ける押圧部材を備えることを特徴とする請求項１，２または３に記載のシーリングシステム。
5. 前記ハウジングは、前記メインシールと第１ダストシールが装着される装着部を有するハウジング本体と、このハウジング本体に対して締結及び締結解除自在に構成される被締結部材とを備えており、
   第２ダストシールは、前記被締結部材が前記ハウジング本体に締結されることによってハウジングに固定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のシーリングシステム。

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