JP2015001246A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外周部材２００からの離脱を防止すると共に、外部空間Ｂからのダスト等の浸入を許容することなく内側の空間Ｓの蓄圧を開放することの可能な密封装置１を提供する。
【解決手段】軸方向へ相対運動可能な外周部材２００と内周部材３００のうちの一方の部材に装着され、外環１１及びこの外環１１に一体に設けられたシールリップ１２，１３を有する密封装置本体１０と、外環１１に開設された結合部材挿通孔１１ｃに挿通されて密封装置本体１０を前記一方の部材に結合する結合部材３０と、密封装置本体１０と結合部材３０側の端面３２ａとの間に介在され放圧路２１を有するスペーサ２０を備え、前記端面３２ａに密接され放圧路２１側の流体圧力が外部空間Ｂより所定以上高圧となったときに端面３２ａから開いて前記圧力を外部空間Ｂへ開放するチェックリップ１６が、スペーサ２０の外周に位置して設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば油圧シリンダ装置の往復動ロッド等、機器の往復動部分のダストシール手段として用いられる密封装置に関するものである。

図６は、従来の密封装置をダストシールとして採用した油圧シリンダ装置のロッドシールシステムを示すものである。このロッドシールシステム１００は、油圧シリンダ装置のシリンダ２００と、その内周に挿通され軸方向往復動するロッド３００との間をシールするものであって、シリンダ２００内の作動油の漏れを防止するＵパッキンからなるメインシール１１０と、このメインシール１１０の内側（シリンダ２００内の油圧室Ａ側）に配置されて油圧室Ａからの油圧がメインシール１１０に直接作用しないようにするバッファリング１２０と、メインシール１１０の外側に配置されて外部空間Ｂからの泥水やダストの浸入を防止するダストシールとしての密封装置１３０を備えている。そしてこれらメインシール１１０、バッファリング１２０、ダストシールとしての密封装置１３０はそれぞれ、シリンダ２００の内周面に形成した環状溝２０１〜２０３に保持されると共に、ロッド３００の外周面に摺動可能に密接されている。

ダストシールとしての密封装置１３０は、図７にも示すように、シリンダ２００の環状溝２０３の内周面に圧入嵌着された金属製の外環１３１に、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）により一体に成形されたオイルリップ１３２とダストリップ１３３を備え、このオイルリップ１３２及びダストリップ１３３がロッド３００の外周面に摺動可能に密接されている（例えば下記の特許文献参照）。

特開２００６−２９５１８号公報

図７に示すような従来の密封装置１３０は、金属製の外環１３１がシリンダ２００の環状溝２０３の内周面２０３ａに対して張り代をもち、この張り代によって、外部空間Ｂの泥水やダストが環状溝２０３の内周面２０３ａと外環１３１との間から浸入するのを防止し、かつ環状溝２０３からの密封装置１３０の離脱を防いでいる。しかしながら張り代を有することによって、環状溝２０３への密封装置１３０の組み込み（挿入）には大きな力が必要であり、人間の手で直接挿入することは困難である。しかも、環状溝２０３へ斜めに挿入されてしまうおそれがあり、そのような場合、外環１３１の変形によって離脱しやすくなってしまうため、組み込み作業は慎重に行わなければならない。

また、この種のロッドシールシステム１００では、油圧室Ａからバッファリング１２０を通過してメインシール１１０を僅かながら漏れた作動油の一部が、メインシール１１０とダストシールとしての密封装置１３０との間の密閉空間Ｓに溜まって蓄圧Ｐが発生することがある。そして環状溝２０３に対する密封装置１３０の固定力を、外環１３１の張り代のみに依存しているものでは、上述のような蓄圧Ｐによって、密封装置１３０が環状溝２０３から離脱してしまうおそれがある。このような離脱を防止するには、外環１３１の張り代を大きくすることが有効であるが、この場合は環状溝２０３へ組み込む際の挿入抵抗も大きくなることから、組み込み作業が一層困難になる問題がある。

一方、油圧室Ａから作動油の一部がバッファリング１２０を通過してメインシール１１０から密閉空間Ｓへ漏れたとしても、この漏油が空間Ｓに溜まって蓄圧Ｐが発生することのないようにするには、図７に示すように密封装置１３０のオイルリップ１３２に小孔１３２ａを開設することによって、蓄圧Ｐを、ダストリップ１３３の内周を通過させて外部空間Ｂへ開放することも考えられるが、外部ダスト環境が厳しい条件では、外部空間Ｂからのダスト等が小孔１３２ａを通じて内部へ浸入し、メインシール１１０やバッファリング１２０の摺動面に介入して油漏れを増大させる原因となるおそれがある。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、取付相手部材からの離脱を防止すると共に、外部空間からのダスト等の浸入を許容することなく内側の空間の蓄圧を開放することの可能な密封装置を提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る密封装置は、互いに同心的に配置されて軸方向へ相対運動可能な外周部材と内周部材のうちの一方の部材に装着され、外環及びこの外環に一体に設けられて前記外周部材と内周部材のうちの他方の部材に摺動可能に密接されるシールリップを有する密封装置本体と、前記外環に開設された結合部材挿通孔に挿通されて前記密封装置本体を前記一方の部材に結合する結合部材と、前記密封装置本体と前記結合部材側の端面との間に介在され径方向へ貫通した放圧路を有するスペーサを備え、前記密封装置本体に、前記結合部材側の端面に密接され前記放圧路側の流体圧力が外部空間より所定以上高圧となったときに前記結合部材側の端面から開いて前記圧力を前記外部空間へ開放するチェックリップが、前記スペーサの外周に位置して設けられたものである。

請求項２の発明に係る密封装置は、請求項１に記載された構成において、外環が筒状部を有し、この筒状部の先端に、外周部材と内周部材のうちの一方の部材に結合部材の結合力により圧縮状態で密接される固定シール部が一体に設けられたものである。

請求項３の発明に係る密封装置は、請求項１又は２に記載された構成において、外周部材と内周部材のうちの一方の部材に、外環をこの一方の部材と同心的に嵌合可能な環状凹部が形成されたものである。

請求項１の発明に係る密封装置によれば、外環にシールリップを一体に備える密封装置本体が、外周部材と内周部材のうちの一方の部材に結合部材によって結合されるので、前記一方の部材からの密封装置本体の離脱が確実に防止される。また、この密封装置本体の内側空間の圧力は前記外環の結合孔及びスペーサと前記結合部材との間の隙間から前記スペーサに形成された放圧路を通じてチェックリップの内周に達しており、この圧力が外部空間よりも所定以上に高圧になると、前記チェックリップが前記結合部材側の端面から開いて前記圧力を外部空間へ開放するので、蓄圧が防止される。

請求項２の発明に係る密封装置によれば、請求項１の発明による効果に加え、密封装置本体における外環の筒状部の先端に一体に設けられた固定シール部が、外周部材と内周部材のうちの一方の部材に、結合部材の結合力により圧縮状態で密接されるので、外環と前記一方の部材との間からの外部ダスト等の浸入が確実に防止される。

請求項３の発明に係る密封装置によれば、請求項１又は２の発明による効果に加え、周部材と内周部材のうちの一方の部材に形成された環状凹部によって、密封装置本体をこの一方の部材に同心的に位置決めされるので、取付作業を容易に行うことができる。

本発明の実施の形態に係る密封装置をダストシールとして採用した油圧シリンダ装置のロッドシールシステムを、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。 本発明の実施の形態に係る密封装置を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。 本発明の実施の形態に係る密封装置を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す未装着状態の半断面図である。 本発明の実施の形態に係る密封装置におけるスペーサを示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る密封装置の作用を示す説明図である。 従来の密封装置をダストシールとして採用した油圧シリンダ装置のロッドシールシステムを、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。 従来の密封装置を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。

以下、本発明に係る密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず図１は、本発明の実施の形態に係る密封装置１をダストシールとして採用した油圧シリンダ装置のロッドシールシステムを示すものである。

このロッドシールシステムは、油圧シリンダ装置のシリンダ２００と、その端部内周の軸孔２０４に挿通され、内端近傍に油圧によりシリンダ２００の内周を軸方向往復動する不図示のピストンが取り付けられたロッド３００との間をシールするものであって、シリンダ２００内の作動油の漏れを防止するメインシール１１０と、このメインシール１１０の内側（シリンダ２００内の油圧室Ａ側）に配置されたバッファリング１２０と、メインシール１１０の外側に配置されたダストシールとしての本発明の密封装置１を備えている。そしてこれらメインシール１１０、バッファリング１２０、ダストシールとしての密封装置１はそれぞれ、シリンダ２００の内周面に形成した環状溝２０１，２０２に保持されると共に、ロッド３００の外周面に摺動可能に密接されている。なお、シリンダ２００は、請求項１に記載された外周部材に相当するものであり、ロッド３００は、請求項１に記載された内周部材に相当するものである。

図１に示すロッドシールシステムにおいて、メインシール１１０は、油圧室Ａの作動油が外部へ漏れるのを阻止する内周リップ１１１ａ及び外周リップ１１１ｂを有し、これらのリップ１１１ａ，１１１ｂが油圧室Ａ側を向くように環状溝２０１に装着され、油圧室Ａの油圧を受けて内周リップ１１１ａがロッド３００の外周面に摺動可能に密接されると共に、外周リップ１１１ｂが環状溝２０１の底面（内周面）に密接されることによって、断面略Ｕ字状のゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）製のＵパッキン１１１と、このＵパッキン１１１をパッキン装着溝１１１における低圧側で支承する硬質の合成樹脂材料製のバックアップリング１１２とで構成される。

バッファリング１２０は、油圧室Ａの油圧によるメインシール１１０の負荷を緩和し、かつ高温の作動油がメインシール１１０側へ直接接触しないようにして、メインシール１１０の耐久性を向上させるために配置されたものであって、内周リップ部１２１ａ及び外周リップ部１２１ｂを有し、これらのリップ１２１ａ，１２１ｂが油圧室Ａ側を向くように環状溝２０２に装着され、油圧室Ａの油圧を受けて内周リップ１２１ａがロッド３００の外周面に摺動可能に密接されると共に、外周リップ１２１ｂが環状溝２０２の底面（内周面）に密接されるＵパッキン１２１と、このＵパッキン１２１の背面部の内周に嵌め込まれた硬質の合成樹脂材料製のバックアップリング１２２とから構成される。

そして、ダストシールとしての本発明の密封装置１は、図２及び図３に一層明確に示すように、外環１１及びこの外環１１に一体に設けられてロッド３００の外周面に摺動可能に密接されるオイルリップ１２及びダストリップ１３を有する密封装置本体１０と、スペーサ２０と、密封装置本体１０をシリンダ２００に結合するボルト３０とを備える。なお、ボルト３０は、請求項１に記載された結合部材に相当するものであり、オイルリップ１２及びダストリップ１３は、請求項１に記載されたシールリップに相当するものである。

密封装置本体１０における外環１１は、鋼板などの金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであって、軸心Ｏを通る平面で切断した断面形状（図示の断面形状）が略Ｌ字形をなし、すなわち円盤状のフランジ部１１ａと、このフランジ部１１ａの外径端からシリンダ２００側となる方向へ屈曲して延びる筒状部１１ｂからなる。また、フランジ部１１ａには、円周方向所定の位相間隔で複数のボルト挿通孔１１ｃが開設されている。なお、ボルト挿通孔１１ｃは、請求項１に記載された結合部材挿通孔に相当するものである。

密封装置本体１０におけるオイルリップ１２及びダストリップ１３は、外環１１のフランジ部１１ａの内径部にゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で一体に成形されたものであって、オイルリップ１２はシリンダ２００側へ向けて小径になる円錐筒状に形成され、ダストリップ１３は、シリンダ２００と反対側（外部空間Ｂ側）へ向けて小径になる円錐筒状に形成され、ロッド３００の外周面に対して適当な締め代をもっている。また、ロッド３００の外周面との摺動面となる領域には、円周方向へ連続した所要数の潤滑溝１２ａ，１３ａが形成されている。

オイルリップ１２及びダストリップ１３の根元からは、このオイルリップ１２及びダストリップ１３から連続したゴム状弾性材料からなる被覆層１４が延びていて、外環１１の表面のうちボルト挿通孔１１ｃの開口部を除く表面全体を覆うように一体に設けられている。そしてこの被覆層１４のうち、外環１１の筒状部１１ｂの先端を覆う部分は、シリンダ２００の外端面に圧縮状態で密接される固定シール部１５となっており、外環１１のフランジ部１１ａの外側面を覆う部分には、ボルト挿通孔１１ｃの外周に位置して先端側が大径となる円錐筒状のチェックリップ１６が形成されている。

スペーサ２０は、硬質の合成樹脂又は金属等からなるものであって、図４に示すように環状をなし、内径が外環１１のボルト挿通孔１１ｃと略同径であると共に、外環１１のボルト挿通孔１１ｃに沿って被覆層１４に形成した穴部１４ａに挿入可能となるように、外径がチェックリップ１６の根元の内径（被覆層１４の穴部１４ａの内径）と略同径に形成されている。また、このスペーサ２０の軸方向の高さｈ２は、その外周側に位置するチェックリップ１６の周囲の被覆層１４の厚さｔより大きく、被覆層１４の穴部１４ａに露出した外環１１のフランジ部１１ａの外側面からチェックリップ１６の先端までの高さｈ１よりも僅かに小さいものとなっている。

スペーサ２０における外環１１のフランジ部１１ａと反対側となる端面には、径方向へ貫通した所要数の放圧溝２１が形成されている。この放圧溝２１は、請求項１に記載された放圧路に相当するものである。なお、放圧溝２１は誤組み込みを防止するためにスペーサ２０の両端面に形成してもよい。

ボルト３０は、外周に螺子溝が形成された軸部３１ａ及びそれよりも大径の頭部３１ｂを有するボルト本体３１と、前記軸部３１ａに外挿すると共に頭部３１ｂに当接させたワッシャ（平ワッシャ）３２からなるものである。ワッシャ３２におけるボルト本体３１の頭部３１ｂと反対側を向いた端面３２ａは、請求項１に記載された結合部材側の端面に相当するもので、この端面３２ａにはチェックリップ１６の先端部が密接されている。

シリンダ２００の外端面には、ロッド３００が挿通される軸孔２０４の周りに円周方向所定の位相間隔で複数の螺子孔２０５が設けられている。そして密封装置本体１０における外環１１のフランジ部１１ａのボルト挿通孔１１ｃは、シリンダ２００の螺子孔２０５と対応する位置関係で開設されたものである。また、シリンダ２００の外端面における螺子孔２０５の開設位置より外周側には、固定シール部１５（被覆層１４）で覆われた外環１１の筒状部１１ｂの先端部を密嵌又は遊嵌可能な環状凹部２０６が軸孔２０４と同心に形成されている。

以上の構成を備える密封装置１において、密封装置本体１０は、ボルト３０におけるボルト本体３１の軸部３１ａを、ワッシャ３２、スペーサ２０及び外環１１のボルト挿通孔１１ｃを挿通して、シリンダ２００の外端面における螺子孔２０５にねじ込むことにより、シリンダ２００の外端面に取り付けられる。またこのとき、固定シール部１５（被覆層１４）で覆われた外環１１の筒状部１１ｂの先端部をシリンダ２００の外端面における環状凹部２０６に嵌め込むことによって、あらかじめ密封装置本体１０をシリンダ２００と同心に位置決めしておくことができる。そしてこの密封装置本体１０の固定は、外環１１の張り代に依存するものではないため、環状凹部２０６に対する張り代を設定する必要もない。したがって、取付作業を容易に行うことができる。

図２に示す装着状態では、ボルト本体３１の頭部３１ｂ、ワッシャ３２、スペーサ２０及び密封装置本体１０における被覆層１４の穴部１４ａに露出した外環１１のフランジ部１１ａが、互いに圧接状態となっており、外環１１のフランジ部１１ａとワッシャ３２の間に介在するスペーサ２０は、その軸方向の高さｈ２が、外環１１のフランジ部１１ａの外側面からチェックリップ１６の先端までの高さｈ１よりも僅かに小さいため、チェックリップ１６の先端部が、ワッシャ３２の端面３２ａに適当な面圧で密接されている。

すなわち、外環１１のフランジ部１１ａとワッシャ３２との対向距離が、スペーサ２０によってその軸方向高さｈ２に規定されるため、ワッシャ３２の端面３２ａに対するチェックリップ１６の接触圧、言い換えれば空間Ｓの内圧によって前記端面３２ａから開く時の前記内圧の値が一定の値に規定される。

そしてこの密封装置１は、先に説明したように、図１に示すロッドシールシステムにおいてダストシールとして機能するもので、すなわちシリンダ２００側を向いたオイルリップ１２が、ロッド３００の外周面に摺動可能に密接されることによって、メインシール１１０側からの漏油をシールするものであり、シリンダ２００と反対側（外部空間Ｂ側）を向いたダストリップ１３が、ロッド３００の外周面に摺動可能に密接されることによって、外部空間Ｂからの泥水やダストの浸入を防止するものである。

また、密封装置本体１０における被覆層１４のうち、外環１１の筒状部１１ｂの先端部を覆っている固定シール部１５が、ボルト３０（ボルト本体３１）の緊結力によって圧縮状態でシリンダ２００の外端面に密接されているので、外環１１の筒状部１１ｂの先端部とシリンダ２００の外端面との間から外部空間Ｂのダストや泥水等が浸入するのを確実に防止することができる。

ここで、図１に示すロッドシールシステムでは、ロッド３００の軸方向往復動作に伴って、油圧室Ａからバッファリング１２０及びメインシール１１０とロッド３００の外周面との摺動部を僅かながら漏れた作動油の一部は、メインシール１１０とダストシールとしての密封装置１との間の密閉空間Ｓに溜まる。そして、このような漏油により密閉空間Ｓに蓄積される圧力は、密封装置本体１０における外環１１のボルト挿通孔１１ｃ及びスペーサ２０とその内周に挿通されたボルト本体３１の軸部３１ａとの間の隙間、及びスペーサ２０の放圧溝２１を通じて、チェックリップ１６の先端部とワッシャ３２の端面３２ａとの密接部の内周に達している。

そして図５に示すように、密閉空間Ｓに蓄積される圧力（蓄圧）Ｐが、外部空間Ｂ（大気圧）より所定以上高圧になった時点で、その差圧によってチェックリップ１６の先端部がワッシャ３２の端面３２ａから開くので、前記蓄圧Ｐが外部空間Ｂへ開放される。

このため、蓄圧Ｐが所定以上高圧になることはなく、蓄圧Ｐによってロッド３００の外周面へのオイルリップ１２の摺動面圧が増大して過大な摩擦抵抗を生じるようなことを有効に防止できる。しかも上述のように、チェックリップ１６は密閉空間Ｓ内の圧力が外部空間Ｂより所定以上高圧になった時にのみワッシャ３２の端面３２ａから開いて外部空間Ｂへの圧力放出の流れのみを許容する逆止シール機能を有するものであるため、外部空間Ｂからのダストや泥水等の浸入は、有効に遮断される。

なお、図示の実施の形態では、チェックリップ１６をワッシャ３２の端面３２ａに密接させた構成としたが、ワッシャ３２を設けない場合はボルト本体３１の頭部３１ｂの端面に密接させた構成とすることもできる。

また、図示の実施の形態は、本発明に係る密封装置を油圧シリンダ装置のロッドシールシステムにおけるダストシールとして適用したものであるが、本発明はこれに限らず、内部空間に蓄圧が発生するおそれのあるオイルシールなど、他の密封装置にも適用することができる。

１ 密封装置
１０ 密封装置本体
１１ 外環
１１ｃ ボルト挿通孔（結合部材挿通孔）
１２ オイルリップ（シールリップ）
１３ ダストリップ（シールリップ）
１４ 被覆層
１５ 固定シール部
１６ チェックリップ
２０ スペーサ
２１ 放圧溝（放圧路）
３０ ボルト（結合部材）
３１ ボルト本体
３２ ワッシャ
３２ａ 端面（結合部材側の端面）
２００ シリンダ（外周部材）
２０６ 環状凹部
３００ ロッド（内周部材）
Ａ 油圧室
Ｂ 外部空間
Ｓ 密閉空間

Claims (3)

1. 互いに同心的に配置されて軸方向へ相対運動可能な外周部材と内周部材のうちの一方の部材に装着され、外環及びこの外環に一体に設けられて前記外周部材と内周部材のうちの他方の部材に摺動可能に密接されるシールリップを有する密封装置本体と、前記外環に開設された結合部材挿通孔に挿通されて前記密封装置本体を前記一方の部材に結合する結合部材と、前記密封装置本体と前記結合部材側の端面との間に介在され径方向へ貫通した放圧路を有するスペーサを備え、前記密封装置本体に、前記結合部材側の端面に密接され前記放圧路側の流体圧力が外部空間より所定以上高圧となったときに前記結合部材側の端面から開いて前記圧力を前記外部空間へ開放するチェックリップが、前記スペーサの外周に位置して設けられたことを特徴とする密封装置。
2. 外環が筒状部を有し、この筒状部の先端に、外周部材と内周部材のうちの一方の部材に結合部材の結合力により圧縮状態で密接される固定シール部が一体に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 外周部材と内周部材のうちの一方の部材に、外環をこの一方の部材と同心的に嵌合可能な環状凹部が形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の密封装置。

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