JP2015232337A - ダストシールによる密封構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ダストシール１による密封構造において、ダストリップ１２のヘタリによるシール性の低下を防止する。
【解決手段】機器の軸孔２１に装着されたダストシール１が、軸孔２１に軸方向相対移動可能に挿通された軸３の外周面と密接されるダストリップ１２を有し、軸３に、駆動時においてダストリップ１２の内周に位置する大径部３１と、停止時の軸３の待機状態においてダストリップ１２の内周に位置する小径部３２が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば建設機械や産業機械の油圧シリンダ装置のシリンダとロッドの間など、互いに軸方向往復動する２部材間の環状隙間へ外部からの異物が浸入するのを防止するダストシールを用いた密封構造に関する。

建設機械などに使用される油圧シリンダ装置においては、シリンダと、このシリンダ内の油圧を受けるピストンによって軸方向へ往復動するロッドとの間の環状隙間を密封するために、軸方向複数段の密封装置が用いられ、この複数段の密封装置のうち最も外側には、外部からの異物が浸入するのを防止するダストシールが用いられる。

図５は、従来の技術によるダストシールを示すものであって、このダストシール３００は、油圧シリンダ装置におけるシリンダ１００とその軸孔１０１に往復動可能に挿通されたロッド２００との間の環状隙間に介在し、金属製の補強環３０１と、この補強環２０１にゴムやウレタン等の弾性材料によって一体的に成形されロッド２００の外周面に摺動可能に密接されたダストリップ３０２及びオイルリップ３０３を備え、補強環３０１を含む外周部が、シリンダ１００の軸孔１０１の端部に形成された環状溝１０２に嵌着されると共に止め環１０３によって抜け止めされている。

特開２００９−１７４５５５号公報

この種のダストシール３００では、ダストリップ３０２及びオイルリップ３０３に適当な締め代を設定することによって所要のシール性を与えており、すなわち未装着状態では図中に破線で示す形状だったダストリップ３０２及びオイルリップ３０３が、適当に拡径変形された状態でロッド２００の外周面に密接し、これによってロッド２００の外周面に対する所要の緊迫力が付与されている。しかしながら、ゴム等の弾性材料は、経時劣化や熱劣化などによって「ヘタリ」と呼ばれる永久歪を生じることが知られており、このようなヘタリによって、ロッド２００の外周面に対するダストリップ３０２の締め代が低下すると、外部空間Ｓからの泥水やダストの浸入を許容してしまう懸念がある。

そして、密封装置における最も外側に配置されるダストシール３００は、ダストリップ３０２が直接機内のオイルに触れておらず、通常は外気に触れている環境にあるため、ヘタリの要因となる熱は、ロッド２００の外周面との摺動面で発生する自らの摺動発熱のほか、機器の内部からの伝熱によって昇温したロッド２００の外周面からも受けている。また、昇温したロッド２００は機器の停止後もすぐには冷めないため、ダストシール３００は機器の停止後もしばらくの間は熱を受け続けることになり、これによってもヘタリが進行する。

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、その目的は、ダストシールにおいて、材料のヘタリによるシール性の低下を防止することにある。

上述した目的を達成するための手段として、本発明に係るダストシールによる密封構造は、機器の軸孔に装着されたダストシールが、前記軸孔に軸方向相対移動可能に挿通された軸の外周面と密接されるダストリップを有し、前記軸に、駆動時において前記ダストリップの内周に位置する大径部と、停止時の前記軸の待機状態において前記ダストリップの内周に位置する小径部が形成されたものである（請求項１）。

上記構成において、ダストシールは、ダストリップが適当な締め代をもって軸の外周面と密接されることによって、外部からの異物が浸入するのを防止するものである。そして機器の駆動時には、軸に形成された大径部がダストリップの内周に位置するため、ダストリップは、大きく拡径変形されることによって軸の外周面に対する大きな締め代が付与され、したがって良好なシール性を奏する。また、機器の停止時には、前記軸は、この軸に形成された小径部がダストリップの内周に位置した状態で待機するため、ダストリップの拡径変形量が小さくなり、したがってダストリップのヘタリが抑制される。

また、本発明は上記目的を達成するため更に以下の手段を採用してもよい。
すなわち上記構成のダストシールによる密封構造（請求項１）において、軸に、この軸が待機位置にある時にダストリップと接触してこのダストリップを前記軸の小径部へ押し付ける矯正環を設けたものである（請求項２）。

上記構成において、機器の停止時には、軸は、この軸に形成された小径部がダストリップの内周に位置した状態で待機すると共に、矯正環によってダストリップが前記小径部へ押し付けられるので、ダストリップのヘタリが一層良好に抑制される。

本発明に係るダストシールによる密封構造によれば、機器の停止時には、ダストリップが軸の小径部と密接されることでヘタリの進行が抑制され、機器の駆動時にはダストリップが軸の大径部と密接されることで締め代が回復するので、外部の異物に対する優れたシール性を長期にわたって維持することができる。

本発明に係るダストシールによる密封構造の第一の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す駆動時の半断面図である。 本発明に係るダストシールによる密封構造の第一の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す停止時の半断面図である。 本発明に係るダストシールによる密封構造の第二の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す駆動時の半断面図である。 本発明に係るダストシールによる密封構造の第二の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す停止時の半断面図である。 従来の技術に係るダストシールによる密封構造の一例を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

以下、本発明に係るダストシールによる密封構造の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１及び図２は、第一の実施の形態を示すものである。

図１及び図２において、参照符号２は建設機械などに使用される油圧シリンダ装置のシリンダ、参照符号３はこのシリンダ２内の油圧を受ける不図示のピストンによって軸方向へ往復動するロッドである。なお、ロッド３は請求項１に記載された軸に相当するものである。

ダストシール１は、シリンダ２とロッド３との間の環状隙間を密封する軸方向複数段の密封装置のうち最も外側に配置されるもので、シリンダ２の軸孔２１の端部に形成された環状溝２２に装着されており、詳しくはこのダストシール１は、前記環状溝２２の内周面に嵌着され止め環（スナップリング）２３で抜け止めされる金属製の補強環１１と、この補強環１１にゴム弾性体（ゴム、ウレタン等）で一体成形されたダストリップ１２、オイルリップ１３及び外周シール部１４からなる。ダストリップ１２は、外部空間Ｓ側へ向けて延びており、オイルリップ１３は、ダストリップ１２と反対側（シリンダ２の内方）へ向けて延びており、双方とも先端近傍の内周縁が、ロッド３の外周面と密接されている。

ロッド３には、相対的に軸方向内側（シリンダ２内の不図示のピストン側）の大径部３１と、相対的に軸方向外側の小径部３２が形成されている。すなわち小径部３２の外径φＢは、大径部３１の外径φＡよりもΔφだけ小径に形成されている。また、前記大径部３１と小径部３２の間は、外径が緩やかに変化する円錐面部３３となっている。

そして油圧シリンダ装置の駆動時においては、図１に示すように、ロッド３はその大径部３１がダストリップ１２及びオイルリップ１３の内周に位置するように、言い換えれば大径部３１の外周面がダストリップ１２及びオイルリップ１３と摺動可能に密接されるように、その軸方向作動範囲が設定されており、油圧シリンダ装置の停止時においては、図２に示すように、ロッド３はその小径部３２がダストリップ１２及びオイルリップ１３の内周に位置するように、言い換えれば小径部３２がダストリップ１２及びオイルリップ１３と密接されるように、そのストロークエンドでの待機位置が設定されている。

ダストリップ１２及びオイルリップ１３の内径は、未装着状態ではロッド３の小径部３２の外径φＢよりもわずかに小さく、したがって図２に示す油圧シリンダ装置の停止時において、ダストリップ１２及びオイルリップ１３は、先端近傍の内周縁がロッド３の小径部３２の外周面にわずかな締め代をもって全周密接可能となっている。

以上の構成を備える第一の実施の形態において、油圧シリンダ装置の駆動時は、ダストシール１のダストリップ１２は、図１に示すように、その先端近傍の内周縁がロッド３の大径部３１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Ｓからの泥水やダストの浸入を阻止し、オイルリップ１３は、その先端近傍の内周縁がロッド３の外周面に適当な締め代をもって摺動可能に密接されることによって、ダストシール１の軸方向内側にある不図示の密封装置からの漏油がさらに外部空間Ｓ側へ漏出するのを阻止するものである。そして、ダストリップ１２及びオイルリップ１３はロッド３の大径部３１の外周面と密接されることによって、Δφ以上の締め代を付与されているので、良好なシール性を奏する。

また、油圧シリンダ装置の停止時は、ロッド３がストロークエンドで待機状態となることによって、ダストシール１のダストリップ１２及びオイルリップ１３は、図２に示すように、その内周縁がロッド３の小径部３２の外周面と密接される。このため、ダストリップ１２及びオイルリップ１３は、図中に二点鎖線で示す形状から実線で示す形状、すなわち未装着時の無負荷状態に近い形状へ縮径され、その締め代がΔφだけ減少する。したがって、たとえば油圧シリンダ装置の駆動時に昇温したロッド３が、停止後もすぐには冷めないことによってしばらくの間ダストリップ１２及びオイルリップ１３が熱を受け続けたとしても、ヘタリの進行が有効に抑制される。

そして再び油圧シリンダ装置が駆動した時には、図１に示すように、ロッド３は、その大径部３１がダストリップ１２及びオイルリップ１３の内周に位置するように軸方向往復作動範囲へ移行するため、ダストリップ１２及びオイルリップ１３が拡径されることで締め代が回復する。したがって、外部の異物に対するダストリップ１２の優れたシール性及び軸孔２１側からの漏油に対するオイルリップ１３の優れたシール性を長期にわたって維持することができる。

なお、ロッド３における大径部３１と小径部３２の間は円錐面部３３となっているので、特に、図２に示す状態から図１に示す状態へ移行する過程では、オイルリップ１３及びダストリップ１２がロッド３の小径部３２から円錐面部３３を介して大径部３１へ円滑に乗り上がり、オイルリップ１３及びダストリップ１２の損傷が防止される。

次に図３及び図４は、本発明に係るダストシールによる密封構造の第二の実施の形態を示すものである。この第二の実施の形態は、上述した第一の実施の形態の構成に加えて、ロッド３に、このロッド３が油圧シリンダ装置の停止によって待機位置にある時にダストリップ１２と接触してこのダストリップ１２をロッド３の小径部３２の外周面へ押し付ける矯正環４を設けたものである。

詳しくは、ロッド３の小径部３２における大径部３１と反対側の端部に鍔部３４が設けられ、前記小径部３２に、シリンダ２の外部に配置された矯正環４が軸方向移動可能な状態で遊嵌外挿され、この矯正環４と鍔部３４の間が軸方向伸縮可能なばね５を介して弾性的に連結されている。

矯正環４におけるシリンダ２側（ばね５と反対側）を向いた先端部には、内周面４１ａがシリンダ２側へ向けて徐々に大径になる円錐面をなす環状突起４１が形成されている。そしてこの矯正環４は、油圧シリンダ装置が停止してロッド３がストロークエンド位置で待機状態となることによって、ダストシール１が図４に示すようにロッド３の小径部３２の外周へ相対移動したときに、環状突起４１の内周面４１ａがばね５の付勢力によってダストリップ１２の外周面と弾性的に接触される位置にある。

すなわち上記構成を備える第二の実施の形態によれば、油圧シリンダ装置の駆動時は、図３に示すように、ダストシール１のダストリップ１２及びオイルリップ１３がロッド３の大径部３１の外周面と密接されることによって、第一の実施の形態と同様、所要の締め代を付与され、良好なシール性を奏する。

また、油圧シリンダ装置の停止時は、ロッド３がストロークエンドにおける待機位置へ変位することによって、図４に示すように、ダストシール１がロッド３の小径部３２の外周位置へ相対移動すると、これに伴い、ダストリップ１２及びオイルリップ１３は、その内周縁がロッド３の小径部３２の外周面と密接される。

しかも、ダストリップ１２の外周面が矯正環４における環状突起４１の円錐面をなす内周面４１ａと接触して、この矯正環４を鍔部３４側へ向けて変位させるため、ばね５が圧縮され、それによる軸方向付勢力が、環状突起４１の内周面４１ａとダストリップ１２の外周面との接触部において縮径方向への締め付け力として変換される。したがって、ダストリップ１２は、油圧シリンダ装置の駆動時にロッド３の大径部３１の外周面と密接されることによってわずかに拡径方向のヘタリが生じたとしても、矯正環４の締め付け作用によって縮径方向へ矯正され、ダストリップ１２のヘタリの進行を、一層良好に抑制することができる。

なお、矯正環４はロッド３側に固定し、ダストリップ１２の外周面と接触される矯正環４の先端部又は矯正環４全体をゴム弾性体などで形成しても良い。この場合も、油圧シリンダ装置の停止によってロッド３がストロークエンドにおける待機位置へ変位した時に、ダストリップ１２をロッド３の小径部３２の外周面へ弾性的に押し付けるようにすることができる

１ ダストシール
１１ 補強環
１２ ダストリップ
１３ オイルリップ
２ シリンダ
２１ 軸孔
２２ 環状溝
３ ロッド（軸）
３１ 大径部
３２ 小径部
３３ 円錐面部
３４ 鍔部
４ 矯正環
４１ 環状突起
５ ばね

Claims (2)

1. 機器の軸孔に装着されたダストシールが、前記軸孔に軸方向相対移動可能に挿通された軸の外周面と密接されるダストリップを有し、前記軸に、駆動時において前記ダストリップの内周に位置する大径部と、停止時の前記軸の待機状態において前記ダストリップの内周に位置する小径部が形成されたことを特徴とするダストシールによる密封構造。
2. 軸に、この軸が待機位置にある時にダストリップと接触してこのダストリップを前記軸の小径部へ押し付ける矯正環を設けたことを特徴とする請求項１に記載のダストシールによる密封構造。

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