JP2019203576A

JP2019203576A - 密封構造

Info

Publication number: JP2019203576A
Application number: JP2018100118A
Authority: JP
Inventors: 光但野; Hikari Tadano
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2018-05-25
Publication date: 2019-11-28

Abstract

【課題】シールリップが摩耗しにくい密封構造を提供する。【解決手段】シールリップ１４と、シールリップ１４が摺動可能に接触する相手部材９１とを備える密封構造１であって、相手部材９１に接触するシールリップ１４の表面に凹凸形状が設けられ、シールリップ１４に接触する相手部材９１の表面にも凹凸形状９２が設けられている。シールリップの表面に設けられた凹凸形状１４は、表面粗さ３０μｍＲａ以下の梨地状の面よりなり、相手部材９１の表面に設けられた凹凸形状９２は、表面粗さ０．２μｍＲａ以下の梨地状の面よりなる。【選択図】図１

Description

本発明は、シール技術に係る密封構造に関する。本発明の密封構造は例えば、建設機械、エンジン、燃料ポンプ、変速機、減速機またはパワーステアリングなどの分野において、往復動用または回転用の密封構造として用いられる。

例えば建設機械の往復動シリンダでは、油圧を保持するため、図７に示すような断面Ｕ字形を呈するパッキン１１がバッファリング３１やダストシール５１とともに用いられている。パッキン１１は、摺動の相手部材である軸９１の外周面に摺動可能に接触するシールリップ１４を備えている。シールリップ１４はその軸９１に対する接触面に、油を保持する凹凸形状（図示せず）を備えている。したがって凹凸形状における凹み部に油が保持され、油が潤滑作用を発揮するため、軸９１との摺動に起因するシールリップ１４の摩耗を抑制することが可能とされている。

特開２０００−９１０６号公報

しかしながら、シールリップ１４の摩耗は、シール製品の製品寿命に直結するものである。したがって従来対比でシールリップ１４が一層摩耗しにくい密封構造が求められる。

本発明は以上の点に鑑みて、シールリップが摩耗しにくい密封構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の密封構造は、シールリップと、前記シールリップが摺動可能に接触する相手部材とを備える密封構造であって、前記相手部材に接触する前記シールリップの表面に凹凸形状を設け、前記シールリップに接触する前記相手部材の表面にも凹凸形状を設けたことを特徴とする。

また、実施の態様として、上記記載の密封構造において、前記シールリップは、リップ先端部に設けたメインリップと、リップ根元部に設けたサブリップとを備える２段リップ形状とされ、前記メインリップおよび前記サブリップのうち少なくとも一方の表面に前記凹凸形状が設けられていることを特徴とする。

また、実施の態様として、上記記載の密封構造において、前記サブリップは、前記サブリップを軸方向に貫通するスリット部を備えることを特徴とする。

また、実施の態様として、上記記載の密封構造において、前記シールリップの表面に設けられた凹凸形状は、表面粗さ３０μｍＲａ以下の梨地状の面よりなり、前記相手部材の表面に設けられた凹凸形状は、表面粗さ０．２μｍＲａ以下の梨地状の面よりなることを特徴とする。

本発明では、相手部材に接触するシールリップの表面に凹凸形状が設けられているために、この凹凸形状における凹み部に油が保持されるとともに、シールリップに接触する相手部材の表面にも凹凸形状が設けられているため、この凹凸形状における凹み部にも油が保持される。したがって従来対比で油保持量が増大し、油膜が形成されやすくなるため、シールリップの摩耗を有効に抑制することが可能とされる。また、摺動トルクの低減や、シールリップの鳴きやスティックスリップの抑制にも効果がある。本発明はグリースによる潤滑にも適用される。

本発明の第１実施の形態に係る密封構造の断面図同密封構造に備えられるパッキンの単体断面図本発明の第２実施の形態に係る密封構造の断面図同密封構造に備えられるダストシールの単体断面図本発明の第３実施の形態に係る密封構造に備えられるリップシール部材の単体断面図同リップシール部材の他の例を示す断面図背景技術に係る密封構造の断面図

第１実施の形態・・・・
図１は、第１実施の形態に係る密封構造１を示している。この密封構造１は、建設機械の往復動シリンダ８１に用いられるものであって、機内（シリンダ内部）Ａの作動油圧をシールするため、パッキン１１がバックアップリング２１とともに、シリンダチューブ８２の内周面に設けた装着溝８３に装着されている。また、パッキン１１に作用する作動油圧を減圧するため、パッキン１１の機内Ａ側に位置してバッファリング３１がバックアップリング４１とともに、シリンダチューブ８２の内周面に設けた装着溝８４に装着されている。また、機外（シリンダ外部）Ｂの泥水等の異物が機内Ａへ侵入するのを抑制するため、パッキン１１の機外Ｂ側に位置してダストシール５１が、シリンダチューブ８２の内周面に設けた装着溝８５に装着されている。

上記パッキン１１、バッファリング３１およびダストシール５１のうち、パッキン１１は、ゴム状弾性体の単体によって断面Ｕ字形に形成され、環状基部（リップ保持部）１２と、環状基部１２から機内Ａ側へ向けて設けられ、装着溝８３の底面に密接する外周側のシールリップ１３と、環状基部１２から同じく機内Ａ側へ向けて設けられ、軸９１の外周面に摺動可能に接触する内周側のシールリップ１４とを一体に備えている。したがって密封構造１は、内周側のシールリップ１４と、この内周側のシールリップ１４が摺動可能に接触する相手部材としての軸９１との組み合わせ構造を備えている。

図２に示すように、軸９１（図１）の外周面に摺動可能に接触する内周側のシールリップ１４の内周面を含むパッキン１１の内周面全面に凹凸形状１８が設けられ、これに加えて図１に示すように、このシールリップ１４に接触する軸９１の外周面にも凹凸形状９２が設けられている。

また図２に示すように、内周側のシールリップ１４は、そのリップ先端部に設けられたメインリップ１５と、リップ根元部に設けられたサブリップ１６とを備える２段リップ形状とされており、これらメインリップ１５の内周面およびサブリップ１６の内周面にそれぞれ凹凸形状１８が設けられている。

また、このうちサブリップ１６は、このサブリップ１６を軸方向に貫通するスリット部１７を円周上一部に備えており、このスリット部１７の内面（スリット底面）にも凹凸形状１８が設けられている。

シールリップ１４の表面に設けられた凹凸形状１８は、梨地状の面よりなるものとされ、その表面粗さが３０μｍＲａ以下の大きさとされている。表面粗さが３０μｍＲａより大きい場合は油が漏れやすくなるので、表面粗さは３０μｍＲａ以下であることが好ましく、さらに１５μｍＲａ以下であることが一層好ましい。このように表面粗さが３０μｍＲａ以下であれば、油を適度に保持しつつ、油漏れを抑制することができる。尚、表面粗さの表記は、ＪＩＳＢ０６０１：２００１に準拠している（以下同じ）。

一方、軸９１の表面に設けられた凹凸形状９２はこれも梨地状の面よりなるものとされるが、その表面粗さが上記凹凸形状１８よりも小さく、０．２μｍＲａ以下の大きさとされている。表面粗さが０．２μｍＲａより大きい場合はシールリップ１４の摩耗が発生しやすくなるので、表面粗さは０．２μｍＲａ以下であることが好ましい。このように表面粗さが０．２μｍＲａ以下であれば、シールリップ１４の摩耗を抑制しつつ、油漏れを抑制することができる。

上記構成の密封構造１においては、軸９１の外周面に摺動可能に接触する内周側のシールリップ１４の内周面に凹凸形状１８が設けられているため、この凹凸形状１８における凹み部に油が保持されるとともに、シールリップ１４に接触する軸９１の外周面にも凹凸形状９２が設けられているため、この凹凸形状９２における凹み部にも油が保持される。したがって従来対比で油保持量が増大し、シールリップ１４および軸９１間に油膜が形成されやすくなるため、シールリップ１４に摺動摩耗が発生するのを有効に抑制することができる。また、摺動トルクを低減させることができ、シールリップ１４の鳴きやスティックスリップが発生するのを抑制することもできる。

また、シールリップ１４がメインリップ１５およびサブリップ１６を備える２段リップ形状とされているため、サブリップ１６が軸９１と接触し、シールリップ１４全体を支持する。このため、油圧によるシールリップ１４全体の変形を抑制し、最適な接触状態を維持することができる。

また、サブリップ１６にスリット部１７が設けられているため、このスリット部１７による凹み部にも油が保持される。このため、軸９１が回転することで、スリット部１７に保持された油がサブリップ１６の接触面に供給され、油膜が形成されやすくなる。

また、スリット部１７の内面に凹凸形状１８が設けられているため、この凹凸形状１８における凹み部にも油が保持される。このため、軸９１が回転することで、凹凸形状１８に保持された油がサブリップ１６の接触面に供給され、油膜が形成されやすくなる。

上記実施の形態では、パッキン１１の内周面の全面に凹凸形状１８が設けられているが、これに代えて、以下のような構成であっても良い。
（１）パッキン１１の内周面のうち、シールリップ１４の内周面（メインリップ１５の内周面、サブリップ１６の内周面およびスリット部１７の内面）のみに凹凸形状１８を設ける。
（２）パッキン１１の内周面のうち、メインリップ１５の内周面およびサブリップ１６の内周面のみに凹凸形状１８を設ける。
（３）パッキン１１の内周面のうち、メインリップ１５の内周面のみに凹凸形状１８を設ける。
（４）パッキン１１の内周面のうち、メインリップ１５の内周面およびスリット部１７の内面のみに凹凸形状１８を設ける。
（５）パッキン１１の内周面のうち、サブリップ１６の内周面のみに凹凸形状１８を設ける。

第２実施の形態・・・・
上記第１実施の形態では、パッキン１１、バッファリング３１およびダストシール５１を備える密封構造１におけるパッキン１１の表面であってその内周面（摺動面）に凹凸形状１８を設けるようにしたが、これに代えて、或いはこれとともに、ダストシール５１の表面であってその内周面（摺動面）に凹凸形状を設けるようにしても良い。

図３は、第２実施の形態に係る密封構造１を示している。この密封構造１は、建設機械の往復動シリンダ８１に用いられるものであって、機内（シリンダ内部）Ａの作動油圧をシールするため、パッキン１１がバックアップリング２１とともに装着溝８３に装着されている。また、パッキン１１に作用する作動油圧を減圧するため、パッキン１１の機内Ａ側に位置してバッファリング３１がバックアップリング４１とともに装着溝８４に装着されている。また、機外（シリンダ外部）Ｂの泥水等の異物が機内Ａへ侵入するのを抑制するため、パッキン１１の機外Ｂ側に位置してダストシール５１が装着溝８５に装着されている。

上記パッキン１１、バッファリング３１およびダストシール５１のうち、ダストシール５１は、断面Ｌ字形を呈する金属製の取付環５２の内周部にゴム状弾性体５３を接着（架橋接着）したものであって、このゴム状弾性体５３によって、環状基部（リップ保持部）５４と、環状基部５４から機外Ｂ側へ向けて設けられ、軸９１の外周面に摺動可能に接触することにより機外Ｂの泥水等の異物が機内Ａへ侵入するのを抑制する機外Ｂ側のシールリップ（ダストリップ）５５と、環状基部５４から機内Ａ側へ向けて設けられ、軸９１の外周面に摺動可能に接触することにより機内Ａの作動油圧が機外Ｂへ漏洩するのを抑制する機内Ａ側のシールリップ（オイルリップ）５６とを一体に備えている。したがって密封構造１は、機内Ａ側のシールリップ５６と、このシールリップ５６が摺動可能に接触する相手部材としての軸９１との組み合わせ構造を備えている。

図４に示すように、軸（図３）の外周面に摺動可能に接触する機内Ａ側のシールリップ５６の内周面に凹凸形状５７が設けられ、これに加えて図３に示すように、このシールリップ５６に接触する軸９１の外周面にも凹凸形状９２が設けられている。

シールリップ５６の表面に設けられた凹凸形状５７は、梨地状の面よりなるものとされ、その表面粗さが３０μｍＲａ以下の大きさとされている。表面粗さが３０μｍＲａより大きい場合は油が漏れやすくなるので、表面粗さは３０μｍＲａ以下であることが好ましく、１５μｍＲａ以下であることが一層好ましい。このように表面粗さが３０μｍＲａ以下であれば、油を適度に保持しつつ、油漏れを抑制することができる。

一方、軸９１の表面に設けられた凹凸形状９２はこれも梨地状の面よりなるものとされるが、その表面粗さが上記凹凸形状５７よりも小さく、０．２μｍＲａ以下の大きさとされている。表面粗さが０．２μｍＲａより大きい場合はシールリップ５６の摩耗が発生しやすくなるので、表面粗さは０．２μｍＲａ以下であることが好ましい。このように表面粗さが０．２μｍＲａ以下であれば、シールリップ５６の摩耗を抑制しつつ、油漏れを抑制することができる。

上記構成の密封構造１においては、軸９１の外周面に摺動可能に接触する機内Ａ側のシールリップ５６の内周面に凹凸形状５７が設けられているため、この凹凸形状５７における凹み部に油が保持されるとともに、シールリップ５６に接触する軸９１の外周面にも凹凸形状９２が設けられているため、この凹凸形状９２における凹み部にも油が保持される。したがって従来対比で油保持量が増大し、シールリップ５６および軸９１間に油膜が形成されやすくなるため、シールリップ５６に摺動摩耗が発生するのを有効に抑制することができる。また、摺動トルクを低減させることができ、シールリップ５６の鳴きやスティックスリップが発生するのを抑制することもできる。

上記実施の形態では、ダストシール５１の内周面うち、機内Ａ側のシールリップ５６の内周面のみに凹凸形状５７が設けられているが、これに代えて、以下のような構成であっても良い。
（１）ダストシール５１の内周面の全面に凹凸形状５７を設ける。
（２）ダストシール５１の内周面のうち、機内Ａ側のシールリップ５６の内周面および機外Ｂ側のシールリップ５５の内周面のみに凹凸形状５７を設ける。

第３実施の形態・・・・
上記第１および第２実施の形態は、本発明をパッキン１１、バッファリング３１およびダストシール５１を備える密封構造１に適用した例を示したが、本発明はその他の構成を備える密封構造１に適用されても良い。

図５は、第３実施の形態に係る密封構造１を示している。密封構造１は、リップシール部材６１を備えている。

リップシール部材６１は、断面Ｌ字形を呈する金属製の取付環６２を埋設するようこの取付環６２の回りにゴム状弾性体６３を接着（架橋接着）したものであって、このゴム状弾性体６３によって、外周シール部６４と、環状基部（リップ保持部）６５と、環状基部６５から機内Ａ側へ向けて設けられ、軸９１の外周面に摺動可能に接触することにより機内Ａの密封流体が機外Ｂへ漏洩するのを抑制する機内Ａ側のシールリップ（オイルリップ）６６と、環状基部６５から機外Ｂ側へ向けて設けられ、軸９１の外周面に摺動可能に接触することにより機外Ｂの泥水などの異物が機内Ａへ侵入するのを抑制する機外Ｂ側のシールリップ（ダストリップ）６７とを一体に備えている。したがって密封構造１は、機内Ａ側のシールリップ６６と、この機内Ａ側のシールリップ６６が摺動可能に接触する相手部材としての軸９１との組み合わせ構造を備えている。

軸９１の外周面に摺動可能に接触する機内Ａ側のシールリップ６６の内周面に凹凸形状７１が設けられ、これに加えて、このシールリップ６６に接触する軸９１の一部の外周面にも凹凸形状（図示せず、図１または図３参照）が設けられている。

また、機内Ａ側のシールリップ６６は、そのリップ先端部に設けられたメインリップ６８と、リップ根元部に設けられたサブリップ６９とを備える２段リップ形状とされており、これらメインリップ６８の内周面およびサブリップ６９の内周面にそれぞれ凹凸形状７１が設けられている。

また、このうちサブリップ６９は、このサブリップ６９を軸方向に貫通するスリット部７０を円周上一部に備えており、このスリット部７０の内面（スリット底面）にも凹凸形状７１が設けられている。

シールリップ６６の表面に設けられた凹凸形状７１は、梨地状の面よりなるものとされ、その表面粗さが３０μｍＲａ以下の大きさとされている。表面粗さが３０μｍＲａより大きい場合は油が漏れやすくなるので、表面粗さは３０μｍＲａ以下であることが好ましく、１５μｍＲａ以下であることが一層好ましい。このように表面粗さが３０μｍＲａ以下であれば、油を適度に保持しつつ、油漏れを抑制することができる。

一方、軸９１の表面に設けられた凹凸形状はこれも梨地状の面よりなるものとされるが、その表面粗さが０．２μｍＲａ以下の大きさとされている。表面粗さが０．２μｍＲａより大きい場合はシールリップ６６の摩耗が発生しやすくなるので、表面粗さは０．２μｍＲａ以下であることが好ましい。このように表面粗さが０．２μｍＲａ以下であれば、シールリップ６６の摩耗を抑制しつつ、油漏れを抑制することができる。

上記構成の密封構造１において、軸９１の外周面に摺動可能に接触する機内Ａ側のシールリップ６６の内周面に凹凸形状７１が設けられているため、この凹凸形状７１における凹み部に油が保持されるとともに、シールリップ６６に接触する軸９１の外周面にも凹凸形状が設けられているため、この凹凸形状における凹み部にも油が保持される。したがって従来対比で油保持量が増大し、シールリップ６６および軸９１間に油膜が形成されやすくなるため、シールリップ６６に摺動摩耗が発生するのを有効に抑制することができる。また、摺動トルクを低減させることができ、シールリップ６６の鳴きやスティックスリップが発生するのを抑制することもできる。

また、シールリップ６６がメインリップ６８およびサブリップ６９を備える２段リップ形状とされているため、サブリップ６９が軸９１と接触し、シールリップ６６全体を支持する。このため、油圧によるシールリップ６６全体の変形を抑制し、最適な接触状態を維持することができる。

また、サブリップ６９にスリット部７０が設けられているため、このスリット部７０による凹み部にも油が保持される。このため、軸９１が回転することで、スリット部７０に保持された油がサブリップ６９の接触面に供給され、油膜が形成されやすくなる。

また、スリット部７０の内面に凹凸形状７１が設けられているため、この凹凸形状７１における凹み部にも油が保持される。このため、軸９１が回転することで、凹凸形状７１に保持された油がサブリップ６９の接触面に供給され、油膜が形成されやすくなる。

上記実施の形態では、リップシール部材６１の内周面のうち、機内Ａ側のシールリップ６６の内周面（メインリップ６８の内周面、サブリップ６９の内周面およびスリット部７０の内面）のみに凹凸形状７１が設けられているが、これに代えて、以下のような構成であっても良い。
（１）リップシール部材６１の内周面の全面に凹凸形状７１を設ける。
（２）リップシール部材６１の内周面のうち、メインリップ６８の内周面およびサブリップ６９の内周面のみに凹凸形状７１を設ける。
（３）リップシール部材６１の内周面のうち、メインリップ６８の内周面のみに凹凸形状７１を設ける。
（４）リップシール部材６１の内周面のうち、メインリップ６８の内周面およびスリット部７０の内面のみに凹凸形状７１を設ける。
（５）リップシール部材６１の内周面のうち、サブリップ６９の内周面のみに凹凸形状を設ける。

また、メインリップ６８とサブリップ６９とで軸９１に対する接触圧（しめしろ）が異なるのに対応して、メインリップ６８の内周面に設ける凹凸形状７１とサブリップ６９の内周面に設ける凹凸形状７１とで表面粗さの大きさ（μｍＲａ）が異なるようにしても良い。

図６では、この例として、メインリップ６８の内周面に設ける凹凸形状７１Ａの表面粗さが比較的大きく形成され、これに対し、サブリップ６９の内周面に設ける凹凸形状７１Ｂの表面粗さが比較的小さく形成されている。スリット部７０の内面に設ける凹凸形状７１Ａの表面粗さは、メインリップ６８の内周面に設ける凹凸形状７１Ａの表面粗さと同等とされている。

１密封構造
１１パッキン
１２，５４，６５環状基部
１３，１４，５５，５６，６６，６７シールリップ
１５，６８メインリップ
１６，６９サブリップ
１７，７０スリット部
１８，５７，７１，７１Ａ，７１Ｂ，９２凹凸形状
２１，４１バックアップリング
３１バッファリング
５１ダストシール
５２，６２取付環
５３，６３ゴム状弾性体
６１リップシール部材
６４外周シール部
８１シリンダ
８２シリンダチューブ
８３，８４，８５装着溝
９１軸（相手部材）

Claims

シールリップと、前記シールリップが摺動可能に接触する相手部材とを備える密封構造であって、
前記相手部材に接触する前記シールリップの表面に凹凸形状を設け、
前記シールリップに接触する前記相手部材の表面にも凹凸形状を設けたことを特徴とする密封構造。
請求項１記載の密封構造において、
前記シールリップは、リップ先端部に設けたメインリップと、リップ根元部に設けたサブリップとを備える２段リップ形状とされ、
前記メインリップおよび前記サブリップのうち少なくとも一方の表面に前記凹凸形状が設けられていることを特徴とする密封構造。
請求項２記載の密封構造において、
前記サブリップは、前記サブリップを軸方向に貫通するスリット部を備えることを特徴とする密封構造。
請求項１、２または３記載の密封構造において、
前記シールリップの表面に設けられた凹凸形状は、表面粗さ３０μｍＲａ以下の梨地状の面よりなり、
前記相手部材の表面に設けられた凹凸形状は、表面粗さ０．２μｍＲａ以下の梨地状の面よりなることを特徴とする密封構造。