JP2020193647A - Buffer ring and ceiling system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッファリング及び該バッファリングを備えるシーリングシステムに関する。 The present invention relates to buffering and a sealing system comprising the buffering.
一般に、建設機械等の各種産業機械には、油圧によりロッドを往復運動させる油圧シリンダが広く用いられている。
従来、このような油圧シリンダに適用可能な構成として、複数のシールにより構成され、圧力側であるオイル側と大気側とをシールするシーリングシステムが知られている。
In general, hydraulic cylinders that reciprocate rods by flood control are widely used in various industrial machines such as construction machines.
Conventionally, as a configuration applicable to such a hydraulic cylinder, a sealing system having a plurality of seals and sealing the oil side and the atmosphere side, which are the pressure side, is known.
従来技術の一例である特許文献1には、流体圧力を緩衝する緩衝部S11と、主として油圧シリンダの内部の密封対象流体の外部へのリークを抑制(防止)するメインシール部S12と、主としてダストの侵入を抑制(防止)するダストシール部S13と、から構成されるシーリングシステムS10が開示されている。また、特許文献1では、緩衝部にバッファリング及びバックアップリングが配された例が開示されているが、他の例として、特許文献2,3には、軸部に摺動する部分とその他の部分とに異なる部材が配された構成の緩衝部が開示されている。
Patent Document 1, which is an example of the prior art, includes a buffer portion S11 that buffers fluid pressure, a main seal portion S12 that mainly suppresses (prevents) leakage of the fluid to be sealed inside the hydraulic cylinder to the outside, and mainly dust. A sealing system S10 including a dust seal portion S13 that suppresses (prevents) the intrusion of the fluid is disclosed. Further, Patent Document 1 discloses an example in which a buffer ring and a backup ring are arranged in a buffer portion, but as another example,
上記の従来技術によれば、流体圧シリンダの内部と外部との間をシールすることはできるものの、流体圧力の緩衝については、改善の余地がある。 According to the above-mentioned prior art, it is possible to seal between the inside and the outside of the fluid pressure cylinder, but there is room for improvement in the buffering of the fluid pressure.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、流体圧力の緩衝を効果的に行うことで、メインシールを保護する技術を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a technique for protecting the main seal by effectively buffering the fluid pressure.
上述の課題を解決して目的を達成する本発明は、往復運動する軸部とハウジングの内周との間の環状隙間をシールするメインシールよりも密封対象流体側の前記ハウジングの前記内周に設けられた環状溝に配されるバッファリングであって、前記軸部に摺動可能な環状の胴体部と、前記胴体部の前記密封対象流体側に配される面に設けられた本体側スリットと、前記胴体部の外周から前記密封対象流体側且つ前記環状溝の底面に向かって伸びるリップと、を備え、前記リップの先端にはリップ側スリットが設けられたバッファリングである。 The present invention, which solves the above-mentioned problems and achieves the object, covers the inner circumference of the housing on the fluid side to be sealed with respect to the main seal that seals the annular gap between the reciprocating shaft portion and the inner circumference of the housing. A buffer ring arranged in the provided annular groove, the annular body portion slidable on the shaft portion, and the main body side slit provided on the surface of the body portion arranged on the sealing target fluid side. A buffer ring including a lip extending from the outer periphery of the body portion toward the fluid side to be sealed and toward the bottom surface of the annular groove, and a lip side slit provided at the tip of the lip.
上記構成のバッファリングにおいて、前記リップが、前記環状溝の前記底面に密着可能であることが好ましい。 In the buffering of the above configuration, it is preferable that the lip can be brought into close contact with the bottom surface of the annular groove.
又は、本発明は、前記メインシールと、前記メインシールよりも大気側の前記ハウジングの内周に設けられた環状溝に配されたダストシールと、上記構成のバッファリングと、を備えるシーリングシステムである。 Alternatively, the present invention is a sealing system including the main seal, a dust seal arranged in an annular groove provided on the inner circumference of the housing on the atmosphere side of the main seal, and a buffering having the above configuration. ..
本発明によれば、流体圧力の緩衝を効果的に行うことで、メインシールを保護することを可能とする、という効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to protect the main seal by effectively buffering the fluid pressure.
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。
ただし、本発明は、以下の実施形態の記載によって限定解釈されるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
However, the present invention is not limited to the description of the following embodiments.
<実施形態>
図1は、本実施形態に係るシーリングシステム1を示す模式的断面図である。
図1に示すシーリングシステム1は、往復運動する軸部であるロッド3と、ロッド3を囲んだハウジングであるシリンダ2の内周との間の環状隙間において、密封対象流体O側と大気A側との間をシールすることで、大気A側への密封対象流体Oのリークを防止するとともに、密封対象流体O側へのダストの侵入を防止する。
ここで、シーリングシステム1が油圧シリンダに適用される場合には、密封対象流体Oはオイルである。
<Embodiment>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the sealing system 1 according to the present embodiment.
The sealing system 1 shown in FIG. 1 has a fluid O side to be sealed and an atmosphere A side in an annular gap between the
Here, when the sealing system 1 is applied to a hydraulic cylinder, the fluid O to be sealed is oil.
シリンダ2は、軸孔を有する中空円筒形状を有し、この軸孔にはロッド3が配され、ロッド3は往復運動する。
また、シリンダ2の軸孔の内周には、密封対象流体O側から大気A側に向かって環状溝10,20,30が順に設けられている。
すなわち、環状溝10は、環状溝20よりも密封対象流体O側のシリンダ2の内周に設けられており、環状溝30は、環状溝20よりも大気A側のシリンダ2の内周に設けられている。
The
In addition,
That is, the
図1に示すシーリングシステム1は、環状溝10内に配されたバッファリング11と、環状溝20内に配されたメインシール21及びバックアップリング22と、環状溝30内に配されたダストシール31と、を備える。
バッファリング11、メインシール21、バックアップリング22及びダストシール31は、ロッド3に摺動可能な環状の形状である。
The sealing system 1 shown in FIG. 1 includes a
The
メインシール21は、主に密封対象流体O側からの流体のリークを防止する。
バッファリング11は、本体側スリット12、リップ14及び胴体部15を有し、メインシール21よりも密封対象流体O側に配されて、密封対象流体Oの圧力、例えば油圧を緩衝する。
ダストシール31は、大気A側からのダストの侵入を防止する。
The
The
The
図2は、本実施形態に係るバッファリング11を示す斜視図であり、図3は、図2に示すバッファリング11の一部を切り取って示す破断斜視図である。
なお、図3には、部分拡大図A及び部分拡大図Bが示されている。
部分拡大図Aは、本体側スリット12のある位置において、バッファリング11の切り取った部分を示す拡大図である。
部分拡大図Bは、本体側スリット12のない位置において、バッファリング11の切り取った部分を示す拡大図である。
FIG. 2 is a perspective view showing the
Note that FIG. 3 shows a partially enlarged view A and a partially enlarged view B.
The partially enlarged view A is an enlarged view showing a cut-out portion of the
The partially enlarged view B is an enlarged view showing a cut-out portion of the
図3に示すように、バッファリング11には、断面形状が略四角形の角リングから一部が面取りされることで斜面13が形成されている。
As shown in FIG. 3, the
また、バッファリング11の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE:polytetrafluoroethylene)を例示することができる。
バッファリング11の材料としてポリテトラフルオロエチレンを用いると、ロッド3に対するバッファリング11の摺動性を高くすることができる。
Further, as the material of the
When polytetrafluoroethylene is used as the material of the
図1〜3に示すように、バッファリング11の胴体部15の密封対象流体O側に配される面、すなわち中心軸に略垂直な一方の面には、本体側スリット12が2つ設けられている。
なお、2つの本体側スリット12は、バッファリング11の中心を挟んで対向している。
また、バッファリング11の胴体部15の外周の全面には、リップ14が設けられている。
As shown in FIGS. 1 to 3, two
The two main body side slits 12 face each other with the center of the
Further, a
図4は、図1に示すシーリングシステム1におけるバッファリング11を示す模式的断面図である。
図4に示すように、シリンダ2の環状溝10内に配されたバッファリング11には、密封対象流体O側に設けられた本体側スリット12と、大気A側且つロッド3側が面取りされることで設けられた斜面13と、胴体部15の外周から密封対象流体O側且つ環状溝10の上底面10aに向かって伸びるリップ14と、が設けられている。
リップ14の先端には、リップ側スリット12aが設けられている。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the
As shown in FIG. 4, the
A
図5は、本実施形態に係るバッファリング11の密封対象流体O側から圧力P1が印加された場合の挙動を示す図である。
密封対象流体O側から圧力P1が印加されると、バッファリング11のリップ14は、流体抵抗によって、その先端が環状溝10の上底面10aに接する方向に広がる。
ここでは、これにより、リップ14は、環状溝10の上底面10aに密着する。
また、バッファリング11は、大気A側に向かって環状溝10内を移動する。
なお、リップ14の先端では、リップ側スリット12aからのリークが発生するものの、リップ14によるシール領域が大きく、この流体漏れ量は僅かなものである。
FIG. 5 is a diagram showing the behavior when the pressure P1 is applied from the sealing target fluid O side of the
When the pressure P1 is applied from the fluid O side to be sealed, the
Here, this causes the
Further, the
Although leakage from the lip side slit 12a occurs at the tip of the
図6は、本実施形態に係るバッファリング11のシール状態を示す図である。
図5を参照して説明したように、バッファリング11では密封対象流体O側からの流体のリークが小さい。
そのため、本実施形態に係るバッファリング11によれば、反圧力側である大気A側への移動は短時間で完了する。
すなわち、密封対象流体O側から圧力が印加されたバッファリング11は、速やかにシール状態となる。
そのため、メインシール21は、流体圧力の印加から短時間で保護されることになる。
また、バッファリング11がシール状態になると、リップ14の周辺が静水圧状態になる。
そのため、リップ14に対してこれを広げるような過剰な力は作用せず、リップ14がその根元から裂けてしまうことを防止することができる。
従って、本実施形態に係るバッファリング11によれば、メインシール21を長期間保護することができ、長寿命化が可能である。
FIG. 6 is a diagram showing a sealed state of the buffering 11 according to the present embodiment.
As described with reference to FIG. 5, in the
Therefore, according to the
That is, the buffering 11 to which the pressure is applied from the sealing target fluid O side is quickly put into the sealing state.
Therefore, the
Further, when the
Therefore, an excessive force that spreads the
Therefore, according to the
図7は、本実施形態に係るバッファリング11の背圧発生時を示す図である。
図7に示すように、メインシール21側で背圧P2が発生すると、バッファリング11は、本体側スリット12及びリップ側スリット12aから流体のリークが可能であるため、蓄圧の回避が可能である。
また、密封対象流体O側から圧力P1が印加され、リップ14が流体抵抗により広がることでリップ14の接触幅が大きくなり、本体側スリット12及びリップ側スリット12aの面積が小さい場合であっても背圧及び流体の粘性によりリップ14は倒れる。
そのため、流体の経路は塞がれず、流体のリークが可能である。
FIG. 7 is a diagram showing the time when back pressure is generated in the
As shown in FIG. 7, when the back pressure P2 is generated on the
Further, even when the pressure P1 is applied from the fluid O side to be sealed and the
Therefore, the fluid path is not blocked and the fluid can leak.
ここで、本実施形態に係るバッファリング11に代えて、バッファリング111を備える比較例について説明する。
Here, a comparative example including the
図8は、比較例であるシーリングシステム101を示す模式的断面図である。
図8に示すシーリングシステム101は、図1に示すシーリングシステム1のバッファリング11に代えて環状溝10にバッファリング111を備える点のみが異なり、その他の構成は同じである。
バッファリング111は環状溝10に配されており、バッファリング111は、ロッド3に対して摺動可能である。
バッファリング111は、バッファリング11と同様に、密封対象流体Oの圧力、例えば油圧を緩衝する。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a
The
The
The
図9は、比較例であるバッファリング111を示す斜視図であり、図10は、図9に示すバッファリング111の一部を切り取って示す破断斜視図である。
図9,10に示すように、バッファリング111には、断面形状が略四角形の角リングであるが、後述のように一部が面取りされていてもよい。
FIG. 9 is a perspective view showing the
As shown in FIGS. 9 and 10, the
図9,10に示すように、バッファリング111の密封対象流体O側に配される面、すなわち中心軸に略垂直な面の一方には、スリット112が2つ設けられている。
2つのスリット112は、バッファリング111の中心を挟んで互いに対向するように設けられている。
また、バッファリング111は、バッファリング11と同様に一部が面取りされている。
As shown in FIGS. 9 and 10, two
The two
Further, the
図11は、比較例であって、図8に示すシーリングシステム101におけるバッファリング111を示す模式的断面図である。
図11に示すように、環状溝10内に配されたバッファリング111には、密封対象流体O側に設けられたスリット112と、大気A側及びロッド3側に面取りされることで設けられた斜面113と、が設けられている。
なお、斜面113は、図4に示すバッファリング11の斜面13と同じである。
また、バッファリング111と環状溝10の上底面10aとの間には隙間115が形成され、バッファリング111と環状溝10の密封対象流体O側の側壁面10bとの間には隙間116が形成される。
FIG. 11 is a comparative example and is a schematic cross-sectional view showing the
As shown in FIG. 11, the buffering 111 arranged in the
The
Further, a
図12は、比較例であるバッファリング111の密封対象流体O側から圧力P1が印加された場合のバッファリング111の挙動を示す図である。
図12に示すように、バッファリング111は、密封対象流体O側からの圧力P1を環状溝10の大気A側の側壁面10cへの圧力P3とロッド3への圧力P4と、に分散させて逃がし、密封対象流体O側の圧力P1からメインシール21を保護する。
FIG. 12 is a diagram showing the behavior of the
As shown in FIG. 12, in the
図13は、比較例であるバッファリング111の背圧発生時を示す図である。
図13に示すように、大気A側であるメインシール21側で背圧P5が発生すると、バッファリング111は、密封対象流体O側に移動する。
FIG. 13 is a diagram showing a back pressure generation of the
As shown in FIG. 13, when the back pressure P5 is generated on the
図14は、比較例であるバッファリング111の密封対象流体O側への移動後を示す図である。
図14に示すように、バッファリング111が密封対象流体O側へ移動すると、バッファリング111と環状溝10の上底面10aとの間には隙間115が形成され、バッファリング111と環状溝10の側壁面10cとの間には隙間117が形成される。
このようにして、図14に示すように、大気A側から隙間117、隙間115及びスリット112を介したリークパスが生じ、圧力P5による蓄圧を回避することができる。
FIG. 14 is a diagram showing the
As shown in FIG. 14, when the buffering 111 moves to the fluid O side to be sealed, a
In this way, as shown in FIG. 14, a leak path is generated from the atmosphere A side through the
しかしながら、比較例であるバッファリング111は、シール状態になるまでに時間を要することがある。
バッファリング111が環状溝10の密封対象流体O側の面に接した状態で、ロッド3が大気A側から密封対象流体O側に駆動されると、背圧である圧力P5が生じる。
そして、密封対象流体O側から圧力P1が印加されると、バッファリング111は移動を開始し、密封対象流体O側の密封対象流体は、スリット112及び隙間115,117を介して大気A側にリークする。
移動を開始したバッファリング111は、大気A側に移動していき、密封対象流体O側の流体は、環状溝10とバッファリング111との間でリークする。
バッファリング111が環状溝10の大気A側の側壁面10cに到達すると、シール状態に達する。
However, the
When the
Then, when the pressure P1 is applied from the sealing target fluid O side, the buffering 111 starts moving, and the sealing target fluid on the sealing target fluid O side moves to the atmosphere A side through the
The buffering 111 that has started to move moves to the atmosphere A side, and the fluid on the sealing target fluid O side leaks between the
When the
以上説明したように、比較例であるバッファリング111によると、密封対象流体O側から流体のリークが生じ、これによって、密封対象流体O側で圧力P1が印加された後、シール状態に達するまでに、時間を要することがある。
そして、シール状態に達するまでの間は、流体のリークによって密封対象流体Oの圧力からメインシール21を保護することが困難である。
As described above, according to the
Then, it is difficult to protect the
他方で、上述した本実施形態によれば、圧力が印加されてから短時間で密封対象の流体圧力の緩衝を行うとともにメインシール側の背圧のリークも行うことで、メインシールを長期間にわたって保護することができ、シーリングシステムの長寿命化が可能である。 On the other hand, according to the above-described embodiment, the main seal is provided for a long period of time by buffering the fluid pressure of the object to be sealed and leaking the back pressure on the main seal side in a short time after the pressure is applied. It can be protected and the life of the sealing system can be extended.
なお、本実施形態に係るシーリングシステムと比較例であるシーリングシステムとは、バッファリングの構成以外は同じである。本実施形態に係るシーリングシステムは、比較例と同じ環状溝が形成された同じシリンダによって、部品点数を変更することなく実現することが可能である。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、比較例とは異なる環状溝が形成された異なる形状のシリンダによって実現されてもよい。 The sealing system according to the present embodiment and the sealing system as a comparative example are the same except for the buffering configuration. The sealing system according to the present embodiment can be realized without changing the number of parts by the same cylinder in which the same annular groove is formed as in the comparative example. However, the present invention is not limited to this, and may be realized by cylinders having different shapes in which an annular groove different from that of the comparative example is formed.
なお、上述の実施形態においては、バッファリングの中心を挟んで対向するスリットが2つ設けられた形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スリットの個数及び位置は適宜選択可能である。 In the above-described embodiment, a mode in which two slits facing each other across the center of the buffering are provided has been described, but the present invention is not limited to this, and the number and positions of the slits are appropriately used. It is selectable.
また、上述の実施形態においては、リップがバッファリングの全周にわたって設けられた形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、リップは一部にのみ設けられていてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the embodiment in which the lip is provided over the entire circumference of the buffering has been described, but the present invention is not limited to this, and the lip may be provided only partially. ..
また、上述の実施形態においては、バッファリングが面取りされた形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バッファリングは面取りされていなくてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the embodiment in which the buffering is chamfered has been described, but the present invention is not limited to this, and the buffering may not be chamfered.
また、上述の実施形態においては、バッファリングのリップが環状溝の上底面に密着する形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バッファリングのリップが環状溝の上底面に密着していなくてもよい。バッファリングのリップによるシール領域が大きければ、流体のリークが生じてもそのリーク量は僅かな量であるため、その影響は小さいからである。 Further, in the above-described embodiment, the mode in which the buffering lip is in close contact with the upper and lower surfaces of the annular groove has been described, but the present invention is not limited to this, and the buffering lip is attached to the upper and lower surfaces of the annular groove. It does not have to be in close contact with. This is because if the sealing area due to the buffering lip is large, even if a fluid leak occurs, the amount of the leak is small, so the effect is small.
また、本発明を適用可能な分野として、建設機械等の各種産業機械を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、油圧シリンダにより動作する様々な機械に適用可能である。 Further, various industrial machines such as construction machines have been exemplified as fields to which the present invention can be applied, but the present invention is not limited to this, and can be applied to various machines operated by a hydraulic cylinder.
1,101 シーリングシステム
2 シリンダ
3 ロッド
10,20,30 環状溝
10a 上底面
10b,10c 側壁面
11,111 バッファリング
12,112 本体側スリット
12a リップ側スリット
13,113 斜面
14 リップ
15 胴体部
21 メインシール
22 バックアップリング
31 ダストシール
115,116,117 隙間
1,101
Claims (3)
前記軸部に摺動可能な環状の胴体部と、
前記胴体部の前記密封対象流体側に配される面に設けられた本体側スリットと、
前記胴体部の外周から前記密封対象流体側且つ前記環状溝の底面に向かって伸びるリップと、を備え、
前記リップの先端にはリップ側スリットが設けられたバッファリング。 A buffer ring arranged in an annular groove provided on the inner circumference of the housing on the fluid side to be sealed with respect to the main seal that seals the annular gap between the reciprocating shaft portion and the inner circumference of the housing.
An annular body that can slide on the shaft,
A slit on the main body side provided on the surface of the body portion arranged on the fluid side to be sealed, and
A lip extending from the outer periphery of the body portion toward the fluid side to be sealed and toward the bottom surface of the annular groove is provided.
A buffer ring provided with a slit on the lip side at the tip of the lip.
前記メインシールよりも大気側の前記ハウジングの内周に設けられた環状溝に配されたダストシールと、
請求項1又は請求項2に記載のバッファリングと、を備えるシーリングシステム。
With the main seal
A dust seal arranged in an annular groove provided on the inner circumference of the housing on the atmosphere side of the main seal, and
A sealing system comprising the buffering according to claim 1 or 2.
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