JP4062151B2 - 密封装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械やマシニングセンタ等のスイベルジョイント等に用いられ、回転・揺動用の密封装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転・揺動用の高圧で使用される密封装置としては、従来、図７に示すパッキン７０１が使用されていた。パッキン７０１は、ウレタンゴムからなるバックリング７０２に摺動面となる内周側にＰＴＦＥからなる樹脂部材７０３を焼き付けて構成したものである。しかし、図７に示すパッキン７０１では、高速回転やシール対象物の要因等で摺動面の潤滑が悪いと、油膜切れによって、摺動発熱の増加、摺動面の摩耗、軸との供回りによる外周面や側面の摩耗が生じていた。
【０００３】
これらの発生の対策として、図８に示すパッキン８０１が提案された。パッキン８０１は、バックリング８０２に摺動面となる内周側に樹脂部材８０３を組み合わせて構成したものである。そして、樹脂部材８０３の摺動面となる内周面に溝８０４を形成し、接触面積を減少させたものであった。しかし、図８に示すパッキン８０１でも、摺動部分の潤滑は不十分であった。
【０００４】
また別に、図９に示すパッキン９０１も提案された（特許文献１参照）。パッキン９０１は、ゴム状弾性体製で、摺動面となる内周面に蛇行形状のリップ部９０２を設けたものである。しかし、図９に示すパッキン９０１でも、やはり油膜を十分に摺動面に導入できないために潤滑改善は不十分であった。
【０００５】
【特許文献１】
実開平５−１０７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の状況を打破するような、摺動面に油膜を十分に導入可能とする密封装置を開発することが望まれていた。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑みたものであり、その目的は、摺動面に対して油膜を十分に導入できる密封装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、環状で一方の周側で摺動する密封装置であって、摺動する一方の周面に、周回りに蛇行形状をしつつ根本から先端に向けて細くなるリップ部を設け、該リップ部の周方向断面形状は蛇行形状に応じて変化しており、前記リップ部の周方向断面での根本から先端に向かう角度は、前記リップ部の先端位置が根本の立ち上がり部分に近づくにつれて大きくなり、先端位置が根本の立ち上がり部分から離れるにつれて小さくなることを特徴とする。
【０００９】
したがって、リップ部が周方向に蛇行しているため、リップ部先端を基準とすると、被摺動部材の回転・揺動によって、リップ部先端と被摺動部材との摺動面がリップ部の蛇行の幅でストロークしているような状態を作り出すことができる。
【００１０】
そして、このストロークしているような状態では、リップ部の周方向断面での根本から先端に向かう角度が、大きな角度から小さな角度へと遷移する際に、直前ではリップ部先端が摺動して摺動面であった部分に微小な隙間が徐々に形成されて行くこととなり、この隙間に毛管現象のようにかき出された油膜が吸い込まれる。
【００１１】
したがって、被摺動部材が同じ位置で回転・揺動しても、蛇行するリップ部による摺動面のストローク領域全体に十分な油膜を導入することができる。よって、油膜切れが生じず、摺動発熱の増加、摺動面の摩耗、被摺動部材との供回りによる摺動面以外の面の摩耗といった弊害を防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
【００１３】
図１〜図３を用いて実施の形態について説明する。図１は実施の形態に係る密封装置を示す図である。図２は実施の形態に係る密封装置の装着状態を示す断面図である。図３は実施の形態に係る密封装置のリップ部の周方向での変化を示す図である。
【００１４】
図１において密封装置としてのパッキン１は、全体として環状に形成されており、その内周面にリップ部２が形成されている。そして、図２に示すように外側のハウジング１０の取付溝１１内に配置されて、ハウジング１０と内側の被摺動部材としての回転軸２０間の隙間を密封する。本実施の形態では、ハウジング１０は静止しており、回転軸２０だけが回転し、パッキン１は回転軸２０に摺動する。また、ハウジング１０と回転軸２０との間は、パッキン１の図示上下の両方から油圧がかかる状態で使用される。
【００１５】
パッキン１は、内周面に、周方向に連続した周回りで軸方向に往復して振られる蛇行形状をしたリップ部２が形成されている。
【００１６】
リップ部２は、根本から先端に向けて細くなっており、リップ部２の周方向断面形状は図１（ｂ）に示すように蛇行形状に応じて変化しており、リップ部先端３は根本の幅よりも狭い範囲で内方に突出している。このため、リップ部２の周方向断面形状は、周方向位置で変化するものの、常に鋭角三角形となっている。
【００１７】
そして、リップ部２の周方向断面での根本から先端に向かう角度は、リップ部２の先端位置が根本の立ち上がり部分に近づくにつれて大きくなり、先端位置が根本の立ち上がり部分から離れるにつれて小さくなる。
【００１８】
即ち、図２に示すように、先端位置が図示下方の根本の立ち上がり部分に寄っていると、角度αは大きくなり、リップ部２の先端位置から根本の立ち上がり部分までのテーパライン４は回転軸２０に対して直角に近い角度をなす。これに対し、先端位置が図示上方の根本の立ち上がり部分から離れていると、角度βは小さくなり、リップ部２の先端位置から根本の立ち上がり部分までのテーパライン５は回転軸２０に対して０°に近い角度をなす。
【００１９】
この図２のようなリップ部２の断面は、図３（ａ）のＡ断面〜Ｅ断面の周方向で異なる断面形状Ａ〜Ｅを連続して示す図３（ｂ）に示すように、周方向で変化している。この図３（ｂ）のいずれの断面においても上記の図２に示す、リップ部２の先端位置が根本の立ち上がり部分に近づくにつれて大きくなり、先端位置が根本の立ち上がり部分から離れるにつれて小さくなるという角度関係は満たしている。
【００２０】
以上の構成のパッキンについての作用を以下に示す。
【００２１】
本実施の形態では、回転軸２０だけが回転し、パッキン１は回転軸２０に摺動する。このとき、回転軸２０が回転・揺動の動作によって、リップ部２が周方向に蛇行しているため、リップ部先端３を基準とすると、リップ部先端３と回転軸２０との摺動面が相対的にリップ部２の蛇行の幅でストロークしているような状態を作り出すことができる。
【００２２】
具体的には、図３（ｂ）に示すように、リップ部先端３が接触する回転軸２０の位置が、回転軸２０の回転に順じて、リップ部２が回転軸２０に対してストローク（往復動）するような動きを行う。
【００２３】
そして、このストロークしているような状態では、リップ部２の周方向断面での根本から先端に向かう角度が、大きな角度から小さな角度へと遷移する際に、直前ではリップ部先端３が摺動して摺動面であった部分に微小な隙間Ｗが徐々に形成されて行くこととなり、この隙間Ｗに毛管現象のようにかき出された油膜が吸い込まれる。
【００２４】
即ち、図３（ｂ）のＡ状態でリップ部先端３が図示上方へ最大ストローク状態となっており、油膜も図示上側へかき出してしまっている。しかし、図３（ｂ）のＡ状態からＢ状態、Ｃ状態と続くように、Ａ状態で最大であったリップ部図示上部側の角度βが小さくなって行き、Ａ状態からＢ状態、又はＢ状態からＣ状態と遷移する際に、直前ではリップ部先端３が摺動していた摺動面であった部分に微小な隙間Ｗができ、リップ部先端３の摺動面が図示下方へ移動する。このため、徐々に微小な隙間Ｗがリップ部２の図示上部側テーパライン５に隣接して、しかも角度βが小さくなることによって回転軸２０との間に奥へ細く深くなる微小な隙間Ｗを形成する。この隙間Ｗが形成されて行くに従い、Ａ状態で図示上方へ最大ストロークしてかき出された油膜が、毛管現象のように隙間Ｗへ吸い込まれる。特に、Ｂ状態からＣ状態のように微小な隙間Ｗが、角度βが小さくなることによって回転軸２０との間に奥へ細く深くなるにつれて油膜の吸い込みは顕著となる。
【００２５】
以上の現象は図３（ｂ）のリップ部図示上部側のテーパライン５について説明したが、図示下部側のテーパライン４でも同様に作用している。
【００２６】
また、リップ部図示上部側のテーパライン５において、図３（ｂ）のＣ状態のその後のＤ状態、Ｅ状態では、図示上方へのストローク応じて、単に油膜を図示上側へかき出す作用を生じている。
【００２７】
したがって、回転軸２０が同じ位置で回転・揺動しても、蛇行するリップ部２による摺動面のストローク領域全体に十分な油膜を導入することができる。よって、リップ部先端３の回転軸２０に対する摺動面では油膜切れが生じず、摺動発熱の増加、摺動面の摩耗、被摺動部材との供回りによる摺動面以外の面の摩耗といった弊害を防止できる。
【００２８】
なお、本発明は本実施の形態の形状に限られるものではなく、例えば、図４に示すように、本発明の密封装置のパッキン４０１として、ゴム状弾性体製のバックリング４０２にリップ部２を有する樹脂部材４０３を焼き付けて構成しても良い。また図５に示すように、本発明の密封装置のパッキン５０１として、リング幅が小さい断面円形のゴム状弾性体製のバックリング５０２にリップ部２を有する樹脂部材５０３を組み合わせて構成しても良い。
【００２９】
また、本実施の形態では、パッキンをハウジングに固定する構成について説明したが、図６に示すように、パッキン６０１を回転軸２０に固定する構成も本発明の範疇に含まれる。この場合、リップ部２はパッキン６０１の外周側に設けられる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、リップ部の蛇行の幅でストロークしているような状態を作り出し、油膜の吸い込み作用を生じることで、摺動面に対して油膜を十分に導入できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る密封装置を示す図である。
【図２】実施の形態に係る密封装置の装着状態を示す断面図である。
【図３】実施の形態に係る密封装置のリップ部の周方向での変化を示す図である。
【図４】他の実施の形態に係る密封装置を示す図である。
【図５】他の実施の形態に係る密封装置を示す図である。
【図６】他の実施の形態に係る密封装置を示す図である。
【図７】従来技術の密封装置を示す図である。
【図８】従来技術の密封装置を示す図である。
【図９】従来技術の密封装置を示す図である。
【符号の説明】
１ パッキン
２ リップ部
３ リップ部先端
４，５ テーパライン
１０ ハウジング
１１ 取付溝
２０ 回転軸
４０１ パッキン
４０２ バックリング
４０３ 樹脂部材
５０１ パッキン
５０２ バックリング
５０３ 樹脂部材
６０１ パッキン
Ｗ 微小な隙間
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械やマシニングセンタ等のスイベルジョイント等に用いられ、回転・揺動用の密封装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転・揺動用の高圧で使用される密封装置としては、従来、図７に示すパッキン７０１が使用されていた。パッキン７０１は、ウレタンゴムからなるバックリング７０２に摺動面となる内周側にＰＴＦＥからなる樹脂部材７０３を焼き付けて構成したものである。しかし、図７に示すパッキン７０１では、高速回転やシール対象物の要因等で摺動面の潤滑が悪いと、油膜切れによって、摺動発熱の増加、摺動面の摩耗、軸との供回りによる外周面や側面の摩耗が生じていた。
【０００３】
これらの発生の対策として、図８に示すパッキン８０１が提案された。パッキン８０１は、バックリング８０２に摺動面となる内周側に樹脂部材８０３を組み合わせて構成したものである。そして、樹脂部材８０３の摺動面となる内周面に溝８０４を形成し、接触面積を減少させたものであった。しかし、図８に示すパッキン８０１でも、摺動部分の潤滑は不十分であった。
【０００４】
また別に、図９に示すパッキン９０１も提案された（特許文献１参照）。パッキン９０１は、ゴム状弾性体製で、摺動面となる内周面に蛇行形状のリップ部９０２を設けたものである。しかし、図９に示すパッキン９０１でも、やはり油膜を十分に摺動面に導入できないために潤滑改善は不十分であった。
【０００５】
【特許文献１】
実開平５−１０７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の状況を打破するような、摺動面に油膜を十分に導入可能とする密封装置を開発することが望まれていた。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑みたものであり、その目的は、摺動面に対して油膜を十分に導入できる密封装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、環状で一方の周側で摺動する密封装置であって、摺動する一方の周面に、周回りに蛇行形状をしつつ根本から先端に向けて細くなるリップ部を設け、該リップ部の周方向断面形状は蛇行形状に応じて変化しており、前記リップ部の周方向断面での根本から先端に向かう角度は、前記リップ部の先端位置が根本の立ち上がり部分に近づくにつれて大きくなり、先端位置が根本の立ち上がり部分から離れるにつれて小さくなることを特徴とする。
【０００９】
したがって、リップ部が周方向に蛇行しているため、リップ部先端を基準とすると、被摺動部材の回転・揺動によって、リップ部先端と被摺動部材との摺動面がリップ部の蛇行の幅でストロークしているような状態を作り出すことができる。
【００１０】
そして、このストロークしているような状態では、リップ部の周方向断面での根本から先端に向かう角度が、大きな角度から小さな角度へと遷移する際に、直前ではリップ部先端が摺動して摺動面であった部分に微小な隙間が徐々に形成されて行くこととなり、この隙間に毛管現象のようにかき出された油膜が吸い込まれる。
【００１１】
したがって、被摺動部材が同じ位置で回転・揺動しても、蛇行するリップ部による摺動面のストローク領域全体に十分な油膜を導入することができる。よって、油膜切れが生じず、摺動発熱の増加、摺動面の摩耗、被摺動部材との供回りによる摺動面以外の面の摩耗といった弊害を防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
【００１３】
図１〜図３を用いて実施の形態について説明する。図１は実施の形態に係る密封装置を示す図である。図２は実施の形態に係る密封装置の装着状態を示す断面図である。図３は実施の形態に係る密封装置のリップ部の周方向での変化を示す図である。
【００１４】
図１において密封装置としてのパッキン１は、全体として環状に形成されており、その内周面にリップ部２が形成されている。そして、図２に示すように外側のハウジング１０の取付溝１１内に配置されて、ハウジング１０と内側の被摺動部材としての回転軸２０間の隙間を密封する。本実施の形態では、ハウジング１０は静止しており、回転軸２０だけが回転し、パッキン１は回転軸２０に摺動する。また、ハウジング１０と回転軸２０との間は、パッキン１の図示上下の両方から油圧がかかる状態で使用される。
【００１５】
パッキン１は、内周面に、周方向に連続した周回りで軸方向に往復して振られる蛇行形状をしたリップ部２が形成されている。
【００１６】
リップ部２は、根本から先端に向けて細くなっており、リップ部２の周方向断面形状は図１（ｂ）に示すように蛇行形状に応じて変化しており、リップ部先端３は根本の幅よりも狭い範囲で内方に突出している。このため、リップ部２の周方向断面形状は、周方向位置で変化するものの、常に鋭角三角形となっている。
【００１７】
そして、リップ部２の周方向断面での根本から先端に向かう角度は、リップ部２の先端位置が根本の立ち上がり部分に近づくにつれて大きくなり、先端位置が根本の立ち上がり部分から離れるにつれて小さくなる。
【００１８】
即ち、図２に示すように、先端位置が図示下方の根本の立ち上がり部分に寄っていると、角度αは大きくなり、リップ部２の先端位置から根本の立ち上がり部分までのテーパライン４は回転軸２０に対して直角に近い角度をなす。これに対し、先端位置が図示上方の根本の立ち上がり部分から離れていると、角度βは小さくなり、リップ部２の先端位置から根本の立ち上がり部分までのテーパライン５は回転軸２０に対して０°に近い角度をなす。
【００１９】
この図２のようなリップ部２の断面は、図３（ａ）のＡ断面〜Ｅ断面の周方向で異なる断面形状Ａ〜Ｅを連続して示す図３（ｂ）に示すように、周方向で変化している。この図３（ｂ）のいずれの断面においても上記の図２に示す、リップ部２の先端位置が根本の立ち上がり部分に近づくにつれて大きくなり、先端位置が根本の立ち上がり部分から離れるにつれて小さくなるという角度関係は満たしている。
【００２０】
以上の構成のパッキンについての作用を以下に示す。
【００２１】
本実施の形態では、回転軸２０だけが回転し、パッキン１は回転軸２０に摺動する。このとき、回転軸２０が回転・揺動の動作によって、リップ部２が周方向に蛇行しているため、リップ部先端３を基準とすると、リップ部先端３と回転軸２０との摺動面が相対的にリップ部２の蛇行の幅でストロークしているような状態を作り出すことができる。
【００２２】
具体的には、図３（ｂ）に示すように、リップ部先端３が接触する回転軸２０の位置が、回転軸２０の回転に順じて、リップ部２が回転軸２０に対してストローク（往復動）するような動きを行う。
【００２３】
そして、このストロークしているような状態では、リップ部２の周方向断面での根本から先端に向かう角度が、大きな角度から小さな角度へと遷移する際に、直前ではリップ部先端３が摺動して摺動面であった部分に微小な隙間Ｗが徐々に形成されて行くこととなり、この隙間Ｗに毛管現象のようにかき出された油膜が吸い込まれる。
【００２４】
即ち、図３（ｂ）のＡ状態でリップ部先端３が図示上方へ最大ストローク状態となっており、油膜も図示上側へかき出してしまっている。しかし、図３（ｂ）のＡ状態からＢ状態、Ｃ状態と続くように、Ａ状態で最大であったリップ部図示上部側の角度βが小さくなって行き、Ａ状態からＢ状態、又はＢ状態からＣ状態と遷移する際に、直前ではリップ部先端３が摺動していた摺動面であった部分に微小な隙間Ｗができ、リップ部先端３の摺動面が図示下方へ移動する。このため、徐々に微小な隙間Ｗがリップ部２の図示上部側テーパライン５に隣接して、しかも角度βが小さくなることによって回転軸２０との間に奥へ細く深くなる微小な隙間Ｗを形成する。この隙間Ｗが形成されて行くに従い、Ａ状態で図示上方へ最大ストロークしてかき出された油膜が、毛管現象のように隙間Ｗへ吸い込まれる。特に、Ｂ状態からＣ状態のように微小な隙間Ｗが、角度βが小さくなることによって回転軸２０との間に奥へ細く深くなるにつれて油膜の吸い込みは顕著となる。
【００２５】
以上の現象は図３（ｂ）のリップ部図示上部側のテーパライン５について説明したが、図示下部側のテーパライン４でも同様に作用している。
【００２６】
また、リップ部図示上部側のテーパライン５において、図３（ｂ）のＣ状態のその後のＤ状態、Ｅ状態では、図示上方へのストローク応じて、単に油膜を図示上側へかき出す作用を生じている。
【００２７】
したがって、回転軸２０が同じ位置で回転・揺動しても、蛇行するリップ部２による摺動面のストローク領域全体に十分な油膜を導入することができる。よって、リップ部先端３の回転軸２０に対する摺動面では油膜切れが生じず、摺動発熱の増加、摺動面の摩耗、被摺動部材との供回りによる摺動面以外の面の摩耗といった弊害を防止できる。
【００２８】
なお、本発明は本実施の形態の形状に限られるものではなく、例えば、図４に示すように、本発明の密封装置のパッキン４０１として、ゴム状弾性体製のバックリング４０２にリップ部２を有する樹脂部材４０３を焼き付けて構成しても良い。また図５に示すように、本発明の密封装置のパッキン５０１として、リング幅が小さい断面円形のゴム状弾性体製のバックリング５０２にリップ部２を有する樹脂部材５０３を組み合わせて構成しても良い。
【００２９】
また、本実施の形態では、パッキンをハウジングに固定する構成について説明したが、図６に示すように、パッキン６０１を回転軸２０に固定する構成も本発明の範疇に含まれる。この場合、リップ部２はパッキン６０１の外周側に設けられる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、リップ部の蛇行の幅でストロークしているような状態を作り出し、油膜の吸い込み作用を生じることで、摺動面に対して油膜を十分に導入できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る密封装置を示す図である。
【図２】実施の形態に係る密封装置の装着状態を示す断面図である。
【図３】実施の形態に係る密封装置のリップ部の周方向での変化を示す図である。
【図４】他の実施の形態に係る密封装置を示す図である。
【図５】他の実施の形態に係る密封装置を示す図である。
【図６】他の実施の形態に係る密封装置を示す図である。
【図７】従来技術の密封装置を示す図である。
【図８】従来技術の密封装置を示す図である。
【図９】従来技術の密封装置を示す図である。
【符号の説明】
１ パッキン
２ リップ部
３ リップ部先端
４，５ テーパライン
１０ ハウジング
１１ 取付溝
２０ 回転軸
４０１ パッキン
４０２ バックリング
４０３ 樹脂部材
５０１ パッキン
５０２ バックリング
５０３ 樹脂部材
６０１ パッキン
Ｗ 微小な隙間
Claims (1)
- 環状で一方の周側で摺動する密封装置であって、
摺動する一方の周面に、周回りに蛇行形状をしつつ根本から先端に向けて細くなるリップ部を設け、
該リップ部の周方向断面形状は蛇行形状に応じて変化しており、
前記リップ部の周方向断面での根本から先端に向かう角度は、前記リップ部の先端位置が根本の立ち上がり部分に近づくにつれて大きくなり、先端位置が根本の立ち上がり部分から離れるにつれて小さくなることを特徴とする密封装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003095086A JP4062151B2 (ja) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | 密封装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003095086A JP4062151B2 (ja) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | 密封装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004301236A JP2004301236A (ja) | 2004-10-28 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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2003
- 2003-03-31 JP JP2003095086A patent/JP4062151B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2004301236A (ja) | 2004-10-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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