JP5346595B2 - Dust seal and fluid pressure cylinder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建設機械用で、外気に曝された状態で用いられる流体圧シリンダの外気とのシール用のダストシール及びこのダストシールを用いた流体圧シリンダに関する。 The present invention relates to a dust seal for sealing with outside air of a fluid pressure cylinder used for construction machinery and exposed to outside air, and a fluid pressure cylinder using the dust seal.
建設機械用で、外気に曝された状態で用いられる流体圧シリンダにおいては、外気とのシール用に、この流体圧シリンダのシリンダ本体とピストンロッドとの間で、シリンダ本体のロッド側端部にダストシールが設置され、外気からの水、砂粒などを含めたダストの侵入を防ぐようにしている。 In a hydraulic cylinder used for construction machinery and exposed to the outside air, between the cylinder body of the fluid pressure cylinder and the piston rod, the rod side end of the cylinder body is used for sealing with the outside air. A dust seal is installed to prevent the intrusion of dust including water and sand particles from the outside air.
しかしながら、ダストシールを設けても、依然として、ダストの侵入が発生することがあり、その場合に侵入したダストにより、ロッドやダストシールや、より内部の各種のシールの傷つきが発生し、外部への流体洩れを発生するに至っている。 However, even if a dust seal is provided, dust may still enter, and in that case, the intruded dust may damage the rod, dust seal, and various internal seals, and fluid leakage to the outside Has been generated.
従来、このダスト侵入の原因は、ピストンロッドの横ブレにより発生するダストシールとピストンロッドとの間のダストより大きい隙間と考えられていたが、本出願人の分析により、横ブレではなく、ダストシールのダストリップとピストンロッドとの接触部分を越えてダストが侵入することが原因と推察された。 Conventionally, the cause of this dust intrusion was thought to be a gap larger than the dust between the dust seal and the piston rod generated due to the lateral blur of the piston rod. The reason is thought to be that dust intrudes beyond the contact area between the dust lip and the piston rod.
図6は、そのダスト侵入の原因を説明する図で、この図6において、符号42はピストンロッド、符号31は流体圧シリンダのシリンダ本体のロッド側端部に設けられたダストシール35のダストリップ、符号Dはダスト(砂粒などの固いものを想定している。)である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the cause of the dust intrusion. In FIG. 6,
ここで、一般に、ダストの侵入を防ぐためには、ダストシール35がピストンロッド42に接触する部分であるダストリップ31のエッジ半径を小さくすれば、より小さなダストDを排除することができるが、そうすると内部の作動流体を掻き出すことにもなるので、あまり小さくすることができず、ダストリップのエッジ半径でのダスト侵入防止には限界があり、図6(a)、(b)に示すようにダストDの侵入を完全には防止することができなかった。
Here, in general, in order to prevent dust from entering, if the edge radius of the
一方、流体圧シリンダ用のダストシール等については、特許文献1〜7に記載されたものがあるが、いずれも、上記のような外気からのダスト侵入の原因を分析することによって、その原因への対処を解決課題とするものではなかった。
On the other hand, there are those described in
本発明は、上記問題を改善しようとするもので、外気からダストの侵入を防止し、かつ、内部の作動流体の掻き出しも防止することができるダストシール、及び、このダストシールを用いた流体圧シリンダを提供することを解決課題とする。 The present invention is intended to improve the above-mentioned problem. A dust seal capable of preventing dust from entering from outside air and preventing the working fluid from being scraped out, and a fluid pressure cylinder using the dust seal are provided. Providing is a solution issue.
本発明のダストシールは、外気に曝された状態で用いられる流体圧シリンダの、シリンダ本体とピストンロッドとの間のシールに用いられるダストシールであって、前記シリンダ本体のロッド側端部に設置され、そのダストリップ部にダスト埋没性樹脂を素材とするダスト埋没部が前記ダスト埋没部の全周に渡って前記ピストンロッドを囲むように、部分的に一体形成され、前記ダスト埋没部がリング形状またはシート形状であることを特徴とする。 The dust seal of the present invention is a dust seal used for a seal between a cylinder body and a piston rod of a fluid pressure cylinder used in a state exposed to outside air, and is installed at a rod side end of the cylinder body. A dust buried portion made of a dust buried resin is partially formed integrally with the dust lip portion so as to surround the piston rod over the entire circumference of the dust buried portion, and the dust buried portion is formed in a ring shape or It is a sheet shape .
本発明の流体圧シリンダは、外気に曝された状態で用いられるもので、本発明のダストシールが、シリンダ本体のロッド側端部に設置されたことを特徴とする。 The fluid pressure cylinder of the present invention is used in a state exposed to the outside air, and the dust seal of the present invention is installed at the rod side end of the cylinder body.
本発明のダストシールによれば、外気に曝された状態で用いられる流体圧シリンダの、シリンダ本体とピストンロッドとの間のシールに用いられるダストシールであって、前記シリンダ本体のロッド側端部に設置され、そのダストリップ部にダスト埋没性樹脂を素材とするダスト埋没部が前記ダスト埋没部の全周に渡って前記ピストンロッドを囲むように、部分的に一体形成され、前記ダスト埋没部がリング形状またはシート形状であるので、ダストリップ部外気からダストの侵入を防止し、かつ、内部の作動流体の掻き出しも防止することができる。 According to the dust seal of the present invention, a dust seal used for a seal between a cylinder main body and a piston rod of a fluid pressure cylinder used in a state exposed to outside air, which is installed at a rod side end of the cylinder main body. A dust buried portion made of a dust buried resin is partially formed integrally with the dust wrap portion so as to surround the piston rod over the entire circumference of the dust buried portion, and the dust buried portion is a ring. Since it has a shape or a sheet shape, it is possible to prevent dust from entering from the outside air of the dust lip and to prevent the working fluid from being scraped out.
本発明の流体圧シリンダは、外気に曝された状態で用いられるもので、本発明のダストシールが、シリンダ本体のロッド側端部に設置されたので、上記ダストシールの効果を流体圧シリンダとして発揮する。 The fluid pressure cylinder of the present invention is used in a state exposed to the outside air. Since the dust seal of the present invention is installed at the rod side end of the cylinder body, the effect of the dust seal is exhibited as a fluid pressure cylinder. .
以下に、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明のダストシールの一例を示すもので、(a)はその使用状態の要部断面図、(b)は(a)においてダストを埋没させた状態を示す断面図である。 FIG. 1 shows an example of the dust seal of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view of the main part of the used state, and (b) is a cross-sectional view showing a state where dust is buried in (a).
このダストシ−ル5は、外気に曝された状態で用いられる流体圧シリンダ(図4参照)の、シリンダ本体とピストンロッド12との間のシールに用いられるダストシ−ル5であって、シリンダ本体のロッド側端部に設置され、そのダストリップ部1に部分的にダスト埋没性樹脂を素材とするダスト埋没部1aが一体成形されていることを特徴とする。
The
このダストシ−ル5は、具体的には、ダスト埋没性樹脂が、TPE(熱可塑性エラストマー)であって、図1に示すように、ダスト埋没部1aがダストリップ部1の外気側を構成するリング形状で、ピストンロッド12との接触部直近に達し、このダスト埋没部1aの内部側でダストリップ部1がピストンロッド12に接触するものであることを特徴とする。
Specifically, in this
本出願人は、TPEには、砂粒などの微小な硬いダストを埋没させるという特性を有するものが含まれることを知見し、その特性を利用して、ダストリップ部1のエッジ部分では排除しきれない微小な堅いダストをダスト埋没部1aに埋没させ、これにより、図1(b)に示すように、ダストDがシリンダの内部へ侵入せず、また、ピストンロッド12や、内部の各種のシールを傷つけないようにできることを見いだしたものである。
The present applicant has found that TPE includes those having characteristics of burying fine hard dust such as sand grains, and by using these characteristics, the edge portion of the
また、これにより、ダストリップ部1のピストンロッド12との接触部分直近に達するダスト埋没部1aでダストが埋没させられるので、ダストリップ部1のエッジ半径もダスト排除の点を考慮して必要以上に小さくする必要がなくなり、内部の作動流体の掻き出しの問題も解決することができる。
In addition, since dust is buried in the dust buried
つまり、このダストシ−ル5によれば、外気からダストの侵入を防止し、かつ、内部の流体の掻き出しも防止することができる。
That is, according to this
また、このダストシ−ル5によれば、ダストリップ1の一部であるダスト埋没部1aに異なる素材を用いるので、その場合、このダスト埋没部1aだけを異なる色のものとすることができ、ダストシ−ル5の外観的な差別化を図り、顧客へアピールすることができる。
Moreover, according to this
また、このダストシ−ル5によれば、ダスト埋没部1aをダストリップ1に、つまり、ダストシ−ル5に、一体成形の一つである2色インジェクション成形により一体化しているので、別個独立の部品を必要とせず、別個にダスト埋没だけの部品を設置するスペースや作業工程が不要となる。
Further, according to the
このダストシール5は、より具体的には、本体部分(ダスト埋没部1a以外の部分)をUR(ウレタンラバ−)を素材とし、ダスト埋没部1aをTPEの一種であるTPU(熱可塑性ポリウレタン)を素材として、上述のように、両者が2色インジェクション成形により一体化されたものである。
More specifically, the
ここで、本発明のようなオイルシ−ルにおける樹脂成形の一体成形法としては、先に別部材であるダスト埋没部を一定の形状に成形しておいて、その成形後のダスト埋没部をオイルシ−ルの目的とする位置あるいは部分にインサート(挿入)しておき、その後に、本体側の樹脂を注入して全体を成形するインサート成形法と、異なる素材の樹脂をそれぞれの位置あるいは部分に相前後して注入する上述の2色インジェクション成形法とがある。 Here, as an integral molding method of resin molding in an oil seal as in the present invention, a dust buried portion which is a separate member is first molded into a certain shape, and the dust buried portion after molding is oil-sealed. -Insert (insert) into the target position or part of the mold, and then insert the resin on the main body side to mold the whole, and the resin of a different material at each position or part. There is the above-described two-color injection molding method in which injection is performed before and after.
この実施形態1のオイルシール5のように、本体側をURとし、ダスト埋没部1aをTPUを素材とするリング形状(オイルシ−ルの外側部分を形成する円盤形状)とする場合には、上述したように、2色インジェクション成形が適している。
As in the
加えて、このオイルシール5においては、ダスト埋没部1aは限りなく、オイルシール5とピストンロッド12との接触部分の直近まで達して、ダストDを埋没させるが、ピストンロッド12には、UR製であるオイルシール5が接触するので、UR製であるオイルシールの利点である対摩耗性、高硬度性、高弾性、耐衝撃性、耐油性に優れ、経たりにくいという利点が維持される。
In addition, in the
なお、オイルシール5のように、リング形状のダスト埋没部1aをインサ−ト成形しようとすると、ダスト埋没部のリング形状を予め成形しておくのに機械加工が必要となり、コストが高くなる。しかしながら、コストの問題を除外すれば、このオイルシ−ル5をインサート成形で、製造することも可能である。
If the ring-shaped dust buried
更に、このリング形状のダスト埋没部1aを有するオイルシール5においては、ダスト埋没部1a部分の容積が多く、樹脂の使用量が多くなるが、その点でも、単価の比較的に安いTPE(TPU)が適している。
Furthermore, in the
一方、このタイプのダストシ−ルにおいて、ダスト埋没性樹脂として、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)を用いるようにしても良い。PTFEには、素材自身が高価であるという問題と、インサ−ト成形する前の成形費用が比較的高価であるという問題があるが、それらの問題は、ダスト埋没性樹脂として、PTFEの採用を排除するものではない。 On the other hand, in this type of dust seal, PTFE (polytetrafluoroethylene) may be used as the dust burying resin. PTFE has a problem that the material itself is expensive and a problem that the molding cost before the insert molding is relatively expensive. However, these problems are caused by the use of PTFE as a dust burying resin. It is not excluded.
なお、ダストシール又はオイルシールの一部あるいは全部を、PTFEで構成するという技術が、特許文献2、特許文献3に記載されているが、これらはPTFEの低摩擦性を利用するもので、これらの文献には、ダスト埋没性に関する記載はない。
In addition, although the technique of comprising a part or all of a dust seal or an oil seal by PTFE is described in
また、油圧シリンダ内部の微粒粉を内部ダストシールで吸収埋没する技術が、特許文献1に記載されているが、この技術は、外気からのダストの侵入を防止するものではなく、また、微粒粉の吸収埋没に別個独立の部品である内部ダストシールを必要とし、そのために余分なスペースも必要とするものである。
Moreover, although the technique of absorbing and burying the fine powder inside a hydraulic cylinder with an internal dust seal is described in
また、この特許文献1の内部ダストシールについては、具体的な素材についての記載がなく、PTFEについての記載もない。
Moreover, about the internal dust seal of this
図2は、本発明のダストシールの他例を示すもので、(a)はその使用状態の要部断面図、(b)は(a)においてダストを埋没させた状態を示す断面図である。これより、既に説明した部分と同じ部分については同じ符号を付して重複説明を省略することがある。 2A and 2B show another example of the dust seal of the present invention, in which FIG. 2A is a cross-sectional view of a main part of the used state, and FIG. 2B is a cross-sectional view showing a state where dust is buried in FIG. Accordingly, the same parts as those already described may be denoted by the same reference numerals and redundant description may be omitted.
このダストシール5Aは、ダスト埋没性樹脂がPTFEであって、図2に示すように、ダスト埋没部1bが外気側から内部側へのダストリップ部1のピストンロッド12との接触部分を覆うシート形状であり、このダスト埋没部1bをインサート成形により、一体成形したものである点が、図1のダストシール5と異なっている。
The
この場合は、ピストンロッド12との接触部分が、ダスト埋没部1bとなるので、図2(a)、(b)に示すように、そのエッジ半径をダストDより小さくすることなく、ダストDを埋没させ、捕捉することができ、一方、内側の作業流体の掻き出しも抑えることができる。
In this case, since the contact portion with the
つまり、このダストシ−ル5Aによれば、図1のダストシール5と同様に、外気からダストの侵入を防止し、かつ、内部の流体の掻き出しも防止することができる。
That is, according to this
ここで、本願発明者は、上述したように、PTFEもダスト埋没性樹脂として採用可能であることを見出したが、PTFEの場合には、素材の費用が高いという問題がある。しかしながら、このダストシール5Aのダスト埋没部1bのようにシート形状とすると、樹脂の使用量を減らすことができ有利である。
Here, as described above, the inventor of the present application has found that PTFE can also be used as the dust burying resin. However, in the case of PTFE, there is a problem that the cost of the material is high. However, a sheet shape like the dust buried
また、一般に、PTFEは成形為にくいものであるが、一般に入手・成形の為やすいシート状とした後に、ダストシール5Aのダストリップ部1のピストンロッド12との接触部分を覆う形に裁断すればよいので、このようなシート形状のダスト埋没部1bとすれば、一体成形前の成形性とその成形の費用の問題も解決可能である。
In general, PTFE is difficult to mold. However, after forming a sheet that is generally easy to obtain and mold, it may be cut into a shape that covers the contact portion with the
また、このようなシート形状のダスト埋没部1bの場合のオイルシ−ル5Aの一体成形法としては、インサート成形法が適している。
As an integral molding method of the
このタイプのダストシール用のダスト埋没性樹脂としては、図1のダストシール5で提案したTPUを含むダスト埋没性を有するTPEを採用してもよい。
As the dust embedding resin for this type of dust seal, TPE having dust embedding property including TPU proposed in the
図3は、本発明のダストシールの他例を示すもので、(a)はその使用状態の要部断面図、(b)は(a)においてダストを埋没させた状態を示す断面図である。 3A and 3B show another example of the dust seal of the present invention, in which FIG. 3A is a cross-sectional view of a main part in the use state, and FIG. 3B is a cross-sectional view showing a state where dust is buried in FIG.
このダストシール5Bは、ダスト埋没性樹脂がTPEであって、図3に示すように、ダスト埋没部1cが外気側から内部側へのダストリップ部1のピストンロッド12との接触部分を形成する山形リング形状である点が、図1のダストシール5と異なっている。
In this
この場合も、ピストンロッド12との接触部分が、ダスト埋没部1cとなるので、図3(a)、(b)に示すように、そのエッジ半径をダストDより小さくすることなく、ダストDを埋没させ、捕捉することができ、一方、内側の作業流体の掻き出しも抑えることができる。
Also in this case, since the contact portion with the
つまり、このダストシ−ル5Bによれば、図1のダストシール5と同様に、外気からダストの侵入を防止し、かつ、内部の流体の掻き出しも防止することができる。
That is, according to the
ここで、このように、ダスト埋没部1cをダストリップ部1Bのピストンロッド12との接触部分を形成するような山形リング形状とする場合には、一体成形法としては、図1のダストシール1のダスト埋没部1aと同様に2色インジェクション成形法が適しており、その理由も同様の理由である。
Here, when the dust buried
このタイプのダストシール用のダスト埋没性樹脂としては、費用や成形性の問題を考慮した上で、図2のダストシール5Aで提案したPTFEを採用してもよい。
As the dust embedding resin for this type of dust seal, PTFE proposed in the
なお、図2のダストシール5Aと、図3のダストシール5Bとは、一体成形法として、インサート成形法を採用するか、2色インジェクション成形法を採用するかで異なるが、ダスト埋没部1b、1cが外気側から内部側へのダストリップ部1A、1Bのピストンロッド12との接触部分に設けられているという点で共通し、これにより、ダスト埋没性が向上するものと思われる。
The
図4は、本発明のダストシールの他例を示すもので、(a)はその使用状態の要部断面図、(b)は(a)においてダストを埋没させた状態を示す断面図である。 4A and 4B show another example of the dust seal of the present invention, in which FIG. 4A is a cross-sectional view of a main part in the use state, and FIG. 4B is a cross-sectional view showing a state where dust is buried in FIG.
このダストシール5Cは、図4に示すように、図2のダストシール5Aに比べ、ダスト埋没性樹脂がPTFEである点、ダスト埋没部1dがシート形状で有ってインサート成形されるものである点は共通するが、このダスト埋没部1dは、外気側から内部側へのダストリップ部1Cのピストンロッド12との接触部分の直近まで至って居るだけで、ピストンロッド12と接触しているのは、ダストリップ部1Cの本体側である点が異なっている。
As shown in FIG. 4, the
つまり、このダストシール5Cは、ダスト埋没性樹脂の素材の材種、シート形状、一体成形法の点では、図2のダストシール5Aと共通し、ダスト埋没部1dが該接触部分の直近まで達しているが、ピストンロッド12には接触せずに、近接してダスト埋没機能を発揮する点で、図1のダストシール5と共通する。
That is, this
よって、このダストシ−ル5Cによれば、共通する部分において、図1のダストシール5の効果と、図2のダストシール5Aの効果とを発揮することが出来る。
Therefore, according to the
このタイプのダストシール用のダスト埋没性樹脂としては、図1のダストシール5で提案したTPUを含むダスト埋没性を有するTPEを採用してもよい。
As the dust embedding resin for this type of dust seal, TPE having dust embedding property including TPU proposed in the
図5は、本発明のダストシールを用いた流体圧シリンダを示すもので、(a)はその要部縦断面図、(b)は(a)のシール部分の拡大断面図である。 FIGS. 5A and 5B show a fluid pressure cylinder using the dust seal of the present invention, in which FIG. 5A is a longitudinal sectional view of an essential part thereof, and FIG. 5B is an enlarged sectional view of a seal portion of FIG.
この流体圧シリンダは、建設機械のアクチュエータや、自動車の緩衝器として用いられるもので、ピストン11と、このピストン11を先端に備えたピストンロッド12と、ピストン11とピストンロッド12とを内部で流体密にスライドさせるシリンダ本体13と、このシリンダ本体13の上下に設けられた作動流体を給排するポート15、14とを備えている。
This fluid pressure cylinder is used as an actuator of a construction machine or a shock absorber of an automobile, and includes a
ピストンロッド12が外気側に突出している部分、つまり、シリンダ本体13のロッド側端部に図1のダストシ−ル5、バックアップ部材6を備えた第2のUパッキン7、バックアップ部材8を備えた第1のUパッキン9などのシールが設けられ、外気からのダストの侵入を防止し、内部の作動流体の洩れを防いでいる。
The portion where the
また、図示はしていないが、このシリンダ本体13のロッド側端部には、更に、内側にピストンロッド12の軸受が設けられるものもある。
Although not shown, some rod side end portions of the
このように、図1のダストシ−ル5を備えることで、この流体圧シリンダ20は、通常の流体圧シリンダ20の機能を発揮することに加えて、ダストシ−ル5の効果を流体圧シリンダ20として発揮することができる。
In this way, by providing the
なお、流体圧シリンダは、図1のダストシ−ル5に代えて、図2〜4のダストシ−ル5A〜5Cを備えることも可能で、その場合には、それぞれの流体圧シリンダは、それぞれのダストシ−ル5A〜5Cの効果を流体圧シリンダとして発揮する。
The fluid pressure cylinder may include the dust seals 5A to 5C of FIGS. 2 to 4 instead of the
なお、本発明のダストシール及び流体圧シリンダは、上記の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲、実施形態の範囲で、種々の変形例、組み合わせが可能であり、これらの変形例、組み合わせもその権利範囲に含むものである。 The dust seal and the fluid pressure cylinder of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications and combinations are possible within the scope of the claims and the scope of the embodiments. Modifications and combinations are also included in the scope of the rights.
流体圧シリンダには、油圧シリンダや、空気圧シリンダ、水圧シリンダ等も含むものである。 The fluid pressure cylinder includes a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, a hydraulic cylinder, and the like.
本発明のダストシール及び流体圧シリンダは、外気からダストの侵入を防止し、かつ、内部の作動流体の掻き出しも防止することができることが要請される産業分野、特に、建設機械用、各種緩衝器用として用いることができる。 The dust seal and fluid pressure cylinder of the present invention are used in industrial fields, particularly for construction machinery and various shock absorbers that are required to prevent dust from entering from the outside air and to prevent the working fluid from being scraped out. Can be used.
1〜1C ダストリップ部
1a〜1d ダスト埋没部
5〜5C ダストシール
12 ピストンロッド
13 シリンダ本体
20 流体圧シリンダ
1-
Claims (4)
前記シリンダ本体のロッド側端部に設置され、そのダストリップ部にダスト埋没性樹脂を素材とするダスト埋没部が前記ダスト埋没部の全周に渡って前記ピストンロッドを囲むように、部分的に一体形成され、前記ダスト埋没部がリング形状またはシート形状であることを特徴とするダストシール。 A dust seal used for a seal between a cylinder body and a piston rod of a fluid pressure cylinder used in a state exposed to outside air,
It is installed on the rod side end of the cylinder body, and a dust buried portion made of dust buried resin is surrounded by a dust burying resin around the piston rod over the entire circumference of the dust buried portion. A dust seal , wherein the dust seal is integrally formed, and the dust buried portion has a ring shape or a sheet shape .
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