JP5446662B2 - 密封構造 - Google Patents

Description

本発明は、密封構造に関するものである。

建設機械などに用いられる油圧シリンダにおいては、外部からのダスト・異物がシリンダ内部に侵入することを防ぐために、図７や図８に示すようなダストシールが使用される。図７は、従来例に係るダストシールの模式的断面図である。図８は、他の従来例に係るダストシールの模式的断面図である。

ダストシール１００は、概略、ゴム材からなるシール部材１０１に金属製の補強環１０２を焼き付け固定した構成となっている。図７や図８に示すダストシール１００は、補強環１０２が一体化されるとともに補強環１０２がハウジング２００等の相手部材に対して圧入固定されることでシールの安定性に優れており、建設機械に代表されるダスト環境の厳しい用途において好適に使用されるものである。ダストシール１００の取り付けは、図７や図８に示すように、圧入治具３００を用いて補強環１０２を軸孔２０１に押し込むようにして圧入することにより行われる。

一方、建設機械における用途の中でも、特にブレーカー等のように、ダスト環境が極めて厳しい用途では、シール部材の破損や摩耗等が激しいため長期の使用が困難であり、ダストシールを定期交換部品（消耗品）として取り扱う場合がある。

しかしながら、上記の補強環１０２を圧入して組み込むタイプのダストシール１００は、取り付け・取り外しが容易でなく、また、組込み時にプレスなどの特殊な工具が必要となるため、建設現場や工事現場などでの補修が困難である。したがって、定期交換部品（消耗品）としての用途に対しては組付性に課題があり適用が困難である。

また、補強環とハウジングの金属同士を嵌合して組み付けるため、嵌合部に金属の粗さによる隙間が生じ易く、外周側から液体状の外部ダストが侵入する可能性もある。

なお、関連する技術としては、特許文献１〜４に記載されたものがある。

特開平０８−１４５１９３号公報 実用新案登録第２５９１２８８号公報 特開２００２−１８１１９８号公報 特開２００２−１８１２００号公報

本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、組付性およびシールの安定性に優れた密封構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明における密封構造は、
軸と、
該軸が挿入される軸孔を有するハウジングと、
これら２部材間の環状隙間を密封するシール部材と、
を備える密封構造であって、
前記２部材のうちの一方の部材は、
軸方向に略垂直な端面と、該端面との間で前記シール部材を挟持固定しうるように前記一方の部材に着脱可能に取り付けられる固定部材と、を有しており、
前記シール部材は、
前記２部材のうちの他方の部材の表面に接触する第１シール部および前記端面または前記固定部材の表面のいずれかに接触する第２シール部を有するゴム状弾性体部と、前記ゴム状弾性体部が一体的に固定される環状の補強部材と、を有し、
前記第２シール部が前記補強部材と前記端面または前記固定部材の表面のいずれかとの間で圧縮されるように、前記端面と前記固定部材との間で挟持固定され、
前記一方の部材と前記シール部材との間には径方向に隙間が設けられており、
該隙間の径方向の幅は、前記シール部材における前記他方の部材に対するしめ代よりも小さく設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、固定部材を着脱することによって、シール部材の取り付け・取り外しを容易に行うことができる。したがって、シール部材の交換作業を容易に行うことができるので、定期交換部品（消耗品）としての用途にも使用することができる。

また、シール部材は、ゴム状弾性体からなる第２シール部が圧縮されて強固に挟持固定されるので、シール部材の装着姿勢が安定するとともに第２シール部の密着性を確保することができる。したがって、第１シール部がシールする側とは反対側からの外部ダストの侵入を第２シール部によってより確実に防止することができ、安定したシール性を発揮することができる。

上記目的を達成するために、本発明における密封構造は、
軸と、
該軸が挿入される軸孔を有するハウジングと、
これら２部材間の環状隙間を密封するシール部材と、
を備える密封構造であって、
前記２部材のうちの一方の部材が、
軸方向に略垂直な端面と、該端面との間で前記シール部材を挟持固定しうるように前記一方の部材に着脱可能に取り付けられる固定部材と、を有し、
前記シール部材が、前記２部材のうちの他方の部材の表面に接触するシール部を有する密封構造において、
前記端面と前記シール部材との間および／または前記固定部材と前記シール部材との間で圧縮されるように装着されるゴム状弾性体製のシート部材を備えることを特徴とする。

本発明によれば、固定部材を着脱することによって、シール部材の取り付け・取り外しを容易に行うことができる。したがって、シール部材の交換作業を容易に行うことができるので、定期交換部品としての用途にも使用することができる。

また、シール部材は、シート部材が圧縮されることで、一方の部材の端面と固定部材との間に強固に挟持固定される。これにより、シール部材の装着姿勢が安定するとともに、シール部材と一方の部材の端面との間およびシール部材と固定部材との間が密着される。したがって、シール部材のシール部がシールする側とは反対側からの外部ダストの侵入をシート部材によってより確実に防止することができ、安定したシール性を発揮することができる。

また、本発明の構成によれば、シール部材には特別な構成が要求されないので、従来の種々のシール部材を流用することができる。

前記固定部材は、密封構造が組み付けられた状態において、前記端面との距離を変えることができるように構成されているとよい。

この構成によれば、例えば、ゴム状弾性体からなる第２シール部やシート部材が長期の使用によるヘタリ等によって密着性が低下しても、固定部材と端面との距離が狭くなるように調整して密着性を高めることにより、第２シール部やシート部材のシール性を長期的に維持することができる。

前記一方の部材と前記シール部材との間には径方向に隙間が設けられており、
該隙間の径方向の幅は、前記シール部材における前記他方の部材に対するしめ代よりも小さく設定されているとよい。

このように、シール部材は、一方の部材との間に径方向に隙間が設けられ、従来のように圧入して組み付けられる構成ではないので、一方の部材への取り付け・取り外しが容易となる。また、高い寸法精度が要求されなくなるので、製造コストの低減を図ることができる。さらに、隙間の径方向の幅をシール部材の第１シール部又はシール部における他方の部材に対するしめ代よりも小さく設定することで、他方の部材に対してシール部材が偏心した場合でも、第１シール部又はシール部と他方の部材との間の接触状態が維持される。

なお、上記各構成は、可能な限り互いに組み合わせて採用し得る。

以上説明したように、本発明により、組付性およびシールの安定性に優れることができる。

図１は、本発明の実施例１に係る密封構造の模式的断面図である。 図２は、変形例１に係るシール部材の模式的断面図である。 図３は、変形例２に係るシール部材の模式的断面図である。 図４は、変形例３に係るシール部材の模式的断面図である。 図５は、本発明の実施例２に係る密封構造の模式的断面図である。 図６は、本発明の実施例３に係る密封構造の模式的断面図である。 図７は、従来例に係るダストシールの模式的断面図である。 図８は、他の従来例に係るダストシールの模式的断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
図１〜図４を参照して、本発明の実施例１に係る密封構造について説明する。図１は、本発明の実施例１に係る密封構造の模式的断面図である。図２は、変形例１に係るシール部材の模式的断面図である。図３は、変形例２に係るシール部材の模式的断面図である。図４は、変形例３に係るシール部材の模式的断面図である。

図１に示すように、本実施例に係る密封構造は、軸１と、該軸１が挿入される軸孔２０を有するハウジング２と、軸１とハウジング２（軸孔２０）との間の環状隙間を密封する
シール部材３と、を備えている。

ハウジング２の軸孔２０は、開口部近傍に軸方向に略垂直な端面２０ａを有している。軸孔２０は、段差面としての端面２０ａから開口部側の領域が大径部２０ｂとなっており、開口部側が口の広い構成となっている。

ハウジング２は、ハウジング２の軸孔２０の開口端面に、ボルト等の締結部材２２によって着脱可能に取り付けられる蓋部２１を有している。蓋部２１は、固定部材として、軸孔２０の端面２０ａに対向する端面２１ａを有しており、軸孔２０の端面２０ａとの間でシール部材３を挟持固定しうるように構成されている。

シール部材３は、軸孔２０の開口部近傍に装着され、主に大気側からの異物の侵入を防止する、いわゆるダストシールと呼ばれる環状のシール部材である。シール部材３は、概略、環状の補強部材としての金属環３０にゴム状弾性体が焼き付け固定された構成となっている。なお、補強部材としては、剛性体であれば、例えば、樹脂等の金属以外のものであってもよい。

金属環３０は、筒状部３０ａと、筒状部３０ａの一端から径方向に延びるフランジ部３０ｂと、を備えた半断面形状が略Ｌ字の部材である。金属環３０の内周側の領域、すなわち、筒状部３０ａの内周面とこれに連なるフランジ部３０ｂの側面にかけての領域には、ゴム状弾性体部３１が一体的に焼き付け固定されている。

ゴム状弾性体部３１は、フランジ部３０ｂの先端部から大気側である反密封対象領域側Ａ（図１の上方）に向かって軸方向よりも径方向内向きに傾いた方向に突出するシールリップ３１ａを有している。また、ゴム状弾性体部３１は、密封対象領域側Ｏ（図１の下方）に向かって軸方向よりも径方向内向きに傾いた方向に突出するシールリップ３１ｂを形成している。本実施例では、これらシールリップ３１ａ、３１ｂが、軸１の外周面に接触する第１シール部を構成している。なお、第１シール部の構成は、必ずしも上記のように一対のシールリップで構成されている必要はなく、図７に示す従来例のように、単独のシールリップで構成されてもよい。すなわち、本実施例ではシールリップ３１ａまたはシールリップ３１ｂのいずれかが単独で第１シール部を構成してもよい。また、シールリップ３１ａ、３１ｂは、図面においては、しめ代をわかり易くするために変形前の状態で示してある。ゴム状弾性体部３１の材料としては、例えば、ポリウレタン、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等を挙げることができる。

また、ゴム状弾性体部３１の一部は、金属環３０の筒状部３０ａの密封対象領域側Ｏの端部にも焼き付けられて端面シール部３１ｃを形成している。この端面シール部３１ｃは、端面２０ａに接触する第２シール部を構成している。

シール部材３は、金属環３０の筒状部３０ａの外径が軸孔２０の大径部２０ｂの径よりも小さく設定されており、従来のダストシールのように、軸孔２０に圧入固定されるように構成されていない。また、フランジ部３０ｂの反密封対象領域側Ａの側面から端面シール部３１ｃの密封対象領域側Ｏの端面までにおけるシール部材３の軸方向の幅Ｈが、蓋部２１がハウジング２に取り付けられた状態における蓋部２１の端面２１ａから軸孔２０の端面２０ａまでの軸方向の距離よりも小さく設定されている。

したがって、シール部材３は、蓋部２１がハウジング２に取り付けられると、蓋部２１の端面２１ａによって軸孔２０の端面２０ａ側に軸方向に押し込められ、金属環３０よりも剛性の低い端面シール部３１ｃが、筒状部３０ａと端面２０ａとによって軸方向に圧縮
された状態になる。これにより、端面シール部３１ｃ（第２シール部）のシール性が高められるとともに、シール部材３が端面２１ａと端面２０ａとの間に強固に固定されることになる。

なお、本実施例ではシールリップ３１ａ、３１ｂや端面シール部３１ｃが全て一体的に金属環３０に固着される構成となっているが、これに限られず、それぞれ別々に金属環３０に固着される構成であってもよい。

また、シール部材３を固定するための固定部材としては、上述のような蓋部２１に限られるものではなく、例えば、大径部２０ｂに環状溝を設け、該環状溝に嵌め込まれた止め輪等によって、シール部材３を軸孔２０の端面２０ａとの間に挟み込むようなものであってもよい。

また、端面シール部３１ｃは、上記実施例では、金属環３０の密封対象領域側Ｏに形成されているが、図２に示す変形例１のように、金属環３０の反密封対象領域側Ａに形成してもよい。すなわち、フランジ部３０ｂの反密封対象領域側Ａの側面にゴム状弾性体を一体成形することにより蓋部２１の端面２１ａに接触する端面シール部３１ｄを形成してもよい。この端面シール部３１ｄは、蓋部２１の端面２１ａと金属環３０のフランジ部３０ｂとの間で圧縮されることにより、シール性が高められるとともに、シール部材３の固定を強固にする。

また、図３に示す変形例２のように、筒状部３０ａの外周面にもゴム状弾性体を一体成形し、軸孔２０の大径部３０ｂの内周面に接触する外周側シール部３１ｅを形成してもよい。さらに、変形例１と変形例２とを組み合わせて、図４に示す変形例３のように、端面シール部３１ｄと外周側シール部３１ｅとを一体的に形成してもよい。

本実施例によれば、シール部材３が、軸孔２０の端面２０ａと蓋部２１の端面２１ａとによって挟持固定される構成なので、蓋部２１を着脱することによって、シール部材３の取り付け・取り外しを容易に行うことができる。したがって、シール部材３の交換作業を容易に行うことができるので、定期交換部品（消耗品）としての用途にも好適に使用することができる。

また、シール部材３は、ゴム状弾性体からなる端面シール部３１ｃが圧縮されて軸方向に対向する端面間に強固に挟持固定されるので、ダスト環境の厳しい用途であっても、シール部材３の装着姿勢が維持され、安定したシール性を発揮することができる。

また、シール部材３は、上述のように、ハウジング２に対していわゆるすきまばめで取り付けられる構成となっており、大径部２０ｂの周面との間に隙間が形成される。かかる隙間の径方向の幅（大径部２０ｂの径とシール部材３（筒状部３０ａ）の外径との差）は、シールリップ３１ａ、３１ｂの軸１に対するしめ代（シールリップ３１ａ、３１ｂの最内径と軸１の外径との差）よりも小さく設定される。

このように、シール部材３は、従来のように圧入して組み付けられる構成ではないので、ハウジング２に対する高い寸法精度が要求されなくなり、製造コストの低減を図ることができる。さらに、隙間の径方向の幅をシール部材３の第１シール部のしめ代よりも小さく設定することで、軸１に対してシール部材３が偏心した場合でも、第１シール部と軸１との間の接触状態が維持される。

なお、本実施例では、シール部材３がハウジング２に挟持固定される構成となっているが、シール部材３を取り付けるための構成はこれに限られるものではない。例えば、軸１
が複数の部材に分割可能に構成され、それらの部材間にシール部材３が挟持固定されるような構成であってもよい。

（実施例２）
図５を参照して、本発明の実施例２に係る密封構造について説明する。図５は、本発明の実施例２に係る密封構造の模式的断面図である。なお、上記実施例１と同様の構成については同じ符号を付してその説明は省略する。

本実施例では、蓋部２１′の端面２１ａと軸孔２０の端面２０ａとの間の軸方向の距離を変えられるようにした。具体的には、使用当初の組み付け状態において、蓋部２１′とハウジング２の軸孔２０の開口端面との間に隙間Ｓが形成されるような構成とし、ボルト等の締結部材２２の締め付け具合等を増すことにより、隙間Ｓの分だけ蓋部２１′の端面２１ａを軸孔２０の端面２０ａに近づけることができるようにした。

この構成によれば、例えば、ゴム状弾性体からなる端面シール部３１ｃが長期の使用によるヘタリ等によって密着性が低下しても、蓋部２１′の端面２１ａと軸孔２０の端面２０ａとの間の距離が狭くなるように締結部材２２の締め付け具合を調整することで端面シール部３１ｃの圧縮状態を回復させることができる。これにより、端面シール部３１ｃの密着性を再び高めて、端面シール部３１ｃのシール性を長期的に維持することができる。

（実施例３）
図６を参照して、本発明の実施例３に係る密封構造について説明する。図６は、本発明の実施例３に係る密封構造の模式的断面図である。なお、上記実施例と同様の構成については同じ符号を付してその説明は省略し、上記実施例と異なる点について説明する。ここで説明しない構成については、上記実施例と同様である。

上記実施例では、シール部材における相手部材との接触部位にゴム状弾性体部を設けた構成としているが、本実施例では、相手部材におけるシール部材との接触部位にゴム状弾性体部を設けた構成としている。

図６に示すように、本実施例に係る密封構造は、シール部材として従来のタイプのシール部材、すなわち、実施例１のようにゴム状弾性体部３１に第２シール部が設けられていないシール部材３′を用いている。また、軸孔２０の端面２０ａと蓋部２１の端面２１ａには、それぞれ環状のシート部材４０、４１が接着によって貼り付けられている。シート部材４０、４１は、ゴム状弾性体であり、シール部材３′と端面２０ａ及び端面２１ａとの間で軸方向に圧縮される。シート部材４０、４１の材料としては、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）等を挙げることができる。

本実施例によれば、シート部材４０、４１が、シール部材３′と端面２０ａ及び端面２１ａとの間で圧縮されてシール部を形成する。これにより、シール部材３とハウジング２との間が密封される。また、圧縮されたシート部材４０、４１を介して、シール部材３′が端面２０ａと端面２１ａとの間に強固に固定されることになる。

また、本実施例の構成によれば、現行のダストシールをそのまま使用可能である。すなわち、シール部材自体には特別な構成が要求されないので、従来の種種のシール部材を流用することができる。

なお、シート部材４０、４１は、いずれか片方のみを用いるようにしてもよい。また、シート部材４０、４１は、端面２０ａ、２１ａに接着せずに別部材としてシール部材３′
と軸孔２０及び蓋部２１との間に装着するようにしてもよい。

上記各実施例の構成は可能な限り互いに組み合わせて採用することができる。

１ 軸
１０ 軸外周面
２ ハウジング
２０ 軸孔
２０ａ 端面
２０ｂ 大径部
２１ 蓋部
２１ 端面
２２ 締結部材
３ シール部材
３０ 金属環
３０ａ 筒状部
３０ｂ フランジ部
３１ ゴム状弾性体部
３１ａ、３１ｂ シールリップ
３１ｃ 端面シール部

Claims (4)

1. 軸と、
   該軸が挿入される軸孔を有するハウジングと、
   これら２部材間の環状隙間を密封するシール部材と、
   を備える密封構造であって、
   前記２部材のうちの一方の部材は、
   軸方向に略垂直な端面と、該端面との間で前記シール部材を挟持固定しうるように前記一方の部材に着脱可能に取り付けられる固定部材と、を有しており、
   前記シール部材は、
   前記２部材のうちの他方の部材の表面に接触する第１シール部および前記端面または前記固定部材の表面のいずれかに接触する第２シール部を有するゴム状弾性体部と、前記ゴム状弾性体部が一体的に固定される環状の補強部材と、を有し、
   前記第２シール部が前記補強部材と前記端面または前記固定部材の表面のいずれかとの間で圧縮されるように、前記端面と前記固定部材との間で挟持固定され、
   前記一方の部材と前記シール部材との間には径方向に隙間が設けられており、
   該隙間の径方向の幅は、前記シール部材における前記他方の部材に対するしめ代よりも小さく設定されていることを特徴とする密封構造。
2. 軸と、
   該軸が挿入される軸孔を有するハウジングと、
   これら２部材間の環状隙間を密封するシール部材と、
   を備える密封構造であって、
   前記２部材のうちの一方の部材が、
   軸方向に略垂直な端面と、該端面との間で前記シール部材を挟持固定しうるように前記一方の部材に着脱可能に取り付けられる固定部材と、を有し、
   前記シール部材が、前記２部材のうちの他方の部材の表面に接触するシール部を有する密封構造において、
   前記端面と前記シール部材との間および／または前記固定部材と前記シール部材との間で圧縮されるように装着されるゴム状弾性体製のシート部材を備えることを特徴とする密封構造。
3. 前記一方の部材と前記シール部材との間には径方向に隙間が設けられており、
   該隙間の径方向の幅は、前記シール部材における前記他方の部材に対するしめ代よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項２に記載の密封構造。
4. 前記固定部材は、密封構造が組み付けられた状態において、前記端面との距離を変えることができるように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の密封構造

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