JP5825431B2 - バッファリング - Google Patents

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Description

本発明は、密封対象流体の圧力を緩衝するバッファリングに関する。
従来、各種産業機械（例えば、建設機械）に備えられる油圧シリンダなどにおいては、複数のシールを組み合わせたシーリングシステムが用いられている。かかるシーリングシステムにおいては、ピストンロッド（軸）とシリンダ（ハウジング）との間の環状隙間を封止するパッキン（例えば、Ｕパッキン）と、このパッキンよりも密封対象流体側に配置され、パッキンに対する密封対象流体の圧力を緩衝するバッファリングとを備えたものが知られている。
図６を参照して、従来例に係るバッファリングについて説明する。図６は従来例に係るバッファリングの装着状態を示す模式的断面図である。図示のように、バッファリング２００は、シリンダ１３０の軸孔の内周に設けられた環状溝１３１に装着される。そして、バッファリング２００は、ピストンロッド１１０に対して摺動自在な内周リップ２２０と、環状溝１３１の溝底面１３１ａに対して密着する外周リップ２３０とを備えている。また、バッファリング２００における大気側Ａの内周端縁には、環状の切欠２４０が設けられている。この環状の切欠２４０にはバックアップリング３００が装着されている。これにより、バッファリング２００における大気側Ａの内周端縁部分が、ピストンロッド１１０とシリンダ１３０との間の環状の微小隙間にはみ出してしまうことを抑制している。
以上のように構成されたバッファリング２００が密封対象流体側Ｏの流体圧力（油圧）を受けて圧力を緩衝することによって、バッファリング２００よりも大気側Ａに設けられている不図示のパッキンの耐久性を向上させることができる。
また、内周リップ２２０の密封対象流体側Ｏの先端には複数の溝２２０ａが設けられており、内周リップ２２０が環状溝１３１の密封対象流体側Ｏの側壁面１３１ｃに対して密着しても、流路が確保されるようにしている。
しかしながら、上記のように構成されたバッファリング２００の場合、油圧の脈動やピストンロッド１１０の往復移動動作によって、環状溝１３１内においてバッファリング２００の挙動が不安定になることがあった。図７は従来例に係るバッファリングにおける挙動が安定しない状態を示す模式的断面図である。図示のように、外周リップ２３０が密封対象流体側Ｏの側壁面１３１ｃに向かって移動するように、バッファリング２００が傾いてしまうことがあった。これにより、内周リップ２２０や外周リップ２３０によるシール性が不安定となり、バッファリング２００の機能が十分に発揮されなくなるおそれがあった。従って、シーリングシステム全体の密封性能の低下も懸念されていた。
特開２００１−２２１３４３号公報
本発明の目的は、挙動を安定化することにより緩衝機能を安定的に発揮させることのできるバッファリングを提供することにある。
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、本発明のバッファリングは、
相対的に往復移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するパッキンよりも密封対象流体側で、前記ハウジングの内周に設けられた環状溝に装着されて、前記パッキンに対する密封対象流体の圧力を緩衝するバッファリングにおいて、
前記環状溝の側壁面に対して密着する環状の胴体部と、
該胴体部の内周側端部から密封対象流体側に向かって伸び、その内周側の端部が前記軸外周面に対して摺動自在な内周リップと、
前記胴体部の外周側端部から密封対象流体側かつ外周側に向かって傾斜するように伸び、その外周側の端部が前記環状溝の溝底面に密着し、かつ前記内周リップよりも剛性が低い外周リップと、
を備えると共に、
前記胴体部の外周面に、前記環状溝の溝底面に対して密着する突起が周方向に間隔を空けて複数設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、胴体部の外周面には、環状溝の溝底面に対して密着する突起が周方向に間隔を空けて複数設けられているので、バッファリング全体が傾くように倒れてしまうことを抑制できる。そのため、環状溝に対するバッファリングの姿勢を安定させることができる。これにより、バッファリングとしての機能を安定的に発揮させることができる。
以上説明したように、本発明によれば、バッファリングの挙動を安定化させることができ、緩衝機能を安定的に発揮させることができる。
図１は油圧シリンダの一部破断斜視図である。 図２は本発明の実施例に係るシーリングシステムの模式的断面図である。 図３は本発明の実施例に係るバッファリングの模式的断面図である。 図４は本発明の実施例に係るバッファリングの外周面の一部を示す図である。 図５は本発明の実施例に係るバッファリングの装着状態を示す模式的断面図である。 図６は従来例に係るバッファリングの装着状態を示す模式的断面図である。 図７は従来例に係るバッファリングにおける挙動が安定しない状態を示す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）
図１〜図５を参照して、本発明の実施例に係るバッファリングについて説明する。
＜油圧シリンダ＞
図１を参照して、バッファリングが備えられる油圧シリンダ全体の構成等について説明する。図１は油圧シリンダの一部破断斜視図である。
油圧シリンダ１００は、ピストン１２０が固定されている軸としてのピストンロッド１１０と、ハウジングとしてのシリンダ１３０とを備えている。ピストンロッド１１０とシリンダ１３０は相対的に往復移動するように構成されている。より具体的には、シリンダ１３０に設けられている２か所のポート１３４，１３５を介して各々油圧を制御する（図中矢印Ｐ方向への油圧を制御する）ことで、ピストン１２０及びピストンロッド１１０をシリンダ１３０に対して往復移動させることができる。
この油圧シリンダ１００には、ピストンロッド１１０とシリンダ１３０との間の環状隙間を封止する第１シーリングシステムＳ１０と、ピストン１２０とシリンダ１３０との間の環状隙間を封止する第２シーリングシステムＳ２０とが設けられている。第１シーリングシステムＳ１０によって、油圧シリンダ１００の内部と外部との間を封止し、第２シーリングシステムＳ２０によって、油圧シリンダ１００の内部において２つの密閉領域を隔てている。
そして、第１シーリングシステムＳ１０は、主として流体圧力（ここでは油圧）を緩衝する緩衝部Ｓ１１と、主として油圧シリンダ１００の内部の密封対象流体（ここでは油）の外部への漏れを抑制（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とから構成されている。
＜第１シーリングシステム＞
特に、図２を参照して、第１シーリングシステムＳ１０について、より詳細に説明する。図２は本発明の実施例に係るシーリングシステムの模式的断面図である。シリンダ１３０の軸孔の内周には、第１環状溝１３１と、この第１環状溝１３１よりも大気側Ａに備えられる第２環状溝１３２と、更に大気側Ａに備えられる環状の切欠１３３が設けられている。そして、第１環状溝１３１に緩衝部Ｓ１１が設けられ、第２環状溝１３２にメインシール部Ｓ１２が設けられ、環状の切欠１３３にダストシール部Ｓ１３が設けられる。
緩衝部Ｓ１１はバッファリング１０とバックアップリング２０とから構成される。
メインシール部Ｓ１２は、内周リップ３１及び外周リップ３２を有するパッキン３０と、バックアップリング４０とから構成される。本実施例では、パッキン３０として、断面がＵ字形状のゴム状弾性体製のＵパッキンを採用している。このパッキン３０の大気側Ａに、樹脂製のバックアップリング４０が設けられている。これにより、パッキン３０の内周端縁がピストンロッド１１０とシリンダ１３０との間の微小な環状隙間にはみ出してしまうことが抑制される。
ダストシール部Ｓ１３は、金属環５１と、金属環５１に一体成形されたゴム状弾性体製のシール部５２とからなるダストシール５０によって構成される。なお、シール部５２は、オイルリップ５２ａとダストリップ５２ｂとを有する。
以上のような構成により、パッキン３０よりも密封対象流体側Ｏにバッファリング１０が配置されることで、パッキン３０に対する流体圧力（油圧）を緩衝することができる。また、パッキン３０よりも大気側Ａにダストシール５０が配置されることで、外部からの異物（埃や塵など）がパッキン３０側に侵入してしまうことを抑制できる。以上のことから、パッキン３０の耐久性を高めることが可能となる。
＜バッファリング＞
特に、図３〜図５を参照して、本実施例に係るバッファリング１０について、より詳細に説明する。図３は本発明の実施例に係るバッファリング１０の模式的断面図である。図４は本発明の実施例に係るバッファリング１０の外周面の一部を示す図である。図５は本発明の実施例に係るバッファリング１０の装着状態を示す模式的断面図である。
本実施例に係るバッファリング１０は、ウレタンゴムやＮＢＲなどのゴム状弾性体により構成されている。そして、バッファリング１０は、環状の胴体部１１と、胴体部１１の内周側端部から密封対象流体側Ｏに向かって伸びる内周リップ１２と、胴体部１１の外周側端部から密封対象流体側Ｏかつ外周側に向かって傾斜するように伸びる外周リップ１３とを一体的に備えている。
胴体部１１は、密封対象流体側Ｏの流体圧力の方が大気側Ａの流体圧力よりも高い状態では第１環状溝１３１の大気側Ａの側壁面１３１ｂに対して密着する。そして、胴体部１１の外周面には、第１環状溝１３１の溝底面１３１ａに対して密着する突起１４が周方向に間隔を空けて複数設けられている。本実施例においては、これら複数の突起１４は、周方向に等間隔に設けられている。なお、全ての突起１４の先端を通る仮想円の直径を第１環状溝１３１の溝底面１３１ａの内径よりも大きくすることで、突起１４が潰れた状態で溝底面１３１ａに密着するようにしてもよいし、前記直径と前記内径を同程度に設定することで、突起１４が潰れていない状態で溝底面１３１ａに密着するようにしてもよい。
内周リップ１２は、胴体部１１の内周側端部から密封対象流体側Ｏに向かって伸び、その内周側の端部がピストンロッド１１０の外周面に対して摺動自在となるように構成される。また、内周リップ１２における密封対象流体側Ｏの端部には、内周リップ１２が第１環状溝１３１における密封対象流体側Ｏの側壁面１３１ｃに接した状態でも流路を確保する溝１２ａが設けられている。
外周リップ１３は、胴体部１１の外周側端部から密封対象流体側Ｏに向かって伸び、その外周側の端部が第１環状溝１３１の溝底面１３１ａに密着するように構成される。この外周リップ１３は、内周リップ１２に比べて厚みが薄く、剛性が低くなるように構成され、かつ内周リップ１２よりも短くなるように構成されている。
また、バッファリング１０における大気側Ａの内周端縁には、環状の切欠１５が設けられている。この環状の切欠１５にバックアップリング２０が装着されている。これにより、バッファリング１０の一部（内周端縁）がピストンロッド１１０とシリンダ１３０との間の微小な環状隙間にはみ出してしまうことが抑制される。なお、バックアップリング２０は、ＰＴＦＥなどの樹脂材によって構成されている。
以上のように、本実施例に係るバッファリング１０においては、胴体部１１の外周面に設けられた複数の突起１４が、第１環状溝１３１の溝底面１３１ａに対して密着している。従って、ピストンロッド１１０が往復移動している状態や油圧の脈動が生じている状態であっても、バッファリング１０は倒れることなく、第１環状溝１３１の中で安定した姿勢を保っている。
＜本実施例に係るバッファリングの優れた点＞
本実施例に係るバッファリング１０によれば、胴体部１１の外周面には、第１環状溝１３１の溝底面１３１ａに対して密着する突起１４が周方向に間隔を空けて複数設けられている。そのため、バッファリング１０全体が傾くように倒れてしまうことを抑制できる。これにより、第１環状溝１３１に対するバッファリング１０の姿勢を安定させることができる。従って、バッファリング１０としての機能を安定的に発揮させることができる。以上のことから、パッキン３０に対して高圧が作用してしまうことを抑制することができ、第１シーリングシステムＳ１０全体の密封性能を高めることができる。
１０ バッファリング
１１ 胴体部
１２ 内周リップ
１２ａ 溝
１３ 外周リップ
１４ 突起
１５ 切欠
２０ バックアップリング
３０ パッキン
３１ 内周リップ
３２ 外周リップ
４０ バックアップリング
５０ ダストシール
５１ 金属環
５２ シール部
５２ａ オイルリップ
５２ｂ ダストリップ
１００ 油圧シリンダ
１１０ ピストンロッド
１２０ ピストン
１３０ シリンダ
１３１ 第１環状溝
１３１ａ 溝底面
１３１ｂ 側壁面
１３１ｃ 側壁面
１３２ 第２環状溝
１３３ 切欠
１３４，１３５ ポート
Ａ 大気側
Ｏ 密封対象流体
Ｓ１０ 第１シーリングシステム
Ｓ１１ 緩衝部
Ｓ１２ メインシール部
Ｓ１３ ダストシール部
Ｓ２０ 第２シーリングシステム

Claims (1)

  1. 相対的に往復移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するパッキンよりも密封対象流体側で、前記ハウジングの内周に設けられた環状溝に装着されて、前記パッキンに対する密封対象流体の圧力を緩衝するバッファリングにおいて、
    前記環状溝の側壁面に対して密着する環状の胴体部と、
    該胴体部の内周側端部から密封対象流体側に向かって伸び、その内周側の端部が前記軸外周面に対して摺動自在な内周リップと、
    前記胴体部の外周側端部から密封対象流体側かつ外周側に向かって傾斜するように伸び、その外周側の端部が前記環状溝の溝底面に密着し、かつ前記内周リップよりも剛性が低い外周リップと、
    を備えると共に、
    前記胴体部の外周面に、該胴体部の外周面の範囲内、かつ該胴体部における前記パッキンが配置される側の端面から離れた位置に、前記環状溝の溝底面に対して密着する突起が周方向に間隔を空けて複数設けられていることを特徴とするバッファリング。
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