JP6610673B2 - Dust seal - Google Patents
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Description
本発明は、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して、異物の侵入を抑制するダストシールに関する。 The present invention relates to a dust seal that seals an annular gap between a relatively reciprocating shaft and a housing to suppress entry of foreign matter.
油圧シリンダなどの各種機器においては、外部から機器内部への異物の侵入を抑制するためにダストシールが設けられている。図6を参照して従来例に係るダストシールについて説明する。図6は従来例に係るダストシールの模式的断面図である。この従来例に係るダストシール200は、金属製の補強環210と、補強環210に一体成形される弾性体製のシール本体220とを備えている。シール本体220には、大気側Aに開口する環状溝221が形成されている。また、シール本体220は、環状溝221を介して内周面側にシールリップ222を備えている。更に、この従来例に係るダストシール200においては、環状溝221内にシールリップ222を径方向内側に押圧する押圧部材(金属バネ)230が設けられている。以上のように構成されるダストシール200によって、大気側Aから密封対象流体側Oへの異物の侵入を抑制することが可能となる。
In various devices such as a hydraulic cylinder, a dust seal is provided in order to suppress entry of foreign matter from the outside into the device. A dust seal according to a conventional example will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a dust seal according to a conventional example. The
しかしながら、従来例に係るダストシール200においては、環状溝221内に異物が堆積してしまうことがある。これにより、シールリップ222が変形し難くなるため、軸が偏心した際に、シールリップ222に過大な力が加わり破損してしまうおそれがある。また、押圧部材230の弾性が損なわれて、押圧部材230による押圧機能が低下してしまうおそれがある。更に、異物に含まれる塩分や金属粉などによって押圧部材230に錆びや電食が生じて機能が低下するおそれもある。
However, in the
本発明の目的は、耐久性の向上を図ったダストシールを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a dust seal with improved durability.
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。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
すなわち、本発明のダストシールは、
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して、異物の侵入を抑制するダストシールであって、
密封対象流体側に開口する環状溝を介して内周面側に設けられると共に、密封対象流体側かつ径方向内側に伸びて、前記軸の外周表面に摺動自在に接触する弾性体製のシールリップを備え、
前記シールリップの先端には、密封対象流体側に向かうにつれて拡径する第1傾斜面と、密封対象流体側とは反対側に向かうにつれて拡径する第2傾斜面とが設けられており、第2傾斜面の傾斜角度の方が第1傾斜面の傾斜角度よりも大きいことを特徴とする。
That is, the dust seal of the present invention is
A dust seal that seals an annular gap between the relatively reciprocating shaft and the housing and suppresses the intrusion of foreign matter,
With et provided on the inner peripheral surface side is via an annular groove that opens to the sealed fluid side, the sealed fluid side and extends radially inwardly slidably contact with the elastic body made of the outer periphery surface of said shaft With a sealing lip,
The tip of the seal lip is provided with a first inclined surface that increases in diameter toward the fluid to be sealed, and a second inclined surface that increases in diameter as it goes to the side opposite to the fluid to be sealed. The inclination angle of the two inclined surfaces is larger than the inclination angle of the first inclined surface.
本発明によれば、環状溝は密封対象流体側に開口しているため、大気側からの異物が環状溝内に堆積してしまうことを抑制することができる。また、第2傾斜面の傾斜角度の方が第1傾斜面の傾斜角度よりも大きいため、軸に付着する異物を大気側に排出させることができ、密封対象流体側に異物が侵入してしまうことを抑制することができる。 According to the present invention, since the annular groove opens on the fluid to be sealed side, foreign matter from the atmosphere side can be prevented from accumulating in the annular groove. Further, since the inclination angle of the second inclined surface is larger than the inclination angle of the first inclined surface, the foreign matter adhering to the shaft can be discharged to the atmosphere side, and the foreign matter enters the sealing target fluid side. This can be suppressed.
前記環状溝内に前記シールリップを径方向内側に押圧する押圧部材が設けられているとよい。 A pressing member that presses the seal lip radially inward may be provided in the annular groove.
これにより、シールリップが経時的にへたってしまっても、シールリップによるシール機能を長期に亘って安定的に発揮させることができる。 As a result, even if the seal lip is worn down over time, the sealing function by the seal lip can be stably exhibited over a long period of time.
以上説明したように、本発明によれば、ダストシールの耐久性を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, the durability of the dust seal can be improved.
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。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. .
(実施例)
図1〜図5を参照して、本発明の実施例に係るダストシールについて説明する。なお、本発明のダストシールは、建設機械に備えられる油圧シリンダ,自動車用のショックアブソーバ,ダンパ,一般産業機器などに用いることができる。以下、ダストシールが油圧シリンダに適用される場合を例にして説明する。(Example)
With reference to FIGS. 1-5, the dust seal which concerns on the Example of this invention is demonstrated. The dust seal of the present invention can be used for hydraulic cylinders provided in construction machines, shock absorbers for automobiles, dampers, general industrial equipment, and the like. Hereinafter, a case where a dust seal is applied to a hydraulic cylinder will be described as an example.
<油圧シリンダ>
図1を参照して、本実施例に係るダストシール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。<Hydraulic cylinder>
With reference to FIG. 1, the structure of the whole hydraulic cylinder provided with the dust seal which concerns on a present Example, etc. are demonstrated. FIG. 1 is a partially broken perspective view of a hydraulic cylinder. The
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。
The
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、主としてダストなどの異物の侵入を抑制(防止)するダストシール部S13とから構成されている。異物の例として、土砂、鉱石、油、水、氷、樹液などを挙げることができる。
The first sealing system S10 mainly suppresses (prevents) leakage of the buffer portion S11 that mainly buffers the fluid pressure (here, hydraulic pressure) and the fluid to be sealed (here, oil) mainly inside the
<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の軸孔の内周面には、第1環状溝131と、この第1環状溝131よりも大気側A(密封対象流体側Oとは反対側)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が設けられている。<First sealing system>
In particular, the first sealing system S10 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a sealing system according to an embodiment of the present invention. On the inner peripheral surface of the shaft hole of the
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、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、ダストシール50によって構成される。
The buffer unit S11 includes a
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。なお、本実施例においては、ダストシール50は大気に曝された状態となっている。
With the configuration as described above, the
<ダストシール>
特に、図3〜図5を参照して、本実施例に係るダストシールについて、より詳細に説明する。図3は本発明の実施例に係るダストシールの模式的断面図である。なお、図3においては、ダストシールの中心軸線を含む面で切断した断面図を示しており、奥行き線については省略し、切断面のみを示している。また、図3においては、ダストシールを構成する各部材の寸法関係を分かり易くするために、各部材がいずれも外力を受けていない状態を図示しており、部材同士が一部重なった状態で図示している。図4は本発明の実施例に係る金属バネの中間製品の平面図であり、図5は本発明の実施例に係る金属バネの平面図である。<Dust seal>
In particular, the dust seal according to this embodiment will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a dust seal according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a cross-sectional view cut along a plane including the central axis of the dust seal, omitting the depth line, and showing only the cut plane. Further, in FIG. 3, in order to make it easy to understand the dimensional relationship of each member constituting the dust seal, a state in which each member is not subjected to external force is illustrated, and the members are partially overlapped. Show. FIG. 4 is a plan view of an intermediate product of the metal spring according to the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a plan view of the metal spring according to the embodiment of the present invention.
ダストシール50は、補強環60と、補強環60に一体成形により固定されるシール本体70とを備えている。補強環60は、ハウジング(シリンダ130に相当)に設けられる軸孔(切欠133に相当)の内周面に固定される。また、補強環60は、金属により構成されており、円筒部61と、円筒部61の端部から径方向内側に伸びる内向きフランジ部62とから構成される。シール本体70には、密封対象流体側Oに開口する環状溝71が形成されている。そして、シール本体70には、この環状溝71を介して内周面側にシールリップ72が備えられている。このシールリップ72は、補強環60の内向きフランジ部62の先端付近から密封対象流体側Oかつ径方向内側に伸びて、軸(ピストンロッド110)の外周表面に摺動自在に接触するように構成されている。なお、シールリップ72によって、ピストンロッド110の外周表面に固着したダストなどの異物を掻き落とす機能が求められることから、シール本体70の材料として、比較的剛性の高い弾性材料(例えば、硬度の大きなゴム、ウレタン、樹脂)が用いられる。
The
また、シールリップ72の先端には、密封対象流体側Oに向かうにつれて拡径する第1傾斜面72aと、大気側Aに向かうにつれて拡径する第2傾斜面72bとが設けられている。そして、第2傾斜面72bの傾斜角度α2の方が第1傾斜面72aの傾斜角度α1よりも大きくなるように設定されている。なお、本実施例に係る第1傾斜面72a及び第2傾斜面72bはいずれもテーパ面で構成されており、後者のテーパ角度の方が大きくなるように設定されている。また、例えば、傾斜角度α1を10°に設定し、傾斜角度を60°に設定するとよい。第1傾斜面72a及び第2傾斜面72bについては、テーパ面に限らず、断面が湾曲線となるような湾曲面とすることも可能である。
Further, at the tip of the
そして、第1傾斜面72aと第2傾斜面72bとの交わり部分は、ピストンロッド110の外周表面に対する面圧を高くするために、尖った形状とするのが望ましい。なお、この第1傾斜面72aと第2傾斜面72bとの交わり部分を湾曲面(いわゆるR面)とする場合には、曲率半径を0.1mm以上0.2mm以下に設定すると好適である。
The intersecting portion of the first
そして、本実施例に係るダストシール50においては、シール本体70における環状溝71内にシールリップ72を径方向内側に押圧する押圧部材としての金属バネ80が設けられている。金属バネ80は、径方向内側に向かって伸び、シールリップ72の外周面を径方向内側に向かって押圧する第1押圧部81と、環状溝71の径方向外側の溝側面を径方向外側に向かって押圧する第2押圧部82とを備えている。この金属バネ80の製法について、図4及び図5を参照して簡単に説明する。まず、金属板に切削加工を施すことにより、周方向に蛇行するように伸びる中間製品80Aを製作する(図4参照)。この中間製品80Aの径方向の中央付近を介して、径方向の内側の部分と、外側の部分を、それぞれ図4中紙面手前方向に折り曲げるように折り曲げ加工を施す。これにより、金属バネ80を得ることができる。なお、図5は折り曲げ加工により得られた金属バネ80の平面図を示している。以上のように構成される金属バネ80が、シール本体70における環状溝71内に装着される。
In the
<本実施例に係るダストシールの優れた点>
本実施例に係るダストシール50によれば、シール本体70に設けられた環状溝71は密封対象流体側Oに開口しているため、大気側Aからの異物が環状溝71内に堆積してしまうことを抑制することができる。これにより、異物が堆積してしまうことによって、シールリップ72が変形し難くなるといった不具合を抑制することが可能となる。また、金属バネ80の弾性が損なわれてしまうことも抑制することができる。更に、異物に塩分や金属粉が含まれていても、金属バネ80に錆びや電食が生じてしまうことを抑制することができる。<Excellent point of dust seal according to the present embodiment>
According to the
そして、本実施例に係るシールリップ72の先端においては、第2傾斜面72bの傾斜角度α2の方が第1傾斜面72aの傾斜角度α1よりも大きくなるように設定されている。これにより、シールリップ72の先端におけるピストンロッド110の外周表面に対する面圧については、面圧ピークが大気側Aに偏り、かつ大気側Aの勾配の方が、密封対象流体側Oの勾配よりも大きくなるような面圧分布となる。従って、ピストンロッド110に付着する異物を大気側Aに排出させることができ、密封対象流体側Oに異物が侵入してしまうことを抑制することができる。この点について、より詳しく説明する。仮に、ピストンロッド110の外周表面に異物が膜状に付着しているとする。この場合、ピストンロッド110に対してダストシール50が大気側Aに移動した際にロッド表面に付着する異物の膜厚は、ピストンロッド110に対してダストシール50が密封対象流体側Oに移動した際にロッド表面に付着する異物の膜厚よりも薄くなる。これは、上記のような面圧分布によるものである。以上により、ロッド表面に付着する異物は、大気側に排出されることになる。
At the tip of the
また、本実施例に係るダストシール50においては、シール本体70における環状溝71内にシールリップ72を径方向内側に押圧する金属バネ80が設けられている。従って、シールリップ72が経時的にへたってしまっても、シールリップ72によるシール機能を長期に亘って安定的に発揮させることができる。
In the
以上のように、本実施例に係るダストシール50によれば、環状溝71内に異物が堆積してしまうことを抑制することができることと、金属バネ80による機能とが相俟って、ダストシール50の耐久性を効果的に向上させることができる。
As described above, according to the
10 バッファリング
20 バックアップリング
30 パッキン
40 バックアップリング
50 ダストシール
60 補強環
61 円筒部
62 内向きフランジ部
70 シール本体
71 環状溝
72 シールリップ
72a 第1傾斜面
72b 第2傾斜面
80 金属バネ
80A 中間製品
81 第1押圧部
82 第2押圧部
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
132 第2環状溝
133 環状の切欠
134,135 ポート
A 大気側
O 密封対象流体側
S10 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 シーリングシステム
α1 傾斜角度
α2 傾斜角度DESCRIPTION OF
Claims (2)
密封対象流体側に開口する環状溝を介して内周面側に設けられると共に、密封対象流体側かつ径方向内側に伸びて、前記軸の外周表面に摺動自在に接触する弾性体製のシールリップを備え、
前記シールリップの先端には、密封対象流体側に向かうにつれて拡径する第1傾斜面と、密封対象流体側とは反対側に向かうにつれて拡径する第2傾斜面とが設けられており、第2傾斜面の傾斜角度の方が第1傾斜面の傾斜角度よりも大きいことを特徴とするダストシール。 A dust seal that seals an annular gap between the relatively reciprocating shaft and the housing and suppresses the intrusion of foreign matter,
With et provided on the inner peripheral surface side is via an annular groove that opens to the sealed fluid side, the sealed fluid side and extends radially inwardly slidably contact with the elastic body made of the outer periphery surface of said shaft With a sealing lip,
The tip of the seal lip is provided with a first inclined surface that increases in diameter toward the fluid to be sealed, and a second inclined surface that increases in diameter as it goes to the side opposite to the fluid to be sealed. The dust seal characterized in that the inclination angle of the two inclined surfaces is larger than the inclination angle of the first inclined surface.
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