JP6645580B2 - ダストシール - Google Patents

Description

本発明は、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。

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（特許文献１，２参照）。ダストシールの材料としては、ゴム、ウレタン、ＰＴＦＥなどの樹脂材料などの弾性材料が用いられている。軸とハウジングとが往復移動する用途に用いられる場合には、ダストシールによって、軸表面に固着したダストを掻き落とすために、硬度の高いものが用いられることが多い。しかし、特に硬度の高い材料により構成されるダストシールの場合には、クリープ現象によって、ダストシールにおけるリップ部が経時的にへたってしまい（塑性変形してしまい）、シール性が損なわれてしまう問題がある。そこで、ダストシールにスプリングを装着させることによって、リップ部がへたってしまっても、リップ部の外周面が径方向内側に向けて押し付けられた状態を維持させるようにする技術も知られている。

ここで、スプリングは、断面形状が略Ｕ字形状または略Ｖ字形状の環状部材により構成されることが多い。この場合、従来構造においては、スプリングの内側にダストが簡単に入り込んでしまうため、スプリング内にダストが堆積してしまい、スプリングの弾性が損なわれてしまうことがあった。また、金属製のスプリングの場合には、ダストに含まれる塩分や金属粉によって、錆びや電食が生じてしまうこともある。これらの原因によって、スプリングの機能が発揮されずに、結果的にシール性が損なわれてしまうおそれがあった。

特開２００９−１７４５５５号公報 特開２０１４−１６３４５９号公報

本発明の目的は、スプリングの機能を安定的に発揮させることで、シール性の向上を図ることを可能とするダストシール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、本発明のダストシールは、
軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するダストシールにおいて、
前記ハウジングに設けられた軸孔の内周面に固定される補強環と、
前記補強環に一体的に固定される弾性体製のシール本体と、
を備えるダストシールであって、
前記シール本体は、
前記補強環の内周面に固定される外周面側環状部と、
前記軸の外周面に対して摺動自在に設けられるリップ部を有する内周面側環状部と、
を備えると共に、
前記外周面側環状部の内周面を径方向外側に向かって押圧する外周面側押圧部と、前記内周面側環状部の外周面を径方向内側に向かって押圧する内周面側押圧部とを有する環状のスプリングが、前記シール本体の密封側にのみ装着されると共に、
前記スプリングは、
密封側からその反対側かつ径方向外側に向かって伸びる前記外周面側押圧部と、密封側からその反対側かつ径方向内側に向かって伸びる前記内周面側押圧部とを有しており、
前記外周面側環状部と内周面側環状部は、前記外周面側押圧部と前記内周面側押圧部との間に入り込むように設けられるベローズ部を介して繋がっていることを特徴とする。

本発明においては、弾性体製のシール本体に環状のスプリングが装着されることにより、リップ部を有する内周面側環状部がへたってしまっても（塑性変形してしまっても）、スプリングによって、リップ部によるシール性を発揮させることが可能となる。また、スプリングは、シール本体の密封側に装着されているため、密封側とは反対側にダストが存在していても、ダストがスプリングに付着してしまうことを抑制することができる。これにより、スプリング機能を安定的に発揮させることができる。

また、ベローズ部が設けられているため、ハウジングに対して軸が偏心してしまう場合でも、内周面側環状部は軸に追随するため、シール性を保たせることができる。

前記ベローズ部は、前記外周面側環状部における前記反対側の端部から前記密封側に向かって縮径する縮径部と、前記内周面側環状部における前記反対側の端部から前記密封側に向かって拡径する拡径部とから構成されるとよい。

前記リップ部は、リップ先端から前記反対側に向かって拡径する反対側傾斜面と、リップ先端から前記密封側に向かって拡径する密封側傾斜面とを有しており、前記反対側傾斜面の方が密封側傾斜面よりも勾配が大きいとよい。

これにより、特に、軸とハウジングが往復移動する用途に用いられる場合に、軸表面に付着したダストを密封側とは反対側に掻き出すことが可能となる。

前記内周面側環状部には、前記リップ部よりも前記密封側に金属環が固定されているとよい。

これにより、内周面側環状部の形状が安定的に保たれるため、シール性をより安定させることが可能となる。

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。

以上説明したように、本発明によれば、スプリングの機能を安定的に発揮させることで、シール性の向上を図ることができる。

図１は本発明の実施例１に係るダストシールの模式的断面図である。 図２は本発明の実施例１に係るダストシールの使用時の状態を示す模式的断面図である。 図３は本発明の実施例１に係るスプリングの中間製品の平面図である。 図４は本発明の実施例１に係るスプリングの平面図である。 図５は本発明の実施例２に係るダストシールの模式的断面図である。 図６は本発明の実施例３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。

＜ダストシール＞
図１〜図４を参照して、本実施例に係るダストシールの全体構成について説明する。図１は本発明の実施例１に係るダストシールの模式的断面図である。なお、本実施例に係るダストシールは略回転対称形状であり、図１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いる。また、各構成部材については、各部の寸法関係を分かり易くするために、外力を受けていない状態を示している。従って、各部材については、一部重なった図となっている。図２は本発明の実施例１に係るダストシールの使用時の状態を示す模式的断面図である。この図２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いる。図３は本発明の実施例１に係るスプリングの中間製品の平面図である。図４は本発明の実施例１に係るスプリングの平面図である。

油圧シリンダは、相対的に往復移動するように構成された軸（ピストンロッド）２００とハウジング（シリンダ）３００とを備えている。そして、これら軸２００とハウジング３００との間の環状隙間を封止するために、複数のシール部材からなるシーリングシステムが設けられている。このシーリングシステムは、密封側（Ｏ）の密封対象流体である油が、密封側（Ｏ）とは反対側の大気側（Ａ）に漏れないようにしつつ、外部から異物が侵入しないようにする役割を担っている。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。ダストシール１００は、シーリングシステムを構成する複数のシール部材のうち、最も大気側（Ａ）に配置されるシール部材であり、特に、異物の侵入を防止するための役割を担っている。

上記の通り、本実施例に係るダストシール１００は、軸２００とハウジング３００との間の環状隙間を封止する役割を担っている。そして、ダストシール１００は、ハウジング３００に設けられた軸孔の内周面に固定される金属製の補強環１１０と、補強環１１０に一体的に固定される弾性体製のシール本体１２０とを備えている。補強環１１０は、その外周面がハウジング３００の軸孔内周面に密着する円筒部１１１と、円筒部１１１の大気側（Ａ）の端部に設けられる内向きフランジ部１１２とから構成される。

シール本体１２０は、ゴム、ウレタン、ＰＴＦＥなどの樹脂により構成される。なお、シール本体１２０の材料として、硬度の高い材料を採用することで、軸表面の異物を掻き落とす機能を発揮させることができる。そして、シール本体１２０は、補強環１１０の内周面に固定される外周面側環状部１２１と、軸２００の外周面に対して摺動自在に設けられるリップ部１２３ａを有する内周面側環状部１２３とを備えている。また、これら外周面側環状部１２１と内周面側環状部１２３は、ベローズ部１２２を介して繋がっている。本実施例に係るベローズ部１２２は、外周面側環状部１２１における大気側（Ａ）の端部から密封側（Ｏ）に向かって縮径する縮径部１２２ａと、内周面側環状部１２３における大気側（Ａ）の端部から密封側（Ｏ）に向かって拡径する拡径部１２２ｂとから構成される。また、リップ部１２３ａは、リップ先端から大気側（Ａ）に向かって拡径する反対側傾斜面１２３ａ１と、リップ先端から密封側（Ｏ）に向かって拡径する密封側傾斜面１２３ａ２とを有している。そして、反対側傾斜面１２３ａ１の方が密封側傾斜面１２３ａ２よりも勾配が大きくなるように設計されている。

そして、本実施例に係るダストシール１００においては、シール本体１２０の密封側（Ｏ）に、金属製の環状のスプリング１３０が装着されている。このスプリング１３０は、シール本体１２０における外周面側環状部１２１の内周面を径方向外側に向かって押圧する外周面側押圧部１３１と、内周面側環状部１２３の外周面を径方向内側に向かって押圧する内周面側押圧部１３２とを有している。より具体的には、スプリング１３０は、密封側（Ｏ）から大気側（Ａ）かつ径方向外側に向かって伸びる外周面側押圧部１３１と、密封側（Ｏ）から大気側（Ａ）かつ径方向内側に向かって伸びる内周面側押圧部１３２とを有している。また、本実施例においては、外周面側押圧部１３１の先端付近の外周面は、スプリング１３０をシール本体１２０に装着し易くし、かつ装着安定性を高めるために、外周面側環状部１２１の内周面に倣った形状かつ寸法に設定されている。つまり、外周面側押圧部１３１の先端付近の外周面と外周面側環状部１２１の内周面はいずれも円柱面であり、かつこれらの外径と内径が略同一となるように設計されている。また、スプリング１３０の内周面側押圧部１３２の先端の内径は、内周面側環状部１２３の外周面の外径よりも小さくなるように設計されている。これにより、内周面側押圧部１３２は径方向内側に押圧され、リップ部１２３ａのリップ先端は軸２００の外周面に対して密着した状態が維持される。

ここで、スプリング１３０の製法について、図３及び図４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１３０ａを製作する（図３参照）。この中間製品１３０ａの径方向の中央付近Ｓ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３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、スプリング１３０を得ることができる。なお、図４は折り曲げ加工により得られたスプリング１３０の平面図を示している。

＜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１００においては、弾性体製のシール本体１２０に環状のスプリング１３０が装着されている。これにより、リップ部１２３ａを有する内周面側環状部１２３がへたってしまっても（塑性変形してしまっても）、スプリング１３０によって、リップ部１２３ａによるシール性を発揮させることが可能となる。従って、長期に亘り、シール性を発揮させることができる。そして、本実施例に係るダストシール１００においては、スプリング１３０は、シール本体１２０の密封側（Ｏ）に装着されている。そのため、大気側（Ａ）にダストが存在していても、ダストがスプリング１３０に付着してしまうことを抑制することができる。これにより、スプリング１３０内にダストが堆積してしまうことはなく、スプリング１３０の弾性が損なわれてしまうことを抑制することができる。また、金属製のスプリング１３０が、ダストに含まれる塩分や金属粉によって、錆びや電食が生じてしまうことを抑制することもできる。以上のことから、スプリング機能を安定的に発揮させることができる。

また、本実施例に係るシール本体１２０は、外周面側環状部１２１と内周面側環状部１２３は、ベローズ部１２２を介して繋がっている。そのため、ハウジング３００に対して軸２００が偏心してしまう場合でも、内周面側環状部１２３は軸２００に追随するため、シール性を保たせることができる。

また、本実施例に係るリップ部１２３ａは、リップ先端から大気側（Ａ）に向かって拡径する反対側傾斜面１２３ａ１と、リップ先端から密封側（Ｏ）に向かって拡径する密封側傾斜面１２３ａ２とを有しており、反対側傾斜面１２３ａ１の方が密封側傾斜面１２３ａ２よりも勾配が大きくなるように設計されている。これにより、軸２００とハウジング３００が往復移動する際に、軸表面に付着したダストを大気側（Ａ）に掻き出すことが可能となる。

（実施例２）
図５には、本発明の実施例２が示されている。本実施例においては、シール本体におけるベローズ部の構成が上記実施例１とは異なる場合の構成について示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図５は本発明の実施例２に係るダストシールの模式的断面図である。なお、本実施例に係るダストシールは略回転対称形状であり、図５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いる。また、各構成部材については、各部の寸法関係を分かり易くするために、外力を受けていない状態を示している。従って、各部材については、一部重なった図となっている。

本実施例に係るダストシール１００ａにおいても、上記実施例１の場合と同様に、補強環１１０と、シール本体１２０と、スプリング１３０とを備えている。補強環１１０とスプリング１３０の構成については、上記実施例１の場合と同一の構成であるので、その説明は省略する。

また、本実施例に係るシール本体１２０においても、ゴム、ウレタン、ＰＴＦＥなどの樹脂により構成される。そして、シール本体１２０は、補強環１１０の内周面に固定される外周面側環状部１２１と、軸２００の外周面に対して摺動自在に設けられるリップ部１２３ａを有する内周面側環状部１２３とを備えている。これら外周面側環状部１２１と内周面側環状部１２３についても、上記実施例１の場合と同一の構成であるので、その説明は省略する。

そして、本実施例に係るシール本体１２０においても、上記実施例１の場合と同様に、外周面側環状部１２１と内周面側環状部１２３は、ベローズ部１２４を介して繋がっている。そして、本実施例に係るベローズ部１２４においても、外周面側環状部１２１における大気側（Ａ）の端部から密封側（Ｏ）に向かって縮径する縮径部１２４ａと、内周面側環状部１２３における大気側（Ａ）の端部から密封側（Ｏ）に向かって拡径する拡径部１２４ｂとから構成される。本実施例の場合には、縮径部１２４ａと拡径部１２４ｂの中心軸線方向（軸２００の中心軸線方向）の距離が、上記実施例１の場合と比べて短い点のみが、上記実施例１の場合と異なっている。

以上のように構成される本実施例に係るダストシール１００ａにおいても、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。また、本実施例の場合には、縮径部１２４ａと拡径部１２４ｂの上記中心軸線方向の距離が、上記実施例１の場合と比べて短い。そのため、縮径部１２４ａと拡径部１２４ｂにより形成される環状溝内に、ダストが溜まってしまうことを抑制することができる。これにより、ベローズ部１２４の径方向への伸縮が妨げられてしまうことを抑制することができる。従って、粘土質のダストが飛散してくるような環境下で用いられる場合には、本実施例に係るダストシール１００ａを採用すると好適である。

（実施例３）
図６には、本発明の実施例３が示されている。本実施例においては、上記実施例２で示した構成において、シール本体の内周面側環状部に金属環が固定される場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例２と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図６は本発明の実施例３に係るダストシールの模式的断面図である。なお、本実施例に係るダストシールは略回転対称形状であり、図６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いる。また、各構成部材については、各部の寸法関係を分かり易くするために、外力を受けていない状態を示している。従って、各部材については、一部重なった図となっている。

本実施例に係るダストシール１００ｂにおいても、上記実施例１及び実施例２の場合と同様に、補強環１１０と、シール本体１２０と、スプリング１３０とを備えている。補強環１１０とスプリング１３０の構成については、上記実施例１の場合と同一の構成であるので、その説明は省略する。

また、本実施例に係るシール本体１２０においても、ゴム、ウレタン、ＰＴＦＥなどの樹脂により構成される。そして、シール本体１２０は、補強環１１０の内周面に固定される外周面側環状部１２１と、軸２００の外周面に対して摺動自在に設けられるリップ部１２３ａを有する内周面側環状部１２３とを備えている。外周面側環状部１２１についても、上記実施例１の場合と同一の構成であるので、その説明は省略する。また、本実施例に係るシール本体１２０においても、上記実施例１の場合と同様に、外周面側環状部１２１と内周面側環状部１２３は、ベローズ部１２４を介して繋がっている。本実施例に係るベローズ部１２４の構成は、上記実施例２の場合と同一の構成であるので、その説明は省略する。

そして、本実施例に係るシール本体１２０においては、内周面側環状部１２３には、リップ部１２３ａよりも密封側（Ｏ）に金属環１４０が固定されている。なお、リップ部１２３ａの構成については、上記実施例１の場合と同一の構成である。

以上のように構成される本実施例に係るダストシール１００ｂにおいても、上記実施例２の場合と同様の効果を得ることができる。また、本実施例の場合には、内周面側環状部１２３には、リップ部１２３ａよりも密封側（Ｏ）に金属環１４０が固定されているため、内周面側環状部１２３の形状が安定的に保たれる。これにより、シール性をより安定させることが可能となる。

なお、本実施例においては、金属環１４０が内周面側環状部１２３の内周面側に設けられる場合の構成を示したが、金属環１４０は内周面側環状部１２３の外周面側に設けてもよいし、内周面側環状部１２３の内部に設けてもよい。また、本実施例においては、上記実施例２に示すダストシール１００ａに対して金属環１４０を設ける場合の構成を示したが、上記実施例１に示すダストシール１００に対して金属環１４０を設けてもよい。

（その他）
上記各実施例においては、ベローズ部について、山部が１箇所のみ設けられる場合の構成を示した。しかしながら、ベローズ部については、山部と谷部が複数設けられるように構成することも可能である。

１００，１００ａ，１００ｂ ダストシール
１１０ 補強環
１１１ 円筒部
１１２ 内向きフランジ部
１２０ シール本体
１２１ 外周面側環状部
１２２，１２４ ベローズ部
１２２ａ，１２４ａ 縮径部
１２２ｂ，１２４ｂ 拡径部
１２３ 内周面側環状部
１２３ａ リップ部
１２３ａ１ 反対側傾斜面
１２３ａ２ 密封側傾斜面
１３０ スプリング
１３０ａ 中間製品
１３１ 外周面側押圧部
１３２ 内周面側押圧部
１４０ 金属環
２００ 軸
３００ ハウジング

Claims (4)

1. 軸とハウジングとの間の環状隙間を封止するダストシールにおいて、
   前記ハウジングに設けられた軸孔の内周面に固定される補強環と、
   前記補強環に一体的に固定される弾性体製のシール本体と、
   を備えるダストシールであって、
   前記シール本体は、
   前記補強環の内周面に固定される外周面側環状部と、
   前記軸の外周面に対して摺動自在に設けられるリップ部を有する内周面側環状部と、
   を備えると共に、
   前記外周面側環状部の内周面を径方向外側に向かって押圧する外周面側押圧部と、前記内周面側環状部の外周面を径方向内側に向かって押圧する内周面側押圧部とを有する環状のスプリングが、前記シール本体の密封側にのみ装着されると共に、
   前記スプリングは、
   密封側からその反対側かつ径方向外側に向かって伸びる前記外周面側押圧部と、密封側からその反対側かつ径方向内側に向かって伸びる前記内周面側押圧部とを有しており、
   前記外周面側環状部と内周面側環状部は、前記外周面側押圧部と前記内周面側押圧部との間に入り込むように設けられるベローズ部を介して繋がっていることを特徴とするダストシール。
2. 前記ベローズ部は、前記外周面側環状部における前記反対側の端部から前記密封側に向かって縮径する縮径部と、前記内周面側環状部における前記反対側の端部から前記密封側に向かって拡径する拡径部とから構成されることを特徴とする請求項１に記載のダストシール。
3. 前記リップ部は、リップ先端から前記反対側に向かって拡径する反対側傾斜面と、リップ先端から前記密封側に向かって拡径する密封側傾斜面とを有しており、前記反対側傾斜面の方が密封側傾斜面よりも勾配が大きいことを特徴とする請求項１または２に記載のダストシール。
4. 前記内周面側環状部には、前記リップ部よりも前記密封側に金属環が固定されているこ
   とを特徴とする請求項１，２または３に記載のダストシール。

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