JP6929807B2 - シール材 - Google Patents

Description

本発明は、油空圧機器などにおけるロッド（ピストンロッド）とシリンダとの摺動隙間に用いられるシール構造に用いられるシール材に関する。

油圧機器におけるシリンダとロッド（ピストンロッド）との摺動隙間には、油室に導入される作動油の漏れ（高圧側から低圧側への作動油の漏れ）を防止するとともに、ロッドの往復運動を円滑に実現するために、シリンダに設けられたシール溝にシール材が嵌め入れられるシール構造が採用されている。このようなシール構造は、特開２０１４−２１４７６８号公報（特許文献１）に開示されている。

特開２０１４−２１４７６８号公報

近年、シール構造によるシール性能をより高める仕様が求められている。一方で、特許文献１に開示されるシール構造においては、高圧側に位置する第１シール材と第２シール材との間に、高圧の作動油が蓄圧される場合がある。この蓄圧された作動油を高圧側に逃がすために、各シール材の高圧側の面に蓄圧防止溝が設けられる構造が開発されている。

しかし、このように蓄圧防止溝を設けた場合であっても、各シール材の外周面側がシール溝の底面に圧接されることにより、シール材がシール溝に密着して、高圧側への作動油の逃がしルートが確保されず、低圧側への作動油の漏れが懸念される。

この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、第１シール材と第２シール材との間に高圧の作動油が蓄圧されることをさらに抑制することが可能な構成を備える、シール材を提供することにある。

この発明に基づいたシール材においては、油空圧機器におけるシリンダとロッドとの摺動隙間に設けられ、上記シリンダに設けられたシール溝に載置される、高圧側と低圧側とを仕切る環状形状のシール材であって、環状形状のシール材本体と、上記シール材本体の高圧側に設けられ、半径方向に延びる蓄圧防止溝と、上記シール材本体の外周側面には、上記蓄圧防止溝に対応する位置に設けられ、上記ロッドの摺動方向に沿って延びる形態を有する蓄圧開放溝と、を備える。

他の形態においては、上記蓄圧防止溝は、上記シール材本体の周方向に沿って９０度ピッチで、４箇所に設けられ、上記蓄圧開放溝は、上記蓄圧防止溝が設けられる位置に対応して、上記シール材本体の外周面方向に沿って９０度ピッチで、４箇所に設けられている。

他の形態においては、上記蓄圧開放溝の低圧側は、当該シール材本体の下面において開放している。

このシール材によれば、第１シール材と第２シール材との間に高圧の作動油が蓄圧されることをさらに抑制することが可能な構成を備える、シール材を提供することを可能とする。

実施の形態の油圧機器に採用されるシール構造を示す断面図である。 実施の形態のシール材の斜視図である。 実施の形態のシール材の平面図である。 図３中のＩＶで囲まれた領域の部分拡大図である。 図４中のＶ方向矢視の部分拡大図である。 図５中のＶＩ−ＶＩ方向矢視断面図である。 実施の形態の蓄圧開放溝の溝形状を示す図である。 他の形態の蓄圧開放溝の溝形状を示す図である。 他の形態の蓄圧開放溝の溝形状を示す図である。

本発明に基づいた各実施の形態におけるシール材について、以下、図を参照しながら説明する。以下に説明する各実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。以下では、油空圧機器の一例として油圧シリンダを挙げているが、油圧シリンダに限定されず、広く油空圧機器に適用することが可能である。

（シール構造）
図１を参照して、本実施の形態におけるシール構造について説明する。図１は、実施の形態における油圧シリンダに採用されるシール構造を示す断面図である。図１中において、シリンダ１およびロッド（ピストンロッド）２は、説明の便宜上破線で図示している。図１に示すシール構造は、ロッド２との圧接およびロッド２の往復運動（図１中の上下方向）にともなって変形するが、シール構造を明確に理解するため、シール構造には圧力が加わっていない状態を図示している。

ロッド２の外周面の周方向に沿って環状の第１シール溝１０Ａが設けられている。この第１シール溝１０Ａには、シリンダ１とロッド２との摺動隙間を塞ぐ第１シール材１００が収容される。この第１シール材１００は、メインシール材を構成する。

ロッド２の外周面の周方向に沿って環状に設けられ、第１シール溝１０Ａよりも高圧側に、第２シール溝２０Ａが設けられている。図視において、上方側に高圧の油圧室が設けられている。第２シール溝２０Ａには、シリンダ１とロッド２との摺動隙間を塞ぐ第２シール材２００が収容される。第２シール材２００は、補助シール材を構成する。

本実施の形態では、第１シール材１００および第２シール材２００には、同一形態のシール材が用いられている。以下では、シール材１００と総称する。

本実施の形態では、第１シール溝１０Ａを挟んで、第２シール溝２０Ａとは反対側に、ロッド２の外周面の周方向に沿って環状に設けられた第３シール溝３０Ａが設けられている。第３シール溝３０Ａには、シリンダ１とロッド２との摺動隙間を塞ぐ第３シール材３００が収容される。この第３シール材３００は、外部からのダストの侵入を防止するためのダストシール材を構成する。

図視において、上方側の油圧室が設けられる側が高圧側となり、下方側が大気の低圧側となる。本実施の形態では、ダストシール材を設ける構成を採用している。

（シール材１００）
図２から図７を参照して、本実施の形態のシール材１００の構造について説明する。図２は、シール材１００の斜視図、図３は、シール材１００の平面図、図４は、図３中のＩＶで囲まれた領域の部分拡大図、図５は、図４中のＶ方向矢視の部分拡大図、図６は、図５中のＶＩ−ＶＩ方向矢視断面図、図７は、蓄圧開放溝１２の底面図である。

図２から図６を参照して、このシール材１００は環状形状のシール材本体１０を有し、高圧側に開放側を有する略Ｕ字形状の断面形状を有している。シール材本体１０は、ウレタン樹脂等の合成樹脂、天然ゴム、または、合成ゴムにより一体成型されている。

図６の断面によく表れるように、シール材本体１０は略Ｕ字形状の断面形状において、外側において上方に延びる外側リップ部１０ａと、内側において上方に延びる内側リップ部１０ｂとを含む。外側リップ部１０ａの方が、内側リップ部１０ｂに比べて上方に長くなるように設けられている。

シール材本体１０の上面側（高圧側）には、平面視において半径方向に延びる蓄圧防止溝１１が設けられている。本実施の形態では、９０度ピッチで、周方向に沿って９０度ピッチで、４箇所の位置に蓄圧防止溝１１が設けられている。

蓄圧防止溝１１は、外側リップ部１０ａと内側リップ部１０ｂとに跨るように設けられている。蓄圧防止溝１１の位置、数量は、要求される性能に応じて適宜変更することが可能である。蓄圧防止溝１１の幅Ｌ１は、約３ｍｍ〜８ｍｍ程度である。蓄圧防止溝１１の深さＤ１は、約０．３ｍｍ〜０．８ｍｍ程度である。

図４から図５を参照して、シール材本体１０の外周側面には、蓄圧防止溝１１が設けられる位置に対応して、シール材本体１０の外周面方向に沿って９０度ピッチで、４箇所に設けられている。蓄圧開放溝１２の位置、数量は、要求される性能に応じて適宜変更することが可能であるが、設けられる場合には、蓄圧防止溝１１に対応して設けられる。

蓄圧開放溝１２の上端は、外側リップ部１０ａのリップ先端部Ｒ１からの距離Ｌ４が、約１ｍｍ以上の位置からロッドの摺動方向に沿って延びるように設けられている。先端から下方に向って徐々に深くなるように設けられる。最も深くなる位置までの距離Ｌ３は、約１ｍｍ〜約１．５ｍｍである。また、幅Ｌ２は、約１ｍｍ〜２．５ｍｍで設けられる。

蓄圧開放溝１２の下端（低圧側）は、シール材本体１０の下面において開放している。蓄圧開放溝１２の深さＬ５は、約０．５ｍｍ〜約１．２ｍｍ程度である。シール材本体１０の下面の角部の全周には、約４５度の面取部（Ｃ面）が設けられている。

図７に示すように、本実施の形態の蓄圧開放溝１２の溝の形状は、半円形形状を有している。

以上本実施の形態におけるシール材本体１０によれば、蓄圧防止溝１１が設けられる位置に対応して、蓄圧開放溝１２が設けられている。これにより、たとえば、図１に示すように、第１シール材と第２シール材との間に、高圧の作動油が蓄圧される状況において、各シール材の外周面側がシール溝の底面に圧接される状況になっても、蓄圧防止溝１１が設けられる位置に対応して、蓄圧開放溝１２が設けられていることで、高圧側への作動油の逃がしルートが、蓄圧開放溝１２および蓄圧防止溝１１により確保され、第１シール材と第２シール材との間に高圧の作動油が蓄圧されることをさらに抑制することを可能とする。

その結果、低圧側への作動油の漏れを防止し、信頼性の高いシール構造を実現することが可能となる。

図８および図９を参照して、蓄圧開放溝１２の溝の他の形状について説明する。なお、図７に示したように、本実施の形態の蓄圧開放溝１２の溝の形状は、半円形形状の場合を採用したが、この形状に限定されず、図８に示すような台形形状の溝形状、図９に示すような長方形形状の溝形状であっても構わない。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ シリンダ、２ ロッド、１０ シール材、１０Ａ 第１シール溝、１０ａ 外側リップ部、１０ｂ 内側リップ部、１１ 蓄圧防止溝、１２ 蓄圧開放溝、２０Ａ 第２シール溝、３００ ダストシール材（第３シール材）、３０Ａ 第３シール溝、１００ メインシール材（第１シール材）、２００ 補助シール材（第２シール材）。

Claims (3)

1. 油空圧機器におけるシリンダとロッドとの摺動隙間に設けられ、前記シリンダに設けられたシール溝に載置される、高圧側と低圧側とを仕切る環状形状のシール材であって、
   環状形状のシール材本体と、
   前記シール材本体の高圧側に設けられ、半径方向に延びる蓄圧防止溝と、
   前記シール材本体の外周側面には、前記蓄圧防止溝に対応する位置に設けられ、前記ロッドの摺動方向に沿って延びる形態を有する蓄圧開放溝と、
   を備え、
   前記蓄圧開放溝の形状は、半円形形状である、シール材。
2. 前記蓄圧防止溝は、前記シール材本体の周方向に沿って９０度ピッチで、４箇所に設けられ、
   前記蓄圧開放溝は、前記蓄圧防止溝が設けられる位置に対応して、前記シール材本体の外周面方向に沿って９０度ピッチで、４箇所に設けられている、請求項１に記載のシール材。
3. 前記蓄圧開放溝の低圧側は、当該シール材本体の下面において開放している、請求項１または請求項２に記載のシール材。

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