JP7390787B2 - シール装置 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 平成３０年１月１８日に、ゴミ処理場（パンカラン５番通り、チカティウディン村、バンタルグバン地区、ブカシ市１７１５３、西ジャワ、インドネシア）で行われた試験において公開

本開示は、油圧シリンダのシール装置に関する。

建設機械は、作業機と、作業機を作動させるために伸縮する油圧シリンダとを備える。油圧シリンダは、油圧シリンダのシリンダヘッドとロッドとの境界をシールするシール装置を備える。シール装置は、油圧シリンダの内部空間の作動油が油圧シリンダの外部空間に漏出したり、油圧シリンダの外部空間の異物が油圧シリンダの内部空間に侵入したりすることを抑制する。油圧シリンダの外部空間の異物が油圧シリンダの内部空間に侵入することを抑制するダストシールの一例が特許文献１に開示されている。

特開２０１３－２２４７３２号公報

ダストシールは、異物と頻繁に接触するため劣化し易い。ダストシールが劣化した場合、新たなダストシールに交換される。ダストシールの交換頻度が高い場合、交換作業に要する時間が長くなると、油圧シリンダを備えた建設機械の稼働率が低下する。そのため、ダストシールを短時間で交換できる技術が要望される。

本開示は、ダストシールのようなシールを短時間で交換することができるシール装置を提供することを目的とする。

本開示に従えば、油圧シリンダのシリンダヘッドよりも伸張方向側において前記油圧シリンダのロッドの外周に配置され、対向する一対の第１対向面を有する環状のシールと、前記シールの外周に配置される保持部材と、前記保持部材の外周に配置され、前記保持部材の外面に接触し、収縮方向に向かって内径が大きくなるテーパ状の内面を有する固定部材と、を備えるシール装置が提供される。

本開示によれば、シールを短時間で交換することができる。

図１は、実施形態に係る油圧シリンダの一部を示す断面図である。 図２は、実施形態に係る油圧シリンダの一部を示す分解斜視図である。 図３は、実施形態に係るダストシールを示す平面図である。 図４は、実施形態に係るダストシールを示す正面図である。 図５は、実施形態に係るダストシールを示す断面図である。 図６は、実施形態に係る保持部材を示す正面図である。 図７は、実施形態に係る保持部材を示す断面図である。 図８は、実施形態に係るシール装置の交換方法を説明するための図である。 図９は、実施形態に係るシール装置の交換方法を説明するための図である。 図１０は、実施形態に係るシール装置の交換方法を説明するための図である。 図１１は、実施形態に係るシール装置の一部を模式的に示す断面図である。 図１２は、実施形態に係るシール装置の一部を拡大した断面図である。 図１３は、実施形態に係るダストシール及び保持部材の一部を示す正面図である。 図１４は、実施形態に係るダストシール及び保持部材の一部を示す正面図である。 図１５は、実施形態に係るシール装置の一部を拡大した断面図である。

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

［油圧シリンダ］
図１は、実施形態に係る油圧シリンダ１の一部を示す断面図である。図２は、実施形態に係る油圧シリンダ１の一部を示す分解斜視図である。図１及び図２に示すように、油圧シリンダ１は、シリンダチューブ２と、シリンダチューブ２に接続されるシリンダヘッド３と、シリンダヘッド３に接続されるハウジング４と、シリンダチューブ２、シリンダヘッド３、及びハウジング４に対して移動可能なロッド５と、シリンダヘッド３及びハウジング４の少なくとも一方とロッド５との境界をシールするシール装置６とを備える。

シリンダチューブ２、シリンダヘッド３、及びハウジング４のそれぞれは、実質的に円筒状又は円環状の部材である。ロッド５は、実質的に円柱状の部材である。シリンダチューブ２の中心軸とシリンダヘッド３の中心軸とハウジング４の中心軸とロッド５の中心軸とは、実質的に一致する。以下の説明においては、シリンダチューブ２の中心軸、シリンダヘッド３の中心軸、ハウジング４の中心軸、及びロッド５の中心軸を適宜、中心軸ＡＸ、と総称する。

また、以下の説明においては、中心軸ＡＸに平行な方向を適宜、軸方向、と称し、中心軸ＡＸの放射方向を適宜、半径方向、と称し、中心軸ＡＸを中心とする回転方向を適宜、周方向、と称する。

ロッド５は、シリンダチューブ２から抜去されるように又はシリンダチューブ２に挿入されるように、軸方向に移動する。ロッド５がシリンダチューブ２から抜去されることにより、油圧シリンダ１は伸張する。ロッド５がシリンダチューブ２に挿入されることにより、油圧シリンダ１は収縮する。以下の説明において、油圧シリンダ１が伸張するようにロッド５が移動する方向を適宜、伸張方向、と称し、油圧シリンダ１が収縮するようにロッド５が移動する方向を適宜、収縮方向、と称する。伸張方向は、ロッド５がシリンダチューブ２に近付く方向を含む。収縮方向は、ロッド５がシリンダチューブ２から離れる方向を含む。

シリンダチューブ２は、油圧シリンダ１の内部空間を規定する。シリンダチューブ２の伸張方向側の端面にシリンダヘッド３が接続される。シリンダチューブ２の収縮方向側の端面にボトム（不図示）が接続される。シリンダチューブ２は、ロッド５の他端部に連結されるピストン（不図示）を移動可能に支持する。ピストンは、シリンダチューブ２の内部空間をヘッド室とボトム室とに区画する。油圧シリンダ１の伸縮動作に対応して、ボトム室又はヘッド室に作動油が供給される。

シリンダヘッド３は、ロッド５を移動可能に支持する。シリンダヘッド３は、シリンダチューブ２の伸張方向側の端面に接続される。シリンダチューブ２とシリンダヘッド３とは固定される。

ハウジング４は、シール装置６の少なくとも一部を保持する。ハウジング４は、シリンダヘッド３の伸張方向側の端面に接続される。ハウジング４は、複数のボルト１１によりシリンダヘッド３に着脱可能に接続される。シリンダヘッド３とハウジング４とは固定される。

ロッド５は、中心軸ＡＸの軸方向に移動可能である。ロッド５は、シリンダヘッド３の内面に摺動可能に支持される。ロッド５の一端部に円環状のロッドヘッド５Ａが設けられる。ロッド５は、ロッドヘッド５Ａを介して、建設機械の作業機に連結される。

［シール装置］
シール装置６は、シリンダヘッド３の内面及びハウジング４の内面の少なくとも一方とロッド５の外面との境界をシールするロッドシール装置である。シール装置６は、油圧シリンダ１の外部空間の異物が油圧シリンダ１の内部空間に侵入することを抑制する。シール装置６は、油圧シリンダ１の内部空間の作動油が油圧シリンダ１の外部空間に漏出することを抑制する。

シール装置６は、ロッドシール７と、ダストシール８と、ダストシール８の外周に配置される保持部材９と、保持部材９の外周に配置される固定部材１０とを有する。

ロッドシール７は、油圧シリンダ１の内部空間の作動油が油圧シリンダ１の外部空間に漏出することを抑制する。ロッドシール７は、円環状の部材である。ロッドシール７は、シリンダヘッド３の内面とロッド５の外面との間に配置される。ロッドシール７は、シリンダヘッド３に保持される。ロッドシール７の少なくとも一部は、ロッド５の外面に接触する。実施形態において、ロッドシール７は、軸方向に配置されるロッドシール７１及びロッドシール７２を含む。ロッドシール７１は、ロッドシール７２よりも伸張方向側に配置される。

ロッドシール７が２つのロッドシール７１，７２を含むことにより、油圧シリンダ１の内部空間の作動油が油圧シリンダ１の外部空間に漏出することが抑制される。なお、ロッドシール７は、シリンダヘッド３とロッド５との間に１つだけ設けられてもよいし、３つ以上の任意の数設けられてもよい。

ダストシール８は、油圧シリンダ１の外部空間の異物が油圧シリンダ１の内部空間に侵入することを抑制する。ダストシール８は、円環状の部材である。ダストシール８は、ロッド５の外周に配置される。ダストシール８は、ロッドシール７よりも伸張方向側に配置される。ダストシール８は、シリンダヘッド３よりも伸張方向側において、ロッド５の外周に配置される。ダストシール８の少なくとも一部は、ロッド５の外面に接触する。実施形態において、ダストシール８は、軸方向に配置されるダストシール８１及びダストシール８２を含む。ダストシール８１は、ダストシール８２よりも伸張方向側に配置される。

ダストシール８１の少なくとも一部は、ハウジング４よりも伸張方向側に配置される。ダストシール８１は、保持部材９の内面とロッド５の外面との間に配置される。ダストシール８１は、保持部材９に保持される。ダストシール８２は、ハウジング４の内面とロッド５の外面との間に配置される。ダストシール８２は、ハウジング４に保持される。

ダストシール８が２つのダストシール８１，８２を含むことにより、油圧シリンダ１の外部空間の異物が油圧シリンダ１の内部空間に侵入することが抑制される。なお、ダストシール８２は、省略されてもよいし、複数設けられてもよい。例えば、ダストシール８２がハウジング４とロッド５との間に１つ又は複数設けられてもよいし、シリンダヘッド３とロッド５との間に１つ又は複数設けられてもよい。

図２に示すように、ダストシール８１は、一対の第１対向面１５６Ａ，１５６Ｂを有する。円環状のダストシール８１の一部を切断することによって、一対の第１対向面１５６Ａ，１５６Ｂが形成される。ダストシール８１の一対の第１対向面１５６Ａ，１５６Ｂが接続されることにより、円環状のダストシール８１が形成される。

保持部材９は、ダストシール８１を保持する。保持部材９は、円環状の部材である。保持部材９は、ハウジング４よりも伸張方向側において、ダストシール８１の外周に配置される。

保持部材９は、ダストシール８１の外周の一部に配置される第１保持部材９Ａと、ダストシール８１の外周の一部に配置される第２保持部材９Ｂとを含む。第１保持部材９Ａ及び第２保持部材９Ｂのそれぞれは、円弧状の部材である。円環状の保持部材９を半分に切断することによって、第１保持部材９Ａ及び第２保持部材９Ｂのそれぞれが形成される。円環状の保持部材９を半分に切断するとは、保持部材９の中心軸を通り、保持部材９の中心軸と平行な面において切断することをいう。第１保持部材９Ａと第２保持部材９Ｂとが接続されることにより、円環状の保持部材９が形成される。保持部材９は、例えば黄銅のような金属製である。

固定部材１０は、ダストシール８１及び保持部材９を保持する。固定部材１０は、ダストシール８１及び保持部材９をハウジング４に固定する。固定部材１０は、実質的に円環状の部材である。固定部材１０は、ハウジング４よりも伸張方向側において、保持部材９の外周に配置される。固定部材１０は、例えば鉄鋼のような金属製である。

固定部材１０は、ハウジング４の伸張方向側の端面に接続される。固定部材１０は、複数のボルト１２により、ハウジング４に着脱可能に接続される。すなわち、固定部材１０は、ボルト１２により、ハウジング４を介してシリンダヘッド３に着脱可能に接続される。ハウジング４と固定部材１０とは固定される。固定部材１０がハウジング４に固定されることにより、固定部材１０に保持されているダストシール８１及び保持部材９がハウジング４に固定される。

固定部材１０は、保持部材９の外面２２に対向する内面３１と、外面３２と、外面３２から中心軸ＡＸの半径方向外側に突出する複数の凸部１０Ｂと、凸部１０Ｂのそれぞれに設けられる孔１０Ａとを有する。ボルト１２の軸部の少なくとも一部は、孔１０Ａに配置される。ボルト１２の先端部にねじ山が設けられる。ハウジング４に孔４Ａが設けられる。シリンダヘッド３にも孔（不図示）が設けられる。シリンダチューブ２の伸長方向側の端面にねじ溝を有するねじ孔が設けられる。ボルト１２の先端部は、固定部材１０の孔１０Ａ、ハウジング４の孔４Ａ、及びシリンダヘッド３の孔を介して、シリンダチューブ２のねじ孔に挿入される。ボルト１２のねじ山とシリンダチューブ２のねじ孔のねじ溝とが結合されることにより、固定部材１０は、ハウジング４、シリンダヘッド３、及びシリンダチューブ２に固定される。ボルト１２のねじ山とシリンダチューブ２のねじ孔のねじ溝との結合が解除されることにより、固定部材１０は、ハウジング４から外される。

保持部材９の外面２２は、中心軸ＡＸの半径方向外側を向く。固定部材１０の内面３１は、中心軸ＡＸの半径方向内側を向く。固定部材１０の外面３２は、中心軸ＡＸの半径方向外側を向く。固定部材１０の内面３１は、保持部材９の外面２２に接触する。固定部材１０の内面３１は、収縮方向に向かって内径が大きくなるテーパ状である。保持部材９の外面２２は、収縮方向に向かって外径が大きくなるテーパ状である。

［ダストシール］
図３は、実施形態に係るダストシール８１を示す平面図である。図４は、実施形態に係るダストシール８１を示す正面図である。図５は、実施形態に係るダストシール８１を示す断面図である。

図３、図４、及び図５に示すように、ダストシール８１は、シールリング１３と、アウターリング１４とを含む。シールリング１３とアウターリング１４とは一体である。

シールリング１３は、円環状の部材である。シールリング１３は、弾性体である。シールリング１３は、ゴム製である。シールリング１３を形成する材料として、ウレタンゴム、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）、シリコンゴム、及びフッ素ゴムの少なくとも一つが例示される。なお、シールリング１３は、合成樹脂製でもよい。

シールリング１３は、少なくとも一部がロッド５の外面に接触するリップ部１３Ａと、中心軸ＡＸの半径方向においてリップ部１３Ａよりも外側に配置される外環部１３Ｂとを有する。リップ部１３Ａは、外環部１３Ｂから伸長方向側に向かって中心軸ＡＸに接近するように延在する。リップ部１３Ａ及び外環部１３Ｂのそれぞれは、弾性体である。

アウターリング１４は、円環状の部材である。アウターリング１４は、金属製である。アウターリング１４を形成する材料として、冷間圧延鋼板のような鉄鋼又はステンレス鋼が例示される。アウターリング１４により、ダストシール８１の剛性及び強度が維持される。

アウターリング１４は、円筒部１４Ａと、中心軸ＡＸの半径方向において円筒部１４Ａよりも内側に配置されるフランジ部１４Ｂとを有する。フランジ部１４Ｂは、円筒部１４Ａの伸張方向側の端部から半径方向内側に突出するように設けられる。アウターリング１４の円筒部１４Ａの外面４２（図５参照）は、保持部材９の内面２１（図７参照）に接触する。

外環部１３Ｂの少なくとも一部は、半径方向において円筒部１４Ａよりも内側に配置される。アウターリング１４は、外環部１３Ｂに固定される。フランジ部１４Ｂは、外環部１３Ｂに埋まるように配置される。すなわち、外環部１３Ｂは、金属製のアウターリング１４を含む。リップ部１３Ａにアウターリング１４は存在しない。

ダストシール８１は、ロッド５の外面に対向する内面４１と、内面４１の反対方向を向く外面４２と、伸長方向側を向く端面４３と、ロッド５の外面に接触する先端部４４とを有する。

ダストシール８１の外面４２は、半径方向外側を向く。外面４２は、円筒部１４Ａの外面及び外環部１３Ｂの外面を含む。端面４３は、中心軸ＡＸに平行な軸方向において伸張方向側を向く。端面４３は、外環部１３Ｂの表面を含む。先端部４４は、リップ部１３Ａに配置される。シリンダヘッド３及びハウジング４に対してロッド５が軸方向に移動するとき、リップ部１３Ａの先端部４４がロッド５の外面に密着した状態を維持しながら摺動する。

図３及び図４に示すように、ダストシール８１の一部は切断されている。ダストシール８１は、対向する一対の第１対向面１５６Ａ，１５６Ｂを有する。第１対向面１５６Ａは、リップ部１３Ａに形成された対向面１５Ａ及び外環部１３Ｂに形成された対向面１６Ａを含む。第１対向面１５６Ｂは、リップ部１３Ａに形成された対向面１５Ｂ及び外環部１３Ｂに形成された対向面１６Ｂを含む。

ダストシール８１は、リップ部１３Ａに形成された分離部１５と、アウターリング１４を含む外環部１３Ｂに形成された分離部１６とを有する。

分離部１５は、リップ部１３Ａの周方向において１箇所に形成される。上述ように、リップ部１３Ａは、ゴムのような弾性体で形成される。分離部１５は、刃厚の薄いもの例えばナイフのような第１工具を用いてリップ部１３Ａを切断することにより形成される。分離部１５が形成されることにより、リップ部１３Ａには、対向する一対の対向面１５Ａ，１５Ｂが形成される。分離部１５の間隙（切り代）の寸法Ｗ１は、実質的に零である。第１工具によるリップ部１３Ａの切断後において、一方の対向面１５Ａと他方の対向面１５Ｂとは接触する。なお、第１工具によるリップ部１３Ａの切断後において、一方の対向面１５Ａと他方の対向面１５Ｂとは離れていてもよい。

分離部１６は、外環部１３Ｂの周方向において２箇所に形成される。２箇所の分離部１６は、中心軸ＡＸを通過する１本の線上に形成される。すなわち、２箇所の分離部１６は、中心軸ＡＸを介して対向する位置に形成される。上述のように、外環部１３Ｂは、金属製のアウターリング１４を含む。分離部１６は、刃厚の厚いもの例えば砥石のような第２工具を用いてアウターリング１４を含む外環部１３Ｂを切断することにより形成される。分離部１６が形成されることにより、アウターリング１４を含む外環部１３Ｂには、対向する一対の対向面１６Ａ，１６Ｂが形成される。第２工具による外環部１３Ｂの切断後において、一方の対向面１６Ａと他方の対向面１６Ｂとは間隙を介して対向する。分離部１６の間隙の寸法Ｗ２は、例えば１［ｍｍ］である。金属性のアウターリング１４が第２工具で切断されるので、寸法Ｗ２の切り代が形成される。

ダストシール８１の周方向において、分離部１５は、２つの分離部１６のうち一方の分離部１６と実質的に同一位置に形成される。第１対向面１５６Ａは、ダストシール８１の周方向において実質的に同一位置に形成された対向面１５Ａ及び対向面１６Ａを含む。第１対向面１５６Ｂは、ダストシール８１の周方向において実質的に同一位置に形成された対向面１５Ｂ及び対向面１６Ｂを含む。

分離部１６は２箇所に形成されるものの、分離部１５は１箇所に形成される。ダストシール８１は分離されない。図２に示したように、ダストシール８１は、円弧状の形状を維持したまま、容易に変形可能である。

［保持部材］
図６は、実施形態に係る保持部材９を示す正面図である。図７は、実施形態に係る保持部材９を示す断面図である。保持部材９は、円環状の部材である。保持部材９は、金属製である。保持部材９を形成する材料として、黄銅が例示される。

図６に示すように、保持部材９の一部は切断されている。保持部材９は、分離部１７を有する。分離部１７は、保持部材９の周方向において２箇所に形成される。２箇所の分離部１７は、中心軸ＡＸを通過する１本の線上に形成される。すなわち、２箇所の分離部１７は、中心軸ＡＸを介して対向する位置に形成される。上述のように、保持部材９は、黄銅のような金属製である。分離部１７は、例えば砥石のような第３工具を用いて保持部材９を切断することにより形成される。分離部１７が形成されることにより、保持部材９には、対向する一対の第２対向面１７Ａ，１７Ｂが形成される。第３工具による保持部材９の切断後において、一方の第２対向面１７Ａと他方の第２対向面１７Ｂとは間隙を介して対向する。分離部１７の間隙の寸法Ｗ３は、例えば１［ｍｍ］である。

円環状の保持部材９が２箇所で切断されることにより、円弧状の第１保持部材９Ａ及び円弧状の第２保持部材９Ｂが形成される。第１保持部材９Ａの外形及び寸法と第２保持部材９Ｂの外形及び寸法とは切断面を基準に対称である。第１保持部材９Ａは、中心軸ＡＸの周方向において第１保持部材９Ａの一方側に配置される第１端面９１と、中心軸ＡＸの周方向において第１保持部材９Ａの他方側に配置される第２端面９２とを有する。第２保持部材９Ｂは、中心軸ＡＸの周方向において第２保持部材９Ｂの一方側に配置される第３端面９３と、中心軸ＡＸの周方向において第２保持部材９Ｂの他方側に配置される第４端面９４とを有する。第１端面９１と第３端面９３とは対向する。第２端面９２と第４端面９４とは対向する。

対向する一対の第２対向面１７Ａ，１７Ｂは、第１保持部材９Ａの第１端面９１及び第２保持部材９Ｂの第３端面９３を含む。対向する一対の第２対向面１７Ａ，１７Ｂは、第１保持部材９Ａの第２端面９２及び第２保持部材９Ｂの第４端面９４を含む。

図７に示すように、保持部材９は、ダストシール８１の外周に配置される第１円筒部９５と、ダストシール８１の外周に配置され、第１円筒部９５よりも収縮方向側に配置される第２円筒部９６と、ダストシール８１の外環部１３Ｂよりも伸張方向側に配置される支持部９７とを有する。

また、保持部材９は、ダストシール８１の外面４２に対向する内面２１と、固定部材１０の内面３１に対向する外面２２と、ハウジング４の内面に対向する外面２３と、ダストシール８１の伸張方向側の端面４３に対向する支持面２４とを有する。

固定部材１０の内面３１に対向する保持部材９の外面２２は、収縮方向側に向かって外径が大きくなるテーパ状である。

ハウジング４の内面に対向する保持部材９の外面２３の外径は、外面２２の外径よりも小さい。外面２３は、第２円筒部９６に配置される。第２円筒部９６は、ハウジング４の内側に嵌ることができる。外面２２は、第１円筒部９５に配置される。第２円筒部９６がハウジング４の内側に嵌った状態で、第１円筒部９５は、ハウジング４よりも伸張方向側に配置される。

［交換方法］
次に、シール装置６の交換方法について説明する。図８、図９、及び図１０のそれぞれは、実施形態に係るシール装置６の交換方法を説明するための図である。

はじめに、ダストシール８１を油圧シリンダ１に取り付ける方法について説明する。図８に示すように、ロッド５の外周にダストシール８１が配置され、ダストシール８１の外周に保持部材９が配置される。作業者は、リップ部１３Ａに設けられた一対の第１対向面１５６Ａ，１５６Ｂを有するダストシール８１を、一対の第１対向面１５６Ａ，１５６Ｂが対向するように、シリンダヘッド３及びハウジング４よりも伸張方向側において、ロッド５の外周に配置する。ダストシール８１は、周方向において実質的に同一位置に設けられた分離部１５及び分離部１６を有する。そのため、作業者は、油圧シリンダ１が建設機械に搭載されている状態、且つ、ロッド５の少なくとも一部がシリンダチューブ２に挿入されている状態で、ロッド５の外周にダストシール８１を容易に配置することができる。

ロッド５の外周にダストシール８１を配置した後、作業者は、油圧シリンダ１が建設機械に搭載されている状態、且つ、ロッド５の少なくとも一部がシリンダチューブ２に挿入されている状態で、ダストシール８１の外周に保持部材９を配置する。ロッドヘッド５Ａが大きいため、環状で一体の部材がそのまま取り付け及び取り外しができない。作業者は、第１保持部材９Ａの第１端面９１と第２保持部材９Ｂの第３端面９３とが対向し、第１保持部材９Ａの第２端面９２と第２保持部材９Ｂの第４端面９４とが対向するように、ダストシール８１の外周に第１保持部材９Ａ及び第２保持部材９Ｂを配置する。保持部材９は、第１保持部材９Ａと第２保持部材９Ｂとに分割されている。そのため、作業者は、ロッド５の少なくとも一部がシリンダチューブ２に挿入されている状態で、ダストシール８１の外周に保持部材９を容易に配置することができる。

次に、図９に示すように、保持部材９の外周に固定部材１０が配置される。固定部材１０は、ダストシール８１及び保持部材９よりも伸張方向側において、ロッド５の外周に予め配置されている。作業者は、保持部材９及びダストシール８１に対して固定部材１０を収縮方向側に移動する。これにより、固定部材１０の内側に保持部材９が配置され、固定部材１０の内面３１と保持部材９の外面２２とが接触する。

図１０に示すように、固定部材１０がボルト１２によりハウジング４に固定される。作業者は、固定部材１０の孔１０Ａ、ハウジング４の孔４Ａ、及びシリンダヘッド３の孔を介して、シリンダチューブ２のねじ孔にボルト１２の先端部を挿入した後、ボルト１２の先端部のねじ山とシリンダチューブ２のねじ孔のねじ溝とが結合されるように、ボルト１２を操作する。これにより、固定部材１０がハウジング４に固定される。

図１１は、実施形態に係るシール装置６の一部を模式的に示す断面図である。図１２は、実施形態に係るシール装置６の一部を拡大した断面図である。

保持部材９の外面２２のテーパ角度θａは、固定部材１０の内面３１のテーパ角度θｂと実質的に同一である。なお、テーパ角度θａがテーパ角度θｂよりも大きくてもよいしテーパ角度θｂよりも小さくてもよい。テーパ角度θａとは、中心軸ＡＸに平行な仮想線と外面２２とがなす内角の角度をいう。テーパ角度θｂとは、中心軸ＡＸに平行な仮想線と内面３１とがなす外角の角度をいう。

保持部材９の外面２２の外径Ｗａは、固定部材１０の内面３１の内径Ｗｂと実質的に同一である。なお、外径Ｗａは、内径Ｗｂよりも僅かに大きくてもよい。外径Ｗａとは、外面２２の外径の最大値をいう。内径Ｗｂとは、内面３１の内径の最大値をいう。

ボルト１２が締め付けられることにより、ボルト１２は、軸方向に締付力Ｆａを発生する。締付力Ｆａにより、固定部材１０はハウジング４に固定される。実施形態において、固定部材１０は、保持部材９の外面２２に接触し収縮方向側に向かって内径が大きくなるテーパ状の内面３１を有する。したがって、固定部材１０の内面３１と保持部材９の外面２２とを接触させた状態で保持部材９に対して固定部材１０を収縮方向側に移動して、固定部材１０がハウジング４に固定されるようにボルト１２で固定部材１０を締め付けることにより、締付力Ｆａの少なくとも一部は、半径方向内側に向かう分力Ｆｂが発生する。分力Ｆｂは、ダストシール８１の先端部４４がロッド５を締め付ける力を示す緊迫力を含む。収縮方向側に向かって内径が大きくなるテーパ状の内面３１を有する固定部材１０は、内面３１と保持部材９の外面２２とを接触させた状態で、保持部材９及びダストシール８１に対して収縮方向側に移動することにより、半径方向内側に向かう分力Ｆｂを保持部材９及びダストシール８１のそれぞれに与えることができる。ダストシール８１に分力Ｆｂが与えられることにより、ダストシール８１の一対の第１対向面１５６Ａ，１５６Ｂが密着する。また、保持部材９に分力Ｆｂが与えられることにより、保持部材９の一対の第２対向面１７Ａ，１７Ｂが密着する。このように、固定部材１０は、一対の第１対向面１５６Ａ，１５６Ｂが密着するように、保持部材９を介してダストシール８１に分力Ｆｂを与えることができる。また、固定部材１０は、一対の第２対向面１７Ａ，１７Ｂが密着するように、保持部材９に分力Ｆｂを与えることができる。固定部材１０が保持部材９の周囲に配置された状態で、一対の第１対向面１５６Ａ，１５６Ｂは密着する。固定部材１０が保持部材９の周囲に配置された状態で、一対の第２対向面１７Ａ，１７Ｂは密着する。

固定部材１０の内面３１が収縮方向側に向かって内径が大きくなるテーパ状なので、ハウジング４に固定された固定部材１０に対して保持部材９及びダストシール８１が伸張方向側に動いてしまうことが抑制される。また、固定部材１０の内面３１及び保持部材９の外面２２の両方がテーパ状なので、内面３１と外面２２との接触面積が大きくなる。したがって、固定部材１０による保持部材９の固定が安定する。

図１１に示すように、保持部材９の第２円筒部９６がハウジング４の内側に嵌る。また、ダストシール８１の端面４３と保持部材９の支持面２４とが接触する。これにより、ハウジング４と保持部材９との相対位置が固定され、ダストシール８１が軸方向に動いてしまうことが抑制される。

図１３及び図１４のそれぞれは、実施形態に係るダストシール８１及び保持部材９の一部を示す正面図である。図１３は、保持部材９及びダストシール８１に分力Ｆｂが与えられる前の状態を示す。図１４は、保持部材９及びダストシール８１に分力Ｆｂが与えられた後の状態を示す。

図１３に示すように、保持部材９及びダストシール８１に分力Ｆｂが与えられる前の状態においては、外環部１３Ｂの一方の対向面１６Ａと他方の対向面１６Ｂとは、間隙を介して対向し、保持部材９の一方の第２対向面１７Ａと他方の第２対向面１７Ｂとは、間隙を介して対向する。

図１４に示すように、保持部材９及びダストシール８１に分力Ｆｂが与えられることにより、ダストシール８１の一対の第１対向面１５６Ａ，１５６Ｂが密着し、保持部材９の一対の第２対向面１７Ａ，１７Ｂが密着する。これにより、油圧シリンダ１の外部空間の異物が油圧シリンダ１の内部空間に侵入することが抑制される。

次に、ダストシール８１を油圧シリンダ１から取り外す方法について説明する。作業者は、ボルト１２を操作して、ハウジング４からボルト１２を外す。ハウジング４からボルト１２が外されることにより、固定部材１０とハウジング４との固定が解除される。作業者は、保持部材９及びダストシール８に対して固定部材１０を伸張方向側に移動する。これにより、固定部材１０から保持部材９及びダストシール８１が外される。

［効果］
以上説明したように、実施形態によれば、対向する一対の第１対向面１５６Ａ，１５６Ｂが形成されるように円環状のダストシール８１の一部が切断されていることにより、作業者は、ロッド５がシリンダチューブ２に挿入されている状態で、シリンダヘッド３及びハウジング４よりも伸張方向側において、ロッド５の外周にダストシール８１を配置する作業、及びロッド５からダストシール８１を外す作業を簡単に実行することができる。

ダストシール８１が第１対向面１５６Ａ，１５６Ｂを有しない場合、円環状のダストシール８１をロッド５の外周に配置したり、円環状のダストシール８１をロッド５から外したりするためには、油圧シリンダ１の内部空間から作動油を除去し、シリンダチューブ２からロッド５の全部を抜去する必要が生じる。この場合、ダストシール８１の交換作業に要する時間が長くなる。

実施形態においては、円環状のダストシール８１の一部が切断されているので、シリンダチューブ２からロッド５を抜去することなく、ダストシール８１をロッド５の外周に配置する作業及びダストシール８１をロッド５から外す作業を簡単に実行することができる。したがって、ダストシール８１の交換作業に要する時間が長くなることが抑制される。

ダストシール８１に金属製のアウターリング１４が設けられている場合、ダストシール８１の一部を切断したとき、分離部１６の寸法Ｗ２が大きくなる可能性がある。実施形態においては、テーパ状の内面３１を有する固定部材１０が、保持部材９を介してダストシール８１を保持する。固定部材１０は、一方の対向面１６Ａと他方の対向面１６Ｂとが密着するように、保持部材９を介してダストシール８１に分力Ｆｂを与えることができる。そのため、寸法Ｗ２を有する分離部１６が形成されても、固定部材１０によって一方の対向面１６Ａと他方の対向面１６Ｂとが密着する。したがって、ダストシール８１は良好なシール機能を発揮することができる。

実施形態において、固定部材１０とダストシール８１との間に保持部材９が設けられる。保持部材９が設けられることにより、ダストシール８１をロッド５に装着するときの作業性が向上する。ダストシール８１は変形し易い。作業者は、変形し易いダストシール８１を固定部材１０にダイレクトに装着させる作業を円滑に実行できない可能性がある。変形し易いダストシール８１を保持部材９に保持させた後、保持部材９を固定部材１０に保持させることにより、作業者は、作業性良くダストシール８１を固定部材１０に装着することができる。

実施形態において、保持部材９の外面２２は、収縮方向側に向かって外径が大きくなるテーパ状である。固定部材１０の内面３１及び保持部材９の外面２２の両方がテーパ状なので、内面３１と外面２２との接触面積が大きくなる。したがって、固定部材１０による保持部材９の固定が安定する。

実施形態において、固定部材１０は例えば鉄鋼製であり、保持部材９は例えば黄銅製である。保持部材９は固定部材１０よりも変形し易い材料で形成される。これにより、保持部材９が固定部材１０の内側に挿入されたとき、保持部材９が僅かに変形する。したがって、固定部材１０による保持部材９の固定が安定する。

実施形態において、保持部材９は、第１保持部材９Ａと第２保持部材９Ｂとに分割される。これにより、作業者は、シリンダチューブ２からロッド５を抜去することなく、保持部材９をダストシール８１の外周に配置する作業及び保持部材９をダストシール８１から外す作業を簡単に実行することができる。したがって、ダストシール８１の交換作業に要する時間が長くなることが抑制される。

保持部材９は、金属製である。保持部材９を第１保持部材９Ａと第２保持部材９Ｂとに分割するために保持部材９の一部を切断したとき、分離部１７の寸法Ｗ３が大きくなる可能性がある。実施形態においては、テーパ状の内面３１を有する固定部材１０が、保持部材９を保持する。固定部材１０は、一方の第２対向面１７Ａと他方の第２対向面１７Ｂとが密着するように、保持部材９に分力Ｆｂを与えることができる。そのため、寸法Ｗ３を有する分離部１７が形成されても、固定部材１０によって一方の第２対向面１７Ａと他方の第２対向面１７Ｂとが密着する。したがって、保持部材９は良好なシール機能を発揮することができる。

固定部材１０は、ボルト１２によりハウジング４及びシリンダヘッド３に着脱可能に固定される。ボルト１２を操作するだけで、固定部材１０をハウジング４に固定する作業及びハウジング４から外す作業を実行できる。そのため、ダストシール８１の交換作業に要する時間が長くなることが抑制される。

［その他の実施形態］
上述の実施形態において、分離部１５はリップ部１３Ａの１箇所に形成され、分離部１６は外環部１３Ｂの２箇所に形成され、ダストシール８１は分割されないこととした。ダストシール８１は分割されてもよい。例えば、ダストシール８１の周方向において２箇所の同一位置のそれぞれに分離部１５及び分離部１６が形成されてもよい。

上述の実施形態において、分離部１７は２箇所に設けられ、保持部材９は、第１保持部材９Ａと第２保持部材９Ｂとに分割されることとした。分離部１７は１箇所でもよい。保持部材９が変形可能である場合、分離部１７が１箇所でも、作業者は、ロッド５の外周に配置する作業及びロッド５から外す作業を円滑に実行することができる。

なお、保持部材９に分離部１７が形成されなくてもよい。すなわち、保持部材９は、円環状の形状を維持してもよい。ダストシール８１の交換作業において、保持部材９は交換されなくてもよい。保持部材９は、ダストシール８１の交換作業においても、ロッド５の外周に配置され続けてもよい。

上述の実施形態において、保持部材９の外面２２は、収縮方向側に向かって外径が大きくなるテーパ状であることとした。保持部材９の外面２２は、テーパ状でなくてもよく、例えば中心軸ＡＸに平行でもよい。

図１５は、他の実施形態に係るシール装置６の一部を拡大した断面図である。上述の実施形態においては、ダストシール８１が保持部材９を介して固定部材１０に均一に装着されることとした。図１５に示すように、保持部材９が省略されてもよい。すなわち、ダストシール８１が固定部材１０にダイレクトに装着されてもよい。また、保持部材９が固定部材１０と一体でもよい。保持部材９が省略される場合又は保持部材９が固定部材１０と一体である場合、固定部材１０は、ハウジング４を介してシリンダヘッド３に着脱可能に接続され、対向する一対の第１対向面１５６Ａ，１５６Ｂが密着するようにダストシール８１を保持する保持部材として機能する。固定部材１０は、ボルト１２によりハウジング４を介してシリンダヘッド３に着脱可能に接続される。固定部材１０は、ダストシール８１の外周に配置され、ダストシール８１の外面４２に接触し収縮方向側に向かって内径が大きくなるテーパ状の内面３１を有する。固定部材１０は、内面３１とダストシール８１の外面４２とを接触させた状態で、ダストシール８１に対して収縮方向側に移動することにより、対向する一対の第１対向面１５６Ａ，１５６Ｂが密着するようにダストシール８１に分力Ｆｂを与えることができる。第１対向面１５６Ａ，１５６Ｂが密着することにより、ダストシール８１は、良好なシール機能を発揮する。ダストシール８１が固定部材１０にダイレクトに装着される場合、ダストシール８１の外面４２は、収縮方向側に向かって外径が大きくなるテーパ状でもよい。なお、ダストシール８１の外面４２は、テーパ状でなくてもよく、例えば中心軸ＡＸに平行でもよい。

上述の実施形態において、シリンダヘッド３とハウジング４とは一体でもよい。ハウジング４がシリンダヘッド３の一部とみなされてもよい。

上述の実施形態において、分離部１５は、例えばカッターナイフのような第１工具を用いてリップ部１３Ａを切断することにより形成されることとした。第１工具を用いることなく、分離部１５が形成されてもよい。例えばダストシール８１の製造において、分離部１５が予め形成されてもよい。

上述の実施形態において、分離部１６は、例えば砥石のような第２工具を用いてアウターリング１４を含む外環部１３Ｂを切断することにより形成されることとした。第２工具を用いることなく、分離部１６が形成されてもよい。例えばダストシール８１の製造において、分離部１６が予め形成されてもよい。

上述の実施形態において、円環状の保持部材９が２箇所で切断されることにより、円弧状の第１保持部材９Ａ及び円弧状の第２保持部材９Ｂが形成されることとした。円環状の保持部材９を２箇所で切断することなく、第１保持部材９Ａ及び第２保持部材９Ｂが形成されてもよい。例えば円弧状の第１保持部材９Ａ及び円弧状の第２保持部材９Ｂのそれぞれが製造されてもよい。

上述の実施形態においては、ダストシール８が対向する一対の第１対向面１５６Ａ，１５６Ｂを有し、ダストシール８の周囲に保持部材９が配置されることとした。ロッドシール７が対向する一対の第１対向面１５６Ａ，１５６Ｂを有し、ロッドシール７の周囲に保持部材９が配置されてもよい。すなわち、上述の実施形態で説明した構成要素が、ダストシール８に適用されてもよいし、ロッドシール７に適用されてもよい。

１…油圧シリンダ、２…シリンダチューブ、３…シリンダヘッド、４…ハウジング、４Ａ…孔、５…ロッド、５Ａ…ロッドヘッド、６…シール装置、７…ロッドシール、８…ダストシール、９…保持部材、９Ａ…第１保持部材、９Ｂ…第２保持部材、１０…固定部材、１０Ａ…孔、１０Ｂ…凸部、１１…ボルト、１２…ボルト、１３…シールリング、１３Ａ…リップ部、１３Ｂ…外環部、１４…アウターリング、１４Ａ…円筒部、１４Ｂ…フランジ部、１５…分離部、１５Ａ…対向面、１５Ｂ…対向面、１６…分離部、１６Ａ…対向面、１６Ｂ…対向面、１７…分離部、１７Ａ…第２対向面、１７Ｂ…第２対向面、２１…内面、２２…外面、２３…外面、２４…支持面、３１…内面、３２…外面、４１…内面、４２…外面、４３…端面、４４…先端部、７１…ロッドシール、７２…ロッドシール、８１…ダストシール、８２…ダストシール、９１…第１端面、９２…第２端面、９３…第３端面、９４…第４端面、９５…第１円筒部、９６…第２円筒部、９７…支持部、１５６Ａ…第１対向面、１５６Ｂ…第１対向面、ＡＸ…中心軸。

Claims (12)

1. 油圧シリンダのシリンダヘッドよりも伸張方向側において前記油圧シリンダのロッドの外周に配置され、対向する一対の第１対向面を有する環状のシールと、
   前記シールの外周に配置される保持部材と、
   前記保持部材の外周に配置され、前記保持部材の外面に接触し、収縮方向に向かって内径が大きくなるテーパ状の内面を有する固定部材と、
   を備えるシール装置。
2. 前記固定部材が前記保持部材の外周に配置された状態で、一対の前記第１対向面は密着する、
   請求項１に記載のシール装置。
3. 前記保持部材の外面は、前記収縮方向に向かって外径が大きくなるテーパ状である、
   請求項１又は請求項２に記載のシール装置。
4. 前記保持部材は、対向する一対の第２対向面を有する、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシール装置。
5. 前記固定部材が前記保持部材の外周に配置された状態で、一対の前記第２対向面は密着する、
   請求項４に記載のシール装置。
6. 前記保持部材は、前記シールの外周の一部に配置され、第１端面及び第２端面を有する第１保持部材と、前記シールの外周の一部に配置され、前記第１端面に対向する第３端面及び前記第２端面に対向する第４端面を有する第２保持部材と、を含み、
   一対の前記第２対向面は、前記第１端面及び前記第３端面と、前記第２端面及び前記第４端面とのそれぞれを含む、
   請求項４又は請求項５に記載のシール装置。
7. 前記固定部材は、ボルトにより前記シリンダヘッドに着脱可能に接続される、
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のシール装置。
8. 油圧シリンダのシリンダヘッドよりも伸張方向側において前記油圧シリンダのロッドの外周に配置され、対向する一対の第１対向面を有するシールと、
   前記シリンダヘッドに着脱可能に接続され、一対の前記第１対向面が密着するように前記シールを保持する保持部材と、
   前記保持部材の外周に配置され、前記保持部材の外面に接触し、収縮方向に向かって内径が大きくなるテーパ状の内面を有する固定部材と、を備え、
   前記シールは、前記ロッドの外面に接触するリップ部と、前記ロッドの中心軸の半径方向において前記リップ部よりも外側に配置される外環部とを有し、
   前記第１対向面は、前記リップ部に形成された対向面及び前記外環部に形成された対向面を含み、
   前記リップ部及び前記外環部のそれぞれは、弾性体であり、
   前記シールは、前記外環部に埋まる金属製のアウターリングを有する、
   シール装置。
9. 前記保持部材は、前記シールの外周に配置され、前記シールを保持する第１保持部材と、前記第１保持部材の外周に配置される第２保持部材と、を含む、
   請求項８に記載のシール装置。
10. 前記保持部材が前記シールの周囲に配置された状態で、一対の前記第１対向面は密着する、
    請求項９に記載のシール装置。
11. 前記シールは、前記ロッドの外面に接触するリップ部と、前記ロッドの中心軸の半径方向において前記リップ部よりも外側に配置される外環部とを有し、
    前記第１対向面は、前記リップ部に形成された対向面及び前記外環部に形成された対向面を含む、
    請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のシール装置。
12. 前記リップ部及び前記外環部のそれぞれは、弾性体であり、
    前記シールは、前記外環部に固定される金属製のアウターリングを有する、
    請求項１１に記載のシール装置。

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