(57)【要約】【課題】流体圧力の緩衝を効果的に行うことで、メインシールを保護する技術を得ること。【解決手段】往復運動する軸部（ロッド３）とハウジング（シリンダ２）の内周との間の環状隙間をシールするメインシールよりも密封対象流体（Ｏ）側のハウジング（シリンダ２）の内周に設けられた環状溝（１０）に配されるバッファリング（１１）であって、軸部（ロッド３）に摺動可能な環状の胴体部（１５）と、胴体部（１５）の密封対象流体（Ｏ）側に配される面に設けられた本体側スリット（１２）と、胴体部（１５）の外周から密封対象流体（Ｏ）側且つ環状溝（１０）の底面（上底面１０ａ）に向かって伸びるリップ（１４）と、を備え、リップ（１４）の先端にはリップ側スリット（１２ａ）が設けられたバッファリング（１１）とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復運動する軸部とハウジングの内周との間の環状隙間をシールするメインシールよりも密封対象流体側の前記ハウジングの前記内周に設けられた環状溝に配されるバッファリングであって、
前記軸部に摺動可能な環状の胴体部と、
前記胴体部の前記密封対象流体側に配される面に設けられた本体側スリットと、
前記胴体部の外周から前記密封対象流体側且つ前記環状溝の底面に向かって伸びるリップと、を備え、
前記リップの先端にはリップ側スリットが設けられたバッファリング。
【請求項２】
前記リップが、前記環状溝の前記底面に密着可能である請求項１に記載のバッファリング。
【請求項３】
前記メインシールと、
前記メインシールよりも大気側の前記ハウジングの内周に設けられた環状溝に配されたダストシールと、
請求項１又は請求項２に記載のバッファリングと、を備えるシーリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッファリング及び該バッファリングを備えるシーリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、建設機械等の各種産業機械には、油圧によりロッドを往復運動させる油圧シリンダが広く用いられている。
従来、このような油圧シリンダに適用可能な構成として、複数のシールにより構成され、圧力側であるオイル側と大気側とをシールするシーリングシステムが知られている。
【０００３】
従来技術の一例である特許文献１には、流体圧力を緩衝する緩衝部Ｓ１１と、主として油圧シリンダの内部の密封対象流体の外部へのリークを抑制（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、から構成されるシーリングシステムＳ１０が開示されている。また、特許文献１では、緩衝部にバッファリング及びバックアップリングが配された例が開示されているが、他の例として、特許文献２，３には、軸部に摺動する部分とその他の部分とに異なる部材が配された構成の緩衝部が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１７２０９４号
【特許文献２】特開２００１−３４３０７４号公報
【特許文献３】特開２００８−３９０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来技術によれば、流体圧シリンダの内部と外部との間をシールすることはできるものの、流体圧力の緩衝については、改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、流体圧力の緩衝を効果的に行うことで、メインシールを保護する技術を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決して目的を達成する本発明は、往復運動する軸部とハウジングの内周との間の環状隙間をシールするメインシールよりも密封対象流体側の前記ハウジングの前記内周に設けられた環状溝に配されるバッファリングであって、前記軸部に摺動可能な環状の胴体部と、前記胴体部の前記密封対象流体側に配される面に設けられた本体側スリットと、前記胴体部の外周から前記密封対象流体側且つ前記環状溝の底面に向かって伸びるリップと、を備え、前記リップの先端にはリップ側スリットが設けられたバッファリングである。
【０００８】
上記構成のバッファリングにおいて、前記リップが、前記環状溝の前記底面に密着可能であることが好ましい。
【０００９】
又は、本発明は、前記メインシールと、前記メインシールよりも大気側の前記ハウジングの内周に設けられた環状溝に配されたダストシールと、上記構成のバッファリングと、を備えるシーリングシステムである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、流体圧力の緩衝を効果的に行うことで、メインシールを保護することを可能とする、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係るシーリングシステムを示す模式的断面図である。
【図２】実施形態に係るバッファリングを示す斜視図であり、
【図３】図２に示すバッファリングの一部を切り取って示す破断斜視図である。
【図４】図１に示すシーリングシステムにおけるバッファリングを示す模式的断面図である。
【図５】実施形態に係るバッファリングの密封対象流体側から圧力が印加された場合の挙動を示す図である。
【図６】実施形態に係るバッファリングのシール状態を示す図である。
【図７】実施形態に係るバッファリングの背圧発生時を示す図である。
【図８】比較例であるシーリングシステムを示す模式的断面図である。
【図９】比較例であるバッファリングを示す斜視図であり、
【図１０】図９に示すバッファリングの一部を切り取って示す破断斜視図である。
【図１１】比較例であって、図８に示すシーリングシステムにおけるバッファリングを示す模式的断面図である。
【図１２】比較例であるバッファリングの密封対象流体側から圧力が印加された場合の挙動を示す図である。
【図１３】比較例であるバッファリングの背圧発生時を示す図である。
【図１４】比較例であるバッファリングの密封対象流体側への移動後を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。
ただし、本発明は、以下の実施形態の記載によって限定解釈されるものではない。
【００１３】
＜実施形態＞
図１は、本実施形態に係るシーリングシステム１を示す模式的断面図である。
図１に示すシーリングシステム１は、往復運動する軸部であるロッド３と、ロッド３を囲んだハウジングであるシリンダ２の内周との間の環状隙間において、密封対象流体Ｏ側と大気Ａ側との間をシールすることで、大気Ａ側への密封対象流体Ｏのリークを防止するとともに、密封対象流体Ｏ側へのダストの侵入を防止する。
ここで、シーリングシステム１が油圧シリンダに適用される場合には、密封対象流体Ｏはオイルである。
【００１４】
シリンダ２は、軸孔を有する中空円筒形状を有し、この軸孔にはロッド３が配され、ロッド３は往復運動する。
また、シリンダ２の軸孔の内周には、密封対象流体Ｏ側から大気Ａ側に向かって環状溝１０，２０，３０が順に設けられている。
すなわち、環状溝１０は、環状溝２０よりも密封対象流体Ｏ側のシリンダ２の内周に設けられており、環状溝３０は、環状溝２０よりも大気Ａ側のシリンダ２の内周に設けられている。
【００１５】
図１に示すシーリングシステム１は、環状溝１０内に配されたバッファリング１１と、環状溝２０内に配されたメインシール２１及びバックアップリング２２と、環状溝３０内に配されたダストシール３１と、を備える。
バッファリング１１、メインシール２１、バックアップリング２２及びダストシール３１は、ロッド３に摺動可能な環状の形状である。
【００１６】
メインシール２１は、主に密封対象流体Ｏ側からの流体のリークを防止する。
バッファリング１１は、本体側スリット１２、リップ１４及び胴体部１５を有し、メインシール２１よりも密封対象流体Ｏ側に配されて、密封対象流体Ｏの圧力、例えば油圧を緩衝する。
ダストシール３１は、大気Ａ側からのダストの侵入を防止する。
【００１７】
図２は、本実施形態に係るバッファリング１１を示す斜視図であり、図３は、図２に示すバッファリング１１の一部を切り取って示す破断斜視図である。
なお、図３には、部分拡大図Ａ及び部分拡大図Ｂが示されている。
部分拡大図Ａは、本体側スリット１２のある位置において、バッファリング１１の切り取った部分を示す拡大図である。
部分拡大図Ｂは、本体側スリット１２のない位置において、バッファリング１１の切り取った部分を示す拡大図である。
【００１８】
図３に示すように、バッファリング１１には、断面形状が略四角形の角リングから一部が面取りされることで斜面１３が形成されている。
【００１９】
また、バッファリング１１の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：polytetrafluoroethylene）を例示することができる。
バッファリング１１の材料としてポリテトラフルオロエチレンを用いると、ロッド３に対するバッファリング１１の摺動性を高くすることができる。
【００２０】
図１〜３に示すように、バッファリング１１の胴体部１５の密封対象流体Ｏ側に配される面、すなわち中心軸に略垂直な一方の面には、本体側スリット１２が２つ設けられている。
なお、２つの本体側スリット１２は、バッファリング１１の中心を挟んで対向している。
また、バッファリング１１の胴体部１５の外周の全面には、リップ１４が設けられている。
【００２１】
図４は、図１に示すシーリングシステム１におけるバッファリング１１を示す模式的断面図である。
図４に示すように、シリンダ２の環状溝１０内に配されたバッファリング１１には、密封対象流体Ｏ側に設けられた本体側スリット１２と、大気Ａ側且つロッド３側が面取りされることで設けられた斜面１３と、胴体部１５の外周から密封対象流体Ｏ側且つ環状溝１０の上底面１０ａに向かって伸びるリップ１４と、が設けられている。
リップ１４の先端には、リップ側スリット１２ａが設けられている。
【００２２】
図５は、本実施形態に係るバッファリング１１の密封対象流体Ｏ側から圧力Ｐ１が印加された場合の挙動を示す図である。
密封対象流体Ｏ側から圧力Ｐ１が印加されると、バッファリング１１のリップ１４は、流体抵抗によって、その先端が環状溝１０の上底面１０ａに接する方向に広がる。
ここでは、これにより、リップ１４は、環状溝１０の上底面１０ａに密着する。
また、バッファリング１１は、大気Ａ側に向かって環状溝１０内を移動する。
なお、リップ１４の先端では、リップ側スリット１２ａからのリークが発生するものの、リップ１４によるシール領域が大きく、この流体漏れ量は僅かなものである。
【００２３】
図６は、本実施形態に係るバッファリング１１のシール状態を示す図である。
図５を参照して説明したように、バッファリング１１では密封対象流体Ｏ側からの流体のリークが小さい。
そのため、本実施形態に係るバッファリング１１によれば、反圧力側である大気Ａ側への移動は短時間で完了する。
すなわち、密封対象流体Ｏ側から圧力が印加されたバッファリング１１は、速やかにシール状態となる。
そのため、メインシール２１は、流体圧力の印加から短時間で保護されることになる。
また、バッファリング１１がシール状態になると、リップ１４の周辺が静水圧状態になる。
そのため、リップ１４に対してこれを広げるような過剰な力は作用せず、リップ１４がその根元から裂けてしまうことを防止することができる。
従って、本実施形態に係るバッファリング１１によれば、メインシール２１を長期間保護することができ、長寿命化が可能である。
【００２４】
図７は、本実施形態に係るバッファリング１１の背圧発生時を示す図である。
図７に示すように、メインシール２１側で背圧Ｐ２が発生すると、バッファリング１１は、本体側スリット１２及びリップ側スリット１２ａから流体のリークが可能であるため、蓄圧の回避が可能である。
また、密封対象流体Ｏ側から圧力Ｐ１が印加され、リップ１４が流体抵抗により広がることでリップ１４の接触幅が大きくなり、本体側スリット１２及びリップ側スリット１２ａの面積が小さい場合であっても背圧及び流体の粘性によりリップ１４は倒れる。
そのため、流体の経路は塞がれず、流体のリークが可能である。
【００２５】
ここで、本実施形態に係るバッファリング１１に代えて、バッファリング１１１を備える比較例について説明する。
【００２６】
図８は、比較例であるシーリングシステム１０１を示す模式的断面図である。
図８に示すシーリングシステム１０１は、図１に示すシーリングシステム１のバッファリング１１に代えて環状溝１０にバッファリング１１１を備える点のみが異なり、その他の構成は同じである。
バッファリング１１１は環状溝１０に配されており、バッファリング１１１は、ロッド３に対して摺動可能である。
バッファリング１１１は、バッファリング１１と同様に、密封対象流体Ｏの圧力、例えば油圧を緩衝する。
【００２７】
図９は、比較例であるバッファリング１１１を示す斜視図であり、図１０は、図９に示すバッファリング１１１の一部を切り取って示す破断斜視図である。
図９，１０に示すように、バッファリング１１１には、断面形状が略四角形の角リングであるが、後述のように一部が面取りされていてもよい。
【００２８】
図９，１０に示すように、バッファリング１１１の密封対象流体Ｏ側に配される面、すなわち中心軸に略垂直な面の一方には、スリット１１２が２つ設けられている。
２つのスリット１１２は、バッファリング１１１の中心を挟んで互いに対向するように設けられている。
また、バッファリング１１１は、バッファリング１１と同様に一部が面取りされている。
【００２９】
図１１は、比較例であって、図８に示すシーリングシステム１０１におけるバッファリング１１１を示す模式的断面図である。
図１１に示すように、環状溝１０内に配されたバッファリング１１１には、密封対象流体Ｏ側に設けられたスリット１１２と、大気Ａ側及びロッド３側に面取りされることで設けられた斜面１１３と、が設けられている。
なお、斜面１１３は、図４に示すバッファリング１１の斜面１３と同じである。
また、バッファリング１１１と環状溝１０の上底面１０ａとの間には隙間１１５が形成され、バッファリング１１１と環状溝１０の密封対象流体Ｏ側の側壁面１０ｂとの間には隙間１１６が形成される。
【００３０】
図１２は、比較例であるバッファリング１１１の密封対象流体Ｏ側から圧力Ｐ１が印加された場合のバッファリング１１１の挙動を示す図である。
図１２に示すように、バッファリング１１１は、密封対象流体Ｏ側からの圧力Ｐ１を環状溝１０の大気Ａ側の側壁面１０ｃへの圧力Ｐ３とロッド３への圧力Ｐ４と、に分散させて逃がし、密封対象流体Ｏ側の圧力Ｐ１からメインシール２１を保護する。
【００３１】
図１３は、比較例であるバッファリング１１１の背圧発生時を示す図である。
図１３に示すように、大気Ａ側であるメインシール２１側で背圧Ｐ５が発生すると、バッファリング１１１は、密封対象流体Ｏ側に移動する。
【００３２】
図１４は、比較例であるバッファリング１１１の密封対象流体Ｏ側への移動後を示す図である。
図１４に示すように、バッファリング１１１が密封対象流体Ｏ側へ移動すると、バッファリング１１１と環状溝１０の上底面１０ａとの間には隙間１１５が形成され、バッファリング１１１と環状溝１０の側壁面１０ｃとの間には隙間１１７が形成される。
このようにして、図１４に示すように、大気Ａ側から隙間１１７、隙間１１５及びスリット１１２を介したリークパスが生じ、圧力Ｐ５による蓄圧を回避することができる。
【００３３】
しかしながら、比較例であるバッファリング１１１は、シール状態になるまでに時間を要することがある。
バッファリング１１１が環状溝１０の密封対象流体Ｏ側の面に接した状態で、ロッド３が大気Ａ側から密封対象流体Ｏ側に駆動されると、背圧である圧力Ｐ５が生じる。
そして、密封対象流体Ｏ側から圧力Ｐ１が印加されると、バッファリング１１１は移動を開始し、密封対象流体Ｏ側の密封対象流体は、スリット１１２及び隙間１１５，１１７を介して大気Ａ側にリークする。
移動を開始したバッファリング１１１は、大気Ａ側に移動していき、密封対象流体Ｏ側の流体は、環状溝１０とバッファリング１１１との間でリークする。
バッファリング１１１が環状溝１０の大気Ａ側の側壁面１０ｃに到達すると、シール状態に達する。
【００３４】
以上説明したように、比較例であるバッファリング１１１によると、密封対象流体Ｏ側から流体のリークが生じ、これによって、密封対象流体Ｏ側で圧力Ｐ１が印加された後、シール状態に達するまでに、時間を要することがある。
そして、シール状態に達するまでの間は、流体のリークによって密封対象流体Ｏの圧力からメインシール２１を保護することが困難である。
【００３５】
他方で、上述した本実施形態によれば、圧力が印加されてから短時間で密封対象の流体圧力の緩衝を行うとともにメインシール側の背圧のリークも行うことで、メインシールを長期間にわたって保護することができ、シーリングシステムの長寿命化が可能である。
【００３６】
なお、本実施形態に係るシーリングシステムと比較例であるシーリングシステムとは、バッファリングの構成以外は同じである。本実施形態に係るシーリングシステムは、比較例と同じ環状溝が形成された同じシリンダによって、部品点数を変更することなく実現することが可能である。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、比較例とは異なる環状溝が形成された異なる形状のシリンダによって実現されてもよい。
【００３７】
なお、上述の実施形態においては、バッファリングの中心を挟んで対向するスリットが２つ設けられた形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スリットの個数及び位置は適宜選択可能である。
【００３８】
また、上述の実施形態においては、リップがバッファリングの全周にわたって設けられた形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、リップは一部にのみ設けられていてもよい。
【００３９】
また、上述の実施形態においては、バッファリングが面取りされた形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バッファリングは面取りされていなくてもよい。
【００４０】
また、上述の実施形態においては、バッファリングのリップが環状溝の上底面に密着する形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バッファリングのリップが環状溝の上底面に密着していなくてもよい。バッファリングのリップによるシール領域が大きければ、流体のリークが生じてもそのリーク量は僅かな量であるため、その影響は小さいからである。
【００４１】
また、本発明を適用可能な分野として、建設機械等の各種産業機械を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、油圧シリンダにより動作する様々な機械に適用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１，１０１  シーリングシステム
２  シリンダ
３  ロッド
１０，２０，３０  環状溝
１０ａ  上底面
１０ｂ，１０ｃ  側壁面
１１，１１１  バッファリング
１２，１１２  本体側スリット
１２ａ  リップ側スリット
１３，１１３  斜面
１４  リップ
１５  胴体部
２１  メインシール
２２  バックアップリング
３１  ダストシール
１１５，１１６，１１７  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2020193647.tif 000013
【図１２】
2020193647.tif 000014
【図１３】
2020193647.tif 000015
【図１４】
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