(57)【要約】  耐久性の向上を図ったダストシールを提供する。  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５０であって、密封対象流体側に開口する環状溝７１を介して内周面側に設けられ、かつ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７２を備え、シールリップ７２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７２ａ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７２ｂとが設けられており、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よりも大きいことを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、かつ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。
【請求項２】
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ことを特徴とする請求項１に記載のダストシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７４５５５号公報
【特許文献２】特開２０１４−１６３４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。【０００７】
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、かつ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。【０００８】
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。【０００９】
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。【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は油圧シリンダの一部破断斜視図である。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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る。
【図５】図５は本発明の実施例に係る金属バネの平面図である。
【図６】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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
（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。
【００１５】
＜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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
＜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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
＜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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
＜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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【符号の説明】
【００３０】
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
【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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【国際調査報告】
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