(57)【要約】【課題】ダストシールの耐久性を長期間持続させ得るようにすること。【解決手段】弾性部材によって形成されたダストシール５１のシール部材５２は、例えばシリンダハウジング１３（固定部）と、このシリンダハウジング１３内で往復直線運動をするピストンロッド１２（可動部）との間をシールするために、シリンダハウジング１３に外周側が固定され、ピストンロッド１２に内周側が摺動自在に密接している。意に反して塗布された塗料の硬化、溶剤の付着、土砂や石、木などの異物の衝突からダストシール５１を守るために、大気側Ａに面するシール部材５２の露出面５１ｓは、樹脂製の保護膜５７で被覆されている。保護膜５７はシリンダハウジング１３に接触する領域にまで回り込み、ダストシール５１を水の浸入からも保護する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、
前記固定部に対して相対的に往復直線運動をする可動部と、
前記固定部に外周側が固定され、前記可動部に内周側が摺動自在に密接する弾性部材からなるシール部材と、
前記固定部に接触する領域まで前記シール部材の大気側の面を被覆する樹脂製の保護膜と、
を備えることを特徴とするダストシール。
【請求項２】
前記シール部材はウレタン製であり、前記保護膜はナイロン製である、
ことを特徴とする請求項１に記載のダストシール。
【請求項３】
前記シール部材は、大気側に弾性部材の肉厚を残し、前記固定部に固定される断面Ｌ字形の金属環を埋設している、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のダストシール。
【請求項４】
固定部と、
前記固定部に対して相対的に往復直線運動をする可動部と、
前記固定部に外周側が固定され、前記可動部に内周側が摺動自在に密接する弾性部材からなるシール部材と、
前記固定部に外周側が固定されて前記シール部材の大気側の面を覆い、内周側が前記可動部に隙間を開けて対面する保護カバーと、
前記保護カバーの内周側に固定され、前記可動部の軸方向に直交する方向からこの可動部に摺動自在に密接する弾性体からなるスクレーパと、
を備えることを特徴とするダストシール。
【請求項５】
前記シール部材は、大気側に弾性部材の肉厚を残し、前記固定部に固定される断面Ｌ字形の金属環を埋設しており、
前記保護カバーは、前記固定部から前記可動部に向けて突出する止め輪と前記シール部材の大気側の面との間に挟持されている、
ことを特徴とする請求項４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、例えば油圧シリンダや操作弁などの往復運動機器に用いられるダストシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧シリンダや操作弁などの往復運動機器では、往復運動をするロッドとこのロッドを収納するハウジングとの間に、外部からの汚水やダストなどの侵入を防止するためのダストシールを必要とする。とりわけ過酷な状況で用いられる建設機械、土木機械、運搬車両などに用いられる往復運動機器では、ダストシールに高いシール能力と優れた耐久性とが求められる。
【０００３】
ダストシールの耐久性を損なう原因には、塗布された塗料の硬化、溶剤の付着、水の浸入、土砂や石、木などの異物の衝突、ロッドに付着した異物の固化、シール部分におけるダスト溜まりの発生などがある。
【０００４】
塗料の硬化の問題は、ダストシールが用いられる往復運動機器の周辺部品に対して、防塵のために塗料を塗布した際、外部に露出しているダストシールにも塗料が塗布されてしまうことがあるために発生する。塗布された塗料はいずれ硬化してダストシールに固着するので、作動抵抗となってダストシールの耐久性を損なうのである。しかも固化した塗料に亀裂が発生すると、これが伝播してダストリップにも亀裂を生じさせてしまうこともある。
【０００５】
特許文献１には、ダストシールの大気側の面に撥油性の樹脂、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を施すようにした発明が記載されている（特許文献１の段落［００１３］［００２５］参照）。特許文献１によれば、これによって上記塗料の固化によって発生する問題が解消されるとしている（特許文献１の段落［００２８］〜［００３２］参照）。
【０００６】
特許文献２には、ダストシールの大気側にスクレーパを設置した発明が記載されている（特許文献２の第４頁第２行目〜第５頁第５行目、第１図参照）。スクレーパは、ロッドを収めるシリンダに外周側を取り付けられ、ダストシールの大気側の面に沿って湾曲して延び、内周側をロッドに接触させている。特許文献２によれば、スクレーパを設けることで異物の衝突からダストシールが保護され、シール部分におけるダスト溜まりの発生が防止され、往復動するロッドから異物が掻き落とされるとしている（特許文献２の第７頁第１行目〜第４行目、第７頁第１６行目〜第８頁第４行目、第８頁第１６行目〜第９頁第７行目参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１６６６３２号公報
【特許文献２】実開平０３−０００１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１、２に記載された発明は、ダストシールの耐久性の向上に一役買っている。しかしながら、次の点で改善に余地がある。
【０００９】
特許文献１に記載された発明は、ダストシールの大気側の面を全面的に樹脂で被覆しておらず、ダストシールを固定する固定部との接触領域にまで樹脂が回り込んでいない。その理由は、この部分が金属環であるためであると推察される。ところが樹脂が回り込んでいないがためにハウジングと金属環との間に汚水などの水が浸入してしまい、ダストシールのシール性を徐々に低下させてしまう可能性がある。
【００１０】
特許文献２に記載された発明は、湾曲形状をしたスクレーパが弾性的にロッドに接触するという構造上、スクレーパに塑性変形が生じやすい。このためダストシールのシール性が徐々に低下してしまう可能性がある。
【００１１】
以上説明したように、特許文献１、２に記載された発明は、ダストシールの耐久性の向上に資するものではあるが、その持続性について改善の余地がある。
【００１２】
本発明の課題は、ダストシールの耐久性を長期間持続させ得るようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のダストシールの一態様は、固定部と、前記固定部に対して相対的に往復直線運動をする可動部と、前記固定部に外周側が固定され、前記可動部に内周側が摺動自在に密接する弾性部材からなるシール部材と、前記固定部に接触する領域まで前記シール部材の大気側の面を被覆する樹脂製の保護膜と、を備える。
【００１４】
本発明のダストシールの一態様は、固定部と、前記固定部に対して相対的に往復直線運動をする可動部と、前記固定部に外周側が固定され、前記可動部に内周側が摺動自在に密接する弾性部材からなるシール部材と、前記固定部に外周側が固定されて前記シール部材の大気側の面を覆い、内周側が前記可動部に隙間を開けて対面する保護カバーと、前記保護カバーの内周側に固定され、前記可動部の軸方向に直交する方向からこの可動部に摺動自在に密接する弾性体からなるスクレーパと、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ダストシールの耐久性を長期間持続させ、長期にわたりそのシール性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ロッドシーリングシステムへの適用例であり、ピストンロッドの軸心を中心として全体を半分にして個々のシール構造を示す縦断正面図。
【図２】第１の実施の形態のダストシールを拡大して示す縦断正面図。
【図３】第２の実施の形態のダストシールを拡大して示す縦断正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態は、建設機械、土木機械、運搬車輌等のアクチュエータとして用いられる油圧シリンダ１（全体を図示せず）に採用されるロッドシーリングシステム１１への適用例である。
【００１８】
［ロッドシーリングシステム］
図１に示すように、ロッドシーリングシステム１１は、往復直線運動をする可動部としてのピストンロッド１２と、このピストンロッド１２を収納する固定部としてのシリンダハウジング１３との間に設けられている。ロッドシーリングシステム１１は、ロッドパッキン３１と、ロッドパッキン３１の油圧側Ｏに配置されたバッファリング４１と、ロッドパッキン３１の大気側Ａに配置されたダストシール５１とを備えている。したがって油圧側Ｏから大気側Ａに向かい、バッファリング４１、ロッドパッキン３１、ダストシール５１の順に配列されている。
【００１９】
ロッドパッキン３１は、外部への作動油の漏れを防止するメインシールとなるもので、円環状のＵパッキン３２を主体として、このＵパッキン３２に平形ワッシャ状のバックアップリング３３を隣接させた構造のものである。これらのＵパッキン３２とバックアップリング３３とは、ともにシリンダハウジング１３の内周面に設けられた装着溝１４に収納されている。
【００２０】
バッファリング４１は、高負荷時の衝撃圧や変動圧を緩衝したり、高温の作動油がロッドパッキン３１の側へ流入することを抑止したりして、ロッドパッキン３１の耐久性を維持する役割を果たしている。このようなバッファリング４１は、円環状のＵパッキン４２を主体として、このＵパッキン４２のヒール部４２ａにバックアップリング４３を嵌め込んだ構造のものである。これらのＵパッキン４２とバックアップリング４３とは、ともにシリンダハウジング１３の内周面に設けられた装着溝１５に収納されている。
【００２１】
ダストシール５１は、泥水やダストが大気側Ａからロッドシーリングシステム１１の内部に侵入することを防止するためのシールで、シール部材５２を主体としている。シール部材５２はウレタンによって成形された円環状の弾性部材であり、シリンダハウジング１３の内周面に設けられた装着溝１６に収納されている。シール部材５２の内周面には油圧側Ｏにシールリップ５３、大気側Ａにダストリップ５４がそれぞれ突出して配置されており、ともにピストンロッド１２に弾性的に密接している。
【００２２】
このようなシール部材５２は、内部に金属環５５を埋設している。金属環５５は、断面がＬ字形状をした金属製の環状部材であり、一片側が装着溝１６の底部に沿って延び、別の一片側がピストンロッド１２に向けて延びている。つまり金属環５５は、ピストンロッド１２の軸方向とその直交方向とに向けて延びている。
【００２３】
［第１の実施の形態］
ダストシール５１の第１の実施の形態を図２に基づいて説明する。本実施の形態は、図１に示すロッドシーリングシステム１１に適用されるダストシール５１の一例である。
【００２４】
図２中、ピストンロッド１２は仮想的に示されている。符号Ｃは、ピストンロッド１２の軸心である。ダストシール５１は、ロッドシーリングシステム１１が油圧シリンダ１に組み込まれたとき、シールリップ５３及びダストリップ５４が撓み、ピストンロッド１２に密接する。図２中に示しているのは、撓む前のシールリップ５３及びダストリップ５４であり、ピストンロッド１２の外周面から軸心Ｃに向けてはみ出している部分は、締め代となる部分である。
【００２５】
ダストシール５１は、大気側Ａに弾性部材であるシール部材５２の肉厚を残し、金属環５５を埋設している。したがってダストシール５１の大気側Ａに面した面である露出面５１ｓは、全体的にウレタンからなるシール部材５２となっており、この面に金属環５５は露出していない。
【００２６】
もっとも大気側Ａに面したダストシール５１の露出面５１ｓには、複数箇所、孔５６が設けられている。これらの孔５６は、ダストシール５１の製造時、金属環５５を支持してその位置ずれを防止するための冶具によって結果的に設けられた孔である。
【００２７】
本実施の形態のダストシール５１は、大気側Ａに面したシール部材５２の露出面５１ｓに、保護膜５７を被覆している。保護膜５７はシリンダハウジング１３に接触する領域にまで回り込んでおり、ダストシール５１の露出面５１ｓを全面的に覆っている。保護膜５７はナイロンを材質とするもので、ウレタンからなるシール部材５２と一体成形されている。
【００２８】
このような構成において、本実施の形態のロッドシーリングシステム１１は、建設機械、土木機械、運搬車輌等のアクチュエータとして用いられる油圧シリンダ１に採用されるために過酷な条件に晒され、ダストシール５１の耐久性が損なわれやすい。
【００２９】
例えば油圧シリンダ１には、防塵のために塗料が塗布されることがある。このとき本来は塗料を付着させてはならないロッドシーリングシステム１１のダストシール５１にも塗料が付着してしまい、これが硬化してダストシール５１の耐久性を損なったり、ダストリップ５４に亀裂が生じさせたりする原因となる。これに対して本実施の形態のダストシール５１は、大気側Ａに面した露出面５１ｓが保護膜５７によって覆われているので、塗料が硬化してもシール部材５２が損傷しにくくなり、その耐久性が確保される。
【００３０】
また保護膜５７は、例えばシール部材５２の材料であるウレタンを損傷させたり腐食させたりしてしまうような溶剤がダストシール５１に付着してしまったような場合にも、シール部材５２を損傷や腐食から保護する。
【００３１】
さらに保護膜５７は、ダストシール５１に対する水の浸入、土砂や石、木などの異物の衝突からもシール部材５２を保護する。
【００３２】
しかも保護膜５７は、シリンダハウジング１３に接触する領域にまで回り込み、ダストシール５１の露出面５１ｓを全面的に覆っているので、塗料の塗布、溶剤の付着、水の浸入、異物の衝突から確実にシール部材５２を守ることができる。これによって高い耐久性を長期間にわたり持続させることが可能となる。
【００３３】
このときシール部材５２の大気側Ａに面した露出面５１ｓには孔５６が開けられ、金属環５５を露出させているが、金属環５５はシール部材５２に埋設されているためにこの部分はシール性が高く、水が浸入するという不都合が発生しない。
【００３４】
本実施の形態において、シール部材５２はウレタン製であり、保護膜５７はナイロン製である。このためシール部材５２に対して保護膜５７を一体成形することが可能となり、その製造の容易化を図ることができる。
【００３５】
本実施の形態において、ダストシール５１は、大気側Ａに弾性部材であるシール部材５２の肉厚を残し、断面Ｌ字形の金属環５５を埋設している。したがって金属環５５を埋設したとしても、大気側Ａに面するシール部材５２の露出面５１ｓには、シリンダハウジング１３に接触する領域にまで回り込ませて保護膜５７を形成し、ダストシール５１の露出面５１ｓを全面的に覆うことが可能となる。
【００３６】
［第２の実施の形態］
ダストシール５１の第２の実施の形態を図３に基づいて説明する。本実施の形態は、図１に示すロッドシーリングシステム１１に適用されるダストシール５１の第１の実施の形態とは別の一例である。第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。
【００３７】
本実施の形態のダストシール５１は、大気側Ａに面したシール部材５２の露出面５１ｓを、保護カバー７１で覆っている。そしてピストンロッド１２に密接するスクレーパ８１を保護カバー７１に固定している。
【００３８】
保護カバー７１は、円環形状をした金属部材であり、シリンダハウジング１３に外周側が固定されている。つまりシリンダハウジング１３の内周面には、シール部材５２の露出面５１ｓに間隔を開けて対面するように平形ワッシャ状の止め輪７２が埋め込まれている。保護カバー７１は、その外周側をシール部材５２の露出面５１ｓと止め輪７２との間に挟み込まれている。このときシール部材５２の露出面５１ｓと止め輪７２との間の対向間隔は、保護カバー７１の肉厚寸法よりも僅かに短い寸法に設定されている。これによって保護カバー７１は、シール部材５２を僅かに変形させた状態でシール部材５２の露出面５１ｓと止め輪７２との間に挟み込まれ、シール部材５２の弾性復元力によって固定されている。
【００３９】
シリンダハウジング１３に外周側を固定された保護カバー７１は、ダストシール５１との干渉を避けるように、大気側Ａに向けて屈曲している。そして内周側をピストンロッド１２の軸方向と直交する方向に屈曲させている。これによって保護カバー７１の内周側は、ピストンロッド１２の外周面に対して、その軸方向と直交する方向から隙間Ｇを開けて対面している。
【００４０】
スクレーパ８１は、例えばウレタン、ゴム、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などを材料として形成された円環状の部材である。保護カバー７１の内周側には、油圧側Ｏ側に位置させて段部７３が形成されており、スクレーパ８１はこの段部７３に接着固定されている。この状態でスクレーパ８１は、内周面をピストンロッド１２の外周面に密接させている。
【００４１】
このような構成において、本実施の形態のロッドシーリングシステム１１は、建設機械、土木機械、運搬車輌等のアクチュエータとして用いられる油圧シリンダ１に採用されるために過酷な条件に晒され、ダストシール５１の耐久性が損なわれやすい。
【００４２】
例えば油圧シリンダ１には、防塵のために塗料が塗布されることがある。このとき本来は塗料を付着させてはならないロッドシーリングシステム１１のダストシール５１にも塗料が付着してしまい、これが硬化してダストシール５１の耐久性を損なったり、ダストリップ５４に亀裂が生じさせたりする原因となる。これに対して本実施の形態のダストシール５１は、シール部材５２の大気側Ａの露出面５１ｓが全面的に保護カバー７１によって覆われているので、シール部材５２に対する塗料の塗布を完全に防止することができる。したがって塗料の塗布によるシール部材５２の損傷が防止され、その耐久性が確保される。
【００４３】
また保護カバー７１は、シール部材５２の材料であるウレタンを損傷させたり腐食させたりしてしまうような溶剤がシール部材５２に付着してしまうことも完全に防止する。したがって溶剤の付着によるシール部材５２の損傷が防止され、その耐久性が確保される。
【００４４】
また保護カバー７１は、ダストシール５１に対する土砂や石、木などの異物の衝突からシール部材５２を保護し、スクレーパ８１とともに、ダストシール５１に対する水の浸入からもシール部材５２を保護する。
【００４５】
そしてスクレーパ８１は、ピストンロッド１２が往復直線運動をすることに伴い、ピストンロッド１２に対する異物の付着を防止したり、固化しかけている異物を掻き落としたり、シール部分におけるダスト溜りの発生を防止したりするという機能をも発揮する。
【００４６】
このとき保護カバー７１は、強度に優れた金属製であることから、土砂や石、木などの異物に対して大きな耐衝撃性を発揮し、シール部材５２を確実に保護することができる。その一方でスクレーパ８１は、シール部分に対する水の浸入やダスト溜りの発生を防止し、ピストンロッド１２に対する異物の付着や固化を防止し得るのに最適な硬度を備えた材料によって成形されている。これによってスクレーパ８１は、ピストンロッド１２に損傷を生じさせることなく、その機能を発揮する。つまり本実施の形態では、保護カバー７１とスクレーパ８１とが別体で構成されていることから、それぞれの役割に適した材料を選択することができ、保護カバー７１に求められる機能とスクレーパ８１に求められる機能とを高い次元で実現させることができる。
【００４７】
したがって本実施の形態のダストシール５１によれば、塗料の塗布、溶剤の付着、水の浸入、異物の衝突、ピストンロッド１２に対する異物の付着と固化、シール部分におけるダスト溜りの発生から確実にシール部材５２を守ることができる。これによって高い耐久性を長期間にわたり持続させることが可能となる。
【００４８】
本実施の形態において、ダストシール５１は、大気側Ａに弾性部材であるシール部材５２の肉厚を残し、断面Ｌ字形の金属環５５を埋設している。また保護カバー７１は、シリンダハウジング１３からピストンロッド１２に向けて突出する止め輪７２とシール部材５２の大気側Ａの露出面５１ｓとの間に挟持されている。したがって保護カバー７１の外周側は、シール部材５２に密接し、この部分のシール性を向上させることができる。
【００４９】
［変形例］
実施に際しては、各種の変形や変更が可能である。
【００５０】
例えば第１の実施の形態においては、シール部材５２に保護膜５７を一体成形した一例を示したが、保護膜５７は必ずしもシール部材５２に一体成形されていなくてもよく、例えばシール部材５２の露出面５１ｓに接着されていてもよい。
【００５１】
またシール部材５２、保護膜５７、保護カバー７１及びスクレーパ８１の材料に関しては、上記実施の形態で紹介したものに限らず、各種の材料を適宜用いるようにしてもよい。
【００５２】
その他、実施に際してはあらゆる変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１    油圧シリンダ
１１    ロッドシーリングシステム
１２    ピストンロッド（可動部）
１３    シリンダハウジング（固定部）
１４    装着溝
１５    装着溝
１６    装着溝
３１    ロッドパッキン
３２    Ｕパッキン
３３    バックアップリング
４１    バッファリング
４２    Ｕパッキン
４２ａ  ヒール部
４３    バックアップリング
５１    ダストシール
５１ｓ  露出面（シール部材の大気側の面）
５２    シール部材
５３    シールリップ
５４    ダストリップ
５５    金属環
５６    孔
５７    保護膜
７１    保護カバー
７２    止め輪
７３    段部
８１    スクレーパ
Ａ    大気側
Ｏ    油圧側
Ｇ    隙間
【図１】
2018204761.tif 000003
【図２】
2018204761.tif 000004
【図３】
2018204761.tif 000005