(57)【要約】【課題】高圧負荷状態で使用されても油漏れや、潤滑不良によるヒール部の磨耗を引き起こすことのない構造を備えたパッキンを提供する。【解決手段】シリンダ１に移動自在に挿入されたピストンロッド２と摺接してシリンダ１とピストンロッド２との間の隙間をシールするよう前記シリンダ１に設けられるパッキンであって、内周側に平坦状のヒール部６ａを有する環状の基部６と、この基部６の内側から立ち上がり、内周面でピストンロッド２に摺接して前記隙間を密封する同じく環状のメインリップ８と、このメインリップ８の内周側に内側に向って突出形成されたリップ部９とを備えるとともに、前記ヒール部６ａには作動油貯留用の軸方向溝１３が設けられている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
他方部材内に移動自在に挿入された一方部材と摺接して一方部材と他方部材との間の隙間をシールするよう前記他方部材に設けられるパッキンであって、内周側に平坦状のヒール部を有する環状の基部と、この基部の内側から立ち上がり、内周側で一方部材に摺接して前記隙間を密封する同じく環状のメインリップと、このメインリップの内周面に内側に向って突出形成されたリップ部とを備えるとともに、前記ヒール部には作動油貯留用の凹部が設けられていることを特徴とするパッキン。
【請求項２】
一方部材が移動自在に挿入された他方部材と摺接して一方部材と他方部材との間の隙間をシールするよう前記一方部材に設けられるパッキンであって、外周側に平坦状のヒール部を有する環状の基部と、この基部の外側から立ち上がり、外周側で他方部材に摺接して前記隙間を密封する同じく環状のメインリップと、このメインリップの外周面に外側に向って突出形成されたリップ部とを備えるとともに、前記ヒール部には作動油貯留用の凹部が設けられていることを特徴とするパッキン。
【請求項３】
ヒール部に設けられた前記凹部は一方部材の軸線方向と平行に設けられた複数本の軸方向溝である請求項１又は２記載のパッキン。
【請求項４】
ヒール部に設けられた前記凹部は綾目溝である請求項１又は２記載のパッキン。
【請求項５】
前記凹部はヒール部を有する基部とリップ部を有するメインリップとを一体形成する際に形成されている請求項１，２，３又は４記載のパッキン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、他方部材としてのシリンダに設けられ、このシリンダに対して移動自在に挿入された一方部材としてのピストンロッドに摺接してピストンロッドとシリンダとの間の隙間をシールするロッドシール構造に用いるパッキンの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種のパッキンとしては、特許文献１に示す油圧シリンダのロッドシール構造に用いるＵパッキンを例示することができる。
【０００３】
即ち、図４，５に示すように、シリンダ１におけるピストンロッド２の貫通孔３内周に環状の取付溝４が設けられ、この取付溝４内にＵパッキン５が挿着されている。
【０００４】
このＵパッキン５は、内周側に平坦状のヒール部６ａを有する環状の基部６と、基部６の外周側に立設された外周リップ７と、同じく基部６の内側に立設されたメインリップ８とから構成され、全体が天然ゴム又は合成ゴム等によって一体的に形成されている。
【０００５】
メインリップ８は、ピストンロッド２の外周に摺接してピストンロッド２とシリンダ１との間の隙間、即ち上記摺接部分からシリンダ１内の作動油が外部（図５における下方を言う）に漏れるのを防止するとともに、ピストンロッド２の進退動作に伴いピストンロッド２の表面に付着して外部に残る油膜の膜厚を適切な値にコントロールするという相反する機能を有している。
【０００６】
このため、メインリップ８の内周には傾斜面１０，１１が断面Ｖ型形状をなすリップ部９が突出形成され、反基部６側の傾斜面１０がメインリップ８の先端部に繋がり、基部６側の傾斜面１１が平坦状をなす前記ヒール部６ａに繋がっている。
【０００７】
そして、このリップ部９の反基部６側の傾斜面１０でピストンロッド２の表面に付着して外部に出る油膜の厚みを制御するとともに、基部６側の傾斜面１１でピストンロッド２に付着してシリンダ１内に引き込まれる油膜の膜厚を制御している。
【０００８】
尚、外周リップ７は、取付溝４内周面に当接し、これらの間から油室内の作動油が外部に漏れるのを防止している。
【０００９】
上記のように構成されたロッドシール構造では、ピストンロッド２の進退動作に伴って油室側の圧力が上がった場合、Ｕパッキン５におけるメインリップ８のリップ部９で作動油が外部に漏れるのを防止するとともに、ピストンロッド２の表面に付着して外部に残る油膜の膜厚をコントロールしている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−１２２２４１号公報（図４参照）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した油圧シリンダのロッドシール構造にあっては、以下に示すような問題点が考えられる。
【００１２】
即ち、上記の油圧シリンダ１が高圧負荷で使用される場合には、Ｕパッキン５全体に大きな圧力が加わり、リップ部９が形成されたメインリップ８の内周面全体に加え、ヒール部６ａ全体もピストンロッド２表面に強く押し付けられる場合がある。
【００１３】
このとき、ヒール部６ａは、それ自体が平坦状となっているので、ピストンロッド２表面に対してぴったり密着して押し付けられた状態になる。
【００１４】
このため、ピストンロッド２が進退動作を繰り返すと、このヒール部６ａでピストンロッド２表面に付着した油膜を押しのけるか或いは掻き取り、ヒール部６ａと摺接するピストンロッド２表面の油膜の膜厚を極端に薄くする場合が想定される。
【００１５】
この状態では、ピストンロッド２表面に対してヒール部６ａが近接することになり、ヒール部６を構成するゴム材の影響を受けてピストンロッド２の表面はその油濡れ性（作動油拡がり性）を大きく低下させる。これは、ゴム材のような有機物質はピストンロッド２が元々持っている金属特有の油濡れ性を大きく低下させる性質を持っているからである。
【００１６】
従って、この状態でピストンロッド２の進退動作が繰り返されると、ピストンロッド２表面では作動油の広がり状態が悪化し、油膜が油滴となって作動油がある部分と、ない部分（ドライ状態部分）とがピストンロッド２表面にランダムに出来る。
【００１７】
このため、例えば、縮み行程においては、油滴となった部分の作動油全てをシリンダ１内へ引き込むことが出来ないこと、即ち油膜引き込み性低下による油漏れを発生させ、ドライ状態部分においては潤滑不良によるヒール部６ａの磨耗を引き起こす可能性がある。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、高圧負荷状態で使用されても油漏れや、潤滑不良によるヒール部の磨耗を引き起こすことのない構造を備えたパッキンを提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の一つの手段は、他方部材内に移動自在に挿入された一方部材と摺接して一方部材と他方部材との間の隙間をシールするよう前記他方部材に設けられるパッキンであって、内周側に平坦状のヒール部を有する環状の基部と、この基部の内側から立ち上がり、内周面で一方部材に摺接して前記隙間を密封する同じく環状のメインリップと、このメインリップの内周側に内側に向って突出形成されたリップ部とを備えるとともに、前記ヒール部には作動油貯留用の凹部が設けられていることを特徴とするものである。
【００２０】
又、本発明の他の手段は、一方部材が移動自在に挿入された他方部材と摺接して一方部材と他方部材との間の隙間をシールするよう前記一方部材に設けられるパッキンであって、外周側に平坦状のヒール部を有する環状の基部と、この基部の外側から立ち上がり、外周面で他方部材に摺接して前記隙間を密封する同じく環状のメインリップと、このメインリップの外周側に外側に向って突出形成されたリップ部とを備えるとともに、前記ヒール部には作動油貯留用の凹部が設けられていることを特徴とするものである。
【００２１】
上記二つの手段の場合、ヒール部に設けられた前記凹部は一方部材の軸線方向と平行に設けられた複数本の軸方向溝であることが好ましい。
【００２２】
又、ヒール部に設けられた前記凹部は綾目溝であっても良い。
【００２３】
さらには、前記凹部はヒール部を有する基部とリップ部を有するメインリップとを一体形成する際に形成されていても良い。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を高圧建機用シリンダのロッドシール構造に用いるＵパッキンに具体化した実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２５】
このＵパッキンは、前述した図４，５に示す従来構造のＵパッキン５において、ヒール部６ａに設けた作動油貯留用の凹部に特徴を有するものであり、その他の構成は上記の従来構造と同様なので、図中に同一の符号を付すのみとし、その説明を省略する。
【００２６】
即ち、本発明の凹部は、ピストンロッド２の軸線方向と平行に設けられた複数本の軸方向溝１３であり、所定間隔をおいてヒール部６ａの一部又は全周に亘って形成されている。
【００２７】
この軸方向溝１３は、同一巾で断面形状がＵ字状、Ｖ字状又はコ字状に形成されている。
【００２８】
又、軸方向溝１３は、基部６，メインリップ８及び外周リップ７の一体成形時に形成されている。
【００２９】
従って、ピストンロッド２の進退動作に伴ってメインリップ８を通過する際に適宜の膜厚となってピストンロッド２に付着した作動油の一部がこの軸方向溝１３内に侵入して一時的に貯留されるようになっている。
【００３０】
上記のように構成された油圧シリンダ１においては、ピストンロッド２の進退動作に伴い油室側の圧力が高くなった場合には、Ｕパッキン５は、そのメインリップ８のリップ部９で作動油が外部に漏れるのを防止すると同時に、その両傾斜面１０，１１によってピストンロッド２の表面に付着して大気側に残る油膜の膜厚をコントロールする。
【００３１】
ところが、油圧シリンダ１が高圧負荷で使用される場合には、Ｕパッキン５全体に大きな圧力が加わり、リップ部９が形成されたメインリップ８の内周面全体に加え、ヒール部６ａ全体もピストンロッド２表面に強く押し付けられる。
【００３２】
この場合、ヒール部６ａは、それ自体が平坦面となっているので、ピストンロッド２表面に対してぴったり密着して押し付けられた状態になる。
【００３３】
従って、この状態でピストンロッド２が進退動作を繰り返すと、前記ヒール部６ａでピストンロッド２表面に付着した油膜を押しのけるか或いは掻き取り、ヒール部６ａと摺接するピストンロッド２表面の油膜の膜厚を極端に薄くする場合が想定される。
【００３４】
しかしながら、本実施の形態では、油膜の膜厚を極端に薄くさせ易いヒール部６ａに作動油一時貯留用の複数の軸方向溝１３が形成され、その溝１３内に作動油が一時的に貯留されているので、例えヒール部６ａがピストンロッ２ド表面に強く押しつけられても、ピストンロッド２表面は軸方向溝１３内に一時的に貯留された作動油によって適宜の膜厚の油膜が常に維持される。
【００３５】
このため、上述した油膜の膜厚が極端に薄くなることによって生じるピストンロッド２表面の油濡れ性低下を確実に防止することができる。
【００３６】
従って、これらに起因して生ずる縮み行程における油膜引き込み性低下による油漏や、潤滑不良によるヒール部６ａの磨耗を確実に防止することができる。
【００３７】
又、凹部として複数方の軸方向溝１３としたので、成形が簡単で安価に具体化可能である。
【００３８】
又、基部６、メインリップ８、外周リップ７及び軸方向溝１３を一体的に設けたので、部品点数、製造コストを削減できる。
【００３９】
尚、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、以下のように変更することも可能である。
【００４０】
１）図３に示すように、他方部材としての油圧シリンダ１内壁と摺接し、一方部材としてのピストン１５と前記シリンダ１内壁との隙間をシールするよう前記ピストン１５に設けられるＵパッキン５に具体化しても良い。
【００４１】
この場合には、外周側に平坦状のヒール部１６ａを有する環状の基部１６と、この基部１６の外側から立ち上がり、外周面でシリンダ１内周面に摺接して前記隙間を密封する同じく環状のメインリップ１７と、このメインリップ１７の外周側に外側に向って突出形成されたリップ部１８とを備えるとともに、前記ヒール部１６ａには作動油一時貯留用の軸方向溝１３が設けられている。
【００４２】
そして、この油圧シリンダ１はピストン１５を挟んだ上側が油室を形成し、ピストン１５を挟んだ下側が空気室を形成している。
【００４３】
この場合の作用・効果は上記実施の形態と同様である。
【００４４】
２）凹部を綾目溝とすること。こうすれば、軸方向溝１３に比較して作動油の一時貯留量を多くできるので、更に確実に適宜の膜厚の油膜を確保することができる。
【００４５】
又、溝以外に軸方向に連通した反球状、円錐状、四角柱状の凹部や孔部でも良く、これらを規則的又はランダムに配置するようにしても良い。
【００４６】
３）メインリップ８の形成工程後の後工程で凹部を形成すること。工程を分けることによって凹部の形状に自由度を与えることができる。
【００４７】
４）凹部の断面形状を溝底程断面積が大きくなるような形状にする。こうすると、作動油の一時貯留効果を更に高めることができる。
【００４８】
５）油圧シリンダのロッドシール構造に用いるパッキン以外のパッキンに具
体化すること。
【００４９】
６）Ｕパッキン以外のパッキンに具体化すること。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば次の効果がある。
【００５１】
１）請求項１の発明によれば、一方部材表面の油膜の膜厚を極端に薄くし易いヒール部に作動油一時貯留用の凹部を形成し、その凹部に作動油を一時的に貯留するようにしたので、ヒール部が一方部材の表面に強く押しつけられることがあっても、一方部材表面は凹部内に一時的に貯留された作動油によって適宜の膜厚の油膜を常に維持することができる。
【００５２】
従って、上述した油膜の膜厚が極端に薄くなることに起因した縮み行程における油膜引き込み性低下による油漏や、潤滑不良によるヒール部の磨耗を確実に防止することができる。
【００５３】
２）請求項２の発明によれば、他方部材表面の油膜の膜厚を極端に薄くし易いヒール部に作動油一時貯留用の凹部を形成し、その凹部に作動油を一時的に貯留するようにしたので、ヒール部が他方部材の表面に強く押しつけられることがあっても、他方部材表面は凹部内に一時的に貯留された作動油によって適宜の膜厚の油膜を常に維持することができる。
【００５４】
従って、上述した油膜の膜厚が極端に薄くなることに起因した縮み行程における油膜引き込み性低下による油漏や、潤滑不良によるヒール部の磨耗を確実に防止することができる。
【００５５】
３）請求項３の発明によれば、凹部として複数本の軸方向溝としたので、成形が簡単で安価に具体化可能である。
【００５６】
４）請求項４の発明によれば、軸方向溝に比較して作動油の一時的貯留量を多くできるので、更に確実に適宜の膜厚の油膜を確保することができる。
【００５７】
５）請求項５の発明によれば、ヒール部を有する基部と、リップ部を有するメインリップとを一体形成する際に前記凹部を一体的に形成したので、部品点数、製造コストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す油圧シリンダのロッドシール構造に用いるＵパッキンの一部破断斜視図である。
【図２】図１のヒール部を拡大して示す部分破断断面図である。
【図３】本発明のパッキンをピストンのシール構造に用いた場合を示す部分破断断面図である。
【図４】従来の油圧シリンダのロッドシール構造に用いるＵパッキンの一部破断斜視図である。
【図５】第４図のＵパッキンを油圧シリンダのロッドシール構造に用いた場合を示す一部破断断面図である。
【符号の説明】
１  シリンダ（他方部材）
２  ピストンロッド（一方部材）
５  Ｕパッキン（パッキン）
６，１６  基部
６ａ，１６ａ  ヒール部
８，１７  メインリップ
９，１８  リップ部
１３  軸方向溝（凹部）
１５  ピストン（一方部材）
【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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