(57)【要約】【課題】高圧負荷状態で使用されても蓄圧現象や、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バッファーシールを提供する。【解決手段】シリンダ１内に移動自在に挿入されたピストンロッド５に摺接してシリンダ１とピストンロッド５との間の隙間をシールするとともに、油室２側の高圧がメインシール１４に直接加わらないようにメインシール１４よりも油室２側となるシリンダ１に設けられるバッファーシール１３であって、内周側にヒール部１６ａを有する環状の基部１６と、この基部１６の内側から立ち上がり、内周面でピストンロッド５に摺接して前記隙間をシールする同じく環状のメインリップ１８と、このメインリップ１８の内周側に内側に向って突出形成されたリップ部１９とを備えるとともに、前記ヒール部１６ａにはピストンロッド５の油濡れ性を少なくとも維持できる材質で形成された油濡れ性維持層２４が設けられている。【選択図】        図１
2004286091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内に移動自在に挿入されたピストンロッドに摺接してシリンダとピストンロッドとの間の隙間をシールするとともに、油室側の高圧がメインシールに直接加わらないようにメインシールよりも油室側となるシリンダに設けられるバッファーシールであって、内周側に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、内周面でピストンロッドに摺接して前記隙間をシールする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、前記ヒール部にはピストンロッドの油濡れ性を少なくとも維持できる材質で形成された油濡れ性維持層が設けられていることを特徴とするバッファーシール。
【請求項２】
ピストンが移動自在に挿入されたシリンダと摺接してピストンとシリンダとの間の隙間をシールするとともに、油室側の高圧がメインシールに直接加わらないようにメインシールよりも油室側となるピストンに設けられるバッファーシールであって、外周側に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、外周面でシリンダに摺接して前記隙間をシールする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、前記ヒール部にはシリンダの油濡れ性を少なくとも維持できる材質で形成された油濡れ性維持層が設けられていることを特徴とするバッファーシール。
【請求項３】
油濡れ性維持層はヒール部全体及びその基部側角部を覆うチタンの薄肉筒体で形成されている請求項１又は２記載のバッファーシール。
【請求項４】
油濡れ性維持層はヒール部にはけ塗り、デイッピング或いは吹付けによって形成されている請求項１又は２記載のバッファーシール。
【請求項５】
油濡れ性維持層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３記載のバッファーシール。
【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、シリンダ内に移動自在に挿入された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とともに、油室側の高圧が直接メインシールに加わらないようにこのメインシールよりも油室側となるシリンダに配置されるバッファーシールの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種のバッファーシールとしては、特許文献１に示すシリンダのロッドシール構造に用いるバッファーシールを例示することができる。
【０００３】
即ち、図４に示すように、シリンダ１におけるピストンロッド５の貫通孔９内周には、二本の環状溝１０、１１と、シリンダ１の外側に臨む環状切欠部１２とが設けられている。
【０００４】
そして、油室２側の環状溝１０内にはバッファーシール１３が、また、大気側の環状溝１１内にはメインシール１４が、環状切欠部１２内にはワイパーシール１５がそれぞれ挿着されている。
【０００５】
前記バッファーシール１３は内側に向って傾斜するヒール部１６ａを内周側に有する環状の基部１６と、基部１６の外側に立設された外周リップ１７と、同じく基部１６の内側に立設されたメインリップ１８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。
【０００６】
又、前記メインリップ１８の内側にはピストンロッド５の外周と摺接してピストンロッド５に付着してメインシール１４側に導かれる油膜の膜厚を制御するためと、油室２側の高圧が直接メインシール１４に加わらないようにするために傾斜面２０，２１が断面Ｖ型形状をなすリップ部１９が突出形成され、反基部６側の傾斜面２０がメインリップ１８の先端部に繋がり、基部６側の傾斜面２１が前記ヒール部１６ａに繋がっている。
【０００７】
そして、この特許文献１に示すロッドシール構造においては、前記ヒール部１６ａに取付凹部１６ｂを設け、この取付凹部１６ｂにナイロン樹脂等よりなるバックアップ部材２２を取付けることにより、油室２側が高圧になった場合にヒール部１６ａ及びその基部側角部が貫通孔９内に食い込むのを阻止するようになっている。
【０００８】
上記のように構成されたロッドシール構造では、特に油室２側が高圧となった場合、バッファーシール１３がそのメインリップのリップ部１８でピストンロッド５に付着してメインシール１４側に導かれる油膜の膜厚と、圧力とを制御するようになっている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−９１０６号（図４参照）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構造のバッファーシール１３にあっては、以下に示すような問題点がある。
【００１１】
即ち、ヒール部１６ａに別部材よりなるバックアップ部材２２を取付け、シリンダ１が高圧負荷で使用される場合のヒール部１６ａの貫通孔９内への食い込みを防止しているので、その分、部品点数が増加するとともに、コストアップに繋がる。
【００１２】
又、上記のようにシリンダ１が高圧負荷で使用される場合には、バックアップ部材２２によりヒール部１６ａの貫通孔９内への食い込みはないものの、バックアップ部材２２自体がピストンロッド５表面に強く押し付けられる場合がある。
【００１３】
このとき、バックアップ部材２２は上記の圧力故にピストンロッド５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り、この状態でピストンロッド５が進退動作を繰り返すと、バックアップ部材２２でピストンロッド５表面に付着した油膜を押しのけるか或いは掻き取り、バックアップ部材２２と摺接するピストンロッド５表面の油膜の膜厚を極端に薄くする場合が想定される。
【００１４】
この状態では、ピストンロッド５表面に対してバックアップ部材２２が近接することになり、バックアップ部材２２を構成するナイロン樹脂の影響を受けてピストンロッド５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、ナイロン樹脂のような有機物質はピストンロッド５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。
【００１５】
従って、この状態でピストンロッド５の進退動作が繰り返されると、ピストンロッド５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５表面にランダムに出来る。
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ってメインシール１４とバッファーシール１３との間に作動油を溜めこんで蓄圧現象を発生させ、又、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。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、高圧負荷状態で使用されても蓄圧現象や、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バッファーシールを提供することである。
【００１７】
【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、シリンダ内に移動自在に挿入されたピストンロッドに摺接してシリンダとピストンロッドとの間の隙間をシールするとともに、油室側の高圧がメインシールに直接加わらないようにメインシールよりも油室側となるシリンダに設けられるバッファーシールであって、内周側に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、内周側でピストンロッドに摺接して前記隙間をシールする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、前記ヒール部にはピストンロッドの油濡れ性を少なくとも維持できる材質で形成された油濡れ性維持層が設けられていることを特徴とするものである。
【００１８】
又、本発明の他の手段は、ピストンが移動自在に挿入されたシリンダと摺接してピストンとシリンダとの間の隙間をシールするとともに、油室側の高圧がメインシールに直接加わらないようにメインシールよりも油室側となるピストンに設けられるバッファーシールであって、外周側に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、外周面でシリンダに摺接して前記隙間をシール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、前記ヒール部にはシリンダの油濡れ性を少なくとも維持できる材質で形成された油濡れ性維持層が設けられていることを特徴とするものである。
【００１９】
この上記二つの手段の場合、油濡れ性維持層はヒール部全体及びその基部側角部を覆うチタンの薄肉筒体で形成されていることが好ましい。
【００２０】
又、油濡れ性維持層はヒール部にはけ塗り、デイッピング、或いは吹付けによって形成されていても良い。
【００２１】
さらには、油濡れ性維持層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。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を高圧建機用油圧シリンダのロッドシール構造に用いるバッファーシールに具体化した実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２３】
このバッファーシールは前述した図４に示す従来構造のバッファーシール１３において、バックアップ部材２２を省略するとともに、金属製ピストンロッド５表面の油濡れ性を少なくとも維持できる材質よりなる油濡れ性維持層２４をヒール部１６ａに形成した点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。
【００２４】
即ち、本発明の油濡れ性維持層２４はヒール部１６ａの一部又は全体及びその基部側角部を覆う断面略くの字状に形成され、本実施の形態では折曲形成された同一厚みを有するチタン又はチタン合金の薄肉筒体を前記基部１６、メインリップ１８及び外周リップ１７の一体成形時に一体化させている。
【００２５】
従って、シリンダ１の高圧負荷使用時にはヒール部１６ａ全体が油濡れ性維持層２４を弾性変形させることによって略均一にピストンロッド５表面に押し付けられるとともに、前記基部側角部が変形してシリンダ１の貫通孔９とピストンロッド５との間の隙間に食い込まないようになっている。
【００２６】
上記のように構成されたシリンダ１においては、ピストンロッド５の進退動作に伴い油室２側の圧力が高くなった場合には、バッファーシール１３はそのメインリップ１８のリップ部１９で油室２側の高圧が直接メインシール１４に加わるのを防止すると同時に、その両傾斜面２０、２１によってピストンロッド５の表面に付着してメインシール１４側の導かれる油膜の膜厚を制御する。
【００２７】
ところが、シリンダ１が高圧負荷で使用される場合には、バッファーシール１３全体に大きな圧力が加わり、従来例で示したバックアップ部材２２がない分、リップ部１９が形成されたメインリップ１８の内周面全体に加え、ヒール部１６ａ全体もピストンロッド５表面に押し付けられる。
【００２８】
このとき、ヒール部１６ａは上述した圧力故に油濡れ性維持層２４を弾性変形させることによってピストンロッド５表面に対して密着して押し付けられた状態になる。従って、この状態でピストンロッド５が進退動作を繰り返すと、前記ヒール部１６ａでピストンロッド５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１６ａと摺接するピストンロッド５表面の油膜の膜厚を極端に薄くする場合が想定される。
【００２９】
しかしながら、本実施の形態では、ピストンロッド５表面の油濡れ性を維持するための油濡れ性維持層２４が前記ヒール部１６ａに形成されているので、上述したようにヒール部１６ａがピストンロッ５表面に押し付けられて油膜の膜厚が極端に薄くなっても、従来技術で述べたような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５表面にランダムに出来ると言ったことを確実に防止できる。
【００３０】
従って、例えば、縮み行程において、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による油膜引き込み性低下に起因した蓄圧現象や、ドライ状態部分において、潤滑不良によるヒール部１６ａの磨耗を確実に防止することができる。
【００３１】
又、ヒール部１６ａに設けた油濡れ性維持層２４を金属であるチタンの薄肉筒体を用いて形成したので、その剛性ゆえに油濡れ性維持層２４がピストンロッド５表面に強く押しつけられにくくなることは勿論、上記の高圧負荷状態において、ヒール部１６ａの基部側角部が変形し、シリンダ１の貫通孔９とピストンロッド５との隙間に食い込むことを従来で示したバックアップ部材を用いることなく確実に防止できる。
【００３２】
又、基部１６、メインリップ１８、外周リップ１７及び油濡れ性維持層２４を一体形成したので、部品点数、製造コストを削減できる。
【００３３】
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。
（１）図３に示すように、シリンダ１内壁と摺接し、ピストン２３と前記シリンダ１内壁との間の隙間をシールするとともに、メインシール１４に油室２側の高圧が直接加わらないように前記ピストン２３のメインシール１４よりも油室２側に設けられるシリンダ１のピストンシール構造に用いるバッファーシール２５に具体化しても良い。
【００３４】
この場合には、外周側に外側に向って傾斜するヒール部２６ａを有する環状の基部２６と、この基部２６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環状のメインリップ２７と、このメインリップ２７の外周側に外側に向って突出形成されたリップ部２８とを備えるとともに、前記ヒール部２６ａには油濡れ性維持層２４が設けられている。そして、このシリンダ１はピストン２３を挟んだ上側が油室２を形成し、ピストン２３を挟んだ下側が空気室を形成している。
【００３５】
この場合の作用・効果は上記実施の形態と同様である。
（２）チタン以外の金属を用いて油濡れ性維持層２４を形成すること。要するに、ピストンロッド表面の濡れ性を少なくとも維持できる金属であれば何でも良い。
【００３６】
又、金属以外でピストンロッドの濡れ性を少なくとも維持できるもの、例えば、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｂｏｎ）を用いても良い。
（３）                          メインリップ１８形成工程後の後工程で油濡れ性維持層２４を形成すること。
（４）                          ヒール部１６ａ、２６ａにはけ塗り、デイッピング、吹付け等によって油濡れ性維持層２４を形成すること。こうすれば、簡単且つ安価に油濡れ性維持層２４を形成することができる。
（５）シリンダのロッドシール構造や、ピストンシール構造に用いるバッファーシール以外のバッファーシールに具体化すること。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば次の効果がある。
【００３８】
１）請求項１の発明によれば、ピストンロッド表面の油濡れ性を少なくとも維持できる材質よりなる油濡れ性維持層をヒール部に形成したので、ヒール部がピストンロッド表面に強く押し付けられることによって油膜の膜厚が極端に薄くなることがあっても、ピストンロッド表面の油膜の広がり性を確実に維持することができる。従って、油濡れ性低下に起因した縮み工程における油膜引き込み性低下による蓄圧現象や、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。
【００３９】
２）請求項２の発明によれば、シリンダ表面の油濡れ性を少なくとも維持できる材質よりなる油濡れ性維持層をヒール部に形成したので、ヒール部がシリンダ表面に強く押し付けられることがあっても、シリンダ表面の油膜の広がり性を確実に維持することができる。従って、油濡れ性低下に起因した縮み工程における油膜引き込み性低下による蓄圧現象や、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。
【００４０】
３）請求項３の発明によれば、ヒール部自体の剛性を上げることができるので、油圧シリンダの高圧負荷使用時におけるヒール部及びその基部側角部の変形を確実に防止することができる。
【００４１】
４）請求項４の発明によれば、はけ塗り、デイッピング、或いは吹付けその他のコーティングによって油濡れ性維持層を形成するので、簡単且つ安価に油濡れ性維持層を形成することができる。
【００４２】
５）請求項５の発明によれば、基部、メインリップ、外周リップ及び油濡れ性維持層を一体形成したので、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】本発明のバッファーシール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２】本発明の一実施の形態を示すシリンダのロッドシール構造に用いるバッファーシールの一部破断斜視図である。
【図３】本発明の別の実施形態を示し、シリンダのピストン部に本発明のバッファーシールを用いた場合を示す部分破断断面図である。
【図４】従来構造のバッファーシールを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
２  油室
５  ピストンロッド
１３、２５  バッファーシール
１４  メインシール
１６、２６  基部
１６ａ、２６ａ  ヒール部
１８、２７  メインリップ
１９、２８  リップ部
２４  油濡れ性維持層
２３  ピストン
【図１】
2004286091.tif 000003
【図２】
2004286091.tif 000004
【図３】
2004286091.tif 000005
【図４】
2004286091.tif 000006