(57)【要約】【課題】第一のＵパッキンと第二のＵパッキンとの間の空間部に作動油が溜まることのない油圧シリンダのシール構造を提供する。【解決手段】ピストンロッド５に取付けられたピストン４をシリンダ１内に移動自在に設け、このシリンダ１に対して直列に配置したワイパーシール５と、第一のパッキン１３及び第二のパッキン１４とを介してピストンロッド５を摺動自在に密封支持するとともに、第１のパッキン１３の大気側にそのリップ部１３ａの変形を規制するバックアップ部材１６を設けた油圧シリンダのロッドシール構造において、前記バックアップ部材１６に第一のパッキン１３と第二のパッキン１４との間の空間部Ｓに侵入した作動油を油室側に戻すための油戻し手段１９を設けた。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンロッドに取付けられたピストンをシリンダ内に移動自在に設け、このシリンダに対して直列に配置したワイパーシールと、第一のパッキン及び第二のパッキンとを介してピストンロッドを摺動自在に密封支持するとともに、第１のパッキンの大気側にそのリップ部の変形を規制するバックアップ部材を設けた油圧シリンダのロッドシール構造において、前記バックアップ部材に第一のパッキンと第二のパッキンとの間の空間部に侵入した作動油を油室側に戻すための油戻し手段を設けたことを特徴とする油圧シリンダのロッドシール構造。
【請求項２】
前記油戻し手段はバックアップ部材のピストンロッドとの摺動面に形成された複数のヘリカル溝又はストレート溝である請求項１記載の油圧シリンダのロッドシール構造。
【請求項３】
前記ヘリカル溝又はストレート溝の深さは５０μ〜１０μである請求項２記載の油圧シリンダのロッドシール構造。
【請求項４】
前記ヘリカル溝又はストレート溝はその断面形状がＵ、Ｖ又はコの字状である請求項２又は３記載の油圧シリンダのロッドシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダに対してピストンロッドを密封支持するＵパッキンを備えた油圧シリンダのロッドシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の油圧シリンダとしては、例えば、図３，図４に示すものがあるが、この油圧シリンダは、両端が塞がれたシリンダ１内に二つの油室２，３を区画するピストン４を移動自在に設け、このピストン４が一端に取付けられたピストンロッド５を前記シリンダ１に貫通させるとともに、このシリンダ１におけるピストンロッド５の貫通部にはピストンロッド５を油密的にかつ摺動可能に支持するロッドシール６が設けられている。
【０００３】
又、前記シリンダ１には油室２，３に連通する油路７，８がそれぞれ設けられ、外部の図示しない油圧源からの油圧を油路７を介して油室２に供給するとともに、油室３を油路８を介して図示しない外部のタンクに連通することで、ピストンロッド５を収縮させる一方、前記油圧源からの油圧を油路８を介して油室３に供給するとともに、油室２を油路７を介して外部のタンクに連通することで、ピストンロッド５を伸長させるようになっている。
【０００４】
ところで、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、図４に示すように、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とが直列に設けられている。
【０００５】
この環状溝１０，１１内及び環状切欠部１２内には上記のロッドシール６、即ち、油室側の環状溝１０内にはウレタン樹脂等からなる第一のＵパッキン１３が、また、大気側の環状溝１１内には同じくウレタン樹脂等からなる第二のＵパッキン１４が、そして、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。
【０００６】
前記第一のＵパッキン１３は、シャープな突端縁となるように形成されたリップ部１３ａを有しており、油室２側が高圧になった場合にこのリップ部１３ａの背面側が貫通孔９内に食い込むのを阻止するように、このリップ部１３ａを補強するナイロン樹脂等よりなるバックアップ部材１６が隣接配置されている。
【０００７】
前記第二のＵパッキン１４は、同じくシャープな突端縁となるように形成されたリップ部１４ａを有しており、油室２側が高圧になった場合にこのリップ部１４ａの背面側が貫通孔９内に食い込むのを阻止するように、この第二のＵパッキン１４を補強するナイロン樹脂等よりなるバックアップ部材１７が隣接配置されている。
【０００８】
前記ワイパーシール１５は、外部に臨むダストリップ部１５ａと、内側に臨むオイルリップ部１５ｂとを備え、金属製の芯金１８と一体的に形成されるとともに、この芯金１８が前記環状切欠部１２に嵌着されている。
【０００９】
上記のように構成されたロッドシール構造では、特に油室２側が高圧となった場合、バファシールとして機能する第一のＵパッキン１３がリップ部１３ａのシャープな突端縁で貫通孔９とピストンロッド５との隙間を通してシリンダ１の外へ移動しようとする作動油をカットして第二のＵパッキン１４側へ漏れるのを防止している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構造の油圧シリンダのロッドシール構造にあっては、第一のＵパッキン１３のリップ部１３ａをシャープな突端縁とし、この突端縁をピストンロッドの外周に摺接することで、ピストンロッド５の外周面に付着した油膜をカットするので、リップ部１３ａの成形不良等の原因によって前記リップ部１３ａがシャープな突端縁とならない場合には、上記の油膜カット作用が充分になされない場合が想定される。
【００１１】
この場合には、ピストンロッド５の伸長行程において第一のＵパッキン１３でカットされなかった作動油は第一のＵパッキン１３と第二のＵパッキン１４との間に形成される空間部Ｓに侵入し、その後、ピストンロッド５の圧縮行程において前記バックアップ部材１６のピストンロッド５との摺接部分で再びカットされるので、上記の空間部Ｓ内に溜まることが考えられる。
【００１２】
そして、ピストンロッドの伸縮動作の繰り返しにより、この空間部Ｓが上記の作動油でいっぱいに満たされると、それ以降は、この空間部Ｓの圧力が急激に上昇し、その圧力で上記の第一又は第二のＵパッキン１３、１４を損傷させたり、外部への作動油漏れを生じさせたりしてシール構造自体の寿命を短くする虞がある。
【００１３】
特に、上記のロッドシール構造にあっては、バックアップ部材１６が大きな接触面積を持ってピストンロッド５に摺接しているので、空間部Ｓに溜まった作動油はこの摺接部分を通過して油室２側に戻りにくいと言う問題点がある。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、第一のＵパッキン１３と第二のＵパッキン１４との間の空間部に作動油が溜まりにくい油圧シリンダのシール構造を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、ピストンロッドに取付けられたピストンをシリンダ内に移動自在に設け、このシリンダに対して直列に配置したワイパーシールと、第一のパッキン及び第二のパッキンとを介してピストンロッドを摺動自在に密封支持するとともに、第１のパッキンの大気側にそのリップ部の変形を規制するバックアップ部材を設けた油圧シリンダのロッドシール構造において、前記バックアップ部材に第一のパッキンと第二のパッキンとの間の空間部に侵入した作動油を油室側に戻すための油戻し手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１６】
この場合、油戻し手段はバックアップ部材のピストンロッドとの摺動面に形成された複数のヘリカル溝又はストレート溝であることが好ましい。
【００１７】
又、ヘリカル溝又はストレート溝の深さは５０μ〜１０μであると良い。
【００１８】
又、ヘリカル溝又はストレート溝はその断面形状がＵ、Ｖ又はコの字状であっても良い。
【００１９】
【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具体化した実施の形態を図１、２に基づいて説明する。
【００２０】
このロッドシール構造は前述した図３，４に示す従来の油圧シリンダにおいて、第一のＵパッキン１３の背面側に隣接されたバックアップ部材１６に油戻し手段を設け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るのみとし、その説明を省略する。
【００２１】
即ち、バックアップ部材１６のピストンロッド５との摺接部分となる内周面にはローレット加工により複数のヘリカル溝１９が全周に渡って形成されており、各溝の両端はバックアップ部材１６の両側面に開放されている。
【００２２】
このヘリカル溝１９は、その深さが５０μ〜１０μに形成されており、その理由は溝１９の深さが５０μより深くなるとバックアップ部材１６の強度が低下して本来の補強機能を果さなくなり、１０μより浅くなると作動油の通過性が落ちるためである。
【００２３】
又、隣接する溝間は、２ｍｍに設定され、ピストンロッド５の軸線に対しては３０度傾斜するように形成されているが、その他、４５度、６０度等に設定しても良い。
【００２４】
従って、第一のＵパッキン１３でカットできずに前記空間部Ｓに進入した作動油は、ピストンロッド５の伸長工程において前記ヘリカル溝１９を通って第一のＵパッキン１３の背面側に戻り、このＵパッキン１３の基本的性質によって油室２側に引き込まれ、空間部Ｓには作動油が溜まらないようになっている。
【００２５】
上記のように構成された油圧シリンダでは、第一のＵパッキン１３のリップ部１３ａはその突端縁がピストンロッド５の外周に摺接した状態となっているので、例えば、ピストンロッド５の伸長工程おいては、ピストンロッド５はその外周に付着した油膜を適宜の厚さにカットした状態で第一のＵパッキン１３上を摺動移動するとともに、このリップ部１３ａにより油室２側の高圧が第二のＵパッキン１４に影響を及ぼさないようにしている。
【００２６】
このとき、前記リップ部１３ａが製造誤差等の何らかの理由によりシャープな突端縁となっていなかった場合には、上記の油膜カット作用が充分に発揮されず、余分な作動油が第一のＵパッキン１３と、第二のＵパッキン１４とで形成される空間部Ｓに侵入する。
【００２７】
この状態でピストンロッド５の進退動作が繰り替えされると、前記空間部Ｓ内は作動油で満たされ、その後、急激な圧力上昇を起こそうとする。
【００２８】
しかしながら、本実施の形態では、Ｕパッキン１３の背面側に隣接されたバックアップ部材１６のピストンロッド５との摺接部分となる内周面に複数のヘリカル溝１９が形成されているので、第一のＵパッキン１３でカットできずに前記空間部Ｓに進入した作動油は、ピストンロッドの伸長行程において前記ヘリカル溝１９を通って第一のＵパッキンの背面側に戻り、第一のＵパッキン１３の基本的性質によって油室２側に引き込まれ、空間部Ｓには作動油が溜まらない。
【００２９】
また、上記の効果を確認するため、ピストンロッドを１００ｋｍと４００ｋｍ作動させ、その時の上記空間部内の圧力を測定してみたところ、１００ｋｍでは０Ｍｐａ、４００ｋｍでは０Ｍｐａの圧力となった。
【００３０】
因みに、本実施の形態のバックアップ部材を用いない場合には１００ｋｍで２１Ｍｐａ、４００ｋｍでは３４Ｍｐａとなり、本件実施の形態の効果が確認された。
【００３１】
従って、従来技術で示したような急な圧力上昇に起因した各Ｕパッキンの破損や、油漏れと言った不具合を確実に防止して寿命を延ばすことができる。
【００３２】
又、従来から用いられているバックアップ部材１６に溝を形成するとこによって空間内に侵入した作動油を油室２側に戻すことができるので、特に工夫を凝らすことなく簡単に実施化することができる。
【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、次のように変更して具体化することもできる。
【００３４】
１）本実施の形態では油戻し手段としてヘリカル溝１９を用いたがこれ以外に、ストレート溝や螺旋状の溝を用いても良い。又、溝の断面形状もＶ型、Ｕ型、断面コ字状等の任意の形状を設定することができる。
【００３５】
２）溝の間隔や、本数も本実施の形態に限定されるものではなく、任意に変更しても良い。但し、バックアップ部材１６の本来の機能であるリップ部１３ａの補強が可能な範囲での変更に限られる。
【００３６】
３）本実施の形態では油戻し手段として溝を採用したが、これに限定されるものではなく、例えば、バックアップ部材１６の内周面に油戻し手段としての微小な凹凸を設け、この凹部に沿って作動油を通過させるようにしても良い。
【００３７】
この凹凸を成形する方法としては、バックアップ部材１６を成形する金型の成形面にショットブラスト等で微小な凹凸を付け、この凹凸をバックアップ部材１６に転写する方法等を用いることができる。
【００３８】
又、この凹凸以外には、バックアップ部材１６に空間部Ｓ側からリップ部１３ａ側に向かう貫通孔を設け、この貫通孔を油戻し手段としても良い。
【００３９】
４）本実施の形態では、高圧建機用シリンダを示したが、これに限定されるものではなく、一般的な油圧シリンダに具体化しても良いことは勿論である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば次の効果がある。
【００４１】
即ち、各請求項の発明によれば、第一及び第二のパッキンで形成される空間部に作動油が侵入しても油室側に戻すことができるので、この作動油に起因して生じる急激な圧力上昇を抑制することができる。従って、この圧力上昇によって第一又は第二のパッキンが損傷したり、外部への作動油漏れが生じたりする虞を確実に防止できる。
【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を示す要部断面である。
【図２】バックアップ部材の内周面の一部を示す部分平面図である。
【図３】従来の油圧シリンダを示す断面図である。
【図４】従来の油圧シリンダのロッドシール構造を示す要部断面である。
【符号の説明】
１　シリンダ
４　ピストン
５　ピストンロッド
１３　第一のパッキン
１３ａ　リップ部
１４　第二のパッキン
１５　ワイパーシール
１６　バックアップ部材
１９　溝（油戻し手段）
Ｓ　空間部
【図１】
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【図２】
2004028160.tif 000004
【図３】
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【図４】
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