(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によって生ずる圧力上昇を抑制する。【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に対して順次直列に配置された第一のパッキン１３、第二のパッキン１４及びワイパーシール１５を介してピストンロッド５を摺動自在に密封支持する油圧シリンダのロッドシール構造において、第一のパッキン１３の背面にこの第一のパッキン１３と前記第二のパッキン１４との間の空間部Ｓに侵入した余剰な作動油を吸収するための作動油吸収部２０を設ける。【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順次直列に配置された第一のパッキン、第二のパッキン及びワイパーシールを介してピストンロッドを摺動自在に密封支持する油圧シリンダのロッドシール構造において、第一のパッキンの背面にこの第一のパッキンと前記第二のパッキンとの間の空間部に侵入した余剰な作動油を吸収するための作動油吸収部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】
前記第一のパッキンは基部と、基部の内周側に形成されてピストンロッドの表面と常時摺接するリップ部とからなり、このリップ部又は基部の背面に前記作動油吸収部を設けている請求項１記載の油圧シリンダのロッドシール構造。
【請求項３】
前記第一のパッキンは基部と、基部の内周側に形成されてピストンロッドの表面と常時摺接するリップ部とからなり、リップ部の背面にバックアップリングを積層して設け、このバックアアップリングを前記作動油吸収部とした請求項１記載の油圧シリンダのロッドシール構造。
【請求項４】
前記作動油吸収部は常時ピストンロッドの表面と摺接する摺接面を備えている請求項１，２又は３記載の油圧シリンダのロッドシール構造。
【請求項５】
前記作動油吸収部は天然ゴム系エラストマーで形成されている請求項１，２，３又は４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、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作動油を油路７を介して油室２に供給すると共に、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、前記油圧源からの作動油を油路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、油室側の高圧を受けるバッファシールとして機能するものであり、ピストンロッド５の表面と摺接するリップ部１３ａを有している。
【０００７】
前記第二のＵパッキン１４は、ピストンロッド５の表面に付着して大気側に出る油膜の厚みを適切な値にコントロールするものであり、同じくピストンロッド５の表面と摺接するリップ部１４ａを有している。
【０００８】
又、油室２側の高圧を受け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。
【０００９】
前記ワイパーシール１５は、図示はしないが、外部に臨むダストリップ部と、内側に臨むオイルリップ部とを備え、金属製の芯金と一体的に形成されるとともに、この芯金が前記環状切欠部１２に嵌着されている。
【００１０】
上記のように構成されたロッドシール構造では、油室２側が高圧となった場合、第一のＵパッキン１３がバッファシールとして機能するとともに、そのリップ部１３ａの突端縁で貫通孔９とピストンロッド５との隙間を通して第二のＵパッキン１４側へ移動しようとする作動油を所定の膜圧までカットし、第二のＵパッキン１４へは所定厚みの油膜のみを送るようになっている。
【００１１】
【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におけるリップ部１３ａ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の表面に付着した油膜をカットし、所定の膜圧となるようにコントロールするので、成形不良等の原因によって前記リップ部１３ａが設計通りの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。
【００１２】
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この第一の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、その量の絶対的多さや、作動油、ロッド表面の性質に起因する油膜厚さの時間的、位置的ばらつきにより、その後の収縮行程において油室側に充分に戻りきらず、この空間部Ｓ内に余剰な作動油として溜まることが考えられる。
【００１３】
ここで、上記の油膜厚さの時間的、位置的なばらつきに起因する作動油の滞留現象について、その理由をもう少し説明する。
【００１４】
例えば、濡れ性の悪いロッド表面を有するピストンロッドを使用した場合、ロッド表面の油膜は直ぐに細かな油滴になってしまい、油膜が厚い油滴部分とそうでない部分が混在し、油膜厚さの均一性が失われる。
【００１５】
このとき、油滴部分の油膜の厚みが第一のＵパッキン１３の引き込み能力を超える厚みとなる場合があり、この状態でピストンロッド５が収縮行程になると、上記の引き込み能力を超える油滴部分が余剰な作動油として前記空間部Ｓに残るためである。
【００１６】
そして、ピストンロッド５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。
【００１７】
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Ｓに作動油が溜まることによって生ずる圧力上昇を抑制できる油圧シリンダのシール構造を提供することである。
【００１８】
【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順次直列に配置された第一のパッキン、第二のパッキン及びワイパーシールを介してピストンロッドを摺動自在に密封支持する油圧シリンダのロッドシール構造において、第一のパッキンの背面にこの第一のパッキンと前記第二のパッキンとの間の空間部に侵入した余剰な作動油を吸収するための作動油吸収部を設けたことを特徴とするものである。
【００１９】
この場合、前記第一のパッキンは基部と、基部の内周側に形成されてピストンロッドの表面と常時摺接するリップ部とからなり、このリップ部又は基部の背面に前記作動油吸収部を設けているのが好ましい。
【００２０】
又、第一のパッキンは基部と、基部の内周側に形成されてピストンロッドの表面と常時摺接するリップ部とからなり、リップ部の背面にバックアップリングを積層して設け、このバックアップリングを前記作動油吸収部をとして設けていても良い。
【００２１】
又、作動油吸収部は常時ピストンロッドの表面と摺接する摺接面を備えていても良い。
【００２２】
又、作動油吸収部は天然ゴム系エラストマーを用いて形成されていても良い。
【００２３】
【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に基づいて説明する。
【００２４】
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の第一のＵパッキンの背面に作動油吸収部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。
【００２５】
即ち、第一のパッキンたるＵパッキン１３を基部１３ｂと、基部１３ｂの内周側に形成したリップ部１３ａとからなり、このリップ部１３ａの背面、即ち、Ｕパッキン１３と第二のパッキンたるＵパッキン１４とで隔成された空間部Ｓに対向している背面にバックアップリング２０を積層して設け、このバックアップリング２０を本発明の作動油吸収部としている。
【００２６】
バックアップリング２０は、リップ部１３ａ背面に形成された取付凹部２１内に嵌合されてこのリップ部１３ａと一体化されるとともに、その内周面が常時ピストンロッド５の表面と摺接するよう形成されている。
【００２７】
又、バックアップリング２０は、全体が吸油性のある材料で形成されていて、本実施の形態では、作動油で膨湿し易い天然ゴム系のエラストマーを用い、例えば、通常、金型によりゴム製品を成形する工程において、廃材として捨てられるゲート部分の材料等を再利用している。
【００２８】
従って、このバックアップリング２０により、空間部Ｓ内に侵入して溜まった作動油が吸収されて空間部Ｓ内の圧力上昇を抑制するようになっている。
【００２９】
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の伸長行程においては、ピストンロッド５はその表面に付着した油膜を適宜の厚さにカットされた状態で第一の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。
【００３０】
このとき、前記リップ部１３ａが製造誤差等の理由により設計上の形状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、余剰な作動油が第一のＵパッキン１３と、第二のＵパッキン１４との間に形成される空間部Ｓに侵入して溜まる。
【００３１】
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。
【００３２】
ところが、本実施の形態では、リップ部１３ａの背面に設けたバックアップリング２０自体を吸油性のある材料で形成して作動油吸収部としたので、このバックアップリング２０により作動油が吸収され、空間部Ｓに作動油が溜まることで起きる圧力上昇を抑制することができる。
【００３３】
従って、従来技術で示したような急激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シール構造としての寿命を延ばすことができる。
【００３４】
又、バックアップリング２０の内周面をピストンロッド５の表面と常時摺接するようにしたので、ピストンロッド５の伸縮動作に伴いピストンロッド５表面の油膜を均一な厚みにすることができ、従来技術で示したような油膜厚さの時間的、位置的なばらつきに起因する作動油の滞留現象も確実に防止することができる。
【００３５】
又、第一のパッキン１３のリップ部１３ａと、作動油吸収部としてのバックアアップリング２０とを別部材で形成した後に一体化したので、常時ピストンロッドの表面と摺接するリップ部１３ａを、その摺接に伴う耐久性を向上させる形状や設計し易い形状等の条件を考慮した専用の形状や、材質とすることができるので、シール自体としての寿命を延ばすことができる。
【００３６】
又、リップ部１３ａとバックアップリング２０とを一体化したので、環状溝１０への挿着作業を従来と同様の工数で具体化でき、ひいてはロッドシール構造自体を安価に製造できる。
【００３７】
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。
１）第一のＵパッキン１３におけるリップ部１３ａの背面にリップ部１３ａの成形と同時に直接作動油吸収部を設ける。
【００３８】
こうすれば、前記実施の形態のように別部材としてのバックアップリング２０を不要にできるので、従来と同様の部品点数、組付けコストで容易に本発明を具体化できる。
【００３９】
２）図２に示すように、第一のＵパッキン１３におけるリップ部１３ａ以外の部分、例えば、空間部Ｓに面する基部１３ｂの背面に作動油吸収部２２を設けても良い。
【００４０】
こうすれば、常にピストンロッド５の表面と摺接するリップ部１３ａは、その摺接に伴う耐久性や設計上の形状に形成し易い等の条件に考慮した専用の材質とすることができるので、シール自体としての寿命を延ばすことができる。
【００４１】
３）作動油吸収部の材質は、前記実施の形態で示した膨潤し易い天然ゴム系のエラストマーに限定されるものではなく、作動油を吸収でき、耐油性の優れた材料であれば何でも良い。
【００４２】
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。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば次の効果がある。
【００４４】
１）請求項１の発明によれば、第一及び第二のパッキン間に形成される空間部に溜まる作動油に起因して生じる急激な圧力上昇を、第一のパッキンの背面に設けた作動油吸収部によって抑制できるので、第一又は第二のパッキンを損傷させたり、外部への作動油漏れを生じさせたりする虞を確実に防止してロッドシール構造自体の寿命を延ばすことができる。
【００４５】
２）請求項２の発明によれば、リップ部又は基部の背面に作動油吸収部を直接設けるようにしたので、従来と同様の部品点数、組付けコストで容易に本発明を具体化できる。
【００４６】
３）請求項３の発明によれば、リップ部の背面に隣接して設けたパックアップリングを作動油吸収部としたので、常時ピストンロッドの表面と摺接するリップ部を、その摺接に伴う耐久性を向上させる形状や設計し易い形状等の条件を考慮した専用の形状や、材質とすることができ、ひいてはシール自体の寿命を延ばすことができる。
【００４７】
４）請求項４の発明によれば、作動油吸収部がピストンロッドの表面と常時摺接する摺接面を備えているので、ピストンロッドの伸縮動作に伴いピストン表面の油膜を均一な膜厚とすることができ、従来技術で示したような油膜厚さの時間的、位置的なばらつきに起因する作動油の滞留現象を確実に防止することができる。
【００４８】
５）請求項５の発明によれば、天然ゴム系のエラストマーが優れた膨潤性を備えているので、余剰な作動油を効率的に吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施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】本発明の他の実施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
６　ロッドシール
１３　第一のパッキン
１４　第二のパッキン
１３ａ　第一のパッキンのリップ部
１３ｂ　基部
１５　ワイパーシール
２０　作動油吸収部としてのバックアップリン
２２　作動油吸収部
Ｓ　空間部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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