(57)【要約】【課題】  摺動摩耗による密封性能の低下の抑制を図りつつ、密封流体へのダストの侵入の抑制を図ったシーリングシステムを提供する。【解決手段】  相対的に往復移動するロッド５０とシリンダ６０との間の環状隙間を封止するシーリングシステムであって、主として密封流体の漏れを防止するために設けられるロッドシール１０と、ロッドシール１０よりも密封流体（Ｏ）側に配置され、主として流体圧力を緩衝するために設けられるバッファリング２０と、ロッドシール１０よりも大気（Ａ）側に配置され、主として外部からダストが密封流体（Ｏ）側に侵入することを防止するために設けられるダストシール３０と、を備えたシーリングシステムにおいて、ロッドシール１０とダストシール３０との間に配置される第４シール４０と、ダストシール３０と第４シール４０との間に封入される油又はグリースと、を備えることを特徴とする。【選択図】  図１
2007032731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に往復移動する２部材間の環状隙間を封止するシーリングシステムであって、
主として密封流体の漏れを防止するために設けられる第１シールと、
第１シールよりも密封流体側に配置され、主として密封流体の圧力を緩衝するために設けられる第２シールと、
第１シールよりも大気側に配置され、主として外部からダストが密封流体側に侵入することを防止するために設けられる第３シールと、を備えたシーリングシステムにおいて、
第１シールと第３シールとの間に配置される第４シールと、
第３シールと第４シールとの間に封入される油又はグリースと、
を備えることを特徴とするシーリングシステム。
【請求項２】
第３シールと第４シールは、いずれも油又はグリースの漏れを防止するシールリップを有しており、
第３シールのシールリップは、摺動面に対する傾斜角度が大気側よりも密封流体側の方が大きく、
第４シールのシールリップは、摺動面に対する傾斜角度が密封流体側よりも大気側の方が大きいことを特徴とする請求項１に記載のシーリングシステム。
【請求項３】
第３シールはダストの侵入を防止するダストリップを有することを特徴とする請求項１または２に記載のシーリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対的に往復移動する２部材間の環状隙間を封止するシーリングシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建設機械用の油圧シリンダなどに用いられる密封装置として、複数のシールを組み合わせたシーリングシステムが知られている。図３を参照して、一般的なシーリングシステムの一例を説明する。図３は従来例に係るシーリングシステムの使用状態を示す模式的断面図である。なお、図３は、シーリングシステムを、油圧シリンダに適用した例を示している。
【０００３】
図３に示すように、シーリングシステムは、相対的に往復移動する２部材（図示の例では、ロッド４００とシリンダ５００）間の環状隙間を封止するものである。そして、シーリングシステムは、ロッドシール１００，バッファリング２００及びダストシール３００の３つのシールから構成される。ロッドシール１００は、主として密封流体である油の漏れを防止する機能を発揮し、バッファリング２００は、主として密封流体の圧力（油圧）を緩衝する機能を発揮し、ダストシール３００は、主として外部からのダストの侵入を防止する機能を発揮する。
【０００４】
これらロッドシール１００，バッファリング２００及びダストシール３００は、いずれもロッド４００に対して摺動する。そこで、摺動部の摩耗を抑制するために、各シールとロッド４００との間には、油膜が形成されるように構成されている。しかし、ロッドシール１００よりも密封流体（Ｏ）側は、密封流体である油で満たされることから、ロッドシール１００とバッファリング２００の摺動面には、常時、油膜が形成されるものの、ダストシール３００の摺動面は油膜が形成されなくなってしまうことがある。そのため、ダストシール３００の摺動部は摩耗し易い。これを解消する技術として、特許文献１に開示されたものがある。
【０００５】
特許文献１には、ロッドシール１００とダストシール３００との間に、油を溜めておくとができるようにした技術が開示されている。この技術によれば、ダストシール３００の摺動面に、常時、油膜を形成させることが可能となる。
【０００６】
しかしながら、ダストシール３００とロッド４００との間に形成される油膜は、ロッド４００とシリンダ５００との相対的な往復移動に伴って、ダストシール３００よりも大気（Ａ）側に移動したり、密封流体（Ｏ）側に移動したりする。そのため、大気に曝されている油膜に付着したダストのうち油膜の厚みよりも小さいダスト（数μｍレベルの微細なダスト）は、油膜と共にダストシール３００よりも密封流体（Ｏ）側に引き込まれる。このように引き込まれたダストがロッドシール１００の摺動部にまで達すると、ロッドシール１００の摺動部の摩耗を促進してしまう。また、ダストは、ロッドシール１００とロッド４００との間に形成される油膜を通じて、ロッドシール１００よりも密封流体（Ｏ）側にも引き込まれてしまう。
【０００７】
また、特許文献１に開示された技術のように、ロッドシール１００とダストシール３００との間に油を溜める場合、ロッドシール１００の摺動部においては、通常、積極的に油を密封流体（Ｏ）側に引き込むように構成されるため、ダストも積極的に密封流体（Ｏ）側に引き込んでしまう。更に、ロッドシール１００の摺動部においては、積極的に油を密封流体（Ｏ）側に引き込むように構成されるため、ロッドシール１００とダストシール３００との間に溜めた油は、早期に密封流体（Ｏ）側に移動してしまう。
【特許文献１】特開２００２−５４６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、摺動摩耗による密封性能の低下の抑制を図りつつ、密封流体へのダストの侵入の抑制を図ったシーリングシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【００１０】
すなわち、本発明のシーリングシステムは、
相対的に往復移動する２部材間の環状隙間を封止するシーリングシステムであって、
主として密封流体の漏れを防止するために設けられる第１シールと、
第１シールよりも密封流体側に配置され、主として密封流体の圧力を緩衝するために設けられる第２シールと、
第１シールよりも大気側に配置され、主として外部からダストが密封流体側に侵入することを防止するために設けられる第３シールと、を備えたシーリングシステムにおいて、
第１シールと第３シールとの間に配置される第４シールと、
第３シールと第４シールとの間に封入される油又はグリースと、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、第３シールと第４シールとの間に、油又はグリースが封入されるため、これらのシールの摺動面には、常時、油膜が形成される。従って、これらのシールの摺動摩耗を抑制できる。また、第３シールの摺動面に形成される油膜に付着したダストが、第３シールよりも密封流体側に侵入したとしても、第３シールと第４シールとの間に封入される油又はグリース中に浮遊するため、第１シール側にダストが到達してしまうことを抑制できる。従って、第１シールの摺動摩耗の促進を抑制することができる。なお、「密封流体」とは、シーリングシステムにより密封する流体を意味するもので、第３シールと第４シールとの間に封入される油又はグリースを意味するものではない。
【００１２】
ここで、第３シールと第４シールは、いずれも油又はグリースの漏れを防止するシールリップを有しており、
第３シールのシールリップは、摺動面に対する傾斜角度が大気側よりも密封流体側の方が大きく、
第４シールのシールリップは、摺動面に対する傾斜角度が密封流体側よりも大気側の方が大きいとよい。
【００１３】
このようにすれば、第３シールの摺動面に形成される油膜は第４シール側に引き込まれ、第４シールの摺動面に形成される油膜は第３シール側に引き込まれるように作用する。従って、油又はグリースを、第３シールと第４シールとの間に安定的に封入させておくことができる。
【００１４】
第３シールはダストの侵入を防止するダストリップを有するとよい。
【００１５】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、摺動摩耗による密封性能の低下の抑制を図りつつ、密封流体へのダストの侵入の抑制を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１８】
図１及び図２を参照して、本発明の実施例に係るシーリングシステムについて説明する。図１は本発明の実施例に係るシーリングシステムの使用状態を示す模式的断面図である。図２は本発明の実施例に係るシーリングシステムが適用されるシリンダの模式的断面図である。なお、図２は、図１中、シリンダを矢印Ａ方向に見た断面図に相当する。
【００１９】
＜シーリングシステム全体＞
本実施例に係るシーリングシステムは、建設機械用の油圧シリンダに好適に用いられる。図１に示すように、本実施例に係るシーリングシステムは、相対的に往復移動するロッド５０とシリンダ６０との間の環状隙間を封止するものである。そして、本実施例に係るシーリングシステムは、第１シールとしてのロッドシール１０と、第２シールとしてのバッファリング２０と、第３シールとしてのダストシール３０と、第４シール４０とを備える。
【００２０】
＜第１シール（ロッドシール）＞
第１シールとしてのロッドシール１０は、主として密封流体（Ｏ）の漏れを防止する機能を発揮する。なお、本実施例では、密封流体（Ｏ）は油である。なお、密封流体（Ｏ）は、後述する密閉領域Ｘに封入される油又はグリースを意味するものではない。このロッドシール１０は、シリンダ６０の内周に形成された第１環状溝６３に配置される。そして、ロッドシール１０は、断面形状がＵ字のＵパッキン１１と、Ｕパッキン１１における大気（Ａ）側の内周端部の損傷を防止するバックアップリング１２とを備えている。
【００２１】
Ｕパッキン１１はゴム状弾性体により構成されており、内周側と外周側にそれぞれリップ１１ａ，１１ｂを備えている。そして、内周側のリップ１１ａはロッド５０の外周表面に摺動自在に密着し、外周側のリップ１１ｂはシリンダ６０の第１環状溝６３の溝底面に摺動自在に密着する。ただし、ロッドシール１０は、流体圧力により第１環状溝６３内で大気（Ａ）側に押された状態となる。そのため、ロッド５０とシリンダ６０が相対的に往復移動する場合においても、外周側のリップ１１ｂ側はあまり摺動することはない。また、流体圧力が大きくなるにつれて、リップ１１ａ，１１ｂの変形量は大きくなり、これらのロッド５０の外周表面及びシリンダ６０の第１環状溝６３の溝底面に対する接触面積及び接触圧力が大きくなる。これにより、優れた密封性能が発揮される。
【００２２】
バックアップリング１２は、樹脂材により構成されるもので、Ｕパッキン１１と第１環状溝６３の大気（Ａ）側の側面との間に配置される。これにより、Ｕパッキン１１における大気（Ａ）側の内周端部（内周ヒール）が、ロッド５０とシリンダ６０との間の狭い隙間にはみ出してしまうことを防止し、この部分が損傷してしまうことを防止する。
【００２３】
＜第２シール（バッファリング）＞
第２シールとしてのバッファリング２０は、主として流体圧力（油圧）を緩衝する機能を発揮する。このバッファリング２０は、シリンダ６０の内周に形成された第２環状溝６４に配置される。そして、バッファリング２０は、断面形状が略Ｕ字のパッキン２１と、パッキン２１における大気（Ａ）側の内周端部の損傷を防止するバックアップリング２２とを備えている。
【００２４】
パッキン２１はゴム状弾性体により構成されており、内周側と外周側にそれぞれリップ２１ａ，２１ｂを備えている。そして、内周側のリップ２１ａはロッド５０の外周表面に摺動自在に密着し、外周側のリップ２１ｂはシリンダ６０の第２環状溝６４の溝底面に摺動自在に密着する。
【００２５】
バックアップリング２２は、樹脂材により構成されるもので、パッキン２１の大気（Ａ）側の内周端部に設けられた環状の切欠部分に装着される。これにより、パッキン２１における大気（Ａ）側の内周端部（内周ヒール）が、ロッド５０とシリンダ６０との間の狭い隙間にはみ出してしまうことを防止し、この部分が損傷してしまうことを防止する。
【００２６】
バッファリング２０は、密封流体（Ｏ）の圧力を受けると大気（Ａ）側にスライドし、パッキン２１の大気（Ａ）側の端面が第２環状溝６４の大気（Ａ）側の側面に密着する。これにより、油圧を緩衝し、ロッドシール１０に高圧力がかかることを防止する。また、バッファリング２０の材料として耐熱性に優れたものを用いることで、高温油がロッドシール１０に直接触れることを防止する機能も発揮する。
【００２７】
また、バッファリング２０とロッドシール１０との間の領域の流体圧力が、バッファリング２０より密封流体（Ｏ）側の流体圧力よりも大きくなると、バッファリング２０は、第２環状溝６４内で密封流体（Ｏ）側にスライドする。これにより、リップ２１ａまたはリップ２１ｂに設けられた不図示の切欠によって、バッファリング２０とロッドシール１０との間の領域と、バッファリング２０よりも密封流体（Ｏ）側の領域との間を連通する流路が形成される。これにより、バッファリング２０とロッドシール１０との間の領域の流体（油）は、バッファリング２０よりも密封流体（Ｏ）側に戻される。このように、バッファリング２０は背圧リーク性能を有しており、バッファリング２０とロッドシール１０との間の蓄圧を防止することができる。
【００２８】
＜第３シール（ダストシール）＞
第３シールとしてのダストシール３０は、主として外部からのダストの侵入を防止する機能を発揮する。このダストシール３０は、シリンダ６０の端部内周に形成された円筒状の切欠部６５のうち大気（Ａ）側の端部付近に配置される。そして、ダストシール３０は、切欠部６５の内周面に嵌合される補強環３１と、補強環３１に焼付け固定されるシール本体３２とを備えている。
【００２９】
シール本体３２はゴム状弾性体により構成されており、密封流体（Ｏ）側には油やグリースの漏れを防止するシールリップ３２ａが備えられ、大気（Ａ）側にはダストの侵入を防止するダストリップ３２ｂが備えられている。そして、シールリップ３２ａは、摺動面に対する傾斜角度が、大気（Ａ）側の傾斜角度β１よりも密封流体（Ｏ）側の傾斜角度α１の方が大きくなるように構成されている。
【００３０】
＜第４シール＞
第４シール４０は、ロッドシール１０とダストシール３０との間に配置される。なお、第４シール４０は、ダストシール３０と同様に、上記の切欠部６５に配置される。そして、第４シール４０は、切欠部６５の内周面に嵌合される補強環４１と、補強環４１に焼付け固定されるシール本体４２とを備えている。
【００３１】
シール本体４２はゴム状弾性体により構成されており、大気（Ａ）側には油やグリースの漏れを防止するシールリップ４２ａが備えられ、密封流体（Ｏ）側には補助リップ４２ｂが備えられている。そして、シールリップ４２ａは、摺動面に対する傾斜角度が、密封流体（Ｏ）側の傾斜角度β２よりも大気（Ｏ）側の傾斜角度α２の方が大きくなるように
構成されている。
【００３２】
＜第３シール及び第４シール（ダストシール）の詳細＞
上記の通り、第４シール４０をロッドシール１０とダストシール３０の間に設けたことで、第４シール４０とダストシール３０との間に密閉領域Ｘが形成される。そして、この密閉領域Ｘ内に、油又はグリースが封入される。なお、シリンダ６０には、第１ポート６１及び第２ポート６２が設けられている。そして、いずれか一方を油又はグリースの封入に用い、他方を排出に用いることができる。これにより、長期使用により、密閉領域Ｘの油又はグリースが汚れて劣化した場合に、これらを交換することができる。また、これらのポートは、密閉領域Ｘに油又はグリースを封入するために、不図示の蓋により閉じられる。ただし、この密閉領域Ｘ内は、使用条件によっては、油又はグリースによる流体圧力が高くなることもあるので、蓄圧防止のために、いずれかのポートに減圧弁を設けると好適である。
【００３３】
また、ダストシール３０のシールリップ３２ａと、第４シール４０のシールリップ４２ａは、いずれも、その摺動面に対する傾斜角度が、密閉領域Ｘ側の方がその反対側よりも大きくなるように構成されている（α１＞β１，α２＞β２）。そのため、これらのシールリップ３２ａ，４２ａの摺動面に形成される油膜は、摺動時に積極的に密閉領域Ｘに引き込まれるように作用する。従って、密閉領域Ｘ内の油又はグリースの漏れを防止することができる。
【００３４】
また、ダストシール３０とロッド５０との摺動により、油膜の厚みよりも小さいダスト（数μｍレベルの微細なダスト）が、ダストシール３０のシールリップ３２ａの摺動面に形成される油膜と共に密閉領域Ｘに引き込まれる。密閉領域Ｘに引き込まれたダストは、密閉領域Ｘに封入されている油又はグリースの効果により、ロッド５０の表面から引き離され、封入された油又はグリース内に遊離する。なお、油の場合には、油膜が封入された油内に溶け出すことによりダストがロッド５０の表面から引き離され、グリースの場合には、粘性抵抗によりダストがロッド５０の表面から引き離される。
【００３５】
＜本実施例の優れた点＞
本実施例に係るシーリングシステムによれば、ダストシール３０よりも密封流体（Ｏ）側に侵入したダストは、第４シール４０とダストシール３０との間の密閉領域Ｘに封入された油又はグリース中に遊離する。そのため、ダストが、第４シール４０の摺動面（第４シール４０を構成するシール本体４２のシールリップ４２ａの摺動面）付近に到達することを抑制できる。しかも、この第４シール４０の摺動面に形成される油膜は、密閉領域Ｘ側に積極的に引き込まれるように作用することから、この摺動面に形成される油膜にダストが入ったとしても、第４シール４０よりも密封流体（Ｏ）側にダストが移動することを抑制できる。これにより、ロッドシール１０の摺動面（ロッドシール１０を構成するＵパッキン１１のリップ１１ａの摺動面）にダストが入り込むことを抑制できる。従って、ロッドシール１０の摺動摩耗（Ｕパッキン１１のリップ１１ａの摺動摩耗）を抑制することができる。以上のことから、密封性能の低下を抑制することができ、耐久性が向上する。また、密封流体（Ｏ）の内部へのダストの侵入を抑制することができる。
【００３６】
また、上記の通り、ダストシール３０のシールリップ３２ａと、第４シール４０のシールリップ４２ａの摺動面に形成される油膜は、摺動時に積極的に密閉領域Ｘに引き込まれるように作用するため、密閉領域Ｘ内の油又はグリースの漏れを防止することができる。従って、密閉領域Ｘ内に、繰り返し油又はグリースを封入する手間を省くことができる。
【００３７】
＜その他＞
本実施例においては、第４シール４０として、ダストシール３０と同様の構造のものを
採用し、ダストシール３０とは反対向きに装着する例を示した。これにより、第４シール４０のシールリップ４２ａは、ダストシール３０のシールリップ３２ａと同様の機能を発揮する。また、第４シール４０の補助リップ４２ｂ（構造自体は、ダストシール３０のダストリップ３２ｂと同一である）は、ロッドシール１０により形成される油膜を更に薄くして、密封流体（Ｏ）である油の漏れをより一層防止する機能を発揮する。しかしながら、第４シール４０の主目的は、ダストシール３０との間の密閉領域Ｘに封入された油又はグリースを、ロッドシール１０側に極力漏れ出させないことにある。従って、この目的を達成できるものであれば、第４シール４０はダストシール３０と同様の構造のものを採用する必要はない。例えば、補強環がないものを用いてもよいし、リップが一つしかないものを用いてもよい。更に具体的な例としては、Ｕパッキンを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は本発明の実施例に係るシーリングシステムの使用状態を示す模式的断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例に係るシーリングシステムが適用されるシリンダの模式的断面図である。
【図３】図３は従来例に係るシーリングシステムの使用状態を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  ロッドシール（第１シール）
１１  Ｕパッキン
１１ａ，１１ｂ  リップ
１２  バックアップリング
２０  バッファリング（第２シール）
２１  パッキン
２１ａ，２１ｂ  リップ
２２  バックアップリング
３０  ダストシール
３１  補強環
３２  シール本体
３２ａ      シールリップ
３２ｂ  ダストリップ
４０  第４シール
４１  補強環
４２  シール本体
４２ａ  シールリップ
４２ｂ  補助リップ
５０  ロッド
６０  シリンダ
６１  第１ポート
６２  第２ポート
６３  第１環状溝
６４  第２環状溝
６５  切欠部
Ｘ  密閉領域
【図１】
2007032731.tif 000003
【図２】
2007032731.tif 000004
【図３】
2007032731.tif 000005