(57)【要約】      （修正有）【課題】外部からのダストの浸入による主シールの油封機能の低下を防止したシーリングシステムを提供する。【解決手段】互いに同心的に配置されて軸方向へ相対的に往復移動する二部材のうち一方２００に装着されると共に、密封対象空間Ａ側を向いたシールリップ１１ａが二部材のうち他方３００に摺動自在に密接される主シール１０と、二部材のうち一方２００に主シール１０より軸方向外側に位置して装着されると共に、大気Ｂ側を向いたシールリップ２２ａが二部材のうち他方３００に摺動自在に密接されるダストシール２０と、を備えるシーリングシステム１において、二部材のうち他方３００に主シール１０とダストシール２０の間に位置して装着されると共に、二部材のうち一方２００に摺動自在に密接される中間摺動リング３０と、ダストシール２０と中間摺動リング３０の間の給排気室Ｃが負圧になったときにこの給排気室Ｃを大気開放する吸気路４０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同心的に配置されて軸方向へ相対的に往復移動する二部材のうち一方に装着されると共に、密封対象空間側を向いたシールリップが前記二部材のうち他方に摺動自在に密接される主シールと、前記二部材のうち一方に前記主シールより軸方向外側に位置して装着されると共に、大気側を向いたシールリップが前記二部材のうち他方に摺動自在に密接されるダストシールと、を備えるシーリングシステムにおいて、前記二部材のうち他方に前記主シールとダストシールの間に位置して装着されると共に、前記二部材のうち一方に摺動自在に密接される中間摺動リングと、前記ダストシールと前記中間摺動リングの間の給排気室が負圧になったときにこの給排気室を大気開放する吸気路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】
中間摺動リングが、吸気路よりダストシール側へ変位することによって前記吸気路と給排気室の間を遮断し、前記中間摺動リングが、前記吸気路より主シール側へ変位することによって前記吸気路が前記給排気室を大気開放した状態となるものである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】
吸気路に逆止弁が設けられ、この逆止弁は、給排気室が正圧になったときに閉弁して前記吸気路を遮断し、前記給排気室が負圧になったときに開弁して前記吸気路を開放するものである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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに同心的に配置されて軸方向へ相対的に往復移動する二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】
建設機械用の油圧シリンダ装置に用いられる密封装置として、シリンダと、このシリンダ内の油圧を受けるピストンによって軸方向へ往復動するロッドとの間の環状隙間を密封するために、軸方向複数段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。
【０００３】
図９は、従来の技術によるシーリングシステムを示すものである。このシーリングシステム１００は、油圧シリンダ装置のシリンダ端壁部材２００と、その内周に挿通されて、図中左側のシリンダ内部空間Ａ内で油圧を受ける不図示のピストンによって軸方向へ往復動するロッド３００との間に設けられるものであって、シリンダ内部空間Ａ内の作動油が図中右側の大気Ｂ側へ漏洩するのを防止する主シール１１０と、この主シール１１０の軸方向外側に配置されて大気Ｂ側からの泥水やダストの浸入を防止するダストシール１２０を備えている。そしてこれら主シール１１０及びダストシール１２０はそれぞれシリンダ端壁部材２００の内周面に形成した環状のシール装着溝２０１，２０２に保持されると共に、内周側に形成されたシールリップ１１１，１２１が、ロッド３００の外周面に摺動可能に密接されることによってシール機能を発揮するものである（例えば下記の特許文献参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この種のシーリングシステムでは、外部ダスト環境が厳しい条件下で使用した場合、ロッド３００の軸方向往復動に伴って、大気Ｂ側のダストがロッド３００とダストシール１２０のシールリップ１２１との摺動部を通過して主シール１１０側へ浸入してしまい、これに起因して主シール１１０の油封機能が低下し、密封対象空間Ａ内の作動油の漏洩を生じるおそれがある。
【０００６】
また、主シール１１０側へのダストの浸入を抑制する方法としては、ダストシール１２０のシール性を向上させることや、ロッド３００の外周面のうちダストシール１２０の近傍の外周面にダストが付着したときにその都度拭き取ることなどによって除去することが有効である。しかしながら、ダストシール１２０のシール性を向上させても、常に外部ダスト環境にさらされているダストシール１２０は、シールリップ１２１の摩耗による経時的なシール性の低下は避けられず、また、ロッド外周面に付着したダストをその都度除去する方法では、作業が煩わしいといった問題がある。
【０００７】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、外部からのダストの浸入による主シールの油封機能の低下を防止し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】
【０００８】
上述した技術的課題を解決するため、請求項１の発明に係るシーリングシステムは、互いに同心的に配置されて軸方向へ相対的に往復移動する二部材のうち一方に装着されると共に、密封対象空間側を向いたシールリップが前記二部材のうち他方に摺動自在に密接される主シールと、前記二部材のうち一方に前記主シールより軸方向外側に位置して装着されると共に、大気側を向いたシールリップが前記二部材のうち他方に摺動自在に密接されるダストシールと、を備えるシーリングシステムにおいて、前記二部材のうち他方に前記主シールとダストシールの間に位置して装着されると共に、前記二部材のうち一方に摺動自在に密接される中間摺動リングと、前記ダストシールと前記中間摺動リングの間の給排気室が負圧になったときにこの給排気室を大気開放する吸気路を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２の発明に係るシーリングシステムは、請求項１に記載の構成において、中間摺動リングが、吸気路よりダストシール側へ変位することによって前記吸気路と給排気室の間を遮断し、前記中間摺動リングが、前記吸気路より主シール側へ変位することによって前記吸気路が前記給排気室を大気開放した状態となるものであることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項３の発明に係るシーリングシステムは、請求項１に記載の構成において、吸気路に逆止弁が設けられ、この逆止弁は、給排気室が正圧になったときに閉弁して前記吸気路を遮断し、前記給排気室が負圧になったときに開弁して前記吸気路を開放するものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るシーリングシステムによれば、二部材の軸方向相対移動に伴って、中間摺動リングがダストシール側へ向けて変位すると、中間摺動リングとダストシールとの間で給排気室が容積縮小により加圧されて正圧となるので、給排気室内の空気が、大気側を向いたダストシールのシールリップを押し開いて大気中へ噴出することにより、ダストシール近傍の付着ダストを除去することができる。また、二部材の軸方向相対移動に伴って、中間摺動リングが主シール側へ向けて変位すると、中間摺動リングとダストシールとの間で給排気室が容積拡大により減圧されて負圧となるが、このとき給排気室が吸気路を介して大気開放され、負圧が解消されるため、外部からのダストの浸入による主シールのシール機能の低下を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るシーリングシステムの第一の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【図２】本発明に係るシーリングシステムの第一の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す、給排気室の正圧時の半断面図である。
【図３】本発明に係るシーリングシステムの第一の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す、給排気室の負圧時の半断面図である。
【図４】本発明に係るシーリングシステムの第一の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す、給排気室の大気開放時の半断面図である。
【図５】本発明に係るシーリングシステムの第二の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【図６】本発明に係るシーリングシステムの第三の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【図７】本発明に係るシーリングシステムの第三の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す、給排気室の正圧時の半断面図である。
【図８】本発明に係るシーリングシステムの第三の実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す、給排気室の大気開放時の半断面図である。
【図９】従来の技術に係るシーリングシステムの一例を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るシーリングシステムの好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１〜図４は、第一の実施の形態を示すものである。
【００１４】
図１に示すように、このシーリングシステム１は、建設機械などの油圧シリンダ装置のシリンダ端壁部材２００と、その内周に挿通されて、図中左側のシリンダ内部空間Ａ内で油圧を受ける不図示のピストンによって軸方向へ往復動するロッド３００との間に設けられるものであって、シリンダ内部空間Ａ内の作動油の漏れを防止する主シール１０と、この主シール１０の軸方向外側に配置されて大気Ｂからの泥水や塵埃等のダストの浸入を防止するダストシール２０と、を備える。なお、シリンダ端壁部材２００は請求項１に記載された「二部材のうち一方」に相当するものであり、ロッド３００は請求項１に記載された「二部材のうち他方」に相当するものであり、シリンダ内部空間Ａは請求項１に記載された「密封対象空間」に相当するものである。
【００１５】
主シール１０は、ゴム状弾性体で成形されたＵ字パッキン１１と合成樹脂で成形されたバックアップリング１２からなり、シリンダ端壁部材２００の軸孔内周面に形成された環状のシール装着溝２０１に装着されている。Ｕ字パッキン１１は、内外周に、シリンダ内部空間Ａ側を向いて延びるシールリップ１１ａ，１１ｂを有し、内周のシールリップ１１ａがロッド３００の外周面に摺動可能に密接されると共に、外周のシールリップ１１ｂがシリンダ端壁部材２００のシール装着溝２０１の内周面（溝底面）に摺動可能に密接されることによって、シリンダ内部空間Ａ内の作動油の漏れを防止するものである。また、バックアップリング１２はシール装着溝２０１におけるＵ字パッキン１１の背面側（シリンダ内部空間Ａと反対側）に配置され、後述する内向きフランジ部２０４の内周へＵ字パッキン１１がはみ出すのを防止するものである。
【００１６】
ダストシール２０は、シリンダ端壁部材２００の軸孔の外端開口部に位置して形成された環状のシール装着溝２０２の内周面に密接嵌合状態に装着された金属製の補強環２１と、この補強環２１に一体的に設けられたゴム状弾性体製のダストシール本体２２とからなる。ダストシール本体２２は、内周に、大気Ｂ側を向いて延びるシールリップ２２ａを有し、このシールリップ２２ａがロッド３００の外周面に摺動可能に密接されることによって、大気Ｂからの泥水や塵埃等のダストの浸入を阻止するものである。
【００１７】
ロッド３００の外周面には、主シール１０とダストシール２０の間に位置して、ウレタン樹脂あるいはゴムなどの弾性材料で成形された中間摺動リング３０が、適当な締め代をもって嵌着されており、この中間摺動リング３０の外周部に形成された摺動突起３１が、シリンダ端壁部材２００の軸孔内周面にシール装着溝２０１，２０２の間に位置して形成された筒状溝２０３の内周面に摺動可能に密接されている。そしてこの中間摺動リング３０によって、シリンダ端壁部材２００の筒状溝２０３の内周空間が、ダストシール２０側の給排気室Ｃと主シール１０側の通気室Ｄに隔絶され、中間摺動リング３０が、ロッド３００の軸方向往復動に伴い、筒状溝２０３の内周を軸方向往復変位することによって、給排気室Ｃ及び通気室Ｄの容積が拡大または縮小されるようになっている。
【００１８】
なお、中間摺動リング３０は、ロッド３００の外周面に取り付けられてロッド３００の動作と連動し、シリンダ端壁部材２００の筒状溝２０３と摺動可能に密接されることによりシール性を発揮するものであれば、特にその形状や材質は問わない。
【００１９】
シリンダ端壁部材２００には吸気路４０が設けられ、筒状溝２０３における主シール１０側（シリンダ内部空間Ａ側）の端部寄りに偏在する位置に開口している。そして、中間摺動リング３０の軸方向位置によって、吸気路４０は給排気室Ｃ及び通気室Ｄのうちいずれかと連通するようになっている。
【００２０】
また、シリンダ端壁部材２００には、吸気路４０よりも主シール１０側に位置して通気路５０が設けられ、主シール１０が装着されたシール装着溝２０１と、筒状溝２０３との間の内向きフランジ部２０４の内周面に開口している。
【００２１】
また、吸気路４０及び通気路５０を通じて給排気室Ｃ及び通気室Ｄに外部のダストが浸入することがないように、吸気路４０及び通気路５０にはダストフィルタを設けることが望ましい。
【００２２】
以上の構成を備えるシーリングシステム１において、まず図２に示すように、油圧シリンダ装置のロッド３００の軸方向移動に伴い、このロッド３００に嵌着された中間摺動リング３０が、筒状溝２０３の内周空間と密接摺動しながら、例えば図２に二点鎖線で示す位置（筒状溝２０３の内周空間における主シール１０側の端部）から図における右側へ軸方向移動すると、これによって給排気室Ｃの容積が軸方向に縮小される。そして、中間摺動リング３０の摺動突起３１が、筒状溝２０３の内周面における吸気路４０の開口位置を通過した時点で、吸気路４０と給排気室Ｃの間が遮断されるので、中間摺動リング３０の移動に伴って給排気室Ｃ内の空気が加圧され、大気Ｂより高圧（正圧）となる。
【００２３】
このとき、給排気室Ｃ内の空気圧は、大気Ｂ側を向いたダストシール２０のシールリップ２２ａを内周側から拡径変形させるように作用するので、中間摺動リング３０が筒状溝２０３の内周空間をダストシール２０側の端部まで移動する過程で、給排気室Ｃ内の加圧空気は、やがてシールリップ２２ａをその緊迫力に抗して押し開いて大気中へ噴出する。このため、ロッド３００の外周面のうちダストシール２０のシールリップ２２ａとの摺動部近傍に付着した泥水や塵埃等のダストは、噴出空気によって吹き飛ばされるので、外部のダストがダストシール２０の摺動部を通過して主シール１０側へ浸入するのを有効に防止することができる。
【００２４】
なお、中間摺動リング３０が図における右側へ軸方向移動することによって容積が軸方向へ拡大される通気室Ｄは、吸気路４０及び通気路５０を通じて大気開放されているため、負圧になりにくく、大気圧に保持される。
【００２５】
次に、図３に示すように、ロッド３００の軸方向移動に伴い、このロッド３００に嵌着された中間摺動リング３０が、筒状溝２０３の内周空間と密接摺動しながら、例えば図３に二点鎖線で示す位置（筒状溝２０３の内周空間におけるダストシール２０側の端部）から図における左側へ軸方向移動すると、これによって給排気室Ｃの容積が軸方向に拡大されるので、中間摺動リング３０が筒状溝２０３の内周空間を吸気路４０の開口位置へ向けて移動する過程では、給排気室Ｃ内の空気が減圧されて大気Ｂより低圧（負圧）となる。このため、大気Ｂ側を向いたダストシール２０のシールリップ２２ａには、大気Ｂの圧力とそれより低圧である給排気室Ｃの空気圧との差圧が、ロッド３００の外周面に対する密接面圧を増大するように作用する。したがって、この行程でも、大気Ｂ側のダストがダストシール２０のシールリップ２２ａとロッド３００の外周面との摺動部を通過して主シール１０側へ浸入するのを有効に防止することができる。
【００２６】
なお、中間摺動リング３０が図における左側へ軸方向移動することによって容積が軸方向へ縮小される通気室Ｄは、吸気路４０及び通気路５０を通じて大気開放されているため、加圧されにくく、大気圧に保持される。
【００２７】
そしてさらなるロッド３００の軸方向移動に伴い、図における左側へ軸方向移動する中間摺動リング３０が、図４に示すように、筒状溝２０３の内周空間と密接摺動しながら吸気路４０の開口位置を通過すると、その時点で給排気室Ｃは吸気路４０を通じて大気開放され、外部の空気が吸気路４０を通じて給排気室Ｃへ吸入されるため、給排気室Ｃの負圧は解消される。このため、大気Ｂ側を向いたダストシール２０のシールリップ２２ａは、ロッド３００の外周面に対する密接面圧が過大になることがなく、その結果、シールリップ２２ａの早期摩耗や摺動抵抗の増大等が有効に抑制される。
【００２８】
また、図４に示す状態から、ロッド３００が再び図における右側へ軸方向移動すると、これに伴って、中間摺動リング３０が、吸気路４０の開口位置を通過した時点から給排気室Ｃ内の空気が加圧されて大気Ｂより高圧（正圧）となるため、先に説明した図２のように、給排気室Ｃ内の加圧空気は、シールリップ２２ａを押し開いて大気中へ噴出する。
【００２９】
すなわち、上記構成のシーリングシステム１によれば、中間摺動リング３０がロッド３００と共に軸方向往復移動することによって、給排気室Ｃが空気をダストシール２０のシールリップ２２ａの内周から大気Ｂ側へ押し出すエアポンプのように作用し、上述した一連の動作が繰り返されるので、大気Ｂ側からダストがダストシール２０の摺動部を通過して主シール１０側へ浸入することによる主シール１０の油封機能の低下を、有効に防止することができる。
【００３０】
次に図５は、本発明に係るシーリングシステムの第二の実施の形態を示すもので、この実施の形態において、上述した第一の実施の形態と異なるところは、中間摺動リング３０が、ロッド３００の外周面に形成された嵌合溝３０１に密接嵌合状態に装着された点にある。
【００３１】
第二の実施の形態によれば、ロッド３００に対する中間摺動リング３０の緊迫力が長期使用に伴って低下しても、中間摺動リング３０が図における右側へ軸方向移動する過程で給排気室Ｃに生じる正圧や、あるいは逆に、中間摺動リング３０が図における左側へ軸方向移動する過程で給排気室Ｃに生じる負圧によって、ロッド３００に対して中間摺動リング３０が相対的な低圧側へ移動してしまうのを防止することができ、その結果、上述した機能を確実に維持することができる。
【００３２】
また図６〜図８は、本発明に係るシーリングシステムの第三の実施の形態を示すもので、まず図６において、先に説明した第一の実施の形態と異なるところは、シリンダ端壁部材２００に設けられた吸気路４０が、筒状溝２０３におけるダストシール２０側の端部近傍に開口していると共に、この吸気路４０に逆止弁４１が設けられた点にある。
【００３３】
詳しくは、吸気路４０は、中間摺動リング３０が筒状溝２０３におけるダストシール２０側の端部まで移動する過程で、この中間摺動リング３０の摺動突起３１が通過しない位置に開口しており、逆止弁４１は、給排気室Ｃが正圧になったときに閉弁して給排気室Ｃから外部へ向かう吸気路４０内の空気の流れを遮断し、給排気室Ｃが負圧になったときに開弁して外部から給排気室Ｃへ向かう吸気路４０内の空気の流れを許容するものである。
【００３４】
したがって、第三の実施の形態によれば、図７に示すように、油圧シリンダ装置のロッド３００の軸方向移動に伴い、このロッド３００に嵌着された中間摺動リング３０が、筒状溝２０３の内周空間と密接摺動しながら、例えば図７に二点鎖線で示す位置（筒状溝２０３の内周空間における主シール１０側の端部）から図における右側へ軸方向移動すると、これによって給排気室Ｃの容積が軸方向に縮小され、給排気室Ｃ内の空気が加圧されて大気Ｂより高圧（正圧）となり、その空気圧は、大気Ｂ側を向いたダストシール２０のシールリップ２２ａを内周側から拡径変形させるように作用する。
【００３５】
そしてこのとき、吸気路４０に設けられた逆止弁４１は閉弁しており、給排気室Ｃ内の加圧空気は吸気路４０を通じて外部へ流出することができないので、中間摺動リング３０が筒状溝２０３の内周空間をダストシール２０側の端部まで移動する過程で、給排気室Ｃ内の加圧空気は、シールリップ２２ａをその緊迫力に抗して押し開いて大気中へ噴出する。このため、ロッド３００の外周面のうちダストシール２０のシールリップ２２ａとの摺動部近傍に付着した泥水や塵埃等のダストは、噴出空気によって吹き飛ばされるので、外部のダストがダストシール２０の摺動部を通過して主シール１０側へ浸入するのを有効に防止することができる。
【００３６】
なお、中間摺動リング３０が図における右側へ軸方向移動することによって容積が軸方向へ拡大される通気室Ｄは、通気路５０を通じて大気開放されているため、負圧になりにくく、大気圧に保持される。
【００３７】
次に、図８に示すように、ロッド３００の軸方向移動に伴い、このロッド３００に嵌着された中間摺動リング３０が、筒状溝２０３の内周空間と密接摺動しながら、例えば図８に二点鎖線で示す位置（筒状溝２０３の内周空間におけるダストシール２０側の端部）から図における左側へ軸方向移動すると、これによって給排気室Ｃの容積が軸方向に拡大されるので、給排気室Ｃ内の空気が減圧されて大気Ｂより低圧（負圧）となる。このとき、吸気路４０に設けられた逆止弁４１が開弁することによって、給排気室Ｃは吸気路４０を通じて大気開放され、すなわち外部の空気が吸気路４０を通じて給排気室Ｃへ吸入されるため、給排気室Ｃ内は、吸気路４０及び逆止弁４１を通過する空気の流動抵抗に起因する圧力損失分しか負圧にならない。このため、給排気室Ｃの負圧によるロッド３００の外周面に対するダストシール２０のシールリップ２２ａの面圧増大が抑制され、したがってダストシール２０のシールリップ２２ａの早期摩耗や摺動抵抗の増大が有効に抑制される。
【００３８】
なお、中間摺動リング３０が図における左側へ軸方向移動することによって容積が軸方向へ縮小される通気室Ｄは、通気路５０を通じて大気開放されているため、加圧されにくく、大気圧に保持される。
【００３９】
また、図８に示す状態から、ロッド３００が再び図における右側へ軸方向移動すると、これに伴って、ただちに給排気室Ｃ内の空気が加圧されて大気Ｂより高圧（正圧）となり、逆止弁４１の閉弁動作によって吸気路４０が遮断されるため、先に説明した図７のように、給排気室Ｃ内の加圧空気は、シールリップ２２ａを押し開いて大気中へ噴出する。
【００４０】
すなわち、第三の実施の形態によるシーリングシステム１の場合も、中間摺動リング３０がロッド３００と共に軸方向往復移動することによって、上述した一連の動作が繰り返されるので、外部からのダストの浸入による主シール１０のシール機能の低下を有効に防止することができる。
【００４１】
なお、本発明は、上述した各実施の形態とは内外周逆の位置関係を備えるシーリングシステムについても実施可能であり、すなわち、例えば主シール１０及びダストシール２０が、ピストン等の内周部材に形成したシール装着溝に装着されると共に、主シール１０のシールリップ２２ａ及びダストシール２０のシールリップ１１ａ，１１ｂが、シリンダ等の外周部材の内周面に摺動自在に密接されるシーリングシステムにおいて、中間摺動リング３０が、外周部材に装着されると共に内周部材の外周面に摺動自在に密接され、ダストシール２０と中間摺動リング３０の間の給排気室Ｃが負圧になったときにこの給排気室Ｃを大気開放可能な吸気路４０を備える構成とすることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  シーリングシステム
１０  主シール
２０  ダストシール
３０  中間摺動リング
４０  吸気路
４１  逆止弁
５０  通気路
２００  シリンダ端壁部材（二部材のうち一方）
２０１，２０２  シール装着溝
２０３  筒状溝
３００  ロッド（二部材のうち他方）
３０１  嵌合溝
Ａ  シリンダ内部空間（密封対象空間）
Ｂ  大気
Ｃ  給排気室
Ｄ  通気室
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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