JP2008039080A - シーリングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性の向上を図ったシーリングシステムを提供する。
【解決手段】油圧ブレーカのシリンダ３１とピストン３２との間の環状隙間を密封するシーリングシステム１０ａであって、油漏れを防止するために設けられるロッドパッキン５００と、ロッドパッキン５００よりも油Ｏを密封している側に配置され、油圧を緩衝するために設けられるバッファリング１００と、を備え、ロッドパッキン５００及びバッファリング１００は、いずれもピストン３２に対して摺動自在に設けられたシーリングシステム１０ａにおいて、バッファリング１００には、油圧側からロッドパッキン５００側に連通する通路を形成する溝１１１と貫通孔１１２が、ピストン３２との摺動部から離れた位置に設けられていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、油圧ブレーカに用いられるシーリングシステムに関するものである。

パワーショベルのアタッチメントなどに使用される油圧ブレーカには、油を封じ込めるためにシーリングシステムが備えられている。油圧ブレーカに備えられるシーリングシステムは、極めて過酷な条件下で使用されるため、その寿命は例えば６ヶ月程度であり、頻繁に交換しなければならない。シーリングシステムの劣化の態様としては、摩耗，破損，熱劣化，へたりなど様々である。

かかるシーリングシステムの耐久性を向上させるための方法としては、シーリングシステムを構成するシール部材の素材の耐摩耗性を向上させたり、耐熱性を向上させたりすることが挙げられるがいずれも限界がある。特に、シーリングシステムを構成するシール部材のうち、油圧を直接受けるバッファリングの耐久性を向上させることが、シーリングシステム全体の寿命を延ばすことになる。しかし、バッファリングには、短時間に繰り返し大きな衝撃圧が加わるため、損傷してしまい易い。この点について、図１４を参照して説明する。図１４は従来例に係るバッファリングの使用状態を示す模式的断面図である。

シーリングシステムは、油圧ブレーカのシリンダ３１とピストン３２との間の環状隙間に備えられる。図１４では、シーリングシステムを構成するシール部材のうち、油圧を直接受けるバッファリング７００を示している。また、この従来例では、バッファリング７００の外周にＯリング７０１が装着されたものを示している。これらバッファリング７００とＯリング７０１はシリンダ３１の軸孔内周面に形成された環状溝Ｋ１内に備えられる。

油圧ブレーカに用いられるバッファリング７００は、衝撃圧力を例えば１秒間に１０回程度受ける。また、バッファリング７００が受ける圧力は、例えば定格圧力２１ＭＰａで、この場合のサージ圧は約４０ＭＰａである。さらに、ピストン３２は高速で往復移動し、これに伴って、バッファリング７００も環状溝Ｋ１内において高速で往復移動する。そのため、バッファリング７００は、環状溝Ｋ１の両側面に対して激しく衝突を繰り返すことになる。従って、最初に環状溝Ｋ１の端縁付近に衝突する部分（図中２箇所のＸ部分）の辺りが損傷し、徐々に損傷が進行していき、バッファリング７００の機能が損なわれていくと考えられる。

このようにバッファリング７００の機能が損なわれると、メインシールであるロッドパッキンが直接油圧を受けるため、ロッドパッキンも損傷してしまう。そのため、シール性も損なわれ、シーリングシステム全体としての機能が損なわれてしまう。

また、バッファリング７００が高いシール機能を発揮してしまうと、ロッドパッキン側に油が十分に供給されずに、ロッドパッキンの摩耗の進行が早まってしまうという問題もある。

なお、関連する技術としては、特許文献１〜３に開示されたものがある。
実開昭５８−４２４５３号公報 実開昭６２−１００３０９号公報 実開平３−３８４０４号公報

本発明の目的は、耐久性の向上を図ったシーリングシステムを提供することにある。

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。

すなわち、本発明のシーリングシステムは、
油圧ブレーカのシリンダとピストンとの間の環状隙間を密封するシーリングシステムであって、
油漏れを防止するために設けられるメインシールと、
該メインシールよりも油を密封している側に配置され、油圧を緩衝するために設けられるバッファリングと、
を備え、
前記メインシール及びバッファリングは、いずれもピストンに対して摺動自在に設けられたシーリングシステムにおいて、
前記バッファリングには、油圧側から前記メインシール側に連通する通路が、前記ピストンとの摺動部から離れた位置に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、油圧側からメインシール側に連通する通路を設けたことにより、バッファリングが受ける、油圧による衝撃圧の一部をメインシール側に逃すことができる。そのため、バッファリングが受ける衝撃圧を緩和させることができる。また、メインシール側には通路から油が供給されるため、メインシールの摩耗の進行や発熱を抑制することもできる。更に、この通路を設けたことにより、バッファリングとメインシールとの間に蓄圧が溜まってしまうことも防止できる。そして、この通路は、ピストンとの摺動部から離れた位置に設けられているので、メインシールが直接衝撃圧を受けることもない。また、通路の部分でキャビテーションが発生しても、キャビテーションがメインシールに到達することもない。

以上のように、バッファリングの負荷を減らし、バッファリングの耐久性を向上させることができ、かつ、メインシールの摩耗の進行を抑制することでメインシールの耐久性を向上させることもできる。

前記バッファリングは樹脂材により構成されているとよい。

これにより、上記の通路を貫通孔により構成する場合においても、その加工を簡単に行うことができ、かつ、機械的強度の低下を抑制することができる。

以上説明したように、本発明によれば、シーリングシステムの耐久性の向上を図ることができる。

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。

（油圧ブレーカ）
図１を参照して、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油圧ブレーカ
について説明する。図１は油圧ブレーカの模式的断面図である。

油圧ブレーカ３０は、軸孔を有する筒状のシリンダ３１と、このシリンダ３１の軸孔内に、軸孔の内周面に対してクリアランスを有するように挿入されるピストン３２とを備えている。ピストン３２の先端には、コンクリートや岩盤を粉砕するためのチゼル（ロッド）３３が設けられている。

そして、シリンダ３１の先端側には筒状のフロントヘッド３４が同軸的に固定されている。このフロントヘッド３４の内側に、チゼル３３が往復移動自在に設けられており、フロントヘッド３４の内部には、チゼル３３からの衝撃を受けるため、スラストリングやスラストブッシュが組み込まれている。また、シリンダ３１の後端側には有底筒状のバックヘッド３５が同軸的に固定されている。このバックヘッド３５には、油圧の取出口やガスの吸気弁が組み込まれており、内部には窒素ガスＧが充填されている。

また、油圧ブレーカ３０には、ピストン３２の往復移動の制御を行うためのコントロールバルブ３６や、シリンダ３１内に設けられた油圧回路の圧力補償及び脈動防止を行い、内部には高圧の窒素ガスが充填されたアキュムレータ３７も備えられている。

そして、シリンダ３１に設けられた軸孔とピストン３２との間の環状隙間を封止するために、先端側と後端側にそれぞれ第１シーリングシステム１０，第２シーリングシステム２０が設けられている。なお、図１においては、これら第１シーリングシステム１０及び第２シーリングシステム２０は簡略的に示している。そして、これら第１シーリングシステム１０と第２シーリングシステム２０の間には、油Ｏが封じ込められている。また、第１シーリングシステム１０は、油Ｏの漏れを防止すると共に、外部からのダストの侵入を防止する役割を担うものである。第２シーリングシステム２０は、この油Ｏの漏れを防止するとともに、上述した窒素ガスＧの漏れを防止する役割を担うものである。

以上のように構成された油圧ブレーカ３０においては、油圧とガス圧により、ピストン３２と共に杭状のチゼル３３を軸方向に高速で往復移動させて、チゼル３３の先端を破壊対象（コンクリートや岩盤など）に打ち付けることで、破壊対象を粉砕することができる。なお、油圧によりガスを圧縮し、ガスの反発力を利用することによって、ピストン３２及びチゼル３３を破壊対象に向けて高速で移動させることができる。

本発明の実施例に係るシーリングシステムは、２箇所のシーリングシステムのうち、先端側に設けられる第１シーリングシステム１０に関するものである。

また、本実施例に係る油圧ブレーカ３０の使用条件について説明する。まず、油Ｏの定格圧力は２１ＭＰａでサージ圧は約４０ＭＰａである。作動頻度は５００〜６００Ｈｚ／ｍｉｎである。また、ピストン３２の移動速度は、先端側への移動速度が９ｍ／ｓｅｃで、後端側への移動速度が１ｍ／ｓｅｃである。また、環境温度は−２０〜１００℃である。

これにより、第１シーリングシステム１０は、１秒間に１０回程度大きな衝撃圧力を受ける。また、ピストン３２の往路と復路の速度差が大きいため、密封理論上、第１シーリングシステム１０は油Ｏを掻き出してしまい易い状況下で用いられることになる。

（実施例１）
図２〜図５を参照して、本発明の実施例１に係るシーリングシステムについて説明する。図２は本発明の実施例１に係るシーリングシステムの模式的断面図である。図３は本発明の実施例１に係るバッファリングの平面図である。図４は本発明の実施例１に係るバッ
ファリングの破断斜視図である。なお、図４中の切断面は、図３中のＡＡ断面である。図５は本発明の実施例１に係るバッファリングの使用時の様子を示す模式的断面図である。

＜シーリングシステム＞
特に図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全体の構成について説明する。本実施例に係るシーリングシステム（第１シーリングシステム）１０ａは、バッファリング１００とメインシールであるロッドパッキン５００とダストシール６００とから構成される。これらバッファリング１００，ロッドパッキン５００及びダストシール６００は、シリンダ３１の軸孔内周に設けられた環状溝Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３にそれぞれ装着され、いずれもピストン３２に対して摺動自在に設けられる。また、本実施例においては、バッファリング１００を、ピストン３２の表面に対してより確実に接触させるために、バッファリング１００の外周にはＯリング１５０が装着されている。

ロッドパッキン５００は、主として密封対象である油Ｏの漏れを防止する機能を発揮するものである。このロッドパッキン５００よりも油Ｏを密封している側に、バッファリング１００が配置され、ロッドパッキン５００よりも大気Ａ側にダストシール６００が配置される。バッファリング１００は、主として油Ｏの圧力（油圧）を緩衝する機能を発揮し、ダストシール６００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。

これらバッファリング１００とロッドパッキン５００とダストシール６００により構成されるシーリングシステム１０ａによって、大気Ａ側への油漏れを防止すると共に、油Ｏが封止されている側へのダストの侵入を防止する。

＜バッファリング＞
図２〜図５を参照して、本実施例に係るバッファリング１００について更に詳細に説明する。本実施例に係るバッファリング１００は断面形状が四角形である角リングである。また、その素材としては、摺動性の高いＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）が用いられている。

そして、バッファリング１００には、両側面に、それぞれ内径側端面から外径側端面に至る溝１１１と、両側面の溝１１１の底面同士を連通する貫通孔１１２が設けられている。これらの溝１１１と貫通孔１１２によって、油圧側からロッドパッキン５００側に連通する通路が、バッファリング１００とピストン３２との摺動部から離れた位置に形成される。

なお、貫通孔１１２はシリンダ３１の軸孔の内径（環状溝Ｋ１が設けられていない部分の内径）よりも外径側に位置するように構成される。また、本実施例においては、これらの溝１１１及び貫通孔１１２は、円周方向に９０°毎に４箇所設けられているが、配置位置や配置数は使用環境等に応じて適宜設定すればよい。

以上の構成により、本実施例に係るシーリングシステム１０ａによれば、バッファリング１００が受ける油圧による衝撃圧の一部は、図５中の矢印に示すように、ロッドパッキン５００側に逃げることになる。

＜本実施例の優れた点＞
以上のように、本実施例によれば、バッファリング１００に、溝１１１と貫通孔１１２を設けたことにより、油圧側からメインシールであるロッドパッキン５００側に連通する通路が形成される。これにより、バッファリング１００が受ける、油圧による衝撃圧の一部をロッドパッキン５００側に逃すことができる。そのため、バッファリング１００が受ける衝撃圧を緩和させることができる。

また、ロッドパッキン５００側には、上記の通路から油が供給されるため、ロッドパッキン５００とピストン３２との潤滑性が維持されるので、ロッドパッキン５００の摩耗の進行や発熱を抑制することもできる。更に、上記の通路を設けたことにより、バッファリング１００とロッドパッキン５００との間に蓄圧が溜まってしまうことも防止できる。

そして、上記の通路は、ピストン３２との摺動部から離れた位置に設けられているので、ロッドパッキン５００が直接衝撃圧を受けることもない。また、通路の部分でキャビテーションが発生しても、キャビテーションがロッドパッキン５００に到達することもない。

以上のように、バッファリング１００の負荷を減らし、バッファリング１００の耐久性を向上させることができ、かつ、ロッドパッキン５００の摩耗の進行を抑制することでロッドパッキン５００の耐久性を向上させることもできる。

また、バッファリング１００は、樹脂材であるＰＴＦＥにより構成されているので、貫通孔１１２を形成する場合においても、その加工を簡単に行うことができ、かつ、機械的強度の低下を抑制することができる。

（実施例２）
図６〜図９には、本発明の実施例２が示されている。本実施例に係るシーリングシステムにおいては、バッファリングに関してのみ、上記実施例１と異なっている。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、適宜、その説明は省略する。

図６は本発明の実施例２に係るシーリングシステムの模式的断面図である。図７は本発明の実施例２に係るバッファリングの平面図である。図８は本発明の実施例２に係るバッファリングの破断斜視図である。なお、図８中の切断面は、図７中のＡＡ断面である。図９は本発明の実施例２に係るバッファリングの使用時の様子を示す模式的断面図である。

本実施例に係るシーリングシステム（第１シーリングシステム）１０ｂにおいても、バッファリング２００とロッドパッキン５００とダストシール６００から構成される。

ロッドパッキン５００とダストシール６００に関しては、上記実施例１で説明した通りである。また、本実施例に係るバッファリング２００も、上記実施例１の場合と同様に、断面形状が四角形の角リングであり、その素材としては、ＰＴＦＥが用いられている。

ただし、本実施例においては、バッファリング２００の外周側にはＯリングが設けられておらず、バッファリング２００の外周面と環状溝Ｋ１の内周面との間には隙間が設けられる。そのため、本実施例に係るバッファリング２００の場合には、上記実施例１の場合のように貫通孔は設けられておらず、両側面に溝２１１のみが設けられている。このように、本実施例では、溝２１１のみによって、油圧側からロッドパッキン５００側に連通する通路が、バッファリング２００とピストン３２との摺動部から離れた位置に形成される。

本実施例に係るシーリングシステム１０ｂの場合にも、バッファリング２００が受ける、油圧による衝撃圧の一部は、図９中の矢印に示すように、ロッドパッキン５００側に逃げることになる。

本実施例の場合にも、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができることは言う
までもない。また、本実施例の場合には、バッファリング２００に貫通孔を設けないので、バッファリング２００の製造が実施例１の場合に比べて容易であるという利点がある。

（実施例３）
図１０〜図１３には、本発明の実施例３が示されている。本実施例に係るシーリングシステムにおいては、バッファリングに関してのみ、上記実施例１と異なっている。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、適宜、その説明は省略する。

図１０は本発明の実施例３係るシーリングシステムの模式的断面図である。図１１は本発明の実施例３に係るバッファリングの平面図である。図１２は本発明の実施例３に係るバッファリングの破断斜視図である。なお、図１２中の切断面は、図１１中のＡＡ断面である。図１３は本発明の実施例３に係るバッファリングの使用時の様子を示す模式的断面図である。

本実施例に係るシーリングシステム（第１シーリングシステム）１０ｃにおいても、バッファリング３００とロッドパッキン５００とダストシール６００から構成される。

ロッドパッキン５００とダストシール６００に関しては、上記実施例１で説明した通りである。また、本実施例に係るバッファリング３００も、上記実施例１の場合と同様に、断面形状が四角形の角リングであり、その素材としては、ＰＴＦＥが用いられている。

そして、本実施例においては、バッファリング３００の外周側にはＯリングが設けられていない点については、上記実施例２の場合と同様であるが、バッファリング３００の外周面と環状溝Ｋ１の内周面との間には隙間が設けられていない。そのため、本実施例に係るバッファリング３００は、上記実施例１のバッファリング１００と同様に、両側面には溝３１１が設けられ、かつ両側面の溝３１１の底面同士を連通する貫通孔３１２も設けられている。

このように、本実施例では、実施例１の場合と同様に、溝３１１と貫通孔３１２によって、油圧側からロッドパッキン５００側に連通する通路が、バッファリング３００とピストン３２との摺動部から離れた位置に形成される。

本実施例に係るシーリングシステム１０ｃの場合にも、バッファリング３００が受ける、油圧による衝撃圧の一部は、図１３中の矢印に示すように、ロッドパッキン５００側に逃げることになる。

本実施例の場合にも、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができることは言うまでもない。

図１は油圧ブレーカの模式的断面図である。 図２は本発明の実施例１に係るシーリングシステムの模式的断面図である。 図３は本発明の実施例１に係るバッファリングの平面図である。 図４は本発明の実施例１に係るバッファリングの破断斜視図である。 図５は本発明の実施例１に係るバッファリングの使用時の様子を示す模式的断面図である。 図６は本発明の実施例２に係るシーリングシステムの模式的断面図である。 図７は本発明の実施例２に係るバッファリングの平面図である。 図８は本発明の実施例２に係るバッファリングの破断斜視図である。 図９は本発明の実施例２に係るバッファリングの使用時の様子を示す模式的断面図である。 図１０は本発明の実施例３係るシーリングシステムの模式的断面図である。 図１１は本発明の実施例３に係るバッファリングの平面図である。 図１２は本発明の実施例３に係るバッファリングの破断斜視図である。 図１３は本発明の実施例３に係るバッファリングの使用時の様子を示す模式的断面図である。 図１４は従来例に係るバッファリングの使用状態を示す模式的断面図である。

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ （第１）シーリングシステム
２０ 第２シーリングシステム
３０ 油圧ブレーカ
３１ シリンダ
３２ ピストン
３３ チゼル
３４ フロントヘッド
３５ バックヘッド
３６ コントロールバルブ
３７ アキュムレータ
１００，２００，３００ バッファリング
１１１，２１１，３１１ 溝
１１２，３１２ 貫通孔
１５０ Ｏリング
５００ ロッドパッキン
６００ ダストシール
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３ 環状溝

Claims (2)

1. 油圧ブレーカのシリンダとピストンとの間の環状隙間を密封するシーリングシステムであって、
   油漏れを防止するために設けられるメインシールと、
   該メインシールよりも油を密封している側に配置され、油圧を緩衝するために設けられるバッファリングと、
   を備え、
   前記メインシール及びバッファリングは、いずれもピストンに対して摺動自在に設けられたシーリングシステムにおいて、
   前記バッファリングには、油圧側から前記メインシール側に連通する通路が、前記ピストンとの摺動部から離れた位置に設けられていることを特徴とするシーリングシステム。
2. 前記バッファリングは樹脂材により構成されてい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。

Images