JP2008101640A - 往復動軸用密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向往復動する軸に対する主リップ１１の姿勢を安定化させると共に摩擦特性の向上を図ることの可能な往復動軸用密封装置１を提供する。
【解決手段】ゴム状弾性材料からなる主リップ１１の内周面に、軸の外周面に全周が摺動可能に密接されることにより摺動シールをなすシールエッジ１１ａと、その軸方向外側にあって軸の外周面に接触されることにより主リップ１１を安定させる支持エッジ１１ｂと、この支持エッジ１１ｂから円周方向所定間隔でシールエッジ１１ａと反対側へ向けて延び、良好な潤滑性を確保するための複数の溝１１ｃが形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばピストンロッドなどのような往復動軸の軸周をシールする往復動軸用密封装置に関する。

車両の油圧緩衝器（ショックアブソーバ）のピストンロッド等の軸周シール手段として用いられる往復動軸用密封装置の典型的な従来技術としては、例えば下記の特許文献１に記載されたものがある。
特開２００４−１３８０９１号公報

図４は、上記特許文献１に記載されたものと同種の従来の往復動軸用密封装置を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。すなわち、この図４に示される従来の密封装置１００は、平ワッシャ状の金属環１０４の内周部にゴム状弾性材料によって一体的に成形された主リップ１０１及びダストリップ１０２と、前記金属環１０４の外周部にゴム状弾性材料によって一体的に成形された外周リップ１０３とを有する。

対油用の主リップ１０１は、外周に、緊迫力を補償するためのエキステンションスプリング１０５が装着され、内周が不図示のピストンロッドの外周面に適当な締め代で密接することによって、内部のオイルが油圧緩衝器の外部へ流出するのを阻止するものであり、ダストリップ１０２は、内周がピストンロッドの外周面に適当な締め代で密接することによって、外部から異物が油圧緩衝器の内部へ侵入するのを阻止するものである。

この種の往復動軸用密封装置１００では、主リップ１０１が、軸方向往復動するピストンロッドの外周面と摺接するのに伴って発生する微振動を極力小さくするため、摩擦特性を良くすることが要求される。このため、従来は、主リップ１０１の内周面を二段のエッジを有する形状とし、すなわち主リップ１０１の内周面におけるシールエッジ１０１ａの大気側に支持エッジ１０１ｂを形成し、この支持エッジ１０１ｂをシールエッジ１０１ａと共にピストンロッドの外周面と摺接させることによって、主リップ１０１の姿勢を安定させ、摩擦力の均一化を図っている。

また、支持エッジ１０１ｂをピストンロッドの外周面と摺接させることによる摩擦抵抗の増大を極力小さくするため、支持エッジ１０１ｂの内周面に、軸方向に延びる多数の突起１０１ｃを形成することによって、支持エッジ１０１ｂの摺動負荷の低減を図っている。

しかしながら、ゴム状弾性材料からなる各突起１０１ｃは細いものであるため、ピストンロッドの外周面への接触荷重によって経時的なヘタリ（永久変形）が発生しやすい。このため、長期間にわたって良好な一定の摩擦特性を維持することが困難であるといった問題が指摘される。

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、その技術的課題とするところは、軸方向往復動する軸に対する主リップの姿勢を安定化させると共に、摩擦特性の向上を図ることの可能な往復動軸用密封装置を提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明に係る往復動軸用密封装置は、軸方向へ相対移動する軸の外周を密封する密封装置において、ゴム状弾性材料からなる主リップの内周面に、前記軸の外周面に全周が摺動可能に密接されるシールエッジと、その軸方向外側の支持エッジと、この支持エッジから円周方向所定間隔で前記シールエッジと反対側へ向けて延びる複数の溝が形成されたものである。

本発明の構成において、主リップの内周面に形成されたシールエッジは、軸の外周面に全周が摺動可能に密接されることによって、摺動シールの主体をなすものであり、それよりも軸方向外側に形成された支持エッジは、前記軸の外周面に摺動可能に密接又は当接されることによって、前記軸との摺動に伴う主リップの変形や振動的挙動を抑制して姿勢を安定させるものである。そして、支持エッジから前記シールエッジと反対側へ向けて円周方向所定間隔で形成された複数の溝は、軸の外周面との間に密封対象流体の一部による潤滑液膜の形成を促して、この支持エッジの潤滑性を確保するものである。

本発明に係る往復動軸用密封装置によれば、主リップの内周面に形成された支持エッジによって、往復動軸に対する主リップの姿勢が安定化し、この支持エッジから前記シールエッジと反対側へ延びる複数の溝によって潤滑性が確保されるので、往復動軸の動作に伴う主リップの倒れや微振動が抑制されて摩擦特性が向上し、しかも溝の断面形状には経時変化が起こりにくいので、初期の摩擦特性を長期にわたって持続させることができる。

以下、本発明に係る往復動軸用密封装置の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る往復動軸用密封装置の実施の形態を、車両の油圧緩衝器（ショックアブソーバ）の一部と共にその軸心を通る平面で切断して示す断面図、図２は、図１の往復動軸用密封装置を、その軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の片側断面図、図３は、図１の往復動軸用密封装置における主リップの内周面に形成した溝の断面図である。

図１において、参照符号２は、油圧緩衝器のシリンダ、参照符号３は、シリンダ２内の不図示のピストンを動作させるピストンロッド、参照符号４は、シリンダ２の外周を包囲するように設けられた外筒、参照符号５は、シリンダ２及び外筒４の端部に跨って固定され、内周に挿通されたピストンロッド３を軸方向移動可能に軸支するロッドガイドである。なお、ピストンロッド３は、請求項１に記載された軸に相当する。

本発明に係る往復動軸用密封装置（以下、単に密封装置という）１は、外筒４の端部内周に取り付けられて、ピストンロッド３の軸周をシールするものであり、図２に拡大して示されるように、金属環１５の内周部にゴム状弾性材料によって一体的に成形された主リップ１１及びダストリップ１２と、金属環１５の外周部にゴム状弾性材料によって一体的に成形された外周リップ１３と、主リップ１１と外周リップ１３の間に位置して、金属環１５にゴム状弾性材料によって一体的に成形された中間リップ１４とを有する。

すなわちこの密封装置１は、不図示の金型内に、予め加硫接着剤を塗布した金属環１５を位置決めセットし、型閉じ状態において金属環１５と金型内面との間に画成された環状のキャビティ内に、成形用未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することにより、主リップ１１、ダストリップ１２、外周リップ１３及び中間リップ１４を、加硫成形と同時に金属環１５と加硫接着することによって製作したものである。

主リップ１１は、金属環１５の内周端部からシリンダ２の内部の作動室Ａ側へ向けて、先端側が小径になる円錐筒状に延びており、内周面に、Ｖ字形の断面形状をなして円周方向へ連続して形成されたシールエッジ１１ａと、その軸方向外側（ダストリップ１２側）に位置する支持エッジ１１ｂが形成されている。また、主リップ１１の外周面には、ピストンロッド３に対する緊迫力及び径方向追随性を補償するためのエキステンションスプリング１６が装着されている。

シールエッジ１１ａは、ピストンロッド３の外周面に適当な締め代で摺動可能に密接されており、作動室Ａからロッドガイド５とピストンロッド３との隙間Ｇを通じて主リップ１１の内側へ達するオイルが、外部へ流出するのを阻止する対油用の摺動シール部の主体をなすものである。また、支持エッジ１１ｂは、ピストンロッド３の外周面に、シールエッジ１１ａと共に当接されることによって、ピストンロッド３の軸方向往復移動に伴う主リップ１１の変形や振動的挙動を抑制してその姿勢を安定させるものである。

また、主リップ１１の内周面には、支持エッジ１１ｂからシールエッジ１１ａと反対側（ダストリップ１２側）へ向けて延びる多数の溝１１ｃが、円周方向所定間隔で形成されている。この溝１１ｃは、ピストンロッド３の外周面との間に密封対象流体の一部による潤滑液膜の形成を促して、支持エッジ１１ｂの潤滑性を確保するもので、好ましくは軸心Ｏを通る平面との交差線をなすように延び、その延長方向と直交する断面形状は、図３に示されるように、略Ｖ字形をなしている。

ダストリップ１２は、金属環１５の内周端部から主リップ１１と反対側（外部空間側）へ向けて、先端側が小径になる円錐筒状に延びており、その内周端部がピストンロッド３の外周面に適当な締め代で密接されることによって、外部の異物が軸周から内部へ侵入するのを阻止するものである。

外周リップ１３は、金属環１５の外周部における内側面に加硫接着されて、外筒４の軸方向内側へ向けて延び、ロッドガイド５の外周部と外筒４の内周面との間に圧縮状態で介在されることによって、ロッドガイド５の外周側をシールするものである。

中間リップ１４は、ロッドガイド５の外端面に密接されるものであって、作動室Ａからロッドガイド５とピストンロッド３との隙間Ｇを通じて主リップ１１の内側へ達したオイルが、ロッドガイド５に開設された流路５ａを通じて、シリンダ２と外筒４の間のリザーバ室Ｂへ流れるのを許容すると共に、このリザーバ室Ｂ内の加圧ガスが、流路５ａ側から主リップ１１側へ逆流するのを阻止する逆止弁のように機能するものである。

金属環１５は、平ワッシャ状に形成されたものであって、外周部が、ロッドガイド５の外側に、外筒４の端部に屈曲形成されたカシメ部４ａによってカシメ固定される。

以上の構成において、本発明に係る密封装置１によれば、主リップ１１の内周面に、シールエッジ１１ａに加え、その軸方向外側に位置する支持エッジ１１ｂを有し、これら双方のエッジ１１ａ，１１ｂがピストンロッド３の外周面に接触されるため、主リップ１１が倒れにくく、その姿勢が安定する。

また、支持エッジ１１ｂからシールエッジ１１ａと反対側へ向けて延びる多数の溝１１ｃが、支持エッジ１１ｂとピストンロッド３の外周面との摺動部に、シールエッジ１１ａとピストンロッド３の外周面との摺動部から介入したオイルの一部による潤滑液膜の形成を促すので、シールエッジ１１ａのほかに支持エッジ１１ｂも摺動することによる摩擦抵抗の増大が最小限に抑えられる。またこのため、摺動面のスティック−スリップ現象などによる主リップ１１の振動も有効に防止される。

しかも、溝１１ｃには、主リップ１１の緊迫力によるヘタリによって断面積が減少するといった経時変化が起こりにくいので、初期の摩擦特性を長期にわたって持続させることができる。

なお、図３に示される溝１１ｃの深さｄは２〜５００μｍ、溝１１ｃの円周方向間隔ｐは０．００５〜１．０ｍｍ、Ｖ字断面とした場合の溝断面角度θは６０〜１２０°とすることが有効であるが、主リップ１１の緊迫力によるゴムの変形に起因する溝１１ｃの断面形状の変化を考慮すると、深さｄは５〜１００μｍ、間隔ｐは０．０１〜０．１ｍｍとすることが好適である。

また、溝１１ｃは、図示の形態では、ピストンロッド３の相対移動方向、言い換えればピストンロッド３の外周面に対する主リップ１１の相対摺動方向と一致するように、主リップ１１の内周面に、軸心Ｏを通る平面との交差線に沿って延びるように形成されているが、前記交差線に対して一定の傾斜角度をなして延びるスパイラル状に形成しても良い。

そして上述した深さｄ、間隔ｐ、溝断面角度θ、及び軸心Ｏを通る平面との交差線に対する角度は、摩擦特性及びシール性能を考慮して適切に決定される。

本発明に係る往復動軸用密封装置の実施の形態を、油圧緩衝器の一部と共にその軸心を通る平面で切断して示す断面図である。 図１の往復動軸用密封装置を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す未装着状態の片側断面図である。 図１の往復動軸用密封装置における主リップの内周面に形成した溝の断面図である。 従来の往復動軸用密封装置を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。

符号の説明

１ 往復動軸用密封装置
１１ 主リップ
１１ａ シールエッジ
１１ｂ 支持エッジ
１１ｃ 溝
１２ ダストリップ
１３ 外周リップ
１４ 中間リップ
１５ 金属環
１６ エキステンションスプリング
２ シリンダ
３ ピストンロッド（軸）
４ 外筒
５ ロッドガイド

Claims (1)

1. 軸方向へ相対移動する軸（３）の外周を密封する密封装置（１）において、ゴム状弾性材料からなる主リップ（１１）の内周面に、前記軸（３）の外周面に全周が摺動可能に密接されるシールエッジ（１１ａ）と、その軸方向外側の支持エッジ（１１ｂ）と、この支持エッジ（１１ｂ）から円周方向所定間隔で前記シールエッジ（１１ａ）と反対側へ向けて延びる複数の溝（１１ｃ）が形成されたことを特徴とする往復動軸用密封装置。

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