JP2017161024A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シールリップと軸との接触面積の増大を抑制する。
【解決手段】環状の補強環2と、環状の弾性体部3とを備え、弾性体部3は、軸線xに沿った方向に延びるリップ本体部と、密封対象である軸120の外周面120aに摺動可能に接触するようにリップ本体部に形成されたリップ先端部とを持つ環状のシールリップ32と、シールリップ32に隣接して設けられ、軸線xに沿った方向に突出した環状の突起部33とを有し、突起部33の天井部分が頸部分を介して撓み、当該天井部分の一部がリップ先端部の背向側となるリップ本体部の背面と当接して環状空間を形成する。これにより天井部分がリップ本体部の背面を隠蔽し、背面に油圧がかかることを回避できるので、シールリップ32と軸120の外周面120aとの接触面積が増大することを抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、密封装置に関し、特に、自動車または自動二輪車の油圧緩衝器（ショックアブソーバ）に装着される密封装置に関する。

従来、ショックアブソーバ、特に、単筒式ショックアブソーバは、１本のシリンダの中がフリーピストンによりオイル室とガス室とに分割され、オイル室の中をピストンロッドが移動し、オイル室に侵入した当該ピストンロッドの体積分のオイルがフリーピストンを押し下げてガス室を圧縮することにより減衰力を発生させる。

このような単筒式ショックアブソーバにおいては、ピストンロッドの外周面をシールし、シリンダの内部の作動油が当該ピストンロッドの外周面から外部へ漏れることを防止するための密封装置が装着されている。

図４及び図５に示すように、従来の密封装置１００は、補強環１０３、当該補強環１０３と一体形成されたシールリップ部１０１、および、当該補強環１０３と一体形成されたダストリップ部１０２を備えている。

補強環１０３は、金属の環状部材からなり、単筒式ショックアブソーバのシリンダ１１０の開口端が折り曲げられてなるカシメ部１１０ａと、当該カシメ部１１０ａよりも密封対象側（矢印ａ方向）に存在するロッドガイド１１５との間に挟持される。

シールリップ部１０１は、補強環１０３の密封対象側（矢印ａ方向）の端面１０３ａを覆うように一体形成された部分であり、外周側リップ１０１ａおよび内周側リップ１０１ｂを有している。外周側リップ１０１ａは、シリンダ１１０の内周面１１０ａとロッドガイド１１５の外周面１１５ａとの間を密封する部分である。内周側リップ１０１ｂは、密封装置１００の装着時、ピストンロッド１２０の外周面１２０ａと摺動可能に液密に接触されるリップ部分である。

ダストリップ部１０２は、補強環１０３の大気側（矢印ｂ方向）の端面１０３ｂを覆うように一体形成された部分である。ダストリップ部１０２は、シールリップ部１０１よりも大気側（矢印ｂ方向）に設けられ、密封装置１００の装着時、ピストンロッド１２０の外周面１２０ａと摺動可能に液密に接触されるリップ部分である。

このような構成の密封装置１００が、シリンダ１１０とピストンロッド１２０との間に装着される際、シールリップ部１０１の内周側リップ１０１ａがピストンロッド１２０の外周面１２０ａに適切な締め代で接触される。これにより、密封装置１００は、シリンダ１１０の内部の作動油がピストンロッド１２０の外周面１２０ａから大気側（矢印ｂ方向）へ流出することを防止している。

しかしながら、近年、単筒式ショックアブソーバにおいては、高圧ガスの封入圧力の高圧化に伴い、シリンダ１１０の内部の作動油の油圧Ｆが内周側リップ１０１ａの傾斜した斜面からなる背面部に加えられると、当該背面部（斜面）に平行な方向の分力Ｆａが働くと同時に、当該背面部（斜面）に垂直な方向の分力Ｆｂが働くことになる。

この分力Ｆｂの存在によって、内周側リップ１０１ａがピストンロッド１２０の外周面１２０ａに押し付けられ、当該内周側リップ１０１ａとピストンロッド１２０の外周面１２０ａとの接触面積が増加し、内周側リップ１０１ａの緊迫力が増大してしまう。この結果、内周側リップ１０１ａの緊迫力の増大した接触部分が摩擦により抉（えぐ）れてしまう、所謂、抉れ摩耗が発生し、密封装置１００のシール性が不安定になっていた。

そこで、このような抉れ摩耗の発生を防止する対策として、シールリップ部１０１にバックアップリングを追加した密封装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

図６に示すように、密封装置１５０は、金属の環状部材からなる補強環１５１、１５３、当該補強環１５１と一体形成されたシールリップ部１５２、補強環１５３と一体形成されたダストリップ部１５６、および、シールリップ部１５２の内周側（矢印ｄ方向）に取り付けられたバックアップリング１６０を備えている。

シールリップ１５２は、補強環１５１を密封対象側（矢印ａ方向）から覆うように一体形成され、図示しないシリンダの内周面と接触して密封する外周側シールリップ１５２ａと、図示しないピストンロッドの外周面と摺動可能に接触して密封する内周側シールリップ１５２ｂとを備えている。

内周側シールリップ１５２ｂの内周側（矢印ｄ方向）の端面には、軸線ｘに沿う断面における形状が内周側（矢印ｄ方向）に向かって凸の楔形状の環状のリップ先端部１５２ｂｓが形成されている。内周側シールリップ１５２ｂの外周側（矢印ｃ方向）の背面部に形成された凹部には、リップ先端部１５２ｂｓをピストンロッドの外周面に押し付けるための付勢力を付与するガータスプリング１５４が装着されている。

バックアップリング１６０は、内周側シールリップ１５２ｂの内周側（矢印ｄ方向）であって、リップ先端部１５２ｂｓよりも大気側（矢印ｂ方向）に形成された環状の凹部に配置され、当該内周側シールリップ１５２ｂと補強環１５３の密封対象側（矢印ａ方向）の端面との間に挟持された状態で装着されている。

したがって、内周側リップ１５２ｂがシリンダ内の作動油の油圧によりピストンロッドの外周面に押し付けられることになっても、バックアップリング１６０の内周面がピストンロッドの外周面に当接されて、それ以上、内周側リップ１５２ｂがピストンロッドの外周面に押し付けられることがない。このため、内周側リップ１５２ｂとピストンロッドの外周面との接触面積が増加することが抑制される。

特開２００８−３０９２６３号公報

しかしながら上述した特許文献１の密封装置１５０によれば、内周側リップ１５２ｂとピストンロッドの外周面との接触面積の増加をバックアップリング１６０により効果的に抑制することが可能であるものの、当該バックアップリング１６０を追加する構成であるため、部品点数が増加し、構造が複雑化して製造コストが増大していた。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、シールリップと軸との接触面積の増大を抑制し得る簡易な構成かつ低コストな密封装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る密封装置は、軸線を中心とする環状の補強環と、前記軸線を中心とし、前記補強環と一体に形成された環状の弾性体からなる弾性体部とを備え、前記弾性体部は、前記軸線に沿った方向に延びるリップ本体部と、密封対象である軸の外周面に摺動可能に接触するように前記リップ本体部に形成されたリップ先端部とを持つ環状のシールリップと、前記シールリップに隣接して設けられ、前記軸線に沿った方向に突出した環状の突起部とを有し、前記突起部は、前記軸線とは直交する方向に平行で平坦な天井面を有する天井部分と、前記天井部分を前記軸線に沿った方向に支持し、当該天井部分を前記軸線とは直交する方向へ撓み可能に形成された頸部分とを持ち、前記突起部の前記天井部分が前記軸の外周面に向かって押下された場合に、当該天井部分が前記頸部分を介して前記軸線とは直交する方向へ撓み、当該天井部分の一部が前記リップ先端部の背向側となる前記リップ本体部の背面部と当接して環状空間が形成されることを特徴とする。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記環状空間が形成されると、前記リップ本体の背面部が前記天井部分により隠蔽されることを特徴とする。

本発明の一態様に係る密封装置において、前記弾性体部は、前記軸の外周面と摺動可能に接触するように、前記シールリップよりも大気側に設けられたダストリップを有することを特徴とする。

本発明によれば、シールリップと軸との接触面積の増大を抑制し得る簡易な構成かつ低コストな密封装置を実現することができる。

本発明の実施の形態に係る密封装置がピストンロッドおよびシリンダの間に装着された状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る密封装置の構成を示す拡大断面図である。 本発明の実施の形態に係る密封装置の突起部と内周側シールリップの背面部とが接触して環状空間が形成されたときの状態を示す部分拡大断面図である。 従来の密封装置がピストンロッドおよびシリンダの間に装着された状態を示す断面図である。 従来の密封装置の構成を示す拡大断面図である。 従来のバックアップリングが装着された密封装置の構成を示す拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照し説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る密封装置がピストンロッドおよびシリンダの間に装着された状態を示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る密封装置の構成を示す拡大断面図である。図３は、本発明の実施の形態に係る密封装置の突起部と内周側シールリップの背面部とが接触して環状空間が形成されたときの状態を示す部分拡大断面図である。

以下、説明の便宜上、図１乃至図３において、軸線ｘに沿った矢印ａｂ方向（以下、これを「ストローク方向」ともいう。）において、密封対象側とは、軸線ｘ方向に沿った矢印ａ方向とし、大気側とは、軸線ｘ方向に沿った矢印ｂ方向とする。つまり、密封対象側とは、シリンダ１１０の内側であって作動油と面する方向である。大気側とは、アウターチューブ１２０の外側であって大気に面する方向である。また、軸線ｘと直交する矢印ｃｄ方向（以下、これを「径方向」ともいう。）において、外周側とは、軸線ｘから離れる矢印ｃ方向とし、内周側とは軸線ｘに近づく矢印ｄ方向とする。

＜密封装置の構成＞
図１および図２に示すように、本発明の実施の形態に係る密封装置１は、シリンダ１１０とピストンロッド１２０との間に装着され、特にピストンロッド１２０の外周面１２０ａを密封してシリンダ１１０内の作動油の洩れを防止するものである。

密封装置１は、軸線ｘを中心とする環状の金属製の補強環２と、軸線ｘを中心とする環状の弾性体からなる弾性体部３とを備えている。弾性体部３は、補強環２全体を密封対象側（矢印ａ方向）、外周面側（矢印ｃ方向）、内周面側（矢印ｄ方向）、および、大気側（矢印ｄ方向）から覆うように一体に取り付けられている。但し、弾性体部３は、補強環２の密封対象側（矢印ａ方向）の端面２ａについては完全に覆っているが、補強環２の大気側（矢印ｂ方向）の端面２ｂについては内周側（矢印ｄ方向）の一部分だけを覆っている。

補強環２は、例えばプレス加工や鍛造によって断面矩形状に製造され、弾性体部３は成形型を用いて架橋（加硫）成型によって成型される。この架橋成型の際に、補強環２は成形型の中に配置されており、弾性体部３が架橋接着により補強環２に接着され、弾性体部３が補強環２と一体に成形される。

なお、補強環２の金属材としては、例えば、ステンレス鋼やＳＰＣＣ（冷間圧延鋼）がある。弾性体部３の弾性体としては、例えば、各種ゴム材がある。各種ゴム材としては、例えば、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等の合成ゴムである。

弾性体部３は、補強環２を密封対象側（矢印ａ方向）から覆う環状のシールリップ部４、および、当該シールリップ部４よりも大気側（矢印ｂ方向）に形成され、補強環２を大気側（矢印ｂ方向）から覆う環状のダストリップ部５を備えている。

シールリップ部４は、外周側リップ３１、内周側リップ３２、および、突起部３３を備えている。外周側リップ３１は、補強環２の外周側（矢印ｃ方向）の端部から軸線ｘに沿ったストローク方向（矢印ａｂ方向）の密封対象側（矢印ａ方向）へ延びたリップ部分である。外周側リップ３１の外周側（矢印ｃ方向）の端面には、シリンダ１１０の内周面１１０ａと摺動可能に接触して密封する凸のリップ先端部３１ａが形成されている。

シールリップとしての内周側リップ３２は、補強環２の内周側（矢印ｄ方向）の端部から軸線ｘに沿ったストローク方向（矢印ａｂ方向）の密封対象側（矢印ａ方向）へ延びたリップ本体部３２１と、当該リップ本体３２１の内周側（矢印ｄ方向）の端面に一体に形成されたリップ先端部３２２とを備えている。リップ先端部３２２は、軸線ｘに沿う断面における形状がリップ本体部３２１の内周側（矢印ｄ方向）の端面から内周側（矢印ｄ方向）に向かって凸の環状の楔形状に形成されている。

リップ本体部３２１は、リップ先端部３２２の背向側（外周側（矢印ｃ方向））となる背面３２３と、当該リップ先端部３２２および当該背面３２３と連続し、径方向（矢印ｃｄ方向）に沿って平行かつ平坦な天井面３２４を有している。なお、背面３２３は、天井面３２４から補強環２へ向かって外周側（矢印ｃ方向）に傾斜した傾斜面である。

突起部３３は、外周側リップ３１と内周側リップ３２との間であって、当該内周側リップ３２と所定の距離だけ隔てた位置に当該内周側リップ３２と隣接して形成され、軸線ｘに沿ったストローク方向（矢印ａｂ方向）の密封対象側（矢印ａ方向）へ突出した突起状の部分である。

突起部３３は、天井部分３３１、および、頸部分３３９を備えている。天井部分３３１は、軸線ｘと直交する径方向（矢印ｃｄ方向）に平行かつ平坦な天井面３３２を有する環状の部位である。

突起部３３は、天井面３３２と直交する方向、すなわち、軸線ｘに沿ったストローク方向（矢印ａｂ方向）に平行かつ平坦な内周側の端面（以下、これを「内周側端面」ともいう。）３３４、当該内周側端面３３４と平行かつ平坦な外周側の端面（以下、これを「外周側端面」ともいう。）３３５、天井面３３２と外周側端面３３５とを繋ぐ傾斜面３３６を有している。この傾斜面３３６は、ロッドガイド１１５（図１参照。）から大気側（矢印ｂ方向）へ凸の台形状に突出した凸部１１６の内周側傾斜面１１６ａと平行に形成されている。

頸部分３３９は、当該天井部分３３１を軸線ｘと直交する径方向（矢印ｃｄ方向）へ撓み可能に形成した環状の部位であり、天井部分３３５を軸線ｘに沿った方向に支持している。ここで、頸部分３３９は、天井部分３３１の径方向（矢印ｃｄ方向）の外径Ｄ１よりも小さな外径Ｄ２を有している。この結果、天井部分３３１と頸部分３３９との間には、外周側括れ部３３ｐｇおよび内周側括れ部３３ｐｉが形成されている。外周側括れ部３３ｐｇは、内周側（矢印ｄ方向）へ略半円状に大きく括れて形成されている。一方、内周側括れ部３３ｐｉは、外周側括れ部３３ｐｇよりも外周側（矢印ｃ方向）へ小さく括れて形成されている。

ダストリップ部５は、補強環２の内周側（矢印ｄ方向）の端部から軸線ｘに沿ったストローク方向（矢印ａｂ方向）の大気側（矢印ｂ方向）へ延びたリップ部分である。ダストリップ部５の内周側（矢印ｄ方向）の端面には、ピストンロッド１２０の外周面１２０ａと摺動可能に接触して密封する凸のリップ先端部５ａが形成されている。

＜作用および効果＞
このような構成の密封装置１は、ピストンロッド１２０とシリンダ１１０との間に装着された場合、シールリップ部４の内周側リップ３２がピストンロッド１２０の外周面１２０ａに適切な締め代で接触される。これにより、密封装置１は、シリンダ１１０の内部の作動油がピストンロッド１２０の外周面１２０ａから大気側（矢印ｂ方向）へ流出することを防止することができる。

密封装置１が装着されるとき、図３に示すように、シールリップ部４の突起部３３の傾斜面３３６がロッドガイド１１５の凸部１１６の内周側傾斜面１１６ａと当接し、当該凸部１１６により突起部３３が軸線ｘとは直交する径方向（矢印ｃｄ方向）の内周側（矢印ｄ方向）へ押下される。

この場合、突起部３３は頸部分３３９の存在により内周側（矢印ｄ方向）へ倒れるように撓み、当該突起部３３の内周側端面３３４が内周側リップ３２の背面３２３の密封対象側（矢印ａ方向）の端部と当接されることになる。この結果、突起部３３の内周側括れ部３３ｐｉと、内周側リップ３２の背面３２３とによって、シールリップ部４において閉じられた環状空間ＩＣが形成され、内周側リップ３２の背面３２３が突起部３３の天井部分３３１により隠蔽される。

これにより、ピストンロッド１２０の動作に応じてシリンダ１１０内の作動油の油圧が上昇し、突起部３３の天井部分３３１の天井面３３２に油圧Ｆが加えられることになった場合でも、内周側リップ３２の背面３２３である傾斜面に油圧Ｆが加えられずに済む。

したがって、従来のように、油圧Ｆにより内周側リップ３２をピストンロッド１２０の外周面１２０ａに押し付けるような分力Ｆｂ（図４参照。）が作用することはなく、内周側リップ３２とピストンロッド１２０の外周面１２０ａとの接触面積が増加することを抑制することができる。かくして、密封装置１は、内周側リップ１０１ａに抉れ摩耗が発生することを防止してシール性を安定させることができる。

また、密封装置１は、従来のバックアップリング１６０等を用いることなく、シールリップ部４の外周側リップ３１および内周側リップ３２とともに一体形成した突起部３３の存在により、上述したような作用効果を奏することができるので、簡易な構成でありながら、シール性の低下を防止し、安定した密封性能を維持することができる。

かくして、内周側シールリップ３２とピストンロッド１２０の外周面１２０ａとの接触面積の増大を抑制し得る簡易な構成かつ低コストな密封装置１を実現することができる。

＜他の実施の形態＞
なお、上述した実施の形態においては、内周側リップ３２と隣接して突起部３３を一体に形成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、内周側リップ３２の背面３２３を突起部３３の天井部分３３１により隠蔽することが出来るのであれば、内周側リップ３２と突起部３３とを別体に形成するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態においては、シールリップとしての内周側リップ３２に隣接して突起部３３を設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、シールリップとして外周側リップ３１に隣接して突起部３３を設け、内周側リップ３２および外周側リップ３３の双方に突起部３３を設けるようにしてもよい。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に係る密封装置１に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題および効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

本願発明の密封装置は、自動車または自動二輪車の油圧緩衝器に適用するようにした場合について述べた。しかしながら、本願発明の密封装置が利用されるものは、これに限らず、ピストンロッドおよびシリンダとの間に装着されて、シリンダ内の油圧の影響を受けるその他種々の車両や産業機械等の油圧緩衝器に利用することが可能である。

１、１００ 密封装置
２ 補強環
３ 弾性体部
４ シールリップ部
５ ダストリップ部
５ａ リップ先端部
２３ 固定密着部
２４ リップ支持部
２４ａ 内周面
２４ｂ 外周面
２５ 第１ダストリップ
２５ｓ リップ先端部
２６ ガータスプリング
２７ 凹部
２９ 第２ダストリップ
３１ 外周側リップ
３１ａ リップ先端部
３２ 内周側リップ（シールリップ）
３３ 突起部
３３ｐｇ 外周側括れ部
３３ｐｉ 内周側括れ部
１１０ シリンダ
１１５ ロッドガイド
１１６ 凸部
１１６ａ 内周側傾斜面
１２０ ピストンロッド（軸）
１２０ａ 内周面
３２１ リップ本体部
３２２ リップ先端部
３２３ 背面
３２４ 天井面
３３１ 天井部分
３３２ 天井面
３３４ 内周側端面
３３５ 外周側端面
３３６ 傾斜面
３３９ 頸部分
ｘ 軸線

Claims (3)

1. 軸線を中心とする環状の補強環と、
   前記軸線を中心とし、前記補強環と一体に形成された環状の弾性体からなる弾性体部とを備え、
   前記弾性体部は、
   前記軸線に沿った方向に延びるリップ本体部と、密封対象である軸の外周面に摺動可能に接触するように前記リップ本体部に形成されたリップ先端部とを持つ環状のシールリップと、
   前記シールリップに隣接して設けられ、前記軸線に沿った方向に突出した環状の突起部と
   を有し、
   前記突起部は、
   前記軸線とは直交する方向に平行で平坦な天井面を有する天井部分と、
   前記天井部分を前記軸線に沿った方向に支持し、当該天井部分を前記軸線とは直交する方向へ撓み可能に形成された頸部分と
   を持ち、
   前記突起部の前記天井部分が前記軸の外周面に向かって押下された場合に、当該天井部分が前記頸部分を介して前記軸線とは直交する方向へ撓み、当該天井部分の一部が前記リップ先端部の背向側となる前記リップ本体部の背面と当接される
   ことを特徴とする密封装置。
2. 前記天井部分の一部が前記リップ本体部の背面と当接されたとき、前記天井部分と前記リップ本体部との間に環状空間が形成され、前記リップ本体部の背面が前記天井部分により隠蔽される
   ことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 前記弾性体部は、前記軸の外周面と摺動可能に接触するように、前記シールリップよりも大気側に設けられたダストリップを有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の密封装置。

Images