JPH0697071B2

JPH0697071B2 - 多目的流体シール装置

Info

Publication number: JPH0697071B2
Application number: JP58172050A
Authority: JP
Inventors: ピ−タ−・ズキユ−パク
Original assignee: シカゴ・ローハイド・マニフアクチュアリング・コンパニー
Priority date: 1982-09-16
Filing date: 1983-09-16
Publication date: 1994-11-30
Anticipated expiration: 2009-11-30
Also published as: IT1168842B; MX156195A; FR2533289B1; FR2533289A1; AU1878083A; GB8324657D0; JPS59140966A; GB2127110B; IT8353722V0; GB2127110A; DE3333229A1; IT8367957A0; CA1248983A; MX171721B; US4527673A; AU558257B2

Description

【発明の詳細な説明】本発明は物体の運動制御用ダンパーおよび類似物に使用
される多目的の特殊流体シールに関する。

近年、物体の運動を制御するためのダンパーの研究開発
活動が盛んになつて来ている。それは、一般的には「シ
ヨツクアブソーバー」、時には単に「シヨツク」と呼
ばれるものであり、車両の懸架装置その他の構成部品と
して用いられるものである。

これらのダンパーの多くは、減衰効果、反撥弾性効果に
よる卓越した制御を提供するために、各種の工夫が内部
に施され、その特性が可変的なものやその他洗練された
機能を有し、高度に発達した性能を備えている。しかし
ながら、すべての運動用ダンパーについていえること
は、密封技術上の難しい仕様については未解決の問題と
して残されているということである。

ダンパーに求められる密封技術上の仕様条件は、相当に
厳しいものであることが多い。ダンパーは長年月にわた
つて野外道路条件にさらされる。すなわち、石ころ、砂
粒、水、および極端な高温、低温にさらされ、またロツ
ドが往復運動を行つて、潤滑油膜が極めて薄くなるので
あり、かつ同時に流体を内部に保有するべきものであ
る。このような状態の下にダンパーはその寿命期間内に
数百万サイクルもの作動に耐えることを要求される。

最近のダンパーは、ガス体の密封部分と流体の密封部分
の両者を備えていることを要求されることが多い。すな
わち、シリンダー内部において減衰作用を行うための流
体が、ピストンに設けられた制御用オリフイスを通過し
て、ピストンの一方から他方へ移動することによつて減
衰作用が行われるもので、このときにピストンの片方に
存在した流体は、他の側に収容されるのである。ピスト
ンは、ロツドによつて動かされ、ピストンのロツド端の
側は、開放側すなわちロツド端でない側よりもより多く
の流体を置換させるのである。

減衰作用を行うための流体の体積変化は、ピストンの移
動毎に起るのであるが、これは流体に比べて圧縮性の高
いガス或は蒸気を共用することによつて調節される。ダ
ンパーの設計によつては、ガスが分離されて密封され、
別個に貯蔵部へ移動するものもあり、またエマルジヨン
になつた流体によつてダンパーが作動するものもある。
いずれにしても、最大の圧縮状態においても、流体の体
積は同一に保たれて、ガスが圧縮機能を分担するのであ
る。エマルジヨンの状態となつた場合、その装置が静的
な作動位置にあることを許された後には、溶解又は乳化
したガスは、元に戻るのである。従つて、物体の運動を
制御するダンパーへの密封技術の適用については、ガス
体に対して静的シールを用いることが必要であり、通常
洩れのないガス体保有空間を設け、流体洩れに対するシ
ール用の通路とは別のガス洩れに対するシール用の通路
が存在することになる。

本発明は、物体の運動を制御する装置に使用するシール
の改良、すなわち異物の侵入を充分に防止すること、静
止状態と運動状態とに拘らず流体およびガス体の洩れ防
止機能が良好であること等の機能を備えたシールを提供
しようとするものである。更に作動状態におけるガス体
の存在下においても、シールの径方向の負荷による不都
合な効果、すなわち洩れや異常な磨耗を生じないシール
を提供しようとするものである。

本発明の目的と効果は、以下の事項によつて達成され
る。すなわち、ケーシング部とちりよけシールリツプと
流体用の主リップとガス用或は蒸気用の一対のリツプと
を備えたシール本体をケーシングに接着させた複合的な
シール部材を設け、それらが一次的シール本体として、
静的および動的状態での密封を確保するものであるこ
と、少くとも１つの流体シールのリツプを主リツプに付
加し、それ自体の固有の反撥弾性によつて対応する機械
の特定構成部分に接触して密封作用をいとなむことであ
る。

実施例ここに説明するシールは、ハウジングの内部を往復動す
るダンパーロツドに取りつけた制御用ピストンと、その
内部に１つ以上の流体流量制御弁と、鉱物油のような油
と、窒素又は弗化カーボン（フレオン）のようなガス又
は蒸気等の密封媒体とを有する物体の運動制御用ダンパ
ーに用いられるものである。

第１図において矢印をつけた符号は構成単位を示し、10
はシール組立体、12は補強物すなわちシールケーシン
グ、14は弾性体のシール本体、16は求心方向に負荷する
ガータースプリングを示している。シール本体14は合成
ゴムを用いて通常の方法で形成され、ケーシング12の半
径方向に延長された部分20を含む接着部18を含んでい
る。接着は公知の方法で確実に行われる。ケーシング12
は金属で作られ、半径方向の最外縁すなわち組込部分2
2、中間の段つき部すなわちオフセツト部24および最内
縁すなわち前述の接着部20を含む。ケーシング12は、鋼
又は他の金属で作つてもよく、それには弾性物を接着加
工する。

弾性体でできているシール本体14は多くの主要構成要素
を含み、ガータースプリング16の位置決めをする溝26、
半径方向に作動し第１密封領域を提供する主リツプ28、
補助的に機能して独自の密封作用とバルブ作用を提供す
る第２リツプ30、いわゆるちりよけリツプ32、および第
２密封領域の密封機能を確実にする補助的なガス体およ
び流体用のリツプ34から構成される。

弾性体の前記本体14は、オイル側の截頭円錐状の表面36
と、エアー側の截頭円錐状の表面38とを有し、この２つ
の面の交線は、原則として１つの円形となり、一次密封
帯40を形成する。第２リツプ30は截頭円錐状の表面36の
延長部で同表面36と同一または異なるテーパーを有する
部分42と、原則として半径方向外向きで、かつ環状の変
移面46をもつて面42と連結する截頭円錐状の環状の輪郭
面44とによつて形成される。変移面46については別に詳
述する。表面36と42の間の環状の突出部48はテイア・ト
リム（Tear Trim）域を形成し、金型の材料注入開口部
に存在する廃棄部分と必要部分とを切離すのに役立つ。

次にちりよけリツプ32について説明すると、表面38と反
対のテーパーをもつた截頭円錐状の面50を有し、この面
50または、その延長部52は、原則として半径方向の環状
面54と交わり、これらの面50,52,54が結合して、シール
域に異物の侵入するのを防止するリツプを形成する。シ
ール本体14は更に截頭円錐状で外側に向いた面56を有
し、面56は環状の変移面58に至るのであるが、変移面58
は原則として、軸方向に延長された環状面60と結合する
ことによつて、第２密封領域に対する補助リツプ34を形
成する。これについては後述する。

第２図，第３図は、密封された機械装置およびシール組
立体10の組込みの方法を示す。本適用例は、物体の運動
制御用ダンパー35に関するものである。ダンパー35の一
端に円筒状の保護外筒62が存在し、シヨツクの本体66の
円筒部64の上に堅く圧入されている。本体66の一端は、
半径方向内側に曲げられた端部フランジ68をもつて終つ
ている。機械装置としてのダンパー35はまた円筒状で半
径方向外向きの面72をもつた往復動をするロツド70を有
する。ダンパー機械の一部として円筒部64とロツド70と
の間に存在する円筒状のバルブ本体74が存在する。この
バルブ本体74は、収納凹部の端壁76、アール部すなわち
コーナー部78および収納凹部の円筒壁面80を有する。ま
た半径方向の通路82を設けて、流体がその通路82を通過
できるようになつている。第２図に示すごとく、第一次
の密封領域84は最も内側にあるバルブ本体74の円筒面88
とロツド70の外表面72との間に存在する。第二次の密封
領域66は、通路82と、半径方向外側に向いたシール組立
体10の表面との間に存在する。

第３図はダンパー35の追加の構成要素を示す。すなわ
ち、バルブ本体74の端面90およびフランジ68の軸方向内
向きの端面壁92である。通路82は軸方向に延びた面94と
半径方向に延びた隙間又は孔96によつて構成され、ダン
パー35の反対側の端部に通じている。

シール組立体10は第３図示されるごとく組込まれる。シ
リンダー64はその内部にシール組立体10を固定的に保有
する。ケーシング12はわずかな隙間をもつてフンラジ68
の内面92との間隔を保つ。そこでバルブ本体74がダンパ
ー35の他端に挿入されて矢印の方向に移動して、本体74
の端面90とフランジ68の内面92との間にケーシング12の
装着部22を挾持するに至る。

本体74は、その時点で溶接または他の固定方法により、
恒久的に位置決め固定される。次に内側の端部にピスト
ンをとりつけたロツド70が本体に挿入され、潤滑油を塗
布したシール本体14の内径部を通過する。他の方法とし
ては、シールをあらかじめロツド70に装着しておいて、
ロツドとシヨツク本体66をその上にかぶせる方法もあ
る。いずれにしても、前述の方法または他の方法で軸方
向および半径方向に自由に運動できることが要点であ
る。

第４図および第５図はシール組立体10の作動状態を示
す。第１の密封領域84に高圧が発生したときは、主リツ
プ28の密封帯状部40の下からオイルが洩れようとする
が、シールの半径方向の圧縮荷重によつて洩れは抑止さ
れる。もし、この領域84の圧力が過大になつたときは、
シール側の面46とバルブ本体の面76との間に一時的に形
成される小さな隙間75を通つて若干量の流体が矢方向に
移動する。第２の密封領域86の流体がシールに作用する
表面積が、截頭円錐状の表面36および42の表面積より充
分に大きいので、シールが軸またはロツド70から持ちあ
げられる可能性は極めて少い。一方、間欠的な衝撃や、
高圧の脈動は、第４図に示すリリーフバルブの作用を発
生せしめ、壁面76からリツプ30を一時的にもちあげる作
用をすることになる。

第５図は、シール組立体10の密封作用の第２の状態を示
すもので、第２密封領域86には、矢印98に示すように、
常になにがしかの静圧力が作用しているのである。

この時点においては、第２リツプ30は、その全体が、半
径方向内向きに加圧され、同時に、軸方向内向きに延び
ている構成要素により、リツプ30は、壁面76に加圧付勢
されているのである。従つて、この領域がより高圧にな
ることは、単に密封力を増す作用のみしかなく、第４図
に示すバルブ作用は一方向のみに作用することを確保す
るのである。或る種のダンパーの設計においては、この
発明によるシールを使用する場合も含めて、シールへの
負荷は当該機械に使用され、かつ第２の領域86に通常存
在するガス体によつて与えられるものがある。シヨツク
アブソーバーを使用していない静的状態において特にそ
のようになるのである。このガス体は従来の技術におい
ても、殆んどすべてのシトツクアブソーバーにおいて、
必要なものとして用いられているが、この場合において
密封された当該機械から、ガスが洩れるという欠点があ
つた。

第２図は、シヨツクアブソーバーの作動中におけるちり
よけリツプ32およびガス体および流体用の補助リツプ34
の両者の作動を示すものである。リツプ34はフランジ68
の端部壁面92にやわらかく接触して、リツプ30の場合と
類似の特有の弾性作用を呈するものである。この場合、
ガス体または流体の圧力が増加すれば更に確実に密封状
態を維持するものである。リツプ30と異なり、第２密封
領域86の中のガスその他の流体に面していない側は、大
気に通じているから、リツプを浮き上らせる力は働かな
い。

同様に、ちりよけリツプ32はロツドにやわらかく嵌合す
るが、比較的乾いた雰囲気の中で作動し、ロツド表面を
清浄にし、ワイパーのような作用をするので、異物が主
リツプの密封帯状部40に侵入することを防止している。
シールの組込み時またはその後において、壁92に沿つ
て、ガスその他の流体が洩れる可能性があるので、第２
のリツプ34を有することは、本発明の特徴的な構成であ
る。この構成をとることによつて、フランジ22の外向き
の端面と壁面92との間に何らかの洩れを生じた場合で
も、領域100（第２図参照）において密封を保たれるこ
ととなる。すなわち、領域100が第２の密封領域に通ず
るが、或は、その一部となると考えることもできるので
ある。

従つて、本発明によるシールは、構成が単純化され、良
好なワイピング作用、優れた一次密封力および通気作用
による圧力の急変動を吸収する能力、ならびに一方向性
のバルブ機構ないしは開口部（VENT）としての機能を有
し、更に静的条件下においても、第２密封領域からガス
が洩れるのを防止する能力を長時間にわたつて合せ持つ
ているのである。

本発明によれば、ダンパーのガスは、それが意図的に異
なつた形で、或は流体の内部に乳化して存在する場合で
も、シヨツクアブソーバーの所定の領域内に効果的に密
封されて保有されるので、ダンパーは泡立ちや熱損失を
最小にすることができ、長期間にわたつて運動制御機能
を発揮することができる。本シールは最小のコストで、
これらの要求事項を満足せしせ、かつ既存の技術を用い
て、妥当な費用をもつて厳正な許容公差範囲内のものの
製造を可能にするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による１つの実施例を示す部分拡大断面
図である。第２図は部分断面図であつて、流体による物体の運動制
御用ダンパー、またはその類似装置との組込み状態およ
び２つの密封領域と、密封機械装置の他の部分およびそ
れらの外部領域を示す。第３図は第２図のシールが組込みを完了する直前の状態
を示す断面図、第４図は本発明によるシールの作動状態
の１つを示す断面図、第５図は本発明によるシールの作
動状態の今１つの観点を示す断面図である。 10……シール組立体、12……ケーシング、14……シール
本体、16……ガータースプリング、18……接着部、28…
…主リツプ、30……第２リツプ、32……ちりよけリツ
プ、34……ガス体および流体用リツプ、36……オイル側
表面、38……エアー側表面、40……一次密封帯、42……
テーパー面、46……変移面、48……環状突出部、35……
ダンパー、62……保護外筒、68……端部フランジ、70…
…ロツド、74……バルブ本体、84……第１密封領域、86
……第２密封領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭55−112441（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−103130（ＪＰ，Ａ) 実開昭48−9884（ＪＰ，Ｕ) 実開昭57−40748（ＪＰ，Ｕ) 実開昭57−85637（ＪＰ，Ｕ) 実公昭48−25495（ＪＰ，Ｙ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端が閉じられた円筒状のハウジング、こ
のハウジング中で往復運動可能に配置されるピストン、
このピストンに固定されるロッド、前記ハウジングの他
端と前記ピストンの間に位置するバルブ本体などを備え
る機械に収納される流体シール装置（10）であって、この流体シール装置（10）は、剛性を有するケーシング
部材（12）と、主リップ部（28）、第２リップ部（3
0）、及び補助リップ部を含んだシール本体部（14）と
の一体的合わせで構成されており、前記ケーシング部材（12）は、径方向外側の組込部分
（22）と、この組込部分より軸方向内側で径方向内側に
位置する接着部分（20）とを有しており、前記ケーシング部材（12）は、前記組込部分（22）が前
記機械中に挟着されることによって保持されており、前記ケーシング部材（12）は、前記接着部分（20）によ
って前記シール本体部（14）と接着されており、前記主リップ部（28）は、前記流体シール装置を通して
延びる往復運動可能なロッド（70）の外径の回りに、径
方向内側に作用する主シール帯（40）を与えるようにな
っており、前記主リップ部（28）は、前記の主シール帯（40）を画
定するべく、ほぼ円形の軌跡に沿って互いに会合する、
軸方向内側と外側の截頭円錐状表面（36,38）を含んで
おり、前記第２リップ部（30）は、前記軸方向内側の截頭円錐
状表面（36）が軸方向に延長されて、軸方向内側且つ径
方向外側に延びる截頭円錐状の輪郭面（44）に連結され
ることにより形成され、この構成により、前記第２リッ
プ部（30）は、前記ケーシング部材の前記接着部より軸
方向内側に位置して、前記機械を径方向内側と外側の密
封領域（84,86）に細分するようになっており、また、
この径方向内側と外側の密封領域（84,86）の間で端面
型リリーフバルブシールを与えるべく前記バルブ本体
（74）と協働しており、前記補助リップ部分は、少なくとも部分的に軸方向に向
かうシールリップ（34）を含んでおり、このシールリップの軸方向最外部が、前記円筒状ハウジ
ングの他端で径方向に延びる端部フランジ（68）と係合
するようにされていることを特徴とする多目的流体シー
ル装置。
【請求項２】前記補助リップ部は、排除シール帯を画定
するべく前記往復運動可能なロッド（70）に対して径方
向内向きに作用する、少なくとも一つの表面（52,54）
を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の多目的流体シール装置。
【請求項３】前記シール本体部（14）は、バネ収容溝を
備えており、環状のガータースプリングが前記バネ収容
溝を取り巻いてこれと安定に係合しており、これによ
り、前記シール本体部を通して荷重を増加させるように
作用することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
多目的流体シール装置。