CN103649607A - 密封装置以及具备该密封装置的缓冲器 - Google Patents

Abstract

一种密封装置，其用于密封插入到筒构件内的轴构件的外周，该密封装置包括：防尘密封凸缘，其配置于筒构件的外部侧；油封凸缘，其配置于筒构件的内部侧，且在该油封凸缘与上述防尘密封凸缘之间形成供工作流体留置的空间。防尘密封凸缘包括主凸缘部和形成于比主凸缘部靠油封凸缘侧的位置的副凸缘部。副凸缘部中的内部侧的表面压力梯度绝对值的最大值设定为大于副凸缘部中的外部侧的表面压力梯度绝对值的最大值。

Description

密封装置以及具备该密封装置的缓冲器

技术领域

本发明涉及密封装置以及具备该密封装置的缓冲器的改进。

背景技术

密封装置应用于对输送设备、建筑物的振动进行抑制的缓冲器、液压驱动用的缸体装置等，并用于密封容纳于缓冲器、缸体装置等的工作流体。

例如，JP2006-17161A公开了一种密封装置，该密封装置应用于悬架用的缓冲器，该悬架用的缓冲器安装在汽车的车身与车轮之间，并用于抑制由路面凹凸不平导致的振动传递到车身。

如图4所示，上述密封装置S1用于密封以能够移动的方式插入到缓冲器D的缸体（筒构件）1内的活塞杆（轴构件）2的外周。密封装置S1层叠于比环状的导块20靠外部侧（大气侧）的位置，该导块20供用于轴支承活塞杆2的轴承21以环状嵌合于该导块20的内周。

密封装置S1还包括配置于外部侧（大气侧）的防尘密封凸缘300和配置于内部侧（工作流体侧）的油封凸缘4。密封装置S1利用防尘密封凸缘300刮掉附着在活塞杆2的外周面的异物，利用油封凸缘4刮掉附着在活塞杆2的外周面的工作流体。由此，密封装置S1防止缓冲器D的外部侧（大气侧）的异物进入缸体1内，并且防止缸体1内的工作流体流出到外部。

具有上述密封装置S1的缓冲器D包括用于容纳工作流体的缸体1、以能够移动的方式插入在缸体1内的活塞杆2、保持于活塞杆2并将缸体1内划分为被工作流体填满的两个空间的活塞（未图示）、连通这两个空间的流路（未图示）以及对经过该流路的工作流体施加预定的阻力的阻尼力产生机构（未图示）。

当活塞杆2相对于缸体1移动的缓冲器D进行伸缩时，一个空间的工作流体通过上述流路向另一个空间移动。由此，缓冲器D能够产生因工作流体通过上述流路时的阻尼力产生机构的阻力而产生的阻尼力。

作为阻尼力产生机构，应用有层叠叶片阀、阻尼孔等。由于在缓冲器D上需要设置未图示的活塞与缸体1之间的滑动部、活塞杆2与轴承21之间的滑动部等，因此在功能上必须在这些滑动部上设置间隙。但是，由于存在间隙而导致工作流体产生细微的泄漏，因此，当缓冲器D在微低速或者微振幅时难以使阻尼力产生机构产生充分的阻尼力。

于是，在上述这样的悬架用的缓冲器D中，通过采用提高了利用油封凸缘4所产生的摩擦力的高摩擦油封来补偿当缓冲器D在微低速或者微振幅时缺少的阻尼力。

高摩擦油封通过提高密封材料的摩擦系数、或提高油封凸缘4拧紧活塞杆2的力（压迫力）、或使用抑制滑动部的滑动的类型的工作流体来实现。

但是，在采用了高摩擦油封的情况下，若以保持在停车状态等缓冲器D长时间不工作的状态长时间放置车辆，则位于油封凸缘4与活塞杆2之间的滑动面处的工作流体被挤出而引起油膜断裂，有时会导致油封凸缘4与活塞杆2粘着。

若使缓冲器D从该状态开始工作（伸缩），则在油封凸缘4与活塞杆2之间的接触面的圆周上的一部分产生间隙（以下称为“开口”），工作流体会可能漏出。

从油封凸缘4漏出的工作流体暂时留置在形成于油封凸缘4与防尘密封凸缘300之间的空间8。

但是，由于防尘密封凸缘300的凸缘形状设定为活塞杆2进入缸体1内的压缩工序时的工作流体膜厚薄于活塞杆2从缸体1退出的拉伸工序时的工作流体膜厚，因此，空间8内的工作流体可能被逐渐地放出到外部侧（大气侧），导致工作流体泄漏而给使用者带来不适感。

另外，该情况下的工作流体泄漏仅产生在将车辆长时间放置以后突然启动的情况下，由于漏出的工作流体的量极少，因此，不同于在活塞杆2的外周存在伤痕的情况下所产生的进行性的工作流体泄漏。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种即使采用高摩擦油封并出现开口，也能够抑制从油封凸缘漏出的工作流体向外部侧放出的密封装置。

用于解决问题的方案

根据本发明的某实施方式，提供一种密封装置，其用于密封轴构件的外周，该轴构件以能够移动的方式插入到用于容纳工作流体的筒构件内，该密封装置包括：防尘密封凸缘，其配置于筒构件的外部侧，并用于防止异物侵入；以及油封凸缘，其配置于筒构件的内部侧，且在该油封凸缘与防尘密封凸缘之间形成供工作流体留置的空间，并且该油封凸缘用于防止工作流体流出；防尘密封凸缘包括主凸缘部和副凸缘部，该副凸缘部形成于比主凸缘部靠油封凸缘侧的位置，副凸缘部中的内部侧的表面压力梯度绝对值的最大值设定为大于副凸缘部中的外部侧的表面压力梯度绝对值的最大值。

以下参照附图详细地说明本发明的实施方式、本发明的优点。

附图说明

图1是局部表示具备本发明的实施方式的密封装置的缓冲器的纵剖视图。

图2是放大表示防尘密封凸缘的主凸缘部与副凸缘部的纵剖视图。

图3A是放大表示防尘密封凸缘部分的纵剖视图，用实线表示压接于活塞杆外周面的状态，用虚线表示自由状态。

图3B是表示防尘密封凸缘处的凸缘部位置与表面压力之间的关系的图表。

图3C是表示防尘密封凸缘处的凸缘部位置与表面压力梯度之间的关系的图表。

图4是局部表示具备比较例的密封装置的缓冲器的纵剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。在一些附图中标注的相同附图标记表示相同部件或相对应的部件。

如图1所示，密封装置S用于密封以能够移动的方式插入到用于容纳工作流体的缸体（筒构件）1内的活塞杆（轴构件）2的外周。密封装置S包括：防尘密封凸缘3，其配置于缸体1的外部侧（大气侧），并用于防止异物侵入；以及油封凸缘4，其配置于缸体1的内部侧（工作流体侧），并用于防止工作流体流出。在防尘密封凸缘3与油封凸缘4之间形成有供工作流体留置的空间。

如图2所示，防尘密封凸缘3包括主凸缘部30和形成于比主凸缘部30靠油封凸缘侧（工作流体侧）的位置的副凸缘部31。副凸缘部31内部侧（工作流体侧）的表面压力梯度绝对值的最大值设定为大于副凸缘部31外部侧（大气侧）的表面压力梯度绝对值的最大值。

密封装置S应用于汽车的悬架用的缓冲器D。如图1所示，缓冲器D包括用于容纳工作流体的缸体1和以能够移动的方式插入到缸体1内的活塞杆2。当活塞杆2在缸体1内沿着轴向移动时，缓冲器D产生规定的阻尼力。

缓冲器D包括以同心状设于缸体1的外侧的外筒10以及形成于外筒10与缸体1之间的容器R。容器R容纳工作流体和气体，补偿在缸体1内伸缩的活塞杆的体积量的缸体内容积变化，补偿由温度变化导致的工作流体的体积变化。另外，缓冲器D并不限定于上述结构，可以采用其他任何的众所周知的结构。

容纳于缸体1、容器R的工作流体为水、水溶液、矿物油等液体，容纳于容器R的气体为氮气等惰性气体。

详细地说明密封装置S。密封装置S包括：环状的夹条5，其层叠于用于轴支承活塞杆2的导块20；防尘密封凸缘3，其安装于夹条5的内周外部侧（大气侧）；油封凸缘4，其安装于夹条5的内周内部侧（工作流体侧）；外周密封6，其安装于夹条5的外周；以及限流凸缘（check lip）7，其安装于外周密封6与夹条5的成为图1中下侧的内部侧表面处的油封凸缘4之间。在油封凸缘4与防尘密封凸缘3之间形成有空间8。

限流凸缘7形成为环状，能够离开或落位在导块20的大气侧端面，将形成在导块20与密封装置S之间的间隙划分为内周侧的空间即内周侧空间70以及外周侧的空间即外周侧空间71。外周侧空间71借助形成于导块20的通路20a而与容器R连通。在内周侧空间70内存积有被油封凸缘4刮掉的工作流体。

限流凸缘7容许存积在内周侧空间70的工作流体向外周侧空间71移动，但阻止容器R内的工作流体、气体经由外周侧空间71向内周侧空间70移动。由此，能够使利用油封凸缘4刮掉的工作流体经由外周侧空间71以及容器R返回到缸体1内，并且能够阻止其逆流。

外周密封6形成为环状，用于堵塞外筒10的内周面与导块20的外周面之间的间隙。由此，能够抑制工作流体、气体从导块20与外筒10之间的间隙泄漏到外部侧（大气侧），从而能够将导块20的外周（外筒的内周）密封。

油封凸缘4形成为环状，其基部4a与夹条5的内周相连接地设置，并且其顶端4b侧以朝向内周内部侧（工作流体侧）倾斜的方式延伸设置。油封凸缘4的相当于顶端4b的环状的凸缘部（未标注）利用箍簧40压接于活塞杆2的外周面。

以下，将活塞杆2相对于密封装置S向成为图1中上侧的外部侧（大气侧）移动的工序记为拉伸工序，将活塞杆2相对于密封装置S向成为图1中下侧的内部侧（工作流体侧）移动的工序记为压缩工序。利用油封凸缘4在拉伸工序中产生的工作流体的膜厚设定为薄于在压缩工序产生的工作流体的膜厚。由此，油封凸缘4能够防止缸体1内的工作流体流出到外部侧（大气侧）。

油封凸缘4为高摩擦油封，通过在其与活塞杆2之间产生较高的摩擦力来补偿缓冲器D在微低速或者微振幅时的阻尼力。油封凸缘4通过提高用于形成油封凸缘4的材料的摩擦系数、或提高油封凸缘4拧紧活塞杆2的力（压迫力）、或使用抑制滑动部的滑动的类型的工作流体等众所周知的方法来实现。

防尘密封凸缘3形成为环状，其基部3a与夹条5的内周相连接地设置，并且顶端3b侧以朝向内周外部侧（大气侧）倾斜的方式延伸地设置。如图2所示，在防尘密封凸缘3的顶端上，环状的主凸缘部30和形成于比主凸缘部30靠油封凸缘侧（工作流体侧）的位置的环状的副凸缘部31形成为沿着轴向直线排列。

主凸缘部30的内周包括自其顶端30a朝向外部侧（大气侧）倾斜的外部侧倾斜面30b和自顶端30a朝向内部侧（工作流体侧）倾斜的内部侧倾斜面30c，并且形成为截面大致呈三角形。

在自由状态（未压接于活塞杆2的状态）的主凸缘部30上，若将外部侧倾斜面30b与活塞杆2的外周面所成的内角设为倾斜角a1、将内部侧倾斜面30c与活塞杆2的外周面所成内角设为倾斜角a2，则以倾斜角a1＞倾斜角a2的方式设定外部侧倾斜面30b的倾斜程度以及内部侧倾斜面30c的倾斜程度。

副凸缘部31的内周包括自其顶端31a向外部侧（大气侧）倾斜并与主凸缘部30的内部侧倾斜面30c相连的外部侧倾斜面31b，以及自顶端31a向内部侧（工作流体侧）倾斜的内部侧倾斜面31c，从而形成为截面大致呈三角形。

在自由状态（未压接于活塞杆2的状态）的副凸缘部31上，在从内部侧倾斜面31c的终止端到外部侧倾斜面31b的终止端划出假想线32时，若将该假想线32与外部侧倾斜面31b所成的内角设为倾斜角b1、将假想线32与内部侧倾斜面31c所成的内角设为倾斜角b2，则以倾斜角b1＜倾斜角b2的方式设定外部侧倾斜面31b的倾斜程度以及内部侧倾斜面31c的倾斜程度。

副凸缘部31的外部侧倾斜面31b与内部侧倾斜面31c所成的内角设定在110度左右，将副凸缘部31的顶端31a的曲率半径设定为小于0.2mm。

而且，如图3A中利用虚线所示的那样，主凸缘部30的内径以及副凸缘部31的内径通过被设定为小于活塞杆2的外径而设有过盈量。如图3A中利用实线所示的那样，主凸缘部30以及副凸缘部31在与活塞杆2的外周面相抵接时以预定的接触表面压力弹性变形。

图3B表示防尘密封凸缘3上的凸缘部位置与表面压力之间的关系。如上述那样，当主凸缘部30以及副凸缘部31弹性变形时，分别在主凸缘部30与活塞杆2压接的部分以及副凸缘部31与活塞杆2压接的部分表示表面压力的峰值。在图3B中，右侧的峰值P1为主凸缘部30的表面压力的峰值，左侧的峰值P2为副凸缘部31的表面压力的峰值。另外，在主凸缘部30与副凸缘部31之间，存在因未与活塞杆2抵接而表面压力为0的部分。该部分的从主凸缘部30到副凸缘部31的整个表面都未与活塞杆2相抵接。

图3C表示防尘密封凸缘3中的凸缘部位置与表面压力梯度之间的关系。表面压力梯度通过将图3B的表面压力微分求得。

在图3C中，A1为主凸缘部30处的最大表面压力梯度值，其绝对值为主凸缘部30的内部侧（工作流体侧）的表面压力梯度绝对值的最大值。另外，A2为主凸缘部30处的最小表面压力梯度值，其绝对值为主凸缘部30中的外部侧（大气侧）的表面压力梯度绝对值的最大值。主凸缘部30被设定为，外部侧的表面压力梯度绝对值的最大值大于内部侧的表面压力梯度绝对值的最大值。

由此，由于利用主凸缘部30在压缩工序中产生的工作流体的膜厚薄于在拉伸工序产生的工作流体的膜厚，因此，主凸缘部30能够防止附着在活塞杆2的外周面的异物进入缸体1内。

在图3C中，B1为副凸缘部31处的最大表面压力梯度值，其绝对值为副凸缘部31中的内部侧（工作流体侧）的表面压力梯度绝对值的最大值。另外，B2为副凸缘部31处的最小表面压力梯度值，其绝对值为副凸缘部31中的外部侧（大气侧）的表面压力梯度绝对值的最大值。副凸缘部31被设定为，内部侧的表面压力梯度绝对值的最大值大于外部侧的表面压力梯度绝对值的最大值。

由此，由于利用副凸缘部31在拉伸工序中产生的工作流体的膜厚薄于在压缩工序产生的工作流体的膜厚，因此，副凸缘部31能够防止空间8内的工作流体流出到外部侧（大气侧）。

接着，说明本实施方式的密封装置的作用效果。

防尘密封凸缘3包括主凸缘部30与副凸缘部31，由于副凸缘部31中的内部侧（工作流体侧）的表面压力梯度绝对值的最大值设定为大于外部侧（大气侧）的表面压力梯度绝对值的最大值，因此，缓冲器D通过将拉伸工序中产生的工作流体的膜厚设为薄于在压缩工序产生的工作流体的膜厚，能够防止空间8内的工作流体流出到外部侧（大气侧）。因而，即使高摩擦油封产生了开口，也能够利用副凸缘部31抑制存积在空间8内的工作流体被放出到外部侧（大气侧）。

而且，由于防尘密封凸缘3除了包括以能够滑动的方式接触于活塞杆2的外周面并防止异物侵入的主凸缘部30以外，还包括以能够滑动的方式接触于活塞杆2的外周面的副凸缘部31，因此，能够防止因润滑状况的变化而产生的防尘密封凸缘3的顶端的摆动行为。

而且，由于主凸缘部30中的外部侧（大气侧）的表面压力梯度绝对值的最大值设定为大于内部侧（工作流体侧）的表面压力梯度绝对值的最大值，因此，缓冲器通过将在压缩工序中产生的工作流体的膜厚设为薄于在拉伸工序产生的工作流体的膜厚，能够防止附着在活塞杆2的外周面的异物进入缸体1内。

而且，由于将副凸缘部31的顶端31a的曲率半径设定在小于0.2mm，因此，能够确定副凸缘部31的表面压力的峰值。

以上说明了本发明的实施方式，但上述实施方式仅表示了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不在于将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。

例如，在上述实施方式中，说明了密封装置S应用于汽车的悬架用的缓冲器D的情况，但密封装置S也可以应用于其他的缓冲器、缸体装置等。

而且，密封装置S的形状并不限定于上述形状，主凸缘部30与副凸缘部31之间的间隔、副凸缘部31的外部侧倾斜面31b与内部侧倾斜面31c之间的内角、副凸缘部31的顶端31a的曲率半径等也能够根据防尘密封凸缘3的挠曲量、材料而适当地变更。

本申请基于2011年11月1日向日本国特许厅申请的日本特愿2011-239845要求优先权，该申请的全部内容通过参照编入到本说明书中。

Claims (4)

1.一种密封装置，其用于密封轴构件的外周，该轴构件以能够移动的方式插入到用于容纳工作流体的筒构件内，

该密封装置包括：

防尘密封凸缘，其配置于上述筒构件的外部侧，并用于防止异物侵入；以及

油封凸缘，其配置于上述筒构件的内部侧，且在该油封凸缘与上述防尘密封凸缘之间形成供工作流体留置的空间，并且该油封凸缘用于防止工作流体流出；

上述防尘密封凸缘包括主凸缘部和副凸缘部，该副凸缘部形成于比上述主凸缘部靠上述油封凸缘侧的位置，

上述副凸缘部中的内部侧的表面压力梯度绝对值的最大值设定为大于上述副凸缘部中的外部侧的表面压力梯度绝对值的最大值。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其中，

上述副凸缘部形成为环状，包括：外部侧倾斜面，其自上述副凸缘部的内周的顶端向外部侧倾斜；以及内部侧倾斜面，其自上述副凸缘部的内周的顶端向内部侧倾斜；

上述外部侧倾斜面的倾斜角设定为小于上述内部侧倾斜面的倾斜角。

3.根据权利要求1所述的密封装置，其中，

上述副凸缘部形成为环状，上述副凸缘部内周的顶端的曲率半径小于0.2mm。

4.一种缓冲器，其具备权利要求1所述的密封装置，其中，

上述缓冲器包括用于容纳工作流体的缸体和以能够移动的方式插入于上述缸体内的活塞杆，利用上述密封装置封堵上述缸体与上述活塞杆之间，

上述缸体为上述筒构件，上述活塞杆为上述轴构件。

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