DE112008002973T5

DE112008002973T5 - Hochreibungs-Fluiddichtung und Stoßdämpfer

Info

Publication number: DE112008002973T5
Application number: DE112008002973T
Authority: DE
Inventors: Chikashi Imoto; Masatami Tsukamoto; Etsuro Nakada
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2010-09-23
Also published as: WO2009063839A1; CN101849124A; CN101849124B; US7837017B2; JP5209940B2; JP2009121534A; US20090152779A1

Abstract

Hochreibungs-Fluiddichtung (10; 10A; 10B; 10C; 10D; 10E; 10F; 30) zur Verwendung für die Hochreibungsabdichtung, umfassend eine auf einer mit Arbeitsfluid gefüllten Seite vorgesehenen Fluiddichtlippe (2; 22) zum Zurückhalten eines Arbeitsfluids; und eine auf der nicht mit Arbeitsfluid gefüllten Seite (der Außenseite) der Fluiddichtlippe (2; 22) vorgesehenen Staublippe (1; 1A; 1B; 1C; 1D; 1E; 1F; 21) zum Zurückhalten von von der Außenseite kommendem Staub, wobei die Dicke (h3) eines durch die Staublippe (1; 1A; 1B; 1C; 1D; 1E; 1F; 21) beim Ausfuhrhub gebildeten Arbeitsfluidfilms kleiner ist als die Dicke (h1) eines durch die Fluiddichtlippe (2; 22) beim Ausfuhrhub gebildeten Arbeitsfluidfilms.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochreibungs-Fluiddichtung zur Verwendung für die Hochreibungsabdichtung, welche eine auf der mit Arbeitsfluid gefüllten Seite vorgesehene Fluiddichtlippe zum Abfangen eines Arbeitsfluids und eine auf der nicht mit Arbeitsfluid gefüllten Seite (der Außenseite) der Fluiddichtlippe vorgesehene Staublippe zum Abfangen von von außen hereinkommendem Staub aufweist.
Weiter betrifft die vorliegende Erfindung einen ein Arbeitsfluid verwendenden zylinderförmigen Stoßdämpfer, bei dem die oben genannte Hochreibungs-Fluiddichtung als eine Dichtung zwischen einer Kolbenstange und einem Zylinderkörper verwendet wird.
Stoßdämpfer, welche üblicherweise vom zylinderförmig sind, spielen eine Rolle beim Puffer externer Kräfte durch Regulieren der Durchflussrate eines im Stoßdämpfer bewegten Arbeitsfluids, und werden für eine Federung eines Fahrzeugs, einen Öffnungsteil und einen Schließteil einer Hintertüre eines Fahrzeugs usw. verwendet.
Der in der Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-17161 beschriebene Stoßdämpfer, welcher ein Stoßdämpfer vom oben beschriebenen Typ ist, wird für eine Fahrzeugfederung verwendet. In der Dichtungsstruktur des Stoßdämpfers sind Deformationsverhinderungsmittel (9b, 9c) (die in der Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-17161 verwendeten Bezugsziffern werden hier in Klammern gesetzt) an einer geneigten Fläche (9a) zur Lippenaufnahme einer Stangenführung (5) auf der Zylinderseite vorgesehen, mit welcher die innere Oberfläche einer äußeren Umfangslippe (18) einer Öl-Dichtung (6) in Kontakt ist, wodurch ein durch Zusammenbauarbeiten verursachter Dichtungsfehler vermieden werden kann.
Die bei diesem Stoßdämpfer verwendete Öldichtung (6) hat dieselbe Grundkonfiguration wie die Hochreibungs-Fluiddichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Öl-Dichtung (6) enthält eine Öllippe (15) zum Zurückhalten von Arbeitsfluid („Arbeitsöl” in der Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-17161 ), welche auf der mit Arbeitsfluid gefüllten Seite vorgesehen ist, und eine Staublippe (14) zum Zurückhalten von von außen kommendem Staub, welche auf der nicht mit Arbeitsfluid gefüllten Seite (der Außenseite) der Öldichtung (15) vorgesehen ist.
Üblicherweise wird ein zur Federung verwendeter Stoßdämpfer so vorgesehen, dass das spitze Ende der Stange (4) auf der Oberseite ist, und wird so ausgebildet, dass seine Staublippe (14) verhindert, dass Staub (einschließlich Regenwasser und manchmal Öl, etc., welches in einer Pfütze vermischt sind) von der Außenseite hineingelangt.
Die wie oben beschrieben ausgebildete Staublippe (14) kann nicht verhindern, dass ein beim Ausfuhrhub der Öllippe (15) gebildeter Ölfilm, welcher im Gegensatz dazu von innen kommt, nach außen durchsickert.
Andererseits weist der für die Federung verwendete Stoßdämpfer das Problem auf, dass es schwierig ist, bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten und sehr kleinen Vibrationen durch die Pufferwirkung des Arbeitsfluids eine Dämpfkraft zu erzielen. Deshalb wurde in den vergangenen Jahren eine Hochreibungs-Fluiddichtung für die Hochreibungsabdichtung vorgeschlagen, welche bereits bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten und kleinen Vibrationen durch eine Reibungskraft zwischen der Fluidlippe der Fluiddichtung und einer Kolbenstange eine Dämpfkraft erreicht.
In diesem Fall, als einem Verfahren zur Hochreibungsabdichtung, gibt es Verfahren, bei denen die Reibungskoeffizienten des Arbeitsfluids und das Material der Fluiddichtung erhöht werden und ein Verfahren, bei dem die Anpresskraft der Fluiddichtung auf der Kolbenstange (Oberflächendruck der Kontaktfläche zwischen beiden Elementen) erhöht wird.
Dennoch wird bei beiden Verfahren ein auf der Kontaktoberfläche zwischen Fluidlippe der Hochreibungs-Fluiddichtung und der Kolbenstange gebildeter Arbeitsfluidfilm in dem Zustand nach außen gedrückt, in welchem der Stoßdämpfer für eine längere Zeitdauer (zum Beispiel einer Parkzeit) nicht betätigt wird, so dass der Arbeitsfluidfilm unterbrochen werden kann.
Ebenso wird bei der Fluiddichtung zur Hochreibungsabdichtung eine gleitende Kontaktoberfläche, d. h. der Gleitkontakt zwischen Fluidlippe und der Kolbenstange, in einem hohen Maß eingeschränkt. Deshalb kleben aus oben genannten Gründen, falls der die Hochreibungs-Fluiddichtung verwendende Stoßdämpfer für eine lange Zeitdauer in unbetätigtem Zustand gelassen wird, die Fluidlippe und die Kolbenstange zusammen. Falls der Stoßdämpfer in diesem Zustand betätigt wird (das Fahrzeug oder ähnliches wird betrieben), bildet sich in einem Teil des Umfangs der Kontaktfläche zwischen Fluidlippe und Kolbenstange eine Lücke (Öffnung), so dass das Arbeitsfluid austreten kann.
Das aus der Fluidlippe austretende Arbeitsfluid verbleibt zunächst in einem Fluidreservoir, welches ein Raum zwischen der Fluidlippe und der Staublippe ist. Da jedoch die Staublippe, wie oben beschrieben, das Arbeitsfluid nicht vom Austreten von der Innenseite der Staublippe zu ihrer Außenseite verhindert, gelangt das aus der Fluidlippe austretende Arbeitsfluid durch die Staublippe und wird allmählich auf die Außenseite (Atmosphärenseite) abgeleitet, wobei dieser Zustand als Arbeitsfluidleckage (Ölleckage) bewertet wird.
Die Arbeitsfluidleckage dieser Art tritt nur auf, wenn das Fahrzeug nach einer langen Zeitdauer der Ruhe plötzlich bewegt wird, und die Menge an austretendem Arbeitsfluid ist auch gering. Deshalb unterscheidet sich diese Leckage von einer progressiven Leckage dadurch, dass dort am äußeren Umfang der Kolbenstange ein Fehler hervorgerufen wird, was zur Leckage führt. Jedoch gibt auch erstere Leckage den Fahrzeugbenutzern ein unangenehmes Gefühl, so dass Verbesserungen gewünscht wurden.
7(a) bis 7(c) zeigen einen Stand der Technik zur vorliegenden Erfindung, nämlich eine Gasdruckfeder mit einer Dichtung, die diese Leckage des Arbeitsfluids verhindern kann. 7(a) ist eine Längsschnittansicht der Gasdruckfeder, 7(b) eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils der Dichtung und 7(c) eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht aus 7(b). Diese Gasdruckfeder (Stoßdämpfer) ist die in der Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-286067 beschriebene.
Die Gasdruckfeder 50 enthält eine Dichtung 40 mit den oben beschriebenen Merkmalen und weiter einen Zylinderkörper 41, einen körperseitigen Verbindungsteil 41a, einen Kolben 42, eine Kolbenstange 43, ein stangenseitiges Verbindungsteil 43a, ein Lager 44 und einen Haltering 45 als die Grundkomponenten eines Stoßdämpfers.
Das Innere des Zylinderkörpers 41 ist durch den Kolben 42 in eine Gaskammer A und eine Fluidkammer L aufgeteilt. Der Kolben 42 ist mit einem Kanal 42a versehen, durch welchen Hochdruckgas in der Gaskammer A zwischen der Gaskammer A und der Fluidkammer L fließen kann.
Durch die oben beschriebene Ausbildung treibt die Gasdruckfeder 50 eine hintere Türe in die Öffnungsrichtung und stellt durch den Druck des Hochdruckgases in der Gaskammer A in der in 7(a) gezeigten Stellung eine ausreichende Dämpfkraft für die Öffnungs-/Schließ-Bewegung der hinteren Türe bereit, also in dem Zustand, in dem der körperseitige Verbindungsteil 41a mit der oberen Seite (der hinteren Türseite) und der stangenseitige Verbindungsteil 43a mit der unteren Seite (der Fahrzeugkörperseite) verbunden ist.
Die Dichtung 40, welche ein Merkmal der Gasdruckfeder 50 ist, enthält eine Unterlippe 31, eine Hauptlippe 32, einen Metalleinsatz 33 und eine Außenumfangslippe 34, wie in 7(b) gezeigt. Ein Fluidreservoir S', welches ein Raum zwischen der Unterlippe 31 und der Hauptlippe 32 ist, ist im Vergleich mit herkömmlichen Gasdruckfedern als großer Raum ausgebildet, indem die Hauptlippe 32 auf der Innenseite (der Seite der Fluidkammer L) des Metalleinsatzes 33 und die Unterlippe 31 auf dessen Außenseite vorgesehen werden.
Wie in 7(c) gezeigt, ist die Lippenspitze der Unterlippe 31 im Wesentlichen trapezoid geformt. Besondere hat die Lippenspitze der Unterlippe 31 eine obere Fläche a, eine seitliche Fläche b, und eine untere Fläche c, und ein Winkel θ1 zwischen der oberen Fläche a und der Kolbenstange ist so ausgebildet, dass er größer als ein Winkel θ2 zwischen der seitlichen Fläche b und der Kolbenstange 43 ist. Hierdurch wird das Arbeitsfluid dadurch am Austreten gehindert, dass das Lippenspitzenende das Arbeitsfluid stets schabend in Richtung zum Fluidreservoir S' hin in das Fluidreservoir S' zurückbewegt (Absatz [0030] der Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-286067 ).
Durch die oben beschriebene Ausbildung gemäß dieser Gasdruckfeder 50 kann das Arbeitsfluid am Austreten aus der Unterlippe 31 gehindert werden. Ebenso tritt in dem Fall, in dem die Gasdruckfeder 50 in einer Stellung verwendet wird, in der die Unterlippe 31 an der Unterseite ist, das Problem, dass Staub, Wasser und ähnliches von der Außenseite eindringen, weniger wahrscheinlich auf.
Jedoch kann in dem Fall, in dem die Gasdruckfeder 50 in einer umgedrehten Stellung als Stoßdämpfer für eine Fahrzeugfederung wie in der Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-17161 verwendet wird, d. h., wenn die Gasdruckfeder 50 in einer Stellung verwendet wird, in der die Unterlippe 31 auf der Oberseite ist, die Unterlippe 31 keine Funktion als Staublippe erfüllen, d. h. sie kann Staub und Wasser, welches von der oberen Außenseite kommt, nicht am Eindringen hindern. Deshalb kann die Dichtung 40 einer derartigen Gasdruckfeder 50 nicht als Stoßdämpfer für die Federung verwendet werden. Die Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-17161 offenbart eine Grobfläche 9b, welche als ein in 1 und 3 gezeigtes Deformationsverhinderungsmittel dient, und einen dort in 4 gezeigten Vorsprung 19, welcher als ein Deformationsverhinderungsmittel dient. Die Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-286067 offenbart dort eine in 1 bis 3 gezeigte Dichtung 19 und eine daran angeordnete Unterlippe 23.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme zu lösen, und demgemäß ist es eine Aufgabe, eine Hochreibungs-Fluiddichtung bereitzustellen, welche zu Läsung des Problems geeignet ist, eine Arbeitsfluidleckage durch eine Fluidlippe verhindern, während eine Staublippe, die zur Verwendung bei einem Stoßdämpfer für eine Federung eines Fahrzeugs oder von ähnlichem geeignet ist, und ein mit der vorgenannten Hochreibungs-Fluiddichtung versehener Stoßdämpfer bereitgestellt werden sollen.
Eine erfindungsgemäße Hochreibungs-Fluiddichtung wird zur Hochreibungsabdichtung verwendet, und umfasst eine auf der mit Arbeitsfluid gefüllten Seite vorgesehene Fluiddichtlippe zum Rückhalten eines Arbeitsfluids, und eine auf der nicht mit Arbeitsfluid gefüllten Seite (der Außenseite) der Fluiddichtlippe vorgesehene Staublippe, um den von der Außenseite kommenden Staub zurückzuhalten, wobei die Dicke des beim Ausfuhrhubs durch die Staublippe gebildeten Arbeitsfluidfilms kleiner gemacht wird als die Dicke des beim Ausfuhrhub durch die Fluiddichtlippe gebildeten Arbeitsfluidfilms.
Bei einem ein Arbeitsfluid verwendenden erfindungsgemäßen zylinderförmigen Stoßdämpfer wird die beschriebene erfindungsgemäße Hochreibungs-Fluiddichtung als Dichtung zwischen einer Kolbenstange und einem Zylinderkörper verwendet.
Bei der erfindungsgemäßen Hochreibungs-Fluiddichtung wird, da die Dicke eines beim Ausfuhrhub durch die Staublippe gebildeten Arbeitsfluidfilms kleiner gemacht wird als die Dicke eines beim Ausfuhrhub durch die Fluiddichtlippe gebildeten Arbeitsfluidfilms, das Problem des aus der Fluidlippe austretenden Arbeitsfluids gelöst, während gleichzeitig eine Staublippe vorgesehen wird, welche geeignet ist, um für einen Stoßdämpfer für eine Dämpfung eines Fahrzeugs oder von ähnlichem verwendet zu werden.
Der ein Arbeitsfluid verwendende erfindungsgemäße zylinderförmige Stoßdämpfer, bei dem die beschriebene Hochreibungs-Fluiddichtung dieser Erfindung als Dichtung zwischen einer Kolbenstange und einem Zylinderkörper verwendet wird, kann diesen Effekt der Hochreibungs-Fluiddichtung bereitstellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1(a) ist ein Querschnitt, der eine obere Hälfte eines Beispiels einer Fluiddichtung mit einer Basiskonfiguration zeigt, welche die Basis der Hochreibungs-Fluiddichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
1(b) ist die zur Erläuterung des Grundprinzips aus 1(a) verwendete Gleichung 1,
1(c) ist eine beispielhafte Ansicht, welche eine schräge Fläche einer Fluidlippe im Betätigungszustand aus 1(a) und die Beziehung zwischen Oberflächendruckverteilung und maximaler Oberflächendruckneigung zeigt,
1(d) ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Staublippe, und
1(e) ist eine beispielhafte Ansicht, welche eine geneigte Fläche einer Staublippe im Betätigungszustand aus 1(a) und die Beziehung zwischen Oberflächendruckverteilung und maximaler Oberflächendruckneigung zeigt;
2 ist eine Querschnittsansicht, welche ein Beispiel einer Hochreibungs-Fluiddichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
3(a) ist eine Querschnittsansicht, welche eine obere Hälfte eines anderen Beispiels einer Hochreibungs-Fluiddichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
3(b) ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Staublippe aus 3(a),
3(c) ist eine Ansicht des Betätigungszustands aus 3(b), und
3(d) ist eine beispielhafte Ansicht, welche eine geneigte Fläche der in 3(b) gezeigten Staublippe und die Beziehung zwischen Oberflächendruckverteilung und maximaler Oberflächenneigung zeigt;
4(a)–(c) sind Querschnittsansichten, welche Staublippenteile von anderen Beispielen einer Hochreibungs-Fluiddichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
5(a)–5(b) sind vergrößerte Querschnittsansichten, welche Spitzenendteile von Staublippen anderer Beispiele einer Hochreibungs-Fluiddichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
6 ist eine Längsquerschnittsansicht, welche ein Beispiel eines Stoßdämpfers zeigt, der die in 3(a) gezeigte Hochreibungs-Fluiddichtung verwendet; und
7(a)–7(c) sind Ansichten einer Gasdruckfeder, welche eine für die vorliegende Erfindung Stand der Technik bildende Dichtung zeigen, wobei
7(a) eine Längsquerschnittsansicht der Gasdruckfeder,
7(b) eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils der Dichtung und
7(c) eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht aus 7(b) ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Das Grundkonzept und Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Grundprinzip einer Fluiddichtung und Grundkonzept der vorliegenden Erfindung
1(a) ist ein Querschnitt der eine obere Hälfte eines Beispiels einer Fluiddichtung mit einer Basiskonfiguration zeigt, welche die Basis der Hochreibungs-Fluiddichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist, 1(b) ist die zur Erläuterung des Grundprinzips aus 1(a) verwendete Gleichung 1, 1(c) ist eine beispielhafte Ansicht, welche eine schräge Fläche einer Fluidlippe im Betätigungszustand aus 1(a) und die Beziehung zwischen Oberflächendruckverteilung und maximaler Oberflächendruckneigung zeigt, 1(d) ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Staublippe, und 1(e) ist eine beispielhafte Ansicht, welche eine geneigte Fläche einer Staublippe im Betätigungszustand aus 1(a) und die Beziehung zwischen Oberflächendruckverteilung und maximaler Oberflächendruckneigung zeigt.
Zunächst wird das Grundprinzip der Fluiddichtung, welche Basis des Erfindungskonzepts einer Hochreibungs-Fluiddichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung ist, mit Bezug auf 1 erläutert.
Die in 1(a) gezeigte Fluiddichtung 30, welche für einen Stoßdämpfer für eine Federung eines Fahrzeugs oder von ähnlichem verwendet wird, enthält eine Staublippe 21, die von der Außenseite kommenden Staub (einschließlich Regenwasser und manchmal Öl, etc., welche in einer Pfütze vermischt sind), am Eindringen hindert, eine auf der Arbeitsfluidseite der Staublippe 21 vorgesehene Fluiddichtlippe 22, welche das Arbeitsfluid auf der Innenseite am Austreten hindert, einen Metalleinsatz 23 zum Stützen der Lippen 21 und 22, und eine auf der äußeren Umfangsseite des Metalleinsatzes 23 vorgesehene Außenumfangslippe 24.
Auf der äußeren Umfangsseite der Fluiddichtlippe 22 ist eine Strumpfband- bzw. Schlauchfeder 25 vorgesehen, um die Anpresskraft der Fluiddichtlippe 22 auf einer Kolbenstange 13 (angedeutet durch eine imaginäre Linie aus einer doppelt gepunkteten Kettenlinie in 1(a), siehe 6) einzustellen. Ebenso ist in einer in radialer Richtung zwischen der Außenumfangslippe 24 und der Fluiddichtlippe 22 liegenden Zwischenstellung auf der mit Arbeitsfluid gefüllten Seite der Oberfläche des Metalleinsatzes 23 eine Hilfslippe 26 vorgesehen, um auf der Stoßdämpferseite in Kontakt mit der oberen Oberfläche eines Verbindungsteils 15c (siehe 6) zu sein und gebogen zu werden.
Wie in 1(a) gezeigt, wird die geneigte Fläche auf der Arbeitsfluidseite der Fluiddichtlippe 22 als fluidseitige Fluiddichtlippen-Neigungsfläche 22a, die geneigte Fläche auf deren Seite der Staublippe 21 als staubseitige Fluiddichtlippen-Neigungsfläche 22b, die geneigte Fläche der Staublippe 21 auf der Seite der Fluiddichtlippe 22 (Arbeitsfluidseite) als fluidseitige Staublippen-Neigungsfläche 21a und die geneigte Fläche auf deren nicht mit Arbeitsfluid gefüllten Seite als außenseitige Staublippen-Neigungsfläche 21b bezeichnet.
Ein sich an die staubseitige Neigungsfläche 21b der Staublippe 21 kontinuierlich anschließender geneigter Teil wird als oberer Neigungsteil 21d, und ein Teil, mit dem der obere Neigungsteil 21d an der außenseitigen Oberfläche des Metalleinsatzes 23 befestigt ist, als Befestigungsteil 21e bezeichnet. Ein Bezugszeichen M bezeichnet die Achsenmittellinie der Hochreibungs-Fluiddichtung 10.
Ebenso werden Winkel zwischen der fluidseitigen Fluiddichtlippen-Neigungsfläche 22a, der staubseitigen Fluiddichtlippen-Neigungsfläche 22b, der fluidseitigen Staublippen-Neigungsfläche 21a und der außenseitigen Staublippen-Neigungsfläche 21b und der Kontaktoberfläche der durch diese Lippen 22 und 21 (der Kolbenachsenzentrum) abzudichtenden Kolbenstange 13 als fluidseitiger Fluiddichtlippen-Neigungswinkel α1, staubseitiger Fluiddichtlippen-Neigungswinkel α2, fluidseitiger Staublippen-Neigungswinkel α3 bzw. außenseitiger Staublippen-Neigungswinkel α4 bezeichnet.
Ebenso wird ein zwischen der Fluiddichtlippe 22 und der Staublippe 21 liegender, der zu montierenden Kolbenstange 13 zugewandter Raum als Fluidreservoir S bezeichnet.
Es gelten die folgenden Beziehungen zwischen den oben beschriebenen Neigungswinkeln α1 bis α4.

Beziehung 1: Eine Beziehung der Art, dass der fluidseitige Fluiddichtlippen-Neigungswinkel α1 größer als der staubseitige Fluiddichtlippen-Neigungswinkel α2 ist.
Beziehung 2: Eine Beziehung der Art, dass der außenseitige Staublippen-Neigungswinkel α4 größer als der fluidseitige Staublippen-Neigungswinkel α3 ist.

Die Gründe, warum die Beziehungen 1 und 2 gelten, werden nachfolgend erläutert.
1(c) zeigt einen Betätigungszustand der Fluiddichtlippe 22, d. h., eine vergrößerte Ansicht eines Zustands, in dem die Fluiddichtlippe 22 auf der Kolbenstange 13 des Stoßdämpfers angeordnet ist, und eine Oberflächendruckverteilung MB1 auf der Kontaktoberfläche zwischen der Fluiddichtlippe 22 und der Kolbenstange 13.
Wie in 1(c) gezeigt, nimmt die Oberflächendruckverteilung MB1 Bergform ein, und die maximale Oberflächendruckneigung liegt auf beiden Seiten des Berggipfels. Die Filmdicke h des Arbeitsfluids wird immer durch die Oberflächendruckneigung auf der Seite bestimmt, auf der das Arbeitsfluid gezogen wird. Deshalb wird für den Fall, dass die Dichtung 30 fest ist und die Kolbenstange 13 in Richtung nach rechts (der nicht mit Arbeitsfluid gefüllten Richtung) bewegt wird, als Ausfuhrhub genommen wird, eine fluidseitige Ausfuhrhub-Fluidfilmdicke h1 beim Ausfuhrhub durch eine maximale fluidseitige Fluiddichtlippen-Oberflächendruckneigung θ1 auf der linken Seite des Gipfels des Oberflächendrucks bestimmt, und eine fluidseitige Kompressionshub-Fluidfilmdicke h2 beim Kompressionshub durch einen fluidseitigen Fluiddichtlippen-Neigungsoberflächenwinkel θ2 auf der rechten Seite des Gipfels des Oberflächendrucks bestimmt.
Der Mechanismus der Arbeitsfluidströmung an der Fluiddichtlippe 22 kann wie nachfolgend beschrieben erklärt werden.

(1) Leckage meint einen Zustand, in dem ein ausgeschabter Fluidfilm durch wiederholte Betätigung bereitgestellt wird für den Fall, dass die fluidseitige Ausfuhrhub-Fluidfilmdicke h1, welche während des Ausfuhrhubs gebildet wird, größer als die fluidseitige Kompressionshub-Fluidfilmdicke h2 während des Kompressionshubs ist.

Die beim Ausfuhrhub gebildete fluidseitige Ausfuhrhub-Fluidfilmdicke h1 ist die Dicke eines auf der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange 13 gebildeten Arbeitsfluidfilms, nach dem die Lippe 22 an der Kolbenstange 13 vorbeigeführt wurde, so dass sie auch als gebildete Filmdicke h1 bezeichnet wird.
Ebenso ist die beim Kompressionshub gebildete fluidseitige Kompressionshub-Fluidfilmdicke h2 diejenige Dicke, welche geeignet ist, den auf der äußeren Umfangsoberfläche der Kolbenstange 13 gebildeten Arbeitsfluidfilm zu der mit Arbeitsfluid gefüllten Seite zu übernehmen, so dass sie auch als Übernahme-Filmdicke h2 bezeichnet wird.

(2) Folglich muss, um eine Arbeitsfluidleckage zu vermeiden, die beim Ausfuhrhub gebildete fluidseitige Ausfuhrhub-Fluidfilmdicke (gebildete Filmdicke) h1 kleiner oder zumindest gleich der beim Kompressionshub gebildeten fluidseitigen Kompressionshub-Fluidfilmdicke (Übernahme-Filmdicke) h2 gemacht werden.
(3) Die Fluidfilmdicke wird durch die in 1(b) gezeigte Gleichung 1 bestimmt. In Gleichung 1 ist h die Fluidfilmdicke, μ die Arbeitsfluidviskosität und V die Geschwindigkeit auf der Kontaktoberfläche der Lippe (in diesem Beispiel, auf der Kolbenstange).

Bedingung, dass keine Fluidleckage auftritt, ist, dass die gebildete Filmdicke h1 beim Ausfuhrhub nicht größer gemacht wird als die Übernahme-Filmdicke h2 beim Kompressionshub, was für die Oberflächendruckneigung bedeutet, die maximale Oberflächendruckneigung θ1 beim Ausfuhrhub größer zu machen als die maximale Oberflächendruckneigung θ2 beim Kompressionshub.
Ein einfaches Einstellverfahren ist in 1(c) gezeigt. Die Fluiddichtlippe 22 hat in einem nicht betätigten Zustand einen dreiecksförmigen Querschnitt, wobei ihre linke Seite die mit Arbeitsfluid gefüllte Seite und ihre rechte Seite die nicht mit Arbeitsfluid gefüllte Seite (Außenseite) ist. Es wird vorausgesetzt, dass eine Arbeitsfluidleckage von der linken Seite zur rechten Seite verhindert wird.
Wenn angenommen wird, dass der Winkel, den die Neigungsfläche 22a auf der linken Seite der Lippe 22 mit der Achsenlinie der Stange einschließt, d. h. die Kontaktoberfläche der Lippe 22 als ein fluidseitiger Fluiddichtlippen-Neigungswinkel α1 genommen wird, dass der Winkel, den die Neigungsfläche 22b auf ihrer rechten Seite mit der Achsenlinie der Stange einschließt, d. h. die Kontaktoberfläche der Lippe 22 als ein staubseitiger Fluiddichtlippen-Neigungswinkel α2 verwendet wird, und dass α1 größer als α2 ist, werden die Neigungsflächen in einem Betätigungszustand zu Neigungsflächen 22a' und 22b' (hier und im Nachfolgenden wird für die Neigungsflächen in einem Betätigungszustand mit Bezug auf die Neigungsflächen in einem unbetätigten Zustand deren jeweiligen Bezugszeichen ein ['] angefügt), und die auftretende Oberflächendruckverteilung MB1 wird, wie in 1(c) gezeigt, zu einer asymmetrischen Form, bei der der Gipfel des Oberflächendrucks zur linken Seite (der mit Arbeitsfluid gefüllten Seite) abweicht.
Die maximale Oberflächendruckneigung θ1 auf der linken Seite wird größer als die maximale Oberflächendruckneigung θ2 auf der rechten Seite, wodurch eine Leckage verhindert werden kann. Dies ist der Grund, warum die Beziehung 1 für eine Fluiddichtlippe 22 der Fluiddichtung 30 allgemein gültig ist.
Dieses Prinzip wird bei der Staublippe 21 in 1(d) und 1(e) angewandt. Bei der Staublippe 21 ist der außenseitige Staublippen-Neigungswinkel α4 größer als der fluidseitige Staublippen-Neigungswinkel α3. Folglich nimmt, wie in 1(e) gezeigt, die Oberflächendruckverteilung MB2 eine Bergform ein, bei welcher der Gipfel des Oberflächendrucks zur rechten Seite (Außenseite) abweicht, und eine maximale außenseitige Staublippen-Oberflächendruckneigung θ4 ist größer als eine maximale fluidseitige Staublippen-Oberflächendruckneigung θ3.
Folglich ist bei der Staublippe 21 eine staubseitige Kompressionshub-Fluidfilmdicke (Übernahme-Filmdicke) h4 kleiner als eine staubseitige Ausfuhrhub-Fluidfilmdicke (gebildete Filmdicke) h3, wodurch verhindert wird, dass Staub von der Außenseite eindringt. Dies ist der Grund, warum die Beziehung 2 für eine Staublippe 21 der Fluiddichtung 30 allgemein gültig ist.
Jedoch wird in dem Fall, in dem die mit so einer Staublippe 21 versehene Hochreibungs-Fluiddichtung 30 als Öldichtung für eine Hochreibungsabdichtung eines Stoßdämpfers eines Fahrzeugs oder von ähnlichem verwendet wird, der Beziehung zwischen der gebildeten Filmdicke h3 und der gebildeten Filmdicke h1 der Fluiddichtlippe 22 wie bei der Fluiddichtung 30 mit der Basiskonfiguration keine Aufmerksamkeit geschenkt, und für den Fall, bei dem die gebildete Filmdicke h3 größer als die gebildete Filmdicke h1 ist (üblicherweise ist die gebildete Filmdicke h3 größer als die gebildete Filmdicke h1, um die Wirkung der Staublippe 21 zu verbessern), wird der von der Seite der Fluiddichtlippe 22 austretende Arbeitsfluidfilm zum Durchtreten gebracht, nachdem der Stoßdämpfer für eine lange Zeitdauer unbenutzt war.
Die Formen der Neigungsflächen 21a und 21b einer derartigen Staublippe 21 sind dazu angepasst, Staub (einschließlich Regenwasser und manchmal Öl, etc., in einer Pfütze vermischt) vom Eindringen von der Außenseite zu hindern. Jedoch treten in dem Fall, in dem die Staublippe zur Hochreibungsabdichtung verwendet wird, die oben beschriebenen Nachteile auf.
Daraufhin hat der Anmelder der vorliegenden Erfindung sein Augenmerk auf die Beziehung zwischen der fluidseitigen Ausfuhrhub-Fluidfilmdicke h1 und der staubseitigen Ausfuhrhub-Fluidfilmdicke h3 gerichtet, wobei dieser Beziehung herkömmlicherweise keine Beachtung geschenkt wurde, und hat auf die Idee abgehoben, dass, während die Grundeigenschaften der Fluiddichtlippe und der Staublippe beibehalten werden, d. h. die Bedingungen, dass für die Fluiddichtlippe die fluidseitige Kompressionshub-Fluidfilmdicke h2 größer als die fluidseitige Ausfuhrhub-Fluidfilmdicke h1 gemacht wird, und für die Staublippe, dass die staubseitige Ausfuhrhub-Fluidfilmdicke h3 größer als die staubseitige Kompressionshub-Fluidfilmdicke h4 gemacht wird, beibehalten werden, zunächst die staubseitige Ausfuhrhub-Fluidfilmdicke h3 kleiner als die fluidseitige Ausfuhrhub-Fluidfilmdicke h1 gemacht wird.
In diesem Fall der Fluidfilme, selbst wenn ein Fluidfilm der fluidseitigen Ausfuhrhub-Fluidfilmdicke h1 von der Fluiddichtlippe beim Ausfuhrhub gebildet wird, während die Grundeigenschaften dieser Lippe beibehalten werden, wird es bei der Staublippe nur dem Fluidfilm der staubseitigen Ausfuhrhub-Fluidfilmdicke h3 erlaubt, gebildet zu werden. Falls die staubseitige Ausfuhrhub-Fluidfilmdicke h3 ausreichend klein gemacht wird, verfliegt der auf der Kolbenstange auf der Außenseite der Staublippe gebildete Fluidfilm h3 oder wird abgeschabt, bevor er abgelegt wird, so dass der Fluidfilm h3 für den Verwender unbemerkbar gemacht werden kann.
Somit kann gemäß der Hochreibungs-Fluiddichtung, bei der die staubseitige Ausfuhrhub-Fluidfilmdicke h3 kleiner als die fluidseitige Ausfuhrhub-Fluidfilmdicke h1 gemacht wird (eine erste Erfindung), das Problem der Arbeitsfluidleckage an der Fluiddichtlippe gelöst werden, während die zur Verwendung für einen Stoßdämpfer einer Federung eines Fahrzeugs oder von ähnlichem geeignete Staublippe bereitgestellt wird.
Auch wenn hinsichtlich der mit der Fluiddichtlippe zum Zurückhalten eines Fluids und der Staublippe zum Außenhalten von Staub versehenen Fluiddichtung die Aufmerksamkeit auf die einzelnen Lippen gerichtet wurde, so dass die jeweilige Lippe ihren jeweiligen Zweck erfüllt, ergibt sich die erste Erfindung an dieser Hochreibungs-Fluiddichtung, die als Hochreibungs-Fluiddichtung durch Zusammenwirken beider Lippen funktioniert, was bedeutet, dass sie als Dichtsystem dient, bei dem beide Lippen in Erfüllung der als neu anzusehenden Idee kombiniert werden, dass die Staublippe auch für das Zurückhalten des Arbeitsfluids dient.
Ebenso ergibt sich aus der ersten Erfindung die Tatsache, dass andere Bedingungen, beispielsweise die Anpresskraft auf der Kolbenstange, welche die Kontaktoberfläche bildet, mit der die Fluiddichtlippe und die Staublippe in Berührung sind, geeignet eingestellt werden, wobei das oben beschriebene Filmdickenprinzip generell bei beiden Lippen angewendet werden kann, und als eine Folge wird die maximale fluidseitige Staublippen-Oberflächendruckneigung größer als die maximale fluidseitige Fluiddichtlippen-Oberflächendruckneigung gemacht (eine zweite Erfindung), wobei die Wirkung die gleiche wie die oben beschriebene ist.
Weiter ergibt sich aus der ersten Erfindung die Tatsache, dass unter der Annahme, dass die gleichen anderen Bedingungen eingehalten werden, im Betätigungszustand der fluidseitige Staublippen-Neigungsflächenwinkel größer als der fluidseitige Fluiddichtlippen-Neigungsflächenwinkel gemacht wird (eine dritte Erfindung), wobei die Wirkung die gleiche wie die oben beschriebene ist.
Erstes Ausführungsbeispiel
2 ist eine Querschnittsansicht, welche ein Beispiel einer Hochreibungs-Fluiddichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Diese Hochreibungs-Fluiddichtung 10 verwirklicht die dritte Erfindung des Grundkonzepts der vorliegenden Erfindung, und wie die in 1(a) bis 1(e) gezeigte Hochreibungs-Fluiddichtung 30 wird sie bei einem in einer Federung eines Fahrzeugs oder von ähnlichem verwendeten Stoßdämpfer 20 verwendet.
Die Hochreibungs-Fluiddichtung 10, welche wie die in 1(a) bis 1(e) gezeigte Fluiddichtung 30 als Hochreibungsabdichtung in industriellen Anwendungsgebieten verwendet wird, enthält als Basiskomponenten eine Staublippe 1, eine Fluiddichtlippe 2, einen Metalleinsatz 3, eine äußere Umfangslippe 4, eine Schlauchfeder 5, und eine Hilfslippe 6, welche der Staublippe 21, der Fluiddichtlippe 22, dem Metalleinsatz 23, der Außenumfangslippe 24, der Schlauchfeder 25 bzw. der Hilfslippe 26 der Fluiddichtung 30 entsprechen.
Die Hochreibungs-Fluiddichtung 10 umfasst weiter einen oberen Neigungsteil 1d und einen Befestigungsteil 1e entsprechend dem oberen Neigungsteil 21d bzw. dem Befestigungsteil 21e der in 1(a) bis 1(e) gezeigten Fluiddichtung 30. Ein Bezugszeichen M bezeichnet die Achsenmittellinie der Hochreibungs-Fluiddichtung 10, und nachdem die Hochreibungs-Fluiddichtung 10 an dem Stoßdämpfer 20 angebracht wurde, koinzidiert die Achsenmittellinie M mit der Achsenmittellinie der Kolbenstange 13 des Stoßdämpfers 20.
Wie die Neigungsflächen der Lippen 21 und 22 wird die Neigungsfläche der Staublippe 1 auf der Seite der Fluiddichtlippe 2 als fluidseitige Staublippen-Neigungsfläche 1a, die Neigungsfläche auf deren nicht mit Arbeitsfluid gefüllten Seite als außenseitige Staublippen-Neigungsfläche 1b, die Neigungsfläche der Fluiddichtlippe 2 auf der Arbeitsfluidseite als fluidseitige Fluiddichtlippen-Neigungsfläche 2a und ihre Neigungsfläche auf der Seite der Staublippe 1 als staubseitige Fluiddichtlippen-Neigungsfläche 2b bezeichnet.
Auch werden, wie die Winkel der Neigungsflächen der Lippen 21 und 22, die Winkel zwischen der fluidseitigen Fluiddichtlippen-Neigungsfläche 2a, der staubseitigen Fluiddichtlippen-Neigungsfläche 2b, der fluidseitigen Staublippen-Neigungsfläche 1a und der außenseitigen Staublippen-Neigungsfläche 1b und der Kontaktoberfläche der durch diese Lippen 2 und 1 abzudichtenden Kolbenstange 13 als fluidseitiger Fluiddichtlippen-Neigungswinkel β1, staubseitiger Fluiddichtlippen-Neigungswinkel β2, fluidseitiger Staublippen-Neigungswinkel β3 bzw. außenseitiger Staublippen-Neigungswinkel β4 bezeichnet.
Die Hochreibungs-Fluiddichtung 10 unterscheidet sich von der in 1(a) bis 1(e) gezeigten Fluiddichtung 30 dadurch, dass der fluidseitige Staublippen-Neigungswinkel β3 größer als der fluidseitige Fluiddichtlippen-Neigungswinkel β1 ist.
Ebenso, entsprechend der oben beschriebenen Angaben, hat die Staublippe 1 eine Dreiecksform, die ähnlich der Form der Fluiddichtlippe 2 ist, wobei sich die Dreiecksform fast direkt unterhalb der Außenseite des Metalleinsatzes 3 zur Kolbenstange 13 hin erstreckt, so dass die einen Einfluss auf die Steifigkeit und Flexibilität der Staublippe 1 ausübenden Länge kurz ist.
In diesem Fall ist im Betätigungszustand der fluidseitige Staublippen-Neigungsflächenwinkel größer als der fluidseitige Fluiddichtlippen-Neigungsflächenwinkel, so dass das Ergebnis der dritten Erfindung des Grundkonzepts spezieller erreicht werden kann. Ebenso bedeutet diese Tatsache, dass die Wirkungen der zweiten und ersten Erfindungen ebenso erreicht werden können.
Da die Staublippe 1 eine kurze Länge hat, kann die Hochreibungs-Fluiddichtung 10 in Fällen angewandt werden, in denen Vibrationen in der Radialrichtung, also transversale Vibrationen der Kolbenstange des Stoßdämpfers, klein sind. Ebenso kann die Hochreibungs-Fluiddichtung 10, da der außenseitige Staublippen-Neigungswinkel β4 nicht zu groß gemacht werden kann, in industriellen Gebieten eingesetzt werden, in denen die Staubdichtwirkung nicht so stark nachgefragt wird wie in herkömmlichen Fällen.
Zweites Ausführungsbeispiel
3(a) ist eine Querschnittsansicht, welche eine obere Hälfte eines anderen Beispiels einer Hochreibungs-Fluiddichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, 3(b) ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Staublippe aus 3(a), 3(c) ist eine Ansicht des Betätigungszustands aus 3(b), und 3(d) ist eine beispielhafte Ansicht, welche eine geneigte Fläche der in 3(b) gezeigten Staublippe und die Beziehung zwischen Oberflächendruckverteilung und Oberflächenneigung zeigt. In 3(a) bis 3(d) werden bereits erläuterte Elemente mit den gleichen Symbolen bezeichnet, eine Erläuterung dieser Elemente unterbleibt.
Die Hochreibungs-Fluiddichtung 10A unterscheidet sich von der in 2 gezeigten Hochreibungs-Fluiddichtung 10 dadurch, dass die gesamte Form einer Staublippe 1A derjenigen der Staublippe 21 der in 1(a) bis 1(e) gezeigten Fluiddichtung 30 entspricht.
Zusätzlich ist die Staublippe 1A auf der Innenseite ihrer Spitze mit einer stark geneigten Fläche 1c versehen. Wie in 3(a) gezeigt, ist ein Stark-Neigungsflächenwinkel β7 zwischen der Stark-Neigungsfläche 1c und der Kontaktoberfläche (der Kolbenstange 13) größer als ein Winkel β5 zwischen einer durchschnittlich geneigten Fläche 1a auf der Innenseite der Staublippe 1A und der Kontaktoberfläche, und ist dadurch größer gemacht als der fluidseitige Neigungswinkel β1 der Fluiddichtlippe 2. Hierdurch wird die beim Ausfuhrhub auf der Staublippe 1A gemachte Arbeitsfluid-Filmdicke h3 kleiner als die beim Ausfuhrhub der Fluiddichtlippe 2 gebildete Arbeitsfluid-Filmdicke h1.
Die Hochreibungs-Fluiddichtung 10A entspricht der Hochreibungs-Fluiddichtung 10 aus 2 mit Ausnahme der oben beschriebenen Merkmale, und die Grundform der Staublippe 1A unterscheidet sich von der Form des Spitzenendteils der entsprechenden Staublippe 1, da die Stark-Neigungsfläche 1c vorgesehen ist.
Dies bedeutet, dass die Staublippe 1A der Hochreibungs-Fluiddichtung 10A eine fluidseitige Staublippen-Neigungsfläche 1a, eine außenseitige Staublippen-Neigungsfläche 1g, einen oberen Neigungsteil 1h und einen Befestigungsteil 1e enthält, die die gleichen sind wie die fluidseitige Staublippen-Neigungsfläche 21a, die außenseitige Staublippen-Neigungsfläche 21b, das obere Neigungsteil 21d bzw. das Befestigungsteil 21e, welche die Staublippe 21 der in 1(a) bis (e) gezeigten Fluiddichtung 30 enthält.
Das Spitzenendteil der fluidseitigen Staublippen-Neigungsfläche 1a verläuft über einen Knickpunkt kontinuierlich zur Stark-Neigungsfläche 1c. Die Stark-Neigungsfläche 1c verläuft kontinuierlich mit der außenseitigen Staublippen-Neigungsfläche 1g, wobei sie im Spitzenendteil der Staublippe 1A ein herausstehendes Teil 1t mit einem abgerundeten Querschnitt ausbildet.
Das herausstehende Teil 1t mit dem abgerundeten Querschnitt, das die Neigungsfläche 1c und die außenseitige Staublippen-Neigungsfläche 1g miteinander verbindet, ist ein Teil, das mit einem Teil korrespondiert, das die fluidseitige Neigungsfläche 21a und die außenseitige Staublippen-Neigungsfläche 21b der Staublippe 1 der in 1 gezeigten Fluiddichtung 30 miteinander verbindet. Bei der Staublippe 1A ist das hervorstehende Teil 1t ein hervorstehendes Teil, das daraus resultierend gebildet ist, um die Stark-Neigungsfläche 1c des Spitzenendteils der fluidseitigen Staublippen-Neigungsfläche 1a bereitzustellen.
Die Winkel zwischen der fluidseitigen Staublippen-Neigungsfläche 1a, der außenseitigen Staublippen-Neigungsfläche 1g, der Stark-Neigungsfläche 1c und der Kontaktoberfläche (Stangenachsenmitte) der abzudichtenden Kolbenstange 13 werden als fluidseitiger Staublippen-Neigungswinkel β5, außenseitiger Staublippen-Neigungswinkel β6 bzw. Stark-Neigungsflächenwinkel β7 bezeichnet.
Wie in 3(a) gezeigt, ist die Beziehung zwischen den Neigungswinkeln im unbetätigten Zustand der Hochreibungs-Fluiddichtung 10A der Art, dass der fluidseitige Staublippen-Neigungswinkel β5 kleiner als der fluidseitige Fluiddichtlippen-Neigungswinkel β1 ist, aber der Stark-Neigungsflächenwinkel β7 größer als der fluidseitige Fluiddichtlippen-Neigungswinkel β1 ist.
Ebenso ist, um die entsprechende Grundfunktion der Fluiddichtlippe 2 und der Staublippe 1A auszubilden, der fluidseitige Fluiddichtlippen-Neigungswinkel β1 größer gewählt als der staubseitige Fluiddichtlippen-Neigungswinkel β2, und der Stark-Neigungsflächenwinkel β7 ist kleiner als der außenseitige Staublippen-Neigungswinkel β6 gewählt.
Wenn die wie oben ausgebildete Hochreibungs-Fluiddichtung 10A auf dem Stoßdämpfer 20 befestigt ist, wird die Staublippe 1A wie in 3(c) gezeigt deformiert. 3(d) ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Kontaktteils zwischen der deformierten Staublippe 1A und der Kolbenstange 13, welche zusätzlich eine Oberflächendruckverteilung zeigt.
Auch kommt, verglichen mit der Staublippe 21 der in 1 gezeigten Fluiddichtung 30, nur das hervorstehende Teil 1t, das in axialer Richtung der Kolbenstange 13 kürzer ist, in Berührung mit der Stange 13 und wird deformiert, und die sich an die den hervorstehenden Teil 1t bildende Stark-Neigungsfläche 1c kontinuierlich anschließende fluidseitige Staublippen-Neigungsfläche 1a, kommt nicht in Kontakt mit der Stange 13. Deshalb kommt die Staublippe 1A mit der Kolbenstange 13 mit einem Berührungsteil in Berührung, das in Axialrichtung kürzer ist, so dass nur das hervorspringende Teil 1t der Staublippe 1A an der Oberflächendruckverteilung teilnimmt, so dass eine wie in 3(d) gezeigte Oberflächendruckverteilung MB3 ausgebildet wird.
Folglich wird ein Ergebnis erhalten, bei dem eine maximale fluidseitige Staublippen-Oberflächendruckneigung θ7 deutlich größer wird als eine maximale fluidseitige Fluiddichtlippen-Oberflächendruckneigung θ1, wodurch die staubseitige Ausfuhrhub-Fluidfilmdicke h3 um eine Größenordnung kleiner als die fluidseitige Ausfuhrhub-Fluidfilmdicke h1 gemacht wird.
Weiter ist dadurch belegt, dass die Oberflächendruckverteilung MB3 eine Bergform einnimmt, die als Ganzes nur geringfügig zur rechten Seite (Außenseite) in 1(a) bis 1(e) abweicht, und dass eine maximale außenseitige Staublippen-Oberflächendruckneigung θ6 größer als eine maximale fluidseitige Staublippen-Oberflächendruckneigung θ7 ist, so dass eine Funktion als Staublippe auch erfüllt wird.
Deshalb können die Wirkungen der oben beschriebenen ersten Erfindung, zweiten Erfindung und dritten Erfindung mit der Hochreibungs-Fluiddichtung 10A erreicht werden.
Auch ist die Form der Staublippe 1A fast die gleiche wie die Form der Staublippe 21 der in 1(a) bis 1(e) gezeigten Fluiddichtung 30, mit Ausnahme des Stark-Neigungsflächenteils 1c, so dass eine entsprechende Festigkeit gegen Transversalamplituden erreicht werden kann.
Da die Staublippe aus einem viskoelastischen Material wie Gummi gemacht ist, tritt über einen langen Zeitraum intrinsisch das Phänomen der bleibenden Verformung auf. Falls im Spitzenendteil der Staublippe eine bleibende Verformung auftritt, nehmen sowohl der Oberflächendruck als auch die Oberflächendruckneigung in Bezug auf die Anfangswerte ab, so dass auch die Fluidfilmdicke zunimmt.
Jedoch kann, im Fall der vorliegenden Erfindung, da die Staublippe 1A nur mit dem hervorspringenden Teil 1t in Kontakt mit der Kolbenstange 13 kommt, der ursprüngliche Wert der Oberflächendruckverteilung hochgesetzt werden. Deshalb kann die Fluidfilmrückhaltefunktion stabil durchgeführt werden, selbst wenn eine bleibende Materialverformung auftritt.
Dies bedeutet, dass mit der Hochreibungs-Fluiddichtung 10A, da die Stark-Neigungsfläche 1c an der Staublippe 1A vorgesehen wird, die oben beschriebenen Wirkungen der ersten Erfindung, zweiten Erfindung und dritten Erfindung erreicht werden können, und eine zusätzliche Wirkung dadurch erreicht werden kann, dass die Staublippe 1A weniger empfindlich gegenüber der bleibenden Materialverformung ist, während die Funktion der Staublippe der Fluiddichtung mit der Grundkonfiguration beibehalten wird.
Drittes Ausführungsbeispiel
4(a), 4(b) und 4(c) sind Querschnittsansichten, welche Staublippenteile von anderen Beispielen einer Hochreibungs-Fluiddichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, und 5(a) und 5(b) sind vergrößerte Querschnittsansichten, welche Spitzenendteile von Staublippen anderer Beispiele einer Hochreibungs-Fluiddichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Eine in 4(a) gezeigte Hochreibungs-Fluiddichtung 10B unterscheidet sich von der in 3(a) bis 3(d) gezeigten Hochreibungs-Fluiddichtung 10A dadurch, dass im äußeren Umfangsteil der Staublippe 1B eine Schlauchfeder 7 und auf der Kontaktseite mit der Kolbenstange 13 auf einer außenseitigen Staublippen-Neigungsfläche in eine zum Spitzenendteil gerichtete kleine Neigungsfläche 1i zum Zusammenwirken mit der Schlauchfeder 7 vorgesehen sind, und ein oberes Neigungsteil 1j eine Form hat, um die Schlauchfeder 7 anpassend aufzunehmen.
Der Winkel zwischen der kleinen Neigungsfläche 1i und der Kontaktfläche (Stangenachsenmitte) der abzudichtenden Kolbenstange 13 wird als Klein-Neigungsflächenwinkel β8 bezeichnet.
Gemäß der mit der Schlauchfeder 7 an der Staublippe 1B wie oben beschrieben versehenen Hochreibungs-Fluiddichtung 10B ergibt sich zusätzlich zu der Wirkung der in 3 gezeigten Hochreibungs-Fluiddichtung 10A die Wirkung, dass die Anpresskraft der Staublippe 1B erhöht werden kann, wodurch ein Abnehmen der Anpresskraft der Lippe 1B aufgrund einer bleibenden Verformung kompensiert werden kann.
Eine in 4(b) gezeigte Hochreibungs-Fluiddichtung 10C unterscheidet sich von der in 3(a) bis 3(d) gezeigten Hochreibungs-Fluiddichtung 10A dadurch, dass eine Staublippe 1C eine zweistufige Ausbildung der fluidseitigen Neigungsfläche hat, welche mit einer gestuften konkaven Fläche 1k auf der Innenseite versehen ist, und eine entfernte Neigungsfläche 1p auf der weiteren Innenseite geringfügig größer als eine in 3(a) bis 3(d) gezeigte fluidseitige Staublippen-Neigungsfläche 1a ist, um der zweistufigen Ausbildung zu entsprechen.
Die Winkel zwischen der gestuften konkaven Fläche 1k und der entfernten Neigungsfläche 1p und der Kontaktoberfläche (Stangenachsenmitte) der abzudichtenden Kolbenstange 13 werden als gestufter konkaver Oberflächenneigungswinkel β10 und als entfernt geneigter Oberflächenneigungswinkel β9 bezeichnet.
Gemäß der Hochreibungs-Fluiddichtung 10C, bei der die Staublippe 1C auf der Innenseite die zweistufige Ausbildung der fluidseitigen Neigungsfläche aufweist, erhöht sich die Flexibilität des Spitzenendes der Lippe 1C, so dass die Quervibrationsnachführbarkeit der Staublippe 1C verbessert werden kann.
Eine in 4(c) gezeigte Hochreibungs-Fluiddichtung 10D zeigt beide Konfigurationen der in 4(a) gezeigten Hochreibungs-Fluiddichtung 10B und der in 4(b) gezeigten Hochreibungs-Fluiddichtung 10C, und kann deshalb die Wirkungen der beiden Fluiddichtungen synergetisch erreichen.
Eine in 5(a) gezeigte Hochreibungs-Fluiddichtung 10E unterscheidet sich von der in 3(a) bis 3(d) gezeigten Hochreibungs-Fluiddichtung 10A dadurch, dass das Spitzenendteil einer Staublippe 1E nicht ein hervorspringendes Teil mit einem gänzlich abgerundeten Querschnitt hat, sondern ein mit einer geraden Linienfläche in auf der Innenseite vorgesehenes hervorspringendes Teil 1q.
Ebenso unterscheidet sich eine in 5(b) gezeigte Hochreibungs-Fluiddichtung 10F dadurch von der in 4(a) gezeigten Hochreibungs-Fluiddichtung 10B dadurch, dass der Spitzenendteil einer Staublippe 1F ein hervorstehendes Teil 1r ist, welches mit der in 5(a) gezeigten geraden Linienfläche In versehen ist.
Ebenso hat die Staublippe 1F, wie die in 4(a) gezeigte Staublippe 1B ein Spitzenendteil von der Form, die zusätzlich eine geradlinig geformte kleine Neigungsfläche 1i anstelle der abgerundeten Fläche auf der Außenseite hat.
Dies bedeutet, dass bei beiden der oben beschriebenen Hochreibungs-Fluiddichtungen 10E und 10F die Stark-Neigungsflächen der Staublippen 1E und 1F die geradlinigen Flächen in sind, und der Lippenspitzenendteil als Ganzes keinen abgerundeten Querschnitt aufweist. Selbst in solchen Ausbildungen können die Hochreibungs-Fluiddichtungen 10E und 10F die gleichen Wirkungen wie die Hochreibungs-Fluiddichtungen 10A und 10B erreichen.
In beiden Fällen der Staublippen 1E und 1F wie auch in den Zeichnungen hat der Spitzenendteil ein winziges abgerundetes Teil. Das winzige abgerundete Teil wird zwangsläufig aufgrund des Formgebungsprozesses der unter Verwendung eines Gummimaterials integral geformten Fluiddichtungen hervorgerufen. Auch wird der winzige abgerundete Teil vorgesehen, um die Dichtfähigkeit dadurch zu verbessern, dass die axiale Kontaktposition mit der Kontaktfläche der Lippe um den gesamten Umfang herum gleich gemacht wird.
Viertes Ausführungsbeispiel
6 ist eine Längsquerschnittsansicht, der ein Beispiel eines Stoßdämpfers zeigt, der die in 3(a) gezeigte Hochreibungs-Fluiddichtung verwendet.
Dieser Stoßdämpfer umfasst einen Zylinderkörper 11, eine mit einem nicht gezeigten Kolben versehene Kolbenstange 14 und eine Stangenführung 15, welche ihrerseits auf der Öffnungsseite des Zylinderkörpers 11 vorgesehen ist, um die Kolbenstange 14 gleitend zu führen. Die Hochreibungs-Fluiddichtung 10A ist fest zwischen dem oberen Ende der Stangenführung 15 und dem oberen Teil des Zylinderkörpers 11 befestigt.
Der Zylinderkörper 11 enthält ein äußeres Rohr 11b und ein inneres Rohr 11a, welche koaxial zueinander angeordnet sind. Zwischen dem offenen Endteil des inneren Rohrs 11a und dem inneren Umfang des offenen Endteils des äußeren Rohrs 1lb wird die Stangenführung 15 vorgesehen.
Auf der oberen Oberfläche der Stangenführung 15 wird die Öldichtung 10A angeordnet. Durch Umbiegen des oberen Endteils des äußeren Rohrs 11b zur Innenseite werden das äußere Rohr 11b, die Öldichtung 10A und die Stangenführung 15 als eine Einheit nietend befestigt.
In einer zwischen dem inneren Umfang des äußeren Rohrs 11b und dem äußerem Umfang des inneren Rohrs 11a gebildeten Kammer A ist ein Hochdruckgas gefüllt. Ein Raum zwischen dem inneren Umfang des inneren Rohrs 11a und der Kolbenstange 14 ist eine mit einem Arbeitsfluid gefüllte Fluidkammer L.
Die Stangenführung 15 ist durch Pressformung eines Metallblechs gebildet und enthält ein inneres Stützteil 15a, dessen äußere Umfangsoberfläche an die innere Umfangsfläche des inneren Rohrs 11e pressend angepasst ist, und ein äußeres Stützteil 15b, dessen äußere Umfangsoberfläche entsprechend pressend an die innere Umfangsfläche des äußeren Rohrs 11b angepasst ist, und ein Verbindungsteil 15c. Der Verbindungsteil 15c verbindet beide Stützteile 15a und 15b miteinander, und deren untere Oberflächen kommen in Berührung mit dem offenen Endteil des inneren Rohrs 11a, um die Positionierung der Stangenführung 15 durchzuführen.
Der innere Stützteil 15a ist ein Führungsteil, dessen innere Umfangsoberfläche die Kolbenstange 14 führt, und ist so ausgebildet, dass die Kolbenstange 14 gleitend über eine mit einem Abbrasionswiderstand versehene ringförmige Hülse 16 geführt wird, welche mit einer Presspassung mit dem Führungsteil befestigt ist.
Der Verbindungsteil 15c ist in seiner oberen Oberfläche des äußeren Umfangsteils mit einem ringförmigen hervorstehenden Teil 15d versehen. Durch Anordnen des Metalleinsatzes 3 der Öldichtung 10A auf der oberen Oberfläche des hervorspringenden Teils 15d wird die Öldichtung 10A in Bezug auf die Stangenführung 15 in einer normalen Position positioniert.
Dieser Stoßdämpfer 20 hat die oben beschriebene Grundkonfiguration. Durch Regulierung der Durchflussrate des eingefüllten Arbeitsfluids mittels eines nicht gezeigten Durchflussreguliermittels wird die Bewegung des Kolbens reguliert, wodurch die Stoßdämpferfunktion erfüllt wird. Zusätzlich weist dieser Stoßdämpfer die Hochreibungs- Fluiddichtung 10A mit den oben beschriebenen Merkmalen auf. Deshalb kann bei dem Stoßdämpfer 20 die Wirkung der Hochreibungs-Fluiddichtung 10A erzielt werden.
Die Hochreibungs-Fluiddichtung und der Stoßdämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielfältige Variationen und Kombinationen können in dem in den Ansprüchen beschriebenen Umfang und in einem Umfang der Ausführungsbeispiele gemacht werden, und diese Modifikationen und Kombinationen fallen unter den Schutzbereich.
Das Arbeitsfluid umfasst ein Arbeitsöl, eine wasserenthaltende Flüssigkeit, welche Eigenschaften hat wie das Arbeitsfluid für einen Stoßdämpfer, eine hoch-molekulare Flüssigkeit, und eine Mischung aus Gas und Flüssigkeit.
Die Hochreibungs-Fluiddichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann für Fluiddruckausrüstungen mit ähnlichen oder gleichen zu lösenden Problemen verwendet werden, und ist nicht auf den in den oben beschriebenen Beispielen beschriebenen Stoßdämpfer beschränkt. Ebenso kann der Stoßdämpfer für ein Teil verwendet werden, dass ähnliche zu lösende Probleme oder gleiche zu lösende Probleme hat, und ist nicht auf eine Federung eines Fahrzeugs oder von ähnlichem beschränkt.
Die Hochreibungs-Fluiddichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung, welche zur Hochreibungsabdichtungen verwendet wird, kann in industriellen Gebieten verwendet werden, in denen die Lösung eines Problems einer Arbeitsfluidleckage aus einer Fluidlippe gewünscht wird, während die Fluiddichtung mit einer Staublippe versehen ist, welche geeignet ist, um für einen Stoßdämpfer für eine Federung eines Fahrzeugs oder von ähnlichem verwendet zu werden.
Der Stoßdämpfer entsprechend der vorliegenden Erfindung ist geeignet für Fälle, in denen die Hochreibungs-Fluiddichtung die oben beschriebenen Anforderungen erfüllt.
Zusammenfassung
Hochreibungs-Fluiddichtung (10; 10A; 10B; 10C; 10D; 10E; 10F; 30) zur Verwendung für die Hochreibungsabdichtung, umfassend eine auf einer mit Arbeitsfluid gefüllten Seite vorgesehenen Fluiddichtlippe (2; 22) zum Zurückhalten eines Arbeitsfluids; und eine auf der nicht mit Arbeitsfluid gefüllten Seite (der Außenseite) der Fluiddichtlippe (2; 22) vorgesehenen Staublippe (1; 1A; 1B; 1C; 1D; 1E; 1F; 21) zum Zurückhalten von von der Außenseite kommendem Staub, wobei die Dicke (h3) eines durch die Staublippe (1; 1A; 1B; 1C; 1D; 1E; 1F; 21) beim Ausfuhrhub gebildeten Arbeitsfluidfilms kleiner ist als die Dicke (h1) eines durch die Fluiddichtlippe (2; 22) beim Ausfuhrhub gebildeten Arbeitsfluidfilms.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2006-17161 [0004, 0004, 0005, 0021, 0021]
- JP 2002-286067 [0014, 0019, 0021]

Claims

Hochreibungs-Fluiddichtung (10; 10A; 10B; 10C; 10D; 10E; 10F; 30) zur Verwendung für die Hochreibungsabdichtung, umfassend eine auf einer mit Arbeitsfluid gefüllten Seite vorgesehenen Fluiddichtlippe (2; 22) zum Zurückhalten eines Arbeitsfluids; und eine auf der nicht mit Arbeitsfluid gefüllten Seite (der Außenseite) der Fluiddichtlippe (2; 22) vorgesehenen Staublippe (1; 1A; 1B; 1C; 1D; 1E; 1F; 21) zum Zurückhalten von von der Außenseite kommendem Staub, wobei die Dicke (h3) eines durch die Staublippe (1; 1A; 1B; 1C; 1D; 1E; 1F; 21) beim Ausfuhrhub gebildeten Arbeitsfluidfilms kleiner ist als die Dicke (h1) eines durch die Fluiddichtlippe (2; 22) beim Ausfuhrhub gebildeten Arbeitsfluidfilms.
Hochreibungs-Fluiddichtung (10; 10A; 10B; 10C; 10D; 10E; 10F; 30) nach Anspruch 1, wobei die Dicke (h3) der durch die Staublippe (1; 1A; 1B; 1C; 1D; 1E; 1F; 21) beim Ausfuhrhub gebildeten Arbeitsfluidfilms dadurch kleiner als die Dicke (h1) des durch die Fluiddichtlippe (2; 22) beim Ausfuhrhub gebildeten Arbeitsfluidfilms gemacht wird, dass eine maximale Oberflächendruckneigung (θ3; θ7) der Staublippe (1; 1A; 1B; 1C; 1D; 1E; 1F; 21) auf der Seite der Fluiddichtlippe (2; 22) größer als eine maximale Oberflächendruckneigung (θ1) der Fluiddichtlippe (2; 22) auf der mit Arbeitsfluid gefüllten Seite der Fluiddichtlippe (2; 22) gemacht ist.
Hochreibungs-Fluiddichtung (10; 10A; 10B; 10C; 10D; 10E; 10F) nach Anspruch 1, wobei die Dicke (h3) des durch die Staublippe (1; 1A; 1B; 1C; 1D; 1E; 1F; 21) beim Ausfuhrhub gebildeten Arbeitsfluidfilms dadurch kleiner gemacht wird als die Dicke (h1) des durch die Fluiddichtlippe (2; 22) beim Ausfuhrhub gebildeten Arbeitsfluidfilms, dass ein Winkel (β3; β7) zwischen einer Neigungsfläche (1a; 1c) der Staublippe (1; 1A; 1B; 1C; 1D; 1E; 1F; 21) auf einer Seite der Fluiddichtlippe (2; 22) und einer Kontaktoberfläche (13), mit der die Fluiddichtlippe (2; 22) in Kontakt ist, größer gemacht ist als ein Winkel (β1) zwischen einer Neigungsfläche (2a) der Fluiddichtlippe (2; 22) auf der mit Arbeitsfluid gefüllten Seite und der Kontaktoberfläche (13).
Hochreibungs-Fluiddichtung (10A; 10B; 10C; 10D; 10E; 10F) nach Anspruch 1, wobei die Dicke (h3) des durch die Staublippe (1A; 1B; 1C; 1D; 1E; 1F) beim Ausfuhrhub gebildeten Arbeitsfluidfilms dadurch kleiner gemacht wird als die Dicke (h1) des durch die Fluiddichtlippe (2; 22) beim Ausfuhrhub gebildeten Arbeitsfluidfilms, dass eine stark geneigte Fläche (1c) auf der Innenseite eines Spitzenendes der Staublippe (1A; 1B; 1C; 1D; 1E; 1F) vorgesehen ist, und ein Winkel (β7) zwischen der stark geneigten Fläche (1c) und der Kontaktoberfläche (13) größer als ein Winkel (β5) zwischen einer durchschnittlich geneigten Fläche (1a; 1f) auf der Innenseite der Staublippe (1A; 1B; 1C; 1D; 1E; 1F) und der Kontaktoberfläche (13) ist.
Zylinderförmiger, ein Arbeitsfluid verwendender Stoßdämpfer (20), bei dem die in Anspruch 1 angegebene Hochreibungs-Fluiddichtung (10; 10A; 10B; 10C; 10D; 10E; 10F; 30) als Dichtung zwischen einer Kolbenstange (13) und einem Zylinderkörper (11) verwendet wird.
Zylinderförmiger, ein Arbeitsfluid verwendender Stoßdämpfer (20), bei dem die in Anspruch 2 angegebene Hochreibungs-Fluiddichtung (10; 10A; 10B; 10C; 10D; 10E; 10F; 30) als Dichtung zwischen einer Kolbenstange (13) und einem Zylinderkörper (11) verwendet wird.
Zylinderförmiger, ein Arbeitsfluid verwendender Stoßdämpfer (20), bei dem die in Anspruch 3 angegebene Hochreibungs-Fluiddichtung (10; 10A; 10B; 10C; 10D; 10E; 10F) als Dichtung zwischen einer Kolbenstange (13) und einem Zylinderkörper (11) verwendet wird.
Zylinderförmiger, ein Arbeitsfluid verwendender Stoßdämpfer (20), bei dem die in Anspruch 4 angegebene Hochreibungs-Fluiddichtung (10A; 10B; 10C; 10D; 10E; 10F) als Dichtung einer Kolbenstange (13) und einem Zylinderkörper (11) verwendet wird.