JP2002178942A

JP2002178942A - 油圧制御装置のシール構造

Info

Publication number: JP2002178942A
Application number: JP2000375612A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ishigaki; 厚石垣
Original assignee: Sumitomo Eaton Hydraulics Co Ltd
Current assignee: Eaton Industries Japan Co Ltd
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2002-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】軸とバックアップリング部が摺動せず、常に
摺動抵抗が小さく、ハウジング内部の圧力変動に対して
も摺動抵抗が大きく変化せず、漏洩量零の優れたシール
性を有する全油圧式パワーステアリングコントロールバ
ルブのシール構造を提供する。【解決手段】本発明の全油圧式パワーステアリングコ
ントロールバルブのシール構造は、軸、ハウジング、シ
ール及びシールを保持するシールハウジングより成り、
シールハウジングにバックアップリング部を設け、軸と
バックアップリング部が摺動しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧制御装置のシ
ール構造に関し、さらに詳細には、全油圧式パワーステ
アリングコントロールバルブのシール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】全油圧式パワーステアリングバルブは、
図１に示すような、リング状内歯部材内の星形外歯部材
の遊星運動を利用した周知のバルブで、このバルブに使
用するシールには、図６に示すように以下のものがあ
る。

【０００３】ａ）Ｘリング：シールの形状が非常にコン
パクトで、圧力が小さい場合はシール性が良好で、摺動
抵抗も低いが、圧力が大きくなると摺動抵抗が大きくな
り、高圧用途には適していない。また、組立時にねじれ
を生じやすく、組立に注意しなければならない。

【０００４】ｂ）オイルシール：金属環を有するシール
リップを備えたオイルシールで、低圧の場合のシール
性、摺動抵抗は良好で、さらに組立性も良好である。し
かしながら、高圧になるとＸリングと同様に摺動抵抗が
大きくなり、耐圧強度が一般的に低く、破損に至る場合
がある。また、上記のＸリングと比較すると、一般的に
形状が大きい。

【０００５】ｃ）スリッパシール：高圧用のシールとし
て使用するスリッパタイプのオイルシールで、圧力変動
に対して摺動抵抗は大きく変化せず、摺動材と押しつけ
力を保持するゴム部が一体構造となっているため、組立
性も非常に優れており、大きさもＸリングとほぼ同じで
コンパクトである。しかしながら、摺動部にリップ構造
を持たず、摺動材と軸との間の潤滑をシールする油液に
より行う必要があるため、完全なシールはできない構造
である。

【０００６】ｄ）Ｕパッキンシール：バックアップリン
グを用いて低摺動を達成するシールで、コンパクトであ
るが、バックアップリングを軸部に摺動させることによ
りシールを保持する方式のものは、圧力が変動するとバ
ックアップリングと軸部の摩擦により摺動抵抗が大きく
なる傾向がある。剛性の高いバックアップリングを使用
し、軸との接触をさせない方式のものは摺動抵抗の変動
は少ないが、剛性を上げるため、バックアップリングを
大きくする必要がある。また、部品点数が多く、構造が
複雑になるので、バックアップリングが脱落したり、組
立性が悪いという問題点がある。

【０００７】Ｕパッキンタイプのシールで、圧力変動に
よる摺動抵抗の変化を少なくするには、リップを短くし
て剛性を上げる必要がある。そしてできるだけリップに
近い部分に補強部材を入れる必要がある。しかしこのよ
うな構造のシールは、軸やハウジングの精度が低いと回
転によるリップの追従が悪くなり、油漏れを起こしやす
くなる。この油漏れを避けるためにシールの元の寸法か
ら実際に組み込んだ時の変形した大きさ（つぶし代）を
大きくすると、通常の摺動抵抗が大きくなり、目的を達
成できない。

【０００８】そこで、従来はＵパッキンタイプのシール
の剛性を上げるために別構造のバックアップリングを軸
に摺動するように配置し、軸とシールリップ部分の同軸
度を同一にすることにより、リップと軸との干渉を一定
に保つようにしていた。しかしながら、この構造も、圧
力が大きくなるとバックアップリングの部材によっては
摺動抵抗を増加させる要因となる。また、軸と摺動せ
ず、剛性の高いバックアップリングを用いた場合、シー
ルの形状をコンパクトにできなかった。両構造ともバッ
クアップリングがシールから外れやすく組立に問題があ
った。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、摺動
抵抗が小さく、圧力が変動しても摺動抵抗はそれ程変化
せず、漏洩量零の卓越したシール性を有する全油圧式パ
ワーステアリングコントロールバルブのシール構造を提
供することにある。

【００１０】また、本発明の追加の課題は、シールの組
立が容易で、コンパクトな構造を有し、安価な全油圧式
パワーステアリングコントロールバルブのシール構造を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による油圧制御装
置のシール構造は、ハウジングと、ハウジングに装着さ
れ開口を有するシールハウジングと、ハウジングからシ
ールハウジングの開口を介して突出する操作可能な回転
軸とより成り、油圧がかかるシールハウジングの軸方向
内側表面に回転軸と同軸に形成した環状の凹部に、回転
軸と密封接触するように断面がほぼＵ字形のシールを装
着し、凹部の半径方向内側の境界が軸方向内側表面より
軸方向外側で開口と交差するようにして前記シールのバ
ックアップリング部として作用させることを特徴とす
る。

【００１２】好ましくは、ハウジングとシールハウジン
グは一体的に形成されている。

【００１３】好ましくは、油圧制御装置は、全油圧式パ
ワーステアリングコントロールバルブである。

【００１４】

【発明の作用と効果】本発明による全油圧式パワーステ
アリングコントロールバルブのシール構造は、リップを
備えたＵパッキンタイプのシールを用いることで、摺動
抵抗を常に小さくし、従来の問題点であった圧力による
摺動抵抗の変動を小さくできるだけでなく、漏洩量零の
卓越したシール性を有する。従来、Ｕパッキンタイプの
シールで低摺動を達成するには、剛性の高いバックアッ
プリングが必要であったが、このバックアップリングの
機能をシールハウジングに持たせると共にＵ字形のシー
ルを用いることにより、摺動抵抗が全般的に低く、優れ
たシール性を備えた、コンパクトで安価なシールが構成
できる。

【００１５】本発明の全油圧式パワーステアリングコン
トロールバルブのシール構造は、バックアップリングの
機能をシールハウジングに組み込むことにより、摺動抵
抗を小さく抑え、また圧力変動に対してほとんど変化し
ないように、さらにコンパクトでシール性の優れたもの
とする。しかし、この構造が所期の効果を達成するため
には、ハウジングと回転する軸の精度が良いことが条件
である。精度が確保できない場合は、シールを保持する
シールハウジングをハウジングとは別部品として製造す
ることで、ラジアル方向の加工誤差を組立により吸収す
ると、コンパクトで安価な構造の、油漏れの無い低摺動
シールを実現できる。

【００１６】本発明の全油圧式パワーステアリングコン
トロールバルブのシール構造は、ハウジングと軸、その
間の隙間をシールするリップを備えたシール、そしてリ
ップ付きシールをバックアップするシールハウジングか
ら成る。シールハウジングは、ハウジングと別構造もし
くは同一部品とし、さらに一体的なバックアップリング
部を備える。ハウジング内部の圧力が変動すると、シー
ルにかかる力が変化するが、その力をシールハウジング
と一体のバックアップリング部で保持し、さらに回転軸
とバックアップリング部との間に隙間を持たせること
で、軸の回転摺動抵抗を小さく維持する。

【００１７】ハウジングと軸部の加工公差が充分維持で
きない場合は、バックアップリング機能を有するシール
ハウジングをハウジングと別体にし、加工公差を吸収で
きるようにする。なお、その際も、軸とバックアップリ
ング部は、隙間を保持できるようにする。そして、圧力
の変動によりリップが軸に押しつけられる力が大きく変
化しないよう、リップを短くし、剛性を上げ、つぶし代
が最小限となるようにする。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１〜図５を参照して、本発明の
実施例を説明する。図１は、本発明が適用される従来型
全油圧式パワーステアリングコントロールバルブ２の断
面図であり、４がオイルシール、６がシールハウジング
であり、入力軸８はハウジングからシールハウジングを
介して突出する。なお、シール構造については後で詳細
に説明する。１０は止め輪で、１２はＯリングである。
入力軸８の外周には、スプール１６及びスリーブ１８が
設けられ、これらは全てハウジング２０内に収容されて
いる。

【００１９】図２は、本発明の第１の実施例による全油
圧式パワーステアリングコントロールバルブ２のシール
構造で、入力軸８、入力軸８を受ける開口を備えた環状
のシールハウジング６及び環状のオイルシール４から成
る。オイルシール４は、内周部にリップ２２を備えてお
り、断面がほぼＵ字形の環状部材で、先端が２つに分か
れている。オイルシール４は、ゴム等の弾力性を有する
材質からなり、使用温度範囲の広い水素添加ニトリルゴ
ムで形成するのが好ましいが、ニトリルゴム等の他のゴ
ムでもよい。

【００２０】シールハウジング６は、金属製で、油圧が
かかる軸方向内側表面に入力軸８と同軸に、オイルシー
ル４を保持する環状凹部を備えている。凹部の大きさ
は、オイルシール４の大きさより僅かに小さく、オイル
シール４が圧縮状態ではめ込まれ、保持される。また、
凹部の半径方向内側（入力軸８の側）を画定するバック
アップリング部２４は、シールハウジング６の内周面と
同じ曲率の延長部を形成するように、オイルシール４の
方へ突出する。凹部の半径方向内側の境界は、シールハ
ウジング６の半径方向内側表面から軸方向外方に離隔し
たところで、バックアップリング部２４の軸方向長さ
は、オイルシール４の軸方向長さより小さくし、リップ
２２が入力軸８と接触して摺動するようにする。本発明
のシール構造では、シールハウジング６とバックアップ
リング部２４とは一体的であるため、別部材のバックア
ップリングは用いない。

【００２１】シールハウジング６は、止め輪１０とＯリ
ング１２でハウジング２０に取り付けるが、このとき、
入力軸８とリップ２２とは密封接触して互いにが摺動す
るが、入力軸８とシールハウジング６とは摺動しないよ
うにシールハウジング６の開口と入力軸８との間に隙間
が設けられている。シールハウジング６と入力軸８との
位置関係はシール性に影響するので、組立はラジアル方
向の加工誤差を最小限にし、充分な精度で行う。入力軸
８とハウジング２０との間には、図１に示したスプール
１６とスリーブ１８という別部材があるため、ハウジン
グ２０と入力軸８との組立精度は低くなる傾向がある。
しかしながら、シールハウジング６を別部材として加工
することで、補正が容易になり、入力軸８に対する適正
な位置への組立てが可能になる。

【００２２】図３は、本発明の第１の実施例のオイルシ
ール４の組立前の状態での断面を示す。このオイルシー
ル４は、圧力の加わっていない状態で外径が約３５．４
mm、内径が約２５．０mm、厚みが約５mmであり、リップ
２２の長さＬは約３mmである。組立時、オイルシール４
は、図３で上方からシールハウジング６の下向きに押圧
され、下方から入力軸８により押圧されて鎖線のように
変形する。設計によると、このとき、オイルシール４の
外径は約３４．０mm、内径は約２５．４mmとなる。

【００２３】オイルシールを装着した状態で、ハウジン
グ内の圧力が高くなると、リップ２２は入力軸８に押し
つけられ、摺動抵抗を増加させるが、リップ２２の長さ
Ｌを短くし、剛性を上げることで、つぶし代を最小限に
できる。つぶし代が小さいほど摺動抵抗は小さくなる
が、短すぎると入力軸のぶれに追従できなくなり油漏れ
するので、上記の２つを考慮して、最も好ましい長さに
リップ２２の長さＬを設定する。摺動抵抗を小さくし摺
動抵抗の変動を抑えるためには、リップ２２の長さＬは
短いほどよい。実施例のシール構造では、バックアップ
リング部２４で、リップ２２の一部を下方から保持する
ことで、リップ２２と入力軸８の干渉を一定に保ち、シ
ール圧力の変動に対する、摺動抵抗の変化を抑えられ
る。

【００２４】図４は、本発明の第１の実施例によるシー
ル構造の、ハウジング内部のシール圧力に対する摺動抵
抗の変化を実線で示す。破線は、従来のスリッパタイプ
のシール構造の値である。ここで、図の横軸はシール圧
力をMPa単位で、縦軸は摺動トルクをN-m単位で表した。
第１の実施例のシール構造（新構造シール）では、従来
のスリッパタイプに比べ、全ての圧力で摺動抵抗が小さ
い。この効果は、シール圧力が高いほど顕著で、３MPa
のシール圧力では、摺動トルクが１.２N-mから０.６N-m
へと、０.６N-m低下し、摺動抵抗を著しく小さくでき
る。また、シール圧力の０MPaから３.５MPaへの変動に
伴い、従来のスリッパタイプでは摺動トルクが０.２N-m
から１.２N-mへと変化したのに対し、第１の実施例のシ
ール構造では、０.２N-mから０.６N-mへの変化に留ま
り、摺動抵抗の変化幅は小さかった。本発明のシール構
造は、上述したように、摺動抵抗を全般的に低い値に抑
え且つシール圧力の変動による摺動抵抗の変化を小さく
できるだけでなく、漏洩量零の卓越したシール性を提供
するものである。

【００２５】この実施例のシール構造では、バックアッ
プリング部２４を剛性の高い構造材で作製したので、小
さなバックアップリング部でオイルシール４を保持でき
た。さらにシールハウジング６とバックアップリング部
２４とを一体構造にしたことで、シール構造をシンプル
でコンパクトにでき、組立が容易になった。また、シー
ルハウジング６とバックアップリング部２４とが一体構
造なので、シールハウジング６とバックアップリング部
２４とが摺動したり、バックアップリングがはずれるこ
ともない。小さいリップ２２が入力軸８と摺動してシー
ルすることで、摺動抵抗を小さく、かつ圧力変動に対す
る摺動抵抗の変化を小さくできた。

【００２６】次に、本発明の第２の実施例による全油圧
式パワーステアリングコントロールバルブのシール構造
を図５に示す。この実施例の全油圧式パワーステアリン
グコントロールバルブのシール構造は、オイルシール
４、入力軸８及びハウジング３０よりなる。ここで、オ
イルシール４と入力軸８は第１の実施例と同様である。
ハウジング３０に、バックアップリング部３２を設け、
ハウジング、シールハウジングとバックアップリングの
機能を併せ持つ一体構造とする。ハウジング３０は、凹
部を備え、第１の実施例と同様に、オイルシール４を保
持する。ハウジング３０と入力軸８との間には隙間を設
け、摺動しないようにする。

【００２７】第２の実施例の全油圧式パワーステアリン
グコントロールバルブのシール構造でも、第１の実施例
の全油圧式パワーステアリングコントロールバルブのシ
ール構造と同様に、摺動抵抗を小さく、かつハウジング
内部の圧力変動に対する摺動抵抗の変化を小さくでき、
コンパクトで優れたシール性が得られる。

【００２８】上述のように、本発明は、油圧制御装置等
の回転軸部分のシール、詳細には、全油圧式パワーステ
アリングコントロールバルブのシールに適用できるが、
油圧式ステアリングトルク増幅器の入出力軸回転軸部分
や、油圧モーターの回転出力軸部分のシールにも適用で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシール構造を使用可能な従来型全油圧
式パワーステアリングコントロールバルブの断面図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施例による全油圧式パワース
テアリングコントロールバルブのシール構造を示す断面
図である。

【図３】第１の実施例のオイルシールの断面図である。

【図４】第１の実施例のシール構造における、シール圧
力の変動に対するオイルシールの摺動抵抗の変化を示す
特性図である。

【図５】本発明の第２の実施例による全油圧式パワース
テアリングコントロールバルブのシール構造を示す断面
図である。

【図６】従来例の、全油圧式パワーステアリングコント
ロールバルブのシール構造を示す断面図である。

【符号の説明】

２全油圧式パワーステアリングコントロールバ
ルブ４オイルシール６シールハウジング８入力軸１０止め輪１２Ｏリング１６スプール１８スリーブ２０，３０ハウジング２２リップ２４，３２バックアップリング部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングと、ハウジングに装着され開
口を有するシールハウジングと、ハウジングからシール
ハウジングの開口を介して突出する操作可能な回転軸と
より成る油圧制御装置において、油圧がかかるシールハ
ウジングの軸方向内側表面に回転軸と同軸に形成した環
状の凹部に、回転軸と密封接触するように断面がほぼＵ
字形のシールを装着し、凹部の半径方向内側の境界が軸
方向内側表面より軸方向外側で開口と交差するようにし
て前記シールのバックアップリング部として作用させる
ことを特徴とする油圧制御装置のシール構造。
【請求項２】ハウジングとシールハウジングとが一体
的に形成されていることを特徴とする請求項１のシール
構造。
【請求項３】油圧制御装置が、全油圧式パワーステア
リングコントロールバルブであることを特徴とする請求
項１または２のシール構造。
【請求項４】バックアップリング部は回転軸と摺動し
ないことを特徴とする請求項１または２のシール構造。