JP2004251415A - 往復動軸用密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦力による振動減衰力を付加した往復動軸用密封装置を安価に提供する。
【解決手段】筒体１０１と往復動軸１０４との間に、ロッドガイド１０３の軸方向外側にあって内周端が往復動軸１０４の外周面と密接された主リップ１２を有するオイルシール１と、このオイルシール１とロッドガイド１０３との間に配置された第二シール２が設けられ、第二シール２は、オイルシール１とロッドガイド１０３の外周部間に挟持されたホルダ２１と、このホルダ２１の内周部２１ａに一体的に設けられて往復動軸１０４の外周面と摺動可能な摩擦リップ２２とからなり、ホルダ２１の外周縁２１ｂが、オイルシール１に設けられた外周リップ１４の内周に嵌合される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばショックアブソーバのピストンロッド等、往復動軸の軸周をシールする往復動軸用密封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の懸架装置等には、走行中の衝撃を吸収して振動を速やかに減衰するショックアブソーバが装着されている。そして、この種のショックアブソーバにおいて、密封装置として用いられているオイルシールには、本来のシール機能に加えて、振動入力に伴うピストンロッドの軸方向反復移動に対して摩擦による有効な減衰力を与えるために、緊迫力を大きくすると、リップの早期摩耗等を来すため、下記の特許文献１に記載されたオイルシールでは、摩擦部材（特許文献１の第１図、第９図等における符号２６）の添設によって、ピストンロッドに対する摩擦力の増大を図っている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３３００７４
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１によれば、内周に摩擦部材を一体に設けた金属環が、ロッドガイド（特許文献１の第１図、第９図等における符号３）に嵌合によって組み付けられるため、ロッドガイドを高精度に加工する必要があり、しかもロッドガイドと摩擦部材（金属環）との嵌合工程も必要であることから、製造コストの上昇を来す問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、摩擦力による振動減衰力を付加した往復動軸用密封装置を安価に提供することにある。
【０００６】
また、他の技術的課題は、摩擦による有効な振動減衰力を、長期にわたって確保することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る往復動軸用密封装置は、筒体と、その内周に設けられたロッドガイドの内周を軸方向移動可能に貫通した往復動軸との間に、前記ロッドガイドの軸方向外側にあって内周端が前記往復動軸の外周面と密接された主リップを有するオイルシールと、このオイルシールと前記ロッドガイドとの間に配置された第二シールが設けられ、この第二シールは、内周端が前記往復動軸の外周面と摺動可能であると共に、外周部が、前記筒体に固定された前記オイルシールとロッドガイドの外周部間に挟持されたものである。
【０００８】
請求項２の発明に係る往復動軸用密封装置は、請求項１に記載の構成において、第二シールが、オイルシールとロッドガイドの外周部間に挟持されたホルダと、このホルダの内周部に一体的に設けられて往復動軸の外周面と摺動可能な摩擦リップとからなり、前記ホルダの外周縁が、前記オイルシールの外周部に設けられた外周リップの内周に嵌合されたものである。
【０００９】
請求項３の発明に係る往復動軸用密封装置は、請求項２に記載の構成において、第二シールに、ロッドガイドとの間の空間に導入される圧力が一定値を超えたときに開いて、この圧力を前記ロッドガイドに開設された連通孔から開放するチェックリップが設けられたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る往復動軸用密封装置の第一の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。この図１において、参照符号１０１は、車両の懸架装置等に使用される複筒式ショックアブソーバの外筒、１０２は、外筒１０１の内周に配置された内筒、１０３は、外筒１０１の開口端近傍の内周に挿入されると共に内筒１０２の開口端に取り付けられたロッドガイド、１０４は、ロッドガイド１０３の内周を貫通して内筒１０２の内周に軸方向移動可能に挿入され内端に内筒１０２と密接摺動されるピストン（不図示）が取り付けられたピストンロッドである。内筒１０２の内周は、オイルＯが充填された油室Ｓ１となっており、外筒１０１と内筒１０２の間は、ガスＧが封入されたリザーブ室Ｓ２となっている。
【００１１】
なお、外筒１０１は、請求項１に記載された筒体に相当し、ピストンロッド１０４は、請求項１に記載された往復動軸に相当し、油室Ｓ１は、請求項１に記載された密封空間に相当する。
【００１２】
ロッドガイド１０３は、外筒１０１の内周面に密嵌された外周基部１０３ａと、その内周における油室Ｓ１側の端部から内周側へ形成されたガイドフランジ部１０３ｂとを有し、外周基部１０３ａにおけるリザーブ室Ｓ２側の端部とガイドフランジ部１０３ｂの外周部との間には段差部１０３ｃが形成され、ガイドフランジ部１０３ｂの内周面にはＰＴＦＥ等の耐摩耗性に優れた低摩擦係数の合成樹脂材料からなるガイドリング１０３ｄが装着され、外周基部１０３ａの外端には環状突起１０３ｅが形成されている。前記段差部１０３ｃは、内筒１０２の端部に嵌合されており、ガイドリング１０３ｄの内周面が、ピストンロッド１０４の外周面と摺動可能となっている。
【００１３】
外筒１０１の開口端部内周には、ピストンロッド１０４の軸周を密封するオイルシール１が設けられている。オイルシール１は、外筒１０１の開口端部を内周へ屈曲させたカシメ部１０１ａによって抜け止めされた金属製の円盤状の補強環１１に、内周端がピストンロッド１０４の外周面と密接され油室Ｓ１側（ロッドガイド１０３側）を向いた主リップ１２及びその反対側（外側）を向いたダストリップ１３と、外筒１０１の内周面と密接されロッドガイド１０３側を向いた外周リップ１４を、ゴム状弾性材料によって一体的に加硫成形（加硫接着）したものである。
【００１４】
主リップ１２は、破線で示される適当な締め代をもってピストンロッド１０４の外周面と摺動可能に密接することによって、ピストンロッド１０４の外周から外部へオイルＯが漏れるのを阻止するものであり、ダストリップ１３は、外部からの塵埃や泥水等の侵入を阻止するものであり、外周リップ１４は、破線で示される適当な締め代をもって外筒１０１の内周面及びロッドガイド１０３の環状突起１０３ｅの外周面に密接することによって、オイルＯ及びガスＧが外部へ漏れるのを阻止するものである。主リップ１２、ダストリップ１３及び外周リップ１４は、補強環１１の表面を覆うように形成されたゴム膜１５を介して、互いに連続して成形されており、このゴム膜１５も、外筒１０１のカシメ部１０１ａや後述する第二シール２のホルダ２１と密接されることによって、シール機能を奏する。また、主リップ１２の外周には、エキステンションスプリング（ガータスプリングともいう）１６が嵌着されている。
【００１５】
オイルシール１とロッドガイド１０３との間には、第二シール２が設けられている。この第二シール２は、外周部がオイルシール１の補強環１１（ゴム膜１５）とロッドガイド１０３の環状突起１０３ｅとの間に挟持された金属製の環状のホルダ２１と、このホルダ２１の内周部２１ａにゴム状弾性材料によって一体的に加硫成形（加硫接着）され、油室Ｓ１側を向いた摩擦リップ２２とからなる。そして摩擦リップ２２は、破線で示される適当な締め代をもってピストンロッド１０４の外周面と摺接することによって、オイルシール１の主リップ１２及びダストリップ１３による摩擦力よりも大きい所要の摩擦力を発生し、ピストンロッド１０４の軸方向相対運動（振動）を減衰させるものである。
【００１６】
第二シール２におけるホルダ２１の外周縁２１ｂは、オイルシール１における外周リップ１４の内周面に密嵌されている。また、前記ホルダ２１の内周部２１ａは、その外周に形成された筒状段差部２１ｃを介して、ロッドガイド１０３における外周基部１０３ａの内周面と、ガイドフランジ部１０３ｂの外端面（油室Ｓ１と反対側の端面）とで構成される環状凹部１０３ｆ内へ張り出しており、このため、摩擦リップ２２はオイルシール１における主リップ１２と干渉しない位置にある。そして、前記環状凹部１０３ｆ内には、第二シール２によって、ロッドガイド１０３側の開放室Ｓ３と、オイルシール１側の均圧室Ｓ４が画成されている。
【００１７】
ロッドガイド１０３における外周基部１０３ａには、開放室Ｓ３とリザーブ室Ｓ２とを互いに連通する連通孔１０３ｇが開設されており、第二シール２におけるホルダ２１の筒状段差部２１ｃには、開放室Ｓ３と均圧室Ｓ４とを連通する均圧孔２１ｄが開設されている。
【００１８】
以上の構成を備える図１の形態による往復動軸用密封装置は、その装着に際して、第二シール２のホルダ２１とロッドガイド１０３とを嵌合一体化する必要がなく、したがってロッドガイド１０３を高精度に加工する必要もない。また、予め、第二シール２のホルダ２１の外周縁２１ｂを、オイルシール１における外周リップ１４の内周面に密嵌することによって、第二シール２とオイルシール１を一体物として取扱い、一度に組み込むことができるので、組立作業を迅速に行うことができる。
【００１９】
なお、ゴム状弾性材料からなる外周リップ１４は、柔軟に変形可能であるため、その内周に第二シール２のホルダ２１を密嵌する作業は、従来のようにロッドガイド１０３側に圧入嵌着する場合とは比較にならないほど容易である。
【００２０】
次に、この形態による作用について説明すると、図１に示される装着状態において、油室Ｓ１内のオイルＯの一部は、ロッドガイド１０３におけるガイドリング１０３ｄとピストンロッド１０４との摺動面間を開放室Ｓ３へ通過して、前記摺動面を潤滑している。そして更に、開放室Ｓ３から第二シール２におけるホルダ２１の均圧孔２１ｄを介して均圧室Ｓ４へ導入されて、第二シール２における摩擦リップ２２とピストンロッド１０４との摺動面、及びオイルシール１の主リップ１２とピストンロッド１０４との摺動面を潤滑している。
【００２１】
ここで、車両の走行中の衝撃に起因する大振幅の低周波振動によって、外筒１０１とピストンロッド１０４の軸方向相対運動が入力されると、ピストンロッド１０４の内端に取り付けられた不図示のピストンが内筒１０２内を軸方向相対移動することによって、その両側の油室間で、前記ピストンに設けられた制限流路を介してオイルＯが流通することによって、振動減衰力を発生する。またこのとき、オイルシール１の主リップ１２及びダストリップ１３と、第二シール２の摩擦リップ２２と、ロッドガイド１０３のガイドリング１０３ｄが、ピストンロッド１０４の外周面と摺動するので、これにより発生する摩擦力も、振動減衰力として作用する。したがって、衝撃が有効に緩和されると共に、それによる振動を速やかに減衰する。
【００２２】
そして、この形態においては、ピストンロッド１０４の外周面に対する第二シール２の摩擦リップ２２の摩擦力を付加していることによって、オイルシール１の主リップ１２の摩擦力を小さくすることができ、その結果、主リップ１２に加わる摺動負荷を軽減して、そのシール寿命を向上することができる。
【００２３】
悪路上の走行に起因する小振幅の高周波振動が入力された場合は、ピストンの制限流路でのオイルＯの流通が行われなくなるため、油室Ｓ１には、このような振動と対応する周期で衝撃圧力が発生する。しかし、第二シール２の摩擦リップ２２は、油室Ｓ１側を向いているため、ピストンロッド１０４及びその内端に設けられた不図示のピストンが、図１における上方へ相対移動することによる油室Ｓ１の衝撃圧力発生時には、摩擦によってピストンロッド１０４への緊迫力を増大する。そしてこれによって、有効な振動減衰力が得られる。
【００２４】
また、このとき、ロッドガイド１０３のガイドリング１０３ｄとピストンロッド１０４との間の隙間を介して開放室Ｓ３に導入された衝撃圧力は、ロッドガイド１０３に開設された連通孔１０３ｇを介してリザーブ室Ｓ２へ開放される。そして、オイルシール１と第二シール２との間の均圧室Ｓ４は、第二シール２のホルダ２１の均圧孔２１ｄを介して開放室Ｓ３と均圧されているので、衝撃圧力によるオイルシール１の主リップ１２の摺動負荷増大が防止され、また、第二シール２の摩擦リップ２２に両側から作用する圧力が相殺されるため、衝撃圧力による摩擦リップ２２の摺動負荷の増大も防止される。
【００２５】
図２は、本発明に係る往復動軸用密封装置の第二の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。この第二の形態は、上述した図１に示される構成に加えて、第二シール２におけるホルダ２１の内周部２１ａに、ゴム状弾性材料からなり先端側が大径となるチェックリップ２３を、摩擦リップ２２の外周側に位置して一体的に設けたものである。
【００２６】
詳しくは、チェックリップ２３は、先端がロッドガイド１０３におけるガイドフランジ部１０３ｂの外端面（油室Ｓ１と反対側の端面）に適当な面圧で密接しており、このため、ロッドガイド１０３と第二シール２との間の、図１における開放室Ｓ３に相当する空間は、チェックリップ２３によって、摩擦リップ２２側の導圧室Ｓ３ａと、その外周側の開放室Ｓ３ｂに分離されている。そして、ロッドガイド１０３の外周基部１０３ａに開設された連通孔１０３ｇは、リザーブ室Ｓ２と開放室Ｓ３ｂを互いに連通している。
【００２７】
以上の構成によれば、油室Ｓ１の圧力は、ロッドガイド１０３におけるガイドリング１０３ｄとピストンロッド１０４との摺動面間の隙間を介して導圧室Ｓ３ａに導入され、この導入された圧力は、摩擦リップ２２に対してはその緊迫力を増大する方向に作用し、チェックリップ２３に対しては、ロッドガイド１０３におけるガイドフランジ部１０３ｂとの面圧を低下させる方向に作用する。一方、オイルシール１と第二シール２の間の均圧室Ｓ４は、均圧孔２１ｄを介して開放室Ｓ３ｂと均圧しているので、オイルシール１の主リップ１２の緊迫力は、導圧室Ｓ３ａの圧力の影響を受けない。
【００２８】
そして、導圧室Ｓ３ａの圧力が一定値を超えて上昇すると、チェックリップ２３の先端がガイドフランジ部１０３ｂから離れるように開放動作し、その外周の開放室Ｓ３ｂから連通孔１０３ｇを介してリザーブ室Ｓ２へ圧力を開放する。したがって、摩擦リップ２２に、一定値以上の高圧が緊迫力として付加されることはない。また、長期使用によって摩擦リップ２２の内周面が経時的に摩耗した場合は、これに伴って摩擦リップ２２自体の弾性に由来する緊迫力は低下するが、上述のように、導圧室Ｓ３ａに導入される圧力は摩擦リップ２２の緊迫力として作用するので、摩耗等による緊迫力の低下がある程度補償され、長期にわたって摩擦力による振動減衰力を確保することができる。
【００２９】
なお、チェックリップ２３が導圧室Ｓ３ａの圧力を開放する時の圧力値は、チェックリップ２３を形成しているゴム状弾性材料の材質や肉厚、チェックリップ２３の突出長さ等によって、適切に設定することができる。
【００３０】
図３は、本発明に係る往復動軸用密封装置の第三の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。この第三の形態は、先に説明した図１に示される構成に加えて、第二シール２における摩擦リップ２２の外周に、エキステンションスプリング（ガータスプリングともいう）２４を嵌着したものである。そして、図１の形態において説明したように、本発明によれば、第二シール２におけるホルダ２１を、ロッドガイド１０３に圧入嵌着するものではないため、ロッドガイド１０３に圧入代を設定する必要がなく、その結果、第二シール２の配置スペースにある程度余裕が生じる結果、摩擦リップ２２にエキステンションスプリング２４を嵌着した構成とすることが可能になったものである。
【００３１】
したがって、この構成によれば、ピストンロッド１０４に対する摩擦リップ２２の緊迫力が、それ自体の弾性に由来する緊迫力と、エキステンションスプリング２４の緊迫力との和であるため、長期使用によって摩擦リップ２２の内周面が経時的に摩耗しても、エキステンションスプリング２４によって、ピストンロッド１０４に対する緊迫力、言い換えれば摩擦力が、ある程度補償される。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１の発明に係る往復動軸用密封装置によれば、オイルシールとロッドガイドとの間に配置された第二シールの外周部が、筒体に固定されたオイルシールとロッドガイドの外周部間に挟持されたものであるため、装着に際して、第二シールとロッドガイドを嵌合一体化する必要がなく、ロッドガイドを第二シールとの嵌合を目的として高精度に加工する必要もなく、したがって製造コストを低減して安価に提供することができる。
【００３３】
請求項２の発明に係る往復動軸用密封装置によれば、第二シールにおけるホルダの外周縁を、オイルシールの外周部に設けられた外周リップの内周に嵌合することによって、第二シールとオイルシールを一体物として取扱い、一度に組み込むことができるので、組立作業を迅速に行うことができる。
【００３４】
請求項３の発明に係る往復動軸用密封装置によれば、第二シールに設けたチェックリップが、ロッドガイドとの間の空間に導入される圧力が一定値を超えたときに開いて、この圧力を前記ロッドガイドに開設された連通孔へ開放するため、第二シールの摩擦リップに、一定値以上の高圧が緊迫力として付加されることはなく、しかも摩耗等による摩擦リップの緊迫力の低下が、前記導入圧力によって補償されるので、長期にわたって摩擦リップの摩擦力による振動減衰力を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る往復動軸用密封装置の第一の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。
【図２】本発明に係る往復動軸用密封装置の第二の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。
【図３】本発明に係る往復動軸用密封装置の第三の形態を、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。
【符号の説明】
１ オイルシール
１１ 補強環
１２ 主リップ
１３ ダストリップ
１４ 外周リップ
２ 第二シール
２１ ホルダ
２１ａ 内周部
２１ｂ 外周縁
２１ｄ 均圧孔
２２ 摩擦リップ
１０１ 外筒（筒体）
１０２ 内筒
１０３ ロッドガイド
１０３ｇ 連通孔
１０４ ピストンロッド（往復動軸）
Ｓ１ 油室（密封空間）
Ｓ２ リザーブ室
２３ チェックリップ
２４ エキステンションスプリング
Ｓ３，Ｓ３ｂ 開放室
Ｓ３ａ 導圧室
Ｓ４ 均圧室

Claims (3)

1. 筒体（１０１）と、その内周に設けられたロッドガイド（１０３）の内周を軸方向移動可能に貫通した往復動軸（１０４）との間に、前記ロッドガイド（１０３）の軸方向外側にあって内周端が前記往復動軸（１０４）の外周面と密接された主リップ（１２）を有するオイルシール（１）と、このオイルシール（１）と前記ロッドガイド（１０３）との間に配置された第二シール（２）が設けられ、この第二シール（２）は、内周端が前記往復動軸（１０４）の外周面と摺動可能であると共に、外周部が、前記筒体（１０１）に固定された前記オイルシール（１）とロッドガイド（１０３）の外周部間に挟持されたことを特徴とする往復動軸用密封装置。
2. 第二シール（２）が、オイルシール（１）とロッドガイド（１０３）の外周部間に挟持されたホルダ（２１）と、このホルダ（２１）の内周部（２１ａ）に一体的に設けられて往復動軸（１０４）の外周面と摺動可能な摩擦リップ（２２）とからなり、前記ホルダ（２１）の外周縁（２１ｂ）が、前記オイルシール（１）の外周部に設けられた外周リップ（１４）の内周に嵌合されたことを特徴とする請求項１に記載の往復動軸用密封装置。
3. 第二シール（３）に、ロッドガイド（１０３）との間の減圧室（Ｓ３）に導入される圧力が一定値を超えたときに開いて、この圧力を前記ロッドガイド（１０３）に開設された連通孔（１０３ｇ）から開放するチェックリップ（２３）が設けられたことを特徴とする請求項２に記載の往復動軸用密封装置。

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