JP2005090569A - 往復動軸用密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルシール１とダストシール２の間に侵入する外圧による密封性及び摩擦特性の不安定を解消する。
【解決手段】軸方向内側を向いた状態で往復動軸１１３の外周面に密接される主リップ１２が内側取付環１１の内周部に一体的に設けられたオイルシール１と、軸方向外側を向いた状態で往復動軸１１３の外周面に密接されるダストリップ２２が外側取付環２１の内周部に一体的に設けられたダストシール２とを備え、オイルシール１に、ダストシール２における外側取付環２１と密接される外圧シール１６が設けられている。この外圧シール１６によって、主リップ１２とダストリップ２２との間への外圧の侵入を遮断することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のエアサスペンションにおける油圧緩衝装置等の往復動軸を密封する往復動軸用密封装置に関する。

車両の油圧緩衝器（ショックアブソーバ）に用いられる往復動軸用密封装置の典型的な従来技術として、例えば下記の特許文献１及び特許文献２に記載されたものがある。
特開２０００−０４６０９２（第１図） 特開２００１−１７３７９７（第４図）

図７は、特許文献１の第１図に記載されたものと同種の往復動軸用密封装置を、油圧緩衝器の一部と共に、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図、図８は、同じく未装着状態の半断面図である。すなわち、この密封装置は、油圧緩衝器の内部の油液を密封対象とするオイルシール１０１と、外部からの塵埃や泥水の侵入を防止するダストシール１０２と、両シール１０１，１０２間に配置されたバックアップリング１０３とを備え、両シール１０１，１０２における金属環１０１ａ，１０２ａが、外筒１１１の開口端のカシメ部１１１ａとその内側のロッドガイド１１２との間に挟持されている。

オイルシール１０１は、金属製の取付環１０１ａに、軸方向内側（ロッドガイド１１２側）を向いた状態でピストンロッド１１３の外周面に密接される主リップ１０１ｂと、外筒１１１及びロッドガイド１１２との間を密封する外周リップ１０１ｃをゴム状弾性材料で一体成形（加硫接着）したものであり、ダストシール１０２は、金属製の取付環１０２ａに、軸方向外側を向いた状態でピストンロッド１１３の外周面に密接されるダストリップ１０２ｂをゴム状弾性材料で一体成形（加硫接着）したものである。また、バックアップリング１０３は、油圧緩衝器内部の油圧によるオイルシール１０１の主リップ１０１ｂの変形を抑制するものであって、ダストシール１０２における取付環１０２ａの内周部によって保持されている。

また、特許文献２に記載された往復動軸用密封装置は、外筒の開口端とロッドガイドとの間に挟持される金属製の取付環の内周部に、油圧緩衝器内部の油液を密封対象とする主リップと、外部からの塵埃や泥水の侵入を防止するダストリップを一体成形（加硫接着）したものである。

しかし、例えばエアサスペンションの場合、外筒の外側にエアスプリングが構成されるため、ダストシール１０２に外側から作用するエアＡの圧力が高圧になることがある。このため、図７及び図８（又は特許文献１）に示される従来の密封装置によれば、エアＡの圧力上昇によって、このエアＡの一部が、外筒１１１とダストシール１０２の取付環１０２ａとの間の微小隙間から、この取付環１０２ａとオイルシール１０１の取付環１０１ａとの微小隙間を介して、主リップ１０１ｂとダストリップ１０２ｂの間の密閉空間Ｂに圧入される。そして、この密閉空間Ｂ内のエア圧力は、ピストンロッド１１３の外周面に対する主リップ１０１ｂ及びダストリップ１０２ｂの緊迫力を低下させるように作用するため、密封性能の低下やピストンロッド１１３に対するフリクションの低下を来すことが懸念される。

また、特許文献２に記載された往復動軸用密封装置は、外筒内の油液を密封対象とする主リップと、外部からの塵埃や泥水の侵入を防止するダストリップを一つの取付環に一体に設けたものであるため、上述のような問題はない。しかしながら、取付環の軸方向両側にリップを成形するため、取付環の内周部に成形時のゴム流しのための溝を形成する必要があり、したがって主リップの耐圧設計が難しく、しかもバックアップリングの装着も困難であるため、主リップの耐圧性に問題があった。

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、オイルシールとダストシールの間に侵入する外圧による密封性及び摩擦特性の不安定を解消することにある。

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、軸方向内側を向いた状態で往復動軸の外周面に密接される主リップが内側取付環の内周部に一体的に設けられたオイルシールと、軸方向外側を向いた状態で前記往復動軸の外周面に密接されるダストリップが外側取付環の内周部に一体的に設けられたダストシールとを備え、前記オイルシールとダストシールのうちの一方に、前記オイルシールとダストシールのうちの他方の取付環と密接される外圧シールが設けられたものである。この外圧シールは、前記内側取付環と外側取付環の間から前記主リップとダストリップとの間への外圧の侵入を遮断するものである。

また、上述した技術的課題を有効に解決するための他の手段として、請求項２の発明に係る往復動軸用密封装置は、軸方向内側を向いた状態で往復動軸の外周面に密接される主リップが内側取付環の内周部に一体的に設けられたオイルシールと、軸方向外側を向いた状態で前記往復動軸の外周面に密接されるダストリップが外側取付環の内周部に一体的に設けられたダストシールとを備え、前記内側取付環及び前記外側取付環に、互いに密嵌される筒状嵌合面が形成されたものである。そして、この筒状嵌合面の密嵌によって、前記オイルシールとダストリップの一体化が図られると共に、前記主リップとダストリップ間への外圧の侵入を遮断するものである。

請求項１の発明に係る往復動軸用密封装置によれば、外圧が高圧になる条件下でも、オイルシールの内側取付環とダストシールの外側取付環の間から、オイルシールの主リップとダストシールのダストリップの間への外圧の侵入が、外圧シールによって遮断されるため、主リップとダストリップとの間の密閉空間が加圧されるのを防止して、前記主リップの良好な密封性を維持すると共に、往復動軸の軸方向往復動に対する所要のフリクションを確保することができる。

請求項２の発明に係る往復動軸用密封装置によれば、外圧が高圧になる条件下でも、オイルシールの内側取付環とダストシールの外側取付環の間から、オイルシールの主リップとダストシールのダストリップの間への外圧の侵入が、前記内側取付環に形成した筒状嵌合面と、前記外側取付環に形成した筒状嵌合面との密嵌部において遮断されるため、請求項１と同様の効果が実現される。しかも、機器への組み込み前に、オイルシールとダストリップを一体化することができるので、取扱いを容易にすることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。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、油圧緩衝器の一部と共に、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図、図２は、図１の形態による往復動軸用密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の半断面図である。

まず図１において、先に説明した図７と同様、参照符号１１１は車両の懸架装置における油圧緩衝器の外筒、１１２は外筒１１１の開口端近傍の内周に挿入されると共に不図示の内筒の開口端に取り付けられたロッドガイド、１１３はロッドガイド１１２の内周を貫通したピストンロッドである。ピストンロッド１１３は、請求項１に記載された往復動軸に相当するものである。

本発明の往復動軸用密封装置は、外筒１１１の開口端のカシメ部１１１ａとその内側のロッドガイド１１２との間に固定されていて、油圧緩衝器の内部の油液Ｏを密封対象とするオイルシール１と、外部からの塵埃や泥水等の侵入を防止するダストシール２と、バックアップリング３とを備える。

詳しくは、オイルシール１は、図２に示されるように、金属製の円盤状の内側取付環１１と、その内周部に一体的に設けられた主リップ１２と、内側取付環１１の外周部に一体的に設けられた外周リップ１３とを有する。主リップ１２及び外周リップ１３は、共に軸方向内側、すなわちロッドガイド１１２側を向いており、両リップ１２，１３の間に連続して形成され内側取付環１１の片面に一体的に被着された弾性膜部１４には、中間凸条１５が形成されている。また、主リップ１２における基部１２ａの軸方向外側を向いた背面には、複数の外圧シール１６が同心的に形成されている。この外圧シール１６は、図２に示される未装着状態では、内側取付環１１の背面よりも外側へ突出している。

主リップ１２、外周リップ１３、弾性膜部１４、中間凸条１５及び外圧シール１６は、連続したゴム状弾性材料で成形されており、すなわち、所定の金型内に、予め加硫接着剤を塗布した内側取付環１１をセットして、この内側取付環１１と金型内面との間に画成された環状のキャビティ内に、未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって、加硫成形と同時に内側取付環１１に加硫接着されたものである。

一方、ダストシール２は、金属製の円盤状の外側取付環２１と、その内周部に一体的に設けられたダストリップ２２とを有する。ダストリップ２２はゴム状弾性材料で成形されており、すなわちオイルシール１と同様、所定の金型内に、予め加硫接着剤を塗布した外側取付環２１をセットして、この外側取付環２１と金型内面との間に画成された環状のキャビティ内に、未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって、加硫成形と同時に外側取付環２１に加硫接着されたものである。

バックアップリング３は、適当な剛性を有し、耐摩耗性に優れると共に摩擦係数の著しく低い例えばＰＴＦＥ等の合成樹脂材で成形されたものであって、オイルシール１における主リップ１２と、ダストシール２における外側取付環２１の内周部２１ａとの間に介在される。

図１に示される装着状態では、オイルシール１が軸方向内側、ダストシール２が軸方向外側となるように配置され、オイルシール１における内側取付環１１とダストシール２における外側取付環２１が互いに重なり合った状態で、外筒１１１のカシメ部１１１ａと、ロッドガイド１１２における環状突起部１１２ａの間に挟持される。そして、オイルシール１における主リップ１２は、前記環状突起部１１２ａの内周に位置して、先端内周部がピストンロッド１１３の外周面に摺動可能に密接することによって、ロッドガイド１１２における環状突起部１１２ａの内周空間に達している内部の油液Ｏが軸周から外部へ漏れるのを阻止するものであり、ダストシール２におけるダストリップ２２の先端内周部が、ピストンロッド１１３の外周面に摺動可能に密接することによって、外部からの塵埃や泥水等の侵入を防止するものであり、バックアップリング３は、オイルシール１における主リップ１２の背面を支承することによって、油圧による主リップ１２の過大な変形を防止するものである。

一方、オイルシール１における外周リップ１３は、外筒１１１の内周面及びロッドガイド１１２における環状突起部１１２ａのテーパ状外周面に適当な圧縮状態で密接することによって、ロッドガイド１１２の外周からの油液Ｏの漏れを阻止すものである。また、オイルシール１における内側取付環１１に設けられた弾性膜部１４及び中間凸条１５は、外筒１１１のカシメ部１１１ａと、ロッドガイド１１２における環状突起部１１２ａによる内側取付環１１及び外側取付環２１に対するカシメ力の誤差を吸収し、かつ油液Ｏに対する密封機能を有するものである。

ここで、エアサスペンションにおいては、油圧緩衝器の外部にはエアチャンバ（不図示）が設けられ、このエアチャンバ内に、エアコンプレッサで加圧されたエアＡが供給されることによって、エアスプリングが構成される。そして、前記エアチャンバ内の加圧エアＡの圧力はダストシール２に作用するが、このダストシール２のダストリップ２２には、加圧エアＡの圧力がピストンロッド１１３の外周面に対する密接力として作用するため、ダストリップ２２とピストンロッド１１３の間からの加圧エアＡの侵入が有効に防止される。

また、エアチャンバ内の加圧エアＡは、外筒１１１のカシメ部１１１ａとダストシール２の外側取付環２１の外周部との間から、この外側取付環２１とオイルシール１の内側取付環１１との微小隙間へ侵入する。しかし、主リップ１２における基部１２ａの背面に形成された複数の外圧シール１６は、外筒１１１のカシメ部１１１ａとロッドガイド１１２における環状突起部１１２ａによる挟圧力によって、適当に圧縮された状態で、ダストシール２における外側取付環２１と密接しているので、加圧エアＡが内側取付環１１と外側取付環２１の間の微小隙間を内周側へ通過することができない。

したがって、主リップ１２とダストリップ２２の間の密閉空間Ｂへ加圧エアＡが侵入して、この密閉空間Ｂが蓄圧されることによって主リップ１２及びダストリップ２２の緊迫力が低下するのを防止することができる。その結果、ロッドガイド１１２における環状突起部１１２ａの内周空間に達している油液Ｏに対する主リップ１２の良好な密封性が維持されると共に、ピストンロッド１１３の軸方向往復動作に対する所要のフリクションが確保される。

また、互いに逆向きの主リップ１２とダストリップ２２を、単一の金属環に一体成形する場合と異なり、オイルシール１における内側取付環１１の内周部及びダストシール２における外側取付環２１の内周部に、成形時のゴム廻りのための切欠溝を形成する必要がなく、その分、主リップ１２（及びダストリップ２２）を、耐圧性に優れたものとすることができる。

次に図３は、本発明に係る往復動軸用密封装置の第二の形態を、油圧緩衝器の一部と共に、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図、図４は、図３の形態による往復動軸用密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の半断面図である。

この第二の形態において、上述した図１及び図２に示される第一の形態と異なるところは、外圧シール１６を、オイルシール１における内側取付環１１の外周部に、外周リップ１３と逆向きに設け、この外周リップ１３を、ダストシール２における外側取付環２１の外周部に形成した環状溝２１ｂの外周面と外筒１１１の内周面に適当なつぶし代で密接させたことにある。その他の部分は、基本的に図１及び図２と同様であるため、同一の符号を付して示し、その重複説明は省略する。

上記構成において、油圧緩衝器の外部に設けられたエアチャンバ（不図示）内の加圧エアＡは、外筒１１１のカシメ部１１１ａとダストシール２の外側取付環２１の外周部との間から、この外側取付環２１とオイルシール１の内側取付環１１との微小隙間へ侵入しようとする。しかし、前記内側取付環１１の外周部に設けられた外圧シール１６が、ダストシール２の外側取付環２１に形成された環状溝２１ｂの外周面と外筒１１１の内周面との間に圧縮状態で介在しているので、加圧エアＡは、内側取付環１１と外側取付環２１の間へ侵入することができない。したがって、第一の形態と同様、主リップ１２とダストリップ２２の間の密閉空間Ｂが加圧エアＡの侵入により蓄圧されるのを防止して、油液Ｏに対する主リップ１２の良好な密封性が維持すると共に、ピストンロッド１１３の軸方向往復動作に対する所要のフリクションを確保することができる。

なお、上述した第一及び第二の形態においては、外圧シール１６をオイルシール１側に設けたが、これをダストシール２側に設けて、オイルシール１における内側取付環１１と密接させても、同様の効果を実現することができる。

次に図５は、本発明に係る往復動軸用密封装置の第三の形態を、油圧緩衝器の一部と共に、軸心を通る平面で切断して示す装着状態の半断面図、図６は、図５の形態による往復動軸用密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の半断面図である。

この第三の形態において、先に説明した図１及び図２に示される第一の形態と異なるところは、図６に示されるように、オイルシール１における内側取付環１１に、円周方向へ連続した環状段差部１１ａが形成される一方、ダストシール２における外側取付環２１の内周部に、環状段差部１１ａと対応する円形凹部２１ｃが形成されていることにある。詳しくは、環状段差部１１ａは、その内周側がロッドガイド１１２と反対側へ突出するように形成され、円形凹部２１ｃは、外側取付環２１におけるロッドガイド１１２側（オイルシール１側）の面に形成されている。環状段差部１１ａの軸方向高さは、円形凹部２１ｃの軸方向深さとほぼ同等であり、環状段差部１１ａの外径は、円形凹部２１ｃの内径よりも僅かに大径である。

すなわち、オイルシール１の内側取付環１１に形成された環状段差部１１ａは、ダストシール２の外側取付環２１に形成された円形凹部２１ｃに圧入することによって、前記環状段差部１１ａにおける筒状外周面１１ｂと、前記円形凹部２１ｃにおける内向き筒状面２１ｄは、適当な締め代をもって密嵌され、また、これによって、オイルシール１（内側取付環１１）とダストシール２（外側取付環２１）は、互いに一体化することができるようになっている。なお、筒状外周面１１ｂ及び内向き筒状面２１ｄは、請求項２に記載された筒状嵌合面に相当するもので、互いに隙間なく密接されるように、平滑に仕上げられている。

その他の部分は、基本的に図１及び図２と同様であるため、同一の符号を付して示し、その説明は省略する。なお、オイルシール１における主リップ１２には、その緊迫力を補償するためのガータスプリング１７が装着されている。

上記構成において、油圧緩衝器の外部に設けられたエアチャンバ（不図示）内の加圧エアＡは、外筒１１１のカシメ部１１１ａとダストシール２の外側取付環２１の外周部との間から、この外側取付環２１とオイルシール１の内側取付環１１との微小隙間へ侵入しようとする。しかし、前記内側取付環１１における筒状外周面１１ｂと、外側取付環２１における内向き筒状面２１ｄが、互いに締め代をもって密着された状態にあるため、この部分より内周側へ加圧エアＡが通過することができない。したがって、第一の形態と同様、主リップ１２とダストリップ２２の間の密閉空間Ｂが加圧エアＡの侵入により蓄圧されるのを防止して、油液Ｏに対する主リップ１２の良好な密封性が維持すると共に、ピストンロッド１１３の軸方向往復動作に対する所要のフリクションを確保することができる。

また、オイルシール１とダストシール２が、別体として製作されるため、先の第一の形態と同様、主リップ１２（及びダストリップ２２）を、耐圧性に優れたものとすることができる。しかも、図６に示される分離状態から、オイルシール１の内側取付環１１に形成された環状段差部１１ａを、ダストシール２の外側取付環２１に形成された円形凹部２１ｃに圧入することによって、主リップ１２と外側取付環２１の間にバックアップリング３を介在させた状態で、オイルシール１とダストシール２を互いに一体化することができる。そしてこの一体化は、図５に示されるように組み込まれる前に行われるため、オイルシール１、ダストシール２及びバックアップリング３を、互いに一体の、単一の密封装置として取り扱うことができる。

なお、図５に示される例とは逆に、ダストシール２における外側取付環２１の内周部に、ロッドガイド１１２側へ突出した円形凸部を形成して、この円形凸部を、オイルシール１における内側取付環１１にロッドガイド１１２側へ突出した形状に形成した環状段差部１１ａの内周に圧入嵌合することによって、内側取付環１１と外側取付環２１が筒状面同士で互いに密嵌される構成とすることもできる。

本発明に係る往復動軸用密封装置の第一の形態を、油圧緩衝器の一部と共に、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１の形態による往復動軸用密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の半断面図である。 本発明に係る往復動軸用密封装置の第二の形態を、油圧緩衝器の一部と共に、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の形態による往復動軸用密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の半断面図である。 本発明に係る往復動軸用密封装置の第三の形態を、油圧緩衝器の一部と共に、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５の形態による往復動軸用密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す未装着状態の半断面図である。 特許文献１の第１図に記載されたものと同種の従来の往復動軸用密封装置を、油圧緩衝器の一部と共に、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７の往復動軸用密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す未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 内側取付環
１１ａ 環状段差部
１１ｂ 筒状外周面（筒状嵌合面）
１２ 主リップ
１２ａ 基部
１３ 外周リップ
１４ 弾性膜部
１５ 中間凸条
１６ 外圧シール
２ ダストシール
２１ 外側取付環
２１ｃ 円形凹部
２１ｄ 内向き筒状面（筒状嵌合面）
２２ ダストリップ
３ バックアップリング
１１１ 外筒
１１２ ロッドガイド
１１３ ピストンロッド（往復動軸）
Ａ 加圧エア
Ｂ 密閉空間
Ｏ 油液

Claims (2)

1. 軸方向内側を向いた状態で往復動軸（１１３）の外周面に密接される主リップ（１２）が内側取付環（１１）の内周部に一体的に設けられたオイルシール（１）と、軸方向外側を向いた状態で前記往復動軸（１１３）の外周面に密接されるダストリップ（２２）が外側取付環（２１）の内周部に一体的に設けられたダストシール（２）とを備え、前記オイルシール（１）とダストシール（２）のうちの一方に、前記オイルシール（１）とダストシール（２）のうちの他方の取付環と密接される外圧シール（１６）が設けられたことを特徴とする往復動軸用密封装置。
2. 軸方向内側を向いた状態で往復動軸（１１３）の外周面に密接される主リップ（１２）が内側取付環（１１）の内周部に一体的に設けられたオイルシール（１）と、軸方向外側を向いた状態で前記往復動軸（１１３）の外周面に密接されるダストリップ（２２）が外側取付環（２１）の内周部に一体的に設けられたダストシール（２）とを備え、前記内側取付環（１１）及び前記外側取付環（２１）に、互いに密嵌される筒状嵌合面（１１ｂ，２１ｄ）が形成されたことを特徴とする往復動軸用密封装置。

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