JP2009058051A - 往復動軸用密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた密封性と摩擦力の低減の双方を満足した往復動軸用密封装置を提供する。
【解決手段】互いに軸方向反対側を向いたオイルリップ１１及びダストリップ１２を備え、オイルリップ１１の内周面に、軸２の外周面と密接されるメインエッジ１１ａと、それより根元１１ｃ側で軸２の外周面に密接されるサブエッジ１１ｂが形成され、オイルリップ１１及びダストリップ１２の内周面がＰＴＦＥ皮膜１７でコーティングされると共に、このＰＴＦＥ皮膜１７のうち、サブエッジ１１ｂの内周面の領域に粗面１７ａが形成される。このため、ＰＴＦＥ皮膜１７の有する自己潤滑性及びサブエッジ１１ｂに形成された粗面１７ａによる潤滑油膜保持作用の協働によって、摩擦力が低減される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば油圧緩衝器のピストンロッドなど、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。

二輪車における油圧緩衝器（フロントフォーク又はリヤクッション）のピストンロッド等の軸周シール手段として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は、例えば下記の特許文献１に記載されたものが知られている。
特開平１１−６３０７２号公報

図２は、特許文献１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、軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。すなわち、この密封装置１００は、金属環１０４の内周部にゴム状弾性材料によって一体的に成形されたオイルリップ１０１及びダストリップ１０２と、前記金属環１０４の外周部にゴム状弾性材料によって一体的に成形された外周シール部１０３とを有する。そして外周シール部１０３が、油圧緩衝器のハウジング３００の端部内周面に圧入固定され、オイルリップ１０１が、ピストンロッド２００の外周面に摺動可能に密接されることによって、油圧緩衝器の内部空間Ａの作動油が外部空間Ｂへ流出するのを阻止するものであり、ダストリップ１０２は、ピストンロッド２００の外周面に摺動可能に密接されることによって、外部空間Ｂから異物が油圧緩衝器の内部空間Ａへ侵入するのを阻止するものである。

ところで、二輪車のフロントフォークやリヤクッションに求められる基本的な機能は、衝撃や振動の入力に対する適切な減衰力の発生及びその性能の維持にある。これに対し、密封装置１００の設計は、密封性や耐圧性を重視したものとなっており、このためオイルリップ１０１の内周面を、先端近傍のメインエッジ１０１ａと、それよりダストリップ１０２側に位置するサブエッジ１０１ｂを有する形状としている。

しかしながら、二輪車でも四輪車と同様、近年は乗り心地の向上の要求が高まっており、具体的には、段差を乗り越えた時の衝撃（ショック感）や、路面の凹凸によるゴツゴツ感の低減が要求されている。このため、密封装置１００においては、ピストンロッド２００に対するオイルリップ１０１及びダストリップ１０２の摩擦力の低減を図ることが必要であるが、オイルリップ１０１の内周面に、メインエッジ１０１ａのほか、密封性及び耐圧性の向上のためにサブエッジ１０１ｂを設けると、摩擦力が高くなってしまう問題があった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、優れた密封性及び耐圧性と、摩擦力の低減の双方を満足した往復動軸用密封装置を提供することにある。

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、本発明に係る往復動軸用密封装置は、軸方向相対移動可能な軸の外周を密封する密封装置であって、互いに軸方向反対側を向いたオイルリップ及びダストリップを備え、前記オイルリップの内周面に、前記軸の外周面と密接されるメインエッジと、それより前記オイルリップの根元側で前記軸の外周面に密接されるサブエッジが形成され、前記オイルリップ及びダストリップの内周面がＰＴＦＥ皮膜でコーティングされると共に、このＰＴＦＥ皮膜のうち、前記サブエッジの内周面の領域に粗面が形成されたものである。なお、ＰＴＦＥは、ポリテトラフルオロエチレン（四フッ化エチレン樹脂）の略称である。

上記構成において、オイルリップのメインエッジは、最も内側で作動油に対するシールを行うものであり、サブエッジは、オイルリップの中腹を内周側から支承すると共に、メインエッジの摺動部を外側へ向けて通過した作動油に対するシールを行うものであり、ダストリップは、外部からの異物の侵入を遮断するものである。

オイルリップ及びダストリップの内周面にコーティングされたＰＴＦＥ皮膜は摩擦係数が著しく低いため、オイルリップと軸との摺動面に作動油による十分な潤滑油膜が形成されにくい微小ストロークでの往復動においても、摩擦力が有効に低減される。また、ＰＴＦＥ皮膜でコーティングされたサブエッジの内周面の粗面加工による微細凹凸には油潤滑膜が保持されやすく、しかも低摩擦であることによってサブエッジの内周面の摩耗が抑制されるので、前記微細凹凸が摩滅しにくくなり、摩擦低減効果が長期間維持される。したがって、オイルリップの内周面を、密封性の向上のためにメインエッジとサブエッジによる二段エッジとしたにも拘らず、十分に摩擦力が低減される。

本発明に係る往復動軸用密封装置によれば、オイルリップの内周面にメインエッジとサブエッジを形成したことによって優れた密封性を奏すると共に、オイルリップ及びダストリップの内周面にコーティングされたＰＴＦＥ皮膜の有する自己潤滑性及びオイルリップのサブエッジに形成された粗面による潤滑油膜保持作用の協働によって、摩擦力が低減されるので、優れた密封性と摩擦力の低減が実現される。

以下、本発明に係る往復動軸用密封装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る往復動軸用密封装置の最良の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。

図１に示されるように、本発明に係る往復動軸用密封装置（以下、単に密封装置という）１は、金属環１４と、その内周部にゴム状弾性材料によって一体的に成形され、互いに軸方向反対側を向いたオイルリップ１１及びダストリップ１２と、金属環１４の外周部にゴム状弾性材料によって一体的に成形された外周シール部１３と、オイルリップ１１及びダストリップ１２の外周に装着されたエキステンションスプリング１５，１６とを備える。オイルリップ１１、ダストリップ１２及び外周シール部１３は、不図示の金型内に、予め加硫接着剤を塗布した金属環１４を位置決めセットし、型締めにより金属環１４と金型内面との間に画成された環状のキャビティ内に、成形用未加硫ゴム材料を充填して加熱・加圧することにより、加硫成形と同時に金属環１４と加硫接着されたものである。

金属環１４は、金属のプレス成形品であって、外周筒部１４ａと、その軸方向一端（装着状態において外部空間Ｂ側を向く端部）から内周側へ断面略Ｕ字形に折り返された形状に延びる折り返し部１４ｂと、更にそこから、軸心Ｏと直交する平面状をなして内周側へ延びる内周フランジ部１４ｃとからなる。

オイルリップ１１は、金属環１４の内周フランジ部１４ｃから折り返し部１４ｂと反対側へ向けて、先端が小径となる略円錐筒状をなして延び、内周に、先端近傍に位置するメインエッジ１１ａと、それより根元部１１ｃ側の、オイルリップ１１の中腹部に位置するサブエッジ１１ｂが、それぞれ略Ｖ字形の断面形状をなして円周方向へ連続して突出形成されている。

ダストリップ１２は、根元部１２ｂが金属環１４の内周フランジ部１４ｃの内周側を介して、オイルリップ１１の根元部１１ｃと連続しており、前記根元部１２ｂから、オイルリップ１１と反対側へ向けて、先端が小径となる略円錐筒状をなして延び、先端近傍の内周に、アール状の凸面をなす対ダスト用シールエッジ１２ａが円周方向へ連続して突出形成されている。

外周シール部１３は、金属環１４の外周筒部１４ａ及び折り返し部１４ｂを包み込むように成形されたものであって、内周部が金属環１４の内周フランジ部１４ｃに沿って延びて、オイルリップ１１及びダストリップ１２の根元部１１ｃ，１２ｂと連続している。

エキステンションスプリング１５，１６は、金属製のコイルスプリングを環状に繋げたものであって、オイルリップ１１におけるメインエッジ１１ａの外周側に形成された溝部及びダストリップ１２における対ダスト用シールエッジ１２ａの外周側に形成された溝部にそれぞれ嵌着され、オイルリップ１１及びダストリップ１２の緊迫力及び径方向追随性を補償するものである。

オイルリップ１１及びダストリップ１２の内周面は、オイルリップ１１におけるメインエッジ１１ａからダストリップ１２における対ダスト用シールエッジ１２ａにかけて、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）皮膜１７でコーティングされており、このＰＴＦＥ皮膜１７によるコーティング面のうち、オイルリップ１１におけるサブエッジ１１ｂの内周面の領域には梨地状の粗面１７ａが形成されている。すなわち、サブエッジ１１ｂの内周面は、他の部分のＰＴＦＥ皮膜１７に比較して表面粗さが著しく大きいものとなっている。

なお、ＰＴＦＥ皮膜１７の粗面１７ａは、予め金属環１４にオイルリップ１１、ダストリップ１２及び外周シール部１３を一体成形する過程で、ゴム状弾性材料からなるサブエッジ１１ｂの表面を粗面状に形成し、これにコーティングしたＰＴＦＥ皮膜１７に、ゴム状弾性材料の表面凹凸に倣った凹凸面が形成されたものである。

上述の構成を備える密封装置１は、例えば二輪車におけるフロントフォークやリヤクッションなど油圧緩衝器のピストンロッド２の軸周シール手段として用いられる。そして、前記油圧緩衝器のハウジング３の内周面に、オイルリップ１１が内部空間Ａを向くようにして、外周シール部１３が適当なつぶし代をもって圧入固定され、オイルリップ１１及びダストリップ１２の内周に形成されたメインエッジ１１ａ、サブエッジ１１ｂ及び対ダスト用シールエッジ１２ａが、ハウジング３の内周からフロントフォーク内部へ挿通されて軸方向相対移動可能なピストンロッド２の外周面に、摺動可能に密接されるものである。なお、ピストンロッド２は、請求項１に記載された軸に相当する。

オイルリップ１１は、内周に形成されたメインエッジ１１ａがピストンロッド２の外周面に適当な締め代をもって摺動可能に密接することによって、油圧緩衝器の内部空間Ａの作動油を封止するものである。また、ダストリップ１２は、対ダスト用シールエッジ１２ａがピストンロッド２の外周面に適当な締め代をもって摺動可能に密接することによって、外部空間Ｂから異物が内部空間Ａへ侵入するのを阻止するものである。

オイルリップ１１におけるサブエッジ１１ｂは、ピストンロッド２が図１における下方へ移動した場合に、内部空間Ａから、ピストンロッド２の外周面に付着した状態でメインエッジ１１ａの摺動部を上方へ向けて通過した作動油を掻き取る機能を有する。掻き取られた作動油は、ピストンロッド２が図１における上方へ移動する過程で、ピストンロッド２の外周面に対する接触角度の小さい斜面１１ｄからメインエッジ１１ａの摺動部へ介入して通過し、内部空間Ａへ戻される。また、このサブエッジ１１ｂは、オイルリップ１１の軸方向中間部を内周側から支承するので、内部空間Ａの圧力（内圧）によってオイルリップ１１の内周面全体がピストンロッド２の外周面にベタ当たりするのを防止する機能を有する。

そして、オイルリップ１１及びダストリップ１２の内周面にコーティングされたＰＴＦＥ皮膜１７は摩擦係数が著しく低いものである。このため、オイルリップ１１とピストンロッド２との摺動面に作動油による十分な潤滑油膜が形成されにくい微小ストロークでの往復動においても、摩擦力が有効に低減される。また、このＰＴＦＥ皮膜１７のうちオイルリップ１１におけるサブエッジ１１ｂの内周面の領域に形成された梨地状の粗面１７ａによって、ピストンロッド２の外周面との間に作動油の一部による潤滑油膜が保持されやすいものとなる。したがって、ＰＴＦＥ皮膜１７の有する自己潤滑性とＰＴＦＥ皮膜１７に形成された粗面１７ａによる潤滑油膜保持作用との協働によって、ピストンロッド２の外周面との摺動による摩擦力が著しく低減される。

なお、粗面１７ａはメインエッジ１１ａの内周面ではなく、その外側のサブエッジ１１ｂの内周面の領域に設けられているので、粗面１７ａによる密封性の低下は軽微に抑えられる。むしろ、ピストンロッド２の外周面との摺動時における摩擦力が著しく低減される結果、メインエッジ１１ａやサブエッジ１１ｂ及び対ダスト用シールエッジ１２ａの摺動に伴うスティック−スリップ現象によるオイルリップ１１やダストリップ１２の振動が防止されるので、密封性の向上を図ることができる。

しかも、ＰＴＦＥ皮膜１７は低摩擦であることによってその摩耗が抑制され、ＰＴＦＥ皮膜１７自体も耐摩耗性を有するため、粗面１７ａによる微細凹凸が摩滅しにくく、したがって、潤滑油膜保持作用による摩擦低減効果が長期間維持される。

なお、上述の形態では、粗面１７ａを梨地状としたが、無数の微細な条痕等によるものであっても良い。

本発明に係る往復動軸用密封装置の最良の形態を、その軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。 従来の往復動軸用密封装置を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。

符号の説明

１ 往復動軸用密封装置
１１ オイルリップ
１１ａ メインエッジ
１１ｂ サブエッジ
１１ｃ，１２ｂ 根元部
１２ ダストリップ
１２ａ 対ダスト用シールエッジ
１３ 外周シール部
１４ 金属環
１５，１６ エキステンションスプリング
１７ ＰＴＦＥ皮膜
１７ａ 粗面
２ ピストンロッド（軸）
３ ハウジング
Ａ 内部空間
Ｂ 外部空間

Claims (1)

1. 軸方向相対移動可能な軸の外周を密封する密封装置であって、互いに軸方向反対側を向いたオイルリップ及びダストリップを備え、前記オイルリップの内周面に、前記軸の外周面と密接されるメインエッジと、それより前記オイルリップの根元側で前記軸の外周面に密接されるサブエッジが形成され、前記オイルリップ及びダストリップの内周面がＰＴＦＥ皮膜でコーティングされると共に、このＰＴＦＥ皮膜のうち、前記サブエッジの内周面の領域に粗面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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