JP2009191992A

JP2009191992A - 油圧緩衝器用密封装置

Info

Publication number: JP2009191992A
Application number: JP2008034525A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Ozawa; 賢太郎小澤
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2009-08-27

Abstract

【課題】油圧緩衝器のピストンロッド４の軸封手段として用いられる密封装置１００において、チェックリップ１０５の開弁圧を低下させることによる主リップ１０２の密封性の維持及び摺動抵抗の低減と、逆圧時のチェックリップ１０５の反転防止を両立可能とする。
【解決手段】ピストンロッド４の外周面に摺動可能に密接される主リップ１０２と、その外周側に設けられて外周側へ傾斜したテーパ状に延びて弁座面３ｂと軸方向に対向されたチェックリップ１０５を備え、このチェックリップ１０５は、外周側の空間Ｓ４よりも内周側の空間Ｓ３の流体圧力が高圧となった場合にはその差圧によって弁座面３ｂから離れ、内周側の空間Ｓ３よりも外周側の空間Ｓ４の流体圧力が高圧となった場合にはその差圧によって弁座面３ｂに押し付けられて前記流体の流通を遮断するものであって、弁座面３ｂと反対側を向いた面のうちリップ先端部から適宜離れた位置に所要数の凹部１０５ｃが形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧緩衝器のピストンロッドの軸封手段として用いられる密封装置に関する。

車両の油圧緩衝器（ショックアブソーバ）には、ピストンロッドの軸周をシールするための密封装置が設けられている。図４は、従来の密封装置を、複筒式の油圧緩衝器の一部と共に軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。

図４に示される複筒式の油圧緩衝器は、外筒１及び内筒２と、この外筒１及び内筒２の端部に跨って取り付けられたロッドガイド３と、このロッドガイド３の内周に軸方向移動可能に挿通されると共に、内端に、前記内筒２の内周に軸方向摺動可能に内挿された不図示のピストンが取り付けられたピストンロッド４と、ロッドガイド３の軸方向外側に配置されると共に外筒１の開口端部内周に固定されてピストンロッド４の外周をシールする密封装置５を備える。

密封装置５は、平ワッシャ状の金属環５１と、ゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂で前記金属環５１に一体的に成形された主リップ５２、ダストリップ５３、外周リップ５４及びチェックリップ５５からなる。

このうち主リップ５２は、金属環５１の内周部から油圧緩衝器内を向いて延びていて、外周にガータスプリング５６が嵌着され、ピストンロッド４の外周面に摺動可能に密接されることによって、内筒２の内周の油室Ｓ１内の作動油が、ピストンロッド４の外周から外部へ漏洩するのを防止するものである。またダストリップ５３は、金属環５１の内周部から主リップ５２と反対側（外側）を向いて延びていて、ピストンロッド４の外周面に摺動可能に密接され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、外周リップ５４は、金属環５１の外周部に設けられていて、ロッドガイド３の外周部と外筒１との間に圧縮状態に介在されることによって、ロッドガイド３と外筒１との間からの前記作動油及びガスの漏洩を防止するものである。

チェックリップ５５は、金属環５１の径方向中間部に主リップ５２の外周側に位置して設けられていて、外周側へ開いたテーパ状に延び、先端部がロッドガイド３に形成された弁座面３ｂに接離可能に密接されている。

そして、ピストンロッド４が外部へ突出する方向へ軸方向移動する過程では、これと一体である不図示のピストンの移動によって油室Ｓ１の容積が減少するので、この油室Ｓ１内の作動油の一部がロッドガイド３の内周面とピストンロッド４の外周面との間の隙間Ｇを通って、主リップ５２が収容された主リップ室Ｓ３に流入する。このため、油室Ｓ１内の作動油の圧力が上昇し、チェックリップ５５の外周側の開放室Ｓ４より高圧になると、その差圧によってチェックリップ５５が開いて弁座面３ｂから離れて開弁し、主リップ室Ｓ３内の作動油が、前記開放室Ｓ４からロッドガイド３に開設された連通孔３ｄを介してリザーバ室Ｓ２へ流れる。また、リザーバ室Ｓ２から連通孔３ｄを介して開放室Ｓ４に導入される圧力が、主リップ室Ｓ３より高圧になる逆圧状態では、その差圧によってチェックリップ５５が弁座面３ｂに押し付けられ、リザーバ室Ｓ２内のガスが前記主リップ室Ｓ３へ逆流するのを阻止する逆止弁として機能するものである。

したがってこの種の密封装置５において、チェックリップ５５は、主リップ室Ｓ３の圧力上昇を一定以下に保つことによって主リップ５２の密封性を維持すると共に、油室Ｓ１へのガスの流入による油圧緩衝器の減衰性能の低下を防止するものである（例えば下記の特許文献１参照）。
実開平５−３７３９号公報

上述のような密封装置５は、主リップ室Ｓ３の圧力上昇を極力抑えて主リップ５２の密封性を維持し、かつピストンロッド４の外周面に対する主リップ５２の摩擦抵抗を極力抑えて乗り心地を向上させる観点から、チェックリップ５５の開弁圧を低下させることによって主リップ室Ｓ３の上昇圧力を速やかに開放できるようにする必要がある。ところが、チェックリップ５５の開弁圧を低下させるためにその肉厚を薄くしたり、つぶし代を小さくしたりした場合は、リザーバ室Ｓ２（開放室Ｓ４）の圧力が上昇することによる逆圧時にチェックリップ５５が内周側へ反転しやすくなり、リザーバ室Ｓ２内のガスが主リップ室Ｓ３へ逆流するのを阻止する機能が損なわれる懸念があった。

また、特許文献１のように、チェックリップの反転を防止する目的でこのチェックリップにリブを設けた場合は、チェックリップの剛性が高まることによって開弁圧が高くなってしまうので、主リップの密封性を維持すると共にフリクションを低減することが困難であった。しかもリブによってチェックリップの密接幅が小さくなるため、リザーバ室内の圧力が上昇した時の逆止機能を向上させることも困難であった。

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、油圧緩衝器のピストンロッドの軸封手段として用いられる密封装置において、チェックリップの開弁圧を低下させることによる主リップの密封性の維持及び摺動抵抗の低減と、逆圧時のチェックリップの反転防止を両立可能とすることにある。

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、本発明に係る油圧緩衝器用密封装置は、ピストンロッドの外周面に摺動可能に密接される主リップと、その外周側に設けられて外周側へ傾斜したテーパ状に延びて弁座面と軸方向に対向されたチェックリップとを備え、このチェックリップは、その外周側の空間よりも内周側の空間の流体圧力が高圧となった場合にはその差圧によって前記弁座面から離れて前記流体の流通を許容し、内周側の空間よりも外周側の空間の流体圧力が高圧となった場合にはその差圧によって前記弁座面に押し付けられて前記流体の流通を遮断するものであって、前記弁座面と反対側を向いた面のうちリップ先端部から適宜離れた位置に所要数の凹部が形成されたものである。また、この構成において一層好ましくは、凹部がチェックリップの周方向へ互いに平行に延びる複数の溝からなるものである。

上記構成によれば、チェックリップの剛性が、弁座面と反対側を向いた面に形成された凹部によって低下し、すなわち開弁圧が低下するので、内周側（主リップ側）の空間の流体圧力の上昇幅が比較的小さくても、チェックリップが弁座面から離れるように変形されて速やかに開弁する。このため主リップに作用する流体圧力が低く抑えられて密封性の維持及びピストンロッドとの摺動抵抗の低減が図られる。

逆に、外周側の空間の流体圧力が内周側の空間より高圧となる逆圧時は、その差圧によってチェックリップが弁座面に押し付けられる。そしてチェックリップの凹部がリップ先端部から適宜離れた位置に形成されているので、前記差圧によるチェックリップの変形がその先端部より適宜離れた位置で大きくなる。このため、弁座面に対するチェックリップの密接幅が大きくなって優れた逆止弁機能を奏すると共に、内周側への反転が起こりにくくなる。

本発明に係る油圧緩衝器用密封装置によれば、チェックリップの開弁圧の低下による主リップの密封性の維持及び摺動抵抗の低減と、逆圧時のチェックリップの反転防止及び密封性の向上を両立することができる。

以下、本発明に係る油圧緩衝器用密封装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る油圧緩衝器用密封装置を、複筒式の油圧緩衝器の一部と共に軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図、図２はその作用を説明するための要部断面図、図３は、溝の断面形状の変更例を示す要部断面図である。

まず図１に示される複筒式の油圧緩衝器は、外筒１及び内筒２と、外筒１の開口端近傍の内周に挿入されると共に内筒２の開口端に取り付けられたロッドガイド３と、このロッドガイド３の内周を貫通して内筒２の内周に軸方向移動可能に挿入されると共に内端に内筒２の内周に軸方向摺動可能に内挿された不図示のピストンが取り付けられたピストンロッド４と、ロッドガイド３の軸方向外側に配置されると共に外筒１の開口端部に固定されてピストンロッド４の外周をシールする密封装置１００を備え、内筒２の内周は、作動油が充填された油室Ｓ１となっており、外筒１と内筒２の間は、ガスが封入されたリザーバ室Ｓ２となっている。

ロッドガイド３は、内周面に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軸受スリーブ３１が装着され、軸方向外側（油室Ｓ１及びリザーバ室Ｓ２と反対側）を向いた端部には、最も内周側の環状凹部３ａと、その外周から軸方向外側へ隆起して軸心Ｏと略直交する平面をなす弁座面３ｂと、更にその外周にあって最も軸方向外側へ隆起した環状凸部３ｃが形成されている。

密封装置１００は、外筒１の開口端部を内周へ屈曲させたカシメ部１ａとロッドガイド３の環状凸部３ｃによって挟持・固定された平ワッシャ状の金属環１０１と、この金属環１０１にゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂で一体的に成形された主リップ１０２、ダストリップ１０３、外周リップ１０４及びチェックリップ１０５からなる。

密封装置１００における主リップ１０２は、金属環１０１の内周部から油圧緩衝器内を向いて延びていて、外周にガータスプリング１０６が嵌着されており、ロッドガイド３の環状凹部３ａによる主リップ室Ｓ３内へ入り込んだ状態で、ピストンロッド４の外周面に摺動可能に密接されることによって、油室Ｓ１内の作動油がピストンロッド４の外周から外部へ漏洩するのを防止するものである。なお、主リップ室Ｓ３は請求項１に記載された内周側の空間に相当する。

密封装置１００におけるダストリップ１０３は、金属環１０１の内周部から主リップ１０２と反対側（外側）を向いて延びていて、ピストンロッド４の外周面に摺動可能に密接され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、外周リップ１０４は、適当な圧縮状態で外筒１の内周面及びロッドガイド３の環状凸部３ｃの外周面に密接することによって、ロッドガイド３と外筒１との間から作動油及びガスが外部へ漏れるのを防止するものである。

密封装置１００におけるチェックリップ１０５は、金属環１０１の径方向中間部に主リップ１０２の外周側に位置して設けられていて、図２（Ａ）に示されるように、外周側へ開いたテーパ状に延びており、装着状態では図２（Ｂ）に示されるように、ロッドガイド３の弁座面３ｂに、軸方向に対向されると共に接離可能に密接されている。このチェックリップ１０５とロッドガイド３における環状凸部３ｃとの間には開放室Ｓ４が画成され、この開放室Ｓ４は、ロッドガイド３の外周部に開設された連通孔３ｄを介してリザーバ室Ｓ２とを互いに連通している。なお、開放室Ｓ４は請求項１に記載された外周側の空間に相当する。

チェックリップ１０５におけるロッドガイド３の弁座面３ｂと反対側を向いた面、言い換えれば開放室Ｓ４側の面１０５ｂには、このチェックリップ１０５の先端部１０５ａから適宜離れた位置に、凹部として、周方向へ互いに平行に延びる複数の溝１０５ｃが形成されている。図２に示される例では、溝１０５ｃの断面形状は矩形状となっている。

次に、図１に示される油圧緩衝器の動作について説明すると、油室Ｓ１内の作動油の一部は、ロッドガイド３の軸受スリーブ３１の内周面とピストンロッド４の外周面との間の隙間Ｇを通って主リップ室Ｓ３内に導入されることにより、軸受スリーブ３１とピストンロッド４との摺動部及び密封装置１００の主リップ１０２とピストンロッド４との摺動部を潤滑している。

また、車両の走行中の衝撃によって外筒１とピストンロッド４の軸方向相対運動が入力されると、ピストンロッド４の内端に取り付けられた不図示のピストンが内筒２内を軸方向相対移動し、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作動油が流通することによって振動減衰力を発生する。したがって衝撃が有効に緩和されると共に、それによる振動が速やかに収束される。

ここで、上述のような衝撃入力によって、ピストンロッド４が外部へ突出する方向へ軸方向移動する過程では、これと一体である不図示のピストンの移動によって油室Ｓ１の容積が減少するので、この油室Ｓ１内の作動油の一部がロッドガイド３の軸受スリーブ３１の内周面とピストンロッド４の外周面との間の隙間Ｇを通って主リップ室Ｓ３内に流入する。このため、油室Ｓ１内の作動油の圧力が上昇し、チェックリップ１０５の外周側の開放室Ｓ４より高圧になると、その差圧はチェックリップ１０５をロッドガイド３の弁座面３ｂから離間させる方向へ作用する。そして、チェックリップ１０５の剛性は、開放室Ｓ４側の面１０５ｂに形成され周方向へ互いに平行に延びる複数の溝１０５ｃによって低下しており、すなわち開弁圧が低くなっているので、僅かな差圧によって、図２（Ｂ）に破線で示されるように、チェックリップ１０５が前記弁座面３ｂから離れるように変形されて開弁し、主リップ室Ｓ３内の作動油が、前記開放室Ｓ４からロッドガイド３の連通孔３ｄを介してリザーバ室Ｓ２へ速やかに流れる。

したがって、主リップ室Ｓ３内の圧力は比較的低く保たれるので、主リップ室Ｓ３から、主リップ１０２とピストンロッド４の摺動部を通じて外部へ作動油が漏れるのを有効に防止することができ、また、ピストンロッド４に対する主リップ１０２の緊迫力として作用する主リップ室Ｓ３内の圧力が低く抑えられることで、主リップ１０２の摺動抵抗や摩耗も低減される。

また、ピストンロッド４が内筒２内へ挿入される方向へ軸方向移動する過程では、これと一体である不図示のピストンの移動によって、リザーバ室Ｓ２から連通孔３ｄを介してチェックリップ１０５の外周の開放室Ｓ４に導入される圧力が上昇し、主リップ室Ｓ３より高圧になる逆圧状態となるので、その差圧によってチェックリップ１０５が弁座面３ｂに押し付けられ、リザーバ室Ｓ２内のガスが前記主リップ室Ｓ３へ逆流するのを阻止する逆止弁機能を奏する。

そしてチェックリップ１０５の剛性は、先端部１０５ａよりも、複数の溝１０５ｃが形成された領域で小さくなっており、しかも開放室Ｓ４の圧力は各溝１０５ｃ内にも入り込んで、弁座面３ｂへの押し付け方向に作用するため、図２（Ｂ）に一点鎖線で示されるように、開放室Ｓ４の圧力（主リップ室Ｓ３との差圧）が高くなると、チェックリップ１０５の変形が先端部１０５ａより適宜離れた位置で大きくなる。このため、前記弁座面３ｂに対するチェックリップ１０５の密接幅が大きくなって優れた逆止弁機能を奏すると共に、先端部１０５ａへの応力が緩和され、内周の主リップ室Ｓ３側への反転が起こりにくくなる。

また、溝１０５ｃが開放室Ｓ４側の面１０５ｂに形成されているので、図２（Ｂ）に示される曲げ変形を受けることによって溝１０５ｃから割れを生じるようなこともない。

なお、溝１０５ｃの断面形状は、図２に示されるような矩形以外にも、例えば図３に示されるようなＶ字形やＵ字形、単一の帯状のものなど、種々のものが考えられ、特に限定されない。

本発明に係る油圧緩衝器用密封装置の実施の形態を、複筒式の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半断面図である。本発明による作用を説明するための要部断面図である。溝の断面形状の変更例を示す要部断面図である。従来の油圧緩衝器用密封装置を、複筒式の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半断面図である。

符号の説明

３ロッドガイド
３ｂ弁座面
４ピストンロッド
１００密封装置
１０１金属環
１０２主リップ
１０３ダストリップ
１０４外周リップ
１０５チェックリップ
１０５ａ先端部
１０５ｂ開放室Ｓ４側の面（弁座面と反対側を向いた面）
１０５ｃ溝（凹部）
Ｓ１油室
Ｓ２リザーバ室
Ｓ３主リップ室（内周側の空間）
Ｓ４開放室（外周側の空間）

Claims

ピストンロッドの外周面に摺動可能に密接される主リップと、その外周側に設けられて外周側へ傾斜したテーパ状に延びて弁座面と軸方向に対向されたチェックリップとを備え、このチェックリップは、その外周側の空間よりも内周側の空間の流体圧力が高圧となった場合にはその差圧によって前記弁座面から離れて前記流体の流通を許容し、内周側の空間よりも外周側の空間の流体圧力が高圧となった場合にはその差圧によって前記弁座面に押し付けられて前記流体の流通を遮断するものであって、前記弁座面と反対側を向いた面のうちリップ先端部から適宜離れた位置に所要数の凹部が形成されたことを特徴とする油圧緩衝器用密封装置。
凹部がチェックリップの周方向へ互いに平行に延びる複数の溝からなることを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器用密封装置。