JP2009222128A - シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シールリップ部の摺動抵抗の増大を抑制し、耐久性向上を図ることができるシリンダ装置の提供。
【解決手段】シリンダ１２およびロッド１３の間に設けられたシール部材１５が、ロッド１３に密着して外部からのダストの進入を阻止するダストシール４１と、シリンダ１２の内圧によりロッド１３に押圧されるシールリップ部５０を有してシリンダ１２の内部の流体が外部に漏洩することを阻止するメインシール４３とを備えており、このメインシール４３に芯金６１が設けられ、この芯金６１は、シリンダ１２の内圧上昇を受けてシールリップ部５０に配置された作動部６３がロッド１３への押圧力の増加を抑制する。
【選択図】図３

Description

本発明は、シリンダ装置に関する。

例えば油圧緩衝器等のシリンダ装置には、シリンダと、シリンダ内から外へ突出するロッドと、これらシリンダおよびロッドの間に設けられるシール部材とを備えたものがあり、その中には、シール部材がシリンダの内圧によりロッドに押圧されるシールリップ部を有しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２２６５４６号公報

上記のシールリップ部は、シリンダの内圧上昇によってロッドへの押圧力が必要以上に上昇してしまうことがあり、その結果、摺動抵抗が増大し、摩耗が促進してしまう可能性があった。

したがって、本発明は、シールリップ部の摺動抵抗の増大を抑制し、耐久性向上を図ることができるシリンダ装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、シールリップ部に配置された芯金の作動部が、シリンダの内圧上昇を受けてロッドへの押圧力の増加を抑制する。

本発明によれば、シールリップ部に配置された芯金の作動部が、シリンダの内圧上昇を受けてロッドへの押圧力の増加を抑制するため、シールリップ部の摺動抵抗の増大を抑制し、耐久性向上を図ることができる。

「第１実施形態」
本発明に係るシリンダ装置の第１実施形態である油圧緩衝器を図１〜図５を参照して以下に説明する。

第１実施形態の油圧緩衝器１１は、自動車のサスペンション装置に用いられるもので、図１に要部の断面を示すように、流体である作動油が封入されるシリンダ１２と、このシリンダ１２内から外へ突出する略円柱状のロッド１３と、シリンダ１２に取り付けられてロッド１３を軸方向移動可能に支承する円環状のロッドガイド１４と、ロッドガイド１４のシリンダ軸方向外側でシリンダ１２とロッド１３との間に配置された円環状のシール部材１５とを有している。ここで、図示は略すが、ロッド１３のシリンダ１２内に配置される内端部には、シリンダ１２の内部に摺動可能に挿入される略円板状のピストンが固定されており、このピストンには、その移動により生じる流体の移動を制限することにより減衰力を発生する減衰力発生機構が設けられている。

シリンダ１２は、外筒２０と外筒２０よりもシリンダ軸方向および径方向の内側に配置される内筒２１とを有するツインチューブ式のものであり、内筒２１内に上記した図示略のピストンが配置される。外筒２０の軸線方向の端部には径方向内方に屈曲してシール部材１５を係止する係止部２２が形成されている。ここで、外筒２０と内筒２１との間は、内筒２１内からシール部材１５とロッドガイド１４との隙間を介して排出される作動液を受け入れるリザーバ室２３となっている。

ロッドガイド１４は、内筒２１内に嵌合される内側嵌合部２６と、外筒２０内に嵌合される外側嵌合部２７とを有する段付円筒状をなしており、その中央の軸線方向に貫通する挿通穴２８にロッド１３が挿通される。挿通穴２８の軸線方向における外側嵌合部２７側には、内側嵌合部２６側よりも大径の中間径部２９と、その外側の中間径部２９よりも大径の大径部３０とが形成されている。また、外側嵌合部２７には、軸線方向に貫通して一端側が大径部３０内に開口し、他端側がリザーバ室２３内に開口する連通穴３１が形成されている。また、外側嵌合部２７の軸線方向における内側嵌合部２６とは反対側の外端部には段差部３２が形成されている。

シール部材１５は、図２および図３に詳細に示すように、その強度確保のための金属製の円環状の内環３５と、この内環３５に一体に溶着されるゴム製のシール３６とを有している。

内環３５には、その中央に軸線方向に貫通する貫通穴３７が形成されており、貫通穴３７の周囲には軸線方向に貫通する同心円弧状の貫通溝３８が円周方向に所定の等間隔で複数形成されている。

シール３６は、シリンダ軸方向外側にあってロッド１３に密着して外部からのダストの進入を阻止するダストシール４１と、シリンダ軸方向中間にあって内環３５の貫通穴３７内に配置される中間部４２と、シリンダ軸方向内側にあってシリンダ１２の内部の流体が外部に漏洩することを阻止するメインシール４３とを有している。

ダストシール４１は、シリンダ軸方向外側ほど小径となる先細の円筒状をなしており、その先端側且つ外側には、これをロッド１３に押し付けるバネ等の押付部材４５を係止する係止溝４６が形成されている。

中間部４２は、内環３５の厚さと同等の軸方向長を有するストレートな円筒状をなしており、内環３５の貫通穴３７に密着し、内径はロッド１３よりも大径となっている。

メインシール４３は、ロッドガイド１４の中間径部２９内に突出してロッド１３に密着する略円筒状のシールリップ部５０と、このシールリップ部５０の中間部４２側の全周から半径方向外側に延出しロッドガイド１４の大径部３０内に配置される略円環状の中間シール部５１と、中間シール部５１の全周から半径方向外側に延出する膜状の端面被覆部５２と、端面被覆部５２の全周から軸線方向に突出してロッドガイド１４の段差部３２に入り込む環状の外端シール部５３と、外端シール部５３の外周から内環３５の外周面を被覆して外筒２０に密着する外周被覆部５４とを有している。

中間シール部５１は、その内環３５の貫通溝３８よりも外周側にある外周端部に、ロッドガイド１４の大径部３０の底面に当接するチェックリップ５７が形成されている。また、中間シール部５１には内環３５の複数の貫通溝３８に一対一で嵌合する同心円弧状の突条部５８が円周方向に所定の等間隔で複数形成されている。

シールリップ部５０は、ロッドガイド１４の挿通穴２８とロッド１３との隙間を介してロッドガイド１４とシール部材１５との隙間Ｓに導入されるシリンダ１２の内圧によりロッド１３に押圧される。また、この内圧が所定値以上に高まるとチェックリップ５７がロッドガイド１４から離間し、その結果、ロッドガイド１４とシール部材１５との隙間Ｓの作動液が連通穴３１を介してリザーバ室２３に排出される。

そして、シール部材１５には、そのメインシール４３に金属製の芯金６１が一体に埋設されている。この芯金６１は、図４に示すように、円環状をなしており、円周方向の所定の等間隔位置に配置されてシリンダの軸直交方向に沿う受圧部６２と、円周方向の各受圧部６２の位置から受圧部６２よりもシリンダ径方向内側且つシリンダ軸方向内側でシールリップ部５０の先端部に向かう作動部６３と、受圧部６２および作動部６３の境界位置において受圧部６２および作動部６３の隣り合う対同士を連結する円弧状の連結部６４とを有している。つまり、芯金６１は、受圧部６２と作動部６３とがメインシール４３の円周方向に断続的に配置されている。なお、作動部６３は、受圧部６２から離れるほど径方向内側に位置するように傾斜している。

ここで、受圧部６２の外周端部は、突条部５８の範囲であって突条部５８の外周端部よりも若干内側に位置しており、その結果、受圧部６２の変形時に内環３５の貫通溝３８内に進入可能となっている。

この芯金６１の受圧部６２は、その一側の面に貫通溝３８を介して大気圧を受けており、逆側の面が隙間Ｓからシリンダ１２の内部の圧力を受けている。このため、シリンダ１２の内圧が上昇し、隙間Ｓの内圧が上昇すると受圧部６２の両側に生じる差圧が大きくなり、その結果、受圧部６２が連結部６４を中心に貫通溝３８内に入り込むように回転変位する。すると、シールリップ部５０に配置された作動部６３には受圧部６２のこの回転変位によって受圧部６２とは反対側をロッド１３から離す方向に力を受けることになり、よって、シールリップ部５０に、ロッド１３への押圧力の増加を抑制する方向の力を作用させることになる。

以上に述べた第１実施形態の油圧緩衝器１１によれば、シール部材１５のメインシール４３に配置された芯金６１は、シリンダ１２の内圧上昇を受けこれに感応する受圧部６２の回転変位によって、シールリップ部５０に設けられた作動部６３がロッド１３への押圧力の増加を抑制するため、シリンダ１２の内圧が上昇しても、シールリップ部５０の摺動抵抗の増大を抑制しこの摺動抵抗を略一定に維持することができる。したがって、シールリップ部５０の耐久性向上を図ることができる。

逆にシリンダ１２の内圧が負圧になった場合には、これを受けて受圧部６２が上記とは逆に変位し、これによって、シールリップ部５０に配置された作動部６３が、ロッド１３への押圧力を増加させるため、シール性を向上できる。

また、芯金６１は、シリンダ１２の軸直交方向に沿う受圧部６２と、この受圧部６２よりもシリンダ内側にあってシールリップ部５０の先端に向かう作動部６３とを有するため、簡素な構造で、シールリップ部５０の摺動抵抗の増大抑制が可能となる。

また、芯金６１は、受圧部６２と作動部６３とがメインシール４３の円周方向に断続的に配置されているため、これらの数を適宜設定することで開弁圧の調整が容易となる。

また、芯金６１が円環状をなしているため、ロッド１３の揺動に抗するスプリングとして作用することになり、ロッド１３の揺動に対するシールリップ部５０の追従性を向上できる。

なお、図５に示すように、受圧部６２の円周方向の中央位置に、径方向に沿う補強用のリブ６６を形成しても良い。このようなリブ６６を形成すれば、芯金６１の剛性を向上でき、耐久性を向上できる。

また、図示は略すがシール部材１５のシリンダ軸線方向外側に耐圧強度向上用のワッシャを設けても良い。このようなワッシャを設ければ、シール部材１５の耐圧強度を向上できる。

「第２実施形態」
本発明に係るシリンダ装置の第２実施形態である油圧緩衝器を図６〜図８参照して第１実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は略す。

第２実施形態においては、図６に示すように、シール部材１５が、分割された複数の構成体（構成体）１５Ａ，１５Ｂからなっている。つまり、シール部材１５は、図７（ａ）に示すように、ダストシール４１、中間部４２、チェックリップ５７、端面被覆部５２、外端シール部５３および外周被覆部５４が内環３５に溶着された第１構成体１５Ａと、これとは別体で、図７（ｂ）に示すように、シールリップ部５０、突条部５８および芯金６１を有する第２構成体１５Ｂとに分割されている。

以上に述べた第２実施形態の油圧緩衝器１１によれば、シール部材１５が、複数の構成体１５Ａ，１５Ｂに分割されているため、組み付け性を向上することができる。

「第３実施形態」
本発明に係るシリンダ装置の第３実施形態である油圧緩衝器を図９を参照して第１実施形態との相違部分を中心に以下に説明する。なお、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は略す。

第１実施形態および第２実施形態では、シリンダ１２が外筒２０および内筒２１を有するツインチューブタイプを例にとり説明したが、第３実施形態においては、一つの筒体で構成されるシリンダ７０を有するモノチューブタイプとなっている。

シリンダ７０には、軸線方向の端部に径方向内方に屈曲する係止部７１が形成されており、また、軸線方向の中間部に径方向内方に環状に突出する加締部７２が形成されている。

このシリンダ７０の内側には、第１実施形態と略同様のシール部材１５とロッド１３を軸方向移動可能に支承する円環状のロッドガイド７７とが、シール部材１５を外側にして係止部７１と加締部７２との間に嵌合されている。

ロッドガイド７７は、その中央の軸線方向に貫通する挿通穴７３にロッド１３が挿通される。この挿通穴７３の軸線方向一側には、軸線方向の中間部よりも大径の大径部７４が形成されている。そして、ロッドガイド７７には、軸線方向に貫通して一端側が大径部７４内に開口し、他端側がシリンダ７０内に開口する連通穴７５が形成されている。また、ロッドガイド７７の軸線方向における大径部７４側の外端部には、シール部材１５の外端シール部５３を収容するための段差部７６が形成されている。

シール部材１５は、第１実施形態と同様のものであるが、内環３５の貫通溝３８に、芯金６１の受圧部６２に当接することでその移動量を規制する段差８０が設けられている。なお、段差８０にかえて突起を設けても良い。

以上に述べた第３実施形態の油圧緩衝器１１によれば、シール部材１５の内環３５に、芯金６１の受圧部６２の移動量を規制するための段差８０が設けられているため、シリンダ１２の内圧が上昇し、受圧部６２が貫通溝３８内に入り込むように回転変位しても、所定角度以上に変位することがない。したがって、シールリップ部５０に配置された作動部６３にロッド１３から離れる方向の力が過度に作用することがなく、よって、シールリップ部５０のシール性を確保できる。

本発明に係るシリンダ装置の第１実施形態である油圧緩衝器の要部を示す断面図である。 同油圧緩衝器のシール部材を示すもので（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 同油圧緩衝器の部分拡大断面図である。 同油圧緩衝器の芯金を示す平面図である。 同油圧緩衝器の芯金の変形例を示す平面図である。 本発明に係るシリンダ装置の第２実施形態である油圧緩衝器の要部を示す断面図である。 同油圧緩衝器のシール部材の第１構成体を示すもので（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図である。 同油圧緩衝器のシール部材の第２構成体を示すもので（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図である。 本発明に係るシリンダ装置の第３実施形態である油圧緩衝器の要部を示す断面図である。

符号の説明

１２ シリンダ
１３ ロッド
１５ シール部材
４１ ダストシール
５０ シールリップ部
４３ メインシール
１１ 油圧緩衝器（シリンダ装置）
６１ 芯金
６３ 作動部
６２ 受圧部
６６ リブ
３５ 内環
８０ 段差
１５Ａ 第１構成体（構成体）
１５Ｂ 第２構成体（構成体）

Claims (4)

1. シリンダと、該シリンダ内から外へ突出するロッドと、これらシリンダおよびロッドの間に設けられるシール部材とを備え、
   該シール部材が、
   前記ロッドに密着して外部からのダストの進入を阻止するダストシールと、
   前記シリンダの内圧により前記ロッドに押圧されるシールリップ部を有して前記シリンダの内部の流体が外部に漏洩することを阻止するメインシールとを備えたシリンダ装置であって、
   該メインシールに芯金が設けられ、
   該芯金は、前記シリンダの内圧上昇を受けて前記シールリップ部に配置された作動部が前記ロッドへの押圧力の増加を抑制することを特徴とするシリンダ装置。
2. 前記芯金は、前記シリンダの軸直交方向に沿う受圧部と、該受圧部よりもシリンダ内側にあって前記シールリップ部の先端に向かう前記作動部とを有し、前記シリンダの内圧上昇を受けた前記受圧部が変位することにより前記作動部が前記ロッドへの押圧力の増加を抑制することを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
3. 前記芯金は、前記受圧部と前記作動部とが前記メインシールの円周方向に断続的に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のシリンダ装置。
4. 前記シール部材に強度確保のための内環が設けられており、該内環には前記芯金の移動量を規制するための段差あるいは突起が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシリンダ装置。

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