JP2010019325A - Sealing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロッドガイドに形成したガイド孔にロッドを摺動自在に嵌合させ、前記ガイド孔の内周面に形成したシール溝に装着した環状のシール部材のリップを前記ロッドの外周面に摺接することで、前記シール部材の軸線方向一端側に区画した液室をシールするシール装置に関する。 According to the present invention, a rod is slidably fitted into a guide hole formed in a rod guide, and an annular seal member lip mounted in a seal groove formed in the inner peripheral surface of the guide hole is formed on the outer peripheral surface of the rod. The present invention relates to a sealing device that seals a liquid chamber partitioned on one end side in the axial direction of the sealing member by sliding contact.
下記特許文献1には、磁気の作用で粘性が変化する磁気粘性流体を用いた車両用の可変減衰力ダンパーが記載されている。この可変減衰力ダンパーは、磁気粘性流体を封入したシリンダに嵌合するピストンに連結したピストンロッドを、シリンダの端部を閉塞するロッドガイドを摺動自在に貫通させ、ロッドガイドの内周面に設けたシール部材をピストンロッドの外周面に摺接させて磁気粘性流体の漏出を阻止している。
ところで、液室に高圧状態で封入された磁気粘性流体や磁性流体の漏出を抑制するシール部材には、シール性を確保するために高い接触面圧が要求されるが、そのシール部材に対して摺動する相手部材との接触面積は可及的に小さくして摩擦力を低減する必要がある。 By the way, a high contact surface pressure is required for a sealing member that suppresses leakage of a magnetorheological fluid or magnetic fluid sealed in a high pressure state in a liquid chamber in order to ensure sealing performance. It is necessary to reduce the frictional force by making the contact area with the sliding counterpart member as small as possible.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ロッドの外周面に接触してシールするシール部材のリップの面圧を確保しながら、リップの接触面積を小さくして摩擦抵抗を最小限に抑えることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and while ensuring the surface pressure of the lip of the sealing member that contacts and seals the outer peripheral surface of the rod, the frictional resistance is minimized by reducing the contact area of the lip. The purpose is to suppress.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、ロッドガイドに形成したガイド孔にロッドを摺動自在に嵌合させ、前記ガイド孔の内周面に形成したシール溝に装着した環状のシール部材のリップを前記ロッドの外周面に摺接することで、前記シール部材の軸線方向一端側に区画した液室をシールするシール装置において、前記シール部材のリップの軸線に沿う方向の断面形状は、径方向内側の先端部から径方向外側の二つの基部に向かって軸線方向長さが増加するとともに、前記二つの基部のうちの前記液室と反対側の基部に隣接して、前記ガイド孔の内周面よりも径方向外側に凹む空間が形成されることを特徴とするシール装置が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the seal groove is formed on the inner peripheral surface of the guide hole by slidably fitting the rod into the guide hole formed in the rod guide. In a sealing device that seals the liquid chamber partitioned on one end side in the axial direction of the seal member by sliding the lip of the annular seal member attached to the outer peripheral surface of the rod along the axis of the lip of the seal member The cross-sectional shape in the direction increases in the axial length from the radially inner tip to the two radially outer bases, and is adjacent to the base of the two bases opposite to the liquid chamber. Thus, a sealing device is proposed in which a space is formed that is recessed radially outward from the inner peripheral surface of the guide hole.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記シール部材のリップの軸線に沿う方向の断面形状は、前記先端部および前記二つの基部が略三角形を形成することを特徴とするシール装置が提案される。
According to the invention described in
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、前記空間は軸線を囲むように環状に形成されることを特徴とするシール装置が提案される。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, a sealing device is proposed in which the space is formed in an annular shape so as to surround the axis. .
また請求項4に記載された発明によれば、請求項1〜請求項4の何れか1項の構成に加えて、前記シール部材は、前記空間を挟んで前記リップの反対側に径方向内向きに突出する環状突起を備え、前記環状突起の径方向内端は前記リップの先端部よりも径方向外側に位置することを特徴とするシール装置が提案される。 According to the invention described in claim 4, in addition to the configuration of any one of claims 1 to 4, the seal member is radially inward on the opposite side of the lip across the space. There is proposed a sealing device including an annular protrusion protruding in a direction, and the radially inner end of the annular protrusion is located radially outside the tip end of the lip.
また請求項5に記載された発明によれば、請求項1〜請求項4の何れか1項の構成に加えて、前記シール部材は、前記空間と前記シール溝の段部との間に、前記シール部材よりも硬質のバックアップリングを備え、前記バックアップリングの径方向内端は、前記リップの先端部よりも径方向外側に位置することを特徴とするシール装置が提案される。 According to the invention described in claim 5, in addition to the configuration of any one of claims 1 to 4, the seal member is provided between the space and the step portion of the seal groove. There is proposed a sealing device that includes a backup ring that is harder than the seal member, and that the radially inner end of the backup ring is located radially outside the tip of the lip.
また請求項6に記載された発明によれば、請求項1〜請求項5の何れか1項の構成に加えて、前記液室には、金属微粒子を含む磁気粘性流体あるいは磁性流体が封入されることを特徴とするシール装置が提案される。 According to the invention described in claim 6, in addition to the configuration of any one of claims 1 to 5, the liquid chamber is filled with a magnetorheological fluid or magnetic fluid containing metal fine particles. There is proposed a sealing device characterized in that.
尚、実施の形態のピストンロッド13は本発明のロッドに対応し、実施の形態の第2液室16は本発明の液室に対応し、実施の形態のピストンロッドガイド20は本発明のロッドガイドに対応する。
The
請求項1の構成によれば、シール部材のリップの軸線に沿う方向の断面形状が、径方向内側の先端部から径方向外側の二つの基部に向かって軸線方向長さが増加するので、ロッドの外周面に接触するリップの圧縮量を確保して接触面の面圧を高く保ち、液室からの液体の漏出を確実に防止しながら、接触面の面積の増加を最小限に抑えてリップの摩擦力を低減することができる。しかもリップにガイド孔の内周面よりも径方向外側に凹む空間を形成したので、ロッドに横力が作用してリップが過剰に圧縮されたときに、リップの肉を空間に逃がしてリップの面圧が過剰に高まるのを防止し、リップの摩擦力を低く抑えることができる。 According to the configuration of the first aspect, the cross-sectional shape in the direction along the axis of the lip of the sealing member increases in the axial direction from the radially inner tip to the two radially outer bases. The lip that contacts the outer peripheral surface of the lip is secured by maintaining a high pressure on the contact surface, ensuring that the liquid does not leak from the liquid chamber, while minimizing the increase in the area of the contact surface. The frictional force can be reduced. In addition, since the lip is formed with a space that is recessed radially outward from the inner peripheral surface of the guide hole, when lateral force acts on the rod and the lip is compressed excessively, the lip flesh escapes into the space and the lip The surface pressure can be prevented from excessively increasing, and the frictional force of the lip can be kept low.
また請求項2の構成によれば、シール部材のリップの軸線に沿う方向の断面形状において、リップの先端部および二つの基部が略三角形を形成するので、リップの圧縮量の増加に伴ってロッドの外周面との接触面積を漸増させ、摩擦力の急変を防止することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the tip portion of the lip and the two base portions form a substantially triangular shape in the cross-sectional shape along the axis of the lip of the seal member, the rod increases as the amount of compression of the lip increases. The contact area with the outer peripheral surface can be gradually increased, and sudden change in frictional force can be prevented.
また請求項3の構成によれば、シール部材の空間を軸線を囲むように環状に形成したので、ロッドに当接するリップの面圧を円周方向の全域で均一にし、シール性を一層高めることができる。 According to the third aspect of the present invention, since the space of the seal member is formed in an annular shape so as to surround the axis, the surface pressure of the lip contacting the rod is made uniform over the entire area in the circumferential direction, thereby further improving the sealing performance. Can do.
また請求項4の構成によれば、シール部材は空間を挟んでリップの反対側に径方向内向きに突出する環状突起を備えており、環状突起の径方向内端をリップの先端部よりも径方向外側に位置させたので、ロッドによりリップが圧縮されたときに環状突起をストッパとして機能させてリップの過剰な変形を抑制し、摩擦力の増加を最小限に抑えることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the sealing member includes the annular protrusion protruding radially inward on the opposite side of the lip across the space, and the radially inner end of the annular protrusion is more than the front end of the lip. Since it is positioned radially outward, when the lip is compressed by the rod, the annular protrusion can function as a stopper to suppress excessive deformation of the lip and minimize an increase in frictional force.
また請求項5の構成によれば、シール部材の空間とシール溝の段部との間にシール部材よりも硬質のバックアップリングを設け、バックアップリングの径方向内端をリップの先端部よりも径方向外側に位置させたので、ロッドに強い横力が作用したときにバックアップリングの内周面をロッドの外周面に当接させることで、リップが強く圧縮されるのを防止してリップの摩擦力が過剰になるのを防止することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the backup ring that is harder than the seal member is provided between the space of the seal member and the step portion of the seal groove, and the radially inner end of the backup ring has a diameter larger than that of the tip portion of the lip. Because it is located on the outside in the direction, the lip is prevented from being strongly compressed by bringing the inner surface of the backup ring into contact with the outer surface of the rod when a strong lateral force is applied to the rod. It is possible to prevent excessive force.
また請求項6の構成によれば、シール部材のリップが充分に高い面圧でロッドに接触するので、金属微粒子を含む磁気粘性流体あるいは磁性流体を液室に封入しても、リップおよびロッドの摺動面に金属微粒子が侵入するのを防止し、ロッドの摩耗を効果的に防止することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, since the lip of the seal member contacts the rod with a sufficiently high surface pressure, the lip and the rod of the lip and the rod can be sealed even if a magnetorheological fluid containing metal fine particles or a magnetic fluid is sealed in the liquid chamber. It is possible to prevent the metal fine particles from entering the sliding surface and to effectively prevent the rod from being worn.
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1〜図9は本発明の第1の実施の形態を示すもので、図1は可変減衰力ダンパーの縦断面図、図2は図1の2部拡大図、図3は図2の3部拡大図、図4は図1の4部拡大図、図5は可変減衰力ダンパーのピストン周辺の断面図、図6はピストンの組付時の作用説明図、図7は図6の7部拡大図、図8は図4の8部拡大図、図9はシール部材の作用説明図である。
1 to 9 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a variable damping force damper, FIG. 2 is an enlarged view of
図1に示すように、車両のサスペンション装置に用いられる可変減衰力ダンパーDは、図示せぬサスペンションアームにゴムブッシュジョイント11を介して接続される一端開放のシリンダ12と、図示せぬ車体に接続されて前記シリンダ12に嵌合するピストンロッド13とを備える。ピストンロッド13の先端にはシリンダ12の内周面に摺動自在に嵌合するピストン14が固定されており、ピストン14の軸線L方向両側に第1液室15および第2液室16が区画される。第1、第2液室15,16には、磁気粘性流体(MRF: Magneto-Rheological Fluids )が封入される。磁気粘性流体はマイクロスケールの鉄粒子を混入した流体であって、磁気が作用すると粘性が変化する性質を備えている。第1液室15とシリンダ12の閉塞端との間にフリーピストン17がシール部材18を介して摺動自在に嵌合しており、フリーピストン17の反第1液室15側に高圧ガスが封入されたガス室19が区画される。
As shown in FIG. 1, a variable damping force damper D used in a vehicle suspension device is connected to a suspension arm (not shown) through a
シリンダ13の第2液室16側の開放端はピストンロッドガイド20で閉塞されており、ピストンロッドガイド20に形成したガイド孔20aにピストンロッド13が摺動自在に嵌合する。第2液室16内に位置するピストンロッド13に弾性材よりなるストッパ21が固定されており、ストッパ21がピストンロッドガイド20に当接することで、ピストンロッド13のシリンダ12からの伸長端が規制される。
The open end of the
図2から明らかなように、ピストンロッドガイド20はシリンダ12の開放端の内周面に嵌合しており、シリンダ12の開放端の外周面に嵌合するホルダ22をシリンダ12およびピストンロッドガイド20と共にカシメ加工23することにより固定される。第2液室16に対向するピストンロッドガイド20の端部には、ストッパ21が当接するストッパ当接板24が固定される。シリンダ12の端部側に回り込んだホルダ22に、その部分を保護する保護板25が固定される。
As apparent from FIG. 2, the
ピストンロッドガイド20の外周面に形成されたシール溝20bにシリンダ12の内周面との間をシールするシール部材26が装着される。またピストンロッドガイド20の第2液室16側の内周面に形成された一端開放のシール溝20cに、第2液室16側からの液漏れを阻止するシール部材28が装着され、ピストンロッドガイド20の反第2液室16側の内周面に形成された一端開放のシール溝20dに、第2液室16への塵の侵入を阻止するシール部材29が装着される。
A
図3には、ピストンロッドガイド20の第2液室16側の内周面のシール溝20bに装着されたシール部材28の、自由状態での断面形状(シリンダ12およびピストンロッド13の軸線Lを通る平面で切断した縦断面形状)が示される。図において、上側が軸線Lに関して径方向外側であり、下側が軸線Lに関して径方向内側である。
FIG. 3 shows the sectional shape of the
ニトリルゴムで構成されたシール部材28は、シール溝20bの底部20eに当接する外周面28aと、シール溝20bの段部20fに当接する端面28bとを有しており、外周面28aの反対側に径方向内向きに突出する断面三角形をなす環状のリップ28cが形成され、端面28bの反対側に軸線L方向にU字状に凹む環状のU溝28dが形成される。リップ28cは径方向内向きに最も突出する先端部Aと、その軸線L方向両側の二つの基部B,Cとを備えており、端面20b側の基部Bの位置は、ピストンロッドガイド20のガイド孔20aに対して距離d0だけ径方向外側に入り込んでいる。従って、ピストンロッドガイド20のガイド孔20aを軸線L方向に延長した線に対して、リップ28cの基部Bの近傍に環状の空間30(網掛けして示す部分)が形成される。
The
ピストンロッドガイド20のガイド孔20aにピストンロッド13を挿通した状態では、シール部材28のリップ28cが径方向外側に圧縮されてピストンロッド13の外周面に密着し、図2に示すようにシール性を発揮する。
In a state where the
図4および図5に示すように、ピストン14は、ピストンロッド13の先端の小径部13aに挿入孔31aを嵌合させた肉厚円筒状のピストン本体31と、ピストンロッド13の小径部13aに連なる段部13bに当接するワッシャ32と、ピストン本体31の一端面にボルト33…で固定された円板状の第1サイドカバー34と、ワッシャ32およびピストン本体31の他端面間に配置された円板状の第2サイドカバー35と、ピストン本体31の外周に嵌合して第1、第2サイドカバー34,35に軸線L方向両端部を支持されたアウターリング36とを備える。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
第1サイドカバー34は、その外周部に沿って配置された複数個(実施の形態では4個)の円弧状の開口34a…を有する。第2サイドカバー35は、その外周部に沿って配置された複数個の円弧状(実施の形態では4個)の開口35a…と、ピストンロッド13の外周に隙間を有して嵌合する中心孔35bとを有する。ピストン本体31の外周面とアウターリング36の内周面との間には環状絞り37が形成されており、環状絞り37の一端は第1サイドカバー34の開口34a…を介して第1液室15に連通するとともに、環状絞り37の他端は第2サイドカバー35の開口35a…を介して第2液室16に連通する。
The
環状絞り37の内周面に対向するピストン本体31の外周面にコイル支持溝31bが形成されており、コイル38を埋設した樹脂部材39がコイル支持溝31bに嵌合するように保持される。樹脂部材39から径方向内向きに延びるハーネス案内部39aがピストンロッド13の先端にシール部材40を介して嵌合しており、コイル38から出たハーネス41がハーネス案内部39aの内部と、ピストンロッド13の中心を軸線Lに沿って貫通する軸孔13cとを通過して外部に導かれる。
A
ピストン本体31の挿入孔31aの第2サイドカバー35側の端部に、部分円錐状の傾斜面31cと円筒状の平行面31dとが連設されており、平行面31cが第2サイドカバー35の中心孔35bに対向する。
A partial conical
図8に拡大して示すように、ピストン本体31の挿入孔31aの内周面に環状の第2環状溝31eが形成され、この第2環状溝31eに対向するピストンロッド13の外周面に環状の第1環状溝13dが形成される。そして第2環状溝31eおよび第1環状溝13dに跨がるように、円周方向の一か所に切れ目を有する弾性Cリング42が嵌合する。
As shown in an enlarged view in FIG. 8, an annular second
ピストン本体31の第2環状溝31eの断面形状は底部の角を丸めた四角形であるが、図7に示すように、ピストンロッド13の第1環状溝13dの断面形状は、その他端側がピストンロッド13の外周面に対して鈍角αを成す第1壁面aを有するのに対し、その一端側がピストンロッド13の外周面に対して垂直な第2壁面bを有している。更に、第1環状溝13dの第1壁面aの径方向外端には、なだらかに拡径してピストンロッド13の外周面に連なる非圧入面cが形成される。
The cross-sectional shape of the second
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
先ず、ピストンロッド13にピストン14を組み付ける際の作用を説明する。
First, an operation when the
ワッシャ32をピストンロッド13の小径部13aに嵌合させて段部13bに当接させ、ピストンロッド13の第1環状溝13dに弾性Cリング42を嵌合させ、ピストンロッド13の先端にシール部材40を装着しておき、この状態のピストンロッド13を予めサブアセンブリとして組み立てたピストン14のピストン本体31の挿入孔31aに挿入する(図6参照)。
The
ピストンロッド13の先端部分、つまり第1環状溝13dよりも先端側の先端部分13d′(図7参照)は、小径部13aよりも更に小径になっているため、この先端部分13d′はピストン本体31の挿入孔31aに隙間嵌めにより容易に挿入可能である。その過程で、ピストンロッド13の第1環状溝13dに係止した弾性Cリング42がピストン本体31の平行面31dの開口端に達すると、平行面31dとの当接により弾性Cリング42は径方向内側に押し縮められ、平行面31dの内部に確実に嵌合する。ピストンロッド13を更に挿入すると、弾性Cリング42が前記平行面31dに連設された傾斜面31cに案内されて更に径方向内側に押し縮められ、ピストンロッド13の第1環状溝13dに内部に完全に収納される。その結果、弾性Cリング42に邪魔されることなく、ピストンロッド13をピストン本体31の挿入孔31aの内部に挿入することができる。
Since the distal end portion of the
ピストンロッド13の小径部13aの外径は、ピストン本体31の挿入孔31aの内径よりも僅かに大きいため、ピストンロッド13は挿入孔31aに圧入により挿入される。このとき、ピストンロッド13の第1環状溝13dに連なる非圧入面c(図7参照)の作用で、前記圧入をスムーズに行うことができる。
Since the outer diameter of the
図7に示すように、仮にピストン本体31の傾斜面31cが該ピストン本体31の端面まで延びており、平行面31dが存在しないと仮定すると、自己の弾性で径方向外側に広がろうとする弾性Cリング42がピストンロッド13の第1環状溝13dから脱落し、圧入の過程でピストン本体31の外部に押し出されてしまう可能性がある。しかしながら、本実施の形態によれば、平行面31dの開口部により弾性Cリング42が径方向内側に押し縮められてピストンロッド13の第1環状溝13dに保持されるため、弾性Cリング42は第1環状溝13dから脱落することなくピストン本体31の挿入孔31aに挿入される。
As shown in FIG. 7, if it is assumed that the
ピストンロッド13を更に圧入すると、ピストンロッド13の第1環状溝13dがピストン本体31の第2環状溝31eに一致した瞬間に、弾性Cリング42が自己の弾性で拡開し、ピストン本体31の第2環状溝31eに嵌合する(図8参照)。この状態で、弾性Cリング42の直径はピストン本体31の第2環状溝31eの深さよりも大きいため、弾性Cリング42はピストン本体31の第2環状溝31eおよびピストンロッド13の第1環状溝13dの両方に跨がるように係合し、ピストンロッド13はピストン本体31に引き抜き不能に結合される。
When the
またピストンロッド13の圧入過程で、ピストンロッド13の先端部分13d′(図7参照)は僅かに小径になっていてピストン本体31の挿入孔31aに隙間嵌めされるため、圧入荷重でピストン本体31の第2環状溝31eが変形することが防止される。これにより、ピストンロッド13の第1環状溝13dとピストン本体31の第2環状溝31eとを精度良く対向させ、そこに弾性Cリング42を確実に係合させることができる。
Further, in the press-fitting process of the
また圧入の最終段階でピストンロッド13の第1環状溝13dがピストン本体31の第2環状溝31eに対向するとき、ピストンロッド13の第1環状溝13dの圧入方向後方側にピストン本体31の挿入孔31aよりも小径の非圧入面cが設けられていることで、ピストンロッド13の外周面がピストン本体31の第2環状溝31eの圧入方向後方側の角部を変形させるのを防止することができる。これにより、ピストンロッド13の第1環状溝13dとピストン本体31の第2環状溝31eとを精度良く対向させ、そこに弾性Cリング42を確実に係合させることができる。
Further, when the first
次に、可変減衰力ダンパーDの作用を説明する。 Next, the operation of the variable damping force damper D will be described.
サスペンションのバンプによってピストンロッド13がシリンダ12の内部に押し込まれると、容積の減少した第1液室15の磁気粘性流体がピストン14の第1サイドプレート34の開口34a…、環状絞り37および第2サイドプレート35の開口35a…を通過して第2液室16に流入し、その際に磁気粘性流体が環状絞り37を通過する流通抵抗で減衰力が発生する。第1、第2液室15,16に侵入したピストンロッド13の容積増加分は、フリーピストン17の前進によるガス室19の容積減少により補償される。
When the
サスペンションのリバウンドによってピストンロッド13がシリンダ12の内部から引き出されると、容積の減少した第2液室16の磁気粘性流体がピストン14の第2サイドプレート35の開口35a…、環状絞り37および第1サイドプレート34の開口34a…を通過して第1液室15に流入し、その際に磁気粘性流体が環状絞り37を通過する流通抵抗で減衰力が発生する。第1、第2液室15,16から抜け出したピストンロッド13の容積減少分は、フリーピストン17の後退によるガス室19の容積増加により補償される。
When the
磁気粘性流体が環状絞り37を通過するとき、ピストン14の内部のコイル38への通電量を増加させると、発生する磁界が強くなるため、磁気粘性流体の粘性が高くなって環状絞り37を通過し難くなり、減衰力が増加する。逆に、ピストン14の内部のコイル38への通電量を減少させると、発生する磁界が弱くなるため、磁気粘性流体の粘性が低くなって環状絞り37を通過し易くなり、減衰力が減少する。従って、コイル38への通電量を変化させれば、可変減衰力ダンパーDの減衰力を任意に制御することができる。
When the amount of energization to the
次に、ピストンロッドガイド20に設けたシール部材28の作用を説明する。
Next, the operation of the
シリンダ12の内部でピストン14が高速で移動したときに、第1、第2液室15,16に封入した磁気粘性流体にキャビテーション現象が発生するのを防止すべく、ガス室19に高圧ガスを封入することで、磁気粘性流体に高圧を加えている。従って、ピストンロッドガイド20に設けたシール部材28には、摩擦力の増加を抑制しながら磁気粘性流体の漏出を防止する高いシール性が要求される。
In order to prevent the cavitation phenomenon from occurring in the magnetorheological fluid sealed in the first and second
図3に示すように、シール部材28の環状のリップ28cは、径方向内向きに最も突出する先端部Aと、その軸線L方向両側の二つの基部B,Cとを備え、かつ基部Bの位置がピストンロッドガイド20の内周面に対して距離d0だけ径方向外側に入り込むことで、環状の空間30を形成している。
As shown in FIG. 3, the
図9(A)はシール部材28が自由状態にあるとき、図9(B)はシール部材28のリップ28cがピストンロッド13の外周面に弱く圧接されたとき、図9(C)はシール部材28のリップ28cがピストンロッド13の外周面に強く圧接されたときの状態を示している。このように、ピストンロッド13の横力(径方向の力)が増加すると、シール部材28のリップ28cの圧縮量が次第に増加する。リップ28cがピストンロッド13の外周面に圧接される面圧はリップ28cの圧縮量に比例するため、圧縮量を充分に確保しないと面圧が不足して磁気粘性流体がリップ28cを通過して漏出する可能性がある。このとき、面圧を高めるべくリップ28cの圧縮量を増加したことで、リップ28cおよびピストンロッド13の外周面の接触面積が過大になると、摩擦抵抗が大きくなってピストンロッド13のスムーズな摺動が妨げられる可能性がある。
9A shows a state in which the
本実施の形態によれば、リップ28cが断面三角形状であるため、リップ28cの圧縮量を大きくして充分な面圧を確保しても、接触面積が過大になることが回避され、シール性および低摩擦性を両立することができる。仮に、シール部材28のリップが断面四角形状だとすると、リップ28cの圧縮量が同じであっても、断面三角形状のリップ28cに比べて接触面積が大きくなり、摩擦力が増加することになる。
According to the present embodiment, since the
摩擦力を低減するには、断面四角形状のリップの軸線L方向の幅を小さくすれば良いが、このようにすると、ピストンロッド13の摺動に伴ってリップが倒れてしまい、シール性が失われる問題がある。それに対して、本実施の形態では、リップ28cが断面三角形状であるため、その先端部Aの近傍の軸線L方向の幅が小さくても、基部B,C側の軸線L方向の幅が大きくなるため、リップ28cの倒れを確実に防止することができる。
In order to reduce the frictional force, the width in the direction of the axis L of the lip having a quadrangular cross section may be reduced. However, in this case, the lip collapses as the
図9(C)に示すように、ピストンロッド13に強い横力が作用してリップ28cが大きく圧縮されたとき、リップ28cとピストンロッドガイド20の段部20fとの間に空間30が形成されているため、シール部材28のリップ28cの肉が空間30内に押し出されることで、リップ28cがピストンロッド13の外周面に圧接される面圧が過剰に高まるのを防止することができ、摺動部の摩擦力の増加を抑制することが可能になる。仮に、空間30が存在しないと、シール部材28が強く圧縮されたときにリップ28cの肉の逃げ場がないため、リップ28cがピストンロッド13の外周面に圧接される面圧が過剰に高まって摺動部の摩擦力が急激に増加することになる。
As shown in FIG. 9C, when a strong lateral force acts on the
以上のように、本実施の形態によれば、シール部材28のリップ28cの形状を工夫することで、接触面の面圧を確保して磁気粘性流体の漏出を防止しながら接触面の面積を小さく抑え、ピストンロッド13の摺動抵抗を最小限に抑えることができる。特に磁気粘性流体には鉄粒子が含まれるため、その鉄粒子がリップ28cおよびピストンロッド13の外周面の間に侵入すると、ピストンロッド13の早期摩耗等の問題が発生するが、本実施の形態によればリップ28cの接触面の面圧を確保できるので摺動面への鉄粒子の侵入を有効に阻止することができる。
As described above, according to the present embodiment, by devising the shape of the
次に、図10に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第2の実施の形態は、シール部材28のピストンロッドガイド20の段部20fに接する側に、径方向内側に延びる環状突起28eを形成したものである。この環状突起28eの内周面の位置はピストンロッドガイド20のガイド孔20aに一致しており、空間30の外周面よりは径方向内側にあり、リップ28cの先端部Aよりは径方向外側にある。
In the second embodiment, an annular protrusion 28e extending inward in the radial direction is formed on the side of the
従って、シール部材28のリップ28cがピストンロッド13の外周面により圧縮されたときに、環状突起28eがストッパとして作用してリップ28cの変形を抑制するので、リップ28cの接触面の面圧を高めてシール性を確保することができる。
Accordingly, when the
次に、図11に基づいて本発明の第3の実施の形態を説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第3の実施の形態は、シール部材28とピストンロッドガイド20の段部20fとの間に、シール部材28よりも硬質で摩擦係数の小さいテフロン(登録商標)等で構成した環状のバックアップリング43を装着したものである。バックアップリング43の内周面の位置はピストンロッドガイド20ののガイド孔20aよりも径方向内側にあり、リップ28cの先端部Aよりは径方向外側にある。そしてシール部材28の空間30は、リップ28cとバックアップリング43との間に形成される。
In the third embodiment, an
従って、シール部材28のリップ28cがピストンロッド13の外周面により強く圧縮されたときに、バックアップリング43の内周面がピストンロッド13の外周面に接触してリップ28cの過剰な圧縮を阻止することで、リップ28cおよびピストンロッド13の外周面間の摩擦力の急増を防止することができる。
Therefore, when the
次に、図12に基づいて本発明の第4の実施の形態を説明する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第4の実施の形態は、ピストンロッド13の第1環状溝13dの第1壁面aが、ピストン本体31の第2環状溝31eの後端よりも更に後方まで延びており、第1の実施の形態の非圧入面c(図8参照)が省略されている。
In the fourth embodiment, the first wall surface a of the first
この第4の実施の形態の第1壁面aの形状によれば、第1の実施の形態の非圧入面cと同様の作用効果を達成し、ピストンロッド13の外周面がピストン本体31の第2環状溝31eの圧入方向後方側の角部を変形させるのを防止することができる。
According to the shape of the first wall surface a of the fourth embodiment, the same effect as the non-press-fit surface c of the first embodiment is achieved, and the outer peripheral surface of the
以上、本発明の実施の形態を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, this invention can perform a various design change in the range which does not deviate from the summary.
例えば、本発明のシール装置の用途は実施の形態の可変減衰力ダンパーDに限定されるものではない。 For example, the application of the sealing device of the present invention is not limited to the variable damping force damper D of the embodiment.
また実施の形態の可変減衰力ダンパーDは磁気粘性流体を用いているが、磁気粘性流体に代えて磁性流体(ナノスケールの磁性体金属微粒子を混入した流体)を用いても、同様の作用効果を達成することができる。 The variable damping force damper D of the embodiment uses a magnetorheological fluid, but the same effect can be obtained by using a magnetorheological fluid (a fluid mixed with nanoscale magnetic metal fine particles) instead of the magnetorheological fluid. Can be achieved.
また実施の形態ではシール部材28の凹部30が環状に形成されているが、凹部30を円周方向に離散的に形成することができる。
In the embodiment, the
13 ピストンロッド(ロッド)
16 第2液室(液室)
20 ピストンロッドガイド(ロッドガイド)
20a ガイド孔
20c シール溝
20f 段部
28 シール部材
28c リップ
28e 環状突起
30 空間
43 バックアップリング
A 先端部
B 基部
C 基部
L 軸線
13 Piston rod (rod)
16 Second liquid chamber (liquid chamber)
20 Piston rod guide (rod guide)
Claims (6)
前記シール部材(28)のリップ(28c)の軸線(L)に沿う方向の断面形状は、径方向内側の先端部(A)から径方向外側の二つの基部(B,C)に向かって軸線(L)方向長さが増加するとともに、前記二つの基部(B,C)のうちの前記液室(16)と反対側の基部(B)に隣接して、前記ロッドガイド(20)のガイド孔(20a)の内周面よりも径方向外側に凹む空間(30)が形成されることを特徴とするシール装置。 A rod (13) is slidably fitted in a guide hole (20a) formed in the rod guide (20), and is attached to a seal groove (20c) formed in the inner peripheral surface of the guide hole (20a). The lip (28c) of the seal member (28) is brought into sliding contact with the outer peripheral surface of the rod (13), thereby sealing the liquid chamber (16) partitioned on one end side in the axis (L) direction of the seal member (28). In the sealing device,
The cross-sectional shape in the direction along the axis (L) of the lip (28c) of the seal member (28) is the axis from the radially inner tip (A) to the two radially outer bases (B, C). (L) The length of the rod guide (20) is increased, and the guide of the rod guide (20) is adjacent to the base (B) opposite to the liquid chamber (16) of the two bases (B, C). A sealing device characterized in that a space (30) is formed which is recessed radially outward from the inner peripheral surface of the hole (20a).
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