JP2010038344A

JP2010038344A - 軸シール

Info

Publication number: JP2010038344A
Application number: JP2008205389A
Authority: JP
Inventors: Hideo Tanaka; 秀雄田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2010-02-18

Abstract

【課題】ピストンロッドの軸直方向変位に対するダストリップの追従性を向上させる軸シールを提供すること。
【解決手段】軸方向に往復動するロッド１０とロッド１０の外周にあるハウジング１５とで形成される環状空間１８を密封する、オイルリップ３０とダストリップ２０とを備えた軸シール１００は、ダストリップ２０のゴム硬度がオイルリップ３０のゴム硬度より小さい。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸方向に相対的に往復動する軸とその外周のハウジングとで形成される環状空間を密封する軸シールに関し、特に、ショックアブソーバにおけるピストンロッドの外周面に摺接しながらその環状空間内へのダストの侵入を防止するダストリップを備えた軸シールに関する。

従来、ピストンロッドの外周に付着したオイルが外部に漏れ出さないようそのオイルを掻き取るためのオイルリップとピストンロッドの外周に付着した外部の異物がダンパチューブ内に侵入するのを阻止するためのダストリップとを一体的に形成して補強環に止着したショックアブソーバ用のオイルシールが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、より高い圧力の流体を封入すべく補強環の内径を小さくするためにオイルリップとダストリップとを別体的に形成した（補強環の内径を小さくすることは、補強環内面とピストンロッド表面との間にある、オイルリップとダストリップとを連結するオイルシールの一部領域を薄くすることを意味するが、オイルリップとダストリップとを別体とすることで両者を連結する必要をなくした。）ショックアブソーバ用のオイルシールが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００５−３０５３３号公報特開２００７−１３２４８４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のオイルシールは、一体的に形成されることにより、オイルリップ及びダストリップのゴム特性が必然的に同等のものとなってしまう。また、特許文献２に記載のオイルシールも、補強環の内径を小さくするためにやむを得ずオイルリップとダストリップとを別体としているだけであり、それぞれのゴム特性を積極的に変化させているわけではない。

そのため、これらのオイルシールは、ピストンロッドの軸直方向変位に対するダストリップの追従性の向上に何ら貢献するものではなく、厳しいダスト環境下での使用に耐えられない場合がある。

上述の点に鑑み、本発明は、ピストンロッドの軸直方向変位に対するダストリップの追従性を向上させる軸シールを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、第一の発明に係る軸シールは、軸方向に往復動するロッドと該ロッドの外周にあるハウジングとで形成される環状空間を密封する、オイルリップとダストリップとを備えた軸シールであって、前記ダストリップのゴム硬度が前記オイルリップのゴム硬度より小さいことを特徴とする。

また、第二の発明に係る軸シールは、軸方向に往復動するロッドと該ロッドの外周にあるハウジングとで形成される環状空間を密封する、補強環とオイルリップとダストリップとを備えた軸シールであって、前記オイルリップ及び前記ダストリップのそれぞれは、前記補強環と前記ロッドとの間の隙間を埋め、且つ、前記ロッドの軸直方向の変位を吸収する前記ロッドと同心である環状の変位吸収部を備え、前記ダストリップの変位吸収部の軸直方向の幅が前記オイルリップの変位吸収部の軸直方向の幅より大きいことを特徴とする。

また、第三の発明は、第二の発明に係る軸シールであって、前記ダストリップの変位吸収部は、前記ロッドと同心である環状の空隙を有することを特徴とする。

また、第四の発明は、第一乃至第三の何れかの発明に係る軸シールであって、前記ダストリップと前記オイルリップとは別体で形成されることを特徴とする。

上述の手段により、本発明は、ピストンロッドの軸直方向変位に対するダストリップの追従性を向上させる軸シールを提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明に係るオイルシール１００の構成例を示す図であり、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図３は、図１における領域ＩＩＩの拡大図である。また、図４は、仮にピストンロッド１０が存在しなかった場合におけるオイルシール１００の原形を、図３と対比させて表した図である。

図１に示すように、オイルシール１００は、Ｘ軸の軸方向に往復動するピストンロッド１０とピストンロッド１０の外側に配置される円筒形のハウジング１５とで形成される環状空間１８を密封する。

また、オイルシール１００は、ダストリップ２０が止着された補強環５０、及び、オイルリップ３０が止着された補強環５２を含み、補強環５０と補強環５２とを金属嵌合させることで形成されている。

ダストリップ２０は、ピストンロッド１０がハウジング１５に対して図の下方に摺動する際に環状空間１８外にある異物（例えば、小石や砂である。）がピストンロッド１０の表面に付着しながら環状空間１８内に侵入するのを防止する部材であり、内周面に配置されたリップ部２１をピストンロッド１０の外周面に摺接させる。

リップ部２１は、その内径寸法がピストンロッド１０の外径寸法よりも僅かに小さくなるように形成されて締め代Ｔ１を生成する（図４参照。）。

また、ダストリップ２０は、軸直方向外側に嵌合された同心環状の締め付けスプリング５１による軸直方向内側への締め付け力によってその緊迫力が補強され、リップ部２１をピストンロッド１０の外周面に更に液密に摺接させるようにする。

また、ダストリップ２０は、軸方向外側（図の上方）、且つ、軸直方向内側に斜めに突出するいわゆるスクレーパタイプを採用し、ピストンロッド１０とハウジング１５との間に軸偏心が生じた場合にも、補強環５０に止着された部位を固定端として軸直方向に撓むのを許容し、その軸偏心に追従することができる。

オイルリップ３０は、ピストンロッド１０がハウジング１５に対して図の上方に摺動する際に環状空間１８内にあるオイルがピストンロッド１０の表面に付着しながら環状空間１８の外に過剰に漏出するのを防止する部材であり、ダストストリップ２０と同様、内周面に配置された主リップ部３１及び副リップ部３２をピストンロッド１０の外周面に摺接させる。

主リップ部３１及び副リップ部３２のそれぞれは、その内径寸法がピストンロッド１０の外径寸法よりも僅かに小さくなるように形成されて締め代Ｔ２、Ｔ３を生成する。

また、オイルリップ３０は、軸直方向外側に嵌合された同心環状の締め付けスプリング５３による軸直方向内側への締め付け力によってその緊迫力が補強され、主リップ部３１及び副リップ部３２をピストンロッド１０の外周面に更に液密に摺接させるようにする。

主リップ部３１は、ピストンロッド１０とハウジング１５との間の相対的な往復移動に伴い、ピストンロッド１０に引き摺られて変形される場合があり、この変形が繰り返されると、そのシール性が損なわれる場合がある。

副リップ部３２は、主リップ部３１のこの変形を抑制する役割を果たし、主リップ部３１より外側（図中上方）に配置され、副リップ部３２の内径が主リップ部３１の内径よりも僅かに大きくなるよう形成される（図４参照。）。

また、ダストリップ２０及びオイルリップ３０は共に、ニトリルゴムやフッ素ゴム等の材料で形成されるが、ダストリップ２０のゴム硬度がオイルリップ３０のゴム硬度より小さくなるように材料が選択され、或いは、その加硫工程が制御される。

ダストリップ２０における軸直方向に変位可能な量を増大させ、ピストンロッド１０とハウジング１５との間の軸偏心に対する追従性を高めるためである。

この場合、ダストリップ２０の締め代は、ゴム硬度が大きいときの締め代に比べて増大されてもよい。ダストリップ２０のゴム硬度が小さくなったことでダストリップ２０が軸直方向に変位し易くなっており、ダストリップ２０の締め代を増大させたとしてもダストリップ２０のピストンロッド１０に対する緊迫力を過度に増大させることがなく、ピストンロッド１０の軸方向の往復動を妨げてしまうこともないからである。

このように、オイルシール１００は、ダストリップ２０とオイルリップ３０とを別体とすることで、オイルリップ３０の特性（例えば、緊迫力、締め代、ゴム硬度及びリップ形状等である。）に影響を与えることなく、ダストリップ２０を形成するための材料の選択、加硫工程の制御、又は、その構造に対する自由度を高め、ピストンロッド１０とハウジング１５との間の軸偏心に対するダストリップ２０の追従性を高めることができる。

なお、オイルシール１００は、必ずしもダストリップ２０とオイルリップ３０とを別体で形成される必要はなく、加硫工程を調整してダストリップ２０のゴム硬度がオイルリップ３０のゴム硬度より小さくなるようにしながら、ダストリップ２０とオイルリップ３０とを一体的に形成するようにしてもよい。

次に、図５を参照しながら、ピストンロッド１０とハウジング１５との間に軸偏心が生じた場合におけるオイルシールの動きについて説明する。なお、図５は、角度θの軸偏心が生じた場合におけるオイルシールとピストンロッドとの間の位置関係を示し、図５（Ａ）は、ダストリップ２０のゴム硬度がオイルリップ３０のゴム硬度より小さい場合の位置関係を示し、図５（Ｂ）は、ダストリップ２０ｘのゴム硬度がオイルリップ３０ｘのゴム硬度と等しい場合の位置関係を示す。なお、図５（Ａ）におけるダストリップ２０の締め代は、図５（Ｂ）におけるダストリップ２０ｘの締め代より大きいものとする。ダストリップ２０のゴム硬度をダストリップ２０ｘのゴム硬度より小さくすることで、ダストリップ２０のピストンロッド１０に対する緊迫力を過度に増大させることなく、ダストリップ２０の締め代を大きくすることができるからである。

図５（Ａ）の領域Ｒ１で示すように、ダストリップ２０は、軸直方向に変位可能な量が比較的大きいため、角度θの軸偏心が生じた場合であっても、リップ部２１をピストンロッド１０の外周面に摺接させ続けるが、図５（Ｂ）の領域Ｒ２で示すように、ダストリップ２０ｘは、軸直方向に変位可能な量が比較的小さいため、角度θの軸偏心が生じた場合もはやリップ部２１ｘをピストンロッド１０の外周面に摺接させることができず、リップ部２１ｘとピストンロッド１０の外周面との間に空隙を生じさせてしまう。

次に、図６を参照しながら、本発明に係るオイルシールの別の実施例について説明する。なお、図６は、三つの実施例のそれぞれに関する軸方向から見た断面図と軸直方向から見た断面図を対比可能に示し、図６（Ａ）は、図１における第一実施例を示し、図６（Ｂ）が第二実施例を示し、図６（Ｃ）が第三実施例を示す。

図６（Ｂ）で示すように、オイルシール１００ａは、補強環５０ａとピストンロッド１０との間の隙間を埋め、且つ、ピストンロッド１０の軸直方向の変位を吸収する、ピストンロッド１０と同心である環状の変位吸収部２２ａの軸直方向の幅Ｄ２が、オイルシール１００における変位吸収部２２の軸直方向の幅Ｄ１（図６（Ａ）参照。）より大きい点で、オイルシール１００と異なるが、その他の点で共通する。

このようにして、オイルシール１００ａは、弾性率の大きい補強環５０の一部を弾性率の小さいダストリップ２０ａ（変位吸収部２２ａ）で置き換えることで、変位吸収部２２ａの幅を増大させ、ダストリップ２０の軸直方向に変位可能な量を増大させるようにする。

また、図６（Ｃ）で示すように、オイルシール１００ｂは、変位吸収部２２ｂのところに環状の空隙２４を有する点でオイルシール１００ａと異なるが、その他の点で共通する。

このようにして、オイルシール１００ｂは、弾性率の小さいダストリップ２０ｂ（変位吸収部２２ｂ）の一部を弾性率の更に小さい空気で置き換えることで、変位吸収部２２ｂの幅を変位吸収部２２ａに対して増大させることなく、ダストリップ２０の軸直方向に変位可能な量を増大させるようにする。

なお、これらの場合、ダストリップ２０ａ、２０ｂのゴム硬度は、好適にはオイルリップ３０ａ、３０ｂのゴム硬度より小さいものとされるが、ダストリップ２０ａ、２０ｂのピストンロッド１０に対する緊迫力を過度に増大させることなく、ダストリップ２０ａ、２０ｂの軸直方向に変位可能な量を増大させることができるのであれば、ダストリップ２０ａ、２０ｂのゴム硬度は、オイルリップ３０ａ、３０ｂのゴム硬度と同等、或いは、それ以上であってもよい。

以上の構成により、オイルシール１００、１００ａ、１００ｂは、ダストリップ２０の軸直方向に変位可能な量を増大させることにより、ピストンロッドの軸直方向変位に対するダストリップの追従性を向上させることができる。

また、オイルシール１００、１００ａ、１００ｂは、オイルシールの高さ方向の寸法（ショックアブソーバの基本長）を増大させることなく（ダストリップ２０、２０ａ、２０ｂの軸方向への寸法の増大、すなわち、オイルシールの高さ方向の寸法の増大は、ダストリップ２０の軸直方向に変位可能な量を増大させる別の手段であるが、ショックアブソーバの基本長を増大させてしまう欠点がある。）、追従性を向上させることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例において、ダストリップ２０及びオイルリップ３０は、それぞれ別の補強環５０、５２に止着されているが、共通の補強環に止着されていてもよい。

また、上述の実施例において、ダストリップ２０は、締め付けスプリング５１の締め付け力によってその緊迫力が補強されているが、締め付けスプリング５１が省略されてもよい。

本発明に係るオイルシールの構成例を示す図（その１）である。図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１における領域ＩＩＩの拡大図である。図３におけるオイルシールの原形を示す図である。角度θの軸偏心が生じた場合におけるオイルシールとピストンロッドの相対的な位置関係を示す図である。本発明に係るオイルシールの構成例を示す図（その２）である。

符号の説明

１０ピストンロッド
１５ハウジング
１８環状空間
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｘダストリップ
２１、２１ｘリップ部
２２、２２ａ、２２ｂ変位吸収部
２４環状空隙
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｘオイルリップ
３１主リップ部
３２副リップ部
５０補強環
５１締め付けスプリング
５２補強環
５３締め付けスプリング
１００、１００ａ、１００ｂオイルシール

Claims

軸方向に往復動するロッドと該ロッドの外周にあるハウジングとで形成される環状空間を密封する、オイルリップとダストリップとを備えた軸シールであって、
前記ダストリップのゴム硬度が前記オイルリップのゴム硬度より小さい、
ことを特徴とする軸シール。
軸方向に往復動するロッドと該ロッドの外周にあるハウジングとで形成される環状空間を密封する、補強環とオイルリップとダストリップとを備えた軸シールであって、
前記オイルリップ及び前記ダストリップのそれぞれは、前記補強環と前記ロッドとの間の隙間を埋め、且つ、前記ロッドの軸直方向の変位を吸収する前記ロッドと同心である環状の変位吸収部を備え、
前記ダストリップの変位吸収部の軸直方向の幅が前記オイルリップの変位吸収部の軸直方向の幅より大きい、
ことを特徴とする軸シール。
前記ダストリップの変位吸収部は、前記ロッドと同心である環状の空隙を有する、
ことを特徴とする請求項２に記載の軸シール。
前記ダストリップと前記オイルリップとは別体で形成される、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の軸シール。