JP2012013131A

JP2012013131A - シリンダ装置

Info

Publication number: JP2012013131A
Application number: JP2010149238A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Minoguchi; 一範美濃口
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-01-19

Abstract

【課題】ガスの封入を容易化できるとともにガスの漏出を抑制することができるシリンダ装置の提供。
【解決手段】ガスが封入されるシリンダ１３と、シリンダ１３の一端から一端が突出するロッド１５と、シリンダ１３の前記一端側に設けられる外側シール７２と、外側シール７２の内側に設けられロッド１５の前記一端側に向かって内径が拡径する拡径部８０を有する内側シール７３とからなり、ロッド１５は、ロッド１５をシリンダ１３内に最大限挿入した最大挿入状態において外側シール７２とシリンダ１３外とを連通する連通部９０と、最大挿入状態において内側シール７３と全周に渡り接触する接触部４３とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、シリンダ装置に関する。

シリンダ装置において、ロッドがシリンダ内に最大限挿入されると、シリンダの内外に連通する連通路が開く構造とし、ガスの封入を容易化するものがある（例えば、特許文献１参照）。

実開昭６１−１３５０３４号公報

上記のシリンダ装置では、ロッドをシリンダから所定長さ以上引き出した状態とすることで連通路を閉じてシリンダを密封するようになっている。このため、取り扱い中に、誤ってロッドをシリンダ内に最大限近くまで挿入してしまうと、連通路が開いてガスが漏れてしまうことになる。

したがって、本発明は、ガスの封入を容易化できるとともにガスの漏出を抑制す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、ロッドが、これをシリンダ内に最大限挿入した最大挿入状態において外側シールとシリンダ外とを連通する連通部と、前記最大挿入状態において内側シールと全周に渡り接触する接触部とを有する構成とした。

本発明によれば、ガスの封入を容易化できるとともにガスの漏出を抑制することができる。

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を示す全体断面図である。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部分拡大断面図である。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部分拡大断面図である。

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を図１および図２を参照して以下に説明する。

図１に示すように、第１実施形態の油圧緩衝器１１は、複筒式のもので、例えば自動車のサスペンション装置に用いられるものである。油圧緩衝器１１は、油液が封入される内側シリンダ１２と、内側シリンダ１２より大径で内側シリンダ１２と同軸状に配置される外側シリンダ（シリンダ）１３と、内側シリンダ１２の中心軸線上に配置されるとともに一端側が内側シリンダ１２の内部に挿入され他端側が内側シリンダ１２および外側シリンダ１３から外部に突出するロッド１５と、このロッド１５に取り付けられて内側シリンダ１２内に摺動可能に嵌合され内側シリンダ１２内を二つの油室１６，１７に画成するピストン１８とを有している。

外側シリンダ１３は、円筒状の外筒部２１と、この外筒部２１におけるロッド１５の突出側とは反対の一端側を閉塞させる底部２２と、外筒部２１におけるロッド１５の突出側の端部から径方向内方に突出する係止部２３とを有する略有底円筒状をなしている。

内側シリンダ１２は、外側シリンダ１３の底部２２の内側に配置されるベースボディ２６と、円筒状をなし外筒部２１の内側に同軸に配置された状態で一端側がベースボディ２６に嵌合される内筒２７と、ロッド１５を摺動可能に挿通させるとともに内筒２７の他端側および外筒部２１の底部２２とは反対側に嵌合されるロッドガイド２８とを有している。

ベースボディ２６には、内側シリンダ１２内の油室１７と、外側シリンダ１３と内側シリンダ１２との間のリザーバ室３０とを連通可能な油通路３１が形成されており、同様に油室１７とリザーバ室３０とを連通可能な油通路３２が油通路３１よりも外径側に形成されている。また、ベースボディ２６には内側の油通路３１を開閉可能な縮み側減衰バルブとしてのディスクバルブ３６が底部２２側に配置されるとともに、外側の油通路３２を開閉可能なチェックバルブとしてのディスクバルブ３７が底部２２とは反対側に配置されている。

これらディスクバルブ３６，３７は、ベースボディ２６に底部２２側から挿入されるリベット４０の一端の頭部４１と他端の加締部４２とでベースボディ２６に取り付けられている。ディスクバルブ３６は、ディスクバルブ３７の図示略の通路穴および油通路３１を介して油室１７からリザーバ室３０側への油液の流れを許容して減衰力を発生する一方で逆方向の油液の流れを規制し、これとは反対に、ディスクバルブ３７は油通路３２を介してリザーバ室３０から油室１７側への油液の流れを抵抗無く許容する一方で逆方向の油液の流れを規制する。

ロッド１５は、軸方向中間の一定径の主軸部（接触部）４３と、内側シリンダ１２に挿入される側の端部の、主軸部４３よりも小径の内端軸部４４とを有している。この内端軸部４４にはナット４５が螺合されており、このナット４５によってピストン１８およびその両側のディスクバルブ４６，４７がロッド１５に取り付けられている。

ピストン１８には、内側シリンダ１２の底部２２側の油室１７と底部２２とは反対側の油室１６とを連通可能な油通路５０と、油通路５０よりも内径側で油室１７と油室１６とを連通可能な油通路５１とが形成されている。また、ピストン１８には、油通路５０を開閉可能な縮み側減衰バルブである上記したディスクバルブ４６が底部２２とは反対側に配置されるとともに、油通路５１を開閉可能な伸び側減衰バルブとしての上記したディスクバルブ４７が底部２２側に配置されている。

ディスクバルブ４６は油室１７から油室１６側への油液の流れを許容する一方で逆方向の油液の流れを規制し、これとは反対に、ディスクバルブ４７は油室１６側から油室１７への油液の流れを許容する一方で逆方向の油液の流れを規制する。

ロッド１５の主軸部４３の中間所定位置には、ロッドガイド２８に当接することでロッド１５の限界以上の外側シリンダ１３からの突出を規制するストッパ５２が固定されている。

なお、ロッド１５が伸び側に移動して内側シリンダ１２からの突出量が増大すると、その分の油液がリザーバ室３０からディスクバルブ３７を開きつつ油通路３２を介して油室１７に流れることになり、逆にロッド１５が縮み側に移動して内側シリンダ１２への挿入量が増大すると、その分の油液が油室１７からディスクバルブ３６を開きつつ油通路３１を介してリザーバ室３０に流れることになる。このような油液の給排に対応するため、リザーバ室３０には、下部となるベースボディ２６側に油液が貯留されており、この油液の上側となるロッドガイド２８側に油液の量変化を吸収するガスが封入されている。

図２に示すように、ロッドガイド２８は、軸方向一側に大径外径部５４が形成され、軸方向他側に大径外径部５４よりも小径の小径外径部５５が形成された略段付き円筒状をなしており、大径外径部５４において外側シリンダ１３の外筒部２１の内周部に嵌合し、小径外径部５５において内側シリンダ１２の内筒２７の内周部に嵌合する。ロッドガイド２８の径方向の中央には、軸方向の大径外径部５４側に大径穴部５６が、軸方向の小径外径部５５側に大径穴部５６よりも小径の小径穴部５７が、それぞれ形成されている。

ロッドガイド２８の軸方向の外端側には、径方向の中間位置に大径穴部５６よりも大径の環状溝５９が、径方向の外端位置に面取部６０がそれぞれ形成されている。環状溝５９が形成されることにより、ロッドガイド２８の軸方向の外端側には、大径穴部５６と環状溝５９との間に軸方向に突出する内側環状凸部６１が、環状溝５９の径方向外側に軸方向に突出する外側環状凸部６２が、それぞれ形成されている。外側環状凸部６２は、内側環状凸部６１よりもロッドガイド２８の軸方向の外側に位置している。ロッドガイド２８には、環状溝５９と外側環状凸部６２との境界位置に、軸方向に沿って貫通する連通穴６４が形成されている。連通穴６４は、外側シリンダ１３と内側シリンダ１２との間のリザーバ室３０に連通している。なお、ロッドガイド２８の小径穴部５７内には、フッ素樹脂からなる円筒状のカラー６５が嵌合されており、このカラー６５にロッド１５が主軸部４３において摺接するように挿通される。

ロッドガイド２８の軸方向外側には、ロッドガイド２８とカラー６５との隙間およびカラー６５とロッド１５の主軸部４３との隙間等から漏れ出る油液の外側への漏れ出しを規制するオイルシール６８が配置されている。

オイルシール６８は、ゴム製のシール本体６９と、このシール本体６９内に埋設された金属製の環状部材７０とからなる一体成形品である。オイルシール６８は、シール本体６９の外周部が外側シリンダ１３の外筒部２１の内周部に密着することになり、この状態で環状部材７０の位置がロッドガイド２８の外側環状凸部６２と外側シリンダ１３の係止部２３とに挟持される。

シール本体６９の径方向内側位置は、環状部材７０の内径側に配置される円環状の中間環状部７１と、中間環状部７１からロッドガイド２８とは反対側に延出する円環状のダストリップ部（外側シール）７２と、中間環状部７１からロッドガイド２８側に延出する円環状のメインリップ部（内側シール）７３とからなっており、これら中間環状部７１、ダストリップ部７２およびメインリップ部７３も一体となっている。中間環状部７１の内径はロッド１５の主軸部４３の外径よりも大径となっている。

ダストリップ部７２は、中間環状部７１から離れるほど外径および内径が共に小さくなる先細筒状部７５と、先細筒状部７５の中間環状部７１とは反対側にあって一定内径の先端筒状部７６とを有している。このダストリップ部７２は、その内側に挿通されるロッド１５の主軸部４３の外周面に先端筒状部７６が、所定の締め代をもって全周に渡り密封接触することになり、外部からのダストの進入を規制する。ダストリップ部７２の先端筒状部７６の径方向外側には、ロッド１５への密着方向への締付力を調整する円環状のスプリング７７が配置されている。

メインリップ部７３は、中間環状部７１から離れるほど外径および内径が共に小さくなる先細筒状部（拡径部）８０と、先細筒状部８０の中間環状部７１とは反対側にあって一定内径の先端筒状部８１とを有している。このメインリップ部７３は、その内側に挿通されるロッド１５の主軸部４３の外周面に先端筒状部８１が、所定の締め代をもって全周に渡り密封接触することになり、内部からの油液の外側への漏れ出しを規制する。メインリップ部７３の先端筒状部８１の径方向外側には、ロッド１５への密着方向への締付力を調整する円環状のスプリング８２が配置されている。メインリップ部７３およびその外側のスプリング８２は、ロッドガイド２８の大径穴部５６内に配置される。

ここで、メインリップ部７３の先細筒状部８０は、言い換えれば、内外径がダストリップ部７２側ほど拡径する形状をなしており、ダストリップ部７２の先細筒状部７５も、内外径がメインリップ部７３側ほど拡径する形状をなしている。また、ロッド１５の主軸部４３の外周面が、ダストリップ部７２およびメインリップ部７３を摺動する摺動面となっている。

シール本体６９のロッドガイド２８側の径方向中間位置には、円環状のチェックリップ部８４が形成されている。このチェックリップ部８４は、ロッドガイド２８の環状溝５９内に配置されていて、内側環状凸部６１に所定の締め代を持って全周に渡り密封接触可能となっている。また、シール本体６９のロッドガイド２８側の径方向外端位置には、ロッドガイド２８側に突出する円環状のシールリップ部８５が形成されている。このシールリップ部８５は、ロッドガイド２８の面取部６０と外側シリンダ１３の外筒部２１との間に嵌合されて、これらに密封接触する。

なお、ロッドガイド２８とカラー６５との隙間およびカラー６５とロッド１５との隙間から漏れ出た油液は、ロッドガイド２８の大径穴部５６とメインリップ部７３との間の室８７に溜まることになり、チェックリップ部８４は、この室８７の圧力が、リザーバ室３０の圧力よりも所定量高くなった時のみ開く。よって、チェックリップ部８４は、室８７からリザーバ室３０への方向のみ油液およびガスの流通を許容し逆方向の流通を規制する逆止弁として機能する。

ここで、外側シリンダ１３の一端からロッド１５は一端つまり外端が突出することになるが、ダストリップ部７２は、外側シリンダ１３のロッド１５が突出する一端側に設けられ、メインリップ部７３は、ダストリップ部７２の内側に設けられることになる。また、メインリップ部７３の先細筒状部８０は、ロッド１５の外側シリンダ１３から突出する一端側に向かって内径が拡径する形状をなしている。

そして、第１実施形態においては、ロッド１５の外側シリンダ１３から突出する外側の端部には、主軸部４３よりも小径の外端軸部（連通部，小径部）９０が形成されており、主軸部４３と外端軸部９０との軸方向の間には面取部９１が形成されている。外端軸部９０は、その外径が、ダストリップ部７２の先端筒状部７６の主軸部４３が嵌合しない自然状態における内径（言い換えれば、主軸部４３の外径からダストリップ部７２の先端筒状部７６の締め代を減算した値）よりも小径となっている。なお、外端軸部９０の外周部には車両への取付用のオネジ９２が形成されている。

ここで、ロッド１５が内側シリンダ１２および外側シリンダ１３内の奥側に移動すると、図１に示すようにロッド１５の内端軸部４４がベースボディ２６に設けられたリベット４０の加締部４２に当接してそれ以上の奥側への移動が規制されることになる。つまり、ロッド１５が内側シリンダ１２および外側シリンダ１３内に最大限挿入された図１に示す最大挿入状態にあるとき、ロッド１５の内端軸部４４がベースボディ２６に設けられたリベット４０の加締部４２に当接する。

ロッド１５が、図２に実線で示すように上記した最大挿入状態にあるとき、オイルシール６８は、外側のダストリップ部７２が軸方向位置をロッド１５の外端軸部９０に合わせることになる。また、ロッド１５が、最大挿入状態にあるとき、中間環状部７１もそのダストリップ部７２側の一部が軸方向位置をロッド１５の外端軸部９０に合わせることになる。外端軸部９０は、その外径がダストリップ部７２の先端筒状部７６の自然状態における内径よりも小径となっていることから、外端軸部９０は、ロッド１５の最大挿入状態においてダストリップ部７２の径方向内側と外側シリンダ１３の外側とを連通する。より具体的に、外端軸部９０は、ダストリップ部７２の先細筒状部７５および先端筒状部７６の径方向内側と、中間環状部７１の径方向内側と、メインリップ部７３の先細筒状部８０の径方向内側とを、外側シリンダ１３の外側つまり外気に連通させる。

また、ロッド１５が最大挿入状態にあるとき、内側のメインリップ部７３は軸方向位置をロッド１５の外端軸部９０よりも大径の主軸部４３に合わせることになる。つまり、ロッド１５が最大挿入状態となっても、その主軸部４３の外周面が内側のメインリップ部７３の先端筒状部８１と全周に渡り密封接触する状態を維持する。

以上の構成の油圧緩衝器１１は、組み立て工程において、外側シリンダ１３の係止部２３を、外筒部２１に沿う形状のまま上記したすべての部品を組み付けることになり、その後、オイルシール６８をロッドガイド２８の外側環状凸部６２とで挟持するように外側シリンダ１３の係止部２３を径方向内側に加締めて折り曲げる。

そして、外側シリンダ１３内の部品を全て組み上げ油液を必要量注入した状態で、ロッド１５を最大挿入状態とする。この状態で、外側シリンダ１３の外側に連通する、ダストリップ部７２、中間環状部７１およびメインリップ部７３の先細筒状部８０のそれぞれの径方向内側と、ロッド１５の外端軸部９０、面取部９１および主軸部４３のそれぞれの径方向外側との隙間を介して、外側シリンダ１３の外側から図２に矢印で示すように加圧状態のガス（空気、窒素ガス等）を導入する。すると、ガスの圧力は、メインリップ部７３の先細筒状部８０の内周面の傾斜によりメインリップ部７３に拡径方向の力を加えることになり、よって、ガスは、先端筒状部８１を径方向外側に開きロッド１５の主軸部４３から離間させながら、室８７に導入され、チェックリップ部８４を径方向外側に開きロッドガイド２８の内側環状凸部６１から離間させながら連通穴６４を介してリザーバ室３０に導入されることになる。その後、外側からのガスの導入を停止させると、メインリップ部７３の先端筒状部８１が縮径してロッド１５の主軸部４３に全周に渡って密封接触する状態となり、チェックリップ部８４が縮径してロッドガイド２８の内側環状凸部６１に全周に渡って密封接触する状態となる。これにより、ガスが抜けることなく封入された状態になる。

なお、第１実施形態の油圧緩衝器１１は、車両に取り付けられた状態では、最も縮んだ状態となっても、オイルシール６８のダストリップ部７２が主軸部４３よりも面取部９１および外端軸部９０側に位置することがないように、車両への取付位置関係が設定されるようになっている。

以上に述べた第１実施形態の油圧緩衝器１１によれば、ロッド１５を外側シリンダ１３内に最大限挿入した最大挿入状態とすると、ロッド１５の外端軸部９０がダストリップ部７２と外側シリンダ１３の外とを連通することになるため、外側シリンダ１３の外からガスをダストリップ部７２内に導入することができ、この導入されたガスは、メインリップ部７３の内側ほど内径が縮径する先細筒状部８０に作用して、メインリップ部７３を開いて外側シリンダ１３内に導入されることになる。したがって、ガスの封入を容易化することができる。

また、ガスの封入後は、ロッド１５を最大挿入状態としても、主軸部４３がメインリップ部７３の先端筒状部８１と全周に渡り接触することになるため、ガスの漏出を抑制することができる。

また、メインリップ部７３をロッド１５から全周に渡って離間させて外側シリンダ１３内にガスを導入できるため、ガスの流路面積を大きくでき、短時間でガスを封入できる。
但し、封入性及び製造性が劣るが、周方向に部分的に離間させても良い。

また、外側シリンダ１３内へ部品を組み付け係止部２３を形成した後にガスを封入するため、例えば特開２０００−７４１２４号公報に開示されるガスを封入した後に係止部を加締める場合と比べて製造が容易となる。つまり、ガスを封入した後に係止部を加締める方法では、オイルシールを押さえてその抜けを規制しつつ、シリンダ側部の穴からシリンダ内にガスを導入し、導入後、オイルシールをガスの圧力に抗してシリンダ側部の穴を封止可能な位置まで押し込んでから、係止部を加締めることになるが、このような製造方法と比べて製造が容易で、製造効率が約３０％程度向上できる。

また、外側シリンダ１３内へ部品を組み付け係止部２３を形成した後にガスを封入するため、封入ガスの圧力の影響を受けることなく、内側シリンダ１２への軸力を与えることができる。つまり、ガスを封入した後に係止部を加締める場合は、封入ガスの圧力の影響を受けながら内側シリンダ１２への軸力を与えることことなるが、このような製造方法と比べて内側シリンダ１２への軸力を安定的に与えることができる。

また、外側シリンダ１３内へ部品を組み付け係止部２３を形成した後にガスを封入するため、外側シリンダ１３内の容積が一定の状態でガスを封入できることになり、安定した封入圧力を得ることができる。つまり、ガスを封入した後に係止部を加締める場合は、外側シリンダ１３内の容積が変動する不安定な状況の中で必要な封入圧力を得ることになり、封入圧力が不安定となってしまうが、このような製造方法と比べて安定した封入圧力を得ることができる。

また、外側シリンダ１３内へ部品を組み付け係止部２３を形成した後にガスを封入するため、係止部２３の加工に制約がなくなり、係止部２３を加締め加工ではなくカール加工に変更すること等が可能となる。

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を主に図３を参照して第１実施形態との相違部分を中心に説明する。なお、第１実施形態と共通する部位については、同一称呼、同一の符号で表す。

第２実施形態においては、ロッド１５の面取部９１と外端軸部９０との間に、主軸部４３より小径で外端軸部９０よりも大径の中間軸部（連通部，小径部）９５が形成されている。中間軸部９５も、その外径が、ダストリップ部７２の先端筒状部７６のロッド１５が嵌合しない自然状態における内径（言い換えれば、主軸部４３の外径からダストリップ部７２の先端筒状部７６の締め代を減算した値）よりも小径となっている。

そして、ロッド１５が、図３に示すように最大挿入状態にあるとき、オイルシール６８は、外側のダストリップ部７２が軸方向位置をロッド１５の中間軸部９５に合わせることになる。また、ロッド１５が、最大挿入状態にあるとき、中間環状部７１もダストリップ部７２側の一部が軸方向位置をロッド１５の中間軸部９５に合わせることになる。よって、中間軸部９５は、ロッド１５の最大挿入状態においてダストリップ部７２の径方向内側と外側シリンダ１３の外側とを連通する。より具体的に、中間軸部９５は、ダストリップ部７２の径方向内側と、中間環状部７１の径方向内側と、メインリップ部７３の先細筒状部８０の径方向内側とを、外側シリンダ１３の外側つまり外気に連通させる。

また、ロッド１５が最大挿入状態にあるとき、内側のメインリップ部７３は、軸方向位置をロッド１５の中間軸部９５よりも大径の主軸部４３に合わせることになる。つまり、ロッド１５が最大挿入状態となっても、その主軸部４３の外周面が内側のメインリップ部７３の先端筒状部８１と全周に渡り密封接触する状態を維持する。

なお、第２実施形態の油圧緩衝器１１は、車両に取り付けられた状態では、最も縮んだ状態となっても、オイルシール６８のダストリップ部７２が主軸部４３よりも面取部９１および中間軸部９５側に位置することがないように、車両への取付位置関係が設定されるようになっている。

このような第２実施形態によれば、ストッパ５２（図１参照）からピストン１８（図１参照）までの長さ（ベアリング長）を減らす必要がなくなる。
なお、上記各実施形態では、ロッド１５の最大挿入状態をロッド１５の内端軸部４４がベースボディ２６に設けられたリベット４０の加締部４２に当接する構成により得るものとしたが、これに限らず、例えば、内筒２７の内周面にピストン１８と当接する突起を設けても良く、また、ロッド１５の突出端側に係止部２３と当接するフランジ部を設けてもよい。
また、上記各実施形態では、ダストリップ部（外側シール）７２とメインリップ部（内側シール）７３と一体としたが、別体としてもよい。この場合、メインリップ部をロッドガイドより油室１６側に設けてもよい。
なお、上記実施形態では複筒式の油圧緩衝器を示したが、シリンダ内にガスを封入するシリンダであればよく、例えば、単筒式のガススプリング、ロック付きガススプリングなどであってもよい。

１１油圧緩衝器（シリンダ装置）
１３外側シリンダ（シリンダ）
１５ロッド
４３主軸部（接触部）
７２ダストリップ部（外側シール）
７３メインリップ部（内側シール）
８０先細筒状部（拡径部）
９０外端軸部（連通部，小径部）
９５中間軸部（連通部，小径部）

Claims

ガスが封入されるシリンダと、
前記シリンダの一端から一端が突出するロッドと、
前記シリンダの前記一端側に設けられる外側シールと、
前記外側シールの内側に設けられ前記ロッドの前記一端側に向かって内径が拡径する拡径部を有する内側シールとからなり、
前記ロッドは、
前記ロッドを前記シリンダ内に最大限挿入した最大挿入状態において前記外側シールと前記シリンダ外とを連通する連通部と、
前記最大挿入状態において前記内側シールと全周に渡り接触する接触部とを有することを特徴とするシリンダ装置。
前記外側シールと前記内側シールとは一体であることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
前記連通部を前記ロッドの前記一端側に設けられた小径部とし、前記接触部は前記小径部より大径の前記ロッドの摺動面であることを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダ装置。