JP2016118251A

JP2016118251A - シール部材

Info

Publication number: JP2016118251A
Application number: JP2014258223A
Authority: JP
Inventors: 直喜久保田; Naoki Kubota
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2016-06-30
Anticipated expiration: 2034-12-22
Also published as: TW201634842A; CN107110367A; WO2016104164A1; TWI606201B; JP6408897B2

Abstract

【課題】作動流体の外部への流出を阻止することができるとともに、ダストの侵入を防止できるシール部材を提供する。【解決手段】シール部材１は、筒部材３に進退自在に挿入される軸部材２を囲む環状の基部４と、前記基部４の内周に設けられて大気側に傾斜して延び、前記軸部材２の外周に摺接する環状のメインリップ６と、前記基部４の内周に前記メインリップ６の密封側に直列に設けられて前記メインリップ６側に傾斜して延びる環状のサブリップ７とを備え、前記メインリップ６または前記サブリップ７の少なくとも一方の内周面８は、前記基部４から延びる傾斜面８ａと、前記傾斜面８ａよりも前記軸部材２側に向けて突起して前記軸部材２の外周に摺接する突起面８ｂを備えてなることを特徴とする。【選択図】図１

Description

この発明は、シール部材に関する。

例えば、フロントフォークにおいては、ダストの侵入を防止するために、環状のダストシールがアウターチューブとインナーチューブの間に設けられている。近年、フロントフォークが、オフロード走行等の厳しい使用環境下で使用されても塵や埃などのダストのフロントフォークの内部への侵入を防止できるよう配慮したダストシールが開発されている。

このダストシールは、アウターチューブに固定され、前記アウターチューブに進退自在に挿入されるインナーチューブ側に傾斜して延びる、前記インナーチューブの外周に摺接するメインリップとサブリップとを備えており、サブリップより大気側に設けられたメインリップが掻き落とし損ねたダストをサブリップで掻き落とすことで、ダストの侵入を防止している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３０８２０４

特許文献１のダストシール１００は、インナーチューブ２に附着したダストを掻き落とすために、図７に示すように、メインリップ１０１及びサブリップ１０２の大気側の傾斜面１０３，１０５とメインリップ１０１及びサブリップ１０２がそれぞれ摺接する軸部材２としてのインナーチューブ２の摺接面との間の断面角度ａ１，ｂ１を、メインリップ１０１及びサブリップ１０２のフォーク内側の傾斜面１０４，１０６と前記摺接面との間の断面角度ａ２，ｂ２よりそれぞれ大きく設定している。

このように、断面角度を大きくすると、面圧勾配値の絶対値が高くなるため、従来のダストシール１００では、大気側の傾斜面１０３，１０５の面圧勾配値の絶対値をフォーク内側の傾斜面１０４，１０６の面圧勾配値の絶対値より高くすることができる。

そして、面圧勾配値の絶対値の高い方が、インナーチューブ２の外周に附着する作動流体膜を掻き落とす効果が高くなる。

つまり、従来のダストシール１００ではインナーチューブ２がアウターチューブ３内へ進入する場合には、インナーチューブ２の外周に附着したダストを掻き落としやすく作動流体膜が薄くなり、逆にインナーチューブ２がアウターチューブ３から退出する場合には、作動流体膜の通過を許容しやすく作動流体膜が厚くなる構造になっている。

したがって、このように設定すると、インナーチューブ２の退出行程時に作動流体が、ダストシール１００を通って、大気側に微量ずつではあるが、掻き落とされてしまう。なお、作動流体の流出量は、微量であるのでフロントフォークの機能に悪影響等を与えるものではないものの、作動流体の流出を防止することが望ましい。

また、作動流体が大気側に掻き出されてしまうと、掻き出された作動流体に大気側に存在するダストが浸かってしまい、インナーチューブに強固に附着して内部にダストの侵入を許してしまう可能性もある。

そこで、本発明は、作動流体の外部への流出を阻止することができるとともに、ダストの侵入を防止できるシール部材を提供するものである。

上記課題を解決するための手段は、筒部材に進退自在に挿入される軸部材を囲む環状の基部と、前記基部の内周に設けられて大気側に傾斜して延び、前記軸部材の外周に摺接する環状のメインリップと、前記基部の内周に前記メインリップの密封側に直列に設けられて大気側に傾斜して延びる環状のサブリップとを備え、前記メインリップまたは前記サブリップの少なくとも一方の内周面は、前記基部から延びる傾斜面と、前記傾斜面よりも前記軸部材側に向けて突起して前記軸部材の外周に摺接する突起面を備えることを特徴とする。

また、前記突起面が前記軸部材の外周に摺接するとき、前記突起面と前記軸部材の外周面との間の断面角度が、大気側と密封側とで等しくなるようにしてもよい。前記構成を備えることで、大気側と密封側の断面角度の差がなくなるため大気側と密封側の突起面の最大面圧勾配値の絶対値の差がなくなる。その結果、突起面における軸部材の退出行程時の作動流体膜厚と、進入行程時の作動流体膜厚の差がなくなるため、軸部材の退出行程時に大気側に移動した作動流体が軸部材の進入行程時に密封側に戻り、作動流体の大気側への流出を阻止することができる。

また、前記軸部材の外周と摺接している前記突起面が、断面円弧状に形成されてもよい。前記構成を備えることで、前記軸部材の外周と摺接している前記突起面と、軸部材の外周の摺接面における、大気側及び密封側の断面角度の差を限りなく小さくできる。

また、前記メインリップは、前記メインリップの大気側の傾斜面と前記軸部材の外周の摺接面との間の断面角度が、前記メインリップの密封側の傾斜面と前記摺接面との間の断面角度よりも大きく設定され、前記サブリップは、内周面に前記傾斜面と前記突起面を備え、前記突起面が前記軸部材の外周に摺接するとき、前記突起面と前記軸部材の外周との間の断面角度が、大気側と密封側とで等しくなるようにしてもよい。前記構成によると、メインリップは、軸部材の進入行程時に、大気側からダストが進入するのを防止し、サブリップは、突起面における軸部材の退出行程時の作動流体膜厚と、進入行程時の作動流体膜厚の差をなくすため、軸部材の退出行程時に大気側に移動した作動流体が軸部材の進入行程時に密封側に戻り、作動流体の大気側への流出を阻止できる。

また、前記基部の内周の前記反メインリップ側に流体シールが連結されてもよい。前記構成によると、一つのシール部材で、作動流体とダストの両方をシールすることができる上、組み立ての際、ダストシールと流体シールをそれぞれ組み込む必要がないため、シール部材を組み込む手間を省略することができる。

また、前記シール部材は、アウターチューブと前記アウターチューブ内に軸方向移動自在に挿入されるインナーチューブと、前記アウターチューブと前記インナーチューブとの間に介装されるダンパとを備えるフロントフォークにおける前記アウターチューブに基部を固定し、前記インナーチューブを軸部材として前記インナーチューブの外周をシールしてもよい。フロントフォークは、車輪を支持するため、横方向から外力が入力されると撓むのでアウターチューブに対してインナーチューブが偏芯することがある。メインリップあるいはサブリップに突起面が形成されているため、インナーチューブを締め付ける緊迫力が高く、インナーチューブの偏芯に対しても、リップが追従して、ダストの侵入と作動流体の流出を防止できる。

よって、本シール部材はフロントフォークに最適となり、フロントフォークに使用することでフロントフォーク内へのダストの侵入と作動流体の流出を確実に阻止できる。

その結果、作動流体の外部への流出を阻止することができるとともに、ダストの侵入を防止できる。

本実施の形態に係るフロントフォークの縦断面図である。図１のシール部材を示す拡大縦断面図である。本実施の形態に係るメインリップの拡大断面図である。本実施の形態に係るサブリップの拡大断面図である。他の実施の形態に係るメインリップの拡大断面図である。他の実施の形態に係るシール部材を示す縦断面図である。従来のダストシールを示す拡大断面図である。

以下に、図示した本実施の形態に基づいて、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品か対応する部品を示す。

図１及び図２に示すように、本実施の形態に係るシール部材１は、筒部材３としてのアウターチューブ３に進退自在に挿入されるフロントフォーク１０のインナーチューブ２を軸部材として、このインナーチューブ２の外周をシールするようになっている。具体的には、シール部材１は、筒部材に進退自在に挿入される軸部材２を囲む環状の基部４と、前記基部４の内周に設けられて大気側に傾斜して延び、前記軸部材２の外周に摺接する環状のメインリップ６と、前記基部４の内周に前記メインリップ６の密封側に直列に設けられて前記メインリップ６側に傾斜して延びる環状のサブリップ７とを備える。

前記シール部材１は、フロントフォーク１０に用いられている。

図１に示すように、前記フロントフォーク１０は、環状のアウターチューブ３と、前記アウターチューブ３に軸方向移動自在に挿入される環状のインナーチューブ２と、前記アウターチューブ３の内周に装着されて、前記インナーチューブ２の外周に摺接する環状の軸受１１と、前記インナーチューブ２の外周に装着されて、前記アウターチューブ３の内周に摺接する軸受１２と、前記インナーチューブ２及び前記アウターチューブ３内に収納されるダンパ１３とを備えている。ダンパ１３は、図１中下端がアウターチューブ３の底部に取り付けられたシリンダ１５と、シリンダ１５内に摺動自在に挿入されてシリンダ１５内を二つの圧力室に区画する図示しないピストンと、一端がピストンに連結されるとともに図中上端がインナーチューブ２の頂部に取り付けられるピストンロッド１４とを備えており、伸縮時に所定の減衰力を発揮する。したがって、このフロントフォーク１０が伸縮すると、ダンパ１３も伸縮するので、フロントフォーク１０の伸縮を防げる減衰力が発揮される。また、シリンダ１５とインナーチューブ２との間には懸架ばね１６が介装されており、フロントフォーク１０は常に懸架ばね１６によって伸長方向へ附勢され、これにより、フロントフォーク１０を二輪車等に適用した際に車体を弾性支持することができる。

なお、ダンパ１３は、シリンダ１５をインナーチューブ２に、ピストンロッド１４をアウターチューブ３に取り付けるようにしてもよく、フロントフォーク１０は、インナーチューブ２を下方にアウターチューブ３を上方に配置することも可能である。

前記シール部材１は、前記アウターチューブ３の開口端部に設けられ、前記インナーチューブ２が前記アウターチューブ３内に進入する際に、前記インナーチューブ２に附着しているダストを掻き落として、フロントフォーク１０内部への侵入を防ぐ。

なお、本明細書で用いられる作動流体は、作動油、水、水溶液、電気粘性流体、磁気粘性流体等、フロントフォーク及びその他のダンパに適用可能なものを採用することができる。

以下、シール部材１の構成について詳細に説明する。

図２に示すように、本実施の形態に係る基部４は、軸方向に延びる環状の本体部４ａと、前記本体部４ａの上端から外周径方向かつ外方へ向けて突出する環状のフランジ４ｂと、前記本体部４ａおよび前記フランジ４ｂ内に設けたＬ字状の芯金４ｃとを備えている。

図２に示すように、本実施の形態に係るメインリップ６は、環状であって、本体部４ａ内周の図中上端から図中上方である大気側に傾斜しながら内周側へ向けて延び、先端が軸部材２としてのインナーチューブ２の外周に摺接する。また、前記メインリップ６の内径は、インナーチューブ２の外径よりも小径になっており、これにより、メインリップ６が撓み、撓んだメインリップ６が復元する際に発生する反発力でメインリップ６がインナーチューブ２を締め付けることができる。

図２に示すように、本実施の形態に係るサブリップ７は、環状であって、本体部４ａ内周のメインリップ６の図中下方から大気側に傾斜しながら内周側へ向けて延び、サブリップ７の内周面８に設けられた後述する突起面８ｂがインナーチューブ２の外周に摺接する。

図４に示すように、前記サブリップ７の内周面８には、傾斜面８ａと突起面８ｂが備えられている。前記傾斜面８ａは、基部４から延びて、徐々に縮径するように大気側に傾斜する面である。前記突起面８ｂは、前記内周面８の先端に、前記傾斜面８ａよりも内周側へ向けて、つまり、軸部材であるインナーチューブ２側に向けて突起する面である。また、前記突起面８ｂは、断面円弧状になっている。

なお、前記突起面８ｂは、内周面８のインナーチューブ２に摺接する部位であればどこに設けられてもよいが、前記サブリップ７の前記突起面８ｂより先端側は機能的に不要な部分になるため、先端に設けた方が、好ましい。

また、前記サブリップ７の突起面８ｂの最小内径は少なくともインナーチューブ２の外径よりも小径になっており、これにより、リップが撓み、撓んだリップが復元する際に発生する反発力でサブリップ７がインナーチューブ２を締め付けることができる。

さらに、前記サブリップ７は、内周面８に突起面８ｂを備えているため、突起面８ｂの分だけサブリップ７の撓み量が増加し、それに伴って反発力が大きくなることで、面圧が大きくなる。面圧が大きくなると、前記サブリップ７の緊迫力が高まるため、インナーチューブ２に対しての追従性が増して、口開きによるダストの侵入を防ぐことができる。

なお、図２に示すように、本実施の形態においては、前記基部４と前記メインリップ６と前記サブリップ７との間に断面Ｕ字状のダスト溜まりが形成されており、この空間は、メインリップ６を通過したもののサブリップ７で掻き落としたダストを溜めることができ、ダストがフロントフォーク１０内部に侵入するのを防止することができる。

転じて、図２に示すように、本実施の形態に係るアウターチューブ３には、開口端部の内周に凹部３ａを設けてある。

そして、図２に示すように、本実施の形態に係るシール部材１は、フランジ４ｂをアウターチューブ３の図中上端に当接させるように本体部４ａを凹部３ａの内に圧入される。本体部４ａおよびフランジ４ｂ内には芯金４ｃが設けてあるので、本体部４ａがアウターチューブ３の凹部３ａ内に圧入されると、シール部材１は強固にアウターチューブ３に固定される。また、芯金４ｃを設けているので本体部４ａはアウターチューブ３の凹部３ａの内側に強く密着し、フランジ４ｂもアウターチューブ３の端部に強く密着して、シール部材１はアウターチューブ３の内周をシールする。そして、シール部材１の内周側にインナーチューブ２が挿入されると、メインリップ６とサブリップ７が撓んで、インナーチューブ２の外周を締め付け、インナーチューブ２の外周がシールされる。このようにシール部材１の内周側にインナーチューブ２を挿入すると、メインリップ６とサブリップ７のインナーチューブ２との間の断面角度は以下のようになる。

本実施の形態に係るメインリップ６は、図３に示すように、メインリップ６の大気側の傾斜面６ａとメインリップ６が摺接するインナーチューブ２の外周の摺接面２ａとの間の断面角度ｃ１が、メインリップ６の密封側の傾斜面６ｂと摺接面２ａとの間の断面角度ｃ２よりも大きく設定される。

断面角度の大きい方が、インナーチューブ２の進入行程時に、面圧勾配値の絶対値が高くなるため、インナーチューブ２の外周に附着する作動流体を掻き落とす効果が高くなる。したがって、大気側の断面角度ｃ１を密封側の断面角度ｃ２より大きく設定することで、前記インナーチューブ２の進入行程時に外部から作動流体膜と同時にダストが侵入することを防ぐことができる。

本実施の形態に係るサブリップ７は、図４に示すように、大気側の前記インナーチューブ２の外周と摺接している突起面８ｂは、断面円弧状に形成されている。円弧は、円の中心からの距離が全て等しいため、断面円弧上の突起面８ｂがインナーチューブ２に当接すると、インナーチューブ２との間の断面角度が大気側と密封側とで等しくなる。したがって、大気側の前記突起面８ｂと前記インナーチューブ２の外周の摺接面２ｂとの間の断面角度ｄ１と、密封側の前記突起面８ｂと前記摺接面２ｂとの間の断面角度ｄ２の差を限りなく小さくすることができる。

断面角度の差が小さい場合、大気側と密封側の前記突起面８ｂの最大面圧勾配値の絶対値の差が小さくなる。その結果、前記サブリップ７の前記突起面８ｂにおける前記インナーチューブ２の退出行程時の作動流体膜厚と、進入行程時の作動流体膜厚の差が小さくなるため、前記インナーチューブ２の進入行程時に大気側に移動した作動流体が前記インナーチューブ２の退出行程時に密封側に戻り、作動流体の外部への流出を阻止することができる。

また、断面突起の形状は、円弧状以外の形状を採用してもよいが、円弧状にすることでインナーチューブ２の進入によってリップ部が撓んで反発する際に発生する面圧が一か所に集中しないため、破損に強くなるとともに、容易に大気側と密封側とで面圧勾配値の絶対値の差を小さくできる利点がある。

なお、アウターチューブ３の凹部３ａ内であって、シール部材１の図中下方には、フロントフォーク内からの作動流体の漏えいを防止する流体シール９が設けられている。

以下、本実施の形態に係るシール部材１の作動について説明する。

メインリップ６とサブリップ７の内径がインナーチューブ２の外径より小さいため、前記インナーチューブ２が挿入されると前記メインリップ６と前記サブリップ７は撓む。撓んだ前記メインリップ６と前記サブリップ７は、撓んだ分を復元しようとするので、反発力が発生する。この反発力によって、メインリップ６とサブリップ７にインナーチューブ２を締め付ける緊迫力が発生する。

この緊迫力によって、前記メインリップ６と前記サブリップ７は、インナーチューブ２に密着して、インナーチューブ２のアウターチューブ３への進退行程時にインナーチューブ２に附着したダストを掻き落とす。

また、シール部材１に一体に形成される流体シール９はインナーチューブ２に附着している作動流体を掻き落とす。

さらに、サブリップ７は、内周面８に突起面８ｂを備えているため、突起面８ｂの分だけサブリップ７の撓み量が増えることで、復元による反発力も増大し、サブリップ７の面圧が大きくなる。その結果、サブリップ７の口開きによるダストの侵入を防ぐことができ、ダストを掻き出す機能が向上すると共に、インナーチューブ２の退出行程時の作動流体膜を薄くでき、作動流体膜の外部流出を防止できる。

加えて、本実施の形態に係るシール部材１は、フロントフォーク１０に用いられており、前記フロントフォーク１０は、車輪を支持するため、横方向から外力が入力され、インナーチューブ２は偏芯しやすいところ、メインリップ６あるいはサブリップ７に突起面８ｂが形成されているため、インナーチューブ２を締め付ける緊迫力が高く、インナーチューブ２の偏芯に対しても、リップが追従して、ダストの侵入と作動流体の流出を防止できる。

よって、シール部材１はフロントフォークに最適となり、フロントフォークに使用することでフロントフォーク内へのダストの侵入と作動流体の流出を確実に阻止できる。

なお、本実施の形態に係るシール部材１が用いられるのは、フロントフォークに限られず、他のダンパ、例えば四輪車用の油圧緩衝器に利用されてもよい。

また、本実施の形態では、サブリップ７にのみ突起面８ｂを設けているが、図５に示すように、サブリップ７の代わりにメインリップ６に突起面２０１を設けてもよく、また、メインリップ６とサブリップ７の両方にそれぞれ突起面８ｂ，２０１が設けられてもよい。

図５に示すように、メインリップ２００に突起面２０１を設けた場合にも、サブリップ７の場合と同様に、面圧を向上させ、口開きによるダストの進入を防止する効果を発揮できる。

また、大気側の突起面２０１と前記インナーチューブ２の外周の摺接面２ｃとの間の断面角度ｅ１と、密封側の前記突起面２０１と前記摺接面２ｃとの間の断面角度ｅ２の差を限りなく小さくすることができるため、大気側と密封側の作動流体膜厚の差を小さくし、作動流体の外部流出を阻止する効果を発揮することができる。

また、図６に示すように、シール部材３００に、ダストシール５の他に流体シール３０９を設けてもよい。この流体シール３０９は、環状であって、外周側に溝を設けて、前記溝に環状のガータスプリング３１０を嵌め込むことで、流体シール３０９の緊迫力を高めている。

図６に示すように、シール部材３００の基部４の内周の反メインリップ６側に流体シール３０９を設ける場合には、一つのシール部材３００で、作動流体とダストの両方をシールすることができる上、組み立ての際、シール部材３００を組み込むだけで足りるため、流体シール３０９とダストシール５をアウターチューブ３の開口端部にそれぞれ組み込む手間を省略することができる。また、前記流体シール３０９は、一般に使用されているものであればよく、特に図６に示す本実施の形態に係る流体シール３０９の形状に限定されない。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱することなく改造、変形及び変更を行うことができることは理解すべきである。

１，３００シール部材
２軸部材（インナーチューブ）
３筒部材（アウターチューブ）
４基部
６メインリップ
７サブリップ
８内周面
８ａ傾斜面
８ｂ突起面
９，３０９流体シール

Claims

筒部材に進退自在に挿入される軸部材を囲む環状の基部と、
前記基部の内周に設けられて大気側に傾斜して延び、前記軸部材の外周に摺接する環状のメインリップと、
前記基部の内周に前記メインリップの密封側に直列に設けられて大気側に傾斜して延びる環状のサブリップとを備え、
前記メインリップまたは前記サブリップの少なくとも一方の内周面は、前記基部から延びる傾斜面と、前記傾斜面よりも前記軸部材側に向けて突起して前記軸部材の外周に摺接する突起面を備えることを特徴とするシール部材。
前記突起面が前記軸部材の外周に摺接するとき、前記突起面と前記軸部材の外周面との間の断面角度が、大気側と密封側とで等しくなることを特徴とする請求項１に記載のシール部材。
前記軸部材の外周と摺接している前記突起面が、断面円弧状に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシール部材。
前記メインリップは、前記メインリップの大気側の傾斜面と前記軸部材の外周面との間の断面角度が、前記メインリップの密封側の傾斜面と前記軸部材の外周面との間の断面角度よりも大きく設定され、
前記サブリップは、内周面に前記傾斜面と前記突起面を備え、前記突起面が前記軸部材の外周に摺接するとき、前記突起面と前記軸部材の外周面との間の断面角度が、大気側と密封側で等しくなることを特徴とする請求項１に記載のダストシール。
前記基部の内周の密封側に流体シールが連結されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のシール部材。
アウターチューブと前記アウターチューブ内に軸方向移動自在に挿入されるインナーチューブと、前記アウターチューブと前記インナーチューブとの間に介装されるダンパとを備えるフロントフォークにおける前記アウターチューブに前記基部を固定し、前記インナーチューブを軸部材として前記インナーチューブの外周をシールする請求項１から５のいずれか１項に記載のシール部材。