JP2018168896A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】密封空間の圧力が上昇してシールリップに高圧が作用したときにも、シールリップに対するバックアップリングの支持力を維持できるようにすること。【解決手段】密封空間Ａ側に配置される金属製の環状基板１１と、この環状基板１１に接合して大気Ｂ側に配置される金属製の環状基板２１とを設け、密封空間Ａ側の環状基板１１の密封空間Ａ側の面の内周側にシールリップ１２を一体成形し、大気Ｂ側の環状基板２１の大気Ｂ側の面の内周側にダストリップ２２を一体成形し、シールリップ１２の根元の内周部分を大気Ｂ側から支持する円環状のバックアップリング３を、密封空間Ａ側の環状基板１１と大気Ｂ側の環状基板２１との間に挟持する。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車両の油圧緩衝器（ショックアブソーバ）等に用いられる密封装置に関する。

車両の油圧緩衝器（ショックアブソーバ）に用いられる密封装置としては、従来、特許文献１に記載されたものが知られている。

この種の密封装置は、図７、図８に示すように、互いに面接触状態で接合する密封空間Ａ側の環状基板１０１ａと大気Ｂ側の環状基板１０１ｂとに、ゴム状弾性材料からなるオイルシール１０２とダストシール１０３とを一体成形（加硫接着）している。オイルシール１０２は、内周側にシールリップ１０２ａを有し、外周側に外周リップ１０２ｂを有している。ダストシール１０３は、内周側にダストリップ１０３ａを有している。

こうしてオイルシール１０２とダストシール１０３とがそれぞれ成形された二枚の環状基板１０１ａ，１０１ｂは、油圧緩衝器１１０におけるシリンダ１１１の開口端に設けられたカシメ部１１１ａによってかしめられ、ロッドガイド１１２との間で挟持されている。この状態で、シールリップ１０２ａとダストリップ１０３ａとは、油圧緩衝器１１０のピストンロッド１１３に押し当てられて弾性変形する。そこでシールリップ１０２ａは、ピストンロッド１１３に適切な締め代で密接し、油圧緩衝器１１０の内部空間である密封空間Ａからの作動油の漏れ出しを防止する。またダストリップ１０３ａは、ピストンロッド１１３に適切な締め代で密接し、外部から油圧緩衝器１１０の密封空間Ａへの異物や泥水の侵入を防止する。

図７、図８中、符号１０４はバックアップリングである。バックアップリング１０４は合成樹脂からなる円環状のもので、シールリップ１０２ａの根元の内周部分を大気Ｂ側から支持し、油圧緩衝器１１０の密封空間Ａに生ずる油圧によるシールリップ１０２ａの変形を抑制する。つまり油圧緩衝器１１０の密封空間Ａでは、ピストン（図示せず）の動作に伴って作動油の圧力が上昇すると、この油圧Ｐ（図９参照）は、ピストンロッド１１３の外周面に対するシールリップ１０２ａの緊迫力を増大するように作用する。このときバックアップリング１０４は、シールリップ１０２ａの根元の内周部分を大気Ｂ側から支持しているので、シールリップ１０２ａの緊迫力の増大を抑制し、その耐圧性を維持する。

特開２００８−３０９２６３号公報 特開２０１５−０４５３５７号公報

図９に示すように、合成樹脂からなるバックアップリング１０４は、オイルシール１０２のシールリップ１０２ａに作用する油圧Ｐが高圧になるほど、縮径方向への変形量を増大させる。するとバックアップリング１０４はシールリップ１０２ａを支持しきれなくなり、これに伴いシールリップ１０２ａの変形量が大きくなってピストンロッド１１３に対する摩擦負荷が増大する。またバックアップリング１０４自体も、ピストンロッド１１３の外周面と接触する可能性がある。

特許文献２は、大気側の環状基板１０１ｂとバックアップリング１０４との間に嵌合構造を設け、バックアップリング１０４の縮径方向への変形量の増大を抑制するようにした発明を開示している。この出願の発明者は、バックアップリング１０４の縮径方向への変形量の増大を抑制するために、特許文献２に記載されている発明とは異なる技術的解決手段を提案する。

本発明の課題は、密封空間の圧力が上昇してシールリップに高圧が作用したときにも、バックアップリングの縮径方向への変形を抑制し、シールリップに対するバックアップリングの支持力を維持できるようにすることである。

本発明の密封装置は、密封空間側に配置される金属製の環状基板と、前記環状基板に接合して大気側に配置される金属製の環状基板と、前記密封空間側の環状基板の前記密封空間側の面の内周側に一体成形されたシールリップと、前記大気側の環状基板の前記大気側の面の内周側に一体成形されたダストリップと、前記密封空間側の環状基板と前記大気側の環状基板との間に挟持され、前記シールリップの根元の内周部分を大気側から支持する前記シールリップよりも硬度の高いバックアップリングと、を備えることによって上記課題を解決する。

本発明によれば、バックアップリングは密封空間側の環状基板と大気側の環状基板との間に挟持されているので、密封空間の圧力が上昇してシールリップに高圧が作用したときにも、バックアップリングの縮径方向への変位が規制されるので、シールリップの変形量の増大を抑えることができ、シール対象物に対するバックアップリングの接触を防止することができる。

第１の実施の形態として、油圧緩衝器に装着された密封装置の一部の縦断側面図。 油圧緩衝器に対して未装着である密封装置の一部の縦断側面図。 密封装置を分解して示す一部の縦断側面図。 第２の実施の形態として、油圧緩衝器に対して未装着である密封装置の一部の縦断側面図。 第３の実施の形態として、油圧緩衝器に対して未装着である密封装置の一部の縦断側面図。 第４の実施の形態として、油圧緩衝器に対して未装着である密封装置の一部の縦断側面図。 従来の一例として、油圧緩衝器に対して未装着である密封装置の一部の縦断側面図。 図７に示す密封装置を油圧緩衝器に装着した状態の一部の縦断側面図。 図８に示す油圧緩衝器に装着した密封装置において、バックアップリングの縮径方向への変形量が増大した状態を示す縦断側面図。

［第１の実施の形態］
密封装置の第１の実施の形態を図１ないし図３に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施の形態の密封装置は、車両の懸架装置に用いられる油圧緩衝器１１０（ショックアブソーバ）の内部空間を大気Ｂ側から密封し、密封空間Ａとするために用いられる。油圧緩衝器１１０は、シリンダ１１１の開口端近傍の内周にロッドガイド１１２を固定し、このロッドガイド１１２の内周孔１１２ａを貫通したピストンロッド１１３を備えている。ピストンロッド１１３は、シリンダ１１１の内部を往復動するピストン（図示せず）に固定された往復動軸となり、密封装置は、シリンダ１１１とピストンロッド１１３との間を密封する。

図１ないし図３に示すように、本実施の形態の密封装置は、オイルシール１を一体成形した密封空間Ａ側の環状基板１１と、ダストシール２を一体成形した大気Ｂ側の環状基板２１と、バックアップリング３とからなる３ピース構造を有している。密封空間Ａ側の環状基板１１は、オイルシール１を密封空間Ａに向けて配置され、大気Ｂ側の環状基板２１は、ダストシール２を大気Ｂ側に向けて配置されている。

説明の便宜上、以下、密封空間Ａ側の環状基板１１を「内環状基板１１」、大気Ｂ側の環状基板２１を「外環状基板２１」と呼ぶ。

内環状基板１１は、ドーナツ形状の金属板をプレス加工し、断面が略Ｌ字形状をなすように製作したもので、円板部１１ａの外径端にフランジ１１ｂを有している。フランジ１１ｂは、大気Ｂ側に向けて突出するように配置される。

オイルシール１は、内環状基板１１のフランジ１１ｂとは反対側の面に加硫接着されており、内周側にシールリップ１２を有し、外周側に外周リップ１３を有している。

シールリップ１２は、密封空間Ａ側へ向けて漸次小径になるように延びた環状形状のもので、ピストンロッド１１３の外周面に摺動可能に密接される。これによって密封空間Ａ内の作動油を密封する。

外周リップ１３は、内環状基板１１の円板部１１ａとフランジ１１ｂとの間の屈曲部分から密封空間Ａ側へ向けて延びた円環形状のもので、内環状基板１１よりも僅かに大径に形成されている。外周リップ１３は、油圧緩衝器１１０におけるシリンダ１１１の内周面とロッドガイド１１２の外周面との間に圧縮状態で介在し、密封空間Ａ内の作動油を密封する。

シールリップ１２と外周リップ１３の間には、弾性膜部１４が被着されている。弾性膜部１４には、中間凸条１５が形成されている（図２、図３参照）。これらのシールリップ１２、外周リップ１３、弾性膜部１４及び中間凸条１５を一体成形するオイルシール１は、前述したとおり、内環状基板１１に一体に加硫成形されたゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）である。

外環状基板２１は、オイルシール１が成形された内環状基板１１より厚肉の金属板をドーナツ状に打ち抜いて製作したものである。外環状基板２１は、内環状基板１１のフランジ１１ｂの内径と直径を略等しくし、フランジ１１ｂ内に圧入されて内環状基板１１の大気Ｂ側の面に面接触状態で接合している。

ダストシール２は、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で加硫成形されたもので、外環状基板２１の内径部２１ａから大気Ｂ側に向けられた内周側の面に加硫接着されている。ダストシール２は、内周側にダストリップ２２を一体成形している。

ダストリップ２２は、シールリップ１２とは反対側の大気Ｂ側に向けて延びた環状形状のもので、ピストンロッド１１３の外周面に摺動可能に密接される。これによって密封空間Ａへの大気Ｂ中の異物や泥水等の浸入を防止する。

バックアップリング３は、シールリップ１２の根元の内周部分を大気Ｂ側から支持する円環状の部材であり、内環状基板１１と外環状基板２１との間に外周部３ａが挟持されている。外周部３ａは、内環状基板１１との間に嵌合構造を有している。つまり内環状基板１１の大気Ｂ側の面には帯状をした円環状の嵌合凹部１１ｃが形成されており、バックアップリング３の外周部３ａには嵌合凹部１１ｃに嵌合する円環状の嵌合凸部３ｂが突出形成されている。そこで嵌合凹部１１ｃに嵌合凸部３ｂを嵌め込むことで、内環状基板１１とバックアップリング３とが嵌合する。

バックアップリング３は、シールリップ１２とダストリップ２２とがピストンロッド１１３の外周面に密接した状態で、内周面３ｃとピストンロッド１１３との間に隙間が確保されるように形成されている（図１参照）。

このようなバックアップリング３は、シールリップ１２を支持するのに必要な剛性を有するオイルシール１よりも硬度の高い材料であって、耐摩耗性に優れ、しかも摩擦係数の低い材料、例えば合成樹脂によって形成されている。このようなバックアップリング３は、シールリップ１２の根元の内周部分を大気Ｂ側から支持することで、密封空間Ａの油圧が高圧になり、シールリップ１２に過大な変形が生ずるのを防止する。

このような構成において、密封装置は、オイルシール１が密封空間Ａ側を向き、ダストシール２が大気Ｂ側を向くように配置され、油圧緩衝器１１０におけるシリンダ１１１のカシメ部１１１ａによってかしめられ、ロッドガイド１１２の間に挟持されている。このときロッドガイド１１２は、オイルシール１の弾性膜部１４を介して内環状基板１１に圧接し、中間凸条１５を押し潰す。これによって二枚の環状基板１１，２１に対するカシメ荷重の誤差が吸収される。

このときシールリップ１２は、ロッドガイド１１２の内周側で、先端部分がピストンロッド１１３の外周面に摺動可能に密接し、密封空間Ａ内の作動油が軸周から外部へ漏れるのを阻止する。

ダストリップ２２は、その先端部分がピストンロッド１１３の外周面に摺動可能に密接し、密封空間Ａに対する外部からの異物や泥水等の浸入を防止する。

バックアップリング３は、オイルシール１におけるシールリップ１２の根元の内周部分を大気Ｂ側から支持し、これによって密封空間Ａの油圧が高圧になったとしても、シールリップ１２に過大な変形が生ずるのを防止する。

つまり油圧緩衝器１１０の内部では、ピストン（図示せず）の往復動に伴って密封空間Ａの油圧Ｐが上昇する（図１参照）。このとき油圧Ｐは、ピストンロッド１１３の外周面に対するシールリップ１２の緊迫力を増大するように作用し、シールリップ１２を介してバックアップリング３を縮径させる荷重として作用する。これに対してバックアップリング３は、内環状基板１１と外環状基板２１との間に挟持され、しかも内環状基板１１との間に嵌合凹部１１ｃと嵌合凸部３ｂとによる嵌合構造を形成している。これによりバックアップリング３の縮径方向への変位が規制される。

したがって本実施の形態によれば、シールリップ１２の変形量の増大を抑制することができ、またピストンロッド１１３の外周面に対するバックアップリング３の内周面３ｃの接触を防止することができる。その結果、ピストンロッド１１３に対する摩擦負荷の増大や、バックアップリング３の摩耗の増大を防止することができる。

［第２の実施の形態］
密封装置の第２の実施の形態を図４に基づいて説明する。第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。

本実施の形態は、バックアップリング３と内環状基板１１との間の嵌合構造をなくし、バックアップリング３の外周部３ａを、内環状基板１１と外環状基板２１との間の挟持のみによって位置固定した一例である。つまり内環状基板１１とバックアップリング３との間の嵌合凹部１１ｃと嵌合凸部３ｂとによる嵌合構造をなくした一例である。

このような構造のものは、密封空間Ａの油圧が高圧になったとき、内環状基板１１と外環状基板２１との間の挟持力のみによってバックアップリング３の縮径方向への変位を規制する。したがって構造が簡単であり、組み立ても容易である。

［第３の実施の形態］
密封装置の第３の実施の形態を図５に基づいて説明する。第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。

本実施の形態は、バックアップリング３と内環状基板１１との間ではなく、バックアップリング３と外環状基板２１との間に嵌合構造を設けた一例である。したがって外環状基板２１の密封空間Ａ側の面には帯状をした円環状の嵌合凹部２１ｂが形成されており、バックアップリング３の外周部３ａには嵌合凹部２１ｂに嵌合する円環状の嵌合凸部３ｄが突出形成されている。そこで嵌合凹部２１ｂに嵌合凸部３ｄを嵌め込むことで、外環状基板２１とバックアップリング３とが嵌合する。

このような構造のものは、密封空間Ａの油圧が高圧になったとき、内環状基板１１と外環状基板２１との間の挟持力に加えて、バックアップリング３と外環状基板２１との間の嵌合構造によっても、バックアップリング３の縮径方向への変位が規制される。

［第４の実施の形態］
密封装置の第４の実施の形態を図６に基づいて説明する。第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。

本実施の形態は、バックアップリング３と内環状基板１１との間に加えて、バックアップリング３と外環状基板２１との間にも嵌合構造を設けた一例である。したがって外環状基板２１の密封空間Ａ側の面にも帯状をした円環状の嵌合凹部２１ｂが形成されており、バックアップリング３の外周部３ａには嵌合凹部２１ｂに嵌合する円環状の嵌合凸部３ｄが突出形成されている。そこで内環状基板１１の嵌合凹部１１ｃに嵌合凸部３ｂを嵌め込み、外環状基板２１の嵌合凹部２１ｂに嵌合凸部３ｄを嵌め込むことで、内環状基板１１及び外環状基板２１とバックアップリング３とが嵌合する。

このような構造のものは、密封空間Ａの油圧が高圧になったとき、内環状基板１１と外環状基板２１との間の挟持力に加えて、バックアップリング３と内環状基板１１及び外環状基板２１との間の嵌合構造によっても、バックアップリング３の縮径方向への変位が規制される。

［変形例］
実施に際しては、あらゆる変形や変更が可能である。例えばバックアップリング３と内環状基板１１、外環状基板２１との間の嵌合構造は、嵌合凹部１１ｃ，２１ｂと嵌合凸部３ｂ，３ｄとの間の凹凸嵌合構造のみならず、例えば断面三角形形状をした部材同士の嵌合構造や、表面を粗く形成した微細凹凸面同士の嵌合構造など、あらゆる嵌合構造を採用することができる。

１ ・・・オイルシール
２ ・・・ダストシール
３ ・・・バックアップリング
３ａ・・・外周部
３ｂ・・・嵌合凸部
３ｃ・・・内周面
３ｄ・・・嵌合凸部
１１ ・・・密封空間側の環状基板（内環状基板）
１１ａ・・・円板部
１１ｂ・・・フランジ
１１ｃ・・・嵌合凹部
１２ ・・・シールリップ
１３ ・・・外周リップ
１４ ・・・弾性膜部
１５ ・・・中間凸条
２１ ・・・大気側の環状基板（外環状基板）
２１ａ・・・内径部
２１ｂ・・・嵌合凹部
２２ ・・・ダストリップ
１１０ ・・・油圧緩衝器
１１１ ・・・シリンダ
１１１ａ・・・カシメ部
１１２ ・・・ロッドガイド
１１２ａ・・・内周孔
１１３ ・・・ピストンロッド
Ａ ・・・密封空間
Ｂ ・・・大気

Claims (2)

1. 密封空間側に配置される金属製の環状基板と、
   前記環状基板に接合して大気側に配置される金属製の環状基板と、
   前記密封空間側の環状基板の前記密封空間側の面の内周側に一体成形されたシールリップと、
   前記大気側の環状基板の前記大気側の面の内周側に一体成形されたダストリップと、
   前記密封空間側の環状基板と前記大気側の環状基板との間に挟持され、前記シールリップの根元の内周部分を大気側から支持する前記シールリップよりも硬度の高いバックアップリングと、
   を備えることを特徴とする密封装置。
2. 前記バックアップリングの前記密封空間側の環状基板と前記大気側の環状基板との間に挟持された部分は、前記一対の環状基板のいずれか一方又は両方に嵌合している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。

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