JP2018189164A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイル室の内圧がより低圧でも開弁可能でありながら、リザーブ室の内圧の高まりに応じたチェックリップの反転現象を防止できるようにすること。【解決手段】外筒５３の内周面に固定されるロッドガイド１１１は、ピストンロッド５２を包囲し、内筒５４を支持する。ロッドガイド１１１よりも大気側に配置されたオイルシール１３１は、外筒５３に固定された円環状の金属環１３２の内周側にシールリップ１３３を備える。シールリップ１３３は密封空間Ｓ側に延び、ピストンロッド５２に対して交差する方向の弾性復元力によってピストンロッド５２に密接する。チェックリップ１３６は、ピストンロッド５２に対面するロッドガイド１１１の内周面に対して、シールリップ１３３の弾性復元力によってその先端面１３６ａを密接させる。【選択図】図１

Description

本発明は、ショックアブソーバなどに用いられる密封装置に関する。

複筒式のショックアブソーバに使用される密封装置の一例を図４に示す。１は外筒、２は内筒を示しており、内筒２の内部にはピストンロッド３が往復動自在に設けられている。内筒２の内部にはオイル室Ｓ１が形成され、外筒１と内筒２との間にはリザーブ室Ｓ２が形成されている。これらのオイル室Ｓ１とリザーブ室Ｓ２とは、ロッドガイド４で区画されている。オイルシール５は、円環状の金属環６の内周面にシールリップ７とダストリップ８とを設けたもので、ピストンロッド３に対して、適当な締め代でシールリップ７を密接させてオイル室Ｓ１を密封している。

図４に例示する密封装置は、ショックアブソーバに大きな入力が加えられた際の車両の乗り心地を向上させる目的で、オイルを解放する機構を設けている。この機構は、オイル室Ｓ１とリザーブ室Ｓ２とを連絡通路９で連絡させ、その途中にチェックリップ１０で画された貯圧室１１を配置している。チェックリップ１０はオイルシール５に一体に成形され、その開放時、連絡通路９の一部であるロッドガイド４に設けた圧力開放孔１２を介してリザーブ室Ｓ２に蓄圧室１１を連絡させる。

ショックアブソーバに大きな入力が加えられると、オイル室Ｓ１内の油圧が上昇し、これに連絡する蓄圧室１１の内圧も高まる。このとき蓄圧室１１の内圧がある一定の値、つまりチェックリップ１０が連絡通路９を閉じる限界値を超えると、チェックリップ１０が開き、余剰のオイルＯは、圧力開放孔１２を介してリザーブ室Ｓ２に流れ込む。

これに対してチェックリップ１０は、リザーブ室Ｓ２からの流体の流れをせき止め、リザーブ室Ｓ２内のガスが蓄圧室１１に流入することを抑止する。

特開２００４−２５１４１６号公報 特開２００５−０９０６０６号公報

特許文献１、２に示されているように、上記チェックリップは、それ自体が弾性復元力を有するシール部材であり、リザーブ室Ｓ２に連絡する側に向けて先端部を屈曲させた断面形状を有している（特許文献１の符号「５５」、特許文献２の符号「１６ｃ」）。このようなチェックリップは、近年、乗り心地を向上させるという観点から、オイル室Ｓ１側の内圧がより低圧でも開弁するように薄肉化される傾向にある。
薄肉化傾向が進んだ結果、チェックリップはリザーブ室Ｓ２の内圧の高まりに応じて反転しやすくなってしまう。そこでチェックリップを薄肉化するに際しては、リザーブ室Ｓ２の内圧の高まりに応じた反転現象について、改良の余地がある。

本発明の課題は、オイル室の内圧がより低圧でも開弁可能でありながら、リザーブ室の内圧の高まりに応じたチェックリップの反転現象を防止できるようにすることである。

本発明の密封装置は、外筒の内周側に固定的に取り付けられ、前記外筒内で往復動自在に設けられた往復動軸との間に隙間を開けて配置され、前記外筒と前記往復動軸との間に配置される内筒を支持する環状部材と、前記環状部材よりも大気側に配置され、外周側を前記外筒に固定される円環状の金属環の内周側に、密封空間側に延びた部分が有する前記往復動軸に交差する方向の弾性復元力によって前記往復動軸に密接するシールリップを固定したオイルシールと、前記シールリップの外周側の空間を介して、前記内筒と前記往復動軸との間に形成されるオイルを密封するオイル室と、前記外筒と前記内筒との間に形成されるガスを密封するリザーブ室とを連絡させる連絡通路と、前記シールリップの外周面に突出形成され、このシールリップの弾性復元力によって前記往復動軸に対面する前記環状部材の内周面に先端面を密接させるチェックリップと、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、チェックリップは、相手方部材である環状部材の内周面に対して、自らの弾性復元力によって密接するのではなく、シールリップの弾性復元力を利用して先端面を密接させるので、オイル室の内圧がより低圧でもチェックリップの開弁が可能でありながら、リザーブ室の内圧の高まりに応じたチェックリップの反転現象の発生を防止することができる。

実施の一形態を示す密封装置の全体の縦断正面図。 シールリップの先端面に生ずる圧力勾配を示す模式図。 シールリップの先端面の形状を拡大して示す縦断正面図。 チェックリップの従来構造の一例を示す密封装置の縦断正面図。

実施の一形態を図１ないし図３に基づいて説明する。本実施の形態の密封装置１０１は、複筒式のショックアブソーバ５１（全体を図示せず）への適用例である。

図１に示すように、ショックアブソーバ５１は、外筒５３と内筒５４とを有し、内筒５４の内周側に往復動軸としてのピストンロッド５２を往復動自在に配置している。これらのピストンロッド５２と外筒５３と内筒５４とは、すべて金属材料によって形成されている。内筒５４の内周側には、オイルＯを密封するオイル室Ｓ１が形成されており、外筒５３と内筒５４との間には、ガスＧを密封するリザーブ室Ｓ２が形成されている。

ショックアブソーバ５１は、図１に示す側とは反対側の端部において、共に図示しないピストンとベースバルブとをオイル室Ｓ１の内部に配置し、オイル室Ｓ１とリザーブ室Ｓ２とを連絡させている。オイル室Ｓ１はオイルＯで満たされ、オイル室Ｓ１から溢れ出したオイルＯはリザーブ室Ｓ２にまで回り込んでいる。ピストンロッド５２がピストンと共に移動すると、オイルＯとガスＧとが圧縮され、このときベースバルブがオイルＯの通過に抵抗を与えることで、ショックアブソーバ５１は緩衝作用を発揮する。このときオイルＯはリザーブ室Ｓ２により多く回りこみ、ガスＧが圧縮される。

本実施の形態の密封装置１０１は、オイル室Ｓ１とリザーブ室Ｓ２とが連絡していない一端側に設けられている。つまり密封装置１０１は、環状部材としてのロッドガイド１１１とオイルシール１３１とを有し、ショックアブソーバ５１の一端側において、ピストンロッド５２と外筒５３と内筒５４との間に生ずる空間を、ロッドガイド１１１とオイルシール１３１とで密封し、大気Ａから密封された密封空間Ｓとしている。これによって密封装置１０１が設けられた側においては、オイル室Ｓ１とリザーブ室Ｓ２とが画される。

ロッドガイド１１１は、外筒５３の内周面に圧入されて固定的に保持された環状部材であり、例えば合成樹脂によって形成されている。ロッドガイド１１１の上部は小径に成形されており、この小径になった部分に内筒５４が圧入状態で嵌り合い、固定されている。

ロッドガイド１１１の開口する中央部分はピストンロッド５２と非接触状態で対面し、ピストンロッド５２との間に隙間１１２を形成している。ロッドガイド１１１の中央部分の開口は、図１中の下方で二段階に径を拡大し、開口内に段部を形成している。ここでは直径が小さい方の段部を「小段部１１３」、直径が大きい方の段部を「大段部１１４」と呼ぶ。したがってピストンロッド５２との間の対向間隔は、小段部１１３の領域で拡大し、大段部１１４の領域でさらに拡大している。

オイルシール１３１は、金属製の環状板によって形成された金属環１３２に、シールリップ１３３、ダストリップ１３４、外周リップ１３５、及びチェックリップ１３６を形成した構造のものである。シールリップ１３３とダストリップ１３４とチェックリップ１３６とは、金属環１３２の内周側に加硫成形（加硫接着）したゴム状弾性材料によって一体的に形成されている。外周リップ１３５は、金属環１３２の外周側の上面に加硫成形（加硫接着）したゴム状弾性材料によって形成されている。

このようなオイルシール１３１は、図１中、ロッドガイド１１１の下面、つまり大段部１１４を規定する最下位置の下面を金属環１３２の上面に密接させた状態で外筒５３に圧入され、外筒５３の端部にかしめられて固定されている。

シールリップ１３３は、密封空間Ｓの側に延びた断面形状を有し、ピストンロッド５２に交差する方向に弾性復元力を有している。ピストンロッド５２に対してシールリップ１３３は、所定の締め代で密接している。これによりシールリップ１３３は、オイル室Ｓ１からピストンロッド５２の外周面を伝わって通過したオイルＯが外部へ漏れるのを阻止する。このようなシールリップ１３３の外周には、その緊迫力を補償するエキステンションスプリング１３７が嵌め込まれている。

このようなシールリップ１３３は、ロッドガイド１１１が小段部１１３と大段部１１４とによってピストンロッド５２との間の対向間隔を拡大した空間内に配置されている。金属環１３２に固定されたシールリップ１３３の根元部分の配置位置は、概ね、大段部１１４によって拡大形成された空間である。弾性復元力によって撓み、シール機能を発揮するシールリップ１３３の中央から先端にかけての部分の配置位置は、概ね、小段部１１３によって拡大形成された空間である。小段部１１３によって拡大形成された空間内で、シールリップ１３３は自由に弾性変形し、ピストンロッド５２に密接する。

ダストリップ１３４は、大気Ａの側に延びた断面形状を有し、ピストンロッド５２に交差する方向に弾性復元力を有している。したがってピストンロッド５２に対してダストリップ１３４は、所定の締め代で密接している。ダストリップ１３４は、ショックアブソーバ５１の内部の密封空間Ｓに対して、外部からの粉塵や汚泥の浸入を阻止する。

外周リップ１３５は、外筒５３の内周面をシールし、密封空間Ｓ、とりわけリザーブ室Ｓ２の密封性を確保している。

チェックリップ１３６は、シールリップ１３３の外周面に突出形成されている。例えば特許文献１、２に記載されているようなシールリップとは異なり、本実施の形態のチェックリップ１３６は、ある程度の肉厚を持った剛性の高い形態を有している。このようなチェックリップ１３６は、シールリップ１３３からの延出方向と直交する方向には弾性変形せず、シールリップ１３３の弾性復元力によって、先端面１３６ａをロッドガイド１１１に密接させる。先端面１３６ａを密接させる位置は、小段部１１３の内周面である。

図２に示すように、チェックリップ１３６は、小段部１１３の内周面に対して、接触圧力勾配をもって密接する。オイル室Ｓ１に連絡する側からリザーブ室Ｓ２に連絡する側（この点は後述する）へと向かうにしたがい接触圧を高めるような接触圧力勾配である。

図３に示すように、上記接触圧力勾配を実現するために、チェックリップ１３６は、大気Ａ側に向かうにしたがい外径を拡大している。

さらにチェックリップ１３６は、図１中、オイル室Ｓ１に連絡する上面側に、外周面に向かうほどオイル室Ｓ１から離反する傾斜面１３６ｂを形成している。本実施の形態の傾斜面１３６ｂは、ピストンロッド５２の軸を通る直線とのなす角度を６０度程度にしている。

こうして小段部１１３内においてチェックリップ１３６によって画されたオイル室Ｓ１に連絡する側の空間は、蓄圧室１５１となる。

以上のように構成された密封装置１０１は、連絡通路１７１を形成している。連絡通路１７１は、シールリップ１３３の外周側の空間を介して、オイル室Ｓ１とリザーブ室Ｓ２とを連絡させる。つまり連絡通路１７１は、ピストンロッド５２とロッドガイド１１１との間に設けられた隙間１１２によってオイル室Ｓ１に連絡し、小段部１１３において蓄圧室１５１を通り、大段部１１４に設けられた空間に至っている。ロッドガイド１１１は、その空間を介して蓄圧室１５１とリザーブ室Ｓ２とを連絡させるために、上下面を貫通させる圧力開放孔１７２を設けている。

したがって密封装置１０１は、連絡通路１７１によってオイル室Ｓ１とリザーブ室Ｓ２とを連絡させているが、その間にはチェックリップ１３６が介在している。チェックリップ１３６は連絡通路１７１を遮断し、蓄圧室１５１の内圧が高まったときにのみ連絡通路１７１を開放する。つまりチェックリップ１３６は、オイルＯを介して圧力を受けるので、蓄圧室１５１の内圧が高まるとシールリップ１３３を撓ませ、連絡通路１７１を開放する。これに対してリザーブ室Ｓ２の側の内圧が高まることもあるが、このときチェックリップ１３６はシールリップ１３３を撓ませず、したがって連絡通路１７１を開放しない。

このような構成において、シールリップ１３３は所定の締め代をもってピストンロッド５２に密接し、オイル室Ｓ１からのオイルＯの漏れ出しを阻止する。このときシールリップ１３３は、締め代の分だけ、ピストンロッド５２に対して交差する方向に弾性変形する。

ショックアブソーバ５１が用いられる懸架装置を備える車両の走行に伴い、オイル室Ｓ１には大きな入力が付加されることがある。このときオイル室Ｓ１からピストンロッド５２とロッドガイド１１１との間に設けられた隙間１１２を通って蓄圧室１５１に入り込んでいるオイルＯは、チェックリップ１３６の傾斜面１３６ｂに圧力を加える。するとチェックリップ１３６はシールリップ１３３を弾性変形させ、その先端面１３６ａを小段部１１３の内周面から離反させる。

このときチェックリップ１３６の傾斜面１３６ｂは、外周面に向かうほどオイル室Ｓ１から離反するように、ピストンロッド５２の軸を通る直線とのなす角度を６０度程度にしている。このためオイルＯが傾斜面１３６ｂに加える圧力のベクトルは、傾斜面１３６ｂに沿った方向とこれに直交する方向とに分解され、シールリップ１３３をより撓ませやすくする。その結果チェックリップ１３６は、より低い圧力によっても開放されやすくなるので、ショックアブソーバ５１を搭載する車両の乗り心地の向上に資することになる。

ところでチェックリップ１３６は、蓄圧室１５１の内圧が一定値を超えると開放動作し、過剰油圧を、圧力開放孔１７２を介してリザーブ室Ｓ２に開放する。

その一方で、ショックアブソーバ５１においては、リザーブ室Ｓ２の内圧が高まることもある。この場合、リザーブ室Ｓ２内のガスＧは、圧力開放孔１７２を介して蓄圧室１５１に流れ込もうとするが、このときにはチェックリップ１３６が逆止弁として働き、このようなガスＧの流れを阻止する。リザーブ室Ｓ２においてガス圧が高まった場合、圧力開放孔１７２を介してシールリップ１３３に接しているのは、撓みが生じにくいシールリップ１３３の根元の部分だからである。

しかもチェックリップ１３６は、オイル室Ｓ１に連絡する側からリザーブ室Ｓ２に連絡する側へと向かうにしたがい接触圧を高めるような接触圧力勾配をもって、先端面１３６ａを小段部１１３の内周面に密接させている。このためチェックリップ１３６は、蓄圧室１５１に連絡するリザーブ室Ｓ２の側での内圧上昇に対しては抵抗力を増し、開放動作を行わない。

したがって本実施の形態によれば、オイル室Ｓ１の内圧がより低圧のときにもチェックリップ１３６を開弁可能としながら、リザーブ室Ｓ２の内圧の高まりに応じたチェックリップ１３６の反転現象を生じさせないようにすることができる。

実施に際しては、各種の変形や変更が可能である。例えばピストンロッド５２に摩擦抵抗力を付与し、低速域でのピストンロッドに生ずる微振幅や、悪路走行時の大きな振動の後にピストンロッドに発生する高周波微振幅などの動きを抑制し得る機能を持ったショックアブソーバに適用するようにしてもよい。その他、あらゆる変形や変更が許容される。

５１ ショックアブソーバ
５２ ピストンロッド（往復動軸）
５３ 外筒
５４ 内筒
１０１ 密封装置
１１１ ロッドガイド（環状部材）
１１２ 隙間
１１３ 小段部
１１４ 大段部
１３１ オイルシール
１３２ 金属環
１３３ シールリップ
１３４ ダストリップ
１３５ 外周リップ
１３６ チェックリップ
１３７ エキステンションスプリング
１５１ 蓄圧室
１７１ 連絡通路
１７２ 圧力開放孔
Ａ 大気
Ｓ 密封空間
Ｓ１ オイル室
Ｓ２ リザーブ室
Ｏ オイル
Ｇ ガス

Claims (3)

1. 外筒の内周側に固定的に取り付けられ、前記外筒内で往復動自在に設けられた往復動軸との間に隙間を開けて配置され、前記外筒と前記往復動軸との間に配置される内筒を支持する環状部材と、
   前記環状部材よりも大気側に配置され、外周側を前記外筒に固定される円環状の金属環の内周側に、密封空間側に延びた部分が有する前記往復動軸に交差する方向の弾性復元力によって前記往復動軸に密接するシールリップを固定したオイルシールと、
   前記シールリップの外周側の空間を介して、前記内筒と前記往復動軸との間に形成されるオイルを密封するオイル室と、前記外筒と前記内筒との間に形成されるガスを密封するリザーブ室とを連絡させる連絡通路と、
   前記シールリップの外周面に突出形成され、このシールリップの弾性復元力によって前記往復動軸に対面する前記環状部材の内周面に先端面を密接させるチェックリップと、
   を備えることを特徴とする密封装置。
2. 前記チェックリップは、前記オイル室に連絡する側から前記リザーブ室に連絡する方に向かうにしたがい接触圧を高くする接触圧力勾配をもって前記環状部材の内周面に先端面を密接させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 前記チェックリップは、前記オイル室に連絡する側の面を、外周面に向かうほど前記オイル室から離反する傾斜面としている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の密封装置。

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