JP2021139440A

JP2021139440A - シリンダ装置

Info

Publication number: JP2021139440A
Application number: JP2020037818A
Authority: JP
Inventors: 裕樹岡田; Hiroki Okada
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2020-03-05
Filing date: 2020-03-05
Publication date: 2021-09-16

Abstract

【課題】ロッドシールのシール性を向上することが可能となるシリンダ装置を提供する。【解決手段】シリンダのロッド５１が延出する側に設けられてシリンダとロッド５１との間をシールするロッドシール４１が、円環状の剛性部材９２と、剛性部材９２の内周側からピストン側に延出してロッド５１に密封接触する環状の内側リップ１１１と、剛性部材９２の内周側からピストンとは反対側に延出してロッド５１に密封接触する環状の外側リップ１１２と、を有しており、剛性部材９２が、内側リップ１１１と外側リップ１１２との間の位置のロッドシール４１の内周面４１ａを形成する内周面形成部１０２を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、シリンダ装置に関する。

シリンダ装置には、ロッドとシリンダとの間にロッドシールを有するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−１９１４４０号公報

シリンダ装置においては、ロッドシールのシール性を向上することが求められている。

したがって、本発明は、ロッドシールのシール性を向上することが可能とな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、ロッドシールが、円環状の剛性部材と、前記剛性部材の内周側からピストン側に延出してロッドに密封接触する環状の内側リップと、前記剛性部材の内周側から前記ピストンとは反対側に延出して前記ロッドに密封接触する環状の外側リップと、を有しており、前記剛性部材が、前記内側リップと前記外側リップとの間の位置の前記ロッドシールの内周面を形成する内周面形成部を有する、構成とした。

本発明によれば、ロッドシールのシール性を向上することが可能となる。

本発明に係る第１実施形態のシリンダ装置を示す断面図である。本発明に係る第１実施形態のシリンダ装置を示す要部の部分拡大断面図である。本発明に係る第１実施形態のシリンダ装置を示すロッドシールおよびロッドの要部の部分拡大断面図である。本発明に係る第２実施形態のシリンダ装置を示すロッドシールおよびロッドの要部の部分拡大断面図である。

［第１実施形態］
第１実施形態のシリンダ装置について、図１〜図３を参照しつつ以下に説明する。

図１は、第１実施形態のシリンダ装置１１を示すものである。このシリンダ装置１１は、自動車や鉄道車両等の車両のサスペンション装置に用いられる緩衝器であり、具体的には自動車のストラット型サスペンションに用いられる緩衝器である。シリンダ装置１１は、円筒状の内筒１５と、内筒１５よりも大径で内筒１５の外周側に設けられる有底筒状の外筒１６とを有するシリンダ１７を備えた複筒式の緩衝器である。外筒１６と内筒１５との間は、リザーバ室１８となっている。

外筒１６は、金属製の継ぎ目のない一部材からなる一体成形品であり、円筒状の胴部２１と、胴部２１の軸方向の一端部側を閉塞する底部２２と、胴部２１の底部２２とは反対側の開口部２３とを有している。内筒１５は、金属製の一部材からなる一体成形品であり、円筒状をなしている。

シリンダ装置１１は、内筒１５の軸方向の一端部に設けられる円環状のバルブボディ２５と、内筒１５および外筒１６の軸方向の他端部に設けられる円環状のロッドガイド２６と、を有している。バルブボディ２５は、ベースバルブ３０を構成するものであり、外周部に、小径部３１と、これよりも大径の大径部３２とを有している。ロッドガイド２６も、外周部に、小径部３３と、これよりも大径の大径部３４とを有している。

内筒１５は、軸方向の一端部が、バルブボディ２５の小径部３１に、大径部３２に軸方向に当接するまで嵌合されており、このバルブボディ２５を介して外筒１６の底部２２に係合している。また、内筒１５は、軸方向の他端部が、ロッドガイド２６の小径部３３に、大径部３４に軸方向に当接するまで嵌合されており、ロッドガイド２６を介して外筒１６の胴部２１に係合している。この状態で、内筒１５は、外筒１６に対して径方向に位置決めされている。ここで、バルブボディ２５と底部２２との間は、バルブボディ２５の大径部３２の位置に形成された通路溝３５を介して内筒１５と外筒１６との間に連通しており、内筒１５と外筒１６との間と同様、リザーバ室１８を構成している。

シリンダ装置１１は、ロッドガイド２６の底部２２とは反対側に、円環状のロッドシール４１を有している。このロッドシール４１も、ロッドガイド２６と同様に胴部２１の内周部に嵌合されている。胴部２１の底部２２とは反対の端部には、胴部２１をカール加工等の加締め加工によって径方向内方に塑性変形させて係止部４３が形成されている。ロッドシール４１は、この係止部４３とロッドガイド２６とに挟持されている。ロッドシール４１は、外筒１６の開口部２３を閉塞するものであり、具体的にはオイルシールである。

シリンダ装置１１は、シリンダ１７内に設けられるピストン４５を有している。ピストン４５は、内筒１５に摺動可能に嵌装されている。ピストン４５は、内筒１５内を第１室４８と第２室４９との２室に区画している。第１室４８は、内筒１５内のピストン４５とロッドガイド２６との間に設けられ、第２室４９は、内筒１５内のピストン４５とバルブボディ２５との間に設けられている。第２室４９は、バルブボディ２５によって、リザーバ室１８と画成されている。シリンダ１７内には、第１室４８および第２室４９に作動流体としての油液Ｌが封入されており、リザーバ室１８に作動流体としてのガスＧと油液Ｌとが封入されている。

シリンダ装置１１は、一端がシリンダ１７内に挿入されてピストン４５に連結され、他側がシリンダ１７から外筒１６の開口部２３を介して外部に延出するロッド５１を有している。ロッド５１は、主軸部５２と主軸部５２よりも小径の取付軸部５３とを有しており、取付軸部５３を先頭にしてシリンダ１７内に挿入されている。ロッド５１には、取付軸部５３に、ピストン４５がナット５４によって連結されている。ロッド５１は、主軸部５２においてロッドガイド２６およびロッドシール４１を通って内筒１５および外筒１６から外部へと延出している。ロッド５１は、主軸部５２がロッドガイド２６に案内されて、内筒１５および外筒１６に対して、ピストン４５と一体に軸方向に移動する。

ロッドシール４１は、シリンダ１７のロッド５１が延出する側、すなわち外筒１６の胴部２１の開口部２３側に設けられている。ロッドシール４１は、外筒１６の胴部２１の開口部２３側の端部とロッド５１の主軸部５２との間をシールして、内筒１５内の油液Ｌと、リザーバ室１８内のガスＧおよび油液Ｌとが外部に漏出するのを規制する。

ピストン４５には、軸方向に貫通する通路５５および通路５６が形成されている。通路５５，５６は、第１室４８と第２室４９とを連通可能となっている。シリンダ装置１１は、ピストン４５に当接することで通路５５を閉塞可能な円環状のディスクバルブ５７を、ピストン４５の底部２２とは反対側に有している。また、シリンダ装置１１は、ピストン４５に当接することで通路５６を閉塞可能な円環状のディスクバルブ５８を、ピストン４５の底部２２側に有している。ディスクバルブ５７，５８は、ピストン４５とともにロッド５１に連結されている。

ディスクバルブ５７は、ロッド５１が内筒１５および外筒１６内への進入量を増やす縮み側に移動しピストン４５が第２室４９を狭める方向に移動して第２室４９の圧力が第１室４８の圧力よりも所定値以上高くなると通路５５を開いて第２室４９の油液Ｌを第１室４８に流すことになり、その際に減衰力を発生させる。ディスクバルブ５８は、ロッド５１が内筒１５および外筒１６からの突出量を増やす伸び側に移動しピストン４５が第１室４８を狭める方向に移動して第１室４８の圧力が第２室４９の圧力よりも所定値以上高くなると通路５６を開いて第１室４８の油液Ｌを第２室４９に流すことになり、その際に減衰力を発生させる。

ピストン４５およびディスクバルブ５７のうちの少なくとも一方には、ディスクバルブ５７が通路５５を最も閉塞した状態でも通路５５を介して第１室４８と第２室４９とを連通させる図示略の固定オリフィスが形成されている。また、ピストン４５およびディスクバルブ５８のうちの少なくとも一方にも、ディスクバルブ５８が通路５６を最も閉塞した状態でも通路５６を介して第１室４８と第２室４９とを連通させる図示略の固定オリフィスが形成されている。

バルブボディ２５には、軸方向に貫通する液通路６１および液通路６２が形成されている。液通路６１，６２は、第２室４９とリザーバ室１８とを連通可能となっている。ベースバルブ３０は、バルブボディ２５の軸方向の底部２２側に、バルブボディ２５に当接することで液通路６１を閉塞可能な円環状のディスクバルブ６５を有している。また、ベースバルブ３０は、バルブボディ２５の軸方向の底部２２とは反対側に、バルブボディ２５に当接することで液通路６２を閉塞可能な円環状のディスクバルブ６６を有している。ベースバルブ３０は、ピン６８を有しており、このピン６８によってディスクバルブ６５，６６がバルブボディ２５に固定されている。バルブボディ２５、ディスクバルブ６５，６６およびピン６８等がベースバルブ３０を構成している。

ベースバルブ３０は、ロッド５１が縮み側に移動しピストン４５が第２室４９を狭める方向に移動して第２室４９の圧力がリザーバ室１８の圧力よりも所定値以上高くなると、ディスクバルブ６５が液通路６１を開くことになり、その際に減衰力を発生させる。ベースバルブ３０は、ロッド５１が伸び側に移動しピストン４５が第１室４８側に移動して第２室４９の圧力がリザーバ室１８の圧力より低下すると、ディスクバルブ６６が液通路６２を開くことになる。ディスクバルブ６６は、その際にリザーバ室１８から第２室４９内に実質的に減衰力を発生させずに油液Ｌを流すサクションバルブである。

ロッドガイド２６は、略段付き円環状をなすロッドガイド本体７１と、ロッドガイド本体７１の内周部に嵌合固定される円筒状のカラー７２とからなっている。ここで、シリンダ１７の開口部２３の周辺部分において、シリンダ１７の軸方向におけるロッド５１の延出側をシリンダ内外方向外側とし、シリンダ１７の軸方向における底部２２側をシリンダ内外方向内側とする。すると、図２に示すように、ロッドガイド本体７１の外周側には、シリンダ内外方向の外側に上記した大径部３４が形成され、シリンダ内外方向の内側に、大径部３４よりも小径の上記した小径部３３が形成されている。大径部３４および小径部３３は、いずれも円筒状をなしており、軸方向の位置をずらして同軸状に形成されている。

ロッドガイド本体７１は、大径部３４が、シリンダ１７の外筒１６の胴部２１の内周部に嵌合している。また、ロッドガイド本体７１は、小径部３３が、シリンダ１７の内筒１５の内周部に嵌合している。ロッドガイド本体７１の内周側には、シリンダ内外方向の外側に大径内周部８１が、シリンダ内外方向の内側に大径内周部８１よりも小径の小径内周部８２が形成されている。カラー７２は、ロッドガイド本体７１の小径内周部８２内に嵌合固定されており、このカラー７２内に、ロッド５１の主軸部５２が外周面５２ａにおいて摺接するように挿入されている。

ロッドガイド本体７１におけるシリンダ内外方向外側の端部には、軸方向に突出する円環状の外側環状凸部８５が外周側に、軸方向に突出する円環状の内側環状凸部８６が内周側に、それぞれ形成されている。外側環状凸部８５は、内側環状凸部８６よりも大径であり、シリンダ内外方向外側の端部位置が内側環状凸部８６よりも外側となっている。ロッドガイド本体７１には、外側環状凸部８５の内側環状凸部８６側に、軸方向に沿って貫通する連通穴８７が形成されている。連通穴８７は、外筒１６と内筒１５との間のリザーバ室１８に開口している。

ロッドシール４１は、その外周部が外筒１６の胴部２１の内周部とロッドガイド２６とに接触して外筒１６の胴部２１をシールする。また、ロッドシール４１は、その内周部がロッド５１の主軸部５２の外周面５２ａに接触して、ロッド５１の外周部をシールする。これにより、ロッドシール４１は、外筒１６とロッド５１との間をシールする。ロッドシール４１は、外筒１６の係止部４３とロッドガイド２６のロッドガイド本体７１の外側環状凸部８５とに挟持されている。

ロッドシール４１は、弾性部材９１に円環状の剛性部材９２が埋設された一体成形品であるロッドシール本体９３と、いずれもロッドシール本体９３とは別体でロッドシール本体９３の弾性部材９１に装着される内側スプリング９５および外側スプリング９６とからなっている。

弾性部材９１は、ニトリルゴムやフッ素ゴムなどの摺動性の高いゴム材からなっている。円環状の剛性部材９２は、弾性部材９１よりも高剛性の金属製の円環状をなしている。円環状の剛性部材９２は、ロッドシール本体９３の形状を維持するためのものであり、対象部位に固定するための強度をロッドシール本体９３に生じさせるものである。内側スプリング９５および外側スプリング９６はいずれも金属製であり、密着巻きのコイルスプリングの両端を連結して環状にしたガータスプリングである。

円環状の剛性部材９２は、有孔円形平板状の主体部１０１と、主体部１０１の径方向内側に設けられてロッドシール４１の内周面４１ａの一部を形成する筒状の内周面形成部１０２と、を有している。

主体部１０１は、シリンダ内外方向内側の内端面１０１ａが平坦面であり、シリンダ内外方向外側の外端面１０１ｂも平坦面である。これら内端面１０１ａおよび外端面１０１ｂは平行である。

図３に示すように、内周面形成部１０２は、主体部１０１と軸方向の位置が重なり合う中間部１０５と、中間部１０５のシリンダ内外方向内側の端部からシリンダ内外方向内側に突出する筒状の内側突出部１０６と、中間部１０５のシリンダ内外方向外側の端部からシリンダ内外方向外側に突出する筒状の外側突出部１０７と、を有している。内側突出部１０６は、主体部１０１に対してもシリンダ内外方向内側に突出しており、外側突出部１０７は、主体部１０１に対してもシリンダ内外方向外側に突出している。よって、円環状の剛性部材９２は、内周面形成部１０２が、これよりも径方向外側の主体部１０１よりも軸方向に長くなっている。中間部１０５および主体部１０１からの突出量は、内側突出部１０６の方が外側突出部１０７よりも長くなっている。言い換えれば、内側突出部１０６の方が外側突出部１０７よりも軸方向長さが長くなっている。

内周面形成部１０２は、内側突出部１０６、中間部１０５および外側突出部１０７にかけて一定内径の円筒面からなる内周面１０２ａを有している。剛性部材９２の内径すなわち内周面１０２ａの径は、ロッド５１の主軸部５２の外径すなわち外周面５２ａの径よりも大径となっており、内周面１０２ａと外周面５２ａとの間に所定の径方向隙間を形成している。内周面１０２ａは、主体部１０１の内端面１０１ａおよび外端面１０１ｂに対して垂直であり、図２に示す主体部１０１の外周面１０１ｃと同軸状である。内周面１０２ａは、ロッドシール４１の内周面４１ａの一部を構成している。

図３に示すように、内側突出部１０６は、シリンダ内外方向内側ほど小径となるテーパ状の外周面１０６ａを有している。外側突出部１０７は、シリンダ内外方向外側ほど小径となるテーパ状の外周面１０７ａを有している。外周面１０６ａ，１０７ａは内周面１０２ａと中心軸線を一致させている。よって、内周面形成部１０２は、径方向外側ほど軸方向長さが短くなっている。言い換えれば、内周面形成部１０２は穴側の幅が外径側の幅と比べて厚くなるよう径方向に幅寸法を変化させている。剛性部材９２は、内周面形成部１０２と主体部１０１とが継ぎ目なく一体となっている。剛性部材９２は、一つの素材から切削加工、鍛造およびその組み合わせのいずれかで形成されている。

弾性部材９１は、剛性部材９２の内周側からシリンダ内外方向の内側、言い換えればピストン４５側に延出してロッド５１の主軸部５２に密封接触する環状のオイルリップ１１１（内側リップ）と、剛性部材９２の内周側からシリンダ内外方向の外側、言い換えればピストン４５とは反対側に延出してロッド５１の主軸部５２に密封接触する環状のダストリップ１１２（外側リップ）とを有している。

オイルリップ１１１は、筒状をなして剛性部材９２の内側突出部１０６の外周面１０６ａを覆っており、ダストリップ１１２は、筒状をなして剛性部材９２の外側突出部１０７の外周面１０７ａを覆っている。オイルリップ１１１は、内側突出部１０６のシリンダ内外方向内側の内端部よりもシリンダ内外方向内側に延出して主軸部５２に密封接触しており、ダストリップ１１２は、外側突出部１０７のシリンダ内外方向外側の外端部よりもシリンダ内外方向外側に延出して主軸部５２に密封接触している。

オイルリップ１１１の内側突出部１０６よりも突出する部分の内周面１１１ａと、ダストリップ１１２の外側突出部１０７よりも突出する部分の内周面１１２ａと、内周面形成部１０２の内周面１０２ａとが、ロッドシール４１の内周面４１ａを構成している。よって、剛性部材９２は、ロッドシール４１においてオイルリップ１１１とダストリップ１１２との間の位置の内周面１０２ａを形成する内周面形成部１０２を有している。言い換えれば、ロッドシール４１は、その内周面４１ａに剛性部材９２の内周面形成部１０２が露出している。さらに言い換えれば、剛性部材９２は、径方向内側の内周面１０２ａが弾性部材９１で被覆されていない。ここで、内周面形成部１０２の軸方向厚さは、シール性の観点から、内周面形成部１０２にかえて弾性部材９１を設けた構造と同様のシール面圧分布を維持する範囲で、最大に大きく設定されている。

図２に示すように、弾性部材９１は、オイルリップ１１１のシリンダ内外方向外側の端部から径方向外側に広がって剛性部材９２のシリンダ内外方向内側の内端面１０１ａを被覆する内側被覆部１１５と、内側被覆部１１５の外周縁部からシリンダ内外方向の内側に突出する円環状のシールリング部１１６と、内側被覆部１１５の径方向の中間位置からシリンダ内外方向の内側に突出する筒状のチェックリップ１１７とを有している。

また、弾性部材９１は、ダストリップ１１２のシリンダ内外方向内側の端部から径方向外側に広がって剛性部材９２のシリンダ内外方向外側の外端面１０１ｂを被覆する外側被覆部１２１と、内側被覆部１１５の外周縁部と外側被覆部１２１の外周縁部とを結んで剛性部材９２の主体部１０１の円筒面からなる外周面１０１ｃを覆う円筒状の外周被覆部１２２とを有している。シールリング部１１６は、内側被覆部１１５と外周被覆部１２２との境界位置に設けられている。

弾性部材９１は、剛性部材９２との接触部分が全面的に剛性部材９２に接着されて固定されている。よって、オイルリップ１１１は、図３に示すように、その内周面の内側被覆部１１５側の一部が剛性部材９２の内側突出部１０６の外周面１０６ａに接着されて固定されており、ダストリップ１１２は、その内周面の外側被覆部１２１側の一部が剛性部材９２の外側突出部１０７の外周面１０７ａに接着されて固定されている。図２に示すように、オイルリップ１１１および内側被覆部１１５は、剛性部材９２の主体部１０１の内端面１０１ａに接着されて固定されており、ダストリップ１１２および外側被覆部１２１は、剛性部材９２の主体部１０１の外端面１０１ｂに接着されて固定されている。外周被覆部１２２は、主体部１０１の外周面１０１ｃに接着されて固定されている。

いずれも弾性部材９１からなる、オイルリップ１１１、ダストリップ１１２、内側被覆部１１５、シールリング部１１６、チェックリップ１１７、外側被覆部１２１および外周被覆部１２２は、継ぎ目なく一体に形成されている。これらは、図示は略すが、金型内の所定位置に円環状の剛性部材９２をセットしてこの金型のキャビティ内にゴム素材を射出することにより形成される。その際に、弾性部材９１と円環状の剛性部材９２とは接触部分の全面が加硫接着させられる。

ロッドシール４１は、剛性部材９２と外側被覆部１２１と内側被覆部１１５とが、外筒１６の係止部４３とロッドガイド２６の外側環状凸部８５とに挟持されて、シリンダ１７に係止される。この状態で、シールリング部１１６は、ロッドガイド２６の外側環状凸部８５の外周部と外筒１６の胴部２１の内周部とに密着して、ロッドガイド２６と外筒１６との隙間をシールする。チェックリップ１１７は、ロッドガイド２６の内側環状凸部８６の外側環状凸部８５側の部分に所定の締め代を持って全周にわたり密封接触可能となっている。

ここで、第１室４８からロッドガイド２６とロッド５１との隙間を介して漏れ出た作動液は、ロッドガイド２６の内側環状凸部８６の径方向内側の室１３１に溜まることになり、チェックリップ１１７は、この室１３１の圧力が、連通穴８７つまりリザーバ室１８の圧力よりも所定量高くなった時に開いて室１３１に溜まった作動液を連通穴８７を介してリザーバ室１８に流す。つまり、チェックリップ１１７は、室１３１からリザーバ室１８への方向にのみ作動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。

オイルリップ１１１には、その内周部に、径方向内方に突出してロッド５１の主軸部５２の外周面５２ａに摺接する円環状のリップ部１４１が形成されている。また、オイルリップ１１１には、その内周部に、リップ部１４１よりもダストリップ１１２に近い側にて径方向内方に突出して主軸部５２の外周面５２ａに摺接する円環状の突起部１４２が形成されている。ロッドシール４１とロッド５１との間には、オイルリップ１１１の突起部１４２とダストリップ１１２と剛性部材９２の内周面形成部１０２とロッド５１とで囲まれて密封される円環状の密封空間１４５が形成されている。言い換えれば、密封空間１４５は、ロッドシール４１のオイルリップ１１１、ダストリップ１１２および内周面形成部１０２と、ロッド５１とで囲まれて形成されている。ロッドシール４１とロッド５１との間には、オイルリップ１１１のリップ部１４１および突起部１４２とロッド５１とで囲まれて密封される円環状の密封空間１４６が形成されている。

オイルリップ１１１の外周部には、径方向内方に凹む円環状の装着溝１５１が形成されている。この装着溝１５１に環状の内側スプリング９５が装着されている。内側スプリング９５は、オイルリップ１１１をロッド５１に密着する方向つまり締め付ける方向に付勢する。

ダストリップ１１２の外周部には、径方向内方に凹む円環状の装着溝１５２が形成されている。この装着溝１５２に環状の外側スプリング９６が装着されている。外側スプリング９６は、ダストリップ１１２をロッド５１に密着する方向つまり締め付ける方向に付勢する。

ここで、剛性部材９２の内周面１０２ａとロッド５１の主軸部５２の外周面５２ａとの隙間は、ロッド５１がロッドシール４１に対して最大傾く寸法公差であっても接触することがない最小隙間に設定されている。

シリンダ装置には、ロッドとシリンダとの間に配置されるロッドシールが、ロッドとの間に密封空間を形成するものがある。このシリンダ装置では、ロッドのロッドシールに対する摺動時にロッドシールの変形により密封空間の容積は変動する。その際に、密封空間の容積が、ロッドの伸び行程で増加し、縮み行程で減少することを交互に繰り返すと、いわゆるポンピング作用を起こし、密封空間にある油液が外へ掻き出されてしまう可能性がある。

上記した特許文献１に記載のシリンダ装置では、伸縮時の密封空間の容積変化を小さくするため、円環状の剛性部材の穴の内径縮小や軸方向厚さを増やすようにしている。しかしながら、剛性部材の一般公差に比べてゴム製の弾性部材の公差は大きいことから、剛性部材の穴径を小さくすると、この穴の面に接着された弾性部材の内周面とロッドの外周面とが接触して摺動中の摩擦力が設計仕様値より大きくなってしまう可能性がある。例えば、ロッドシールの中心軸に対してロッドの中心軸が傾くと、剛性部材の穴径が小さい場合には弾性部材とロッドとの隙間が狭くなってしまう。この隙間がゼロになると、ロッドシールのロッドに対する摺動面積が設計仕様値よりも大きくなって摺動抵抗が増加してしまう。

また、剛性部材の全体の軸方向厚さを大きくすると、内側リップの周辺および外側リップの周辺の変形可能なゴム体積が減少するので、摺動中の内側リップおよび外側リップの弾性力を支持する剛性部材との接着面の実質面積は、内側リップおよび外側リップのロッドへの摺動面側の一部の面積に偏る。これにより、特許文献１の剛性部材の形状の場合、弾性部材と剛性部材との接着面に大きなせん断の応力集中が発生して、接着面の剥離や接着面近傍の弾性部材の亀裂が発生し、ロッドシールの寿命が低下してしまう可能性がある。つまり、剛性部材の軸方向厚さを大きくすると内側リップおよび外側リップの変形可能なゴム体積が減少して内側リップおよび外側リップと剛性部材の接着部位の剥離や弾性部材の亀裂が発生する可能性がある。

これに対して、第１実施形態のシリンダ装置１１は、剛性部材９２が、オイルリップ１１１とダストリップ１１２との間の位置のロッドシール４１の内周面４１ａを、その内周面１０２ａで形成する内周面形成部１０２を有している。つまり、ロッドシール４１の内周面４１ａのオイルリップ１１１とダストリップ１１２との間の部分を、剛性部材９２の内周面形成部１０２で形成している。これにより、ロッドシール４１の内周面４１ａの一部が、変形しにくい剛性部材９２からなるため、シリンダ装置１１の伸縮時の密封空間１４５の容積変化を小さくすることができる。言い換えれば、ロッドシール４１のオイルリップ１１１とダストリップ１１２との間の密封空間１４５のロッドシール４１側の面の動きが拘束されて、ロッド５１の往復時の密封空間１４５内の容積変化を小さくすることができる。よって、密封空間１４５にある油液がシリンダ装置１１の外へ掻き出されてしまうことを抑制できる。つまり、密封空間１４５のポンピング効果による油液の掻き出しを抑制できるので、ロッドシール４１のシール性能の信頼性が向上し、液漏れを抑制することができる。

また、精度が高い金属製の剛性部材９２でロッドシール４１の内周面４１ａの一部を形成しているため、剛性部材９２とロッド５１との隙間を精度良く管理できる。よって、例えば、ロッドシール４１の中心軸に対してロッド５１の中心軸が最大限に傾いても、剛性部材９２とロッド５１とが接触しないようにした上で、密封空間１４５の容積を減らして、伸縮時の密封空間１４５の容積変化を小さくすることができる。言い換えれば、ロッドシール４１とロッド５１との径方向隙間を小さくしても、ロッドシール４１のオイルリップ１１１とダストリップ１１２との間の部分がロッド５１に接触しないシール構造にできる。さらに言い換えれば、ロッドシール４１のロッド５１への摺動面以外の自由表面を、ゴム寸法の一般公差より小さい公差の寸法で成形加工可能な金属製の剛性部材９２で構成する構造となっている。したがって、ロッドシール４１のロッド５１に対する摺動面積が設計仕様値よりも大きくなって摺動抵抗が増加してしまうことを抑制できる。例えば、ロッドシール４１の中心軸に対して作動中のロッド５１の中心軸が傾いても、ロッドシール４１のロッド５１に対する摺動面積を略一定に保てるので、摺動抵抗のばらつきを抑え、安定した減衰力特性を得られる。

加えて、弾性部材で内周部を被覆しつつ剛性部材の全体の軸方向厚さを大きくするものではないため、オイルリップ１１１の周辺およびダストリップ１１２の周辺の変形可能なゴム体積の減少を抑制することができる。よって、弾性部材９１と剛性部材９２との接着面に大きなせん断の応力集中が発生することを抑制でき、接着面の剥離や接着面近傍の弾性部材９１に亀裂が発生することを抑制できる。よって、ロッドシール４１の寿命の低下を抑制することができる。

また、剛性部材９２は、内周面形成部１０２が、径方向外側の主体部１０１よりも軸方向に長くなっているため、剛性部材９２の全体の軸方向厚さを大きくすることなく、ロッドシール４１の、変形しにくい剛性部材９２からなる内周面１０２ａの軸方向長さを長くすることができる。また、内周面１０２ａの軸方向長さを長くできるため、剛性部材９２とロッド５１との隙間を一層精度良く管理できる。

また、内周面１０２ａの軸方向長さを長くしても、剛性部材９２の内周部のみ軸方向長さを長くするため、オイルリップ１１１の周辺およびダストリップ１１２の周辺の変形可能なゴム体積の減少を抑制することができる。よって、剛性部材９２の軸方向の厚さを大きくしても接着面全体で弾性部材９１の弾性力を支持できるシール変形体積を確保することができる。言い換えれば、ロッドシール４１の弾性部材９１が接着固定される剛性部材９２の内周部のみ軸方向長さを長くするため、ロッド５１に対し摺動中のオイルリップ１１１の周辺およびダストリップ１１２の周辺の弾性部材９１の変形領域を確保することができ、摩擦力で変形したオイルリップ１１１およびダストリップ１１２の内部のひずみエネルギ密度を小さくして弾性部材９１の亀裂を抑制し、剛性部材９２との接着面剥離を抑制することができる。つまり、厚さ均等の剛性部材のままで剛性部材の厚さを厚くして剛性部材をオイルリップおよびダストリップの締め代部に近づけてしまうと、弾性部材の剛性部材への接着面周辺のシール弾性ひずみ密度（単位体積当たり）が大きくなり、接着面が剥離してしまう可能性があるが、剛性部材９２の内周部のみ軸方向長さを長くすることで、剛性部材９２と弾性部材９１との接着面周辺の弾性部材９１が連続的に変形してこの接着面の剥離もしくは弾性部材９１の損傷を抑制できる。したがって、ロッドシール４１の長寿命化を図ることができる。

また、剛性部材９２の内周面形成部１０２は、径方向外側ほど軸方向長さが短いため、弾性部材９１の変形可能な部分の体積が一層増えることにより、接着面付近のゴム材の弾性ひずみ密度が一層小さくなり、接着面の応力集中をさらに抑制することができる。言い換えれば、内周面形成部１０２を径方向外側ほど軸方向長さが短くすることで、ロッドシール４１における弾性ひずみ領域の体積を増やすことができ、従来構造のロッドシールの弾性ひずみ密度以下になるようにすることができる。

また、剛性部材９２は、内周面形成部１０２と主体部１０１とが継ぎ目なく一体となっているため、主体部１０１に対する内側突出部１０６および外側突出部１０７の突出長さの精度や、主体部１０１に対する内周面形成部１０２の内周面１０２ａ、内側突出部１０６の外周面１０６ａおよび外側突出部１０７の外周面１０７ａの位置および形状の精度等を向上させることができる。なお、内周面形成部１０２と主体部１０１とを別部品とすることも可能である。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態のシリンダ装置を主に図４に基づいて第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。

図４に示すように、第２実施形態では、ロッドシール４１とは一部異なるロッドシール４１Ａを用いている。ロッドシール４１Ａは、ロッドシール本体９３とは一部異なるロッドシール本体９３Ａを有しており、ロッドシール本体９３Ａは、剛性部材９２とは一部異なる剛性部材９２Ａを有している。

剛性部材９２Ａは、有孔円形平板状の主体部１０１Ａと、主体部１０１Ａの径方向内側に設けられてロッドシール４１Ａの内周面４１Ａａの一部を形成する筒状の内周面形成部１０２Ａとが、別部品となっている。そして、主体部１０１Ａの径方向内側に内周面形成部１０２Ａが軸方向に摺動可能に嵌合されて剛性部材９２Ａを構成している。

主体部１０１Ａは、主体部１０１と同様の内端面１０１ａ、外端面１０１ｂおよび外周面１０１ｃ（図４では図示略）と、主体部１０１にはない、径方向内側の内周面１０１Ａｄとを有している。内周面１０１Ａｄは、外周面１０１ｃと同軸の円筒面となっている。

内周面形成部１０２Ａは、円筒体である。内周面形成部１０２Ａは、主体部１０１Ａと軸方向の位置が重なり合う中間部１０５Ａと、中間部１０５Ａのシリンダ内外方向内側の端部からシリンダ内外方向内側に突出する円筒状の内側突出部１０６Ａと、中間部１０５Ａのシリンダ内外方向外側の端部からシリンダ内外方向外側に突出する円筒状の外側突出部１０７Ａと、を有している。内側突出部１０６Ａは、主体部１０１Ａに対してもシリンダ内外方向内側に突出し、外側突出部１０７Ａは、主体部１０１Ａに対してもシリンダ内外方向外側に突出している。よって、円環状の剛性部材９２Ａは、内周面形成部１０２Ａが、これよりも径方向外側にある主体部１０１Ａよりも軸方向に長くなっている。主体部１０１Ａからの突出量は、内側突出部１０６Ａの方が外側突出部１０７Ａよりも長くなっている。言い換えれば、内側突出部１０６Ａの方が外側突出部１０７Ａよりも軸方向長さが長くなっている。

内周面形成部１０２Ａは、内側突出部１０６Ａ、中間部１０５Ａおよび外側突出部１０７Ａにかけて一定内径の円筒面からなる内周面１０２Ａａを有している。内周面１０２Ａａは内周面１０２ａと同径、同長さであり、ロッドシール４１Ａの内周面４１Ａａの一部を構成している。内周面形成部１０２Ａは、内周面１０２Ａａと同軸の円筒面からなる外周面１０２Ａｂを有している。

ロッドシール本体９３Ａは、弾性部材９１とは一部異なる弾性部材９１Ａを有している。弾性部材９１Ａは、弾性部材９１に対し、内周面形成部１０２Ａへの接触部分が異なっている。すなわち、弾性部材９１Ａは、オイルリップ１１１に対して、オイルリップ１１１の内側突出部１０６への接触部分とは異なる形状で内側突出部１０６Ａに接触する点が異なるオイルリップ１１１Ａと、ダストリップ１１２に対して、ダストリップ１１２の外側突出部１０７への接触部分とは異なる形状で外側突出部１０７Ａに接触する点が異なるダストリップ１１２Ａとを有している。

弾性部材９１Ａと剛性部材９２Ａの主体部１０１Ａとは接触部分の全面が加硫接着により接着されて固定されている。これに対し、内周面形成部１０２Ａは、弾性部材９１Ａに接着されておらず、オイルリップ１１１Ａおよびダストリップ１１２Ａの軸方向弾性力によって支持されて任意の軸方向位置に配置されている。

第２実施形態によれば、主体部１０１Ａよりも軸方向に長い内周面形成部１０２Ａが、弾性部材９１Ａに接着されていないことから、弾性部材９１Ａのオイルリップ１１１Ａの周辺およびダストリップ１１２Ａの周辺の変形可能なゴム体積の減少をさらに抑制することができる。

ロッドシール４１Ａは、内周面形成部１０２Ａが、円筒体であるため、その剛性を高めることができ、また、内周面形成部１０２Ａの形成が容易となる。

また、ロッドシール４１Ａは、内周面形成部１０２Ａと主体部１０１Ａとが別部品であるため、製造が容易となる。なお、円筒体からなる内周面形成部１０２Ａと主体部１０１Ａとを継ぎ目なく一体とすることも可能である。

ここで、第１実施形態の内周面形成部１０２を第２実施形態の内周面形成部１０２Ａと同様に主体部１０１とは別部品することも可能であり、その場合、内周面形成部１０２を弾性部材９１に接着させないようにすることも可能である。

以上に述べた実施形態の第１の態様は、作動流体が封入されるシリンダと、前記シリンダに摺動可能に嵌装されるピストンと、前記シリンダ内に挿入されて前記ピストンに連結されるとともに前記シリンダから外部に延出するロッドと、前記シリンダの前記ロッドが延出する側に設けられて前記シリンダと前記ロッドとの間をシールするロッドシールと、を備えるシリンダ装置であって、前記ロッドシールは、円環状の剛性部材と、前記剛性部材の内周側から前記ピストン側に延出して前記ロッドに密封接触する環状の内側リップと、前記剛性部材の内周側から前記ピストンとは反対側に延出して前記ロッドに密封接触する環状の外側リップと、を有しており、前記剛性部材が、前記内側リップと前記外側リップとの間の位置の前記ロッドシールの内周面を形成する内周面形成部を有する。これにより、ロッドシールのシール性を向上することが可能となる。

第２の態様は、第１の態様において、前記剛性部材は、前記内周面形成部が、該内周面形成部よりも径方向外側の主体部よりも軸方向に長い。

第３の態様は、第２の態様において、前記内周面形成部は、径方向外側ほど軸方向長さが短い。

第４の態様は、第２または第３の態様において、前記内周面形成部は、円筒状である。

第５の態様は、第２乃至４のいずれか一態様において、前記剛性部材は、前記内周面形成部と前記主体部とが継ぎ目なく一体となっている。

第６の態様は、第２乃至４のいずれか一態様において、前記剛性部材は、前記内周面形成部と前記主体部とが別部品である。

１１シリンダ装置
１７シリンダ
４１，４１Ａロッドシール
４１ａ，４１Ａａ内周面
４５ピストン
５１ロッド
９１，９１Ａ弾性部材
９２，９２Ａ剛性部材
１０２，１０２Ａ内周面形成部
１０１，１０１Ａ主体部
１０２ａ，１０２Ａａ内周面
１１１，１１１Ａオイルリップ（内側リップ）
１１２，１１２Ａダストリップ（外側リップ）

Claims

作動流体が封入されるシリンダと、
前記シリンダに摺動可能に嵌装されるピストンと、
前記シリンダ内に挿入されて前記ピストンに連結されるとともに前記シリンダから外部に延出するロッドと、
前記シリンダの前記ロッドが延出する側に設けられて前記シリンダと前記ロッドとの間をシールするロッドシールと、
を備えるシリンダ装置であって、
前記ロッドシールは、
円環状の剛性部材と、
前記剛性部材の内周側から前記ピストン側に延出して前記ロッドに密封接触する環状の内側リップと、
前記剛性部材の内周側から前記ピストンとは反対側に延出して前記ロッドに密封接触する環状の外側リップと、
を有しており、
前記剛性部材が、前記内側リップと前記外側リップとの間の位置の前記ロッドシールの内周面を形成する内周面形成部を有することを特徴とするシリンダ装置。
前記剛性部材は、前記内周面形成部が、該内周面形成部よりも径方向外側の主体部よりも軸方向に長いことを特徴とする請求項１記載のシリンダ装置。
前記内周面形成部は、径方向外側ほど軸方向長さが短いことを特徴とする請求項２記載のシリンダ装置。
前記内周面形成部は、円筒状であることを特徴とする請求項２記載のシリンダ装置。
前記剛性部材は、前記内周面形成部と前記主体部とが継ぎ目なく一体となっていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項記載のシリンダ装置。
前記剛性部材は、前記内周面形成部と前記主体部とが別部品であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項記載のシリンダ装置。