JP4113810B2 - シール部材およびガススプリング - Google Patents

Description

本発明は、シール部材およびシール部材をピストンロッドとシリンダとの間に設けたガススプリングに関する。

従来、この種シール部材は、いわゆるガススプリングや油圧緩衝器のシリンダ内を密封状態下に保持するために使用されており、たとえば、ガススプリングや油圧緩衝器のシリンダと、シリンダに挿通されるピストンロッドとの間に配在され、シリンダ内方側に開口する凹部を有する環状に形成され、凹部を境としてピストンロッドに当接する内周側リップとシリンダに当接する外周側リップとを備えたＵパッキンや、さらに、このＵパッキンの内周側下方にピストンロッドに当接するダストリップを設けたものが知られている。

そして、上述のシール部材を備えたガススプリングのシリンダ内にガスを封入する方法として、シリンダの上端開口部からガスを充填し、シリンダの上端開口部をプラグで塞ぐ方法（たとえば、特許文献１参照）があり、上述のシール部材を備えた油圧緩衝器のシリンダ内にガスを封入する方法として、ダストリップを押し開くパイプ状のスリーブを挿入しスリーブ内にガスを送り込み内周側リップを撓ませてできた内周側リップとピストンロッドとの間の隙間からシリンダ内にガスを封入する方法（たとえば、特許文献２参照）が提案されている。

しかしながら、上記ガススプリングのシリンダ内にガスを封入する方法では、ガスを充填した後にプラグをシリンダ開口部に溶接等により蓋をする必要があるので、この点でガス封入費用が高価となり、また、油圧緩衝器のシリンダ内にガスを封入する方法ではピストンロッドとシール部材との間にスリーブを挿入する必要があるが、内径の小さいロッドガイドをシリンダ端部に配置するガススプリングには適用できない。

そこで、近年ではシール部材を上記ダストリップを設けない、いわゆるＵパッキンとして、スリーブを用いずにＵパッキンの内周側にガスを送り込み、内周側リップを撓ませてできた内周側リップとピストンロッドとの間の隙間からシリンダ内にガスを封入する方法の提案がなされるに至っている。
特開平１０‐２８８２３５号公報（第２頁左欄第３４行目から第３７行目まで、図２（Ａ）） 特開昭５６‐４２７３３号公報（第３頁右上欄台９行目から第３頁右下欄第３頁目まで、図３）

しかしながら、このような近年のガス封入方法でシリンダ内にガスを封入する場合には、従来のシール部材では、以下のような不具合を招来する可能性があると指摘される恐れがある。

すなわち、従来のシール部材では、ピストンロッドとシリンダとの間にシール部材を挿入するときに、シール部材がロッドガイドに対して傾いてしまう場合がある。すると、ロッドガイドとシール部材との間に隙間ができてしまい、ガスを封入するときに、シール部材の内周側リップのみにガス圧力を負荷することができずシール部材の底面にもガス圧力が負荷されてしまう。

そして、このガス圧力によりシール部材がシリンダ内方に向けて移動していまい、途中リテーナ等によりシール部材の移動が規制されてもシール部材が全体にわたり軸方向に圧縮されて内周側リップをピストンロッドに強く押圧する事態となって、内周側リップとピストンロッドとの間に隙間が形成されず、ガスをシリンダ内に封入することができなくなってしまう場合がある。

そこで、本発明は、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、確実にガスを封入することができるシール部材およびピストンロッドとシリンダとの間にこのシール部材を設けたガススプリングを提供することである。

上記した目的を解決するために、本発明の第１の課題解決手段におけるシール部材は、一方部材と他方部材との間に設けたシート部材に着座しながら一方部材と他方部材との間をシールする環状のシール部材において、シール部材の一方部材に当接する当接部とシート部材に対向する端部面との間の面の少なくとも一部に一方部材から遠ざかる傾斜面もしくは彎曲面が形成されるとともに、シール部材のシート部材に対向する端部の一方部材側にシート部材に着座する環状の突起部を設け、シール部材のシート部材に対向する端部の他方部材側にシート部材に着座し一方部材側に設けた突起部より軸方向長さが短い環状の突起部を設けてなるとする。

そして、第２の課題解決手段におけるガススプリングは、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内を上室と下室とに区画するピストンと、ピストンに連結されたピストンロッドと、シリンダ端部に嵌合し軸心部にピストンロッドが挿通されるロッドガイドと、当該ロッドガイドのシリンダ内方側に向く面に着座し、シリンダとピストンロッドとの間をシールするシール部材とを備えたガススプリングにおいて、シール部材がシリンダ内方側に開口する凹部を有する環状に形成され、凹部を境としてピストンロッドに当接する内周側リップとシリンダに当接する外周側リップと、内周側リップのピストンロッドに当接する当接部とロッドガイドに対向する底部面との間の面の少なくとも一部に形成されたピストンロッドから遠ざかる傾斜面もしくは彎曲面と、ロッドガイドに対向する底部の内周側にロッドガイドに着座する環状の突起部と、この環状の突起部より軸方向長さが短く形成されてロッドガイドに対向する底部の外周側に設けられる環状の突起部と、を備えてなるとする。

請求項１の発明によれば、従来のシール部材のように一方部材と他方部材との間にシール部材を挿入するときに、シール部材がシート部材に対して傾く場合があっても、シール部材の突起部もしくは一方部材側のシート部材に対向する端部面もしくは底部面は、シート部材に着座しており、シート部材とシール部材との間は、その一方部材でシールされているから、シート部材とシール部材との間に隙間ができず、ガスを封入するときに、シール部材の一方部材側とシート部材との間がシールされていることから、シール部材の傾斜面もしくは彎曲面にガス圧力を負荷できる。

したがって、シール部材のシート部材に対向する端部面もしくは底部面にガス圧力が負荷されることがなく、ガス圧力によりシール部材が移動してガスを一方部材と他方部材で作られる空間内に封入できなくする事がなく、また、確実にガスを上記空間内に封入できる。

また、請求項２の発明によれば、ガススプリングを組み立てた後にガスを封入する場合において、従来のシール部材では、ロッドガイドに対しシール部材が傾いて上記方法でガス封入が行えない状態となると不良品となってしまうが、本発明のシール部材およびこのシール部材を適用したガススプリングにあっては、確実にガスを封入できるので不良品の発生を防止できるので、製造歩留まりが向上する。

したがって、この点で製造コストが向上するとともに、また、シール部材の底部に突起部等を設けるだけで、確実にガスを封入することができるので、低コストでガス封入を行える。

以下に、図示した実施形態に基づいて、本発明を説明するが、説明の便宜上、本発明によるガススプリングＧについて説明しながら、本発明によるシール部材５についての説明をする。

本発明が具現化されたガススプリングＧの基本形態は、図１に示すように、他方部材たる有底筒状のシリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されたピストン３と、シリンダ１内にピストン３を介して移動自在に挿通される一方部材たるピストンロッド２と、ピストンロッド２を軸支するシート部材たるロッドガイド２４と、ピストンロッド２とシリンダ１との間に挿入されロッドガイド２４に着座するシール部材５とで構成され、シリンダ１内はピストン３によって、上室Ｒ１と下室Ｒ２とに区画され、この上室Ｒ１と下室Ｒ２とを連通するオリフィス３ａがピストン３に設けられている。

他方、シール部材５は、図２に示すように、環状のインサートメタル２０にゴム等の素材を金型内で圧縮して成形された図２中上側すなわちシリンダ内方側に開口する凹部５ａを有する円環状に形成され、凹部５ａを境として環状の内周側リップ５ｂと環状の外周側リップ５ｃと、内周側リップ５ｂのピストンロッドに当接する当接部５ｆよりロッドガイド２４に対向する端部たる底部６との間の面に形成されたピストンロッド２から遠ざかる傾斜面５ｅと、を備えたいわゆるＵパッキン形状に形成され、また、底部６すなわちロッドガイド２４に対向する端部の内周側に環状の突起部５ｄが設けられ、さらに、ロッドガイド２４に対向する底部６の外周側に上記の環状の突起部５ｄより軸方向長さを短くする環状の突起５ｇが設けられている。

そして、シール部材５の内周側リップ５ｂの先端を一方部材たるピストンロッド２に摺接して、さらに、図３に示すように、シール部材５の外周側リップ５ｃを他方部材たるシリンダ１に当設させており、これにより、シリンダ１とピストンロッド２との間がシールされる。

また、シール部材５の図１中下方には、シリンダ１の図１中下方の管端部をかしめることによりシリンダ１内周に固定され、ピストンロッド２を軸支する有孔円盤状のロッドガイド２４が設けられており、シール部材５は、このロッドガイド２４の図１中上面に載置されるが、このとき、シール部材５の突起部５ｄ，５ｇがロッドガイド２４の図１中上面に着座する。

それゆえ、このシール部材５にあっては、図３に示すように、ロッドガイド２４に対してシール部材５が傾くことがあっても、突起部５ｄ，５ｇがシール部材５の底部６から突出しているので、突起部５ｄ，５ｇがロッドガイド２４から離れることがなく、確実にシール部材５とロッドガイド２４との間がシールされることになる。

また、シリンダ１の図１中下方であって、上記シール部材５より図１中上方には、ピストンロッド２が挿通される孔を備えた有孔円盤状のリテーナ８がシリンダ１にロールかしめを施すことにより固定され、このリテーナ８によりピストン３がシール部材５に接触することが防止される。

さらに、シール部材５とリテーナ８との間には、ピストンロッド２の外周を潤滑する潤滑油１５が充填されており、この潤滑油１５は、ピストンロッド２がシリンダ１に対して移動するときに、その外周に附着するから、ピストンロッド２とシール部材５の内周側リップ５ｂとの間が潤滑され、ピストンロッド２の移動を円滑なものにする。

そして、上記のシール部材５によって、シリンダ１の図１中下端開口部が封止されるとともに、さらに、シリンダ１内には気体が封入され、したがって、このガススプリングＧでは、ピストン３の図１中上面と下面との受圧面積差によりピストン３に常に伸張する方向の力が作用するので、ガススプリングＧは空気バネとして機能する。

さて、上述のようにガススプリングＧおよびシール部材５は構成されるが、ガススプリングＧのシリンダ１内にガスを封入する方法は、まず、ガススプリングＧのシリンダ１にピストン３およびピストンロッド２を挿入し、リテーナ８をシリンダ１の内周にロールかしめを施すことにより固定し、潤滑油１５を充填し、さらに、シール部材５がシリンダ１とピストンロッド２との間に挿入されるとともに、ロッドガイド２４がシリンダ１内周にシリンダ１の図１中管端部をかしめることにより固定される。

この状態で、シリンダ１の図１中下端開口部から、ガスを流入させると、シール部材５の傾斜面５ｅにガスの圧力が付加されるので、内周側リップ５ｂが変形し、僅かに当該内周側リップ５ｂとピストンロッド２の外周との間に隙間を生じて、ガスがシリンダ１内に封入される。

このとき、従来のシール部材のようにピストンロッド２とシリンダ１との間にシール部材５を挿入するときに、シール部材５がロッドガイド２４に対して傾いてしまう場合があっても、図３に示すように、シール部材５の突起部５ｄ，５ｇは、ロッドガイド２４の図１中上面に着座しており、したがって、ロッドガイド２４の上面とシール部材５との間がシールされるから、ロッドガイド２４とシール部材５との間に隙間ができず、ガスを封入するときに、シール部材５の内周側リップ５ｂのみにガス圧力を負荷することが可能になる。

したがって、この発明のシール部材５にあっては、底部６にガス圧力が負荷される事態を招来しないので、ガス圧力でシール部材５がシリンダ１内方に向けて移動して、ガスのシリンダ１内への封入を阻害する事態を発現させない、すなわち、ガスのシリンダ１内への封入を確実に実践できることになる。

なお、シール部材５における傾斜面５ｅは、ガス圧力負荷により内周側リップ５ｂを一部でも撓ませてガス封入の目的が果たせればよいので、当接部５ｆから底部６の面との間全体に設けなくともよく、また、傾斜面ではなく、凸状もしくは凹状の彎曲面としてもよい。

そして、ガス封入後には、シール部材５がシリンダ１内のガス圧力でロッドガイド２側に押圧されるので、内周側リップ５ｂがピストンロッド２に、外周側リップ５ｃがシリンダ１にそれぞれ押し付けられ、ピストンロッド２とシリンダ１との間がしっかりシールされるので、ガスがシリンダ１内から漏れない。

また、ガススプリングを組み立てた後にガスを封入する場合において、従来のシール部材では、ロッドガイドに対しシール部材が傾いて上記方法でガス封入が行えない状態となると不良品となってしまうが、本発明のシール部材５およびこのシール部材５を適用したガススプリングＧにあっては、確実にガスを封入できるので不良品の発生を防止できるので、製造歩留まりが向上する。

したがって、この点で製造コストが向上するとともに、また、シール部材５に突起部５ｄ，５ｇおよび傾斜面５ｅもしくは彎曲面を設けるだけで、確実にガスを封入することができるので、低コストでガス封入を行える。

特に、シール部材５をＵパッキン形状とする場合には、もともと傾斜面もしくは彎曲面を備えているので、少々の設計変更のみで確実にガスを封入することができ、シール部材５を低コストで製造可能であり、この点で、このシール部材５を備えたガススプリングＧの製造コストをさらに低減できる。

また、突起部５ｄ，５ｇを形成するとき、図４に示すように、環状のインサートメタル２０を完全にゴム等の素材で覆っても良く、この場合にも、シール部材５とロッドガイド２４との間を確実にシールできる。

なお、上述したところでは、突起部５ｄが横断面矩形に形成されているが、たとえば、参考図たる図５に示すように、突起部５ｄの下端を内周側から外周側にかけて上方に傾斜する面にし、あるいは、同じく図６に示すように、突起部５ｄの下端を山型にするなどしても良く、要は、突起部５ｄがシール部材５とシート部材（２４）との間を確実にシールするものであれば良い。

また、図示した実施の形態においては、一方部材をピストンロッド２とし、他方部材をシリンダ１としているが、本発明の意図するところは、ガスの封入にあたり、ガス圧力がシール部材５のリップのみならず底部６にも負荷されて一方部材と他方部材との間を移動してガス封入が行えなくなるという不具合を改善するところにあるので、たとえば、一方部材を中空な筒体として他方部材を蓋体としてもよい。

そして、図示した実施形態におけるシール部材５の底部６側に設けられる突起部５ｄあるいは５ｇについては、その形成位置を内周側と外周側とで逆にしてもよい。

さらに、上述したところでは、シール部材５を、いわゆるＵパッキン形状としているが、その底部６側に突起部５ｄ，５ｇが設けられ、また、シール部材５の一方部材に当接する当接部よりシート部材（２４）に対向する底部６の面との間の面の少なくとも一部に一方部材から遠ざかる傾斜面もしくは彎曲面が形成して、シールとしての機能を果たし、ガス封入に適する限り、その他部分の形状はどのような形状であっても差し支えない。

また、図示した実施の形態においては、シート部材をロッドガイド２４としているが、ロッドガイド２４以外の部材であってもよく、さらに、このシート部材は、一方部材もしくは他方部材と一体的に形成されても良い。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は、図示し、また、説明したそのものには限定されないことは勿論であり、また、本発明は、ガススプリングに具現化されているが、ガススプリング以外の空圧機器の摺動部に具現化可能であるだけでなく、その他のガスを封入した圧力容器にこのシール部材５が適用可能なことは無論である。

本発明の一の実施形態によるガススプリングの縦断面図ある。 本発明の一の実施形態によるシール部材を示す縦断面図である。 図２のシール部材がシート部材に対し傾いた状態を図２と同様の状態で示す図である。 本発明の他の実施形態によるシール部材を図２と同様に示す図である。 参考例としてのシール部材を図２と同様に示す図である。 参考例としてのシール部材を図２と同様に示す図である。

符号の説明

１ 他方部材たるシリンダ
２ 一方部材たるピストンロッド
３ ピストン
５ シール部材
５ａ 凹部
５ｂ 内周側リップ
５ｃ 外周側リップ
５ｄ，５ｇ 突起部
５ｅ 傾斜面
５ｆ 当接部
６ シール部材のシート部材に対向する端部たる底部
２４ シート部材たるロッドガイド
Ｇ ガススプリング
Ｒ１ 上室
Ｒ２ 下室

Claims (2)

1. 一方部材と他方部材との間に設けたシート部材に着座しながら一方部材と他方部材との間をシールする環状のシール部材において、シール部材の一方部材に当接する当接部とシート部材に対向する端部面との間の面の少なくとも一部に一方部材から遠ざかる傾斜面もしくは彎曲面が形成されるとともに、シール部材のシート部材に対向する端部の一方部材側にシート部材に着座する環状の突起部を設け、シール部材のシート部材に対向する端部の他方部材側にシート部材に着座し一方部材側に設けた突起部より軸方向長さが短い環状の突起部を設けてなることを特徴とするシール部材。
2. シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されシリンダ内を上室と下室とに区画するピストンと、ピストンに連結されたピストンロッドと、シリンダ端部に嵌合し軸心部にピストンロッドが挿通されるロッドガイドと、当該ロッドガイドのシリンダ内方側に向く面に着座し、シリンダとピストンロッドとの間をシールするシール部材とを備えたガススプリングにおいて、シール部材がシリンダ内方側に開口する凹部を有する環状に形成され、凹部を境としてピストンロッドに当接する内周側リップとシリンダに当接する外周側リップと、内周側リップのピストンロッドに当接する当接部とロッドガイドに対向する底部面との間の面の少なくとも一部に形成されたピストンロッドから遠ざかる傾斜面もしくは彎曲面と、ロッドガイドに対向する底部の内周側に設けられてロッドガイドに着座する環状の突起部と、この環状の突起部より軸方向長さが短く形成されてロッドガイドに対向する底部の外周側に設けられる環状の突起部と、を備えてなることを特徴とするガススプリング。

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