JP6993103B2 - 環状ダストリップ及び密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、環状ダストリップ及び密封装置に関し、詳しくは、優れた耐ダスト機能を有し、耐ダスト機能を長期間良好に維持することができる環状ダストリップ及び密封装置に関する。

従来、自動車のショックアブソーバ等においてロッドシール部に用いられる密封装置には、図７に示すように、往復動軸（ロッド）２００の外周面に摺動可能に密封接触する環状ダストリップ４００を備えたものがある（特許文献１）。

往復動軸２００は、ハウジング２０２内に配置され、図７中矢印Ａで示すように、軸方向に往復動可能となっている。この往復動軸２００は、基端側（図７中左方）をハウジング２０２内に位置させ、先端側（図７中右方）をハウジング２０２の開口端部より軸方向外側（以下「大気側」という。）に突出させている。

環状ダストリップ４００は、ゴム状弾性材料により、一体的に円環状に形成されている。環状ダストリップ４００は、ハウジング２０２に形成された環状溝３００内に配置されている。環状溝３００は、往復動軸２００の外周面を囲むように形成されている。

環状ダストリップ４００は、縦断面が略Ｕ字形状に形成されており、Ｕ字形状の開放部を大気側に向けている。すなわち、環状ダストリップ４００は、内周側円筒部４０１と、外周側円筒部４０２とが、軸方向内側（以下「機構側」という。）の側縁において連結された形状を有している。内周側円筒部４０１と外周側円筒部４０２との連結部は、環状溝３００の機構側の側壁部に固着されている。環状ダストリップ４００は、内周側円筒部４０１の内周部を往復動軸２００の外周面に接触させている。

環状ダストリップ４００の内周側円筒部４０１と外周側円筒部４０２との間には、環状板バネ５００が配置されている。環状板バネ５００は、菊型スプリングであり、図７中矢印Ｂで示すように、内周側円筒部４０１を外周側円筒部４０２から離間させる方向に弾性付勢している。

環状ダストリップ４００は、環状板バネ５００の付勢力により、内周側円筒部４０１の内周部を往復動軸２００の外周面に圧接させている。内周側円筒部４０１の内周部が往復動軸２００の外周面に圧接されることにより、ハウジング２０２が密封される。

この密封装置において、環状ダストリップ４００は、外部異物（土砂、鉱石、油、水、氷、樹液等）がハウジング２０２内に浸入することを阻止する耐ダスト機能を有している。この密封装置は、環状ダストリップ４００よりも機構側にある油圧保持部品や、軸受、歯車等の摺動部品の良好な潤滑状態を長期維持させることにより、機器の長寿命化に貢献している。

実開昭６３－２７７６３号公報

環状ダストリップ４００は、外部異物のハウジング２０２内への浸入を防止するため、往復動軸２００の外周面との間の隙間を密封できる弾性材料として、各種ゴム、ウレタン、ＰＴＦＥなどにより形成される。また、環状ダストリップ４００は、往復動軸２００の外周面に固着した外部異物を掻き落とす必要もあることから、剛性が求められ、高硬度のゴムやウレタンなどの合成樹脂材料により形成される。

しかし、これらの材料からなる環状ダストリップ４００は、クリープや経時劣化による変形（へたり）により、耐ダスト機能の長期維持には限界がある。耐ダスト機能の長期維持のためには、しめ代及びシール面圧を長期維持する必要がある。そのためには、図８（ａ）に示す肉薄の内周側円筒部４０１よりも、図８（ｂ）に示す肉厚の内周側円筒部４０１のほうが有利である。

ところが、内周側円筒部４０１を肉厚にすると、図８（ｂ）に示すように、大気側に臨むリップ端面４０１ａの面積が広くなり、外部異物ｄが滞留する異物滞留域（リップ端面４０１ａから往復動軸２００の外周面に亘る領域）も広くなってしまい、滞留する外部異物ｄの量が多くなってしまう。滞留する外部異物ｄの量が多くなると、往復動軸２００の外周面から外部異物ｄを掻き落とすことが困難となり、耐ダスト機能が低下するという結果となる。

そこで、本発明は、優れた耐ダスト機能を有し、耐ダスト機能を長期間良好に維持することができる環状ダストリップ及び密封装置を提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

１．
弾性材料からなり、ハウジングにより支持され、該ハウジング内に配置された往復動軸の外周面に接触される環状ダストリップであって、
前記往復動軸の外周面に接触されたときに、大気側に臨むリップ端面が、前記往復動軸の外周面に近い側ほど大気側に突出したテーパ形状となることを特徴とする環状ダストリップ。
２．
弾性材料からなり、ハウジングにより支持され、該ハウジング内に配置された往復動軸の外周面に接触される環状ダストリップであって、
前記往復動軸の外周面に接触されたときに、大気側に臨むリップ端面の少なくとも前記往復動軸の外周面近傍が、該外周面の母線に対してなす角度が９０°以上となることを特徴とする環状ダストリップ。
３．
内周側円筒部と外周側円筒部とが側縁において連結されて縦断面が略Ｕ字形状に形成され、該略Ｕ字形状の開放部を大気側に向け、前記内周側円筒部の内周部を前記往復動軸の外周面に接触させ、
前記内周側円筒部と前記外周側円筒部との間には、環状板バネが配置されており、
前記環状板バネは、リング状に構成された菊型スプリングであって、円筒部と該円筒部の側縁から突設された複数の押圧片とから形成され、各押圧片が前記円筒部の内周側に重なるように折り返され、縦断面が略Ｖ字形状となされ、該略Ｖ字形状の開いた側を大気側に向け、前記押圧片の先端側により、前記内周側円筒部の大気側に臨むリップ端部の近傍を求心方向に弾性付勢し、該リップ端部の近傍を前記往復動軸の外周面に押接させることを特徴とする前記１又は２記載の環状ダストリップ。
４．
前記環状ダストリップは、前記リップ端部の近傍を除く箇所が前記往復動軸の外周面から離間しており、該外周面から離間した箇所の内周面に、等角度間隔で補強帯が設けられていることを特徴とする前記３記載の環状ダストリップ。
５．
弾性材料からなり、ハウジングにより支持され、該ハウジング内に配置された往復動軸の外周面に接触される環状ダストリップと、
前記環状ダストリップに沿って配置されて該環状ダストリップを付勢し、前記往復動軸の外周面に、該環状ダストリップの大気側に臨むリップ端部の近傍を押接させる環状板バネとを備え、
前記環状ダストリップは、前記リップ端部が、前記往復動軸の外周面に対する面圧の極大点となっていることを特徴とする密封装置。
６．
前記環状ダストリップは、大気側に臨むリップ端面が、前記往復動軸の外周面に近い側ほど大気側に突出したテーパ形状となっていることを特徴とする前記５記載の密封装置。
７．
前記環状ダストリップは、大気側に臨むリップ端面の少なくとも前記往復動軸の外周面近傍が、該外周面の母線に対してなす角度が９０°以上であることを特徴とする前記５又は６記載の密封装置。
８．
前記環状ダストリップは、内周側円筒部と外周側円筒部とが側縁において連結されて縦断面が略Ｕ字形状に形成され、該略Ｕ字形状の開放部を大気側に向け、前記内周側円筒部の内周部を前記往復動軸の外周面に接触させ、
前記内周側円筒部と前記外周側円筒部との間には、環状板バネが配置されており、
前記環状板バネは、リング状に構成された菊型スプリングであって、円筒部と該円筒部の側縁から突設された複数の押圧片とから形成され、各押圧片が前記円筒部の内周側に重なるように折り返され、縦断面が略Ｖ字形状となされ、該略Ｖ字形状の開いた側を大気側に向け、前記押圧片の先端側により、前記内周側円筒部の大気側に臨むリップ端部の近傍を求心方向に弾性付勢し、該リップ端部の近傍を前記往復動軸の外周面に押接させていることを特徴とする前記５、６又は７記載の密封装置。
９．
前記環状ダストリップは、前記リップ端部の近傍を除く箇所が前記往復動軸の外周面から離間しており、該外周面から離間した箇所の内周面に、等角度間隔で補強帯が設けられていることを特徴とする前記５～８の何れかに記載の密封装置。

本発明によれば、優れた耐ダスト機能を有し、耐ダスト機能を長期間良好に維持することができる環状ダストリップ及び密封装置を提供することができる。

本発明の密封装置の第１の実施形態（装着状態）を示す部分断面図 図１に示す密封装置の環状ダストリップの要部を示す要部拡大断面図 図１に示す密封装置の環状ダストリップの往復動軸に対する面圧を示すグラフ 本発明の密封装置の第１の実施形態（未装着状態）を示す部分断面図 本発明の密封装置の第２の実施形態を示す部分断面図 本発明の密封装置の第３の実施形態を示す部分断面図 従来の密封装置を示す部分断面図 従来の密封装置を示す要部拡大断面図

以下、本発明を実施するための形態について説明する。

〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の密封装置の第１の実施形態（装着状態）を示す部分断面図である。

この密封装置１の第１の実施形態は、自動車のショックアブソーバ等においてロッドシールに用いられる。

ショックアブソーバは、図１に示すように、流体（オイル）を保持するハウジング１０１を有している。このハウジング１０１は、大気側（図１中右方）が開口部１０１ａとされ、図示しない機構側（図１中左方）が閉蓋されている。このハウジング１０１内には、往復動軸（ロッド）１０２が配置されている。この往復動軸１０２は、機構側をハウジング１０１内に位置させ、大気側をハウジング１０１の開口部１０１ａよりハウジング１０１の軸方向外側に突出させている。往復動軸１０２は、図１中矢印Ａで示すように、軸方向に往復動可能となっている。往復動軸１０２は、ハウジング１０１内の流体によって、軸方向への往復動の速度が規制される。なお、このショックアブソーバは、自動車等において、ハウジング１０１が車台（シャーシ）に保持され、往復動軸１０２の大気側が車軸を含むバネ下部に取付けられて使用される。

密封装置１は、往復動軸１０２の外周面１０２ａに摺動可能に密封接触する環状ダストリップ２を有している。環状ダストリップ２は、ゴム状弾性材料により、一体的に円環状に形成されている。環状ダストリップ２をなす材料としては、往復動軸１０２の外周面１０２ａとの間の隙間を密封できる弾性材料として、各種ゴム、ウレタン、ＰＴＦＥなどの合成樹脂材料が好ましい。

環状ダストリップ２は、ハウジング１０１内に設けられた環状溝３内に、保持リング４を介して配置されている。環状溝３は、ハウジング１０１の開口部１０１ａの近傍に位置し、往復動軸１０２の外周面１０２ａを囲んで、往復動軸１０２に同軸に形成されている。この密封装置１は、環状溝３の溝底部と往復動軸１０２の外周面１０２ａとの間を密封する。

保持リング４は、金属等の硬質材料により、縦断面がＬ字形状となされた円環状に形成されている。保持リング４は、環状溝３の溝底部に沿って配置される円筒部と、環状溝３の機構側の側壁部に沿って配置される円環円盤部とが連設された形状を有している。環状ダストリップ２は、保持リング４に加硫接着されている。

環状ダストリップ２は、縦断面が略Ｕ字形状に形成されており、Ｕ字形状の開放部を大気側に向けている。すなわち、環状ダストリップ２は、内周側円筒部２ａと、外周側円筒部２ｂとが、機構側の側縁において連結された形状を有している。内周側円筒部２ａと外周側円筒部２ｂとの連結部は、保持リング４の円環円盤部に加硫接着されている。環状ダストリップ２は、内周側円筒部２ａの内周部を往復動軸１０２の外周面１０２ａに接触させている。

環状ダストリップ２の内周側円筒部２ａと外周側円筒部２ｂとの間には、環状板バネ５が環状ダストリップ２に沿って配置されている。環状板バネ５は、バネ鋼材料によりリング状に構成された菊型スプリングである。環状板バネ５は、円筒部５ａと、この円筒部５ａの側縁から突設された複数の押圧片５ｂとから形成されている。各押圧片５ｂは、円筒部５ａの内周側に重なるように折り返されている。環状板バネ５をなす各押圧片５ｂ及び円筒部５ａは、縦断面が略Ｖ字形状となっている。環状板バネ５は、縦断面のＶ字形状の開いた側を大気側に向けている。環状板バネ５は、図１中矢印Ｂで示すように、内周側円筒部２ａを外周側円筒部２ｂから離間させる方向に弾性付勢している。

環状ダストリップ２は、環状板バネ５の付勢力により、内周側円筒部２ａの内周部を往復動軸１０２の外周面１０２ａに圧接させている。特に、環状板バネ５は、押圧片５ｂの先端側により、内周側円筒部２ａの大気側に臨むリップ端部２ｃ近傍を求心方向に弾性付勢し、このリップ端部２ｃ近傍を往復動軸１０２の外周面１０２ａに押接させる。内周側円筒部２ａの内周部が往復動軸１０２の外周面１０２ａに圧接されることにより、ハウジング１０１が密封される。

なお、環状板バネ５は、円筒部５ａを、環状ダストリップ２の外周側円筒部２ｂの内周部に略沿う角度とし、円筒部５ａから押圧片５ｂまでの距離（環状板バネ５の幅）を、内周側円筒部２ａから外周側円筒部２ｂまでの距離よりも大きくすることが、装着性及び安定性の観点から好ましい。

図２は、図１に示す密封装置の環状ダストリップの要部を示す要部拡大断面図である。

環状板バネ５は、図２に示すように、押圧片５ｂの先端側によって、内周側円筒部２ａのリップ端部２ｃを求心方向に弾性付勢することが好ましい。すなわち、環状ダストリップ２は、内周側円筒部２ａのリップ端部２ｃに近い位置ほど、往復動軸１０２の外周面１０２ａに強く押接されることが好ましい。

図３は、図１に示す密封装置の環状ダストリップの往復動軸に対する面圧を示すグラフである。

環状板バネ５が内周側円筒部２ａのリップ端部２ｃ近傍を求心方向に弾性付勢すると、環状ダストリップ２は、図３に示すように、リップ端部２ｃ近傍が、往復動軸１０２の外周面１０２ａに対する面圧の極大点となる。環状ダストリップ２の、往復動軸１０２の外周面１０２ａに対する面圧は、リップ端部２ｃ近傍において急峻に立ち上がっている。そのため、リップ端部２ｃ近傍においては、往復動軸１０２の外周面１０２ａに付着した液体膜（油や水、樹液等）を薄くして、液体膜を切る効果がある。

また、環状ダストリップ２は、リップ端部２ｃ近傍を肉薄とすることが好ましい。それにより、環状板バネ５の付勢力により、往復動軸１０２の外周面１０２ａに対する面圧を、リップ端部２ｃ近傍において急峻に立ち上げることができる。リップ端部２ｃ近傍の肉厚は、使用条件にもよるが、耐クリープ性及び耐摩耗性を考慮すると、例えば、０．５ｍｍ～３．０ｍｍ程度が好ましい。

環状ダストリップ２は、図１に示すように、内周側円筒部２ａの大気側に臨むリップ端面２ｄが、往復動軸１０２の外周面１０２ａに近い側ほど大気側に突出したテーパ形状となっていることが好ましい。

このように、リップ端面２ｄの形状が、往復動軸１０２の外周面１０２ａに近い側ほど大気側に突出したテーパ形状であることにより、リップ端面２ｄにより、外周面１０２ａに付着した異物の掻き落としを良好に行うことができる。

また、環状ダストリップ２のリップ端面２ｄは、円錐面（縦断面が直線）である必要はなく、少なくとも往復動軸１０２の外周面１０２ａ近傍の部分が、外周面１０２ａの母線に対してなす角度が９０°以上であればよい。

リップ端面２ｄの外周面１０２ａ近傍の部分が、外周面１０２ａの母線に対して９０°以上の角度をなすことにより、外周面１０２ａに付着した異物の掻き落としを良好に行うことができる。リップ端面２ｄの外周面１０２ａ近傍の部分の、外周面１０２ａの母線に対してなす角度が９０°未満である場合には、外周面１０２ａに付着した異物は、往復動軸１０２の往復動に伴って、良好に掻き落とされずに、往復動軸１０２及び環状ダストリップ２の間に流入してしまう虞がある。

図４は、本発明の密封装置の第１の実施形態（未装着状態）を示す部分断面図である。

環状ダストリップ２は、図４に示すように、往復動軸１０２の周囲に装着していない状態においては、内周側円筒部２ａのリップ端面２ｄは、装着される往復動軸１０２の外周面１０２ａの母線に対してなす角度が９０°未満であって、外周面１０２ａから遠くなる側ほど大気側に突出したテーパ形状となっていてもよい。すなわち、環状ダストリップ２は、往復動軸１０２の周囲に装着されたときに、内周側円筒部２ａが外周面１０２ａに押圧されて、環状板バネ５の付勢力に抗して変位し、リップ端面２ｄの外周面１０２ａの母線に対してなす角度が９０°以上になり、外周面１０２ａに近い側ほど大気側に突出したテーパ形状となる。このときの環状ダストリップ２の変位量が、しめ代となる。

この密封装置１において、環状ダストリップ２は、外部異物（土砂、鉱石、油、水、氷、樹液等）がハウジング１０１内に流入することを阻止する耐ダスト機能が優れており、環状ダストリップ２よりも機構側にある油圧保持部品や、軸受、歯車等の摺動部品を良好な潤滑状態とする。

また、この密封装置１においては、内周側円筒部２ａの内周部が摩耗したときにも、環状板バネ５により、内周側円筒部２ａの往復動軸１０２に対する押接力が維持される。したがって、この密封装置１は、優れた耐ダスト機能を長期維持することができ、機器の長寿命化に貢献することができる。

〔第２の実施形態〕
図５は、本発明の密封装置の第２の実施形態を示す部分断面図である。
図５において、図１、図４と同一符号の部位は同一構成の部位であるため、これらの説明は上記実施形態の説明を援用し、ここでは省略する。

密封装置１の第２の実施形態においては、環状ダストリップ２は、図５に示すように、内周側円筒部２ａのリップ端部２ｃ近傍を除く箇所（機構側）が往復動軸１０２の外周面１０２ａから離間し、この箇所の内周面に、等角度間隔で軸方向に補強帯２ｅが設けられている。補強帯２ｅは、内周側円筒部２ａの当該箇所だけが肉厚となされた突条である。

補強帯２ｅを設けることにより、内周側円筒部２ａを肉薄としてリップ端部２ｃ近傍における往復動軸１０２の外周面１０２ａに対する面圧が急峻に立ち上がるようにした場合にも、内周側円筒部２ａの軸方向の剛性が維持され、リップ端部２ｃ近傍のスティックスリップ（微視的な摩擦面の付着及び滑りの繰り返しによって起こる自励振動）やめくれを防止することができる。

〔第３の実施形態〕
図６は、本発明の密封装置の第３の実施形態を示す部分断面図である。
図６において、図１、図２と同一符号の部位は同一構成の部位であるため、これらの説明は上記実施形態の説明を援用し、ここでは省略する。

密封装置１の第３の実施形態においては、図６に示すように、内周側円筒部２ａの内周部が摩耗してリップ端部２ｃが肉薄になったときにも、リップ端面２ｄの、往復動軸１０２の外周面１０２ａの母線に対してなす角度が、９０°以上となるようにしている。

すなわち、この実施形態において、リップ端面２ｄは、内周側円筒部２ａの変位中心の往復動軸１０２側（図５中のＣ点）を中心とする略円弧形状となっており、リップ端部２ｃが摩耗により肉薄になり、内周側円筒部２ａの変位量が少なくなったときにも、リップ端面２ｄの往復動軸１０２近傍における外周面１０２ａの母線に対する角度（リップ端面２ｄの接線と外周面１０２ａの母線とがなす角度）が、９０°以上となる。

リップ端部２ｃが摩耗しても、リップ端面２ｄの、往復動軸１０２の外周面１０２ａの母線に対してなす角度が９０°以上となることにより、外周面１０２ａに付着した異物のリップ端面２ｄによる掻き落としが、長期に亘って良好に維持される。

１：密封装置
２：環状ダストリップ
２ａ：内周側円筒部
２ｂ：外周側円筒部
２ｃ：リップ端部
２ｄ：リップ端面
２ｅ：補強帯
３：環状溝
４：保持リング
５：環状板バネ
５ａ：円筒部
５ｂ：押圧片
１０１：ハウジング
１０１ａ：開口部
１０２：往復動軸（ロッド）
１０２ａ：外周面

Claims (4)

1. 弾性材料からなり、ハウジングにより支持され、該ハウジング内に配置された往復動軸の外周面に接触される環状ダストリップであって、
   前記往復動軸の外周面に接触されたときに、前記ハウジングの開口端部より軸方向外側となる大気側に臨むリップ端面が、前記往復動軸の外周面に近い側ほど前記大気側に突出したテーパ形状であって、かつ、前記大気側へ向かって凸の円弧形状となることを特徴とする
   環状ダストリップ。
2. 弾性材料からなり、ハウジングにより支持され、該ハウジング内に配置された往復動軸の外周面に接触される環状ダストリップであって、
   前記往復動軸の外周面に接触されたときに、前記ハウジングの開口端部より軸方向外側となる大気側に臨むリップ端面は前記大気側へ向かって凸の円弧形状でなり、当該リップ端面の任意の点における接線と前記往復動軸の外周面の母線とがなす、当該母線から反時計回りに測る角度が９０°以上となることを特徴とする環状ダストリップ。
3. 内周側円筒部と外周側円筒部とが側縁において連結されて縦断面が略Ｕ字形状に形成され、該略Ｕ字形状の開放部を前記大気側に向け、前記内周側円筒部の内周部を前記往復動軸の外周面に接触させ、
   前記内周側円筒部と前記外周側円筒部との間には、環状板バネが配置されており、
   前記環状板バネは、リング状に構成されたスプリングであって、円筒部と該円筒部の側縁から突設された複数の押圧片とから形成され、各押圧片が前記円筒部の内周側に重なるように折り返され、縦断面が略Ｖ字形状となされ、該略Ｖ字形状の開いた側を大気側に向け、前記押圧片の先端側により、前記内周側円筒部の前記大気側に臨むリップ端部を求心方向に弾性付勢し、該リップ端部を前記往復動軸の外周面に押接させることを特徴とする
   請求項１又は２記載の環状ダストリップ。
4. 前記環状ダストリップは、前記リップ端部を除く箇所が前記往復動軸の外周面から離間しており、該外周面から離間した箇所の内周面に、等角度間隔で補強帯が設けられている
   ことを特徴とする請求項３記載の環状ダストリップ。

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