WO1999046523A1

WO1999046523A1 - Structure et organe a joint a faible coefficient de frottement

Info

Publication number: WO1999046523A1
Application number: PCT/JP1999/000989
Authority: WO
Inventors: Shoji Tsutsumi
Original assignee: Shoji Tsutsumi
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1999-03-01
Publication date: 1999-09-16
Also published as: AU2642599A; JPH11257495A

Description

明細書

低摩擦型シ一ル構造及び低摩擦型シ一ル手段

「技術分野」

本発明は、液圧シリンダー（例えば、油圧シリンダー）、ショックァブソーバ—、フロントフォーク、リアショック、回転軸受のシール、及び回転ビストンのシール等の機器に適用可能な低摩擦型シ一ル構造及び低摩擦型シール手段に関する。

「背景技術」

例えば、油圧シリンダーゃショックアブソ一バ一は、シリンダ一内に移動するロッド付きビストンが配置され、ビストンで仕切られたシリンダ一内に油が移動することによって、ピストンの移動が行われている。そして、ピストンとシリンダーの部分、及びロッドと端部金物との間には、図 4、図 5に示すように、内部の液体の一例である油をシールするためのオイルシール 5 0、 5 1が設けられている。

図 4に示すオイルシール 5 0は、内部に補強環 5 2を備えた環状のシール本体部 5 3と、シール本体部 5 3の内側に形成された内筒部 5 4と、内筒部 5 4の内側に形成された複数のシールリップ部 5 5、 5 6を有している。また、図 5に示す別の従来例に係るオイルシール 5 1においては、更に、もう一段シールリップ部 5 7が設けられ、軸方向の他方側には、ダストシール用のリップ部 5 8が設けられている。なお、図 5のオイルシール 5 1は図 4のオイルシール 5 0と多少構成が異なるが、同一作用を有する構成要素は同一の番号を付している。

このオイルシール 5 0、 5 1の使用にあっては、シリンダ一内部の油圧によって、内筒部 5 4に設けられているシールリップ部 5 5〜5 7がシリンダー内壁や端部金物の摺動面 5 9に押圧されて、油のシールを行つている。そして、シールリップ部 5 5〜5 7の間に形成される溝 6 0 、 6 1部分には通常潤滑用のグリスが充塡されている。

また、圧力が高くなると、シールリップ部 5 5〜5 7が強い荷重で摺動面 5 9に当接するので、摩擦が極めて大きくなるという問題がある。そこで、高圧作動の油圧シリンダー等においては、図 6に示すようなシ —ル構造が提案されている。このシール構造は、摺動面 5 9にテフロン (商標名、ポリテトラフルォロエチレン）製の低摩擦筒体 6 2を当接させ、固定溝 6 3内に低摩擦筒体 6 2の外側と溝底 6 4をシールする 0リング 6 5が配置されている。これによつて、摺動する部分は比較的摩擦係数の小さい低摩擦筒体 6 2で受けて、全体の摩擦抵抗を減少している o

しかしながら、図 4、図 5に示すオイルシール 5 0、 5 1においては、シ一ルリップ部 5 5〜5 7の間には潤滑用のグリスが充填されているが、ピストンの往復動に伴って、充填されたグリスの量が徐々に減少し、最後にはグリス切れを起こして、シールリップ部 5 5〜5 7が摩耗し、シールができないという問題がある。

また、図 6に示すシール構造においては、高圧下では 0リング 6 5は袋に入った流体に近いと考えることができるので、（低摩擦筒体 6 2に当接する面積 S ) X (油圧力 P ) による荷重が低摩擦筒体 6 2を外側から押圧し、これに摩擦係数//をかけた摩擦力が摺動面 5 9 (例えば、シリンダ一若しくはロッド）に作用し、油圧が高い場合には大きな摩擦力となるという問題があった。「発明の開示」

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、油圧を含む液圧機器において、ピストンやロッドの往復若しくは回転時の摩擦力、あるいはこれに伴う部材の摩耗量を減少させた低摩擦型シ一ル構造及び低摩擦型シ一ル手段を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明の第 1の発明に係る低摩擦型シール構造は、固定部材と移動部材のシールを行う低摩擦型シ一ル構造であつて、弾力性を有する部材を主体とし、前記固定部材との密着シールを行い、内側には内筒部を備える環状のシール本体部と、前記内筒部から更に、内側方向に延長されたシールリップ部とを備え、しかも、前記シールリップ部には、該シールリップ部の内側から前記内筒部の外側方向に連通する通液部が設けられた低摩擦型シール手段を、前記シールリップ部が前記移動部材に押圧当接するようにして前記固定部材に固定し、前記通液部から前記移動部材の摺動部に向けて通液可能としている。

また、前記目的に沿う第 2の発明に係る低摩擦型シール手段は、固定部材と移動部材のシールを行う低摩擦型シ一ル手段であって、弾力性を有する部材を主体とし、前記固定部材との密着シールを行い、内側には内筒部を備える環状のシール本体部と、前記内筒部から更に、内側方向に延長されたシールリップ部とを備え、しかも、前記シールリップ部には、該シールリップ部の内側から前記内筒部の外側方向に連通する通液部が設けられている。

なお、第 2の発明に係る低摩擦型シール手段において、前記通液部は、放射状に形成された複数の微小孔から形成するのが好ましい。

そして、前記目的に沿う第 3の発明に係る低摩擦型シール構造は、固定部材に形成された環状溝内に 0リングと移動部材に当接する低摩擦筒体を配置し、該固定部材と該移動部材のシ一ルを行う低摩擦型シ一ル構造であって、前記 0リングは、前記環状溝の溝底に当接して複数配置されている。

この第 3の発明に係る低摩擦型シール構造において、前記低摩擦筒体はポリテトラフルォロェチレンを主体とする材料が使用され、前記◦リングの数は 3又は 4であるのが好ましい。

また、第 3の発明に係る低摩擦型シール構造において、前記複数の 0 リングの接触部分が部分的に連結されて、筒状に形成するのが好ましい

「図面の簡単な説明」

図 1は本発明の第 1の実施例に係る低摩擦型シール構造の部分断面図、図 2は本発明の第 2の実施例に係る低摩擦型シール構造の部分断面図、図 3は本発明の第 3の実施例に係る低摩擦型シール構造の断面図である。また、図 4〜図 6は従来例に係る低摩擦型シール構造の説明図である

「発明を実施するための最良の形態」

図 1に示すように、本発明の第 1の実施例に係る低摩擦型シール構造 1 0は、端部金具 1 1によって固定部材 1 0 aに保持された通常オイルシールと呼ばれる低摩擦型シール手段 1 2を有し、これによつて、図示しないピストンに連結された移動部材の一例であるロッド 1 3と、固定部材 1 O a (例えば、端部金物）とのシールを行っている。

前記低摩擦型シール手段 1 2は、弾力性を有する部材の一例であるゴム（例えば、 N B R ) からなる環状のシール本体部 1 4と、シール本体部 1 4の内側に設けられた内筒部 1 5と、内筒部 1 5の更に内側に設けられたシールリップ部 1 6、 1 7を備えている。そして、シール本体部 1 4の内部には金属製の補強環 1 8が設けられ、内筒部 1 5の軸方向両側には、内筒部 1 5の内側を半径内方向に付勢するスプリング 1 9、 2 0が設けられている。

そして、図 1の部分拡大図に示すように、シールリップ部 1 6、 1 7 がロッド 1 3に押し付けられる部分には、シールリップ部 1 6、 1 7の内側から内筒部 1 5の外側方向に連通する通液部の一例である複数の微小孔 2 1、 2 2が設けられている。この微小孔 2 1、 2 2はそれぞれ貫通する針孔からなり、シリンダー内部 2 3に高圧がかかる場合には、シールリップ部 1 6、 1 7がロッド 1 3の摺動面に押し付けられて閉塞又は微小となって、シリンダー内部 2 3が常圧の場合には、高圧側の油が、この微小孔 2 1、 2 2を通って、ロッド 1 3の摺動面（摺動部）に給油できる構造となっている。

微小孔 2 1、 2 2のピッチは、円周方向に約 1〜 1 5 mm (より好ましくは、 3〜8 m m) 程度で、揷通する針の直径は 0 . 5〜2 mm程度とするのが好ましいが、本発明はこれらの数字に限定されるものではない。また、微小孔 2 1、 2 2は、揷通した孔の部分の材料を完全に除去して空洞孔とするよりは、周囲から自然に又は強制的に押された場合には孔が閉塞する自己シール性のある針揷通孔の方が好ましい。

これによつて、ロッド 1 3の摺動面に押圧されるシールリップ部 1 6 、 1 7の部分に、例えばシリンダーの液（通常、油）を供給できるので、摺動面に液膜が常時形成され、シールリップ部 1 6、 1 7の摩擦係数が下がると共に、常時潤滑状態を維持できるので、長期の寿命を有する低摩擦型シール構造 1 0の機器（例えば、ショックァブソーバ、油圧シリンダ）を提供できる。

ここで、シリンダー内部にガスを含む場合には、微小孔 2 1、 2 2の何れか一方又は双方はガス抜きの孔としても作用し、シリンダ一ゃショクアブソ一バーの円滑な駆動に作用する。

なお、シールリップ部 1 6、 1 7が設けられていない側の内筒部 1 5 の内側に、ダストシール（又は、ダストリップ） 1 5 aを構成している次に、図 2に示す本発明の第 2の実施例に係る低摩擦型シール構造 2 4について説明する。移動部材の一例である図示しないビストンの周囲に取付けられたオイルシールと呼ばれる低摩擦型シール手段 2 5は、断面 L字状となったシール本体部 2 6の内部に補強環 2 8が配置され、内筒部 2 9の外側には、内側に設けられたシールリップ部 3 0を摺動面に付勢するスプリング 3 1が設けられて構成されている。そして、シールリップ部 3 0には、内筒部 2 9を挿通する通液部の一例である複数の微小孔 3 2が放射状に形成されている。

この微小孔 3 2は直径が 0 . 1〜2 mm程度の針で開けたものでも可能であるし、場合によっては、細いドリル等で開けてもよい。そのピッチは、 l〜1 5 mm (好ましくは、 3〜 8 mm) 程度である。そして、シ一ルリップ部 3 0にその一端が開口しているので、内筒部 2 9の外側に圧力がかかった状態では、微小孔 3 2が閉塞又は更に微小孔となり、圧力が解放した状態では、微小孔 3 2が開く状態となる位置に設けられている。なお、 3 3はシリンダー壁（具体的には回転シャフト、又は固定部材）を示す。

なお、第 1の発明に係る低摩擦型シール構造は、補強環を用いない断面 U字形、 V字形の oッドパッキン、ピストンパッキンの何れにも適用可能である。

続いて、図 3を参照しながら、本発明の第 3の実施例に係る低摩擦型シール構造 3 5について説明する。

図 3 (A ) に示すように、固定部材の一例である端部金具 3 6に形成された環状溝 3 7には、 N B R (二トリルゴム系）からなる複数の 0リング 3 8〜4 0と、ポリテトラフルォロエチレン（通称、テフロン「商標名」）製の低摩擦筒体 4 1が設けられている。この低摩擦筒体 4 1は従来から高圧用の油圧シリンダ一等に使用されているものと同等であつて、移動部材の一例であるロッド 4 2に常時当接してこの部分で液体のシールを図っている。また、〇リング 3 8〜4 0は、環状溝 3 7の溝底と低摩擦筒体 4 1の外側とのシールを行っている。

ここで、 3個の 0リング 3 8〜4 0が並べて設けられているので、 0 リング 3 8に対しては元圧（即ち、油圧値）近傍の圧力 P 1で押され、その圧力が低摩擦筒体 4 1に伝搬する。ところが、一番目の 0リング 3 8と二番目の 0リング 3 9は別体で構成されているので、 0リング 3 8 内に発生した圧力はそのまま伝達されず、 0リング 3 8が環状溝 3 7の溝底及び低摩擦筒体 4 1に当接した分の摩擦分を差し引いた圧力が 0リング 3 9に伝わり、基本的には、結果として圧力 P 1より小さい圧力 P 2で 0リング 3 9が押されると考えられる。同様に、 0リング 4 0に加わる圧力 P 3は更に小さくなる。この様子を図 3 ( B ) に示しているが、徐々に小さくなるので、結果として従来のように一つの 0リングを使用してシールを行う場合に比較して、低摩擦筒体 4 1への押圧力が小さくなり、これによつて、低摩擦筒体 4 1に対するロッド 4 2への摺動面の摩擦抵抗が減少することになる。この実施例においては、 3つの 0リング 3 8〜4 0を使用しているが、 2つ、又は 4つ以上であっても本発明は適用され、多くの 0リングを使用する程、低摩擦筒体 4 1とロッド 4 2との摩擦力は減少する。

前記実施例に係る低摩擦型シール構造 3 5は、それぞれの 0リング 3 8〜4 0が完全に独立していたが、図 3 ( A) において Rで示す接触部分を、部分的に連結して筒状に一体とすることもできる。この場合、圧力の伝搬に抵抗が生じるので、元圧側から徐々に 0リング内部の圧力が下降し、各 0リングを分離していた場合と略同様に、 0リング内部の圧力降下が発生し、結果として、 1の断面円形の 0リングのみが使用されている場合に比較して、低摩擦筒体 4 1に加わる圧力を減少させて、その摩擦力を減少させることができる。

前記実施例においては、 0リングの材質を限定して説明したが、本発明の要旨を変更しない範囲での、材質の変更は可能である。

また、前記実施例においては、液圧シリンダーの端部金具とシリンダ —ロッドとの間の摺動部分、ビストンと液圧シリンダー内面の摺動部分について説明したが、例えば、ショックアブソーバー等のその他の油圧を含む液圧機器であっても本発明は適用される。

更には、前記実施例においては、通液部に複数の微小孔を使用したが、その部分を海綿状の通液性のある材料を部分的又は全部に配置することも可能である。

「産業上の利用可能性」

第 1の発明に係る低摩擦型シール構造、及び第 2の発明に係る低摩擦型シール手段においては、シールリップ部に給油可能な通液部が設けられているので、シールリップ部が潤滑されて摩擦抵抗が減少し、更には、長期の寿命を有する液圧機器を提供できる。また、第 2の発明に係る低摩擦型シール手段において、通液部を放射状に形成された複数の微小孔から構成した場合には、加工が容易であるという利点を有する。

第 3の発明に係る低摩擦型シール構造においては、固定部材に形成された環状溝内に複数の 0リングと移動部材に当接する低摩擦筒体を配置しているので、低摩擦筒体に加わる圧力が減少し、結果として移動部材が低摩擦で移動でき、これによつて、出力の増加、機器の寿命が図れる o

ここで、第 3の発明に係る低摩擦型シール構造において、前記低摩擦筒体にポリテトラフルォロエチレンを主体とする材料が使用され、〇リングの数は 3又は 4とした場合には、材料の入手が容易であり、更に、並べられた 0リングに捩じれたり又は屈曲する等の問題が生じ難い。そして、第 3の発明に係る低摩擦型シール構造において、複数の 0リングの接触部分が部分的に連結されて、筒状に形成した場合には、その装着が容易である他、挿入した〇リングが捩じれることがない。

Claims

請求の範囲

1 . 固定部材と移動部材のシールを行う低摩擦型シール構造であって弾力性を有する部材を主体とし、前記固定部材との密着シールを行い、内側には内筒部を備える環状のシール本体部と、前記内筒部から更に、内側方向に延長されたシールリップ部とを備え、しかも、前記シールリップ部には、該シールリップ部の内側から前記内筒部の外側方向に連通する通液部が設けられた低摩擦型シール手段を、前記シールリップ部が前記移動部材に押圧当接するようにして前記固定部材に固定し、前記通液部から前記移動部材の摺動部に向けて通液可能としたことを特徴とする低摩擦型シール構造。

2 . 固定部材と移動部材のシールを行う低摩擦型シ一ル手段であつて弾力性を有する部材を主体とし、前記固定部材との密着シールを行い、内側には内筒部を備える環状のシール本体部と、前記内筒部から更に、内側方向に延長されたシールリップ部とを備え、しかも、前記シールリップ部には、該シ一ルリップ部の内側から前記内筒部の外側方向に連通する通液部が設けられていることを特徴とする低摩擦型シ一ル手段。

3 . 前記通液部は、放射状に形成された複数の微小孔からなる請求項 2記載の低摩擦型シール手段。

4 . 固定部材に形成された環状溝内に 0リングと移動部材に当接する低摩擦筒体を配置し、該固定部材と該移動部材のシールを行う低摩擦型シール構造であって、前記 0リングは、前記環状溝の溝底に当接して複数配置されていることを特徴とする低摩擦型シ一ル構造。

5 . 前記低摩擦筒体はポリテトラフルォロェチレンを主体とする材料が使用され、前記 0リングの数は 3又は 4である請求項 4記載の低摩擦型シール構造。

6 . 前記複数の 0リングの接触部分が部分的に連結されて、筒状に形成されている請求項 4記載の低摩擦型シ一ル構造。