WO2016104164A1

WO2016104164A1 - シール部材

Info

Publication number: WO2016104164A1
Application number: PCT/JP2015/084642
Authority: WO
Inventors: 直喜久保田
Original assignee: Ｋｙｂ株式会社
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2016-06-30
Also published as: JP6408897B2; CN107110367A; TW201634842A; TWI606201B; JP2016118251A

Abstract

シール部材（１）は、筒部材（３）に進退自在に挿入される軸部材２を囲む環状の基部（４）と、基部（４）の内周に設けられて大気側に傾斜して延び、軸部材（２）の外周に摺接する環状のメインリップ（６）と、基部（４）の内周にメインリップ（６）の密封側に直列に設けられてメインリップ（６）側に傾斜して延びる環状のサブリップ（７）と、を備える。メインリップ（６）およびサブリップ（７）の少なくとも一方の内周面（８）は、基部（４）から延びる傾斜面（８ａ）と、傾斜面（８ａ）よりも軸部材（２）側に向けて突起して軸部材（２）の外周に摺接する突起面（８ｂ）と、を備える。

Description

シール部材

　この発明は、シール部材に関する。

　例えば、フロントフォークにおいては、ダストの侵入を防止するために、環状のダストシールがアウターチューブとインナーチューブの間に設けられている。近年、フロントフォークがオフロード走行等の厳しい使用環境下で使用されても、塵や埃などのダストのフロントフォークの内部への侵入を防止できるよう配慮したダストシールが開発されている。

　このようなダストシールとして、アウターチューブに固定され、メインリップとサブリップとを備えるダストシールがある。メインリップとサブリップとは、アウターチューブに進退自在に挿入されるインナーチューブ側に傾斜して延び、インナーチューブの外周に摺接する。このようなダストシールでは、サブリップよりも大気側に設けられたメインリップでダストを掻き落とし損ねても、掻き落とし損ねたダストをサブリップで掻き落とすことで、ダストの侵入を防止する。このようなダストシールは例えば、ＪＰ２００５－３０８２０４Ａに開示されている。

　ダストシールは例えば、インナーチューブがアウターチューブ内へ進入する場合に、インナーチューブの外周に附着したダストを掻き落としやすくなるよう構成される。この場合、インナーチューブがアウターチューブ内へ進入する場合には、作動流体膜が薄くなり、逆にインナーチューブがアウターチューブから退出する場合には、作動流体の通過を許容しやすく作動流体膜が厚くなる。

　したがってこの場合には、インナーチューブの退出行程時に作動流体が、ダストシールを通って、微量ずつではあるが、大気側に掻き落とされてしまう。この場合、作動流体の流出量は微量であるので、フロントフォークの機能に悪影響等を与えるものではないものの、作動流体の流出を防止することが望ましい。

　また、作動流体が大気側に掻き出されてしまうと、掻き出された作動流体に大気側に存在するダストが浸かってしまい、インナーチューブに強固に附着して内部へのダストの侵入を許してしまう可能性もある。

　そこで、本発明は、作動流体の外部への流出を阻止することができるとともに、ダストの侵入を防止できるシール部材を提供するものである。

　本発明のある態様のシール部材は、筒部材に進退自在に挿入される軸部材を囲む環状の基部と、前記基部の内周に設けられて大気側に傾斜して延び、前記軸部材の外周に摺接する環状のメインリップと、前記基部の内周に前記メインリップの密封側に直列に設けられて大気側に傾斜して延びる環状のサブリップと、を備える。前記メインリップおよび前記サブリップの少なくとも一方の内周面は、前記基部から延びる傾斜面と、前記傾斜面よりも前記軸部材側に向けて突起して前記軸部材の外周に摺接する突起面と、を備える。

図１は、本実施の形態に係るフロントフォークの縦断面図である。図２は、図１のシール部材の拡大縦断面図である。図３は、本実施の形態に係るメインリップの拡大断面図である。図４は、本実施の形態に係るサブリップの拡大断面図である。図５は、他の実施の形態に係るメインリップの拡大断面図である。図６は、他の実施の形態に係るシール部材の縦断面図である。図７は、比較例のダストシールの拡大断面図である。

　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品か対応する部品を示す。

　図１及び図２に示すように、本実施の形態に係るシール部材１は、フロントフォーク１０に用いられている。フロントフォーク１０は、環状のアウターチューブ３と、アウターチューブ３に軸方向に移動自在に挿入される環状のインナーチューブ２と、を備える。シール部材１は、筒部材としてのアウターチューブ３に進退自在に挿入されるインナーチューブ２を軸部材として、インナーチューブ２の外周をシールするようになっている。シール部材１は、インナーチューブ２を囲む環状の基部４と、基部４の内周に設けられて大気側に傾斜して延びインナーチューブ２の外周に摺接する環状のメインリップ６と、基部４の内周にメインリップ６の密封側に直列に設けられてメインリップ６側に傾斜して延びる環状のサブリップ７と、を備える。

　フロントフォーク１０は、環状の軸受１１、１２と、ダンパ１３と、をさらに備える。軸受１１は、アウターチューブ３の内周に装着されて、インナーチューブ２の外周に摺接する。軸受１２は、インナーチューブ２の外周に装着されて、アウターチューブ３の内周に摺接する。ダンパ１３は、インナーチューブ２及びアウターチューブ３内に収納される。ダンパ１３は、図１中下端がアウターチューブ３の底部に取り付けられたシリンダ１５と、シリンダ１５内に摺動自在に挿入されてシリンダ１５内を二つの圧力室に区画する図示しないピストンと、一端がピストンに連結されるとともに図中上端がインナーチューブ２の頂部に取り付けられるピストンロッド１４と、を備え、伸縮時に所定の減衰力を発揮する。したがって、フロントフォーク１０が伸縮すると、ダンパ１３も伸縮するので、フロントフォーク１０の伸縮を防げる減衰力が発揮される。また、シリンダ１５とインナーチューブ２との間には懸架ばね１６が介装され、フロントフォーク１０は常に懸架ばね１６によって伸長方向へ附勢される。これにより、フロントフォーク１０を二輪車等に適用した際に車体を弾性支持することができる。

　ダンパ１３は、シリンダ１５をインナーチューブ２に、ピストンロッド１４をアウターチューブ３に取り付けるようにしてもよい。また、フロントフォーク１０は、インナーチューブ２を下方にアウターチューブ３を上方に配置することも可能である。

　シール部材１は、アウターチューブ３の開口端部に設けられ、インナーチューブ２がアウターチューブ３内に進入する際に、インナーチューブ２に附着しているダストを掻き落として、フロントフォーク１０内部への侵入を防ぐ。

　以下、シール部材１の構成について詳細に説明する。

　図２に示すように、基部４は、軸方向に延びる環状の本体部４ａと、本体部４ａの上端から外周径方向かつ外方へ向けて突出する環状のフランジ４ｂと、本体部４ａおよびフランジ４ｂ内に設けられたＬ字状の芯金４ｃと、を備える。

　図２に示すように、メインリップ６は、本体部４ａ内周の図中上端から図中上方である大気側に傾斜しながら内周側へ向けて延び、先端でインナーチューブ２の外周に摺接する。また、メインリップ６の内径は、インナーチューブ２の外径よりも小径になっている。これにより、撓んだ状態から復元する際に発生する反発力を利用して、メインリップ６でインナーチューブ２を締め付けることができる。

　図２に示すように、サブリップ７は、本体部４ａ内周のメインリップ６の図中下方から大気側に傾斜しながら内周側へ向けて延び、サブリップ７の内周面８に設けられた後述する突起面８ｂでインナーチューブ２の外周に摺接する。

　図４に示すように、内周面８には、傾斜面８ａと突起面８ｂとが設けられる。傾斜面８ａは、基部４から延びて、徐々に縮径するように大気側に傾斜する面である。突起面８ｂは、内周面８の先端に、傾斜面８ａよりも内周側へ向けて、つまり、軸部材であるインナーチューブ２側に向けて突起する面である。突起面８ｂは、断面円弧状になっている。

　突起面８ｂは、内周面８のインナーチューブ２に摺接する部位であればどこに設けられてもよい。但し、突起面８ｂより先端側は機能的に不要な部分になるため、突起面８ｂは先端に設けられた方が好ましい。

　突起面８ｂの最小内径は少なくともインナーチューブ２の外径よりも小径になっている。これにより、撓んだ状態から復元する際に発生する反発力を利用して、サブリップ７でインナーチューブ２を締め付けることができる。

　さらに、サブリップ７は、内周面８に突起面８ｂを備えているため、突起面８ｂの分だけサブリップ７の撓み量が増加し、それに伴って反発力が大きくなることで、面圧が大きくなる。面圧が大きくなると、サブリップ７の緊迫力が高まるため、インナーチューブ２に対しての追従性が増して、口開きによるダストの侵入を防ぐことができる。

　本実施の形態においては、図２に示すように、基部４とメインリップ６とサブリップ７との間に断面Ｕ字状の空間であるダスト溜まりが形成されている。ダスト溜まりには、メインリップ６を通過したもののサブリップ７で掻き落としたダストを溜めることができ、これによりダストがフロントフォーク１０内部に侵入するのを防止することができる。

　ところで、図２に示すように、アウターチューブ３は、開口端部の内周に凹部３ａを備える。

　シール部材１では、フランジ４ｂをアウターチューブ３の図中上端に当接させるように本体部４ａが凹部３ａ内に圧入される。本体部４ａおよびフランジ４ｂ内には芯金４ｃが設けてあるので、本体部４ａがアウターチューブ３の凹部３ａ内に圧入されて基部４がアウターチューブ３に固定されると、シール部材１は強固にアウターチューブ３に固定される。また、本体部４ａはアウターチューブ３の凹部３ａの内側に強く密着し、フランジ４ｂもアウターチューブ３の端部に強く密着して、シール部材１はアウターチューブ３の内周をシールする。そして、シール部材１の内周側にインナーチューブ２が挿入されると、メインリップ６とサブリップ７が撓んで、インナーチューブ２の外周を締め付け、インナーチューブ２の外周がシールされる。このようにシール部材１の内周側にインナーチューブ２を挿入すると、メインリップ６とサブリップ７のインナーチューブ２との間の断面角度は以下のようになる。

　図３に示すように、メインリップ６では、メインリップ６の大気側の傾斜面６ａとメインリップ６が摺接するインナーチューブ２の外周の摺接面２ａとの間の断面角度ｃ１が、メインリップ６の密封側の傾斜面６ｂと摺接面２ａとの間の断面角度ｃ２よりも大きく設定される。

　断面角度の大きい方が、インナーチューブ２の進入行程時に、面圧勾配値の絶対値が高くなるため、インナーチューブ２の外周に附着する作動流体を掻き落とす効果が高くなる。したがって、大気側の断面角度ｃ１を密封側の断面角度ｃ２より大きく設定することで、インナーチューブ２の進入行程時に大気側から、したがって外部から作動流体とともにダストが侵入することを防ぐことができる。

　図４に示すように、サブリップ７では、大気側のインナーチューブ２の外周と摺接している突起面８ｂは、断面円弧状に形成されている。円弧は、円の中心からの距離が全て等しいため、断面円弧上の突起面８ｂがインナーチューブ２に当接すると、インナーチューブ２との間の断面角度が大気側と密封側とで等しくなるように構成される。したがって、大気側の突起面８ｂとインナーチューブ２の外周の摺接面２ｂとの間の断面角度ｄ１と、密封側の突起面８ｂと摺接面２ｂとの間の断面角度ｄ２の差をなくすか、或いは限りなく小さくすることができる。

　断面角度の差が小さい場合、大気側と密封側の突起面８ｂの最大面圧勾配値の絶対値の差が小さくなる。その結果、サブリップ７の突起面８ｂにおけるインナーチューブ２の退出行程時の作動流体膜厚と、進入行程時の作動流体膜厚の差が小さくなる。このため、インナーチューブ２の退出行程時に大気側に移動した作動流体がインナーチューブ２の進入行程時に密封側に戻り、作動流体の外部への流出を阻止することができる。

　突起面８ｂの断面形状は、円弧状以外の形状を採用してもよいが、円弧状にすることでインナーチューブ２の進入によってリップ部が撓んで反発する際に発生する面圧が一か所に集中しなくなる。このため、破損に強くなるとともに、容易に大気側と密封側とで面圧勾配値の絶対値の差を小さくできる利点がある。

　アウターチューブ３の凹部３ａ内であって、シール部材１の図中下方には、フロントフォーク内からの作動流体の漏えいを防止する流体シール９が設けられている。本明細書で用いられる作動流体には、作動油、水、水溶液、電気粘性流体、磁気粘性流体等、フロントフォーク及びその他のダンパに適用可能なものを採用することができる。

　以下、本実施の形態に係るシール部材１の作動について比較例とともに説明する。

　図７は、ダストシール１００の拡大断面図である。ダストシール１００は、比較例のダストシールであり、ＪＰ２００５－３０８２０４Ａに開示されたようなダストシールである。断面角度ａ１，ｂ１は、メインリップ１０１及びサブリップ１０２の大気側の傾斜面１０３，１０５とメインリップ１０１及びサブリップ１０２がそれぞれ摺接する軸部材としてのインナーチューブ２の摺接面との間の断面角度である。断面角度ａ２，ｂ２は、メインリップ１０１及びサブリップ１０２のフォーク内側の傾斜面１０４，１０６と前記摺接面との間の断面角度である。ダストシール１００では、インナーチューブ２に附着したダストを掻き落とすために、断面角度ａ１，ｂ１を断面角度ａ２，ｂ２よりそれぞれ大きく設定している。

　断面角度を大きくすると、面圧勾配値の絶対値が高くなる。このため、ダストシール１００では、大気側の傾斜面１０３，１０５の面圧勾配値の絶対値をフォーク内側の傾斜面１０４，１０６の面圧勾配値の絶対値より高くすることができる。

　そして、面圧勾配値の絶対値の高い方が、インナーチューブ２の外周に附着する作動流体膜を掻き落とす効果が高くなる。

　つまり、ダストシール１００では、インナーチューブ２がアウターチューブ３内へ進入する場合には、インナーチューブ２の外周に附着したダストを掻き落としやすく作動流体膜が薄くなる。逆に、インナーチューブ２がアウターチューブ３から退出する場合には、作動流体の通過を許容しやすく作動流体膜が厚くなる。

　したがって、ダストシール１００では、インナーチューブ２の退出行程時に作動流体が、ダストシール１００を通って、微量ずつではあるが、大気側に掻き落とされてしまう。

　また、作動流体が大気側に掻き出されてしまうと、掻き出された作動流体に大気側に存在するダストが浸かってしまい、インナーチューブ２に強固に附着して内部へのダストの侵入を許してしまう可能性もある。

　本実施形態に係るシール部材１では、メインリップ６とサブリップ７の内径がインナーチューブ２の外径より小さいため、インナーチューブ２が挿入されるとメインリップ６とサブリップ７は撓む。撓んだメインリップ６とサブリップ７は、撓んだ分を復元しようとするので、反発力が発生する。この反発力によって、メインリップ６とサブリップ７にインナーチューブ２を締め付ける緊迫力が発生する。

　この緊迫力によって、メインリップ６とサブリップ７は、インナーチューブ２に密着して、インナーチューブ２のアウターチューブ３への進退行程時にインナーチューブ２に附着したダストを掻き落とす。

　また、シール部材１に一体に形成される流体シール９はインナーチューブ２に附着している作動流体を掻き落とす。

　さらに、サブリップ７は、内周面８に突起面８ｂを備えているため、突起面８ｂの分だけサブリップ７の撓み量が増えることで、復元による反発力も増大し、サブリップ７の面圧が大きくなる。その結果、サブリップ７の口開きによるダストの侵入を防ぐことができ、ダストを掻き出す機能が向上すると共に、インナーチューブ２の退出行程時の作動流体膜を薄くでき、作動流体の外部流出を防止できる。したがって、シール部材１によれば、作動流体の外部への流出を阻止することができるとともに、ダストの侵入を防止できる。

　フロントフォーク１０は、車輪を支持するため、横方向から外力が入力されて撓むことがある。結果、アウターチューブ３に対してインナーチューブ２が偏芯することがある。このような事情を有するフロントフォーク１０にシール部材１を設けた本実施形態の構成によれば、メインリップ６あるいはサブリップ７に突起面８ｂが形成されているため、インナーチューブ２を締め付ける緊迫力を高めることができる。このため、インナーチューブ２の偏芯に対しても、リップが追従して、ダストの侵入と作動流体の流出を防止できる。

　よって、シール部材１はフロントフォークに最適となり、フロントフォークに使用することでフロントフォーク内へのダストの侵入と作動流体の流出を確実に阻止できる。

　但し、本実施の形態に係るシール部材１は、フロントフォークに限られず、他のダンパ、例えば四輪車用の油圧緩衝器に利用されてもよい。

　また、本実施の形態では、サブリップ７にのみ突起面８ｂが設けられているが、図５に示すように、サブリップ７の代わりにメインリップ６に突起面８ｂと同様の突起面２０１が設けられてもよく、また、メインリップ６とサブリップ７の両方にそれぞれ突起面８ｂ，２０１が設けられてもよい。

　図５に示すように、メインリップ２００に突起面２０１を設けた場合にも、サブリップ７の場合と同様に、面圧を向上させ、口開きによるダストの進入を防止する効果を発揮できる。

　またこの場合にも、大気側の突起面２０１とインナーチューブ２の外周の摺接面２ｃとの間の断面角度ｅ１と、密封側の突起面２０１と摺接面２ｃとの間の断面角度ｅ２の差を限りなく小さくすることができる。このため、大気側と密封側の作動流体膜厚の差を小さくし、作動流体の外部流出を阻止する効果を発揮することができる。

　また、図６に示すように、シール部材３００に、ダストシール５の他に流体シール３０９が設けられてもよい。流体シール３０９は、環状であって、外周側に溝を設けて、当該溝に環状のガータスプリング３１０を嵌め込むことで、流体シール３０９の緊迫力を高めている。

　図６に示すように、シール部材３００の基部４の内周の反メインリップ６側に流体シール３０９を設ける場合には、一つのシール部材３００で、作動流体とダストの両方をシールすることができる上、組み立ての際、シール部材３００を組み込むだけで足りる。このため、流体シール３０９とダストシール５をアウターチューブ３の開口端部にそれぞれ組み込む手間を省略することができる。また、流体シール３０９は、一般に使用されているものであればよく、特に図６に示す本実施の形態に係る流体シール３０９の形状に限定されない。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　本願は２０１４年１２月２２日に日本国特許庁に出願された特願２０１４－２５８２２３に基づく優先権を主張し、この出願のすべての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims

　筒部材に進退自在に挿入される軸部材を囲む環状の基部と、
　前記基部の内周に設けられて大気側に傾斜して延び、前記軸部材の外周に摺接する環状のメインリップと、
　前記基部の内周に前記メインリップの密封側に直列に設けられて大気側に傾斜して延びる環状のサブリップと、
を備え、
　前記メインリップおよび前記サブリップの少なくとも一方の内周面は、前記基部から延びる傾斜面と、前記傾斜面よりも前記軸部材側に向けて突起して前記軸部材の外周に摺接する突起面と、を備える、
シール部材。
　請求項１に記載のシール部材であって、
　前記突起面が前記軸部材の外周に摺接するとき、前記突起面と前記軸部材の外周面との間の断面角度が、大気側と密封側とで等しくなるように構成される、
シール部材。
　請求項１または請求項２に記載のシール部材であって、
　前記軸部材の外周と摺接している前記突起面が、断面円弧状に形成される、
シール部材。
　請求項１に記載のシール部材であって、
　前記メインリップは、前記メインリップの大気側の傾斜面と前記軸部材の外周面との間の断面角度が、前記メインリップの密封側の傾斜面と前記軸部材の外周面との間の断面角度よりも大きく設定され、
　前記サブリップは、内周面に前記傾斜面と前記突起面を備え、前記突起面が前記軸部材の外周に摺接するとき、前記突起面と前記軸部材の外周面との間の断面角度が、大気側と密封側で等しくなるように構成される、
シール部材。
　請求項１に記載のシール部材であって、
　前記基部の内周の密封側に流体シールが連結される、
シール部材。
　請求項１に記載のシール部材であって、
　アウターチューブと、前記アウターチューブ内に軸方向移動自在に挿入されるインナーチューブと、前記アウターチューブと前記インナーチューブとの間に介装されるダンパと、を備えるフロントフォークにおける前記アウターチューブに前記基部を固定し、前記インナーチューブを軸部材として前記インナーチューブの外周をシールする、
シール部材。