JP7488794B2 - シール部材 - Google Patents

Description

本発明は、シール部材に関する。

特許文献１には、ピストンに形成された溝に収容されたピストンカップにより、ピストンと当該ピストンが往復動可能に収容されるシリンダとの間をシールする構造が開示されている。

特開平１１－１０１３４９号公報

このような特許文献１においては、ピストンカップが収容される溝に液圧（圧力）が作用してピストンカップがピストン及びシリンダに押し付けられた際に、ピストンとシリンダとの間の隙間にピストンカップの一部が入り込み、削り取られて損傷してしまう虞がある。

本発明のシール部材は、ピストンとシリンダとの間をシールするものであって、上記ピストンに取り付けられる環状の基部と、上記基部の外周縁から突出して上記シリンダに接触するアウタリップと、上記基部の内周縁から突出して上記ピストンに接するインナリップと、を有し、上記基部の外周面には、半球形状の複数の突起が当該基部の周方向に沿って形成されている。

あるいは、本発明のシール部材は、ピストンとシリンダとの間をシールするものであって、上記シリンダに取り付けられる環状の基部と、上記基部の外周縁から突出して上記シリンダに接するアウタリップと、上記基部の内周縁から突出して上記ピストンに接触するインナリップと、を有し、上記基部の内周面には、半球形状の複数の突起が当該基部の周方向に沿って形成されている。

上記シール部材は、複数の突起が基部の外周面に形成されている場合、アウタリップの内側のつけ根部分が肉盛りされていてもよい。

上記シール部材は、複数の突起が基部の内周面に形成されている場合、インナリップの内側のつけ根部分が肉盛りされていてもよい。

本発明のシール部材は、ピストンとシリンダとの間の隙間に基部の底部周縁が食い込むいわゆる「くわれ」を抑制することができ、この「くわれ」に起因する損傷によるシール不良を抑制することができる。

第１実施例のカップシールが適用されるホイールシリンダの要部の概略構成を示す説明図。 第１実施例におけるカップシールの斜視図。 第１実施例におけるカップシールの断面図。 ホイールシリンダ内のカップシールの状態を模式的に示した説明図。 ホイールシリンダ内の液圧とカップシールのくわれ量の相関を示す特性線図。 比較例におけるカップシールの断面図。 第２実施例におけるカップシールの断面図。 第３実施例におけるカップシールの断面図。 第４実施例のカップシールが適用されるホイールシリンダの要部の概略構成を示す説明図。 第４実施例におけるカップシールの斜視図。 第４実施例におけるカップシールの断面図。 第５実施例におけるカップシールの断面図。 第６実施例におけるカップシールの断面図。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、第１実施例のカップシール４が適用されるホイールシリンダ１の要部の概略構成を示す説明図である。換言すると、図１は、第１実施例のカップシール４が適用されるホイールシリンダ１の要部の断面を模式的に示した説明図である。

ホイールシリンダ１は、例えば液圧を利用して制動力を発生させる液圧式ブレーキに用いられる。ホイールシリンダ１は、シリンダボディ２と、シリンダボディ２に直列に挿入される円柱形状のピストン３（３ａ、３ｂ）と、ピストン３とシリンダボディ２の内周面２ａとの間をシールするシール部材としての環状のカップシール４と、を有している。ホイールシリンダ１は、シリンダボディ２内の液圧室（油圧室）５に液圧供給路（油圧供給路）６を介して図示外のマスタシリンダから液圧が供給可能となっている。ここで、マスタシリンダからの液圧とは、換言すれば油圧である。

液圧室５は、ピストン３ａ、３ｂに挟まれた空間であり、両側のピストン３ａ、３ｂに液圧を作用させている。ピストン３は、液圧室５からの液圧に応じて往復動（摺動）し、図示外のブレーキシューへ力を伝える。ホイールシリンダ１は、例えば、液圧室５の液圧が高くなると、ピストン３ａは図１における右側へ、ピストン３ｂは図１における左側へ、それぞれ移動する。ピストン３ａ、３ｂは、それぞれ対応するブレーキシューに力を伝える。つまり、ホイールシリンダ１は、液圧室５の液圧が高くなると、ブレーキシューがドラムに押しつけられるように、ブレーキシューに対して力を伝える。

ピストン３ａ、３ｂは、外周面１２にカップシール４が収容される溝部７を有している。溝部７は、ピストン３の外周面１２にピストン３周方向に沿って連続する無端の溝であって、ピストン３軸方向に沿った長さがカップシール４の長さ（カップシール４の軸方向長さ）よりも長くなるよう形成されている。

第１実施例のカップシール４は、ピストン３の溝部７に取り付けられて外周側がシリンダボディ２の内周面２ａ（シリンダ壁面）に対して摺動するいわゆる外径摺動タイプである。カップシール４は、断面Ｕ字形状を呈し、Ｕ字の開口が液圧室５側を向いた状態で溝部７に取り付けられている。カップシール４は、例えばゴム材料からなり、ピストン３とシリンダボディ２の内周面２ａとの間、すなわちピストン３とシリンダとの間をシールしている。

図２及び図３は、第１実施例のカップシール４を示している。図２は、第１実施例におけるカップシール４の斜視図である。図３は、第１実施例におけるカップシール４のカップシール４軸方向に沿った断面図である。カップシール４軸方向は、例えばカップシール４が取り付けられるピストン３の軸方向と一致する方向である。

カップシール４は、例えばＥＰＤＭ等のソリッドゴムからなり、ピストン３とシリンダボディ２との間をシールして液圧室５内の作動流体のシリンダボディ２外への漏洩を防止するものである。つまり、カップシール４には、液圧室５の液圧が作用する。カップシール４は、例えばブレーキカップあるいはピストンカップとも呼ばれるものである。

カップシール４は、環状で略矩形断面の基部８と、基部８の上面からカップシール４径方向の外側に向かって傾いて突出形成されたアウタリップ９と、基部８の上面からカップシール４径方向の内側に向かって傾いて突出形成されたインナリップ１０と、を有している。

アウタリップ９は、基部８の外周縁から突出してシリンダボディ２の内周面２ａに摺動可能に接触する。インナリップ１０は、基部８の内周縁から突出してピストン３の溝部７の底面７ａに接触する。

外径摺動タイプであるカップシール４は、インナリップ１０がアウタリップ９に比べて基部８からの突出長さ（突出量）が大きく（長く）、かつインナリップ１０がアウタリップ９に比べて薄肉となるよう形成されている。

基部８は、カップシール４軸方向に沿った厚みが比較的厚肉となるよう形成されている。

基部８は、カップシール４が取り付けられたピストン３をシリンダボディ２に組み付けた状態において、カップシール４径方向で外周側に位置する外周面８ａがシリンダボディ２の内周面２ａと対向し、カップシール４径方向で内周側に位置する内周面８ｂがピストン３に形成された溝部７の底面７ａと対向している。

そして、基部８の外周面８ａには、外形が円形の複数の突起１１が基部８周方向に沿って間隔を空けて一列に形成されている。突起１１は、例えばドーム状（半球形状）を呈して外周面８ａから突出している。

ピストン３は、シリンダボディ２の内周面２ａに対して摺動可能であり、ピストン３の最大外径はシリンダボディ２の内径よりも小さくなっている。そのため、液圧室５の液圧は、溝部７内のカップシール４に作用する。カップシール４は、液圧室５からの液圧を受けてアウタリップ９がシリンダボディ２に、インナリップ１０がピストン３にそれぞれ押し付けられて、シリンダボディ２の内周面２ａとピストン３との間をシールする。

図４は、ホイールシリンダ１内のカップシール４の状態を模式的に示した説明図である。

カップシール４には、図４に示すように、液圧室５の液圧が作用した際に、カップシール４の一部がシリンダボディ２の内周面２ａとピストン３の外周面１２との間に入り込むいわゆる「くわれ」と呼ばれる現象が生じる場合がある。詳述すると、外径摺動タイプのカップシール４は、液圧室５の液圧が作用した際に、基部８の底部外周縁がくわれ部１５としてピストン３の外周面１２とシリンダボディ２の内周面２ａとの間の隙間に入り込む現象が生じる場合がある。なお、後述する内径摺動タイプのカップシール４の場合は、基部８の底部内周縁がくわれ部１５としてピストン３の外周面１２とシリンダボディ２の内周面２ａとの間の隙間に入り込む現象が生じる場合がある。

ここで、本明細書においては、カップシールのうちピストン３の外周面１２とシリンダボディ２の内周面２ａとの間の隙間に入り込んだ部分をカップシールのくわれ部１５と定義する。また、本明細書においては、カップシール軸方向に沿ったくわれ部１５の長さをくわれ量と定義する。

図５は、ホイールシリンダ１内の液圧である液圧室５の液圧とカップシール４のくわれ量の相関を示した特性線図である。図５に実線で示す特性線Ａは、上述した実施例のカップシール４のくわれ量の特性を示している。図５に破線で示す特性線Ｂは、比較例のカップシール２１のくわれ量の特性を示している。

カップシール４は、液圧室５の液圧が高くなるほど、液圧室５の反対方向に押し付けられることになる。そのため、くわれ量は、図５に示すように、液圧室５の液圧と比例関係となり、液圧が高くなるほど長く（大きく）なる。

比較例のカップシール２１は、図６に示すように上述した第１実施例のカップシール４と略同一構成となっており、突起１１の有無のみが相違点となっている。つまり、比較例のカップシール２１は、上述した実施例のカップシール４から突起１１を取り除いた形状となっている。なお、図６に示す比較例のカップシール２１において、第１実施例のカップシール４と同一の構成要素には、同一の符号を付し重複する説明を省略する。

上述した第１実施例のカップシール４は、液圧が作用した際に突起１１がストッパの役割を果たして基部８の底部外周縁がピストン３とシリンダボディ２の内周面２ａとの間の隙間に入り込むのを抑制する。換言すると、カップシール４は、基部８の外周面８ａに突起１１が設けられているので、液圧が作用した際に基部８の底部外周縁をピストン３とシリンダボディ２の内周面２ａとの間の隙間に押し付ける力を緩和する。

そのため、第１実施例のカップシール４は、図５に示すように、比較例のカップシール２１に比べてくわれ量を抑制することができる。

これによって、第１実施例のカップシール４は、ピストン３とシリンダボディ２の内周面２ａとの間の隙間に基部８の底部外周縁が食い込む（入り込む）いわゆる「くわれ」を抑制することができ、この「くわれ」に起因する損傷によるシール不良を抑制することができる。すなわち、第１実施例のカップシール４は、液圧が作用した際に、基部８の底部外周縁がピストン３とシリンダとの間の隙間に入り込み（食い込み）にくくなり、基部８の底部外周縁が損傷しにくくなってシール性能の悪化を抑制することができる。

カップシール４は、基部８の外周面８ａに設けられた突起１１が周方向に連続したものではないので、シリンダボディ２の内周面２ａに対する摺動性の低下を抑制しつつ、基部８の底部外周縁がピストン３とシリンダとの間の隙間に入り込み（食い込み）にくくすることができる。

以下、本発明の他の実施例について説明する。なお、上述した第１実施例のカップシール４と同一の構成要素には、同一の符号を付し重複する説明を省略する。

図７を用いて本発明の第２実施例を説明する。図７は、第２実施例のカップシール２２のカップシール２２軸方向に沿った断面図である。

第２実施例のカップシール２２は、上述した第１実施例のカップシール４と略同一構成となっているが、アウタリップ９の内側のつけ根部分が階段状に肉盛りされて膨出部２３となっている。つまり、第２実施例のカップシール２２は、アウタリップ９の内側のつけ根部分に中実の膨出部２３が突出するよう形成されている。第２実施例のカップシール２２は、膨出部２３によりアウタリップ９のつけ根部分がアウタリップ９の先端側に比べて厚肉となっている。

このような第２実施例のカップシール２２は、上述した第１実施例のカップシール４と略同様の作用効果を奏することができる。

また第２実施例のカップシール２２は、膨出部２３によりアウタリップ９の剛性が高くなり、アウタリップ９が内側へ倒れ込みにくくなる。これによって、第２実施例のカップシール２２は、基部８の底部外周縁がアウタリップ９の内側への倒れ込みにより先細りするように変形しにくくなり、基部８の底部外周縁がピストン３とシリンダとの間の隙間に一層入り込み（食い込み）にくくなる。つまり、第２実施例のカップシール２２は、膨出部２３を設けたことによって、ピストン３とシリンダボディ２の内周面２ａとの間の隙間に基部８の底部外周縁が一層入り込み（食い込み）にくくなり、シール性能の悪化をより一層抑制することができる。

図８を用いて本発明の第３実施例を説明する。図８は、第３実施例のカップシール２４のカップシール２４軸方向に沿った断面図である。

第３実施例のカップシール２４は、上述した第１実施例のカップシール４と略同一構成となっているが、アウタリップ９の内側のつけ根部分が曲率を有するように肉盛りされて膨出部２５となっている。つまり、第３実施例のカップシール２４は、アウタリップ９の内側のつけ根部分に中実の膨出部２５が突出するよう形成されている。第３実施例のカップシール２４は、膨出部２５によりアウタリップ９のつけ根部分がアウタリップ９の先端側に比べて厚肉となっている。

このような第３実施例のカップシール２４は、上述した第１実施例のカップシール４と略同様の作用効果を奏することができる。

また第３実施例のカップシール２４は、膨出部２５によりアウタリップ９の剛性が高くなり、アウタリップ９が内側へ倒れ込みにくくなる。これによって、第３実施例のカップシール２４は、基部８の底部外周縁がアウタリップ９の内側への倒れ込みにより先細りするように変形しにくくなり、基部８の底部外周縁がピストン３とシリンダとの間の隙間に一層入り込み（食い込み）にくくなる。つまり、第３実施例のカップシール２４は、上述した第２実施例のカップシール２２と同様に、膨出部２５を設けたことによって、ピストン３とシリンダボディ２の内周面２ａとの間の隙間に基部８の底部外周縁が一層入り込み（食い込み）にくくなり、シール性能の悪化をより一層抑制することができる。

図９～図１１を用いて第４実施例のカップシール３０について説明する。図９は、第４実施例のカップシール３０が適用されるホイールシリンダ３１の要部の概略構成を示す説明図である。換言すると、図９は、第４実施例のカップシール３０が適用されるホイールシリンダ３１の要部の断面を模式的に示した説明図である。

第４実施例のカップシール３０は、上述した第１実施例のカップシール４と略同一構成となっているが、シリンダボディ２の内周面２ａに形成された溝部３２に取り付けられてピストン３の外周面１２に対して摺動するいわゆる内径摺動タイプである。

ホイールシリンダ３１は、第１実施例のカップシール４が適用されるホイールシリンダ１と略同一構成となっているが、第４実施例のカップシール３０がピストン３ではなくシリンダボディ２の溝部３２に取り付けられている。従って、ピストン３には、カップシール３０を取り付けるための溝部７が形成されていない。

第４実施例のカップシール３０は、上述した第１実施例のカップシール４と略同一構成となっており、環状で略矩形断面の基部８と、基部８の上面からカップシール３０径方向の外側に向かって傾いて突出形成されたアウタリップ９と、基部８の上面からカップシール３０径方向の内側に向かって傾いて突出形成されたインナリップ１０と、を有している。

アウタリップ９は、基部８の外周縁から突出してシリンダボディ２の溝部３２の底面３２ａに接触する。インナリップ１０は、基部８の内周縁から突出してピストン３の外周面１２に摺動可能に接触する。

内径摺動タイプであるカップシール３０は、アウタリップ９がインナリップ１０に比べて基部８からの突出長さ（突出量）が大きく（長く）、かつアウタリップ９がインナリップ１０に比べて薄肉となるよう形成されている。

基部８は、カップシール３０軸方向に沿った厚みが比較的厚肉となるよう形成されている。

基部８は、ピストン３をシリンダボディ２に組み付けた状態において、カップシール３０径方向で外周側に位置する外周面８ａが溝部３２の底面３２ａと対向し、カップシール３０径方向で内周側に位置する内周面８ｂがピストン３の外周面１２と対向している。

そして、第４実施例のカップシール３０は、基部８の内周面８ｂに、外形が円形の複数の突起１１が基部８周方向に沿って間隔を空けて一列に形成されている。突起１１は、例えばドーム状（半球形状）を呈して内周面８ｂから突出している。

第４実施例のカップシール３０は、液圧が作用した際に突起１１がストッパの役割を果たして基部８の底部内周縁がピストン３とシリンダボディ２の内周面２ａとの間の隙間に入り込むのを抑制する。換言すると、カップシール３０は、基部８の内周面８ｂに突起１１が設けられているので、液圧が作用した際に基部８の底部内周縁をピストン３とシリンダボディ２の内周面２ａとの間の隙間に押し付ける力を緩和する。

このような第４実施例のカップシール３０は、上述した第１実施例のカップシール４と略同様の作用効果を奏することができる。

すなわち、第４実施例のカップシール３０は、ピストン３とシリンダボディ２の内周面２ａとの間の隙間に基部８の底部内周縁が食い込む（入り込む）いわゆる「くわれ」を抑制することができ、この「くわれ」に起因する損傷によるシール不良を抑制することができる。つまり、第４実施例のカップシール３０は、液圧が作用した際に、基部８の底部内周縁がピストン３とシリンダとの間の隙間に入り込み（食い込み）にくくなり、基部８の底部内周縁が損傷しにくくなってシール性能の悪化を抑制することができる。

第４実施例のカップシール３０は、基部８の内周面８ｂに設けられた突起１１が周方向に連続したものではないので、ピストン３の外周面１２に対する摺動性の低下を抑制しつつ、基部８の底部内周縁がピストン３とシリンダとの間の隙間に入り込み（食い込み）にくくすることができる。

図１２を用いて本発明の第５実施例を説明する。図１２は、第５実施例のカップシール３５のカップシール３５軸方向に沿った断面図である。

第５実施例のカップシール３５は、上述した第４実施例のカップシール３０と略同一構成となっているが、インナリップ１０の内側のつけ根部分が階段状に肉盛りされて膨出部３６となっている。つまり、第５実施例のカップシール３５は、インナリップ１０の内側のつけ根部分に中実の膨出部３６が突出するよう形成されている。第５実施例のカップシール３５は、膨出部３６によりインナリップ１０のつけ根部分がインナリップ１０の先端側に比べて厚肉となっている。

このような第５実施例のカップシール３５は、上述した第４実施例のカップシール３０と略同様の作用効果を奏することができる。

また第５実施例のカップシール３５は、膨出部３６によりインナリップ１０の剛性が高くなり、インナリップ１０が内側へ倒れ込みにくくなる。これによって、第５実施例のカップシール３５は、基部８の底部内周縁がアウタリップ９の内側への倒れ込みにより先細りするように変形しにくくなり、基部８の底部内周縁がピストン３とシリンダとの間の隙間に一層入り込み（食い込み）にくくなる。つまり、第５実施例のカップシール３５は、膨出部３６を設けたことによって、ピストン３とシリンダボディ２の内周面２ａとの間の隙間に基部８の底部内周縁が一層入り込み（食い込み）にくくなり、シール性能の悪化をより一層抑制することができる。

図１３を用いて本発明の第６実施例を説明する。図１３は、第６実施例のカップシール３７のカップシール３７軸方向に沿った断面図である。

第６実施例のカップシール３７は、上述した第４実施例のカップシール３０と略同一構成となっているが、インナリップ１０の内側のつけ根部分が曲率を有するように肉盛りされて膨出部３８となっている。つまり、第６実施例のカップシール３７は、インナリップ１０の内側のつけ根部分に中実の膨出部３８が突出するよう形成されている。第６実施例のカップシール３７は、膨出部３８によりインナリップ１０のつけ根部分がインナリップ１０の先端側に比べて厚肉となっている。

このような第６実施例のカップシール３７は、上述した第４実施例のカップシール３０と略同様の作用効果を奏することができる。

また第６実施例のカップシール３７は、膨出部３８によりインナリップ１０の剛性が高くなり、インナリップ１０が内側へ倒れ込みにくくなる。これによって、第６実施例のカップシール３７は、基部８の底部内周縁がアウタリップ９の内側への倒れ込みにより先細りするように変形しにくくなり、基部８の底部内周縁がピストン３とシリンダとの間の隙間に一層入り込み（食い込み）にくくなる。つまり、第６実施例のカップシール３７は、膨出部３８を設けたことによって、ピストン３とシリンダボディ２の内周面２ａとの間の隙間に基部８の底部内周縁が一層入り込み（食い込み）にくくなり、シール性能の悪化をより一層抑制することができる。

以上、本発明の具体的な実施例を説明してきたが、本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、突起１１は、外形が長円や楕円となるような突部（出っ張り）であってもよい。

上述した各実施例のカップシールは、複数の突起１１が基部８周方向に沿って一列に設けられているが、複数の突起１１を基部８周方向に沿って複数列設けることも可能である。また、複数の突起１１を基部８周方向に沿って千鳥状に設けることも可能である。

また、本発明のカップシールは、ホイールシリンダ以外（例えばマスタシリンダ等）の油圧機器の摺動部位に対して適用することも可能である。

１…ホイールシリンダ
２…シリンダボディ
２ａ…内周面
３…ピストン
３ａ…ピストン
３ｂ…ピストン
４…カップシール
５…液圧室
６…液圧供給路
７…溝部
７ａ…底面
８…基部
８ａ…外周面
８ｂ…内周面
９…アウタリップ
１０…インナリップ
１１…突起
１２…外周面
１５…くわれ部

Claims (4)

1. ピストンとシリンダとの間をシールするシール部材において、
   上記ピストンに取り付けられる環状の基部と、上記基部の外周縁から突出して上記シリンダに接触するアウタリップと、上記基部の内周縁から突出して上記ピストンに接するインナリップと、を有し、
   上記基部の外周面には、半球形状の複数の突起が当該基部の周方向に沿って形成されていることを特徴とするシール部材。
2. ピストンとシリンダとの間をシールするシール部材において、
   上記シリンダに取り付けられる環状の基部と、上記基部の外周縁から突出して上記シリンダに接するアウタリップと、上記基部の内周縁から突出して上記ピストンに接触するインナリップと、を有し、
   上記基部の内周面には、半球形状の複数の突起が当該基部の周方向に沿って形成されていることを特徴とするシール部材。
3. 上記シール部材は、アウタリップの内側のつけ根部分が肉盛りされていることを特徴とする請求項１に記載のシール部材。
4. 上記シール部材は、インナリップの内側のつけ根部分が肉盛りされていることを特徴とする請求項２に記載のシール部材。

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