JPH0297772A - 往復動ロッドのシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、特にショックアブソーバ等に使用される往復
動ロッドのシール装置に関する。

（従来の技ｔＦＪ） 従来、ショックアブソーバ等に使用され、往復動ロッド
を該ロッドを着下の間隔をおいて囲繞するハウジング部
に対してシールするシール装置が既に西独特許公開ＤＩ
Ｅ　２７０５０８１　Ａｌ　号公報により知られている
。このシール装置は、ショックアブソーバ等に使用され
、往復動ロッドを、該ロッドを若干の間隔をおいて囲繞
するハウジング部に対してシールするシール装置であっ
て、前記ハウジング部に形成された溝に嵌合され高じん
性弾性プラスチック材から成るシールリングで、直径が
前記溝の直径より小さく、内側の高圧側端近傍に円錐面
の始端を成す縁部を担持し、該円錐面は前記シールリン
グの低圧側端側に開くと共に前記ロッドの外周面との間
に小くさび角のくさび状間隙を形成する前記シールリン
グと、前記溝の底面に当接するゴム弾性材料から成る応
力付与リングで、前記溝の一側面と前記シールリングの
隣接する端面との間に装填されて前記シールリングを前
記溝の他側面に接触保持する０１１記応カドＪ与リング
とから成る。

この公知のシール装置において、応力刊与リングは前記
低圧側端に、前記シールリングの円周面と前記溝の底面
間にシールされるべき流体が前記存在する間隙を満たす
ように配されている。このようにして、前記シールリン
グの前記縁部を前記ロッドを押圧する力がシールされる
べき流体の圧力に確実に略比例するようにされる。前記
応力付与リングは、同時に半径方向の押圧力をシールリ
グに付与し且つその応力がシール縁部に向けられるよう
に配されている。

応力付与リングを高圧側に配した構成は西独特許公開Ｄ
Ｅ　３６０３６６ＯＡ１号公報から知られる二重ストリ
ッパ構成にも使用される。

（発明が解決しようとする課題） この種のシール装置において作動時間が経通ずるにつれ
て摩擦が増加することが認識された。この摩擦増加は前
記縁部による接触面が増大し平坦になりがちであること
が原因である。更にこれに加え、特にショックアブソー
バのように、作動圧を広い範囲内で変化させる場合、押
圧力は、低作動圧側に合わせて調整した場合、高作動圧
側ではかなり高くなり、その結果、摩擦が望ましくない
程に高い値になると云う不具合も生じている。

従って、本発明は、装置に作用する差圧が増加しても摩
擦値は出来るでけ増加せず、且つ作動時間の経過に対し
ても摩擦値が出来るだけ増加しないようにしたシール装
置を提供することを目的とする。

この目的は、縁部が高圧側端側に開く円錐面に対しても
始点を成し且つ応力（＝１与リングがシールリングの高
圧側端に配されると云う事実によって前述したタイプの
シール装置に対して達成される。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、ショックアブソ
ーバ等に使用され、往復動ロッドを、該ロッドを若干の
間隔をおいて囲繞するハウジング部に対してシールする
シール装置であって、前記ハウジング部に形成された溝
に嵌合され高じん性弾性プラスチック材から成るシール
リングで、直径が前記溝の直径より小さく、内側の高圧
側端近傍に円錐面の始端を成す縁部を担持し、該円錐面
はｎｉｉ記シールリングの低圧側端側に開くと共に前記
ロッドの外周面との間に小くさび角のくさび状間隙を形
成する前記シールリングと、前記溝の底面に当接するゴ
ム弾性材料がら成る応力付与リングで、前記溝の一側面
と前記シールリングの隣接する端部との間に装填されて
前記シールリングを前記溝の他側面に接触保持する前記
応力付与リングとから成り、前記縁部は前記高圧側端側
に開く円錐面の始点をも形成し、前記応力刊与リングは
前記シールリングの高圧側端に配されていることを特徴
とするものである。

本発明のシール装置に依れば、応力刊与リングのデザイ
ン及び配置、並びに応力（＝Ｊ与リングに対するシール
リングの接触面に関する種々の問題点を解決することが
できる。例えば、ハウジング部に設けた溝はその高圧側
端側の断面の方が直径を大きくすることが出来、また応
力付与リングはこのより大きい直径断面部により形成さ
れる環状凹部と一部係合させるようにする二とが出来る
。かかる構成は、特に応力付与リングをシールリングの
平坦な端部と接触させた構成では好都合である。

好ましい実施例の構成に依れば、しかしながら、前記応
力付与リングは、前記シールリングの高圧側端から前記
ロッドに接する前記シールリングの縁部を通る甲面近傍
まで延びる前記シールリングの外側面に半径方向の荷重
を刊加する。シールリングのシール用縁部から高圧側端
まで延びる内側の部分に作用する流体圧がシールリング
をロッドから離れるように引き上げる傾向があるので、
この圧力を、応力付与リングを介して、シールリングに
作用する圧力により補正する。応ツノ付与リングにより
半径方向の荷重を（−１加される外側面が縁部を通る平
面の前側で終端するか後側で終端するかに依って補正不
足の状態又は補正過剰の状態が生じる。若干補正過剰の
状態にしておくと、たとえシールリングのあるオーバサ
イズから生じる縁部圧が減少したり、時間経過と共に完
全に消失したとしても安全なシール効果が確実に得られ
る一方、流体圧から得られる押圧力が高圧下でも過剰に
上昇することがない。しかし、かがる補正は、シールリ
ングの外側面に段差を設け、前記シールリングがその高
圧側端から略、前記ロッドと接するｎ：ｊ記シールリン
グの縁部を通る平面にまで延びる減径部を有するように
した構成のみによって既に達成可能である。この場合、
応力付与リングがシールリングの減径部と接しているが
否かは流体圧の補正にとって重要ではない。もし応カ付
与リングがシールリングの減径部と接している場合、応
カ付与リングを矩形リングとして設Ｊｌｌするのが特に
好ましい。外側面の半径方向荷重付加部分の端部と縁部
の通る平面との間の空間はｌ　ｍｍを超えるべきではな
い。

本発明の特に好ましい実施例に依れば、前記シールリン
グの端面の半径方向外側部分が、前記ロッドと接する前
記縁部を通る平面の領域において前記シールリングの外
周面と交差する円錐面により形成される。この実施例で
は、略三角形横断面の環状空間が得られ、該空間内に対
応する寸法にされた好ましくはＯリングから成る応力付
与リングが圧縮状態で保持され該リングは初期圧から得
られる力によってシールリングの外側円錐面に当接する
。核力は一方ではシールリングを溝の対向側面に押圧す
る軸方向成分であり、他方では一定の縁部圧となる半径
方向成分である。このようにして、非常に簡単な構成で
ありながら、シール性が特に良好なシールを得ることが
できる。この実施例では端面の一部を成す円錐面と縁部
を通る平面との間の角度は２０°−４０°が好都合であ
る。

本発明装置が機能するにはシールリングは十分な曲げ抵
抗を有することが重要である。高曲げ抵抗体は、高圧側
端側の円錐面がシールリングの内側面に沿ってその高圧
側端にまで延びて端面の一部を成す円錐面と交差し且つ
応力付与リングに対する接触面をも形成するようにした
ときに得られる。この円錐面に関しても、この面と縁０
１１を通る平面との間の角度を２０°−４０°に等しく
すると有利である。

更に、シールリングの内側の低圧側の円錐面はロッドに
対して５°−１５°の角度に形成できる。

（実施例） 本発明の実施例を添刊図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示し、この実施例では、
ロッドｌが通る孔３を備えるハウジング部２に対して該
ロッドｌをシールするためのものである。ハウジング部
２にはロッド１を囲む環状溝４が設けられ、該溝４はシ
ールリング５と、応カイζ１＃Ｊ、リング６とを収納す
る。シールリング５は五角形の横断面を有し、平坦な端
面５１を有し、該端面５１には溝４の隣接する側面４１
が当接している。更に、シールリング５は、溝４２の底
面からある一定の距離をおいた円筒状の外側面５２を有
し、もってシールリング５はある遊びをもって溝４に受
容されている。シールリング５のロッドｌに対向する内
側面には縁部５３が設けられ、該縁部５３でシールリン
グがロッド１の外周に当接し、ある一定の押圧力を後者
にイ；１与している。

縁部５３は２つの円錐面５４．５４の交線により形成さ
れ、該円錐面５４は縁部５．３から前記平坦端面５１ま
で延びロッドｌの面に対して１０°のくさび角度αを成
すくさび形の間隙を画成している。第２の円錐面５５は
前記第１の円錐面５４と反対方向に延び、縁部５３を通
る平面７は而５５との間に３５°の角度βを成している
。シールリングの五角形の第５の側面は円筒状の外周面
５２の一端から延び内側円錐面５５と交差する外側円錐
面５６により形成される。

上記外側円錐面５６はその内側円錐面５５との内方公差
部５７から、縁部５３を通る平面７の近傍で該平面７か
らシールリングの平坦端面５１の方向に距１１１Ａだけ
離れた点５８まで延びている。

外側端面５６と平面７とは互いに角度δ＝３０゜を成し
ている。

応力付与リング６は外側円錐面５６、Ｆｔ＆４２の底面
、及び溝４２の第２の側面により画成される環状空間内
に配されている。該環状空間は略三角形の横断面を有す
る。応カイ（１与リングはＯリング形状を呈し、その弛
緩状態での寸法は、第１図に破線の円で示しである。即
ち、応力付与リング６は第１図に示すように変形せしめ
られてプレストレスを付与され、該プレストレスにより
決まる力にで該リング６は外側円錐面５６と係合する。

円錐面５６の傾斜により、力には軸方向成分に＾と半径
方向成分ＫＲとから成る。該軸方向成分に＾は、シール
されるべき流体の圧力に拘らず、シールリング５をその
平坦端面５１によりｒＲ４の隣接側面４１に押圧せしめ
る。半径方向成分ＫＲは、同様に流体圧と無関係の圧力
でシールリング５をその縁部５３でロッドｌの外周に押
圧せしめるよう作用する。

上述した構成の装置は、応カイτＪ与リング６がシール
されるべき流体に面するように、即ち、シールリング５
の低圧側の端面５１が溝の側面４１に係合するように取
イτ１けられる。ゴム弾性材料から成る応力付与リング
６は、従って、シールリング５の外周面５２と溝４２の
底面との間の環状空間を流体圧に対してシールする。ゴ
ム弾性材料の応力刊与リング６は勿論流体圧をシールリ
ング５の外側円錐面５６に移送して該流体圧が一方では
シールリング５を溝４の側面４１に押圧する力を増加さ
せ、他方ではシールリング５にかかる半径方向のツノを
も増加させるように作用する。しかし、この半径方向の
力は流体圧が内側円錐面５５に直接かける力に抗される
。双方の円錐面の軸方向の長さを同一にすると、即ち、
外側円錐面５６がシール用縁部５３を通る平面７で終端
するようにすると、同円錐面にかかる圧力は互いにつり
合う。

この場合、１部５３での押圧力は該圧力に依存しない。

しかし、図示例では、外側円錐面５６の軸方向長さの方
が若干長く、従ってシールされるべき流体の圧力は縁ｒ
ｌｌ　５３での押圧力を増加させる。

１部５３を通る平面７と外側円錐面５６が終端する点５
８間の距離Δを極く短く設定したことにより、前記押圧
力の圧力依存成分も比較的小さく、シールされるべき流
体が高い圧力をもつ場合でも押圧力が過大に増加するこ
とはない。実際には、上記距離ΔはＩＭを超えるべきで
はない。

上述から容易に理解されるように、シールリングを縁部
５３に対し押圧する押圧力は上述した構成の場合応力付
与リング６の初期応力により略決定され、従って応力付
与リング６の寸法を適宜選択することにより各用途に最
適の値に調節することができる。更に、押圧力はシール
リングの寸法によって決定され、シールリングの寸法は
、それがそれ自体の初期応力によって生じるある一定の
押圧力でロッドｌの外周に係合するようにある程度オー
バサイズに設定してもよい。しかし、シールリングは、
例えば、補強されたＰＴＦＥのように高じん性弾性プラ
スチック材料から成る場合には、かかるオーバサイズに
よってもたらされる初期応力が時間の経過につれて減少
し遂には消失してしまう恐れがある。更に、外側円錐面
５６の寸法を適当に選択することにより、押圧力は流体
圧の関数として影響され得る。内側と外側の円錐面の軸
方向長さを同一にすれば、流体圧の押圧力に対する影響
は実際には除去される。外側円錐面５６の軸方向長さの
方を内側円錐面５５のそれより短くしてシールリングの
外周面５２との交点５８が縁部５３を通る平面７の前に
くるようにすれば、シールリング５は流体圧が上昇する
につれて漸次減圧される、即ち、縁部５３にかかる押圧
力が減少する。しかし、これらの圧力に応じた押圧力の
変化量は小さく保たれるべきであり、従って点５８と平
面７間の距離Ａが１ｍｍを超えるべきではない。

概ね、上述したシール装置の特別な利点としては、シー
ルリングの特殊な横断面形状によりシールリングは製造
が非常に容易であると共に曲げ抵抗が高くその横断面形
状の変化によりシール性が阻害されることはない。更に
、かかる形状によりシールリング及び０リングの設ｄ１
公差を比較的大きくすることが出来、且つ市販の０リン
グを使用することが出来る。

第２図は本発明の別の実施例を示し、この実施例は、第
１図の実施例に対して、高圧側の内側円錐面５５′の長
さが短いこと、その端部はシールリング５′内に一種の
ステップ状凹部を画成する過渡面１５５を介して外側円
錐面５６′の端部に接続している点のみが相違する。更
に、外側円錐面５６′は縁部５３′　を通る平面７′で
ちょうど終端しており、シールリング５′にかかる流体
圧による力は互いにつりあう。

第３図は更に別の実施例を示し、シールリング１００の
外面１０１はステップ状になっており、シールリングは
その高圧側端から縁部１０２を通る平面１０３まで延び
る減径部Ｉｌｌを備える。

ゴム弾性比カ付与リング１０４は、本実施例でも０リン
グから成るが、シールリング１００と応力付与リング１
０４をハウジング部１０７内に位置づける溝１０６の隣
接する側面１０５と、平面１０３と一致する、シールリ
ングｌＯＯの減径部の端部の端１０８との間に装填され
ている。本実施例においても、応力付与リングはシール
リングの低圧側の端面１０９が溝の隣接側面に堅く押圧
されるに十分な初期応力を付与されている。

シールリング１００の縁部１０２がロッド１１０に係合
する押圧力は本実施例では専らシールリングの初期応力
により発生し、シールリングの寸法はロッド１１０に対
し初めからオーバサイズになっている。シールリングの
軸心に対して直角に延びる端面１０８により支持されて
いるため、応力付与リング１０４はシールリングに対し
て何ら半径方向の力を作用させない。同様に、０リング
１０４を支持する端面１０８が縁部１０２を通る平面１
０３と一致するために、シールリングは半径方向には圧
力流体の荷重をうけない。しかし、流体圧に応じて縁部
１０２にかかる押圧力を増減することは平面１０３に対
する端面１０８の位置を変えることにより全く可能であ
る。即ち、減径部の外周面１１１に作用する押圧力と高
圧側の円錐面１１２にかかる押圧力とが互いにバランス
するように端面１０８を平面１０３の前又は後側に配す
ることにより可能である。

上記以外の点については、第３図のシール装置は前述し
た第１図のものと同一の形状構成であり、且つ作用も同
一である。

第４図は別の実施例を示し、この実施例の第３図の実施
例に対して主に相違する点は、減径部を有するシールリ
ング１２０の端面１２８と接する応力付与リング１２４
は一部、シールリング１２０と応力付与リング１２４と
を収納する溝１２６の増径部により形成された四部１３
４に係合していることである。高圧側の溝の側面１２５
と反対側の凹部１３４の側面１３５はシールリング１２
０の端面１２８と同−平面１２３内にある。この平面は
縁部１２２を通る平面とも一致する。本実施例において
も、縁部１２２に作用する押圧力の一部を流体圧から得
るようにするために、端面１２８、従って凹部１３４の
側面１３５の位置は、縁部１２２を通る平面１２３に対
して変えることが出来る。

第５図に示す別の実施例は、第２図と第４図の各実施例
を組合せたものである。本実施例においては、シールリ
ング１４０の外側と内側には、各端面１４８と１５８に
段差が設けられ、後者はシールリング１４０がロッド１
５０と係合する縁部１４２と若干の距離だけ離れている
。従って、高圧側の円錐面１５６の軸方向長さは比較的
短い。

他力、シールリング１４０の外０Ｗのステップの長さは
その端面１４８が高圧側から見て縁部１４２を通る平面
１４３の他側に位置するように設定されている。この結
果、当該ステップの外周面１５１に作用する流体圧はシ
ールリング１４０の内側に、即ち、縁部１４２まで作用
する圧力より高く、流体圧は縁部１４２にかかる押圧力
を増加するように寄与する。

応カイ毫１与リング１４４は、本実施例では、矩形リン
グの形状をイｆし、溝＋４６の底面の四部１５４に嵌合
している。応力付与リング１４４は、本実施例では、半
径方向のプレストレスのみを付与されるが、水平方向の
プレスｊ・レスは、凹部１５４の幅が応力刊与リング１
４４の軸方向長さより大きいことから、生じない。従っ
て、軸方向の押圧力は流体圧がシールに作用するときの
み生じる。

本実施例は、従って、作動中に生じた中間の圧力がシー
ルリング１４０を溝の低圧側側面１４９に完全に接触保
持する程間断なく十分高い場合にのみ適用すべきである
。

応力付与、リング１４４として矩形リングを使用したこ
とにより、シールリング１４０の端面１４８と内側ステ
ップの外周面１５１との双方に接する矩形リングの突出
偶角部１５９が縁部１４２にかかる軸方向の力のみなら
ず半径方向の力を完全に伝達せしめると云う利点がある
。従って、本実施例の場合、押圧力は縁部１４２に作用
する３つの成分、即ち、応カイ１勾リング１４０のオー
バサイズにより生じる押圧力と、シールリング１４４の
半径方向プレストレスから得られる押圧力と、応力付与
リング１４４の荷重を受ける端面１４８と縁部１４２を
通る平面＋５３との間の距離Ａの関数である流体圧に依
存する押圧力とから成る。これらの成分のうち、オーバ
サイズにより生じる力は作動時間の経過につれて減少す
るか又は完全に消失する可能性がある一方、応力付与リ
ング１４４により得られる力は略一定に維持されると見
做すことが出来る。

上述した本発明の各実施例の説明から分るように、本発
明の非常に種々の方法で実施可能であり、従って、個々
の実施例について述べた特徴は請求項で定義したシール
装置の基本構造から逸脱することなく非常に多様な組合
せの実施が可能である。

請求項中の符号は伺ら限定的なものでなく、単に理解を
容易にするために用いたものである。

（発明の効果） 以上のように本発明に依れば、高圧側喘側に開く円錐面
を設けたことによって、たとえ円錐面が極く短くても、
前記縁部の安定性が向上し縁部が平坦になる傾向が減少
する。更に応力付与リングをシールリングの高圧側端に
配したことによりシールリングの外側に全長に亘ってシ
ールされるべき流体の荷重がかかることが防止される。

むしろ、接触面に過渡な形状を与えることになって、縁
部での押圧力に対する流体圧の影響を正確に測定出来、
且つｊ１１１圧力を流体圧から大きく独立させることが
可能となった。従って、装置にかかる差圧の増加や作動
時間の経過に対しても縁部の摩擦の増加を防止すること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の異なる実施例を夫々示す横
断面図である。 ｌ。 ング、 ５５゜ １５０・・・ロッド、４゜ ・・シールリング、６゜ ７．１４３・・・平面、５ １５６・・・内側円錐面、 １４６・・・溝、５゜ １４４・・・応力付与り ３．１４２・・・縁部、 ５６・・・外側円錐面。 出願人　ブザックプラスリュウケン ゲーエムベーハーアンドカンパニ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ショックアブソーバ等に使用され、往復動ロッドを
   、該ロッドを若干の間隔をおいて囲繞するハウジング部
   に対してシールするシール装置であって、前記ハウジン
   グ部に形成された溝に嵌合され高じん性弾性プラスチッ
   ク材から成るシールリングで、直径が前記溝の直径より
   小さく、内側の高圧側端近傍に円錐面の始端を成す縁部
   を担持し、該円錐面は前記シールリングの低圧側端側に
   開くと共に前記ロッドの外周面との間に小くさび角のく
   さび状間隙を形成する前記シールリングと、前記溝の底
   面に当接するゴム弾性材料から成る応力付与リングで、
   前記溝の一側面と前記シールリングの隣接する端面との
   間に装填されて前記シールリングを前記溝の他側面に接
   触保持する前記応力付与リングとから成り、前記縁部（
   ５３、１４２）は前記高圧側端側に開く円錐面（５５、
   １５６）の始点をも形成し、前記応力付与リングは前記
   シールリング（５、１４０）の高圧側端に配されている
   ことを特徴とするシール装置。 ２、前記ハウジング部に設けられた前記溝（１４６）は
   その高圧側端により大きい直径部分を有し、前記応力付
   与リング（１４４）は一部、該より大きい直径部分によ
   り形成された前記環状凹部（１５４）に係合する請求項
   １記載のシール装置。 ３、前記応力付与リング（６、１４４）は、前記シール
   リングの高圧側端から前記ロッド（１、１５０）に接す
   る前記シールリング（５、１４０）の縁部（５３、１４
   ２）を通る平面（７、１４３）近傍まで延びる前記シー
   ルリングの外側面に半径方向の荷重を付加する請求項１
   記載のシール装置。 ４、前記シールリング（４０）の外側面に段差を設け、
   前記シールリングがその高圧側端から略、前記ロッド（
   １５０）と接する前記シールリング（１４０）の縁部（
   １４２）を通る平面（１４３）にまで延びる減径部（１
   ５１）を有するようにした請求項１記載のシール装置。 ５、前記シールリング（４０）の外側面に段差を設け、
   前記シールリングがその高圧側端から略、前記ロッド（
   １５０）と接する前記シールリング（１４０）の縁部（
   １４２）を通る平面（１４３）にまで延びる減径部（１
   ５１）を有するようにすると共に、前記応力付与リング
   （１４４）は前記シールリング（１４０）の減径部（１
   ５１）と接する請求項３記載のシール装置。 ６、前記応力付与リング（１４４）はシールリング（１
   ４０）の前記減径部（１５１）と接し、前記応力付与リ
   ング（１４４）は矩形リングである請求項２記載のシー
   ル装置。 ７、前記シールリング（５）の端面の半径方向外側部分
   が、前記ロッド（１）と接する前記縁部（５３）を通る
   平面（７）の領域において前記シールリング（５）の外
   周面（５２）と交差する円錐面（５６）により形成され
   る請求項３記載のシール装置。 ８、前記端面の一部を成す前記円錐面（５６）と前記縁
   部（５３）を通る前記平面（７）とは互いに角度δ＝２
   ０°−４０°を成す請求項７記載のシール装置。 ９、前記シールリング（５）の内側の前記円錐面（５５
   ）は前記端面の一部を成す前記円錐面（５６）と交差し
   、それ自身と前記縁部（５３）を通る平面（７）との間
   に同様に角度β＝２０°−４０°を成す請求項７記載の
   シール装置。 １０、前記応力付与リング（６）はＯリングである請求
   項７記載のシール装置。 １１、前記応力付与リング（６、１４４）により半径方
   向に荷重を受ける前記シールリング（５、１４０）の前
   記部分（５６、１５１）は、前記縁部（５３、１４２）
   を通る前記平面（７、１４３）から１ｍｍ以下離れた点
   で終端する請求項３記載のシール装置。 １２、前記シールリング（５）の内側の低圧側の前記円
   錐面（５４）は前記ロッド（１）の面に対し角度α＝５
   °−１５°を成す請求項１記載のシール装置。