JPH0620938Y2 - シール装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案に係るシール装置は、例えば自動車用四輪操舵
装置に組み込まれるスプール弁のシール装置として利用
し、このスプール弁の操作性、信頼性、耐久性を向上さ
せるものである。

（従来の技術） 狭い道での進路変更を容易に行なえる様に、自動車の回
転半径を小さくする為、或は、高速走行時に於ける進路
変更でも車両の安定性が保たれる様にする為、ハンドル
を操作した場合に、前輪だけでなく後輪も動かす四輪操
舵装置が、近年使用される様になって来た。

第５図はこの様な四輪操舵装置の１例を示しているが、
先ずこの四輪操舵装置の構造と作用とに就いて説明す
る。

１は入力側ロッドで、ハンドルの動きに応じ、前輪の舵
角に対応する長さ（バリアブルレシオギアの採用等によ
り、必ずしも比例しない。）だけ、軸方向（第５図の左
右方向）に移動する。又、２は出力側ロッドで、軸方向
（同左右方向）に亙る移動により、後輪を操舵する。

入力側ロッド１と出力側ロッド２とに両端部をそれぞれ
枢支した、第一の連結ロッド３の中間部には、枢支部材
４を介して第二の連結ロッド５の中間部を結合し、この
第二の連結ロッド５の一端は、油圧切換弁６のスプール
７の端部に、他端は枢軸２８に、それぞれ枢支してい
る。

スプール７を、軸方向に亙る変位を自在として内蔵して
成る油圧切換弁６のシリンダ８には、圧油ポンプ９の吐
出口に通じる圧油供給ポート１０と、油タンク１１に通
じる排出ポート１２と、後述する油圧シリンダ１３の第
一、第二の室１４、１５に通じる第一、第二のポート１
６、１７とを、それぞれ形成しており、スプール７の軸
方向に亙る変位に基づき、圧油供給ポート１０及び排出
ポート１２と、第一のポート１６及び第二のポート１７
との連通を切り換える様にしている。

又、スプール７の一端面に突設した突出杆１８の基端部
と先端部とに外嵌した止め輪１９、１９の外周縁部を、
シリンダ８の内周面に形成した段部２０、２０に対向さ
せると共に、両止め輪１９、１９の間に圧縮ばね２１を
設けて、このスプール７が、外力が加わらない限り、中
立位置（第５〜６図に示す位置）に保持され、圧油供給
ポート１０と排出ポート１２とが直接連通して、後述す
る油圧シリンダ１３の何れの室１４、１５にも、圧油の
給排が行なわれない様にしている。

又、出力側ロッド２の中間部周囲にも、同様の止め輪２
２、２２と圧縮ばね２３とを設け、各止め輪２２、２２
の外周縁を、次述する油圧シリンダ１３の内周面に形成
した段部２４、２４に対向させる事で、外力（油圧力）
が加わらない限り、出力側ロッド２が中立位置に保持さ
れ、後輪に舵角が付与されない様にしている。

出力側ロッド２を囲む位置には油圧シリンダ１３が設け
られており、この油圧シリンダ１３に、出力側ロッド２
の中間部外周面に固定したピストン２５を、油密に且つ
軸方向に亙る移動自在に嵌装している。

そして、この油圧シリンダ１３内でピストン２５の両側
に位置する、第一、第二の室１４、１５と、前記油圧切
換弁６の第一、第二のポート１６、１７とは、第一、第
二の油圧通路２６、２７により、互いに接続している。

上述の様に構成される四輪操舵装置を使用して車両の操
舵を行なう場合、前輪の操舵操作に伴なって、入力側ロ
ッド１が軸方向に移動すると、第一の連結ロッド３が、
出力側ロッド２との枢支部を中心として揺動し、それ迄
第６図に示す状態であったスプール７とシリンダ８との
関係が、第７図に示した状態に迄変化し、油圧切換弁６
の各ポート１０、１２、１６、１７が切り換えられて、
圧油供給ポート１０と第一のポート１６（或は第二のポ
ート１７）とが、排出ポート１２と第二のポート１７
（或は第一のポート１６）とが、それぞれ連通し、油圧
シリンダ１３の第一の室１４（或は第二の室１５）に圧
油が、第一の油圧通路２６（或は第二の油圧通路２７）
を通じて送り込まれ、第二の室１５（或は第一の室１
４）から油が、第二の油圧通路２７（或は第一の油圧通
路２６）を通じて排出される。この様に油圧切換弁６が
切り換えられた瞬間には、未だ出力側ロッド２は動いて
いないが、スプール７の移動に伴なって油圧切換弁６の
各ポート１０、１２、１６、１７が切り換えられ、第
一、第二の油圧通路２６、２７を介して油圧シリンダ１
３への圧油の給排が行なわれると、この油圧シリンダ１
３に嵌装したピストン２５を介して出力側ロッド２が軸
方向に移動し、後輪が操舵される。

出力側ロッド２の移動に伴なって、第一の連結ロッド３
と出力側ロッド２との枢支部が移動すると、第一の連結
ロッド３の中間部と第二の連結ロッド５の中間部とを結
合している枢支部材４が、元の位置に迄移動し、この結
果第一の連結ロッド３の中間部と、スプール７に一端を
枢支した第二の連結ロッド５の中間部とを互いに結合し
ている、枢支部材４の変位が解消される。

この変位補正、即ち、入力側ロッド１と出力側ロッド２
の軸方向に亙る移動により、枢支部材４の位置が往復移
動する操作は、瞬時に行なわれる為、実際には第一の連
結ロッド３が、あたかも第５図に示した位置に固定の枢
支部材４を中心として回動した如く、入力側ロッド１の
動きが出力側ロッド２にそのまま伝えられ、後輪の操舵
が、前輪の操舵と関連させつつ行なわれる。

（考案が解決しようとする課題） ところで、上述の様に構成され作用する自動車用四輪操
舵装置に組み込まれる油圧切換弁６には、圧油ポンプ９
からこの油圧切換弁６に送り込まれた圧油が、外部に漏
洩しない様にする為のシール装置を組み込む必要があ
る。

この為従来は、スプール７の外周面とシリンダ８の内周
面との間にＯリングを装着する事で、上記圧油の漏洩防
止を図っていた。

ところが、この様なＯリングによる漏洩防止構造の場
合、確実な漏洩防止を図る為、Ｏリングの接触圧を大き
くすると、スプール７を移動させる為に要する駆動力が
大きくなって、四輪操舵装置の作動の円滑さが損なわれ
る事が考えられる。又、作動の円滑さを優先させる為、
Ｏリングの接触圧を小さくすると、圧油の漏洩防止効果
の点で不安が生じる。

第５図に示した様な四輪操舵装置の油圧切換弁６に於い
て、圧油が外部に漏洩する可能性のある部分は、第二の
連結ロッド５がシリンダ８を貫通している部分だけであ
り、この部分に揺動シールを設ければ、Ｏリングを省略
しても、圧油が外部に漏洩する事を防止出来る。但し、
揺動シールを用いる場合でも、第二の連結ロッド５の変
位が円滑に行なわれる様に、揺動シールとして容易に変
形するものを用いると、シリンダ８内の圧力が高くなっ
た場合には、揺動シールが破裂する恐れが生じる等、確
実な漏洩防止を図る事が出来ない。

本考案のシール装置は、上述の様な不都合を解消するも
のである。

（課題を解決する為の手段） 本考案のシール装置は、シリンダの内部で変位する内部
側部材とシリンダ筒の外部で変位する外部側部材とを連
結するロッドの外周面と、上記シリンダの周面に形成し
た通孔の内周面との間の液密保持を図る為のシール装置
であって、弾性材製で、外周縁部を上記通孔の内周面に
固定し、内周縁部を上記ロッドの外周面に当接させて、
ロッドの変位に伴なつて弾性変形する揺動シール板と、
この揺動シール板の外側面に当接したバックアップリン
グとから成り、このバックアップリングを、ロッドの変
位方向に亙る変位自在とした事を特徴としている。

（作用） 上述の様に構成される本考案のシール装置の場合、揺動
シール板が、バックアップリングによって補強されてい
る為、この揺動シール板を弾性変形し易い、比較的軟質
の材料により造った場合でも、十分な強度を確保する事
が出来る。

又、上記バックアップリングは、ロッドの変位方向に亙
る変位を自在とされている為、大きな剛性を有するバッ
クアップリングの存在によって、上記ロッドの変位が妨
げられる事がない。

（実施例） 次に、図示の実施例を説明しつつ、本考案を更に詳しく
説明する。

第１〜３図は本考案の実施例を示しており、第１図は中
立時に於けるシール装置の状態を、第２図はロッド変位
時に於けるシール装置の状態を、第３図は内圧が加わっ
た場合に於けるシール装置の状態を、それぞれ示す断面
図である。

２９はシリンダ筒で、油圧切換弁６を内蔵するハウジン
グ３０に形成した円筒状空間３１に内嵌固定されてい
る。このシリンダ筒２９内には、油圧回路を切り換える
為のスプール７が、軸方向（第１図の左右方向）に亙る
変位自在に嵌装されており、このスプール７の端部に、
ロッド３２（前記第５図に於ける第二の連結ロッド５に
相当する。）この一端部が枢支されている。

そしてこのロッド３２は、シリンダ筒２９に形成した第
一の通孔３３と、ハウジング３０に形成した第二の通孔
３４とを貫通し、シリンダ筒２９及びハウジング３０の
外部に突出させている。この様に、ハウジング３０外に
迄突出させたロッド３２の他端は、前記第５図に示す様
に、枢軸２８に枢支し、中間部は枢支部材４を介して第
一の連結ロッド３の中間部に枢支して、この第一の連結
ロッド３の動きをスプール７に伝達する様にしている。

ハウジング３０に形成した第二の通孔３４の、シリンダ
筒２９側（第１図の下側）開口部には、大径部３５を形
成し、更にこの大径部３５の内周面で、シリンダ筒２９
から離れた部分には、少し内径が小さくなった段部３６
を形成している。

３７は、上記大径部３５の内側に支持された揺動シール
板で、ゴム等の変形し易い弾性材により造られている。
即ち、上記大径部３５の内径とほぼ一致する外径を有す
る短円筒状に形成された外側支持部３８の内側に、金属
製の補強環３９を内嵌して、この外側支持部３８の外周
面を大径部３５の内周面に押圧し、揺動シール板３７を
第二の通孔３４の内側に支持すると共に、揺動シール板
３７の外周と第二の通孔３４の内周面との間の液密保持
を図っている。

一方、ダイヤフラム状に形成され、外側支持部３８の端
縁から内方に向けて連続する変位部４０の内周縁には、
断面がＵ字形の折り返し部４１が形成されており、この
折り返し部４１の内周縁を、第一、第二の両通孔３３、
３４を貫通したロッド３２の外周面に当接させている。
そして、折り返し部４１の外側には、コイルばね等の弾
性環４２を装着して、変位部４０の内周縁をロッド３２
の外周面に押圧し、この部分の液密保持を図っている。

更に、前記段部３６の内側には、ステンレス鋼、ナイロ
ン、ＰＴＦＥ等、十分な剛性と耐食性とを有する材料に
より円輪状に造られたバックアプリング４３を装着し
て、このバックアップリング４３の表面（第１図の下
面）と揺動シール板３７の裏面（同じく上面）とを当接
させている。

このバックアップリング４３の内径は、前記ロッド３２
の外径よりも少しだけ大きくして、このロッド３２のバ
ックアップリング４３内側での揺動を自在としている。
又、バックアップリング４３の外径は、段部３６の内径
よりも小さくして、このバックアップリング４３の、段
部３６の内側での面方向に亙る変位を自在としている。
更に、バックアップリング４３の表面内周寄り部分は、
内周縁に向けて次第にバックアップリング４３の厚さを
大きくする様な曲面を成し、第３図に示す様に、揺動シ
ール板３７の変位部４０が内圧を受けた場合に、この変
位部４０の一部に強い曲げ応力が加わらない様にしてい
る。

上述の様に構成される本考案のシール装置を、四輪操舵
装置の油圧切換弁６等の組み込むと、ロッド３２が貫通
している部分の内側に迄圧油が達した場合でも、ハウジ
ング３０に形成した第二の通孔３４の内周面とロッド３
２の外周面との間に設けた揺動シール板３７によって、
この圧油が外部に漏洩する事が阻止される。シリンダ筒
２９の外周面とハウジング３０の内周面との間の液密
は、Ｏリング４４、４４により保持するが、この両周面
同士は互いに変位する事がない為、各Ｏリング４４、４
４の当接圧は十分に大きくする事が出来る。

揺動シール板３７を構成する変位部４０の裏面にはバッ
クアップリング４３が当接しており、第３図に示す様
に、変位部４０が油圧により押された場合でも、この圧
力はバックアップリング４３により支えられる。この
為、揺動シール板３７の変位部４０を弾性変形し易い、
比較的軟質の材料により造った場合でも、変位部４０が
油圧により破裂する様な事はなく、揺動シール板３７の
強度を十分に確保する事が出来る。

又、第２図に示す様にロッド３２が変位した場合、上記
バックアップリング４３は、段部３６の内側で、ロッド
３２の変位方向に亙って変位する。この変位は、梃子の
原理により、軽い力で行なわれる為、大きな剛性を有す
るバックアップリング４３の存在によって、ロッド３２
の変位が妨げられる事がない。

尚、第４図に示す様に、揺動シール板３７とバックアッ
プリング４３とを、金属板を断面がＬ字形に曲げ形成し
て成る保持環４５の内側に保持すれば、これら揺動シー
ル板３７とバックアップリング４３とを第二の通孔３４
の大径部３５に装着する作業を、一挙動で容易に行なえ
る様になる。

上記保持環４５の外周面には、全周に亙ってゴム層４６
を形成し、保持環４５を大径部３５に押し込んだ場合
に、保持環４５が大径部３５の内側にしっかりと固定さ
れ、且つ、保持環４５の外周面と大径部３５の内周面と
の間の液密保持が図られる様にしている。

保持環４５と補強環３９とは、何れもゴム製の揺動シー
ル板３７とゴム層４６とを形成する場合に、成形用の型
にインサートしておく事で、所定部分に容易に装着する
事が出来る。又、バックアップリング４３は、揺動シー
ル板３７とゴム層４６とを成形した後、弾性環４２を装
着する以前に、揺動シール板３７の内周縁部を弾性変形
させる事で、容易に保持環４５の内側に装着する事が出
来る。

（考案の効果） 本考案のシール装置は、以上に述べた通り構成され作用
する為、シール装置の存在により、このシール装置を組
み込んだ油圧切換弁等の作動力が大きくなる事がなく、
しかも長期間に亙って確実なシール性能を得る事が出来
る等、シール装置を組み込んだ機器の操作性、信頼性、
耐久性を向上させる事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本考案の実施例を示しており、第１図は中
立時に於けるシール装置の状態を、第２図はロッド変位
時に於けるシール装置の状態を、第３図は内圧が加わっ
た場合に於けるシール装置の状態を、それぞれ示す断面
図、第４図は本考案の別の実施例を示す要部断面図、第
５図は本考案のシール装置が組み込まれる油圧切換弁を
有する自動車用四輪操舵装置を示す断面図、第６図は油
圧切換弁の中立状態を、第７図は切り換えられた状態
を、それぞれ示す、第５図のＸ部拡大断面図である。 １：入力側ロッド、２：出力側ロッド、３：第一の連結
ロッド、４：枢支部材、５：第二の連結ロッド、６：油
圧切換弁、７：スプール、８：シリンダ、９：圧油ポン
プ、１０：圧油供給ポート、１１：油タンク、１２：排
出ポート、１３：油圧シリンダ、１４：第一の室、１
５：第二の室、１６：第一のポート、１７：第二のポー
ト、１８：突出杆、１９：止め輪、２０：段部、２１：
圧縮ばね、２２：止め輪、２３：圧縮ばね、２４：段
部、２５：ピストン、２６：第一の油圧通路、２７：第
二の油圧通路、２８：枢軸、２９：シリンダ筒、３０：
ハウジング、３１：円筒状空間、３２：ロッド、３３：
第一の通孔、３４：第二の通孔、３５：大径部、３６：
段部、３７：揺動シール板、３８：外側支持部、３９：
補強環、４０：変位部、４１：折り返し部、４２：弾性
環、４３：バックアップリング、４４：Ｏリング、４
５：保持環、４６：ゴム層。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダの内部で変位する内部側部材とシ
   リンダ筒の外部で変位する外部側部材とを連結するロッ
   ドの外周面と、上記シリンダの周面に形成した通孔の内
   周面との間の液密保持を図る為のシール装置であって、
   弾性材製で、外周縁部を上記通孔の内周面に固定し、内
   周縁部を上記ロッドの外周面に当接させて、ロッドの変
   位に伴なって弾性変形する揺動シール板と、この揺動シ
   ール板の外側面に当接したバックアップリングとから成
   り、このバックアップリングを、ロッドの変位方向に亙
   る変位自在とした事を特徴とするシール装置。
2. 【請求項２】シリンダが四輪操舵装置用油圧切換弁を構
   成するものであり、内部側部材がこのシリンダの軸方向
   に亙って変位するスプールである、請求項１に記載され
   たシール装置。