JPH0736210Y2 - 往復動用密封機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、自動車等の車体を支持するサスペンション機
構に用いられる液圧緩衝器に適用して好適な往復動用密
封機構に関し、詳細にはシール性を確保しつつ摺動抵抗
を減少させた往復動用密封機構に関する。

〈従来の技術〉 一般に、流体が収容された容器と相対的に往復動可能に
設けられた軸等との間には容器内の流体が漏洩すること
を防止する、いわゆるシール機構が設けられることが多
く、この場合、シール機構には容器と軸との往復動を妨
げることなく流体の漏洩を防止することが望まれてい
る。

このような従来のシール機構、すなわち、往復動用密封
機構としては例えば、自動車等のサスペンション機構に
用いられる液圧緩衝器に適用されたものとして第８図に
示すようなものがある。同図において、１は液圧緩衝器
であり、液圧緩衝器１のストラットチューブ２には往復
動用密封機構３が内接して設けられる。往復動用密封機
構３には液圧緩衝器１のピストンロッド４が貫通してお
り、ピストンロッド４は往復動用密封機構３に設けられ
た加硫成形によりシール材５のシールリップ６に形成さ
れた円錐面状の傾斜面部７によって摺動自在に支持され
るとともに、ストラットチューブ２内に収容される図示
されない液体の漏洩を防止している。

しかしながら、このような往復動用密封機構にあって
は、シール材５に形成されたシールリップ６によっての
みピストンロッド４を支持する構成となっていたため、
ピストンロッド４とシールリップ６の接触圧力を高めて
シール性を確保する必要がある。ところが、接触圧力を
高めるとピストンロッド４とシールリップ６の接触面積
が増大するので、シールリップ６に対するピストンロッ
ド４の摺動抵抗が増大することとなってサスペンション
機構に適用した場合、車両の乗心地を良好なものとする
ことが困難であるという問題点があった。

そこで、このような不具合を防止する往復動用密封機構
として、第９図に示されているものがある。（例えば実
開昭62-93463号公報）。

そこで、第９図について、説明する（なお、前記第８図
に示す従来例と同一構成部材について同一符号付して詳
細な説明を省略する）。第９図において、往復動用密封
機構11に設けられた加硫成形によるシール材12のシール
リップ13は円錐面状に形成された傾斜面部14を有し、傾
斜面部14には複数の環状溝15a〜15dが形成されている。
したがって、ピストンロッド４とシールリップ13の接触
面積は環状溝15a〜15dが形成された分だけ減少すること
となり、この場合、接触圧力の増加設定に伴う摺動抵抗
の増大を回避することを意図している。

〈考案が解決しようとする課題〉 ところが、このものにあっては、シール材12に環状溝15
a〜15dを形成することから、シール材12の加硫成形時に
用いられる金型には各環状溝15a〜15dに対応した突起部
分を設ける必要が生じ、しかも該突起の間は平坦に形成
されているために、突起部分を形成することによる金型
コストの増大を招来すると共に、環状溝15a〜15dの寸法
によって頂部が平坦となっているシールリップ13とピス
トンロッド４との接触圧力が影響を受け、環状溝15a〜1
5dの寸法精度を高める必要から金型形状が複雑となっ
て、加硫成形を行う際十分な寸法精度を確保することが
困難であり、場合によっては摺動抵抗の増大が懸念され
る。

〈考案の目的〉 そこで本考案は、円錐面状の傾斜面部に円環状の複数の
環状突起を設けることにより、傾斜面部の接触圧力を各
環状突起に集中させて分散させ、傾斜面部のシール性を
確保しつつ摺動抵抗を減少させるとともに、金型コスト
の低減を図ることを目的としている。

〈課題を解決するための手段〉 本考案による往復動用密封機構は上記目的達成のため、
流体が収容された容器と該容器の一端を摺動自在に貫通
するロッドとの間に設けられ、前記容器の貫通された一
対を密封するシール部材であって、該シール部材は断面
山形状のリップが径方向内方に向って突出形成され、該
リップの先端部および傾斜面部がロッドの外周に弾接し
て摺動部を密封するようになっている往復動用密封機構
において、前記リップの傾斜面部にその傾斜面からの高
さが略等しい断面円弧状の環状突起を複数条設けたこと
を特徴とする。

〈作用〉 本考案では、リップの傾斜面に設けた断面円弧状の環状
突起が、それぞれロッドの摺動部への接触圧力が集中し
て分散するとともに、摺動部により突出した端部側から
順次接触圧力が小さくなる。また、環状突起が断面円弧
状であるため、軸方向の摺動抵抗に対する充分な剛性を
得ることができ、各環状突起のロッドに対する接触面の
圧力分布を摺動方向にかかわらず一定に保つこととなる
とともに、金型には、環状突起に対応する環状溝を形成
すれば良く、金型コストの低減が図られる。

〈実施例〉 以下、本考案を図面に基づいて説明する。

第１〜７図は本考案に係る往復動用密封機構の一実施例
を示す図であり、本考案を車両のサスペンション機構に
用いられる液圧緩衝器に適用したものである。

まず、構成を説明する。

第１図において、21はツインチューブ式の液圧緩衝器で
あり、液圧緩衝器21はアウターチューブ22およびインナ
ーチューブ23を有する。インナーチューブ23の内側には
第１の作動室24が画成されるとともに、インナーチュー
ブ23の外側には第２の作動室25が画成される。各作動室
24、25には低粘度のオイルが充填されており、作動室24
および25は図示されない所定のバルブを介して連通可能
となる。インナーチューブ23には図示されないピストン
に連結されたピストンロッド26が挿入されており、ピス
トンロッド26はアウターチューブ22の端部に圧入された
ロッドガイド27により支持される。ロッドガイド27には
ロッドガイド27と同軸上に往復動用密封機構28が設けら
れ、往復動用密封機構28はアウターチューブ22の端部に
固着される。往復動用密封機構28にはピストンロッド26
が貫通しており、往復動用密封機構28はピストンロッド
26のスムーズな往復動を許容しつつ作動室25を密封して
作動室25内のオイルが外部に漏洩することを防止してい
る。

往復動用密封機構28は第２図に示すように、加硫成形に
よるシール部材31、シール部材31を補強するシール補強
環32およびシール部材31の図中Ａ部をピストンロッド26
に密着させるリング33からなり、シール部材31の図中Ａ
部の形状は第３図のように示される。すなわち、シール
部材31は第１のシールリップ41および第２のシールリッ
プ42を有し、各シールリップ41、42はそれぞれ円錐面状
に形成された傾斜面部43、44を有する。各傾斜面部43、
44にはそれぞれ円環状に連続して形成された突起（環状
突起）45a〜45eおよび46a〜46dが各シールリップ41、42
の先端から所定の距離を隔ててほぼ等間隔で平行に配列
されており、各突起45a〜45eおよび46a〜46dの断面形状
は各突起45a〜45eおよび46a〜46dの間の突起間底面がピ
ストンロッド26と接触しなよう、軸心に対して円弧状に
形成される。具体的には、各突起45a〜45eおよび46a〜4
6dの形状を同一とした場合、第４図（ａ）に示すよう
に、突起45nの断面形状を半径Ｒの円弧とすると、突起4
5nの高さをh1、幅をb2とすれば、〔b2＝２・h1〕の関係
が成立し、同図（ｂ）に示すように、突起45nの先端部
のみを半径Ｒとすると、この時の高さをh2、幅をb2とす
れば、〔b2＞２・h2〕の関係が成立する。すなわち、突
起45a〜45eおよび突起46a〜46dの形状はその高さに対し
て幅が２倍以上となるように決定される。

そして、各突起45a〜45eおよび46a〜46d間に存在する突
起間底面は、第３図に示す断面形状において平坦面とな
っている。また、各突起45a〜45eおよび46a〜46dは、平
坦面の突起間底面に対して、頂上が円弧状の突起形状を
呈している。

次に、作用を説明する。

第５図はピストンロッド26に対するシールリップ42の傾
斜面部44の圧力分布を示す図であり、傾斜面部44と傾斜
面部43の形状はほぼ同一であることから傾斜面部44につ
いてのみ図示したものである。

この場合、シールリップ42は、傾斜面部44を有し、この
傾斜面部に頂上が円弧状の突起46a〜46dを形成するため
に、ピストンロッド26とシールリップ42との接触はシー
ルリップ42の先端部および頂上が円弧状となっている突
起46a〜46dの５カ所、計６カ所に限られており、シール
リップ42の先端部の接触圧力が最も高く、以下、突起46
a〜46dの順に接触圧力は低下する。しかも、突起46a〜4
6dにおいては、その頂上が円弧状となっているため、圧
力分布は、突起中央で最も高くなり、その両端では急激
に低くなっていることから、突起中央にピークを有し
て、接触圧力の高い範囲を狭くする圧力分布となってい
る。

したがって、シールリップ42の先端に近づくほど大きな
ピークを持って、シール機能を果たし、この接触圧力の
各ピークによって往復動用密封機構28としてのシール性
を十分に確保することができる。

又、ピストンロッド26の摺動時には接触圧力の高いピー
ク部分に相当する範囲が狭いことから、ピストンロッド
26の表面の油膜を切断することがなく、加えて、ピスト
ンロッド26とシールリップ42の間には油溜り49a〜49dが
形成されることからピストンロッド26の摺動時の潤滑が
十分に行われて摺動抵抗を十分に小さなものとすること
ができる。

因みに、第９図に示す従来例では、金型の傾斜面14を形
成する断面形状において平坦な部位に、突起を形成し
て、この突起により環状溝15a〜15dを形成するため、環
状溝15a〜15d間に存在する環状溝間突起の頂上は、傾斜
面14を形成する金型の部位の形状に応じて、自ずから断
面形状で平坦となる。このため、ピストンロッド４に対
する環状溝間突起の圧力分布は、第10図に示すように、
各環状溝間突起で、ピークを持たない、ほぼ一定の圧力
分布が連続して発生することとなる。このため、ピスト
ンロッド４に対するシールリップ13の接触面積が大きく
なり、油膜の切断が発生しやすく、前記した従来技術の
問題点であるシールリップ13の形状寸法の出しにくさと
相俟って、シール性の確保が不十分となることになる。

これに対して本実施例では、第３図に示すように、各突
起46a〜46dが金型の環状溝により形成されるため、各突
起46a〜46dに存在する突起間底面は断面形状において平
坦面となるも、各突起間46a〜46dの頂上が円弧状となっ
ている。このため前述したようにピストンロッド26とシ
ールリップ42との接触圧力はシールリップ42の先端部に
おいて最も高く、以下、突起46a〜46dの順に接触圧力を
低下させることとなり、シールリップ42の先端部に生じ
る接触圧力がP1maxとなり、このP1maxが最大値となっ
て、第９図に示す従来例の最大値P2maxよりも大きくな
る。このことは、ピストンロッド26とシールリップ42の
間で十分なシール性が確保されるとともに、油溜り49a
〜49dの形成と相俟って十分な潤滑効果が得られる。ま
た、突起46a〜46dは、シールリップ13の傾斜面部に形成
され、しかもその形状を半径Ｒの円弧状としていること
から、各突起46a〜46dに対応する圧力分布の変化をスム
ーズなものとすることができ、引きつれ等を防止してス
ティックの発生を回避することができる。さらに、突起
46a〜46dの形状を高さに対して幅を２倍以上に設定する
ことにより、ピストンロッド26と接触した際、各突起46
a〜46dを平偏化させてピストンロッド26の軸方向に対す
る剛性を高めることができ、突起46a〜46dの倒れ等を防
止して安定したシール性を発揮することができる。

ここで、液圧緩衝器21の微振動時における動フリクショ
ン特性に着目すると、第６図に示すように、変位波形と
して正弦振動波を与えた場合、本実施例の液圧緩衝器21
は第１の従来例と比較して半分以下のフリクションが発
生するのみであり、これはピストンロッド26とシールリ
ップ41、42の間の傾斜面部43、44の潤滑が十分に行われ
ていることを示すものである。

この結果、ピストンロッド26とシールリップ41、42の間
の潤滑が十分に行われて動フリクションを十分に小さな
ものとすることができるので、車両の乗心地を良好なも
のとすることができる。

また、ピストン速度に対する動フリクションを比較した
場合も第７図に示すように本実施例は第１の従来例に比
較して十分なフリクション低減効果を得ることができ
る。

このように、本実施例ではシールリップ41および42に突
起45および突起46を設ける構成とすることにより、シー
ル性を確保しつつ摺動抵抗を減少させているとともに、
シール部位31の加硫成形時に用いる金型には各突起45お
よび突起46に対応した溝を形成するのみで各突起45およ
び突起46をシール部材31に形成することができる。よっ
て、金型に対する溝加工は容易であり、金型コストの低
減を図ることができる。

しかも、本実施例において、突起45および46は、断面円
弧状となっておりさらには高さに対する幅が２倍以上に
形成されているために、軸方向の摺動抵抗に対する充分
な剛性を得ることができ、それぞれのピストンロッド26
に対する接触面の圧力分布を摺動方向にかかわらず、一
定に保つことができ、この点からも安定したシール性能
を発揮することができる。

なお、本実施例では往復動用密封機構を車両用サスペン
ション機構に用いられる液圧緩衝器に適用した場合を示
したが、本考案の実現はこれに限られるものではなく、
要は一方の容器等の気密を保ちつつ他方を摺動自在に支
持するものであれば本考案の適用が可能であり、例えば
ピストンとシリンダとの間のシール機構にも適用でき
る。

（効果） 本考案によれば、流体が収容された容器と該容器の一端
を摺動自在に貫通するロッドとの間に設けられ、前記容
器の貫通された一端を密封するシール部材であって、該
シール部材は断面山形状のリップが径方向内方に向って
突出形成され、該リップの先端部および傾斜面部がロッ
ドの外周に弾接して摺動部を密封するようになってい
て、前記リップの傾斜面部にその傾斜面からの高さが略
等しい断面円弧状の環状突起を複数条設けた構成とした
ために、シール部材を製作するための金型において、シ
ール部材の傾斜面部に相当する部分を、削り込んで溝部
を形成すれば良く、金型加工が容易なばかりでなく、断
面形状を円弧状に形成するのも簡単にできる。

また、本考案では、リップを傾斜面とし、かつこの傾斜
面にその傾斜面からの高さが略等しい複数条の環状突起
を設けたため、それぞれロッドの摺動部への接触圧力が
集中して分散するとともに、摺動部により突出した端部
側から順次接触圧力が小さくなることとなり、しかも、
環状突起が断面円弧状であるため、軸方向の摺動抵抗に
対する充分な剛性を得ることができ、複数条の環状突起
それぞれのロッドに対する接触面の圧力分布が摺動方向
にかかわらず一定に保つこととなり、安定したシール性
能を発揮しつつ摺動抵抗の減少を果たすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る往復動用密封機構を液圧緩衝器に
適用した場合の一実施例の要部を示す断面図、第２図は
第１図の本考案実施例における往復動用密封機構の構成
を示す断面図、第３図は第２図の往復動用密封機構のシ
ールリップを示す拡大断面図、第４図は第３図に示すシ
ールリップの突起形成を示す断面図、第５図は第３図に
示すシールリップの作用を説明する図、第６図は同じく
シールリップの変位に対する動フリクション特性を示す
グラフ、第７図はその動フリクション低減効果を示すグ
ラフ、第８図は従来の往復動用密封機構を液圧緩衝器に
適用した場合の一例を示す要部断面図であり、第９図は
同じく従来の他の例を示す要部断面図、第10図は第９図
の例における第５図と同様なシールリップの作用を説明
する図である。 23……インナーチューブ（容器）、26……ピストンロッ
ド（第２の部材）、28……往復動用密封機構、31……シ
ール部材、41,42……シールリップ、43,44……傾斜面
部、45、46……突起（環状突起）。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】流体が収容された容器と該容器の一端を摺
   動自在に貫通するロッドとの間に設けられ、前記容器の
   貫通された一端を密封するシール部材であって、該シー
   ル部材は断面山形状のリップが径方向内方に向って突出
   形成され、該リップの先端部および傾斜面部がロッドの
   外周に弾接して摺動部を密封するようになっている往復
   動用密封機構において、前記リップの傾斜面部にその傾
   斜面からの高さが略等しい断面円弧状の環状突起を複数
   条設けたことを特徴とする往復動用密封機構。
2. 【請求項２】前記環状突起の断面形状を半径がほぼ一定
   の円弧状に形成するとともに、高さに対して幅を２倍以
   上に形成したことを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の往復動密封機構。