JP2005155739A - シール - Google Patents

Abstract

【課題】 シールにおいて、高圧噴流体が作用してもバーストが生じないようにする。
【解決手段】 本体の内周側に設けたシールリップ８を摺動部材の外面に摺接させて当該摺動部材の外面とシールリップの先端との間から噴流流体が外部に洩れるのを防止するオイルシール４、駒形パッキン又はＵ形パッキンからなるシールにおいて、上記噴流流体が作用するシールリップの外面を摺動部材に対して４５度以上又は４５度以下の角度でテーパ面状又は彎曲面状に形成した。
【選択図】 図１

Description

この発明は、シールに関し、特に、油圧緩衝器等のピストンロッドに摺接してシリンダやアウターシェル内の油やガスが外部に洩れるのを防止するシールに関する。

一般に、車両用懸架装置として使用される油圧緩衝器は、シリンダの端部にピストンロッドに摺接するオイルシールを設けてシリンダ内の油やガスが洩れるのを防止すると共に外部からダストが侵入するのを防止している。

このオイルシールとしては、例えば、特許文献１に示すものが開発されているが、このオイルシールを利用した油圧緩衝器は、図５に示すようにシリンダ１とアウターシェル２の外端にベアリング３を設け、このベアリング３の外側にオイルシール４を設けている。

シリンダ１内にピストンを介して移動自在に挿入したピストンロッド５は、ベアリング３とオイルシール４を摺動自在に貫通している。オイルシール４は、図６に示すように、円板状インサートメタル６と、インサートメタル６の内周に設けたダストリップ７とシールリップ８とからなる内周リップ９と、インサートメタル６の外周側下面に設けた外周リップ１０とで構成され、ダストリップ７は、外部からのダストの侵入を防止し、オイルリップ８は、シリンダ１の油室１１内から油が洩れるのを防止している。

インサートメタル６と外周リップ１０は、ベアリング３上に支持され、更に、インサートメタル６の外周側上部は、アウターシェル２の上端部を折り曲げてカシメることによりアウターシェル２の上端部とベアリング３とで挟持されている。
特開２００３‐１３０２３０号（図３）

上記の油圧緩衝器に利用されるオイルシール４のシールリップ８は、内周側に角度α，βの傾斜したテーパ面を備えたリップ８Ａを有し、オイルシール４の密封性はリップ８Ａの角度α，βや締代ΔＤによって決まる。従って、これらの値は、従来から慎重に設計されている。

一方、図５の油圧緩衝器のピストンロッド５が伸長して高減衰力が発生した時、油室１１内の高圧油がベアリング３とピストンロッド５との間の隙間Ａから高圧噴流となって噴出し、これがシールリップ８のリップ８Ａに衝突し、シールリップ８をバーストする場合がある。このバーストの直接原因は、図７に示すように、リップ８Ａを押し開く力Ｆｊが緊迫力Ｆtを超えることである。

この場合、高圧流体の噴流が矢印Ｘ方向からオイルシール８のリップ８Ａの角度αにおけるテーパ面に衝突し、向きを矢印Ｙ方向に支えて流出する場合にこのテーパ面に垂直に作用する力Ｆoは、次式で与えられる。

Ｆｏ＝ｐＱｖsinθ （１）
ここに、
ｐ：作動油密度
Ｑ：ロッドとベアリングの隙間からの噴流の流量
ｖ：ロッドとベアリングの隙間からの噴流の速度
θ：オイルシールに衝突後の噴流の最終流出方向
Ｆｏの半径方向の成分がリップを押し開く力Ｆｊであり、次式で与えられる。

Ｆｊ＝Ｆｏcosθ＝ｐＱｖsinθcosθ＝１／２ｐＱｖsin２θ （２）
式（２）より、θ＝４５°で、Ｆｊは、最大値をとり、それより大きくても、小さくても４５°の場合より小さくなる。

一般にリップ角αは４５°付近に設定されることが多く、ロッド組付け時には大きな値になるが、４５°付近の値を維持している。従って、噴流の流出方向θ＝αとなり、リップを押し開く力Ｆｊは、最大値付近となり、シールリップが押し開かれ、バーストする場合がある。図８にθとＦｊの関係を示す。上記の作用は、オイルシールのみならず、その他同様の駒形パッキン，Ｕ形パッキン等のシールにおいても生じ得る。

そこで、本発明の目的は、高圧噴流体が作用してもバーストが生じないようにしたシールを提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明のシールは、本体の内周側に設けたシールリップを摺動部材の外面に摺接させて当該摺動部材の外面とシールリップの先端との間から噴流流体が外部に洩れるのを防止するオイルシール，駒形パッキン又はＵ形パッキンからなるシールであって、上記噴流流体が作用するシールリップの外面を摺動部材に対して４５度以上又は４５度以下の角度でテーパ面状又は彎曲面状に形成したことを特徴とする。

この場合、シールリップが互いに反対方向に傾斜するテーパ面を備えて断面Ｖ字状に形成され、噴流流体が作用する一方又は両方のテーパ面が角度を４５度以上又は４５度以下の角度に傾斜させるのが好ましい。

同じく、油圧緩衝器に利用されるシールは、シリンダの端部にベアリングを設け、ベアリングに対向してオイルシールを配置し、ベアリングとオイルシールの中央をピストンロッドが摺動自在に貫通し、ピストンロッドとベアリングとの間の隙間から発生する噴流流体を上記オイルシールの内周側シールリップで外部に洩れるのを防止する油圧緩衝器のシールであって、上記噴流流体が作用するシールリップの外面をピストンロッドに対して４５度以上又は４５度以下の角度でテーパ面状又は彎曲面状に形成したことを特徴とする。

各請求項の発明によれば、高圧噴流流体が作用するシールリップのテ―パ面又は湾曲面の角度をピストンロッド等の摺動部材に対して４５度以上又は４５度以下の角度で形成したので、角度が４５度のものに比べてシールリップが押し開かれにくくなり、これがバーストする危険性が低下する。

以下本発明の実施の形態を図にもとづいて説明すると、本発明に係るシールは、オイルシール，駒形パッキン，Ｕ形パッキン等に使用できるが、代表的なものとして油圧緩衝器用のオイルシールについて説明する。

このオイルシールは、図５に示すものと基本的に同じであり、同じように使用されるものである。

即ち、本発明に係るオイルシール４は、図５に示す従来の油圧緩衝器と同じように、ベアリング３の外方上部に配置されてアウターシェル２の上端部でカシメ固定されているものである。そして、このオイルシール４は、外部からのダストの侵入防止し、シリンダ１内の油の洩れ防止と、リザーバＲからのガスの洩れを防止するものである。

このオイルシール４は、図５，図６に示すように、円板状のインサートメタル６と、インサートメタル６の内周側に設けた上側ダストリップ７及び下側シールリップ８とからなる内周リップ９と、インサートメタル６の外周側下面に設けた外周リップ１０とからなるものである。

そして、本発明では、シールリップ８の傾斜面の角度を４５度以上９０度以下、又は零度以上で４５度以下の角度に設定して形成している。傾斜面は、テーパ面状であるのが普通であるがテーパ面に近似した彎曲面状であっても良い。

図１は、オイルシールにおけるシールリップ形状の一実施の形態を、即ち、オイルシール４におけるシールリップ８の一実施の形態を拡大して示している。

このシールリップ８は、内周側にリップ８Ａを有し、リップ８は、角度βのテーパ面ａとテーパ面ａと反対方向に傾斜するテーパ面ｂ及び彎曲面ｃとを備えている。

テーパ面ｂの角度αは、急峻に形成され、彎曲面ｃは曲率半径がＲであってテーパ面ｂに連なり、ゆるやかに彎曲して平坦面ｄに連続している。これにより全体の彎曲面ｂ,ｃの角度θとなり、ピストンロッド５に対して４５度以上となるように設定されている。

この為、矢印Ｘ方向から油からなる高圧噴流体がシールリップ８のリップ８Ａに作用した時、この流体は、角度θに沿って矢印Ｙ方向に流出する。この為、角度θが４５度以上であることにより上記（２）式に示すリップ８Ａを押し開く力Ｆｊが角度４５度の場合に比べて、小さくなり、シールリップ８のバーストを防止できる。

図２は、シールリップ８の他の実施形態を示し、これは、リップ８Ａの図における下側たる外側のテーパ面ｂを角度αより急峻にして角度θを４５度以下に形成している。これにより上記（２）式から分かるように、角度θが４５度の場合に比べてリップ８Ａを押し開く力Ｆｊが小さくなり、バーストの発生を防止できる。

図３は、本発明の他の実施形態を示し、これはリップ８Ａの先端部のシャープさを確保する為に、リップ８Ａの下側傾斜面角度をメスカットで成形したものである。

即ち、上記図１、図２のシールリップ８は金型によって成形されるが、図３の実施の形態ではメスＭで機械的にカットしてリップ８Ａを成形するものである。

この場合は、あらかじめ、シールリップ８の内周側に肉片Ｐを残しておき、この肉片Ｐの基部をメスＭでカットしてテーパ面ｂを形成し、彎曲面ｂとの間にメスカット代ｈを残している。

テーパ面ｂの角度は、ピストンロッド５に対して４５度以上又は４５度以下に設定され、リップ８Ａを押し開く力Ｆｊを４５度の場合に比べて小さくしている。彎曲面ｃは、図１の場合と同じく曲率半径Ｒで成形されている。

図４は、本発明の他の実施形態にかかり、これは、図３の実施の形態の場合と同じく、リップ８ＡをメスＭによりメスカットしたものであり、その時のテーパ面ｂの角度αが４５度以下に形成され、これにより矢印Ｙ方向の流体の流出方向の角度θが４５度以下にとなるように設定され、リップ８Ａを押し開く力Ｆｊを角度４５度の場合に比べて小さくしている。テーパ面ｂには任意のメスカット代ｈを残して曲率半径Ｒの彎曲面ｄが形成されている。

本発明のシールは、油圧緩衝器のみならず、油圧シリンダ、ロータリーダンパ、ステーダンパ等に使用されるオイルシール、駒形パッキン、Ｕ字形パッキンその他同様のシールに全て適用できる。

本発明に一実施の形態に係るオイルシールのシールリップの拡大断正面図である。 本発明の他の実施形態に係るオイルシールのシールリップの拡大断面図である。 本発明の他の実施形態に係るオイルシールのシールリップの拡大断面図である。 本発明の他の実施形態に係るオイルシールのシールリップの拡大断面図である。 従来の油圧緩衝器の一部切欠き縦断正面図である。 従来のオイルシールの一部拡大断面図である。 従来のオイルシールに流体が作用した形態の一部拡大断面図である。 噴流流体の流出角度とリップを押し開く力の関係を示すグラフである。

符号の説明

１ シリンダ
３ ベアリング
４ オイルシール
５ ピストンロッド
６ インサートメタル
８ シールリップ
８Ａ リップ
ａ テーパ面
ｂ テーパ面
θ 角度

Claims (3)

1. 本体の内周側に設けたシールリップを摺動部材の外面に摺接させて当該摺動部材の外面とシールリップの先端との間から噴流流体が外部に洩れるのを防止するオイルシール,駒形パッキン又はＵ形パッキンからなるシールにおいて、上記噴流流体が作用するシールリップの外面を摺動部材に対して４５度以上又は４５度以下の角度でテーパ面状又は彎曲面状に形成したことを特徴とするシール。
2. シールリップが互いに反対方向に傾斜するテーパ面を備えて断面Ｖ字状に形成され、噴流流体が作用する一方又は両方のテーパ面の角度を４５度以上又は４５度以下の角度に傾斜させた請求項１のシール。
3. シリンダの端部にベアリングを設け、ベアリングに対向してオイルシールを配置し、ベアリングとオイルシールの中央をピストンロッドが摺動自在に貫通し、ピストンロッドとベアリングとの間の隙間から発生する噴流流体を上記オイルシールの内周側シールリップで外部に洩れるのを防止する油圧緩衝器のシールにおいて、上記噴流流体が作用するシールリップの外面をピストンロッドに対して４５度以上又は４５度以下の角度でテーパ面状又は彎曲面状に形成したことを特徴とする油圧緩衝器のシール。
   

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