JP2003294154A

JP2003294154A - 往復動用シール

Info

Publication number: JP2003294154A
Application number: JP2002098248A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Yamashina; 勝美山科
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2002-04-01
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】摩擦力の安定化を図った往復動用シール１を
提供する。【解決手段】往復動軸３の外周面と密接され機内側を
向いた主リップ１１を有する第一シール部材１０の補強
環１２と、往復動軸３の外周面と密接され機外側を向い
たダストリップ２１を有する第二シール部材２０の補強
環２２との間に、往復動軸３の外周面に適当な締め代を
もって接触される摺動部材３０が挟持されている。摺動
部材３０は所要の摩擦力を発生することによって、往復
動用シール１全体としての摩擦を安定させるものであ
り、摺動部材３０の数や締め代の変更によって、摩擦力
を任意に変更することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸方向へ相対的に
往復移動する軸とその外周のハウジングとの間を密封す
る往復動用シールに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車におけるショックアブソーバや、
リアクッション、パワーステアリング等のように、軸と
その外周のハウジングが相対的に軸方向往復移動する機
器においては、往復動用シールによって軸周が密封され
ている。図４は、従来の技術に係る往復動用シール１０
０を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
この図４において、参照符号２０１は機器のハウジン
グ、２０２はハウジング２０１の内周に挿通されて、軸
方向に往復移動する軸（以下、往復動軸という）、１０
０はハウジング２０１と往復動軸２０２の間に介在され
た往復動用シールである。

【０００３】往復動用シール１００は、金属製の補強環
１０４の内周部にゴム状弾性材料によって一体的に成形
された主リップ１０１及びダストリップ１０２と、補強
環１０４の外周部にゴム状弾性材料によって一体的に成
形された外周シール部１０３とを有する。機内空間Ａ側
を向いた主リップ１０１は、内周のエッジ部１０１ａが
往復動軸２０２の外周面に密接することによって、機内
空間Ｂに存在する密封対象流体（例えば油）が機外へ流
出するのを阻止するものであり、ダストリップ１０２
は、内周のエッジ部１０２ａが往復動軸２０２の外周面
に密接することによって、機外空間Ｂから異物が機内空
間Ａへ侵入するのを阻止するものであり、外周シール部
１０３は、ハウジング２０１の内周面に圧入されること
によって、当該往復動用シール１００を固定すると共
に、ハウジング２０１との間を密封するものである。

【０００４】この種の往復動用シール１００において
は、軸方向往復移動する往復動軸２０２との摺動による
摩擦抵抗が発生するが、このような摩擦抵抗を低減して
エネルギ損失を抑制しようとすると、必然的に、往復動
軸２０２の外周面と主リップ１０１のエッジ部１０１ａ
との間に介入する油膜が厚くなり、漏れの増大を来すた
め、摩擦の低減と密封性の確保を両立させることは困難
である。しかも、往復動軸２０２が例えば図における右
側（機内空間Ａ側）へ移動する時には、主リップ１０１
の摩擦力は小さくなるが、ダストリップ１０２の摩擦力
が、特に移動初期に急激に増大し、逆に、往復動軸２０
２が左側（機外空間Ｂ側）へ移動する時には、ダストリ
ップ１０２の摩擦力は小さくなるが、主リップ１０１の
摩擦力が、特に移動初期に急激に増大するため、摩擦が
安定せず、往復動軸２０２の円滑な往復動作が損なわれ
やすかった。

【０００５】したがって、近年は、摩擦の低減を図るの
ではなく、主リップ１０１とダストリップ１０２との間
に、図４に破線で示されるような摺動部１０５を形成し
て、これを往復動軸２０２の外周面に所定の締め代をも
って摺接させることにより、主リップ１０１又はダスト
リップ１０２の摩擦力のピーク値に近似する摩擦力を発
生させるようにし、これによって、往復動用シール１０
０全体としての摩擦力の安定化を図るようにしたものが
開発されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常、
往復動軸２０２の外周面に対する主リップ１０１の摩擦
力は、機内空間Ａの密封対象油の圧力変動や、密封対象
油の種類、摺動速度等によっても大きく変化する。ま
た、摺動部１０５の周辺では十分な油膜が形成されない
ため、リップの摩耗等が発生しやすくなる。したがっ
て、各ユーザの使用条件を考慮しながら、摩擦力と油膜
との適切なバランスを設定するために膨大なサンプルで
の試験を行う必要があった。

【０００７】また、摺動部１０５を、主リップ１０１及
びダストリップ１０２と連続した一体のゴム部材とする
場合は、金型の構造上、成形後の離型が困難になりやす
いので、金型の分割構造を複雑にする必要がある。

【０００８】このため、往復動用シール１００とは別に
摺動部材を取り付けることも考えられるが、この場合
は、往復動用シール１００の機外側に取り付けると、油
膜による潤滑が行われないので、早期に摩耗してしま
い、往復動用シール１００の機内側に取り付ける場合
は、専用のハウジングや組立設備が必要になったり、あ
るいは寸法の制約を受ける問題がある。

【０００９】本発明は、上述のような問題に鑑みてなさ
れたもので、その技術的課題は、相対的に往復動する軸
との摩擦力の安定化を図ることの可能な往復動用シール
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】従来の技術的課題を有効
に解決するための手段として、請求項１の発明に係る往
復動用シールは、機内側を向いた主リップが相対的に軸
方向往復移動する軸の外周面と密接される第一シール部
材と、機外側を向いたダストリップが前記軸の外周面と
密接される第二シール部材との間に、内周が前記軸の外
周面に適当な締め代をもって接触される摺動部材が挟持
されたものである。

【００１１】請求項２の発明に係る往復動用シールは、
請求項１に記載された構成において、摺動部材の内周面
が多数の凹凸を有する形状又は粗面状に形成されたもの
である。

【００１２】請求項３の発明に係る往復動用シールは、
請求項１に記載された構成において、摺動部材の内周面
にその軸方向両側の空間を連通する所要数の溝が形成さ
れたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る往復動用シ
ールの第一の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半
断面図である。この図１において、参照符号２は機器の
ハウジング、参照符号３はハウジング２の内周に挿通さ
れて軸方向へ往復移動する軸（以下、往復動軸という）
で、それぞれ二点鎖線で示されており、図における右側
が、密封対象油が存在する機内空間Ａ、左側が機外空間
Ｂである。

【００１４】本形態の往復動用シール１は、機内空間Ａ
側を向くと共に往復動軸３の外周面と密接される主リッ
プ１１を有する第一シール部材１０と、機内空間Ｂ側を
向くと共に往復動軸３の外周面と密接されるダストリッ
プ２１を有する第二シール部材２０と、往復動軸３の外
周面と適当な締め代をもって接触される摺動本体３１を
有する摺動部材３０とを備える。

【００１５】詳しくは、第一シール部材１０は、金属板
からなる補強環１２を備え、この補強環１２は、径方向
部１２ａと、その外周端から機内空間Ａ側へ延びてハウ
ジング２の内周面に圧入嵌合される筒状圧入部１２ｂと
からなる。主リップ１１は、補強環１２における径方向
部１２ａの内周部に、ゴム状弾性材料によって一体的に
成形されたものであって、機内空間Ａ側を向いた先端近
傍の内周に、往復動軸３の外周面と密接されるエッジ部
１１ａが形成されており、外周に、往復動軸３に対する
適当な緊迫力を付与するためのエキステンションスプリ
ング１３が装着されている。また、補強環１２における
径方向部１２ａの外周部には、ハウジング２の内周面に
密接される固定シール部１４が、主リップ１１から連続
したゴム状弾性材料によって一体的に成形されている。

【００１６】第二シール部材２０は、金属板からなる補
強環２２を備え、この補強環２２の外周縁は、第一シー
ル部材１０における補強環１２の筒状圧入部１２ｂの内
周面に嵌合されると共に、筒状圧入部１２ｂの端部を内
周側へ屈曲させたカシメ部１２ｃにより固定されてい
る。そして、ダストリップ２１は、補強環２２の内周部
に、ゴム状弾性材料によって一体的に成形されたもので
あって、機外空間Ｂ側を向いた先端の内周に、往復動軸
３の外周面と密接されるエッジ部２１ａが形成されてお
り、先端近傍の外周に、往復動軸３に対する適当な緊迫
力を付与するためのエキステンションスプリング２３が
装着されている。

【００１７】摺動部材３０は、金属板からなる補強環３
２を備え、摺動本体３１は、この補強環３２の内周にゴ
ム状弾性材料によって一体的に成形されたものである。
摺動部材３０の補強環３２は、第一シール部材１０にお
ける補強環１２の筒状圧入部１２ｂの内周にあって、そ
の径方向部１２ａと、第二シール部材における補強環２
２との間に挟持されている。

【００１８】摺動本体３１の内周面３１ａは、第一シー
ル部材１０における主リップ１１の基部１１ｂと、第二
シール部材におけるダストリップ２１の基部２１ｂとの
間から内周側へ突出しており、その断面が半円弧状をな
す凸面に形成されている。そしてその内径は、往復動軸
３の外径よりも僅かに小径に形成されることによって適
当な締め代が設定されており、第一シール部材１０の主
リップ１１及び第二シール部材２０のダストリップ２１
の内径とほぼ同径となっている。

【００１９】摺動本体３１の外周部３１ｂの一部は、補
強環３２との十分な接着面積を確保するために、この補
強環３２の内周部の軸方向両面に形成された環状段差溝
３２ａ，３２ｂ内に延びて接着されており、この接着部
分を含む摺動本体３１の外周部３１ｂは、第一シール部
材１０における補強環１２の内周端部１２ｄ及び主リッ
プ１１の基部１１ｂと、第二シール部材における補強環
２２の内周端部２２ａ及びダストリップ２１の基部２１
ｂとの間に挟持されている。

【００２０】以上のように構成された図１の形態による
往復動用シール１の製造においては、まず、第一シール
部材１０を、補強環１２にゴム状弾性材料によって主リ
ップ１１及び固定シール部１４を一体的に成形すること
によって製作し、第二シール部材２０を、補強環２２に
ゴム状弾性材料によってダストリップ２１を一体的に成
形することによって製作し、摺動部材３０を、補強環３
２にゴム状弾性材料によって摺動本体３１を一体的に成
形することによって製作する。そして、第一シール部材
１０における補強環１２の筒状圧入部１２ｂの内周に、
摺動部材３０における補強環３２と、第二シール部材２
０における補強環２２を順次挿入し、第一シール部材１
０における補強環１２の筒状圧入部１２ｂの端部を、第
二シール部材２０における補強環２２の端面に圧接させ
るように内周へ屈曲させて、カシメ部１２ｃを形成する
ことによって、図示の状態に組み立てられる。そして、
このようなカシメによる組立は、通常のオイルシール等
の組立において用いられる手法であるため、新たな組立
設備を必要としない。

【００２１】この往復動用シール１は、第一シール部材
１０（主リップ１１）が機内空間Ａ側を向くように、ハ
ウジング２の内周に圧入すると共に、主リップ１１、ダ
ストリップ２１、及び摺動本体３１を、それぞれ適当な
締め代をもって往復動軸３の外周面に外挿させることに
より、図示の装着状態とする。そして、第一シール部材
１０は、主リップ１１が、軸方向へ往復移動する往復動
軸３の外周面と相対的に密接摺動することによって、機
内空間Ａ内の密封対象油が機外空間Ｂへ流出するのを防
止し、第二シール部材２０は、ダストリップ２１が、往
復動軸３の外周面と相対的に密接摺動することによっ
て、機外空間Ｂから異物が機内空間Ａへ侵入するのを防
止するものである。

【００２２】また、摺動部材３０は、ゴム状弾性材料か
らなる摺動本体３１の内周面３１ａが、適当な締め代を
もって往復動軸３の外周面に摺接することによって、往
復動軸３に対する主リップ１１及びダストリップ２１の
摩擦力の最大値に近似した大きさの摩擦力を発生するも
のである。そして、摺動本体３１の内周面３１ａは、断
面が半円弧状の凸面をなしているため、摺動方向による
摩擦力の変化は生じない。したがって、往復動軸３の軸
方向往復移動過程で、往復動用シール１の全体としての
摩擦力が大きく変化することがなく、しかも、この摺動
本体３１の外周部３１ｂが、第一シール部材１０におけ
る補強環１２の内周端部１２ｄ及び主リップ１１の基部
１１ｂと、第二シール部材における補強環２２の内周端
部２２ａ及びダストリップ２１の基部２１ｂによって、
軸方向両側から支持されていて、軸方向への所要の剛性
が確保されるので、摺動部材３０が滑り軸受のように作
用し、その結果、摩擦を安定化させて、往復動軸３の軸
方向往復動作を安定させることができる。

【００２３】この往復動用シール１は、第一シール部材
１０と第二シール部材２０の間に介在させる摺動部材３
０の数を変更するか、あるいは第一シール部材１０と第
二シール部材２０の間に介在させる摺動部材３０を、往
復動軸３に対する摺動本体３１の締め代が異なるものに
変更することによって、摺動部材３０により与える摩擦
力を、主リップ１１やダストリップ２１の仕様変更を伴
わずに任意に設定することができる。

【００２４】ところで、機内空間Ａでは、密封対象油が
往復動軸３の外周面に接触しているため、往復動軸３が
機外側（図１における左側）へ軸方向往復移動する過程
で、油の一部が主リップ１１との摺動部へ介入して、油
膜が形成される。したがって、主リップ１１のエッジ部
１１ａは、油膜により潤滑された状態で摺動による密封
機能を奏する。しかし、それよりも機外側にある摺動本
体３１及びダストリップ２１の摺動部は、機内空間Ａ内
の密封対象油に接していないため、往復動軸３の外周面
と主リップ１１との間で形成された油膜を、摺動本体３
１及びダストリップ２１の摺動部の潤滑に利用できるよ
うにすることが好ましい。

【００２５】図２は、本発明に係る往復動用シールの第
二の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図で
あり、上述のような観点から、摺動本体３１及びダスト
リップ２１の摺動部を良好に潤滑可能としたものであ
る。すなわち、先に説明した図１に示される第一の形態
と異なるところは、摺動部材３０におけるゴム状弾性材
料からなる摺動本体３１の凸面状の内周面３１ａを、図
２に多数の点で示されるように多数の微小凹部３１ｃを
有する粗面状に形成したことにある。その他の部分の構
成は、基本的に図１と同様である。

【００２６】この形態によれば、往復動軸３が機外側
（図１における左側）へ軸方向往復移動する過程で、機
内空間Ａ内の密封対象油の一部が主リップ１１との摺動
部へ介入することにより、往復動軸３の外周面に形成さ
れた油膜は、摺動部材３０における摺動本体３１の内周
面３１ａとの間に介入する。このとき、摺動本体３１の
内周面３１ａは、断面が円弧状をなすため、油膜がクサ
ビ状に介入しやすく、しかも、この内周面３１ａに形成
された粗面による多数の微小凹部３１ｃが油溜まり部と
なるので、良好な潤滑が行われる。

【００２７】また、上述のように、摺動本体３１の内周
面３１ａが、断面円弧状の凸面をなすこと、及び油溜ま
りとなる多数の微小凹部３１ｃを有するため、この摺動
本体３１が、往復動軸３の外周面の油膜を完全に掻き取
ってしまうことがない。したがって、摺動本体３１の内
周面３１ａから更に機外側へ移動した往復動軸３の外周
面にも、ある程度の油膜が残存するので、ダストリップ
２１と往復動軸３との摺動部も潤滑される。そしてこの
ように、第一シール部材１０の主リップ１１、摺動部材
３０の摺動本体３１、及び第二シール部材２０のダスト
リップ２１が、それぞれ油潤滑されることによって、当
該往復動用シール１の摩擦による負荷が有効に低減さ
れ、主リップ１１及びダストリップ２１の方向性による
摩擦力のピークも低減される。

【００２８】図３は、本発明に係る往復動用シールの第
三の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図
で、この形態も、上述した第二の形態と同様の観点か
ら、摺動本体３１及びダストリップ２１の摺動部を良好
に潤滑可能としたものである。すなわち、図３に示され
る形態において、先に説明した図１に示される第一の形
態と異なるところは、摺動部材３０におけるゴム状弾性
材料からなる摺動本体３１の凸面状の内周面３１ａに、
その軸方向両側の空間を連通する所要数の溝３１ｄを、
円周方向所定間隔で形成したもので、溝３１ｄの両端部
は、円周方向両側へ曲面状に開いた形状となっている。
その他の部分の構成は、基本的に図１と同様である。

【００２９】この形態によれば、往復動軸３が機外側
（図１における左側）へ軸方向往復移動する過程で、機
内空間Ａ内の密封対象油の一部が主リップ１１との摺動
部へ介入することにより、往復動軸３の外周面に形成さ
れた油膜は、摺動部材３０における摺動本体３１の内周
面３１ａとの間に介入することによって、この摺動本体
３１の潤滑が行われる。

【００３０】また、往復動軸３の外周面に形成された油
膜の一部は、摺動本体３１の内周面３１ａに形成された
複数の溝３１ｄからダストリップ２１側へ通過する。し
かも、各溝３１ｄの端部が円周方向両側へ曲面状に開い
た形状となっていることによって、摺動本体３１より主
リップ１１側で往復動軸３の外周面に存在する油膜が、
溝３１ｄへ向けて集められるので、比較的多くの油がダ
ストリップ２１側へ供給され、ダストリップ２１と往復
動軸３との摺動部が良好に潤滑される。そしてこのよう
に、第一シール部材１０の主リップ１１、摺動部材３０
の摺動本体３１、及び第二シール部材２０のダストリッ
プ２１が、それぞれ油潤滑されることによって、当該往
復動用シール１の摩擦による負荷が有効に低減され、主
リップ１１及びダストリップ２１の方向性による摩擦力
のピークも低減される。したがって、往復動軸３の軸方
向往復動作を安定させることができる。

【００３１】なお、図１乃至図３に示される各形態にお
いては、摺動部材３０を、金属板からなる補強環３２の
内周にゴム状弾性材料からなる摺動本体３１を一体的に
成形した構成としたが、摺動部材３０は、ゴム状弾性材
料単体からなるものとしても良い。

【００３２】また、図１乃至図３に示される各形態にお
いては、軸３が軸方向往復移動するものとしたが、逆
に、軸３は固定（静止）していて、ハウジング２が軸方
向へ往復移動する場合であっても、本発明を上述と同様
に適用することができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１の発明に係る往復動用シールに
よれば、機内側を向いた主リップを有する第一シール部
材と、機外側を向いたダストリップを有する第二シール
部材との間に挟持した摺動部材が、適当な摩擦力を発生
することによって、滑り軸受のように作用するので、軸
との相対的な軸方向往復摺動過程で、往復動用シール全
体の摩擦力を安定化させることができる。そして、第一
シール部材と第二シール部材の間に介在させる摺動部材
の数を変更するか、あるいは締め代の異なる摺動部材に
変更することによって、主リップ及びダストリップの仕
様変更を伴わずに摩擦力を任意に設定することができ
る。

【００３４】請求項２の発明に係る往復動用シールによ
れば、摺動部材の内周面を、多数の凹凸を有する形状又
は粗面状に形成したことによって、摺動部材及びダスト
リップの摺動部の潤滑も図られるので、請求項１による
効果に加えて、摩擦による負荷を低減すると共に、摺動
部材及びダストリップの摩耗を有効に抑えることができ
る。

【００３５】請求項３の発明に係る往復動用シールによ
れば、摺動部材の内周面にその軸方向両側の空間を連通
する所要数の溝を形成したことによって、摺動部材及び
ダストリップの摺動部の潤滑も図られるので、請求項１
による効果に加えて、摩擦による負荷を低減すると共
に、摺動部材及びダストリップの摩耗を有効に抑えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る往復動用シールの第一の形態を、
軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

【図２】本発明に係る往復動用シールの第二の形態を、
軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

【図３】本発明に係る往復動用シールの第三の形態を、
軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

【図４】従来の技術に係る往復動用シールを、軸心を通
る平面で切断して示す半断面図である。

【符号の説明】

１往復動用シール１０第一シール部材１１主リップ１１ａ，２１ａエッジ部１２，２２，３２補強環１２ａ径方向部１２ｂ筒状圧入部１２ｃカシメ部１３，２３エキステンションスプリング２０第二シール部材２１ダストリップ３０摺動部材３１摺動本体３１ａ内周面３１ｂ外周部３１ｃ微小凹部３１ｄ溝２ハウジング３往復動軸（軸）Ａ機内空間Ｂ機外空間

【手続補正書】

【提出日】平成１４年４月３０日（２００２．４．３
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機内側を向いた主リップ（１１）が相対
的に軸方向往復移動する軸（３）の外周面と密接される
第一シール部材（１０）と、機外側を向いたダストリッ
プ（２１）が前記軸（３）の外周面と密接される第二シ
ール部材（２０）との間に、内周が前記軸（３）の外周
面に適当な締め代をもって接触される摺動部材（３０）
が挟持されたことを特徴とする往復動用シール。
【請求項２】摺動部材（３０）の内周面（３１ｂ）が
多数の凹凸を有する形状又は粗面状に形成されたことを
特徴とする請求項１に記載の往復動用シール。
【請求項３】摺動部材（３０）の内周面（３１ｂ）に
その軸方向両側の空間を連通する所要数の溝（３１ｄ）
が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の往復動
用シール。