JP2021139440A - シリンダ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ロッドシールのシール性を向上することが可能となるシリンダ装置を提供する。【解決手段】シリンダのロッド51が延出する側に設けられてシリンダとロッド51との間をシールするロッドシール41が、円環状の剛性部材92と、剛性部材92の内周側からピストン側に延出してロッド51に密封接触する環状の内側リップ111と、剛性部材92の内周側からピストンとは反対側に延出してロッド51に密封接触する環状の外側リップ112と、を有しており、剛性部材92が、内側リップ111と外側リップ112との間の位置のロッドシール41の内周面41aを形成する内周面形成部102を有する。【選択図】図3
Description
本発明は、シリンダ装置に関する。
シリンダ装置には、ロッドとシリンダとの間にロッドシールを有するものがある(例えば、特許文献1参照)。
シリンダ装置においては、ロッドシールのシール性を向上することが求められている。
したがって、本発明は、ロッドシールのシール性を向上することが可能となるシリンダ装置の提供を目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、ロッドシールが、円環状の剛性部材と、前記剛性部材の内周側からピストン側に延出してロッドに密封接触する環状の内側リップと、前記剛性部材の内周側から前記ピストンとは反対側に延出して前記ロッドに密封接触する環状の外側リップと、を有しており、前記剛性部材が、前記内側リップと前記外側リップとの間の位置の前記ロッドシールの内周面を形成する内周面形成部を有する、構成とした。
本発明によれば、ロッドシールのシール性を向上することが可能となる。
[第1実施形態]
第1実施形態のシリンダ装置について、図1〜図3を参照しつつ以下に説明する。
第1実施形態のシリンダ装置について、図1〜図3を参照しつつ以下に説明する。
図1は、第1実施形態のシリンダ装置11を示すものである。このシリンダ装置11は、自動車や鉄道車両等の車両のサスペンション装置に用いられる緩衝器であり、具体的には自動車のストラット型サスペンションに用いられる緩衝器である。シリンダ装置11は、円筒状の内筒15と、内筒15よりも大径で内筒15の外周側に設けられる有底筒状の外筒16とを有するシリンダ17を備えた複筒式の緩衝器である。外筒16と内筒15との間は、リザーバ室18となっている。
外筒16は、金属製の継ぎ目のない一部材からなる一体成形品であり、円筒状の胴部21と、胴部21の軸方向の一端部側を閉塞する底部22と、胴部21の底部22とは反対側の開口部23とを有している。内筒15は、金属製の一部材からなる一体成形品であり、円筒状をなしている。
シリンダ装置11は、内筒15の軸方向の一端部に設けられる円環状のバルブボディ25と、内筒15および外筒16の軸方向の他端部に設けられる円環状のロッドガイド26と、を有している。バルブボディ25は、ベースバルブ30を構成するものであり、外周部に、小径部31と、これよりも大径の大径部32とを有している。ロッドガイド26も、外周部に、小径部33と、これよりも大径の大径部34とを有している。
内筒15は、軸方向の一端部が、バルブボディ25の小径部31に、大径部32に軸方向に当接するまで嵌合されており、このバルブボディ25を介して外筒16の底部22に係合している。また、内筒15は、軸方向の他端部が、ロッドガイド26の小径部33に、大径部34に軸方向に当接するまで嵌合されており、ロッドガイド26を介して外筒16の胴部21に係合している。この状態で、内筒15は、外筒16に対して径方向に位置決めされている。ここで、バルブボディ25と底部22との間は、バルブボディ25の大径部32の位置に形成された通路溝35を介して内筒15と外筒16との間に連通しており、内筒15と外筒16との間と同様、リザーバ室18を構成している。
シリンダ装置11は、ロッドガイド26の底部22とは反対側に、円環状のロッドシール41を有している。このロッドシール41も、ロッドガイド26と同様に胴部21の内周部に嵌合されている。胴部21の底部22とは反対の端部には、胴部21をカール加工等の加締め加工によって径方向内方に塑性変形させて係止部43が形成されている。ロッドシール41は、この係止部43とロッドガイド26とに挟持されている。ロッドシール41は、外筒16の開口部23を閉塞するものであり、具体的にはオイルシールである。
シリンダ装置11は、シリンダ17内に設けられるピストン45を有している。ピストン45は、内筒15に摺動可能に嵌装されている。ピストン45は、内筒15内を第1室48と第2室49との2室に区画している。第1室48は、内筒15内のピストン45とロッドガイド26との間に設けられ、第2室49は、内筒15内のピストン45とバルブボディ25との間に設けられている。第2室49は、バルブボディ25によって、リザーバ室18と画成されている。シリンダ17内には、第1室48および第2室49に作動流体としての油液Lが封入されており、リザーバ室18に作動流体としてのガスGと油液Lとが封入されている。
シリンダ装置11は、一端がシリンダ17内に挿入されてピストン45に連結され、他側がシリンダ17から外筒16の開口部23を介して外部に延出するロッド51を有している。ロッド51は、主軸部52と主軸部52よりも小径の取付軸部53とを有しており、取付軸部53を先頭にしてシリンダ17内に挿入されている。ロッド51には、取付軸部53に、ピストン45がナット54によって連結されている。ロッド51は、主軸部52においてロッドガイド26およびロッドシール41を通って内筒15および外筒16から外部へと延出している。ロッド51は、主軸部52がロッドガイド26に案内されて、内筒15および外筒16に対して、ピストン45と一体に軸方向に移動する。
ロッドシール41は、シリンダ17のロッド51が延出する側、すなわち外筒16の胴部21の開口部23側に設けられている。ロッドシール41は、外筒16の胴部21の開口部23側の端部とロッド51の主軸部52との間をシールして、内筒15内の油液Lと、リザーバ室18内のガスGおよび油液Lとが外部に漏出するのを規制する。
ピストン45には、軸方向に貫通する通路55および通路56が形成されている。通路55,56は、第1室48と第2室49とを連通可能となっている。シリンダ装置11は、ピストン45に当接することで通路55を閉塞可能な円環状のディスクバルブ57を、ピストン45の底部22とは反対側に有している。また、シリンダ装置11は、ピストン45に当接することで通路56を閉塞可能な円環状のディスクバルブ58を、ピストン45の底部22側に有している。ディスクバルブ57,58は、ピストン45とともにロッド51に連結されている。
ディスクバルブ57は、ロッド51が内筒15および外筒16内への進入量を増やす縮み側に移動しピストン45が第2室49を狭める方向に移動して第2室49の圧力が第1室48の圧力よりも所定値以上高くなると通路55を開いて第2室49の油液Lを第1室48に流すことになり、その際に減衰力を発生させる。ディスクバルブ58は、ロッド51が内筒15および外筒16からの突出量を増やす伸び側に移動しピストン45が第1室48を狭める方向に移動して第1室48の圧力が第2室49の圧力よりも所定値以上高くなると通路56を開いて第1室48の油液Lを第2室49に流すことになり、その際に減衰力を発生させる。
ピストン45およびディスクバルブ57のうちの少なくとも一方には、ディスクバルブ57が通路55を最も閉塞した状態でも通路55を介して第1室48と第2室49とを連通させる図示略の固定オリフィスが形成されている。また、ピストン45およびディスクバルブ58のうちの少なくとも一方にも、ディスクバルブ58が通路56を最も閉塞した状態でも通路56を介して第1室48と第2室49とを連通させる図示略の固定オリフィスが形成されている。
バルブボディ25には、軸方向に貫通する液通路61および液通路62が形成されている。液通路61,62は、第2室49とリザーバ室18とを連通可能となっている。ベースバルブ30は、バルブボディ25の軸方向の底部22側に、バルブボディ25に当接することで液通路61を閉塞可能な円環状のディスクバルブ65を有している。また、ベースバルブ30は、バルブボディ25の軸方向の底部22とは反対側に、バルブボディ25に当接することで液通路62を閉塞可能な円環状のディスクバルブ66を有している。ベースバルブ30は、ピン68を有しており、このピン68によってディスクバルブ65,66がバルブボディ25に固定されている。バルブボディ25、ディスクバルブ65,66およびピン68等がベースバルブ30を構成している。
ベースバルブ30は、ロッド51が縮み側に移動しピストン45が第2室49を狭める方向に移動して第2室49の圧力がリザーバ室18の圧力よりも所定値以上高くなると、ディスクバルブ65が液通路61を開くことになり、その際に減衰力を発生させる。ベースバルブ30は、ロッド51が伸び側に移動しピストン45が第1室48側に移動して第2室49の圧力がリザーバ室18の圧力より低下すると、ディスクバルブ66が液通路62を開くことになる。ディスクバルブ66は、その際にリザーバ室18から第2室49内に実質的に減衰力を発生させずに油液Lを流すサクションバルブである。
ロッドガイド26は、略段付き円環状をなすロッドガイド本体71と、ロッドガイド本体71の内周部に嵌合固定される円筒状のカラー72とからなっている。ここで、シリンダ17の開口部23の周辺部分において、シリンダ17の軸方向におけるロッド51の延出側をシリンダ内外方向外側とし、シリンダ17の軸方向における底部22側をシリンダ内外方向内側とする。すると、図2に示すように、ロッドガイド本体71の外周側には、シリンダ内外方向の外側に上記した大径部34が形成され、シリンダ内外方向の内側に、大径部34よりも小径の上記した小径部33が形成されている。大径部34および小径部33は、いずれも円筒状をなしており、軸方向の位置をずらして同軸状に形成されている。
ロッドガイド本体71は、大径部34が、シリンダ17の外筒16の胴部21の内周部に嵌合している。また、ロッドガイド本体71は、小径部33が、シリンダ17の内筒15の内周部に嵌合している。ロッドガイド本体71の内周側には、シリンダ内外方向の外側に大径内周部81が、シリンダ内外方向の内側に大径内周部81よりも小径の小径内周部82が形成されている。カラー72は、ロッドガイド本体71の小径内周部82内に嵌合固定されており、このカラー72内に、ロッド51の主軸部52が外周面52aにおいて摺接するように挿入されている。
ロッドガイド本体71におけるシリンダ内外方向外側の端部には、軸方向に突出する円環状の外側環状凸部85が外周側に、軸方向に突出する円環状の内側環状凸部86が内周側に、それぞれ形成されている。外側環状凸部85は、内側環状凸部86よりも大径であり、シリンダ内外方向外側の端部位置が内側環状凸部86よりも外側となっている。ロッドガイド本体71には、外側環状凸部85の内側環状凸部86側に、軸方向に沿って貫通する連通穴87が形成されている。連通穴87は、外筒16と内筒15との間のリザーバ室18に開口している。
ロッドシール41は、その外周部が外筒16の胴部21の内周部とロッドガイド26とに接触して外筒16の胴部21をシールする。また、ロッドシール41は、その内周部がロッド51の主軸部52の外周面52aに接触して、ロッド51の外周部をシールする。これにより、ロッドシール41は、外筒16とロッド51との間をシールする。ロッドシール41は、外筒16の係止部43とロッドガイド26のロッドガイド本体71の外側環状凸部85とに挟持されている。
ロッドシール41は、弾性部材91に円環状の剛性部材92が埋設された一体成形品であるロッドシール本体93と、いずれもロッドシール本体93とは別体でロッドシール本体93の弾性部材91に装着される内側スプリング95および外側スプリング96とからなっている。
弾性部材91は、ニトリルゴムやフッ素ゴムなどの摺動性の高いゴム材からなっている。円環状の剛性部材92は、弾性部材91よりも高剛性の金属製の円環状をなしている。円環状の剛性部材92は、ロッドシール本体93の形状を維持するためのものであり、対象部位に固定するための強度をロッドシール本体93に生じさせるものである。内側スプリング95および外側スプリング96はいずれも金属製であり、密着巻きのコイルスプリングの両端を連結して環状にしたガータスプリングである。
円環状の剛性部材92は、有孔円形平板状の主体部101と、主体部101の径方向内側に設けられてロッドシール41の内周面41aの一部を形成する筒状の内周面形成部102と、を有している。
主体部101は、シリンダ内外方向内側の内端面101aが平坦面であり、シリンダ内外方向外側の外端面101bも平坦面である。これら内端面101aおよび外端面101bは平行である。
図3に示すように、内周面形成部102は、主体部101と軸方向の位置が重なり合う中間部105と、中間部105のシリンダ内外方向内側の端部からシリンダ内外方向内側に突出する筒状の内側突出部106と、中間部105のシリンダ内外方向外側の端部からシリンダ内外方向外側に突出する筒状の外側突出部107と、を有している。内側突出部106は、主体部101に対してもシリンダ内外方向内側に突出しており、外側突出部107は、主体部101に対してもシリンダ内外方向外側に突出している。よって、円環状の剛性部材92は、内周面形成部102が、これよりも径方向外側の主体部101よりも軸方向に長くなっている。中間部105および主体部101からの突出量は、内側突出部106の方が外側突出部107よりも長くなっている。言い換えれば、内側突出部106の方が外側突出部107よりも軸方向長さが長くなっている。
内周面形成部102は、内側突出部106、中間部105および外側突出部107にかけて一定内径の円筒面からなる内周面102aを有している。剛性部材92の内径すなわち内周面102aの径は、ロッド51の主軸部52の外径すなわち外周面52aの径よりも大径となっており、内周面102aと外周面52aとの間に所定の径方向隙間を形成している。内周面102aは、主体部101の内端面101aおよび外端面101bに対して垂直であり、図2に示す主体部101の外周面101cと同軸状である。内周面102aは、ロッドシール41の内周面41aの一部を構成している。
図3に示すように、内側突出部106は、シリンダ内外方向内側ほど小径となるテーパ状の外周面106aを有している。外側突出部107は、シリンダ内外方向外側ほど小径となるテーパ状の外周面107aを有している。外周面106a,107aは内周面102aと中心軸線を一致させている。よって、内周面形成部102は、径方向外側ほど軸方向長さが短くなっている。言い換えれば、内周面形成部102は穴側の幅が外径側の幅と比べて厚くなるよう径方向に幅寸法を変化させている。剛性部材92は、内周面形成部102と主体部101とが継ぎ目なく一体となっている。剛性部材92は、一つの素材から切削加工、鍛造およびその組み合わせのいずれかで形成されている。
弾性部材91は、剛性部材92の内周側からシリンダ内外方向の内側、言い換えればピストン45側に延出してロッド51の主軸部52に密封接触する環状のオイルリップ111(内側リップ)と、剛性部材92の内周側からシリンダ内外方向の外側、言い換えればピストン45とは反対側に延出してロッド51の主軸部52に密封接触する環状のダストリップ112(外側リップ)とを有している。
オイルリップ111は、筒状をなして剛性部材92の内側突出部106の外周面106aを覆っており、ダストリップ112は、筒状をなして剛性部材92の外側突出部107の外周面107aを覆っている。オイルリップ111は、内側突出部106のシリンダ内外方向内側の内端部よりもシリンダ内外方向内側に延出して主軸部52に密封接触しており、ダストリップ112は、外側突出部107のシリンダ内外方向外側の外端部よりもシリンダ内外方向外側に延出して主軸部52に密封接触している。
オイルリップ111の内側突出部106よりも突出する部分の内周面111aと、ダストリップ112の外側突出部107よりも突出する部分の内周面112aと、内周面形成部102の内周面102aとが、ロッドシール41の内周面41aを構成している。よって、剛性部材92は、ロッドシール41においてオイルリップ111とダストリップ112との間の位置の内周面102aを形成する内周面形成部102を有している。言い換えれば、ロッドシール41は、その内周面41aに剛性部材92の内周面形成部102が露出している。さらに言い換えれば、剛性部材92は、径方向内側の内周面102aが弾性部材91で被覆されていない。ここで、内周面形成部102の軸方向厚さは、シール性の観点から、内周面形成部102にかえて弾性部材91を設けた構造と同様のシール面圧分布を維持する範囲で、最大に大きく設定されている。
図2に示すように、弾性部材91は、オイルリップ111のシリンダ内外方向外側の端部から径方向外側に広がって剛性部材92のシリンダ内外方向内側の内端面101aを被覆する内側被覆部115と、内側被覆部115の外周縁部からシリンダ内外方向の内側に突出する円環状のシールリング部116と、内側被覆部115の径方向の中間位置からシリンダ内外方向の内側に突出する筒状のチェックリップ117とを有している。
また、弾性部材91は、ダストリップ112のシリンダ内外方向内側の端部から径方向外側に広がって剛性部材92のシリンダ内外方向外側の外端面101bを被覆する外側被覆部121と、内側被覆部115の外周縁部と外側被覆部121の外周縁部とを結んで剛性部材92の主体部101の円筒面からなる外周面101cを覆う円筒状の外周被覆部122とを有している。シールリング部116は、内側被覆部115と外周被覆部122との境界位置に設けられている。
弾性部材91は、剛性部材92との接触部分が全面的に剛性部材92に接着されて固定されている。よって、オイルリップ111は、図3に示すように、その内周面の内側被覆部115側の一部が剛性部材92の内側突出部106の外周面106aに接着されて固定されており、ダストリップ112は、その内周面の外側被覆部121側の一部が剛性部材92の外側突出部107の外周面107aに接着されて固定されている。図2に示すように、オイルリップ111および内側被覆部115は、剛性部材92の主体部101の内端面101aに接着されて固定されており、ダストリップ112および外側被覆部121は、剛性部材92の主体部101の外端面101bに接着されて固定されている。外周被覆部122は、主体部101の外周面101cに接着されて固定されている。
いずれも弾性部材91からなる、オイルリップ111、ダストリップ112、内側被覆部115、シールリング部116、チェックリップ117、外側被覆部121および外周被覆部122は、継ぎ目なく一体に形成されている。これらは、図示は略すが、金型内の所定位置に円環状の剛性部材92をセットしてこの金型のキャビティ内にゴム素材を射出することにより形成される。その際に、弾性部材91と円環状の剛性部材92とは接触部分の全面が加硫接着させられる。
ロッドシール41は、剛性部材92と外側被覆部121と内側被覆部115とが、外筒16の係止部43とロッドガイド26の外側環状凸部85とに挟持されて、シリンダ17に係止される。この状態で、シールリング部116は、ロッドガイド26の外側環状凸部85の外周部と外筒16の胴部21の内周部とに密着して、ロッドガイド26と外筒16との隙間をシールする。チェックリップ117は、ロッドガイド26の内側環状凸部86の外側環状凸部85側の部分に所定の締め代を持って全周にわたり密封接触可能となっている。
ここで、第1室48からロッドガイド26とロッド51との隙間を介して漏れ出た作動液は、ロッドガイド26の内側環状凸部86の径方向内側の室131に溜まることになり、チェックリップ117は、この室131の圧力が、連通穴87つまりリザーバ室18の圧力よりも所定量高くなった時に開いて室131に溜まった作動液を連通穴87を介してリザーバ室18に流す。つまり、チェックリップ117は、室131からリザーバ室18への方向にのみ作動液およびガスの流通を許容し逆方向の流通を規制する逆止弁として機能する。
オイルリップ111には、その内周部に、径方向内方に突出してロッド51の主軸部52の外周面52aに摺接する円環状のリップ部141が形成されている。また、オイルリップ111には、その内周部に、リップ部141よりもダストリップ112に近い側にて径方向内方に突出して主軸部52の外周面52aに摺接する円環状の突起部142が形成されている。ロッドシール41とロッド51との間には、オイルリップ111の突起部142とダストリップ112と剛性部材92の内周面形成部102とロッド51とで囲まれて密封される円環状の密封空間145が形成されている。言い換えれば、密封空間145は、ロッドシール41のオイルリップ111、ダストリップ112および内周面形成部102と、ロッド51とで囲まれて形成されている。ロッドシール41とロッド51との間には、オイルリップ111のリップ部141および突起部142とロッド51とで囲まれて密封される円環状の密封空間146が形成されている。
オイルリップ111の外周部には、径方向内方に凹む円環状の装着溝151が形成されている。この装着溝151に環状の内側スプリング95が装着されている。内側スプリング95は、オイルリップ111をロッド51に密着する方向つまり締め付ける方向に付勢する。
ダストリップ112の外周部には、径方向内方に凹む円環状の装着溝152が形成されている。この装着溝152に環状の外側スプリング96が装着されている。外側スプリング96は、ダストリップ112をロッド51に密着する方向つまり締め付ける方向に付勢する。
ここで、剛性部材92の内周面102aとロッド51の主軸部52の外周面52aとの隙間は、ロッド51がロッドシール41に対して最大傾く寸法公差であっても接触することがない最小隙間に設定されている。
シリンダ装置には、ロッドとシリンダとの間に配置されるロッドシールが、ロッドとの間に密封空間を形成するものがある。このシリンダ装置では、ロッドのロッドシールに対する摺動時にロッドシールの変形により密封空間の容積は変動する。その際に、密封空間の容積が、ロッドの伸び行程で増加し、縮み行程で減少することを交互に繰り返すと、いわゆるポンピング作用を起こし、密封空間にある油液が外へ掻き出されてしまう可能性がある。
上記した特許文献1に記載のシリンダ装置では、伸縮時の密封空間の容積変化を小さくするため、円環状の剛性部材の穴の内径縮小や軸方向厚さを増やすようにしている。しかしながら、剛性部材の一般公差に比べてゴム製の弾性部材の公差は大きいことから、剛性部材の穴径を小さくすると、この穴の面に接着された弾性部材の内周面とロッドの外周面とが接触して摺動中の摩擦力が設計仕様値より大きくなってしまう可能性がある。例えば、ロッドシールの中心軸に対してロッドの中心軸が傾くと、剛性部材の穴径が小さい場合には弾性部材とロッドとの隙間が狭くなってしまう。この隙間がゼロになると、ロッドシールのロッドに対する摺動面積が設計仕様値よりも大きくなって摺動抵抗が増加してしまう。
また、剛性部材の全体の軸方向厚さを大きくすると、内側リップの周辺および外側リップの周辺の変形可能なゴム体積が減少するので、摺動中の内側リップおよび外側リップの弾性力を支持する剛性部材との接着面の実質面積は、内側リップおよび外側リップのロッドへの摺動面側の一部の面積に偏る。これにより、特許文献1の剛性部材の形状の場合、弾性部材と剛性部材との接着面に大きなせん断の応力集中が発生して、接着面の剥離や接着面近傍の弾性部材の亀裂が発生し、ロッドシールの寿命が低下してしまう可能性がある。つまり、剛性部材の軸方向厚さを大きくすると内側リップおよび外側リップの変形可能なゴム体積が減少して内側リップおよび外側リップと剛性部材の接着部位の剥離や弾性部材の亀裂が発生する可能性がある。
これに対して、第1実施形態のシリンダ装置11は、剛性部材92が、オイルリップ111とダストリップ112との間の位置のロッドシール41の内周面41aを、その内周面102aで形成する内周面形成部102を有している。つまり、ロッドシール41の内周面41aのオイルリップ111とダストリップ112との間の部分を、剛性部材92の内周面形成部102で形成している。これにより、ロッドシール41の内周面41aの一部が、変形しにくい剛性部材92からなるため、シリンダ装置11の伸縮時の密封空間145の容積変化を小さくすることができる。言い換えれば、ロッドシール41のオイルリップ111とダストリップ112との間の密封空間145のロッドシール41側の面の動きが拘束されて、ロッド51の往復時の密封空間145内の容積変化を小さくすることができる。よって、密封空間145にある油液がシリンダ装置11の外へ掻き出されてしまうことを抑制できる。つまり、密封空間145のポンピング効果による油液の掻き出しを抑制できるので、ロッドシール41のシール性能の信頼性が向上し、液漏れを抑制することができる。
また、精度が高い金属製の剛性部材92でロッドシール41の内周面41aの一部を形成しているため、剛性部材92とロッド51との隙間を精度良く管理できる。よって、例えば、ロッドシール41の中心軸に対してロッド51の中心軸が最大限に傾いても、剛性部材92とロッド51とが接触しないようにした上で、密封空間145の容積を減らして、伸縮時の密封空間145の容積変化を小さくすることができる。言い換えれば、ロッドシール41とロッド51との径方向隙間を小さくしても、ロッドシール41のオイルリップ111とダストリップ112との間の部分がロッド51に接触しないシール構造にできる。さらに言い換えれば、ロッドシール41のロッド51への摺動面以外の自由表面を、ゴム寸法の一般公差より小さい公差の寸法で成形加工可能な金属製の剛性部材92で構成する構造となっている。したがって、ロッドシール41のロッド51に対する摺動面積が設計仕様値よりも大きくなって摺動抵抗が増加してしまうことを抑制できる。例えば、ロッドシール41の中心軸に対して作動中のロッド51の中心軸が傾いても、ロッドシール41のロッド51に対する摺動面積を略一定に保てるので、摺動抵抗のばらつきを抑え、安定した減衰力特性を得られる。
加えて、弾性部材で内周部を被覆しつつ剛性部材の全体の軸方向厚さを大きくするものではないため、オイルリップ111の周辺およびダストリップ112の周辺の変形可能なゴム体積の減少を抑制することができる。よって、弾性部材91と剛性部材92との接着面に大きなせん断の応力集中が発生することを抑制でき、接着面の剥離や接着面近傍の弾性部材91に亀裂が発生することを抑制できる。よって、ロッドシール41の寿命の低下を抑制することができる。
また、剛性部材92は、内周面形成部102が、径方向外側の主体部101よりも軸方向に長くなっているため、剛性部材92の全体の軸方向厚さを大きくすることなく、ロッドシール41の、変形しにくい剛性部材92からなる内周面102aの軸方向長さを長くすることができる。また、内周面102aの軸方向長さを長くできるため、剛性部材92とロッド51との隙間を一層精度良く管理できる。
また、内周面102aの軸方向長さを長くしても、剛性部材92の内周部のみ軸方向長さを長くするため、オイルリップ111の周辺およびダストリップ112の周辺の変形可能なゴム体積の減少を抑制することができる。よって、剛性部材92の軸方向の厚さを大きくしても接着面全体で弾性部材91の弾性力を支持できるシール変形体積を確保することができる。言い換えれば、ロッドシール41の弾性部材91が接着固定される剛性部材92の内周部のみ軸方向長さを長くするため、ロッド51に対し摺動中のオイルリップ111の周辺およびダストリップ112の周辺の弾性部材91の変形領域を確保することができ、摩擦力で変形したオイルリップ111およびダストリップ112の内部のひずみエネルギ密度を小さくして弾性部材91の亀裂を抑制し、剛性部材92との接着面剥離を抑制することができる。つまり、厚さ均等の剛性部材のままで剛性部材の厚さを厚くして剛性部材をオイルリップおよびダストリップの締め代部に近づけてしまうと、弾性部材の剛性部材への接着面周辺のシール弾性ひずみ密度(単位体積当たり)が大きくなり、接着面が剥離してしまう可能性があるが、剛性部材92の内周部のみ軸方向長さを長くすることで、剛性部材92と弾性部材91との接着面周辺の弾性部材91が連続的に変形してこの接着面の剥離もしくは弾性部材91の損傷を抑制できる。したがって、ロッドシール41の長寿命化を図ることができる。
また、剛性部材92の内周面形成部102は、径方向外側ほど軸方向長さが短いため、弾性部材91の変形可能な部分の体積が一層増えることにより、接着面付近のゴム材の弾性ひずみ密度が一層小さくなり、接着面の応力集中をさらに抑制することができる。言い換えれば、内周面形成部102を径方向外側ほど軸方向長さが短くすることで、ロッドシール41における弾性ひずみ領域の体積を増やすことができ、従来構造のロッドシールの弾性ひずみ密度以下になるようにすることができる。
また、剛性部材92は、内周面形成部102と主体部101とが継ぎ目なく一体となっているため、主体部101に対する内側突出部106および外側突出部107の突出長さの精度や、主体部101に対する内周面形成部102の内周面102a、内側突出部106の外周面106aおよび外側突出部107の外周面107aの位置および形状の精度等を向上させることができる。なお、内周面形成部102と主体部101とを別部品とすることも可能である。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態のシリンダ装置を主に図4に基づいて第1実施形態との相違部分を中心に説明する。なお、第1実施形態と共通する部位については、同一称呼、同一の符号で表す。
次に、第2実施形態のシリンダ装置を主に図4に基づいて第1実施形態との相違部分を中心に説明する。なお、第1実施形態と共通する部位については、同一称呼、同一の符号で表す。
図4に示すように、第2実施形態では、ロッドシール41とは一部異なるロッドシール41Aを用いている。ロッドシール41Aは、ロッドシール本体93とは一部異なるロッドシール本体93Aを有しており、ロッドシール本体93Aは、剛性部材92とは一部異なる剛性部材92Aを有している。
剛性部材92Aは、有孔円形平板状の主体部101Aと、主体部101Aの径方向内側に設けられてロッドシール41Aの内周面41Aaの一部を形成する筒状の内周面形成部102Aとが、別部品となっている。そして、主体部101Aの径方向内側に内周面形成部102Aが軸方向に摺動可能に嵌合されて剛性部材92Aを構成している。
主体部101Aは、主体部101と同様の内端面101a、外端面101bおよび外周面101c(図4では図示略)と、主体部101にはない、径方向内側の内周面101Adとを有している。内周面101Adは、外周面101cと同軸の円筒面となっている。
内周面形成部102Aは、円筒体である。内周面形成部102Aは、主体部101Aと軸方向の位置が重なり合う中間部105Aと、中間部105Aのシリンダ内外方向内側の端部からシリンダ内外方向内側に突出する円筒状の内側突出部106Aと、中間部105Aのシリンダ内外方向外側の端部からシリンダ内外方向外側に突出する円筒状の外側突出部107Aと、を有している。内側突出部106Aは、主体部101Aに対してもシリンダ内外方向内側に突出し、外側突出部107Aは、主体部101Aに対してもシリンダ内外方向外側に突出している。よって、円環状の剛性部材92Aは、内周面形成部102Aが、これよりも径方向外側にある主体部101Aよりも軸方向に長くなっている。主体部101Aからの突出量は、内側突出部106Aの方が外側突出部107Aよりも長くなっている。言い換えれば、内側突出部106Aの方が外側突出部107Aよりも軸方向長さが長くなっている。
内周面形成部102Aは、内側突出部106A、中間部105Aおよび外側突出部107Aにかけて一定内径の円筒面からなる内周面102Aaを有している。内周面102Aaは内周面102aと同径、同長さであり、ロッドシール41Aの内周面41Aaの一部を構成している。内周面形成部102Aは、内周面102Aaと同軸の円筒面からなる外周面102Abを有している。
ロッドシール本体93Aは、弾性部材91とは一部異なる弾性部材91Aを有している。弾性部材91Aは、弾性部材91に対し、内周面形成部102Aへの接触部分が異なっている。すなわち、弾性部材91Aは、オイルリップ111に対して、オイルリップ111の内側突出部106への接触部分とは異なる形状で内側突出部106Aに接触する点が異なるオイルリップ111Aと、ダストリップ112に対して、ダストリップ112の外側突出部107への接触部分とは異なる形状で外側突出部107Aに接触する点が異なるダストリップ112Aとを有している。
弾性部材91Aと剛性部材92Aの主体部101Aとは接触部分の全面が加硫接着により接着されて固定されている。これに対し、内周面形成部102Aは、弾性部材91Aに接着されておらず、オイルリップ111Aおよびダストリップ112Aの軸方向弾性力によって支持されて任意の軸方向位置に配置されている。
第2実施形態によれば、主体部101Aよりも軸方向に長い内周面形成部102Aが、弾性部材91Aに接着されていないことから、弾性部材91Aのオイルリップ111Aの周辺およびダストリップ112Aの周辺の変形可能なゴム体積の減少をさらに抑制することができる。
ロッドシール41Aは、内周面形成部102Aが、円筒体であるため、その剛性を高めることができ、また、内周面形成部102Aの形成が容易となる。
また、ロッドシール41Aは、内周面形成部102Aと主体部101Aとが別部品であるため、製造が容易となる。なお、円筒体からなる内周面形成部102Aと主体部101Aとを継ぎ目なく一体とすることも可能である。
ここで、第1実施形態の内周面形成部102を第2実施形態の内周面形成部102Aと同様に主体部101とは別部品することも可能であり、その場合、内周面形成部102を弾性部材91に接着させないようにすることも可能である。
以上に述べた実施形態の第1の態様は、作動流体が封入されるシリンダと、前記シリンダに摺動可能に嵌装されるピストンと、前記シリンダ内に挿入されて前記ピストンに連結されるとともに前記シリンダから外部に延出するロッドと、前記シリンダの前記ロッドが延出する側に設けられて前記シリンダと前記ロッドとの間をシールするロッドシールと、を備えるシリンダ装置であって、前記ロッドシールは、円環状の剛性部材と、前記剛性部材の内周側から前記ピストン側に延出して前記ロッドに密封接触する環状の内側リップと、前記剛性部材の内周側から前記ピストンとは反対側に延出して前記ロッドに密封接触する環状の外側リップと、を有しており、前記剛性部材が、前記内側リップと前記外側リップとの間の位置の前記ロッドシールの内周面を形成する内周面形成部を有する。これにより、ロッドシールのシール性を向上することが可能となる。
第2の態様は、第1の態様において、前記剛性部材は、前記内周面形成部が、該内周面形成部よりも径方向外側の主体部よりも軸方向に長い。
第3の態様は、第2の態様において、前記内周面形成部は、径方向外側ほど軸方向長さが短い。
第4の態様は、第2または第3の態様において、前記内周面形成部は、円筒状である。
第5の態様は、第2乃至4のいずれか一態様において、前記剛性部材は、前記内周面形成部と前記主体部とが継ぎ目なく一体となっている。
第6の態様は、第2乃至4のいずれか一態様において、前記剛性部材は、前記内周面形成部と前記主体部とが別部品である。
11 シリンダ装置
17 シリンダ
41,41A ロッドシール
41a,41Aa 内周面
45 ピストン
51 ロッド
91,91A 弾性部材
92,92A 剛性部材
102,102A 内周面形成部
101,101A 主体部
102a,102Aa 内周面
111,111A オイルリップ(内側リップ)
112,112A ダストリップ(外側リップ)
17 シリンダ
41,41A ロッドシール
41a,41Aa 内周面
45 ピストン
51 ロッド
91,91A 弾性部材
92,92A 剛性部材
102,102A 内周面形成部
101,101A 主体部
102a,102Aa 内周面
111,111A オイルリップ(内側リップ)
112,112A ダストリップ(外側リップ)
Claims (6)
- 作動流体が封入されるシリンダと、
前記シリンダに摺動可能に嵌装されるピストンと、
前記シリンダ内に挿入されて前記ピストンに連結されるとともに前記シリンダから外部に延出するロッドと、
前記シリンダの前記ロッドが延出する側に設けられて前記シリンダと前記ロッドとの間をシールするロッドシールと、
を備えるシリンダ装置であって、
前記ロッドシールは、
円環状の剛性部材と、
前記剛性部材の内周側から前記ピストン側に延出して前記ロッドに密封接触する環状の内側リップと、
前記剛性部材の内周側から前記ピストンとは反対側に延出して前記ロッドに密封接触する環状の外側リップと、
を有しており、
前記剛性部材が、前記内側リップと前記外側リップとの間の位置の前記ロッドシールの内周面を形成する内周面形成部を有することを特徴とするシリンダ装置。 - 前記剛性部材は、前記内周面形成部が、該内周面形成部よりも径方向外側の主体部よりも軸方向に長いことを特徴とする請求項1記載のシリンダ装置。
- 前記内周面形成部は、径方向外側ほど軸方向長さが短いことを特徴とする請求項2記載のシリンダ装置。
- 前記内周面形成部は、円筒状であることを特徴とする請求項2記載のシリンダ装置。
- 前記剛性部材は、前記内周面形成部と前記主体部とが継ぎ目なく一体となっていることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一項記載のシリンダ装置。
- 前記剛性部材は、前記内周面形成部と前記主体部とが別部品であることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一項記載のシリンダ装置。
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- 2020-03-05 JP JP2020037818A patent/JP2021139440A/ja active Pending
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