JP3928143B2 - シリンダ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の懸架装置等に装備されるシリンダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の懸架装置等に装備されるシリンダ装置としては、例えば車高調整用の油圧シリンダや衝撃吸収用の油圧緩衝器がある。
【０００３】
図９は、車高を制御するサスペンション制御装置に装備される油圧シリンダを示したもので、油液が封入されるシリンダ１内に摺動可能にピストン２を嵌装し、ピストン２に一端部が連結されたピストンロッド３の他端部を前記シリンダ１の開口端部に装着した後述のシール手段４を液密に挿通してシリンダ１外まで延ばしている。シリンダ１は有底の外筒５内に納められており、両者の間は、前記シール手段４により閉じられてドレン室（環状室）６として提供されている。ピストン２にはシリンダ１内の上下室を連通する油通路７とこの油通路７内の油液の流動を制御して減衰力を発生させるディスクバルブ８とが設けられている。一方、ピストンロッド３内にはシリンダ１内に油液を給排するための油通路９が設けられ、このピストンロッド３の他端部には管継手１０を介して給排油手段１１、ばね要素としてアキュムレータ１２および減衰要素としての減衰力調整弁１３が接続されている。なお、１４は、シリンダ１の外方位置でピストンロッド３に嵌合固定された保護カバーである。
【０００４】
このような油圧シリンダにおいては、給排油手段１１により油通路９を通じてシリンダ１内に油液を給排することによりピストンロッド３の伸長長さが変化して車高が調整され、また、減衰力調整弁１３によってピストンロッド３の伸縮に伴うシリンダ１とアキュムレータ１１との油液の流動抵抗を変化させることにより減衰力が調整されるようになる。
【０００５】
ところで、上記シール手段４は、従来図１０および１１に示すように、シリンダ１および外筒５に嵌合されピストンロッド３を摺動可能に案内するロッドガイド１５と、外筒５に螺合され前記ロッドガイド１５を上から押えるロックリング１６とからなるシールブロック１７を備えている。そして、ロッドガイド１５にはピストンロッド３に摺接するロッドシール１８と該ロッドシール１８をピストンロッド３側へ弾発付勢（バックアップ）するＯリング１９とからなる二重シール２０が保持され、また、前記ロックリング１６にはオイルシール２１が保持されている。
【０００６】
二重シール２０を構成するロッドシール１８は、摺動特性を重視して摺動性能に優れた材料から形成されており、これとピストンロッド３との間からは、シリンダ内室１ａの油圧の上昇に応じて、わずかの油漏れが生じるようになっている。一方、オイルシール２１はシール性の良好なゴムから形成されており、前記ロッドシール１８とピストンロッド２との間から漏れ出た油液（漏れ油）は、このオイルシール２１により外部への漏出が防止される。そして、この外部への漏出が防止された油液は、二重シール２０とオイルシール２１との間に形成した油溜室２２に一旦溜った後、ロッドガイド１５に設けた油通路２３を通じて前記ドレン室６へ逃がされるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の油圧シリンダでは、シリンダ内室１ａの油圧がある値以上に上昇すると、油溜室２２内との差圧ΔＰにより、Ｏリング１９が上方に押し上げられて強く圧縮され、ロッドシール１８をピストンロッド３に強い力で押付ける。この結果、ロッドシール１８の摩擦抵抗が増大し、ピストンロッド３の円滑な伸縮動が阻害されて乗り心地の悪化を招き、その上、ロッドシール１８の摩耗が増大して、油漏れが激しくなるという問題があった。
なお、油圧緩衝器においても、上記したロッドシール１８とＯリング１９との二重シール２０を採用することが多くなっており、このものでも同様の問題が発生している。ただし、油圧緩衝器の場合は、シリンダ１の周りの環状室６はリザーバとして提供される。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、Ｏリングによりバックアップされたロッドシールの摩擦抵抗が必要以上に増大するのを抑制することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、油液が封入されるシリンダ内に摺動可能にピストンを嵌装し、該ピストンに一端部が連結されたピストンロッドの他端部を前記シリンダの開口端部に装着したシールブロックを挿通してシリンダ外まで延ばし、前記シールブロックの前記ピストンロッド側に開口して設けられた環状溝に、ピストンロッドに摺接するロッドシールと該ロッドシールを前記ピストンロッド側へ弾発付勢するＯリングとからなる二重シールを保持させたシリンダ装置において、前記環状溝の軸方向シリンダ外側のシール受面の前記Ｏリングと前記ロッドシールとの間に、前記Ｏリングから前記ロッドシールに加えられる付勢力の一部を受止める突起を設ける構成としたことを特徴とする。
【００１０】
この請求項１に記載のシリンダ装置によれば、Ｏリングに大きな油圧がかかって、ロッドシールに大きな付勢力が加わるような場合は、シールブロックの環状溝に設けた突起がその付勢力を分担し、ロッドシールがピストンロッドに強く押し付けられることはなくなる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、油液が封入されるシリンダ内に摺動可能にピストンを嵌装し、該ピストンに一端部が連結されたピストンロッドの他端部を前記シリンダの開口端部に装着したシールブロックを挿通してシリンダ外まで延ばし、前記シールブロックの前記ピストンロッド側に開口して設けられた環状溝に、ピストンロッドに摺接するロッドシールと該ロッドシールを前記ピストンロッド側へ弾発付勢するＯリングとからなる二重シールを保持させたシリンダ装置において、前記二重シールの軸方向シリンダ外側の端面と、前記環状溝の軸方向シリンダ外側の端面との間に、前記ピストンロッドに内周面をほぼ摺接させたリング状シールカバーを、前記シールブロックに対してピストンロッドの径方向へ移動可能に配置し、該シールカバーのシール受面の前記Ｏリングと前記ロッドシールとの間に、前記Ｏリングから前記ロッドシールに加えられる付勢力の一部を受止める突起を設ける構成としたことを特徴とする。
【００１２】
この請求項２に記載の発明によれば、Ｏリングに大きな油圧がかかって、ロッドシールに大きな付勢力が加わるような場合は、シールカバーに設けた突起がその付勢力を分担し、請求項１に記載の発明と同様にロッドシールがピストンロッドに強く押し付けられることはなくなる。しかも、このシールカバーは、ピストンロッドにほぼ摺接し、かつピストンロッドの径方向へ移動可能に配置されているので、ピストンロッドとシールブロックとの間隙にロッドシールが食い込むことはなくなり、この面からもピストンロッドの円滑な伸縮が保証される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００１６】
図１〜３は、本発明の第１の実施の形態を示したものである。なお、以下に述べる実施の形態は、前記サスペンション制御装置に装備される油圧シリンダのシール手段４に改良を加えたもので、その全体構造は、前出図１０に示したものと同じであるので、こゝでは要部のみを示しかつ同一部分には同一符号を付すこととする。本第１の実施の形態において、シール手段４のシールブロック１７を構成するロッドガイド１５は、シリンダ１側に配置されたガイド本体３０とロックリング１６側に配置された蓋体３１とからなっている。
【００１７】
ガイド本体３０は、外径が小さい小径部３０ａと外径が大きい大径部３０ｂとを備えており、その小径部３０ａをシール部材３２を介してシリンダ１に嵌合させ、かつその大径部３０ｂをシール部材３３を介して外筒５に嵌合させることによりシリンダ内室１ａおよびドレン室６の開口端を液密に塞いでいる。蓋体３１は、ロックリング１６を外筒５にねじ込むことによりガイド本体３０の上面に合わされ、この状態で両者の間、すなわち、蓋体３１の下面とガイド本体３０の上面との間には、ピストンロッド３側に開口して前記ロッドシール１８とＯリング１９とからなる二重シール２０を収納するための環状溝３４（図２）が形成されるようになっている。なお、ガイド本体３０の内周にはブッシュ３５が嵌合されており、シリンダ１内のピストン２（図１０）から延ばされたピストンロッド３は、このブッシュ３５を介して間接的にガイド本体３０に摺接している。
【００１８】
ガイド本体３０の大径部３０ｂの外周面には、図３に良く示されるように環状溝３６が形成されており、この環状溝３６は、ガイド本体３０の外周面に設けた軸方向溝３７により環状室としてのドレン室６に連通されると共に、ガイド本体３０の内部に設けた半径方向孔３８ａと軸方向孔３８ｂとによりガイド本体３０の上面に連通されている（図３）。一方、蓋体３１の上下面および外周面には、前記ガイド本体３０の軸方向孔３８ｂと前記油溜室２２とに接続する一連の溝３９が形成されている。これらガイド本体３０の環状溝３６、軸方向溝３７、半径方向孔３８ａ並びに軸方向孔３８ｂ、および蓋体３１の溝３９は、油溜室２２とドレン室６とを連通する油通路４０を構成している。
【００１９】
上記ガイド本体３０の環状溝３６の底部には、圧力保持手段としてのチェック弁４１が配設されている。このチェック弁４１は、図３に良く示されるように、前記半径方向孔３８ａの開口端部に形成された弁座４２と、この弁座４２に離着座するボール４３とこのボール４３を常時は弁座４２に着座する方向へ付勢するゴム製等の弾性バンド４４とからなっている。すなわち、このチェック弁４１は常時は前記油通路４０を閉じるように作用し、これにより前記油溜室２２には所定の油圧が保持されるようになる。
【００２０】
ここで、ロッドガイド１５に保持された二重シール２０を構成するロッドシール１８は、図２に良く示されるように、その内周面の下部側（シリンダ内室１ａ寄りの部分）とその外周面の上部側部分（油溜室２２寄りの部分）とに段差部４５、４６を形成している。一方、ロッドガイド１５を構成するガイド本体３０の内周部と蓋体３１の下面（軸方向シリンダ外側のシール受面）には、前記ロッドシール１８の段差部４５、４６のそれぞれに嵌合可能な突起４７、４８が設けられ、突起４８はロッドシール１８とＯリング１９との間に位置するように設けられている。なお、ロッドシール１８の内周面には複数条の環状溝４９が設けられているが、これは、いわゆるラビリンス効果による油膜保持を意図したもので、これにより摩擦抵抗が低減される。また、ガイド本体３０側の突起４７の基部には、環状溝３４内とガイド本体３０の内周との油液の流通を保証する連通路５０が設けられている。
【００２１】
上記のように構成した油圧シリンダにおいては、給排油手段１１（図１０）によりシリンダ１内に油液が供給され、シリンダ内室１ａの圧力が高まると、ロッドシール１８とピストンロッド３との間のわずかの隙から油漏れが発生する。この時、オイルシール２１の下側の油溜室２２とドレン室６とを連通する油通路４０はチェック弁４１により閉じられているので、前記した漏れ油は油溜室２２に次第に蓄えられ、油溜室２２の圧力が上昇する。この結果、シリンダ内室１ａと油溜室２２との差圧ΔＰはそれほど大きくならず、ロッドシール１８をバックアップするＯリング１９はそれほど強く圧縮されず、したがってロッドシール１８がピストンロッド３に強く押し付けられることはなくなる。すなわち、ロッドシール１８の摩擦抵抗の増大が抑えられ、ピストンロッド３の円滑な伸縮動が保証される。
【００２２】
上記した状態のもと、油圧シリンダにかかる負荷の影響でシリンダ内室１ａの圧力が一時的に高圧になると、シリンダ内室１ａと油溜室２２との差圧ΔＰが一時的に増大する。すると、図２に示すように環状溝３４内のＯリング１９が蓋体３１との間で強く圧縮され、ロッドシール１８をピストンロッド３に強い力で押付けようとする。この時、蓋体３１の下面に設けられた突起４８がその押付力を分担し、この結果、ロッドシール１８がピストンロッド３に強く押付けられることがなくなって、摩擦抵抗の増大が抑えられ、ピストンロッド３の円滑な伸縮動が保証される。
【００２３】
一方、ロッドシール４６とピストンロッド３との間からの漏れ油の量が多くなって油溜室２２内の圧力が増大し、上記した差圧ΔＰが定常的に逆転する場合がある。そして、この逆転差圧（−ΔＰ）が一時的に大きくなると、環状室３４内のＯリング１９が下方に押し下げられてガイド本体３０との間で強く圧縮され、ロッドシール１８をピストンロッド３に強い力で押付けようとする。この時、ガイド本体３０に設けられた突起４７がその押付力を分担し、この結果、ロッドシール１８がピストンロッド３に強く押付けられることがなくなって、摩擦抵抗の増大が抑えられ、上記同様にピストンロッド３の円滑な伸縮動が保証される。なお、この時、突起４７にロッドシール１８が密着するが、連通路５０によって環状溝３４の内外の油液の流通が保証されているので、前記逆転差圧が小さくなるのに応じてＯリング１９は上方の元位置に復帰する。
【００２４】
その後、漏れ油の量がさらに増大して油溜室２２内の圧力がさらに上昇すると、チェック弁４１が開弁して油溜室２２内の油液は油通路４０を経てドレン室６へ逃がされ、上記した逆転差圧（−ΔＰ）が必要以上に上昇することはなくなる。すなわち、Ｏリング１９がロッドシール１８をピストンロッド３に押し付ける力は抑制され、摩擦抵抗の増大が抑えらえる。したがって、チェック弁４１の開弁圧力を適当に設定しておくことにより、シリンダ内室１ａと油溜室２２との差圧ΔＰ、または逆転差圧（−ΔＰ）を所定の範囲に抑えておくことができ、ロッドシール１８の摩擦抵抗が増大するのを抑えることができる。ただし、油溜室２２内の圧力とオイルシール２１の摩擦抵抗とは、図４に示すように、油溜室２２内の圧力が約２kgf/cm2 （約196Pa ）を越えると急激に増加するので、チェック弁４１の開弁圧力は２kgf/cm2 以下の適当な値とするのが望ましい。
【００２５】
図５は、第２の実施の形態を示したものである。本第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態におけるチェック弁４１を廃止し、ガイド本体３０に設けた軸方向孔３８ｂを圧力保持手段としてのオリフィス５１を介してドレン室６に開通させた点にある。本第２の実施の形態によれば、オリフィス５１により油溜室２２内に油圧が保持され、上記したと同様にシリンダ内室１ａと油溜室２２との差圧ΔＰはそれほど大きくならず、Ｏリング１９が強く圧縮されることがなくなって、ロッドシール１８がピストンロッド３に強く押し付けられることはなくなる。ただし、チェック弁４１によるほど、定常的に油溜室２２内の圧力を大きくすることはできないので、差圧ΔＰを小さくすることには限界がある。このため、シリンダ内室１ａの圧力上昇により差圧が増大する機会が増すが、主として蓋体３１の下面に設けた突起４８（図２）がＯリングの押付力を負担するので、ロッドシール１８の摩擦抵抗の増大を抑えることができる。
【００２６】
ここで、上記第２の実施の形態のように軸方向孔３８ｂ（油通路４０）にオリフィス５１を設けたもの、あるいはこのオリフィス５１も省略して油通路４０を完全開放したものでは、油溜室２２内の圧力がそれほど上昇しないか、ほとんど上昇しないため、シリンダ内室１ａの圧力上昇による差圧ΔＰの増大のみを考慮するれば良く、この場合は、図６に示すようにガイド本外３０側の突起４７（図２）を省略して、蓋体３１のみに突起４８を設けるようにしても良い。
【００２７】
この場合、上記突起４８は、図７に示すように、蓋体３１とは別体のリング状部材（シールカバー）５５のシール受面３１ａの前記Ｏリングと前記ロッドシールとの間に設けるようにしても良い。このシールカバー５５は、二重シール２０の軸方向シリンダ外側の端面と、環状溝３４の軸方向シリンダ外側の端面との間に設けられ、ピストンロッド３との間にわずかのクリアランス(0.1〜0.2mm)を形成するようにその内径が設定されると共に、環状溝３４の径方向底面（ガイド本体３０の内周面）との間に比較的大きなクリアランス(0.5〜0.7mm)を形成するようにその外径が設定されている。すなわち、シールカバー５５は、その内周面がピストンロッド３にほぼ摺接する状態となっており、これにより、ロッドシール１８がピストンロッド３に押付けられて変形する場合でも、ピストンロッド３とロッドガイド１５を構成する蓋体３１との間隙Ｓ内にロッドシール１８が食い込むことはなくなる。したがって、ロッドシール１８自体の損傷が防止されることはもちろん、ピストンロッド３に対する摩擦抵抗の増大が抑えられ、ピストンロッド３の円滑な伸縮がより確実に保証されるようになる。また、このシールカバー５５は、ピストンロッド３にほぼ摺接する一方で、ガイド本体３０の内周面との間に比較的大きなクリアランスを確保しているので、ピストンロッド３に横荷重が加わった際、該ピストンロッド３と一体的に蓋体３１のシール受面３１ａ上を径方向へ摺動し、したがってピストンロッド３とシールカバー５５との間にカジリ等の不具合が生じることはない。
【００２８】
なお、上記シールカバー５５に突起４８を形成する場合、図８に示すように、ロッドガイド１５を構成する蓋体３１のシール受面３１ａに、ポリ四ふっ化エチレン等の低摩擦材料からなる摺動受板５６を設けるのが望ましく、これにより、ピストンロッド３に横荷重が加わった際のシールカバー５５の移動が円滑となる。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、シールブロックの環状溝に設けた突起によってＯリングからロッドシールに加わる付勢力が抑えられるので、ロッドシールがピストンロッドに強く押付けられることがなくなり、その摩擦抵抗が必要以上に増大することがなくなって、ピストンロッドの円滑な伸縮動が保証され、その上、ロッドシールの摩耗が低減してシール性の低下が未然に防止される。
【００３１】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の効果に加えて、突起を設けたシールカバーが、ピストンロッドとシールブロックとの間隙へのロッドシールの食い込みを防止するので、ロッドシール自体の損傷が防止されることはもちろん、ピストンロッドに対する摩擦抵抗の増大が押えられ、ピストンロッドの円滑な伸縮がより確実に保証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である油圧シリンダの要部構造を示す断面図である。
【図２】図１のＡ部を拡大して示す断面図である。
【図３】図１のＢ部を拡大して示す断面図である。
【図４】油溜室の圧力とオイルシールの摩擦抵抗との相関を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施の形態である油圧シリンダの要部構造を示す断面図である。
【図６】二重シール保持部の他の実施の形態を示す断面図である。
【図７】二重シール保持部の、さらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図８】二重シール保持部の、さらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図９】一般的な油圧シリンダの全体構造を示す断面図である。
【図１０】従来のシール構造を示す断面図である。
【図１１】図１０のＣ部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１ シリンダ
１ａ シリンダ内室
２ ピストン
３ ピストンロッド
４ シール手段
５ 外筒
６ ドレン室（環状室）
１５ ロッドガイド
１６ ロックリング
１７ シールブロック
１８ ロッドシール
１９ Ｏリング
２０ 二重シール
２１ オイルシール
２２ 油溜室
３０ ガイド本体
３１ 蓋体
３１ａ シール受面
４０ 油通路
４１ チェック弁
４５，４６ 段差部
４７，４８ 突起
５１ オリフィス
５５ シールカバー
５６ 摺動受板
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の懸架装置等に装備されるシリンダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の懸架装置等に装備されるシリンダ装置としては、例えば車高調整用の油圧シリンダや衝撃吸収用の油圧緩衝器がある。
【０００３】
図９は、車高を制御するサスペンション制御装置に装備される油圧シリンダを示したもので、油液が封入されるシリンダ１内に摺動可能にピストン２を嵌装し、ピストン２に一端部が連結されたピストンロッド３の他端部を前記シリンダ１の開口端部に装着した後述のシール手段４を液密に挿通してシリンダ１外まで延ばしている。シリンダ１は有底の外筒５内に納められており、両者の間は、前記シール手段４により閉じられてドレン室（環状室）６として提供されている。ピストン２にはシリンダ１内の上下室を連通する油通路７とこの油通路７内の油液の流動を制御して減衰力を発生させるディスクバルブ８とが設けられている。一方、ピストンロッド３内にはシリンダ１内に油液を給排するための油通路９が設けられ、このピストンロッド３の他端部には管継手１０を介して給排油手段１１、ばね要素としてアキュムレータ１２および減衰要素としての減衰力調整弁１３が接続されている。なお、１４は、シリンダ１の外方位置でピストンロッド３に嵌合固定された保護カバーである。
【０００４】
このような油圧シリンダにおいては、給排油手段１１により油通路９を通じてシリンダ１内に油液を給排することによりピストンロッド３の伸長長さが変化して車高が調整され、また、減衰力調整弁１３によってピストンロッド３の伸縮に伴うシリンダ１とアキュムレータ１１との油液の流動抵抗を変化させることにより減衰力が調整されるようになる。
【０００５】
ところで、上記シール手段４は、従来図１０および１１に示すように、シリンダ１および外筒５に嵌合されピストンロッド３を摺動可能に案内するロッドガイド１５と、外筒５に螺合され前記ロッドガイド１５を上から押えるロックリング１６とからなるシールブロック１７を備えている。そして、ロッドガイド１５にはピストンロッド３に摺接するロッドシール１８と該ロッドシール１８をピストンロッド３側へ弾発付勢（バックアップ）するＯリング１９とからなる二重シール２０が保持され、また、前記ロックリング１６にはオイルシール２１が保持されている。
【０００６】
二重シール２０を構成するロッドシール１８は、摺動特性を重視して摺動性能に優れた材料から形成されており、これとピストンロッド３との間からは、シリンダ内室１ａの油圧の上昇に応じて、わずかの油漏れが生じるようになっている。一方、オイルシール２１はシール性の良好なゴムから形成されており、前記ロッドシール１８とピストンロッド２との間から漏れ出た油液（漏れ油）は、このオイルシール２１により外部への漏出が防止される。そして、この外部への漏出が防止された油液は、二重シール２０とオイルシール２１との間に形成した油溜室２２に一旦溜った後、ロッドガイド１５に設けた油通路２３を通じて前記ドレン室６へ逃がされるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の油圧シリンダでは、シリンダ内室１ａの油圧がある値以上に上昇すると、油溜室２２内との差圧ΔＰにより、Ｏリング１９が上方に押し上げられて強く圧縮され、ロッドシール１８をピストンロッド３に強い力で押付ける。この結果、ロッドシール１８の摩擦抵抗が増大し、ピストンロッド３の円滑な伸縮動が阻害されて乗り心地の悪化を招き、その上、ロッドシール１８の摩耗が増大して、油漏れが激しくなるという問題があった。
なお、油圧緩衝器においても、上記したロッドシール１８とＯリング１９との二重シール２０を採用することが多くなっており、このものでも同様の問題が発生している。ただし、油圧緩衝器の場合は、シリンダ１の周りの環状室６はリザーバとして提供される。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、Ｏリングによりバックアップされたロッドシールの摩擦抵抗が必要以上に増大するのを抑制することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、油液が封入されるシリンダ内に摺動可能にピストンを嵌装し、該ピストンに一端部が連結されたピストンロッドの他端部を前記シリンダの開口端部に装着したシールブロックを挿通してシリンダ外まで延ばし、前記シールブロックの前記ピストンロッド側に開口して設けられた環状溝に、ピストンロッドに摺接するロッドシールと該ロッドシールを前記ピストンロッド側へ弾発付勢するＯリングとからなる二重シールを保持させたシリンダ装置において、前記環状溝の軸方向シリンダ外側のシール受面の前記Ｏリングと前記ロッドシールとの間に、前記Ｏリングから前記ロッドシールに加えられる付勢力の一部を受止める突起を設ける構成としたことを特徴とする。
【００１０】
この請求項１に記載のシリンダ装置によれば、Ｏリングに大きな油圧がかかって、ロッドシールに大きな付勢力が加わるような場合は、シールブロックの環状溝に設けた突起がその付勢力を分担し、ロッドシールがピストンロッドに強く押し付けられることはなくなる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、油液が封入されるシリンダ内に摺動可能にピストンを嵌装し、該ピストンに一端部が連結されたピストンロッドの他端部を前記シリンダの開口端部に装着したシールブロックを挿通してシリンダ外まで延ばし、前記シールブロックの前記ピストンロッド側に開口して設けられた環状溝に、ピストンロッドに摺接するロッドシールと該ロッドシールを前記ピストンロッド側へ弾発付勢するＯリングとからなる二重シールを保持させたシリンダ装置において、前記二重シールの軸方向シリンダ外側の端面と、前記環状溝の軸方向シリンダ外側の端面との間に、前記ピストンロッドに内周面をほぼ摺接させたリング状シールカバーを、前記シールブロックに対してピストンロッドの径方向へ移動可能に配置し、該シールカバーのシール受面の前記Ｏリングと前記ロッドシールとの間に、前記Ｏリングから前記ロッドシールに加えられる付勢力の一部を受止める突起を設ける構成としたことを特徴とする。
【００１２】
この請求項２に記載の発明によれば、Ｏリングに大きな油圧がかかって、ロッドシールに大きな付勢力が加わるような場合は、シールカバーに設けた突起がその付勢力を分担し、請求項１に記載の発明と同様にロッドシールがピストンロッドに強く押し付けられることはなくなる。しかも、このシールカバーは、ピストンロッドにほぼ摺接し、かつピストンロッドの径方向へ移動可能に配置されているので、ピストンロッドとシールブロックとの間隙にロッドシールが食い込むことはなくなり、この面からもピストンロッドの円滑な伸縮が保証される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００１６】
図１〜３は、本発明の第１の実施の形態を示したものである。なお、以下に述べる実施の形態は、前記サスペンション制御装置に装備される油圧シリンダのシール手段４に改良を加えたもので、その全体構造は、前出図１０に示したものと同じであるので、こゝでは要部のみを示しかつ同一部分には同一符号を付すこととする。本第１の実施の形態において、シール手段４のシールブロック１７を構成するロッドガイド１５は、シリンダ１側に配置されたガイド本体３０とロックリング１６側に配置された蓋体３１とからなっている。
【００１７】
ガイド本体３０は、外径が小さい小径部３０ａと外径が大きい大径部３０ｂとを備えており、その小径部３０ａをシール部材３２を介してシリンダ１に嵌合させ、かつその大径部３０ｂをシール部材３３を介して外筒５に嵌合させることによりシリンダ内室１ａおよびドレン室６の開口端を液密に塞いでいる。蓋体３１は、ロックリング１６を外筒５にねじ込むことによりガイド本体３０の上面に合わされ、この状態で両者の間、すなわち、蓋体３１の下面とガイド本体３０の上面との間には、ピストンロッド３側に開口して前記ロッドシール１８とＯリング１９とからなる二重シール２０を収納するための環状溝３４（図２）が形成されるようになっている。なお、ガイド本体３０の内周にはブッシュ３５が嵌合されており、シリンダ１内のピストン２（図１０）から延ばされたピストンロッド３は、このブッシュ３５を介して間接的にガイド本体３０に摺接している。
【００１８】
ガイド本体３０の大径部３０ｂの外周面には、図３に良く示されるように環状溝３６が形成されており、この環状溝３６は、ガイド本体３０の外周面に設けた軸方向溝３７により環状室としてのドレン室６に連通されると共に、ガイド本体３０の内部に設けた半径方向孔３８ａと軸方向孔３８ｂとによりガイド本体３０の上面に連通されている（図３）。一方、蓋体３１の上下面および外周面には、前記ガイド本体３０の軸方向孔３８ｂと前記油溜室２２とに接続する一連の溝３９が形成されている。これらガイド本体３０の環状溝３６、軸方向溝３７、半径方向孔３８ａ並びに軸方向孔３８ｂ、および蓋体３１の溝３９は、油溜室２２とドレン室６とを連通する油通路４０を構成している。
【００１９】
上記ガイド本体３０の環状溝３６の底部には、圧力保持手段としてのチェック弁４１が配設されている。このチェック弁４１は、図３に良く示されるように、前記半径方向孔３８ａの開口端部に形成された弁座４２と、この弁座４２に離着座するボール４３とこのボール４３を常時は弁座４２に着座する方向へ付勢するゴム製等の弾性バンド４４とからなっている。すなわち、このチェック弁４１は常時は前記油通路４０を閉じるように作用し、これにより前記油溜室２２には所定の油圧が保持されるようになる。
【００２０】
ここで、ロッドガイド１５に保持された二重シール２０を構成するロッドシール１８は、図２に良く示されるように、その内周面の下部側（シリンダ内室１ａ寄りの部分）とその外周面の上部側部分（油溜室２２寄りの部分）とに段差部４５、４６を形成している。一方、ロッドガイド１５を構成するガイド本体３０の内周部と蓋体３１の下面（軸方向シリンダ外側のシール受面）には、前記ロッドシール１８の段差部４５、４６のそれぞれに嵌合可能な突起４７、４８が設けられ、突起４８はロッドシール１８とＯリング１９との間に位置するように設けられている。なお、ロッドシール１８の内周面には複数条の環状溝４９が設けられているが、これは、いわゆるラビリンス効果による油膜保持を意図したもので、これにより摩擦抵抗が低減される。また、ガイド本体３０側の突起４７の基部には、環状溝３４内とガイド本体３０の内周との油液の流通を保証する連通路５０が設けられている。
【００２１】
上記のように構成した油圧シリンダにおいては、給排油手段１１（図１０）によりシリンダ１内に油液が供給され、シリンダ内室１ａの圧力が高まると、ロッドシール１８とピストンロッド３との間のわずかの隙から油漏れが発生する。この時、オイルシール２１の下側の油溜室２２とドレン室６とを連通する油通路４０はチェック弁４１により閉じられているので、前記した漏れ油は油溜室２２に次第に蓄えられ、油溜室２２の圧力が上昇する。この結果、シリンダ内室１ａと油溜室２２との差圧ΔＰはそれほど大きくならず、ロッドシール１８をバックアップするＯリング１９はそれほど強く圧縮されず、したがってロッドシール１８がピストンロッド３に強く押し付けられることはなくなる。すなわち、ロッドシール１８の摩擦抵抗の増大が抑えられ、ピストンロッド３の円滑な伸縮動が保証される。
【００２２】
上記した状態のもと、油圧シリンダにかかる負荷の影響でシリンダ内室１ａの圧力が一時的に高圧になると、シリンダ内室１ａと油溜室２２との差圧ΔＰが一時的に増大する。すると、図２に示すように環状溝３４内のＯリング１９が蓋体３１との間で強く圧縮され、ロッドシール１８をピストンロッド３に強い力で押付けようとする。この時、蓋体３１の下面に設けられた突起４８がその押付力を分担し、この結果、ロッドシール１８がピストンロッド３に強く押付けられることがなくなって、摩擦抵抗の増大が抑えられ、ピストンロッド３の円滑な伸縮動が保証される。
【００２３】
一方、ロッドシール４６とピストンロッド３との間からの漏れ油の量が多くなって油溜室２２内の圧力が増大し、上記した差圧ΔＰが定常的に逆転する場合がある。そして、この逆転差圧（−ΔＰ）が一時的に大きくなると、環状室３４内のＯリング１９が下方に押し下げられてガイド本体３０との間で強く圧縮され、ロッドシール１８をピストンロッド３に強い力で押付けようとする。この時、ガイド本体３０に設けられた突起４７がその押付力を分担し、この結果、ロッドシール１８がピストンロッド３に強く押付けられることがなくなって、摩擦抵抗の増大が抑えられ、上記同様にピストンロッド３の円滑な伸縮動が保証される。なお、この時、突起４７にロッドシール１８が密着するが、連通路５０によって環状溝３４の内外の油液の流通が保証されているので、前記逆転差圧が小さくなるのに応じてＯリング１９は上方の元位置に復帰する。
【００２４】
その後、漏れ油の量がさらに増大して油溜室２２内の圧力がさらに上昇すると、チェック弁４１が開弁して油溜室２２内の油液は油通路４０を経てドレン室６へ逃がされ、上記した逆転差圧（−ΔＰ）が必要以上に上昇することはなくなる。すなわち、Ｏリング１９がロッドシール１８をピストンロッド３に押し付ける力は抑制され、摩擦抵抗の増大が抑えらえる。したがって、チェック弁４１の開弁圧力を適当に設定しておくことにより、シリンダ内室１ａと油溜室２２との差圧ΔＰ、または逆転差圧（−ΔＰ）を所定の範囲に抑えておくことができ、ロッドシール１８の摩擦抵抗が増大するのを抑えることができる。ただし、油溜室２２内の圧力とオイルシール２１の摩擦抵抗とは、図４に示すように、油溜室２２内の圧力が約２kgf/cm2 （約196Pa ）を越えると急激に増加するので、チェック弁４１の開弁圧力は２kgf/cm2 以下の適当な値とするのが望ましい。
【００２５】
図５は、第２の実施の形態を示したものである。本第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態におけるチェック弁４１を廃止し、ガイド本体３０に設けた軸方向孔３８ｂを圧力保持手段としてのオリフィス５１を介してドレン室６に開通させた点にある。本第２の実施の形態によれば、オリフィス５１により油溜室２２内に油圧が保持され、上記したと同様にシリンダ内室１ａと油溜室２２との差圧ΔＰはそれほど大きくならず、Ｏリング１９が強く圧縮されることがなくなって、ロッドシール１８がピストンロッド３に強く押し付けられることはなくなる。ただし、チェック弁４１によるほど、定常的に油溜室２２内の圧力を大きくすることはできないので、差圧ΔＰを小さくすることには限界がある。このため、シリンダ内室１ａの圧力上昇により差圧が増大する機会が増すが、主として蓋体３１の下面に設けた突起４８（図２）がＯリングの押付力を負担するので、ロッドシール１８の摩擦抵抗の増大を抑えることができる。
【００２６】
ここで、上記第２の実施の形態のように軸方向孔３８ｂ（油通路４０）にオリフィス５１を設けたもの、あるいはこのオリフィス５１も省略して油通路４０を完全開放したものでは、油溜室２２内の圧力がそれほど上昇しないか、ほとんど上昇しないため、シリンダ内室１ａの圧力上昇による差圧ΔＰの増大のみを考慮するれば良く、この場合は、図６に示すようにガイド本外３０側の突起４７（図２）を省略して、蓋体３１のみに突起４８を設けるようにしても良い。
【００２７】
この場合、上記突起４８は、図７に示すように、蓋体３１とは別体のリング状部材（シールカバー）５５のシール受面３１ａの前記Ｏリングと前記ロッドシールとの間に設けるようにしても良い。このシールカバー５５は、二重シール２０の軸方向シリンダ外側の端面と、環状溝３４の軸方向シリンダ外側の端面との間に設けられ、ピストンロッド３との間にわずかのクリアランス(0.1〜0.2mm)を形成するようにその内径が設定されると共に、環状溝３４の径方向底面（ガイド本体３０の内周面）との間に比較的大きなクリアランス(0.5〜0.7mm)を形成するようにその外径が設定されている。すなわち、シールカバー５５は、その内周面がピストンロッド３にほぼ摺接する状態となっており、これにより、ロッドシール１８がピストンロッド３に押付けられて変形する場合でも、ピストンロッド３とロッドガイド１５を構成する蓋体３１との間隙Ｓ内にロッドシール１８が食い込むことはなくなる。したがって、ロッドシール１８自体の損傷が防止されることはもちろん、ピストンロッド３に対する摩擦抵抗の増大が抑えられ、ピストンロッド３の円滑な伸縮がより確実に保証されるようになる。また、このシールカバー５５は、ピストンロッド３にほぼ摺接する一方で、ガイド本体３０の内周面との間に比較的大きなクリアランスを確保しているので、ピストンロッド３に横荷重が加わった際、該ピストンロッド３と一体的に蓋体３１のシール受面３１ａ上を径方向へ摺動し、したがってピストンロッド３とシールカバー５５との間にカジリ等の不具合が生じることはない。
【００２８】
なお、上記シールカバー５５に突起４８を形成する場合、図８に示すように、ロッドガイド１５を構成する蓋体３１のシール受面３１ａに、ポリ四ふっ化エチレン等の低摩擦材料からなる摺動受板５６を設けるのが望ましく、これにより、ピストンロッド３に横荷重が加わった際のシールカバー５５の移動が円滑となる。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、シールブロックの環状溝に設けた突起によってＯリングからロッドシールに加わる付勢力が抑えられるので、ロッドシールがピストンロッドに強く押付けられることがなくなり、その摩擦抵抗が必要以上に増大することがなくなって、ピストンロッドの円滑な伸縮動が保証され、その上、ロッドシールの摩耗が低減してシール性の低下が未然に防止される。
【００３１】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の効果に加えて、突起を設けたシールカバーが、ピストンロッドとシールブロックとの間隙へのロッドシールの食い込みを防止するので、ロッドシール自体の損傷が防止されることはもちろん、ピストンロッドに対する摩擦抵抗の増大が押えられ、ピストンロッドの円滑な伸縮がより確実に保証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である油圧シリンダの要部構造を示す断面図である。
【図２】図１のＡ部を拡大して示す断面図である。
【図３】図１のＢ部を拡大して示す断面図である。
【図４】油溜室の圧力とオイルシールの摩擦抵抗との相関を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施の形態である油圧シリンダの要部構造を示す断面図である。
【図６】二重シール保持部の他の実施の形態を示す断面図である。
【図７】二重シール保持部の、さらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図８】二重シール保持部の、さらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図９】一般的な油圧シリンダの全体構造を示す断面図である。
【図１０】従来のシール構造を示す断面図である。
【図１１】図１０のＣ部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１ シリンダ
１ａ シリンダ内室
２ ピストン
３ ピストンロッド
４ シール手段
５ 外筒
６ ドレン室（環状室）
１５ ロッドガイド
１６ ロックリング
１７ シールブロック
１８ ロッドシール
１９ Ｏリング
２０ 二重シール
２１ オイルシール
２２ 油溜室
３０ ガイド本体
３１ 蓋体
３１ａ シール受面
４０ 油通路
４１ チェック弁
４５，４６ 段差部
４７，４８ 突起
５１ オリフィス
５５ シールカバー
５６ 摺動受板
Claims (2)
- 油液が封入されるシリンダ内に摺動可能にピストンを嵌装し、該ピストンに一端部が連結されたピストンロッドの他端部を前記シリンダの開口端部に装着したシールブロックを挿通してシリンダ外まで延ばし、前記シールブロックの前記ピストンロッド側に開口して設けられた環状溝に、ピストンロッドに摺接するロッドシールと該ロッドシールを前記ピストンロッド側へ弾発付勢するＯリングとからなる二重シールを保持させたシリンダ装置において、前記環状溝の軸方向シリンダ外側のシール受面の前記Ｏリングと前記ロッドシールとの間に、前記Ｏリングから前記ロッドシールに加えられる付勢力の一部を受止める突起を設けたことを特徴とするシリンダ装置。
- 油液が封入されるシリンダ内に摺動可能にピストンを嵌装し、該ピストンに一端部が連結されたピストンロッドの他端部を前記シリンダの開口端部に装着したシールブロックを挿通してシリンダ外まで延ばし、前記シールブロックの前記ピストンロッド側に開口して設けられた環状溝に、ピストンロッドに摺接するロッドシールと該ロッドシールを前記ピストンロッド側へ弾発付勢するＯリングとからなる二重シールを保持させたシリンダ装置において、前記二重シールの軸方向シリンダ外側の端面と、前記環状溝の軸方向シリンダ外側の端面との間に、前記ピストンロッドに内周面をほぼ摺接させたリング状シールカバーを、前記シールブロックに対してピストンロッドの径方向へ移動可能に配置し、該シールカバーのシール受面の前記Ｏリングと前記ロッドシールとの間に、前記Ｏリングから前記ロッドシールに加えられる付勢力の一部を受止める突起を設けたことを特徴とするシリンダ装置。
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| JPH1054436A (ja) | 1998-02-24 |
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