JP4092670B2

JP4092670B2 - シリンダ装置

Info

Publication number: JP4092670B2
Application number: JP21527298A
Authority: JP
Inventors: 広志村田; 純也立川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2018-07-30
Also published as: JP2000046092A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両の懸架装置等に装着されるシリンダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両の懸架装置等に装着されるシリンダ装置としては、例えば自動車の車高調整用の油圧シリンダや振動減衰および衝撃吸収用の油圧緩衝器がある。
【０００３】
一例として、自動車の懸架装置に装着されて車高を制御する油圧シリンダについて図２を参照して説明する。図２に示すように、油圧シリンダ１は、油液が封入されたシリンダ２内に、ピストン３を摺動可能に嵌装し、一端部がピストン３に連結されたピストンロッド４の他端部をシリンダ２の開口端部に装着した後述のシール手段５に液密的に挿通させてシリンダ２の外部へ延出させた構造となっている。シリンダ２は、有底円筒状の外筒６内に収容されており、シリンダ２と外筒６との間は、その開口端部をシール手段５により閉塞して環状のドレン室７として提供されている。
【０００４】
ピストン３には、シリンダ２内の上下室を連通させる油液通路８と、この油液通路８の油液の流動を制御して減衰力を発生させるオリフィスおよびディスクバルブ等からなる減衰力発生機構９とが設けられている。
【０００５】
また、ピストンロッド４内には、その軸心に沿って、シリンダ２内に油液を給排するための油液通路10が形成されており、この油液通路10には、外部に延出されたピストンロッド４の端部に取付けた管継手11を介して、給排油手段12、ばね要素としてのアキュムレータ13および減衰要素としての減衰力調整弁14が接続されている。なお、図２中、符号15は、シリンダ２の外部に延出されたピストンロッド４を覆うようにピストンロッド３に取付けられた保護カバーである。
【０００６】
このように構成した油圧シリンダ１は、車両懸架装置（図示せず）の車体側と車輪側との間に介装され、給排油手段12によって油液通路10を介してシリンダ２内に油液を給排することにより、ピストンロッド４を伸縮させて車高を調整する。また、走行中の車輪の懸架装置の振動によるピストンロッド４の伸縮に対して、シリンダ２から給排される油液をアキュムレータ13によって吸収してばね力を作用させ、このとき、シリンダ２とアキュムレータ13との間の油液の流通に対して、減衰力調整弁14よって適宜流通抵抗を付与することにより、減衰力を作用させる。
【０００７】
ところで、油圧シリンダ１のシール手段５には、高圧となるシリンダ２内の油液をシールするとともに、ピストンロッド４の円滑な摺動を確保することが要求される。そこで、シール手段５は、内側（高圧側）のロッドガイド16に二重シール17を設け、外側（低圧側）のシールキャップ18にオイルシール19を設け、これらの間にオイル溜室20を形成した２段シール構造となっている。
【０００８】
二重シール17は、ピストンロッド４に摺接するロッドシール17a と、このロッドシール17a をピストンロッド４へ押圧するバックアップリング17b （弾性体）とからなり、シリンダ２内の油圧をロッドシール17a で受け止めるとともに、僅かな油液を通過させてピストンロッド４の外周面に適度な油膜を形成することによって摺動抵抗を低減するようにしている。
【０００９】
オイルシール19は、内側のオイルリップ部19a と外側のダストシール部19b とを有しており、ピストンロッド４の外周面に形成された油膜をオイルリップ部19a で掻き落とすことのよって外部への油液の漏れを防止し、また、ピストンロッド４に付着した外部の異物をダストシール部19b で払拭することにより、オイル溜室20への異物の侵入を防止するようにしている。
【００１０】
そして、ロッドシール17a を通過し、オイルリップ部19a によって掻き落とされた油液は、オイル溜室20に一旦貯留された後、油路21を通ってドレン室７へ回収される。ドレン室７に回収された油液は、定期的にドレンプラグ（図示せず）から排出され、または、ドレン配管（図示せず）を介して当該油圧回路のリザーバへ戻される。
【００１１】
ところが、上記従来の２段シール構造のシール手段５では、弾性体であるバックアップリング17b がシリンダ２内とオイル溜室20内との差圧によって一側に押しつけられて変形することにより、ロッドシール17a への押圧力が増大し、ピストンロッド４の摺動抵抗が大きくなり、さらに、ロッドシール17a の摩耗が増大して油漏れの原因となるという問題があった。
【００１２】
そこで、本出願人は、特開平１０−５４４３６号において、オイル溜室をドレン室に連通させる油路にリリーフ弁を設けることにより、オイル溜室の圧力を高めに維持し、シリンダ室との差圧を小さくすることによって、バックアップリングの変形を小さくして、ロッドシールへの押圧力の増大を抑制し、ピストンロッド４の摺動抵抗およびロッドシールの摩耗の増大を防止するようにしたシリンダ装置のシール手段を提案している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のシリンダ装置のシール手段では、次のような問題があった。すなわち、ドレン室に回収された油液を排出するためには、ドレンプラグが必要となり、排出の手間もかかる。一方、ドレン室に回収された油液を油圧回路のリザーバへ戻すためには、専用の配管を設ける必要があり、車両への搭載性が悪化し、製造コストも高くなる。
【００１４】
また、オイル溜室をドレン室に連通させる通路にリリーフ弁を設けたものでは、ピストンロッド伸縮によって、シリンダ内の圧力が変動すると、オイル溜室内の圧力もこれに遅れて追従するため、オイル溜室内の圧力がシリンダ内の圧力よりも高くなることがある。これにより、シリンダ内の圧力とオイル溜室の圧力との高低関係が変化すると、二重シールのバックアップリングに作用する力の方向が変化して、バックアップリングが移動するため、バックアップリングが摩耗しやすくなる。さらに、バックアップリングが移動すると、ロッドシールへの荷重点が変化するので、シール性が低下したり、ロッドシールの偏摩耗が発生する虞がある。
【００１５】
なお、例えば、ポンプ手段を内蔵したいわゆるセルフレベリング式油圧緩衝器のように、シリンダ室内の圧力が高圧になる油圧緩衝器等においても、上記のような２段シール構造のシール手段を採用する場合が多くなっており、このようなその他のシリンダ装置でも同様な問題が発生している。ただし、油圧緩衝器の場合、オイル溜室の油液は、当該油圧緩衝器のリザーバに回収されるものもある。
【００１６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、二重シールのバックアップリングの移動を防止するとともに、ドレン室への油液の回収を不要としたシリンダ装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、油液が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、一端が前記ピストンに連結され他端が前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドと、前記シリンダの開口端部に設けられ前記ピストンロッドが液密的に挿通されたシール手段とを備えたシリンダ装置において、
前記シール手段は、ピストンロッドに摺接するロッドシールおよび該ロッドシールを前記ピストンロッドへ押圧するバックアップリングとからなり高圧側に配置された二重シールと、低圧側に配置されたオイルシールと、前記二重シールと前記オイルシールとの間に形成されたオイル溜室と、該オイル溜室を前記二重シールの前記バックアップリングに対して前記シリンダ側の部位に連通させる油路と、該油路の前記オイル溜室側から前記二重シール側への油液の流通のみを許容する逆止弁とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
このように構成したことにより、オイル溜室内の油液の圧力がシリンダ内の圧力よりも高くなったとき、オイル溜室の油液は、逆止弁を開いて油路を通って二重シールのバックアップリングに対してシリンダ側の部位へ流れ、シリンダ側へ戻される。これにより、二重シールのバックアップリングは、シリンダ内の圧力とオイル溜室の圧力との高低関係にかかわらず、常に一側に押圧されることになるので、移動することがない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態に係る油圧シリンダは、図２に示す従来例に対して、ピストンロッドのシール手段が異なる以外は、概して同様の構造であるから、シール手段の付近のみを拡大して図１に示し、図２のものと同様の部分には同一の符号を付して異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態に係る油圧シリンダ22では、シリンダ２および外筒６の開口端部に、ロッドガイド23および低圧側のオイルシール24がピストンロッド４を挿通させてシールキャップ25によって取付けられている。ロッドガイド23は、小径部26a および大径部26b を有する環状のロワガイド26と、このロワガイド26の大径部26b と同径の環状のアッパガイド27とから構成されている。また、シールキャップ25は、ロワガイド26の大径部26b およびアッパガイド27の外周に嵌合する大径部25a と、オイルシール24の外周に嵌合する小径部25b と、この小径部25b の端部に形成された内側フランジ部25c とを有している。
【００２１】
ロワガイド26は、ブッシュ28を介してピストンロッド４を摺動可能に挿通させ、小径部26a をＯリング29を介してシリンダ２内に嵌合させてシリンダ２の開口端部を閉塞しており、大径部26b の端部にアッパガイド27を接合させ、この大径部26b をＯリング30を介してシールキャップ25の大径部25a 内に嵌合させている。シールキャップ25は、その大径部25a が外筒６内に嵌合、溶接され、ロワガイド26とともに外筒６の開口端部を閉塞しており、大径部25a と小径部25b との間の段部にアッパガイド27を当接させてロッドガイド23を固定している。また、シールキャップ25の小径部25b 内に、オイルシール24が嵌合され、内側フランジ部25c に当接して固定されており、ロッドガイド23とオイルシール24との間に、オイル溜室31が形成されている。
【００２２】
ロッドガイド23のロワガイド26とアッパガイド27との間には、内周溝32が形成されている。内周溝32には、ピストンロッド４に摺接するロッドシール33およびこのロッドシール33をピストンロッド４へ押圧する弾性体からなるバックアップリング34が収容されており、これらによって高圧側の二重シールが構成されている。この二重シールのロッドシール33は、シリンダ２内の油圧を受け止めるとともに、僅かな油液を通過させてピストンロッド４の外周面に適度な油膜を形成するようになっている。また、内周溝32内には、ロッドシール33とバックアップリング34との間に、アッパガイド27に形成された環状突起35が突出されており、この環状突起35によってバックアップリング34のピストンロッド４側への押圧力の一部を受け止めるようになっている。
【００２３】
ロッドガイド23のロワガイド26とアッパガイド27との接合部には、弁室36が形成されている。弁室36は、アッパガイド27に設けられた油路37によってオイル溜室31に連通され、また、ロアガイド26に設けられた油路38によって内周溝32内のバックアップリング34に対してシリンダ２側の部位に連通されている。アッパガイド27の油路37の弁室26側の開口部には、逆止弁39が設けられている。逆止弁39は、ロワガイド26とアッパガイド27との接合部によって一端側がクランプされた可撓性の弁体からなり、油路37のオイル溜室31側から弁室36側への油液の流れを受けて撓んで開弁することにより、この方向の油液の流れのみを許容するようになっている。
【００２４】
オイルシール24は、内側に配置されたオイルリップ部24a と外側に配置されたのダストシール部24b とを備えており、ピストンシール33を通過した油液によってピストンロッド４の外周面に形成された油膜をオイルリップ部24a で掻き落とすとともに、ピストンロッド４に付着した外部の異物をダストシール部24b で払拭するようになっている。
【００２５】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
【００２６】
高圧側のロッドシール33では、シリンダ２内の油液の圧力を受け止めるとともに、ピストンロッド４の伸縮にともなって僅かな油液をオイル溜室31側へ通過させることにより、ピストンロッド４の外周面に適度な油膜を形成して、摺動抵抗を低減している。低圧側のオイルシール24では、ロッドシール33を通過した油液によってピストンロッド４の外周面に形成された油膜をオイルリップ部24a で掻き落として油液の漏れを防止し、また、ピストンロッド４に付着した外部の異物をダストシール部24b で払拭して外部からの異物の侵入を防止している。このようにして、高圧側のロッドシール33および低圧側のオイルシール24によって２段階にシールを行うことより、油液の漏れを確実に防止するとともに、ピストンロッド４を円滑に摺動させることができる。
【００２７】
このとき、シリンダ２内の圧力は、環状溝32内に伝達され、バックアップリング34をアッパガイド27側へ押圧する。この圧力が大きくなってバックアップリング34が強く圧迫されると、ピストンロッド４側への押圧力が増大するが、その一部が環状突起35によって受け止められるので、ロッドシール33がピストンロッド４に過度に強い力で押しつけられることがなく、ロッドシール33の摺動抵抗および摩耗の増大を防止することができる。なお、環状溝32内の圧力は、油路38によって弁室36へ伝達されるが、逆止弁39が閉じるので、油路37を介してオイル溜室31へ伝達されることはない。また、環状溝32内の圧力（油液）は、ピストンロッド４の伸縮に応じてシリンダ２内の圧力が低下したときに、ロッドシール33のシリンダ２側およびピストンロッド４とブッシュ28との間を介して、僅かずつシリンダ２内へ戻される
【００２８】
ピストンロッド４の伸縮の繰り返しによって、ロッドシール33からの油液の漏れが蓄積して、オイル溜室31内の圧力がシリンダ２内の圧力と同程度まで上昇することがある。この状態で、シリンダ２内の圧力が低下すると、逆止弁39が開いてオイル溜室31内の油液が油路37、弁室36および油路38を通って環状溝32内のバックアップリング34に対してシリンダ２側の部位に導入され、その圧力によってバックアップリング34がアッパガイド27側へ押圧される。このように、シリンダ２内の圧力とオイル溜室31内の圧力との高低関係にかかわらず、バックアップリング34は、常にアッパガイド27側へ押圧されることになり、背圧が作用して移動することがないので、バックアップリング34の摩耗を防止することができる。また、バックアップリング34の移動によるロッドシール33への荷重点の変化を防止して、ロッドシール33のシール性の低下および偏摩耗を防止することができる。
【００２９】
このようにして、オイル溜室31内の油液は、環状溝32内のバックアップリング34に対してシリンダ２側の部位、すなわち、シリンダ２側へ適宜戻されるので、ドレン室７で油液を回収する必要がなくなり、ドレンプラグ、ドレン配管等が不要となり、車両への搭載性を向上させるとともに製造コストを低減させることができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、一例として本発明を自動車の懸架装置に装着される油圧シリンダに適用した場合について説明しているが、本発明は、これに限らず、油圧緩衝器等の他のシリンダ装置にも同様に適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のシリンダ装置は、ピストンロッドのシール手段として、高圧側の二重シールと、低圧側のオイルシールと、これらの間に形成されたオイル溜室と、オイル溜室を二重シールのバックアップリングに対してシリンダ側に連通させる油路と、この油路のオイル溜室側から二重シール側への油液の流通のみを許容する逆止弁とを設けたことにより、オイル溜室内の油液の圧力がシリンダ内の圧力よりも高くなったとき、オイル溜室の油液は、逆止弁を開いて油路を通って二重シールのバックアップリングに対してシリンダ側の部位へ流れ、シリンダ側へ戻される。これにより、二重シールのバックアップリングは、シリンダ内の圧力とオイル溜室の圧力との高低関係にかかわらず、常に一側に押圧されることになるので、移動することがない。その結果、ドレン室で油液を回収する必要がなくなり、ドレンプラグ、ドレン配管等が不要となり、車両への搭載性を向上させるとともに製造コストを低減させることができる。また、バックアップリングの移動による摩耗、ロッドシールのシール性の低下および偏摩耗を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る油圧シリンダの要部を拡大して示す縦断面図である。
【図２】自動車の懸架装置に装着される従来の油圧シリンダの縦断面図である。
【符号の説明】
２シリンダ
３ピストン
４ピストンロッド
22 油圧シリンダ（シリンダ装置）
24 オイルシール
31 オイル溜室
33 ロッドシール（二重シール）
34 バックアップリング（二重シール）
38 油路
39 逆止弁

Claims

油液が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌装されたピストンと、一端が前記ピストンに連結され他端が前記シリンダの外部へ延出されたピストンロッドと、前記シリンダの開口端部に設けられ前記ピストンロッドが液密的に挿通されたシール手段とを備えたシリンダ装置において、
前記シール手段は、ピストンロッドに摺接するロッドシールおよび該ロッドシールを前記ピストンロッドへ押圧するバックアップリングとからなり高圧側に配置された二重シールと、低圧側に配置されたオイルシールと、前記二重シールと前記オイルシールとの間に形成されたオイル溜室と、該オイル溜室を前記二重シールの前記バックアップリングに対して前記シリンダ側の部位に連通させる油路と、該油路の前記オイル溜室側から前記二重シール側への油液の流通のみを許容する逆止弁とを備えていることを特徴とするシリンダ装置。