JP5255415B2 - シール部材 - Google Patents

Description

本発明は、シール部材に関する。

従来のシール部材にあっては、たとえば、複筒型の油圧緩衝器のシリンダと外筒の開口端に嵌合する環状のロッドガイドに積層されて、上記ロッドガイドに軸支されてシリンダ内に進退されるロッドの外周をシールするものが知られており、具体的には、ロッドガイドに積層される孔空き円盤状のインサートメタルと、インサートメタルの内周に保持されてロッドの外周に摺接するオイルリップおよびダストリップと、インサートメタルの外周に保持されてロッドガイドの外周に設けた環状の切欠内に挿入されて外筒の内周をシールする外周シールとを備えて構成されており、シリンダ内を油密に保つようにしている（たとえば、特許文献1参照）。
特開２００７−１２０５１４号公報

上記シール部材は、機能上、特に問題はないのであるが、以下の点で改善の余地がある。

というのは、シール部材のインサートメタルは、シリンダ或いは外筒の開口端を加締めて固定されることを念頭に、その肉厚が加締め荷重に耐えうる程度の厚さに設定されるので、シール部材全体として重量が重いだけでなくコストも高く、軽量化と経済性の向上が要望されている。

また、オイルシール、ダストシールおよび外周シールといったゴム材料と金属であるインサートメタルの一体化は、予めインサートメタルが挿入される金型内に高温のゴムを注入してインサートメタルにゴムを溶着するインサート成形で行われるが、インサートメタルの外径は、油圧機器が単筒型の場合にはシリンダ内径と同径に設定され、油圧機器が複筒型の場合にはシリンダを覆う外筒の内径と同径に設定されるので、外径が大きく、１セットのインサート成形の金型で成形可能なシール部材の取数が少なく、また、インサートメタルの脱脂工程および接着剤塗布工程といったインサート成形前に要する加工にも手間がかかり、加工コストが高く、この点でも経済性の向上が望まれている。

そこで、本発明は、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、シール機能を損なうことなく軽量化と経済性を向上することが可能なシール部材を提供する事である。

上記した目的を解決するために、本発明における課題解決手段は、容器の開口端に嵌合されるとともに外周の環状溝内にシールリングを装着させた環状のロッドガイドに積層され、且つロッドガイドに軸支されて容器内に進退されるロッドの外周をシールするシール部材において、外径が容器内径より小径に設定された環状のインサートメタルと、ロッドの外周に摺接するとともにインサートメタルに保持されるシールリップとを有する環状のシール本体と、内周にシール本体が嵌合される環状のシールホルダとを備え、上記シールホルダをプレス加工で成形し、当該シールホルダを上記ロッドガイドの水平な上面に積層させた状態で上記容器の管端加締で固定させたことを特徴とする。

各請求項の発明によれば、シール部材がインサートメタルに保持されるシールリップとを有するシール本体と、ロッドガイドに積層されて容器の管端加締で固定されるとともに内周にシール本体が嵌合される環状のシールホルダとで構成されることによって、シール機能はそのままに、インサートメタルが小径、小型化されて脱脂や接着剤塗布作業が高速化され、インサート成形における１セットの金型で取れる取数が多くなって効率的に製造することができる。
また、シールホルダは、プレス加工にて成形しているので、これを容易に成形することができ、シール部材をシール本体とシールホルダのツーピースにしても製造コストの増加を招くことはない。
したがって、シール部材をシール本体とシールホルダとで構成することで、インサートメタルの肉厚を厚く確保せざるを得ない従来のシール部材に比較して、シール本体とシールホルダの合計の重量は軽量となり、この点でもコストも軽減されることになる。

よって、本発明のシール部材によれば、シール機能を損なうことなく軽量化と経済性を向上することが可能となるのである。
さらに、各請求項の発明によれば、ロッドガイドの外周の環状溝内にシールリングを装着しているので、ロッドガイドの外周は、シールリングによってシールされる。
シールホルダは、ロッドガイドの水平な上面に積層されるとともに外筒の管端加締めによって固定されるとともに上記のようにロッドガイドの外周のシールをシールリングで行うようにしているから、ロッドガイドには従来技術におけるロッドガイドのように上端面の外周に開口部を持ち、外周シールが挿入される切欠が無いのでロッドガイドの上端面で外筒を加締める際の荷重を受けることができ、シールホルダの肉厚を厚くして当該加締め荷重を受ける必要が無い。

以下、本発明のシール部材を図に基づいて説明する。図１は、一実施の形態におけるシール部材を適用した複筒型緩衝器のヘッド部の縦断面図である。図２は、一実施の形態におけるシール部材を適用した複筒型緩衝器へガスを封入する工程を説明する図である。図３は、一実施の形態の一変形例におけるシール部材を適用した複筒型緩衝器のヘッド部の縦断面図である。

一実施の形態におけるシール部材Ｓは、図１に示すように、この場合、容器を緩衝器の外筒２として、油圧緩衝器のヘッド部たるシリンダ１の上端部に具現化されている。詳しくは、この油圧緩衝器は、シリンダ１と、シリンダ１の外方に配置されるとともにシリンダ１を覆う外筒２と、シリンダ１の開口端および外筒２の開口端を閉塞すると共にシリンダ１内に移動自在に挿入されるロッド３を軸支するロッドガイド４とを備え、シール部材Ｓは、ロッドガイド４に積層されて外筒２に固定され、ロッド３の外周をシールしている。

また、シリンダ１の下方には、図示はしないが、ロッド３の図外下端に連結されるピストンが摺動自在に挿入されており、このピストンでシリンダ１内に作動油で満たされるロッド側室Ｒ１と図外のピストン側室が区画され、さらに、シリンダ１と外筒２との間にはガスと作動油が充填されるリザーバＲが形成されている。すなわち、この緩衝器は、いわゆる複筒型の緩衝器として構成されている。なお、上述したところでは、緩衝器は、作動油を作動流体とする油圧緩衝器とされているが、作動流体は他の液体とされてもよく、また、気体としてもよい。

つづいて、ロッドガイド４は、環状に形成されており、図１中下端からは凸部４ａが下方へ突出するように設けられ、この凸部４ａがシリンダ１の図１中上端となる開口端に嵌まり込んで、シリンダ１の上端を閉塞する。また、ロッドガイド４は、外筒２の図１中上端となる開口端の内周側に挿入されて、外筒２の上端をも閉塞する。

なお、ロッドガイド４の外周には、全周に亘って形成される環状溝４ｂを備えており、当該環状溝４ｂ内には、外筒２の内周に密着してロッドガイド４と外筒２との間をシールするシールリング５が装着されている。

さらに、ロッドガイド４の内周に筒状のベアリング６が装着されており、このベアリング６内にロッド３が摺動自在に挿入されている。また、ロッドガイド４の図１中上端内周側には凹部４ｃと、凹部４ｃの外周部に連なる段部４ｄが設けられるとともに、上記した段部４ｄの外縁からロッドガイド４のリザーバＲに臨む面までを連通する連通孔４ｅが設けられている。

つづいて、このロッドガイド４の図１中上方に積層されるシール部材Ｓは、図１および図２に示すように、シール本体１０と、シールホルダ１１とを備えて構成されている。シール本体１０は、環状であってその外径が外筒２の内径より小径に設定されて内側へのロッド３の挿通を許容するインサートメタル１２と、環状であってロッド３の外周に摺接するとともにインサートメタル１２に保持されるシールリップ１３と、環状であってロッド３の外周に摺接するとともにインサートメタル１２に保持されるダストリップ１４と、インサートメタル１２の外周に一体化される環状シール１５とを備えて構成されている。

より詳しくは、インサートメタル１２は、シールホルダ１１の内周に嵌合する筒部１２ａと、筒部１２ａの図１中上端から内周側へ延長されるフランジ１２ｂとを備えて構成されており、シールリップ１３は、インサートメタル１２のフランジ１２ｂよりロッドガイド側となる下方側に一体化されて保持されており、ダストリップ１４は、インサートメタル１２のフランジ１２ｂより反ロッドガイド側となる上方側に一体化されて保持されている。

また、シールホルダ１１は、ロッドガイド４の図１中上面に積層されて容器たる外筒２の管端加締めによって外筒２に固定される環状プレート１１ａと、環状プレート１１ａの内周からロッドガイド４から離間する方向となる図１中上方へ立ち上がる筒状のソケット１１ｂと、ソケット１１ｂの反ロッドガイド側となる図１中上端から内方へ突出する環状のストッパ１１ｃとを備えて構成され、ソケット１１ｂの内周にインサートメタル１２の筒部１２ａの外周が嵌合されるようになっている。

そして、この場合、シールホルダ１１が外筒２に固定される都合上、インサートメタル１２は、外筒２への固定をシールリップ１３とダストリップ１４を保持するのみでよいので、筒部１２ａの外径は、従来のインサートメタルに比して小径に設定することができ、ソケット１１ｂの内径はインサートメタル１２の外径に応じて設定すればよい。なお、シールリップ１３の外周には、シールリップ１３のロッド３を締め付ける緊迫力を補償する環状のガータスプリング１６が装着されている。

このように構成されたシール本体１０をシールホルダ１１の内周へ嵌合すると、インサートメタル１２の筒部１２ａの外周に設けた環状シール１５がシールホルダ１１のソケット１１ｂの内周に圧縮された状態で密着して、シール本体１０とシールホルダ１１との間がシールされる。

また、シール本体１０には、シリンダ１や外筒２内に圧力の作用によって、図１中上方へ押し上げる方向の力が作用するが、外筒２の加締めによって固定されるシールホルダ１１のソケット１１ｂの上端に設けたストッパ１１ｃでシール本体１０の上方への移動が規制されるので、シール本体１０の緩衝器からの脱落が阻止されている。

したがって、上記シール部材Ｓをロッドガイド４に積層して外筒２に固定すると、シール部材Ｓのシールリップ１３がロッド３の外周に緊迫力を持って摺接して、ロッド３の外周がシールされる。また、ロッドガイド４の外周は、上述のようにシールリング５によってシールされるので、緩衝器のシリンダ１内が油密にシールされるとともに、シリンダ１と外筒２との間へのリザーバＲからの気体の漏洩も防止される。

なお、インサートメタル１２の形状としては、フランジ１２ｂが筒部１２ａの図１中下端に設けられる形状であってもよく、また、断面が矩形であってもよいが、上述のように筒部１２ａとフランジ１２ｂとを備える形状とされることで、シールリップ１３とダストリップ１４の芯金として機能しつつ重量を軽量化することができる利点がある。

また、シールホルダ１１は、上述のように、ロッドガイド４の図１中水平な上面に積層されるとともに外筒２の管端加締めによって固定されるが、ロッドガイド４の外周のシールをシールリング５で行うようにしており、ロッドガイド４には従来技術におけるロッドガイドのように上端面の外周に開口部を持ち、外周シールが挿入される切欠が無いのでロッドガイド４の上端面で外筒２を加締める際の荷重を受けることができ、シールホルダ１１の肉厚を厚くして当該加締め荷重を受ける必要が無い。

さらに、シールリップ１３は、少なくとも外筒２の内径より小径であって、従来のシール部材のインサートメタルに比較して小径で小型に設定されるインサートメタル１２に一体化されるため、インサートメタル１２の脱脂および接着剤塗布作業時間も短縮され、また、シールリップ１３をインサートメタル１２に溶着して一体化するインサート成形する際にも、インサートメタル１２が小径小型であるため金型の面積が同じであれば従来のシール部材より１セットの金型で取れる取数も多くなり、シールホルダ１１にはシールを一体化する必要も無いので、シール部材Ｓを効率よく製造することができ製造コストも低減される。

また、シールホルダ１１は、上記の如くの形状を採用することでプレス加工にて容易に成形することができ、シール部材Ｓをシール本体１０とシールホルダ１１のツーピースにしても製造コストの増加を招くことはない。

したがって、シール部材Ｓをシール本体１０とシールホルダ１１とで構成することで、インサートメタルの肉厚を厚く確保せざるを得ない従来のシール部材に比較して、シール本体１０とシールホルダ１１の合計の重量は軽量となり、製造コストも軽減されることになる。

つづいて、このシール部材Ｓが適用されているのは、複筒型の緩衝器であり、複筒型緩衝器を製造するには、リザーバＲ内へガスを封入する必要がある。ここで、従来のシール部材を用いてリザーバへガスを封入するには、シール部材をロッドガイドに完全には積層せずに、少々浮かせた状態で外筒内に嵌合させて外筒の管端を仮加締めして、シール部材の抜けを阻止するとともに、シール部材の外周シールをロッドガイドの外周に設けた環状切欠内に完全には密着させない状態としておき、ガスをシール部材の外周と外筒との間からリザーバへ封入し、ガス封入後にシール部材を完全にロッドガイドへ密着させて外筒の管端を本加締めする工程を経ることになる。

これに対して、上記したシール部材Ｓは、シール本体１０とシールホルダ１１のツーピースの部品により構成されており、図２に示すように、シール本体１０をロッドガイド４の凹部４ｃ側に押し込んでシールホルダ１１との間に隙間を形成した状態で、シールホルダ１１をロッドガイド４に完全に積層して外筒２の管端を本加締めして固定しておき、上記隙間からガスを注入してやると、ガスはロッドガイド４の連通孔４ｅを介してリザーバＲ内へ送り込むことができる。なお、シール本体１０を凹部４ｃへ押し込んで、ガスをリザーバＲ内へ注入するとシール部材Ｓが注入されるガスに押されて、シールリップ１３が凹部４ｃの図２中上面に密着してシールするので、ガスをリザーバＲ内のみに注入でき、シリンダ１内へ注入されることがない。

リザーバＲ内へ所定量のガスの注入が終了すると、シール本体１０は、外筒２およびシリンダ１内の圧力で図２中上方へ押し上げられてシールホルダ１１のソケット１１ｂ内に侵入して嵌合し、ストッパ１１ｃによってシール本体１０がソケット１１ｂ内に留まり、環状シール１５がソケット１１ｂの内周に密着して自動的にシリンダ１および外筒２内を密封状態とする。

このように本実施の形態のシール部材Ｓを複筒型緩衝器のロッド３周りのシールに適用すると、リザーバＲへのガスの封入に際し、外筒２の管端加締め工程と、リザーバＲへのガス封入工程を分離することが可能となる。

すなわち、従来のシール部材を用いてリザーバへガスを封入する場合、外筒の加締め工程とガス封入工程とを分離することができず、両工程を同時に行うことができる加工装置を用いてガス封入を行うので、加工装置が大掛かりで複雑な構造となってしまい、メンテナンスも煩雑となる。対して、本実施の形態のシール部材Ｓを用いることで、上述のように、外筒２の管端を加締めてシールホルダ１１を完全に固定しておいてから、ガスを封入すればよいので、両工程を完全に分離でき、加締め装置の大型化や複雑化を招くことが無く、メンテナンスも容易となるメリットがある。

なお、緩衝器がリザーバＲを備えている場合、ロッド３がシリンダ１内に侵入する際に、リザーバＲ内の気体がロッド３とベアリング６との間を通過して減圧されるロッド側室Ｒ１内へ引き込まれることを阻止しつつ、ロッド３に付着した作動油がリールリップ１３によって掻き落とされてロッドガイド４の凹部４ｃ内に貯留されて凹部４ｃ内を蓄圧することを解消するために、チェックシールを設ける場合がある。

このようにチェックシールを設ける場合には、図３に示すように、インサートメタル１２の筒部１２ａの下端に外周側に突出する鍔部１２ｃを設け、当該鍔部１２ｃに環状のチェックシール１７を形成するとよい。

このチェックシール１７は、環状とされてインサートメタル１２をインサート品としてインサート成形することによって、インサートメタル１２の鍔部１２ｃに一体化して、鍔部１２ｃから延びて先端をロッドガイド４の段部４ｄに当接させることによって撓み、自身の弾発力でこの先端を当該段部４ｄに押し付けている。

そして、チェックシール１７が撓んで弾発力を発生してその先端がロッドガイド４の段部４ｄに当接しているので、チェックシール１７は、連通孔４ｅを介してリザーバＲ内に封入されるガスが凹部４ｃ内へ流入することを防止するとともに、逆に、凹部４ｃ内に作動油や気体が溜まって凹部４ｃ内の圧力が上昇すると撓んで段部４ｄから離れて作動油をリザーバＲへ逃がす機能を発揮する。

このように、シール本体１０とシールホルダ１１とを別体としても、インサートメタル１２にチェックシール１７を設けることができ、シール部材Ｓは、複筒型に設定される緩衝器のシール部材に要求される機能を充分に発揮可能である。

なお、上述したところでは、シール部材Ｓが複筒型の油圧緩衝器のヘッド部に適用された場合について説明したが、緩衝器の作動流体は作動油以外の液体であっても気体であっても、シリンダおよび外筒内を密封することができ、軽量化と製造コストの軽減が可能であり、当該シール部材Ｓを適用することが可能である。

さらに、上記したところではシール部材Ｓは、インサートメタル１２にダストリップ１４を一体化しているが、ダストリップ１４を要しない場合にはこれを省略することもできる。

また、シール部材Ｓは、上述のように、複筒型緩衝器に適用することでガス封入を容易にするという優れた利点を有するが、単筒型の緩衝器へ適用することも可能で、この場合には、特許請求の範囲に言う容器はシリンダとなり、インサートメタルの外径をシリンダ内径より小径に設定すればよい。また、さらに、シール部材Ｓは、シリンダ装置やステイダンパといった緩衝器以外の機器のシール部材としても使用可能である。

なお、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されない。

一実施の形態におけるシール部材を適用した複筒型緩衝器のヘッド部の縦断面図である。 一実施の形態におけるシール部材を適用した複筒型緩衝器へガスを封入する工程を説明する図である。 一実施の形態の一変形例におけるシール部材を適用した複筒型緩衝器のヘッド部の縦断面図である。

符号の説明

１ シリンダ
２ 外筒
３ ロッド
４ ロッドガイド
４ａ ロッドガイドにおける凸部
４ｂ ロッドガイドにおける環状溝
４ｃ ロッドガイドにおける凹部
４ｄ ロッドガイドにおける段部
４ｅ ロッドガイドにおける連通孔
５ シールリング
６ ベアリング
１０ シール本体
１１ シールホルダ
１２ インサートメタル
１２ａ インサートメタルにおける筒部
１２ｂ インサートメタルにおけるフランジ
１２ｃ インサートメタルにおける鍔部
１３ シールリップ
１４ ダストリップ
１５ 環状シール
１６ ガータスプリング
１７ チェックシール
Ｒ リザーバ
Ｒ１ ロッド側室
Ｓ シール部材

Claims (6)

1. 容器の開口端に嵌合されるとともに外周の環状溝内にシールリングを装着させた環状のロッドガイドに積層され、且つロッドガイドに軸支されて容器内に進退されるロッドの外周をシールするシール部材において、外径が容器内径より小径に設定された環状のインサートメタルと、ロッドの外周に摺接するとともにインサートメタルに保持されるシールリップとを有する環状のシール本体と、内周にシール本体が嵌合される環状のシールホルダとを備え、上記シールホルダをプレス加工で成形し、当該シールホルダを上記ロッドガイドの水平な上面に積層させた状態で上記容器の管端加締で固定させたことを特徴とするシール部材。
2. インサートメタルは、シールホルダの内周に嵌合する筒部と、筒部の一端から内周側へ延長されるフランジとを備え、インサートメタルのフランジよりロッドガイド側にシールリップを設け、インサートメタルのフランジより反ロッドガイド側にロッド外周に摺接するダストリップを設けたことを特徴とする請求項１に記載のシール部材。
3. シールホルダは、容器に固定される環状プレートと、環状プレートの内周からロッドガイドから離間する方向へ立ち上がる筒状のソケットと、ソケットの反ロッドガイド側の端部から内方へ突出する環状のストッパとを備えて構成され、ストッパでシール本体のロッドガイドから離間する方向への移動を規制することを特徴とする請求項１または２に記載のシール部材。
4. シールホルダの内周に密着してインサートメタルとシールホルダとの間をシールする環状シールをインサートメタルの外周に設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシール部材。
5. 容器は、シリンダの外周を覆ってシリンダとの間にシリンダ内へロッドが進退することによるシリンダ内容積変化を補償するリザーバを形成する外筒を備え、外筒に固定されるシールホルダと、シール本体との間を介してリザーバへのガス充填を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のシール構造。
6. インサートメタルに保持されるとともにロッドガイドのインサートメタルに対向する端面に押圧されて接触する環状のチェックリップを備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のシール部材。

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