JP5771118B2 - 密封装置及びこの密封装置を備える懸架装置 - Google Patents
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Description
この発明は、密封装置及びこの密封装置を備える懸架装置の改良に関する。
一般的に、上記密封装置は、輸送機器や建築物において振動を抑制するダンパや、このダンパを内蔵する懸架装置等に用いられ、ダンパや懸架装置に収容される作動流体を密封する。
例えば、自動二輪車等の鞍乗型車両には、フロントフォークと称されて前輪を懸架する懸架装置が搭載されている。この懸架装置は、アウターチューブと、このアウターチューブ内に出没可能に挿入されたインナーチューブとを有する懸架装置本体を備え、この懸架装置本体内にダンパを収容する。
また、上記懸架装置本体とダンパとの間には、温度補償や体積補償用のリザーバが形成されており、作動流体と気体が収容されている。そして、懸架装置に用いられる密封装置は、上記リザーバ内の作動流体や気体が懸架装置本体から外部側（大気側）に漏れることを防止する。
特許文献１に記載の密封装置は、アウターチューブの開口端部に保持されてインナーチューブの外周面に摺接する環状のダストシールと、同じくアウターチューブの開口端部に保持されてインナーチューブの外周面に摺接し、上記ダストシールよりも内部側（作動流体側）に配置される環状のオイルシールとからなる。
そして、上記密封装置は、上記ダストシールでインナーチューブの外周面に付着した異物を掻き落とし、上記オイルシールでインナーチューブの内周面に付着した作動流体を掻き落とす。これにより、密封装置は、オイルシールやインナーチューブの摺動面が異物で傷つき、懸架装置本体内の作動流体や気体が外部側（大気側）に漏れることを防止し、懸架装置本体を密封した状態に維持することができる。
しかしながら、上記従来の密封装置を備えるダンパや懸架装置がモトクロス用に利用される等、泥水を浴びるような過酷な使用環境下にあり、その泥水に粒子の細かい土等の微粒子が含まれる場合には、インナーチューブの外周面に微粒子が乾燥した状態でリング状に残留し、ダストシールよりも内部側（作動流体側）に持ち込まれる虞がある。そして、この微粒子がインナーチューブ（軸部材）の摺動面を傷つけ、この傷から懸架装置本体内に収容する作動流体や気体が外部側（大気側）に漏れる虞がある。
そこで、本発明の目的は、上記のような過酷な使用環境下においても、軸部材の外周面に付着した異物を確実に掻き落とすことが可能な密封装置及びこの密封装置を備える懸架装置を提供することである。
上記課題を解決するための手段は、筒部材と上記筒部材内に移動可能に挿入された軸部材との間を封止する密封装置において、上記筒部材の開口端部に保持されて環状のダストシールリップを上記軸部材の外周面に摺接させるダストシールと、上記ダストシールよりも内部側に配置されて環状のリップ部を上記軸部材の外周面に摺接可能に圧接させるスクレーパとを備え、上記リップ部の硬度は上記ダストシールリップの硬度よりも高く設定され、上記スクレーパの外周に隙間が形成されていることである。
本発明によれば、軸部材の外周面に付着した異物を確実に掻き落とすことが可能となる。また、スクレーパは、軸部材に追従して径方向に移動することもできる。
以下に本発明の一実施の形態に係る密封装置について、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品を示す。
図１に示すように、本実施の形態に係る密封装置は、筒部材たるアウターチューブ１と、このアウターチューブ１内に移動可能に挿入された軸部材たるインナーチューブ２との間を封止する。
そして、上記密封装置は、上記アウターチューブ１の開口端部に保持されて環状のダストシールリップ３１を上記インナーチューブ２の外周面に摺接させるダストシール３と、このダストシール３よりも内部側（図１中下側）に配置されて環状のリップ部４１を上記インナーチューブ２の外周面に摺接可能に圧接させるスクレーパ４とを備え、上記リップ部４１の硬度は上記ダストシールリップ３１の硬度よりも高く設定されている。尚、図１，２において、インナーチューブ２の外周面を仮想線で示しており、インナーチューブ２に当接していない自由状態の密封装置を示す。
また、本実施の形態に係る密封装置は、自動二輪車等の鞍乗型車両において、前輪を懸架するフロントフォークたる懸架装置に用いられている。このフロントフォークの基本的な構成は周知であるため、詳細に図示しないが、上記フロントフォークは、アウターチューブ１と、このアウターチューブ１内に出没可能に挿入されたインナーチューブ２とを有して伸縮可能な懸架装置本体Ｆと、この懸架装置本体Ｆ内に収容されて上記懸架装置本体Ｆの伸縮運動を抑制する図示しないダンパとを備えている。
また、同じく図示しないが、上記懸架装置本体Ｆ内と上記ダンパとの間には、リザーバが形成されており、作動流体と気体が収容されて上記ダンパの温度補償及び体積補償をしている。本実施の形態において、上記作動流体は、水、グリコール水溶液、油等の液体であり、上記気体は、窒素等の不活性ガスである。尚、上記ダンパの構成は、如何なる周知の構成を採用するとしても良く、ここでの詳細な説明を省略する。
また、上記懸架装置本体Ｆの図１中上側となる一方側開口は、図示しないキャップ部材で塞がれており、上記懸架装置本体Ｆの他方側開口は、図示しないボトム部材で塞がれる。さらに、上記懸架装置本体Ｆにおいて、アウターチューブ１とインナーチューブ２の重複部の間に形成される筒状隙間Ｔは、本発明の密封装置で塞がれる。これにより、リザーバ内の作動流体が懸架装置本体Fから外部側（大気側）に漏れることを防いでいる。
つづいて、本実施の形態に係る密封装置について詳細に説明すると、本実施の形態に係る密封装置は、筒部材たるアウターチューブ１の開口端部に保持されるダストシール３と、同じくアウターチューブ１の開口端部に保持されて、上記ダストシール３より図１中下側となる内部側（作動流体側）に直列に配置されるオイルシール５とを備える。
上記ダストシール３と上記オイルシール５とは、所定の間隔を持って配置されており、ダストシール３とオイルシール５との間に空間Ａが形成される。また、上記アウターチューブ１の開口端部内周面において、ダストシール３とオイルシール５との間には、断面コ字状の環状溝１０が形成される。
本実施の形態において、上記ダストシール３は、金属製のインサートメタル３０ａをＮＢＲ（ニトリルゴム）で被覆したものであり、このＮＢＲで形成される環状のダストシールリップ３１でインナーチューブ２の外周面に付着した異物を掻き落とす。
そして、上記ダストシール３において、上記インサートメタル３０ａを内部に有する部分がダストシール本体３０であり、環状に形成されてアウターチューブ１に嵌合される。また、このダストシール本体３０の図１中上側となる外部側（大気側）内周に、上記ダストシールリップ３１が連設されている。
また、上記ダストシールリップ３１において、最小径である内周端３１ａは、インナーチューブ２の外径よりも小径に形成されている。また、ダストシールリップ３１の外周には、内周端３１ａをインナーチューブ２に押し付けるガータスプリング６が設けられている。
さらに、上記ダストシール３において、ダストシール本体３０の図１中下側となる内部側（作動流体側）は、ダストシール本体３０に連設されたダストシールリップ３１の基部３１ｂからはみ出るように設定されており、上記基部３１ｂの内部側面３１ｃと、ダストシール本体３０内部側の内周面３０ｂとが断面逆Ｌ字状に配置されている。
つづいて、本実施の形態において、上記オイルシール５は、上記ダストシール３と同様に金属製のインサートメタル５０ａをＮＢＲで被覆したものであり、このＮＢＲで形成された環状のオイルシールリップ５１でインナーチューブ２の外周面に付着した作動流体を掻き落とす。
そして、上記オイルシール５において、上記インサートメタル５０ａを内部に有する部分がオイルシール本体５０であり、環状に形成されてアウターチューブ１に嵌合されている。また、このオイルシール本体５０の図１中上側となる外部側（大気側）内周には、上記オイルシールリップ５１が連設されている。
上記オイルシールリップ５１は、図１中上下（大気側と作動流体側）に二又に分かれて断面ク字状に形成されており、図１中上側となる外部側（大気側）に配置されるサブリップ５２と、図１中下側となる内部側（作動流体側）に配置されるメインリップ５３とを備える。これにより、本実施の形態に係るオイルシール５は、上記メインリップ５３でインナーチューブ２の外周面に付着した作動流体を掻き落とし、上記サブリップ５２でインナーチューブ２の外周面に付着した異物を掻き落とすことができる。
そして、上記サブリップ５２において、最小径である内周端５２ａは、インナーチューブ２の外径よりも小径に形成されている。他方、上記メインリップ５３においても、最小径である内周端５３ａは、インナーチューブ２の外径よりも小径に形成されている。また、メインリップ５３の外周には、内周端５３ａをインナーチューブ２に押し付けるガータスプリング７が設けられている。
さらに、上記オイルシール５において、オイルシール本体５０におけるオイルシールリップ５１側の外部側面５０ｂには、環状の溝５ａが形成されている。
ところで、本実施の形態における密封装置は、ダストシール３とオイルシール５との間に、これらと直列に配置される環状のスクレーパ４を備えている。このスクレーパ４は、上記ダストシールリップ３１を形成するＮＢＲよりも硬度が高いＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）で形成されている。
上記スクレーパ４は、環状のスクレーパ本体４０と、このスクレーパ本体４０の内周に連設され図１中上側となる外部側（大気側）に向けて傾斜する環状のリップ部４１とからなる。そして、このスクレーパ４において、リップ部４１の内周端４１ａが最小径であり、インナーチューブ２の外径よりも小径に形成されている。
また、上記リップ部４１において、上記内周端４１ａを頂点として交わる外部側面４１ｂと内周面４１ｃは、鋭角に交わっている。さらに、図２に示すように、リップ部４１の外部側面４１ｂとインナーチューブ２の外周面とのなす角度ａは、リップ部４１の内周面４１ｃとインナーチューブ２の外周面とのなす角度ｂよりも大きくなるよう設定されている。
また、スクレーパ本体４０には、図１中下側である内部側（作動流体側）に突出するストッパ４０ｂが形成されており、このストッパ４０ｂは、その先端がオイルシール５の溝５ａに当接可能であるが、サブリップ５２と干渉しないようになっている。
さらに、スクレーパ本体４０の外径は、ダストシール本体３０の内径よりも小径に形成されている。このため、スクレーパ４は、スクレーパ本体４０の図１中上側である外部側面４０ｃがダストシールリップ３１の基部３１ｂの内部側面３１ｃに当接する位置から、スクレーパ本体４０におけるストッパ４０ｂの先端がオイルシール５の溝５ａに当接する位置まで、インナーチューブ２に追従して軸方向（図１中上下方向）に移動することができる。
また、スクレーパ４の外周、即ち、スクレーパ本体４０の外周面（符示せず）とダストシール本体３０の内周面３０ｂとの間には、筒状の隙間Ｌが形成されており、スクレーパ４は、インナーチューブ２に追従して径方向（図１中左右方向）に移動することもできる。尚、上記隙間Ｌは、オイルシール５とダストシール３との間に形成される空間Ａに連通している。
次に、本実施の形態に係る密封装置の作用効果について説明する。本実施の形態に係る密封装置は、ダストシール３と、このダストシール３よりも内部側（作動流体側）に配置されるスクレーパ４とを備えている。そして、スクレーパ４のリップ部４１の硬度がダストシールリップ３１の硬度よりも高く設定されていることから、ダストシールリップ３１で掻き落としきれなかった異物をスクレーパ４で掻き落とすことができる。
したがって、本実施の形態に係る密封装置は、軸部材たるインナーチューブ２の外周面に付着した異物を従来よりも確実に掻き落とすことが可能となる。
また、図示しないが、ダストシール３よりも外部側（大気側）にスクレーパ４が配置される場合には、粒径の大きい異物でスクレーパ４が傷つけられる虞がある。しかしながら、本発明においては、ダストシール３よりも内部側（作動流体側）にスクレーパ４が配置されることから、粒径の大きい異物をダストシール３で掻き落とし、スクレーパ４が損傷することを防止することができる。
また、本実施の形態においては、スクレーパ４におけるリップ部４１の内周端４１ａの内径がインナーチューブ２の外径よりも小径に形成されて締代が設けられ、リップ部４１がインナーチューブ２の外周面に圧接されているとともに、スクレーパ４の外周が拘束されておらず、スクレーパ４の外周に空間Ａと連通する筒状の隙間Ｌが形成されている。
このため、スクレーパ４は、インナーチューブ２に追従して移動することができ、インナーチューブ２とスクレーパ４との接触状態を維持しながら、インナーチューブ２とスクレーパ４との間に隙間が生じることを防止することができる。
また、本実施の形態においては、スクレーパ４がダストシール３とオイルシール５との間を移動することができることから、フロントフォークの圧縮時には、スクレーパ４がオイルシール５に当接するまでインナーチューブ２とともに移動する。そして、スクレーパ４は、オイルシール５に当接すると、このオイルシール５に支えられた状態でインナーチューブ２の外周面に付着した異物を掻き落とす。そして、このとき、スクレーパ４がダストシール３から離れていることから、スクレーパ４で掻き落とした異物を隙間Ｌを介して空間Ａに移動させることが可能となる。
また、本実施の形態においては、アウターチューブ１の開口端部内周面におけるダストシール３とオイルシール５との間に環状溝１０が形成されていることから、空間Ａの容積を大きくしてより多くの異物を収容することができる。
また、本実施の形態においては、上記スクレーパ本体４０にストッパ４０ｂが形成されており、このストッパ４０ｂがオイルシール５の溝５ａに当接可能であるため、スクレーパ４がオイルシールリップ５１に干渉することを避けることが可能となる。
また、本実施の形態のスクレーパ４においては、リップ部４１の外部側面４１ｂと内周面４１ｃが鋭角に交わり、上記外部側面４１ｂとインナーチューブ２の外周面とのなす角度は、上記内周面４１ｃとインナーチューブ２の外周面とのなす角度よりも大きくなるよう設定されていることから、インナーチューブ２の外周面に付着した異物をより掻き落とし易くすることが可能となる。
また、本実施の形態においては、スクレーパ４がＰＴＦＥ製であることから、スクレーパ４とインナーチューブ２との間に働く摩擦力を低減することが可能となる。
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱することなく改造、変形及び変更を行うことができることは理解すべきである。
例えば、上記実施の形態において、密封装置が自動二輪車用のフロントフォークに利用されるとしたが、他の如何なる懸架装置やダンパに本発明の密封装置を利用するとしても良い。
また、上記実施の形態において、筒部材がアウターチューブ１、軸部材がインナーチューブ２であり、密封装置がアウターチューブ１とインナーチューブ２の重複部の間に形成される筒状隙間Ｔを塞ぐとしたがこの限りではなく、筒部材をシリンダ、軸部材をシリンダ内に挿入されるピストンロッドとし、密封装置がシリンダとピストンロッドとの間を塞ぐとしても良い。
また、上記実施の形態においては、スクレーパ４がダストシール３とオイルシール５との間をインナーチューブ（軸部材）２に追従して移動可能であるとしているが、アウターチューブ（筒部材）１側に固定されていても良く、この場合においては、オイルシール５の外部側面５０ｂに溝５ａを形成する必要がない。
また、上記実施の形態のように、スクレーパ４がインナーチューブ２に追従して移動する場合において、スクレーパ４とオイルシールリップ５１との干渉を避けることができれば、溝５ａやストッパ４０ｂ以外の構成を採用するとしても良い。
また、ダストシール３、オイルシール５及びスクレーパ４を形成する素材は、上記の限りではなく、スクレーパ４のリップ部４１の硬度がダストシール３のダストシールリップ３１の硬度よりも高く設定されていれば良く、適宜素材を選択することが可能であり、また、上記スクレーパ４のリップ部４１やスクレーパ本体４０の形状も適宜選択することが可能である。
また、上記実施の形態においては、アウターチューブ１に環状溝１０を設けることで空間Ａの容積を大きくし、異物を収容するスペースを確保しているが、アウターチューブ１に空間Ａと外部側（大気側）とを連通する排出路を設け、この排出路から空間Ａの異物を排出できるようにしても良い。
Ａ 空間
Ｌ 隙間
Ｔ 筒状隙間
１ アウターチューブ（筒部材）
２ インナーチューブ（軸部材）
３ ダストシール
４ スクレーパ
５ オイルシール
５ａ 溝
６，７ ガータスプリング
１０ 環状溝
３０ ダストシール本体
３０ａ，５０ａ インサートメタル
３１ ダストシールリップ
３１ａ，４１ａ，５２ａ，５３ａ 内周端
３１ｂ 基端部
３１ｃ 内部側面
４０ スクレーパ本体
４０ｂ ストッパ
４０ｃ，４１ｂ，５０ｂ 外部側面
４１ リップ部
４１ａ 内周端
４１ｃ 内周面
５０ オイルシール本体
５１ オイルシールリップ
５２ メインリップ
５３ サブリップ
Ｌ 隙間
Ｔ 筒状隙間
１ アウターチューブ（筒部材）
２ インナーチューブ（軸部材）
３ ダストシール
４ スクレーパ
５ オイルシール
５ａ 溝
６，７ ガータスプリング
１０ 環状溝
３０ ダストシール本体
３０ａ，５０ａ インサートメタル
３１ ダストシールリップ
３１ａ，４１ａ，５２ａ，５３ａ 内周端
３１ｂ 基端部
３１ｃ 内部側面
４０ スクレーパ本体
４０ｂ ストッパ
４０ｃ，４１ｂ，５０ｂ 外部側面
４１ リップ部
４１ａ 内周端
４１ｃ 内周面
５０ オイルシール本体
５１ オイルシールリップ
５２ メインリップ
５３ サブリップ
Claims (6)
- 筒部材と上記筒部材内に移動可能に挿入された軸部材との間を封止する密封装置において、
上記筒部材の開口端部に保持されて環状のダストシールリップを上記軸部材の外周面に摺接させるダストシールと、
上記ダストシールよりも内部側に配置されて環状のリップ部を上記軸部材の外周面に摺接可能に圧接させるスクレーパとを備え、
上記リップ部の硬度は上記ダストシールリップの硬度よりも高く設定され、
上記スクレーパの外周に隙間が形成されていることを特徴とする密封装置。 - 上記筒部材の開口端部における上記スクレーパよりも内部側に保持されて環状のオイルシールリップを上記軸部材の外周面に摺接させるオイルシールと、上記オイルシールと上記ダストシールとの間に形成されて上記隙間に連通する空間とを備え、
上記スクレーパは、上記ダストシールと上記オイルシールとの間を上記軸部材に追従して移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。 - 上記スクレーパは、環状のスクレーパ本体と、上記スクレーパ本体の内周に連設されて外部側に向けて傾斜する上記リップ部とを有しており、
上記スクレーパ本体には内部側に突出するストッパが形成され、
上記ストッパは、上記オイルシールの外部側面に形成された溝に当接可能であることを特徴とする請求項２に記載の密封装置。 - 上記リップ部において、その内周端を頂点として交わる外部側面と内周面は鋭角に交わっており、
上記リップ部の上記外部側面と上記軸部材の外周面とのなす角度は、上記リップ部の上記内周面と上記軸部材の外周面とのなす角度よりも大きくなるよう設定されていることを特徴とする請求項３に記載の密封装置。 - 上記スクレーパはＰＴＦＥ製であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の密封装置。
- アウターチューブと、上記アウターチューブ内に移動可能に挿入されたインナーチューブとを有して伸縮可能な懸架装置本体と、上記懸架装置本体内に収容されて上記緩衝器本体の伸縮運動を抑制するダンパとを備える懸架装置であって、
上記アウターチューブ及び上記インナーチューブはそれぞれ上記筒部材及び上記軸部材であり、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の密封装置を備えることを特徴とする懸架装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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