特許 7166888 オイルシール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-28

(45)【発行日】2022-11-08

(54)【発明の名称】オイルシール

(51)【国際特許分類】

   F16F 9/36 20060101AFI20221031BHJP

   F16F 9/32 20060101ALI20221031BHJP

   F16J 15/3204 20160101ALI20221031BHJP

【ＦＩ】

F16F9/36

F16F9/32 K

F16J15/3204 101

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018215762

(22)【出願日】2018-11-16

(65)【公開番号】P2020085033

(43)【公開日】2020-06-04

【審査請求日】2021-09-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000004385

【氏名又は名称】ＮＯＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179970

【弁理士】

【氏名又は名称】桐山 大

(74)【代理人】

【識別番号】100071205

【弁理士】

【氏名又は名称】野本 陽一

(72)【発明者】

【氏名】三浦 竜也

【審査官】杉山 豊博

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２１４６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２２３２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６８８９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｆ ９／３６

Ｆ１６Ｆ ９／３２

Ｆ１６Ｊ １５／３２０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外筒にかしめられて内面側を前記外筒内のオイル室に対面させ、前記外筒に軸方向に沿って移動自在に収納されるロッドを取り囲む金属環と、
前記金属環の内面に非固定で接触する位置に配置されて前記金属環の内周側の縁よりも内周側に延び、前記ロッドに密接するシールリップを内周側に有する環状の弾性体と、
前記金属環の内面に設けられ、前記弾性体の外周面を位置規制する環状の規制部と、
を備え、
前記規制部は、前記弾性体よりも前記金属環の外周側の内面に平坦面同士で接触し、前記金属環の内面と軸ずれを規制する方向に凹凸で嵌合している、
ことを特徴とするオイルシール。

【請求項2】

前記規制部は、前記金属環の内面における突出する形状を有する前記金属環の外周側の一部である、
ことを特徴とする請求項１に記載のオイルシール。

【請求項3】

前記弾性体は、異なる材料によって生成された外周側の部材と内周側の部材とに分割されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のオイルシール。

【請求項4】

前記規制部は、前記外筒の内壁に密接する外周リップを固着している、
ことを特徴とする請求項１に記載のオイルシール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オイルシールに関する。

【背景技術】

【0002】

例えばショックアブソーバに用いられるオイルシールは、外筒内に設けられたオイル室を密封する。ド・カルボン方式と呼ばれる単筒式のショックアブソーバでは、オイル室はフリーピストンによってガス室と仕切られ、ピストンロッドを往復動自在に収納する。オイルシールは、外筒の開口から外部に延びるピストンロッドのロッドの外周面にリップ端を密接させ、外筒とロッドとの間の隙間を密封する。

【0003】

図４は、単筒式のショックアブソーバに用いられるオイルシール１の一例を示す垂直断面図である。外筒２とロッド３（一点鎖線で示す）との間の部分のみを部分断面図にして示している。このオイルシール１は、ゴム状弾性材料によって生成された弾性体４を金属環５に加硫接着している。弾性体４はシールリップ６、ダストリップ７、及び外周リップ８を有している。

【0004】

シールリップ６と外周リップ８とは、金属環５の下面に設けられた弾性体４の一部である。シールリップ６は金属環５の内周側に設けられ、ロッド３に密接している。外周リップ８は金属環５の外周側に設けられ、外筒２の内壁に密接している。

【0005】

ダストリップ７は、金属環５の上面に設けられた弾性体４の一部である。ダストリップ７は金属環５の内周側に設けられ、ロッド３に密接している。シールリップ６とダストリップ７とは金属環５の内周面に膜状に加硫接着された弾性体４によってつながっており、この部分よりも金属環５の内周側に向けて延びている。シールリップ６が延びる方向は斜め下方であり、ダストリップ７が延びる方向は斜め上方である。

【0006】

オイルシール１は外筒２にかしめられ、外筒２とロッド３との間に開いた隙間を密封している。図４中、オイルシール１をかしめている外筒２の端部を符号９で示す。このような固定構造上、オイルシール１には金属環５が必須である。

【0007】

単筒式のショックアブソーバに用いられるオイルシールは、例えば特許文献１～３にも開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２００５－２７３６９２号公報

【文献】特開平１０－０８２４６７号公報

【文献】特開２０１１－２１４６３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

単筒式のショックアブソーバでは、シールリップが高圧を受けて大きく変形する。このためシールリップのうち、例えば金属環の内周側の縁に接触する部分に応力が集中する。オイルシールの耐久性を向上させるためには、このような応力集中を生じさせないようにすることが望ましい。図４中、弾性体に応力の集中を生じさせる金属環５の縁を符号Ｅで示す。

【0010】

特許文献１に記載されたオイルシールは、金属環（座金４１）の内周側の縁から離れた位置に、シールリップ（主リップ４２）を有する弾性体（基部４２ａ）を加硫接着している（文献１の段落［００１７］［００１８］参照）。このような構造上、弾性体は金属環の内周側の縁に接着されず、この部分に生じがちな応力集中を回避することができる。

【0011】

しかしながら弾性体には、金属環に加硫接着された部分に応力が集中することもある。

【0012】

この点特許文献２、３に記載されたオイルシールは、シールリップを有する弾性体を金属環に固定しない。

【0013】

特許文献２に記載されたオイルシールは、シールリップを有する弾性体（フッ素ゴムシール６）を金属環（座金２）に固定せず、嵌め込みによって保持するようにしている（文献２の段落［００２１］参照）。しかも弾性体は、内周側の縁から離れた位置で金属環に接触している。

【0014】

特許文献３に記載されたオイルシールは、シールリップを有する弾性体（内周側非接触シール部材１７３とメインシール１８）を二分割し、金属環（補強部材１６１）には外周側の弾性体（内周側非接触シール部材１７３）のみを加硫接着し、内周側の弾性体（メインシール１８）をフリーの状態にしている（文献１の段落［００２７］［００３３］参照）。しかも弾性体は、内周側の縁から離れた位置で金属環に接触している。

【0015】

特許文献２、３に記載されたオイルシールは、金属環の内周側の縁よりも外周側で弾性体を金属環に接触させている。このため金属環の内周側の縁の部分は、何物にも覆われていない状態になっている。この部分を弾性体で覆うことができれば、各部をより万全に保護することができる。その一方で、応力集中を回避するためには、この部分に弾性体を加硫接着することは望ましくない。応力集中の回避と各部の保護とを両立させ得る改善策が求められる。

【0016】

本発明の課題は、金属環の内周側の縁を覆う弾性体に設けたシールリップが高圧を受けたとしても、金属環の縁などに接触する部分に応力を集中させにくくすることである。

【課題を解決するための手段】

【0017】

オイルシールの一態様は、外筒にかしめられて内面側を前記外筒内のオイル室に対面させ、前記外筒に軸方向に沿って移動自在に収納されるロッドを取り囲む金属環と、前記金属環の内面に非固定で接触する位置に配置されて前記金属環の内周側の縁よりも内周側に延び、前記ロッドに密接するシールリップを内周側に有する環状の弾性体と、前記金属環の内面に設けられ、前記弾性体の外周面を位置規制する環状の規制部とを備え、前記規制部は、前記弾性体よりも前記金属環の外周側の内面に平坦面同士で接触し、前記金属環の内面と軸ずれを規制する方向に凹凸で嵌合している。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、金属環の内周側の縁を覆う弾性体に設けたシールリップが高圧を受けたとしても、金属環の縁などに接触する部分に応力を集中させにくくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施の形態のオイルシールが用いられる単筒式のショックアブソーバの一例を断面にして示す模式図。

【図2】オイルシールの実施の一形態を示す垂直断面図。

【図3】オイルシールの別の実施の一形態を示す垂直断面図。

【図4】単筒式のショックアブソーバに用いられるオイルシールの従来の一例を示す垂直断面図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

実施の一形態を図１及び図２に基づいて説明する。本実施の形態は、ド・カルボン方式と呼ばれる単筒式のショックアブソーバへの適用に適したオイルシールの一例である。

【0021】

［ショックアブソーバ］
図１に示すように、単筒式のショックアブソーバ１１は、両端が開口した円筒形状を有する金属製の外筒２１の内部に、ピストンロッド３１を収納している。ピストンロッド３１は金属製のロッド３２を備え、その先端に円板状のピストン３３を固定した構造物である。ピストンロッド３１のピストン３３側の端部は外筒２１の内部に収納され、反対側の端部は外筒２１の一方の開口から外部に飛び出している。ピストン３３の外周面は、外筒２１の内壁にスライド移動自在に接触している。ピストン３３が外筒２１の内部で往復動することで、外筒２１からのロッド３２の伸縮量が可変する。

【0022】

外筒２１の内部空間は、フリーピストン４１によって二分割されている。二分割された一方の空間にはオイルＯが満たされ、もう一方の空間にはガスＧが充填されている。オイルＯが満たされている空間はオイル室４２、ガスＧが充填されている空間はガス室４３である。オイル室４２は、外筒２１の一方の開口に設けられたオイルシール１０１とフリーピストン４１とによって画された空間によって規定される。ガス室４３は、外筒２１のもう一方の開口を塞ぐキャップ２２とフリーピストン４１とによって画された空間によって規定される。フリーピストン４１は外筒２１の内壁に密接し、外筒２１の内部空間を仕切る姿勢を維持したまま軸方向に沿ってスライド移動する。

【0023】

外筒２１の一端側の開口には、ロッド３２を貫通させて案内するロッドガイド２３が固定されている。ロッドガイド２３はオイルシール１０１よりも外筒２１の内部側、つまりオイル室４２内に配置されている。オイル室４２内には、ピストンロッド３１のピストン３３も配置されている。ロッド３２はピストン３３とロッドガイド２３とによって自由な動きを拘束され、外筒２１と同心上を往復移動自在である。ピストン３３には複数個のオリフィス３４が設けられている。ロッド３２とともにピストン３３がオイル室４２内を移動するとき、オイルＯはオリフィス３４を通り抜ける。

【0024】

ショックアブソーバ１１は、外筒２１とロッド３２とのいずれか一方が車体の側に固定され、もう一方がサスペンションの側に固定されて使用される。

【0025】

［オイルシールの実施の一形態］
ショックアブソーバ１１に用いるオイルシール１０１の実施の一形態を図２に基づいて説明する。

【0026】

図２に示すように、オイルシール１０１は、円環状をした金属製の金属環１１１に、各種リップを有する複数個の弾性体１２１が固定され、あるいは組み込まれた構造を有している。オイルシール１０１は、外筒２１の一端側で金属環１１１がかしめられ、ロッドガイド２３との間に挟まれて固定されている。図２中、オイルシール１０１の金属環１１１をかしめている外筒２１の端部を符号２４で示す。

【0027】

金属環１１１は、円環状の板金の一部を切削加工して製作されている。切削加工されているのは、外筒２１の内部側、つまりオイル室４２に対面する金属環１１１の内周側領域である。本実施の形態では、切削加工された内周側を窪み１１２と呼び、窪み１１２に隣接する切削加工されない外周側を規制部１１３と呼ぶ。オイル室４２側を向いた金属環１１１の面は、規制部１１３の面も窪み１１２内の面も、金属環１１１の内面１１１ａである。

【0028】

弾性体１２１は、ゴム状弾性材料によって成形されており、シールリップ１３１、ダストリップ１４１、及び外周リップ１５１を有する三種類の領域に分割されている。

【0029】

シールリップ１３１は、窪み１１２に配置された二つの環状部材を組み合わせた弾性体１２１Ａによって生成されている。二つの環状部材の一方は基部１２１Ａａ、もう一方はリップ部１２１Ａｂである。基部１２１Ａａは外周側の部材、リップ部１２１Ａｂは内周側の部材である。

【0030】

基部１２１Ａａは、窪み１１２内で、金属環１１１の内面１１１ａの外周側の領域に接触する。リップ部１２１Ａｂは、窪み１１２内で、金属環１１１の内面１１１ａの内周側の領域に接触する。断面形状で見た基部１２１Ａａは、縦方向の高さ寸法と横方向の幅寸法とが１：２程度の縦横比を有している。これに対して断面形状で見たリップ部１２１Ａｂの同様の縦横比は、２：１程度である。その結果、基部１２１Ａａとリップ部１２１Ａｂとはほぼ同一の高さ寸法を有していることから、基部１２１Ａａとリップ部１２１Ａｂとの幅寸法は、４：１程度の比率を示す。したがって金属環１１１の内面１１１ａに対する接触面積は、４：１程度の比率で、リップ部１２１Ａｂよりも基部１２１Ａａの方が大きい。

【0031】

基部１２１Ａａとリップ部１２１Ａｂとは、外筒２１の内部方向に向けて径を縮小する傾斜面１２２ａ，１２２ｂによって互いに接合し、互いの傾斜面１２２ａ，１２２ｂに設けた凹凸嵌合構造によって嵌り合っている。基部１２１Ａａはその内周面である傾斜面１２２ａに凹溝１２３を有し、リップ部１２１Ａｂはその外周面である傾斜面１２２ｂに凸条１２４を有している。これらの凹溝１２３と凸条１２４とは、金属環１１１の内面１１１ａに接触する側に寄せて設けられている。

【0032】

リップ部１２１Ａｂは、その内周面も外筒２１の内部方向に向けて径を縮小する形状を有しており、外筒２１の内部側に寄った最も径の縮小した領域に、環状のリップ端１３２を設けている。リップ端１３２は、図２に示す締め代でロッド３２の外周面に密接している。

【0033】

基部１２１Ａａとリップ部１２１Ａｂとを組み合わせたシールリップ１３１は、金属環１１１には固定されず、ロッドガイド２３との間に挟まれて窪み１１２に収納された状態を維持する。このとき金属環１１１の内面１１１ａに接するリップ部１２１Ａｂの領域は、金属環１１１の内周側の縁Ｅよりも内周側に延びている。つまりリップ部１２１Ａｂは、金属環１１１の内周面よりも外周側に退避していない。

【0034】

弾性体１２１Ａは、基部１２１Ａａとリップ部１２１Ａｂとを異なる材料によって成形している。基部１２１Ａａの材料には、例えばニトリル・ブタジエン・ゴム（ＮＢＲ）が用いられている。リップ部１２１Ａｂの材料には、例えばフッ素ゴムが用いられている。

【0035】

ダストリップ１４１は、金属環１１１の内周側に加硫接着された弾性体１２１Ｂによって生成されている。弾性体１２１Ｂが加硫接着されているのは、窪み１１２と反対側の外面１１１ｂ側である。弾性体１２１Ｂは、その内周面を外筒２１の外側に向けて斜めに延ばしており、斜めに延びた先端領域に環状のリップ端１４２を設けている。リップ端１４２は、図２に示す締め代でロッド３２の外周面に密接している。

【0036】

ダストリップ１４１を生成する弾性体１２１Ｂは、金属環１１１の内周面にまで回り込み、この内周面を覆っている。この部分も、金属環１１１に加硫接着されている。

【0037】

外周リップ１５１は、金属環１１１の外周側に加硫接着された弾性体１２１Ｃによって生成されている。弾性体１２１Ｃが加硫接着されているのは、金属環１１１の内面１１１ａの側である。弾性体１２１Ｃは、その外周面を外筒２１の内部側に向けて斜めに延ばしており、斜めの延びた先端領域にリップ端１５２を設けている。リップ端１５２は、外筒２１の内壁に密接している。

【0038】

このような構成において、ショックアブソーバ１１は、図示しないサスペンションの動きに応じて外筒２１内にロッド３２が進退し、これに応じてピストン３３が外筒２１内をスライド移動する。このときロッド３２が侵入した体積分のオイルＯがフリーピストン４１を押し下げ、ガス室４３を圧縮する。サスペンションの縮み側及び伸び側の減衰力は、ピストン３３に設けられたオリフィス３４を通過するオイルＯの速度によって制御される。

【0039】

サスペンションに伸び側の入力が加わったとき、ロッド３２は外筒２１からの引き出し方向に移動するため、オイル室４２内では、追従するピストン３３のスライド移動によってオイルシール１０１の側のオイルＯが加圧される。これによってシールリップ１３１は高圧を受けて大きく変形する。このときシールリップ１３１の弾性体１２１Ａのうちリップ部１２１Ａｂは、金属環１１１の内周側の縁Ｅに接触している。リップ部１２１Ａｂのうち金属環１１１の内面１１１ａに接触する領域は、縁Ｅよりも内周側に延びているからである。このような構造上、シールリップ１３１が高圧を受けて大きく変形すると、縁Ｅに接触する部分に応力が集中しようとする。

【0040】

これに対して本実施の形態の弾性体１２１Ａは、金属環１１１に固定されていないので変形の自由度が高い。このため弾性体１２１Ａには、金属環１１１の内周側の縁Ｅに接触する領域にも、その他の領域にも応力を集中させにくくすることができる。

【0041】

本実施の形態のオイルシール１０１は、つぎのような作用効果を有している。

【0042】

金属環１１１の内面１１１ａに接する弾性体１２１Ａ（リップ部１２１Ａｂ）の領域は、金属環１１１の内周側の縁Ｅよりも内周側に延びている。したがって金属環１１１の内周面に対するロッド３２の衝突を防止することができる。

【0043】

規制部１１３は、金属環１１１の内面における突出する形状を有する金属環１１１の外周側の一部である。したがって金属環１１１を切削加工するだけで、別部品を設けることなく規制部１１３を得ることができる。

【0044】

弾性体１２１Ａは、異なる材料によって生成された外周側の部材（基部１２１Ａａ）と内周側の部材（リップ部１２１Ａｂ）とに分割されている。したがって基部１２１Ａａとリップ部１２１Ａｂとに最適な性格を与えることができる。本実施の形態では、リップ部１２１Ａｂをフッ素ゴムで生成することで、耐熱性に優れたシールリップ１３１を得ることができる。耐熱性は、ロッド３２に対して摺動を繰り返すシールリップ１３１の耐久性を維持するうえで、大きな優位性を持つ。その反面、フッ素ゴムは冷間時に柔軟性を低下させる。このためシールリップ１３１を構成する弾性体１２１全体をフッ素ゴムで製作すると、冷間時に弾力性が低下し、ロッド３２との間の摺動抵抗を増大させる可能性がある。そこで本実施の形態では、耐寒性に優れたニトリル・ブタジエン・ゴム（ＮＢＲ）によって基部１２１Ａａを生成し、冷間時、シールリップ１３１を構成する弾性体１２１の柔軟性を維持し得るようにした。これによって季節を問わず、ロッド３２との間の摺動抵抗の増大を回避することができる。

【0045】

規制部１１３は、外筒２１の内壁に密接する外周リップ１５１を固着している。したがって外周リップ１５１の保持を規制部１１３に兼ねさせることができ、部品点数の削減を図ることができる。

【0046】

［オイルシールの別の実施の一形態］
ショックアブソーバ１１に用いるオイルシール１０１の別の実施の一形態を図３に基づいて説明する。図２に示す実施の形態と同一部分と同一符号で示し、説明も省略する。

【0047】

本実施の形態が図２に示す実施の形態と相違する点は、金属環１１１及び規制部１１３である。図２に示す実施の形態の金属環１１１は、切削加工で窪み１１２を形成し、切削加工しなかった部分を規制部１１３としている。これに対して本実施の形態の金属環１１１は切削加工されておらず、板金としてプレス加工されたままの形態を残している。よって金属環１１１には窪み１１２も規制部１１３も設けられていない。

【0048】

本実施の形態の規制部１１３は、金属環１１１とは別体で設けられた金属製のリング２０１によって生成されている。リング２０１は、断面形状で見ると縦横比が１：２程度の平べったい形状を有している。このようなリング２０１は、金属環１１１の外周側の領域で、上面２０１ａを金属環１１１の内面１１１ａに面接触させて配置されている。金属環１１１の内面１１１ａとリング２０１の上面２０１ａとは、ともに平坦面である。

【0049】

互いに面接触する金属環１１１の内面１１１ａとリング２０１の上面２０１ａとの間には、嵌合部２１１が設けられている。嵌合部２１１は、金属環１１１の内面１１１ａに設けられた凹部２１１ａと、リング２０１の上面２０１ａに設けられた凸部２１１ｂとの組み合わせである。凹部２１１ａと凸部２１１ｂとは凹凸嵌合し、リング２０１の軸ずれを規制する。

【0050】

金属環１１１のみならず、リング２０１もプレス加工によって製造される。プレス加工に際しては、嵌合部２１１も同時に作製可能である。

【0051】

金属環１１１とは別体で設けられたリング２０１は、シールリップ１３１と共にロッドガイド２３によって抜け止めされる。

【0052】

このような構成において、金属環１１１に切削加工を施すことなく規制部１１３を得ることができるため、金属環１１１の加工工程を減らすことができる。また金属環１１１とリング２０１とは共にプレス加工によって製造可能で、プレス加工によって嵌合部２１１まで作製することができる。よって製造の容易化を図ることができる。

【符号の説明】

【0053】

１１ ショックアブソーバ
２１ 外筒
２２ キャップ
２３ ロッドガイド
３１ ピストンロッド
３２ ロッド
３３ ピストン
３４ オリフィス
４１ フリーピストン
４２ オイル室
４３ ガス室
１０１ オイルシール
１１１ 金属環
１１１ａ 内面
１１１ｂ 外面
１１２ 窪み
１１３ 規制部
１２１ 弾性体
１２１Ａ 弾性体
１２１Ａａ 基部（外周側の部材）
１２１Ａｂ リップ部（内周側の部材）
１２１Ｂ 弾性体
１２１Ｃ 弾性体
１２２ａ 傾斜面
１２２ｂ 傾斜面
１２３ 凹溝
１２４ 凸条
１３１ シールリップ
１３２ リップ端
１４１ ダストリップ
１４２ リップ端
１５１ 外周リップ
１５２ リップ端
２０１ リング
２１１ 嵌合部
２１１ａ 凹部
２１１ｂ 凸部
Ｇ ガス
Ｏ オイル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】