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(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】2023-12-20
(45)【発行日】2023-12-28
(54)【発明の名称】密封装置
(51)【国際特許分類】
   F16J 15/3204 20160101AFI20231221BHJP
   F16J 15/18 20060101ALI20231221BHJP
   F16J 15/3252 20160101ALI20231221BHJP
【FI】
F16J15/3204 101
F16J15/18 A
F16J15/3252
【請求項の数】 4
(21)【出願番号】P 2019232265
(22)【出願日】2019-12-24
(65)【公開番号】P2021099153
(43)【公開日】2021-07-01
【審査請求日】2022-10-24
(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】100088616
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邉 一平
(74)【代理人】
【識別番号】100154829
【弁理士】
【氏名又は名称】小池 成
(74)【代理人】
【識別番号】100132403
【弁理士】
【氏名又は名称】永岡 儀雄
(74)【代理人】
【識別番号】100189289
【弁理士】
【氏名又は名称】北尾 拓洋
(72)【発明者】
【氏名】森 達也
【審査官】山田 康孝
(56)【参考文献】
【文献】特開平10-082467(JP,A)
【文献】特開2005-090569(JP,A)
【文献】特公昭37-013814(JP,B1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16J 15/3204-15/3236
F16J 15/16-15/32
F16J 15/324-15/3296
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
2つの端部のうち一方の端部が閉鎖され他方の端部が開放された円筒形状を有する円筒部材と、該円筒部材の中心軸上に配置され該円筒部材に対して前記中心軸の方向に相対的に移動可能な軸部材と、の間の環状の隙間をシールすることで、前記円筒部材の内部に外部から遮断された密封空間を形成する密封装置において、
前記軸部材を取り巻きつつ該軸部材から前記円筒部材の内壁に向かって延在する環状形状を有する環状部材と、
前記軸部材に対して摺動可能な態様で圧接しつつ前記軸部材を取り巻くとともに、前記密封空間側を向いた前記環状部材の面である内側面上に配置された、弾性材料からなる主リップと、
前記軸部材に対して摺動可能な態様で圧接しつつ前記軸部材を取り巻くとともに、前記環状部材の前記内側面の反対側の面である外側面上に固定された、弾性材料からなるダストリップと、
前記円筒部材の前記内壁の側を向いた前記主リップの外周面の全面に接した状態で該主リップを取り巻くとともに、前記円筒部材の前記内壁に圧接した状態で前記環状部材の前記内側面上に配置された、弾性材料からなる外周リップであって、前記環状部材の前記内側面側を向いた面とは反対側の前記密封空間側を向いた密封空間側面において、前記円筒部材の前記内壁に圧接しつつ該内壁に沿って前記環状部材の前記内側面から遠ざかる方向に突出した突出圧接端部を有する外周リップと、
前記外周リップの前記密封空間側面に対向した位置に設けられ、前記軸部材を取り巻きつつ該軸部材から前記円筒部材の前記内壁に向かって延在する環状のワッシャー部材であって、前記円筒部材の前記内壁側を向いた周縁部の少なくとも一部が前記外周リップの前記突出圧接端部に圧接して前記円筒部材の前記内壁からの前記突出圧接端部の乖離を抑えるワッシャー部材、とを備えた密封装置。
【請求項2】
前記ワッシャー部材の前記周縁部は、前記円筒部材の前記内壁に接触する第1端部と、該第1端部から分岐して前記外周リップの前記突出圧接端部に圧接する第2端部とを有するものである請求項1記載の密封装置。
【請求項3】
前記第2端部は、前記外周リップの前記突出圧接端部の全周にわたって該突出圧接端部に圧接するものである請求項2記載の密封装置。
【請求項4】
前記ワッシャー部材は、前記外周リップの前記突出圧接端部に圧接する前記周縁部の前記少なくとも一部を除き、前記外周リップの前記密封空間側面から離間している請求項1~3のいずれかに記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、円筒部材と、円筒部材の中心軸上に配置され円筒部材に対して中心軸の方向に相対的に移動可能な軸部材と、の間の環状の隙間をシールすることで、円筒部材の内部に密封空間を形成する密封装置に関する。
【背景技術】
【0002】
円筒部材と、円筒部材の中心軸上に配置され円筒部材に対して中心軸の方向に相対的に移動可能な軸部材と、の間の環状の隙間をシールすることで、円筒部材の内部に密封空間を形成する密封装置が従来から知られている(たとえば特許文献1の図3参照)。
【0003】
こうした密封装置を利用した典型例として油圧緩衝器(ショックアブソーバ)がよく知られている。油圧緩衝器では、密封空間に油などの流体を封入しておき、軸部材に伝わった、密封空間を押しつぶそうとする中心軸方向の衝撃を、封入した流体の流体抵抗を利用して緩和することができる。以下、油圧緩衝器に適用された密封装置を例にとって従来の密封装置について詳しく説明する。
【0004】
図3は、従来の密封装置201が適用された油圧緩衝器200の構成を表す模式的な断面図である。
【0005】
図3の油圧緩衝器200は、従来の密封装置201、軸部材202、および円筒部材203を備えている。軸部材202は、円筒部材203の中心軸204上に配置され円筒部材203に対して中心軸204の方向に相対的に移動可能な部材であり、円筒部材203は、2つの端部のうち一方の端部が閉鎖され他方の端部が開放された円筒形状を有する部材である。
【0006】
従来の密封装置201は、円筒部材203と軸部材202との間の環状の隙間をシールすることで、円筒部材203の内部に、外部から(すなわち大気側から)遮断された密封空間を形成している。この密封空間には、油などの流体が閉じ込められている。従来の密封装置201は、環状部材210、主リップ211、ダストリップ212、外周リップ213、およびシール押さえ部材214を備えている。
【0007】
環状部材210は、軸部材202を取り巻きつつ軸部材202から円筒部材203の内壁に向かって延在する環状形状を有する部材である。主リップ211およびダストリップ212は、いずれも軸部材202に対して摺動可能な態様で圧接しつつ軸部材202を取り巻く、弾性材料からなる部材である。ここで、主リップ211は、密封空間側を向いた環状部材210の面(以下、内側面と呼ぶ)上に配置されており、ダストリップ212は、内側面の反対側の環状部材の面(以下、外側面と呼ぶ)上に固定されている。外周リップ213は、主リップ211の周囲において、円筒部材203の内壁に圧接した状態で環状部材210の内側面上に配置された、弾性材料からなる部材である。シール押さえ部材214は、軸部材202を取り巻きつつ軸部材202から円筒部材203の内壁に向かって延在する環状の部材である。図に示すように、シール押さえ部材214は、円筒部材203の内壁から離れた外周リップ213の中央部213aに当接しており、この当接により、外周リップ213を位置決めしている。
【0008】
従来の密封装置201は、以上説明したように構成により、中心軸204の方向について円筒部材203に対してほぼ位置決めされつつ、軸部材202に対しては摺動可能な状態で圧接して、円筒部材203と軸部材202との間の環状の隙間をシールし密封空間を形成している。このような従来の密封装置201を用いることで、油圧緩衝器200は、軸部材202に伝わった、密封空間を押しつぶそうとする中心軸204の方向の衝撃を、密封空間Vに封入された油などの流体の流体抵抗を利用して緩和する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】特開平10-82467号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
図3の油圧緩衝器200では、使用とともに、主リップ211、ダストリップ212、外周リップ213といった弾性材料からなる構成要素が摩耗・変形していく。たとえば、外周リップ213には、衝撃を受ける度に円筒部材203の内壁から外周リップ213を引き離そうとする大きな力がかかるため、内壁から離れる形状に変形(いわゆるヘタリ)しやすい。こうした外周リップ213のヘタリが進行すると、外周リップ213と円筒部材203の内壁との間から密封空間内部の流体の漏れが起こりやすくなりシール性が低下する。また、密封空間内部の流体の種類(たとえば油の種類)と、外周リップ213を構成する弾性材料との相性の悪さや使用環境によってはヘタリの進行が早まる場合もあり、ここにシール性を改善する余地がある。
【0011】
上記の事情を鑑み、本発明では、シール性が低下しにくい密封装置を実現する。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上述の課題を解決するため、本発明は、以下の密封装置を提供する。
【0013】
[1] 2つの端部のうち一方の端部が閉鎖され他方の端部が開放された円筒形状を有する円筒部材と、該円筒部材の中心軸上に配置され該円筒部材に対して前記中心軸の方向に相対的に移動可能な軸部材と、の間の環状の隙間をシールすることで、前記円筒部材の内部に外部から遮断された密封空間を形成する密封装置において、前記軸部材を取り巻きつつ該軸部材から前記円筒部材の内壁に向かって延在する環状形状を有する環状部材と、前記軸部材に対して摺動可能な態様で圧接しつつ前記軸部材を取り巻くとともに、前記密封空間側を向いた前記環状部材の面である内側面上に配置された、弾性材料からなる主リップと、前記軸部材に対して摺動可能な態様で圧接しつつ前記軸部材を取り巻くとともに、前記環状部材の前記内側面の反対側の面である外側面上に固定された、弾性材料からなるダストリップと、前記主リップの周囲において、前記円筒部材の前記内壁に圧接した状態で前記環状部材の前記内側面上に配置された、弾性材料からなる外周リップであって、前記環状部材の前記内側面側を向いた面とは反対側の前記密封空間側を向いた密封空間側面において、前記円筒部材の前記内壁に圧接しつつ該内壁に沿って前記環状部材の前記内側面から遠ざかる方向に突出した突出圧接端部を有する外周リップと、前記外周リップの前記密封空間側面に対向した位置に設けられ、前記軸部材を取り巻きつつ該軸部材から前記円筒部材の前記内壁に向かって延在する環状のワッシャー部材であって、前記円筒部材の前記内壁側を向いた周縁部の少なくとも一部が前記外周リップの前記突出圧接端部に圧接して前記円筒部材の前記内壁からの前記突出圧接端部の乖離を抑えるワッシャー部材、とを備えた密封装置。
【0014】
ここで、「円筒部材に対して前記中心軸の方向に相対的に移動可能な軸部材」における「相対的に移動」とは、静止している円筒部材に対して軸部材が中心軸の方向に移動する場合に加えて、静止している軸部材に対して円筒部材が中心軸の方向に移動する場合や、円筒部材と軸部材の双方が異なる速度で中心軸の方向に移動する場合も含んでいる。
【0015】
[2] 前記ワッシャー部材の前記周縁部は、前記円筒部材の前記内壁に接触する第1端部と、該第1端部から分岐して前記外周リップの前記突出圧接端部に圧接する第2端部とを有するものである[1]に記載の密封装置。
【0016】
[3] 前記第2端部は、前記外周リップの前記突出圧接端部の全周にわたって該突出圧接端部に圧接するものである[1]又は[2]に記載の密封装置。
【0017】
[4] 前記ワッシャー部材は、前記外周リップの前記突出圧接端部に圧接する前記周縁部の前記少なくとも一部を除き、前記外周リップの前記密封空間側面から離間している[1]~[3]のいずれかに記載の密封装置。
【発明の効果】
【0018】
本発明の密封装置では、ワッシャー部材の周縁部の少なくとも一部が外周リップの突出圧接端部に圧接して円筒部材の内壁からの突出圧接端部の乖離を抑えている。このため、外周リップの内壁から離れる形状に外周リップが変形(いわゆるヘタリ)を起こしかけていても、外周リップと円筒部材の内壁との間に隙間ができにくくシール性が維持される。この結果、シール性が低下しにくい密封装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【0019】
図1】本発明の一実施形態の密封装置が適用された油圧緩衝器の構成を表す模式的な断面図である。
図2】本発明の別の実施形態の密封装置が適用された油圧緩衝器の構成を表す模式的な断面図である。
図3】従来の密封装置が適用された油圧緩衝器の構成を表す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【0021】
以下では、本発明の密封装置が油圧緩衝器に適用された場合を例にとって説明を行う。
【0022】
図1は、本発明の一実施形態の密封装置が適用された油圧緩衝器の構成を表す模式的な断面図である。
【0023】
図1の油圧緩衝器100は、密封装置1、軸部材2、および円筒部材3を備えている。軸部材2は、円筒部材3の中心軸4上に配置され円筒部材3に対して中心軸4の方向に相対的に移動可能な部材であり、円筒部材3は、2つの端部のうち一方の端部が閉鎖され他方の端部が開放された円筒形状を有する部材である。ただし、閉鎖された円筒部材3の端部については図示が省略されている。
【0024】
ここで、円筒部材3の中心軸4を通る面を断面として油圧緩衝器100の構成を表したとき、中心軸4を対称軸として線対称となるような構成を油圧緩衝器100は有している。図1は、円筒部材3の中心軸4を通る面を断面として油圧緩衝器100の構成を表した断面図であるが、上述の線対称な構成のため、軸部材2よりも左側の油圧緩衝器100の断面については図示が省略されている。
【0025】
密封装置1は、円筒部材3と軸部材2との間の環状の隙間をシールすることで、円筒部材3の内部に、外部から(すなわち大気側から)遮断された密封空間Vを形成している。この密封空間Vには、油などの流体が閉じ込められている。密封装置1は、環状部材10、主リップ11、ダストリップ12、外周リップ13、およびワッシャー部材14を備えている。
【0026】
環状部材10は、上述したように、軸部材2を取り巻きつつ軸部材2から円筒部材3の内壁3aに向かって延在する環状形状を有する部材である。環状部材10は、以下に説明する、主リップ11、ダストリップ12、および外周リップ13といった弾性材料からなる構成要素を支持する役割を果たしている。環状部材10の材料としては、たとえば耐久性の高い金属を採用することができる。
【0027】
主リップ11およびダストリップ12は、いずれも軸部材2に対して摺動可能な態様で圧接しつつ軸部材2を取り巻く、弾性材料からなる部材である。ここで、主リップ11は、密封空間V側を向いた環状部材10の面10a(以下、内側面10aと呼ぶ)の上に配置されており、ダストリップ12は、内側面10aの反対側の環状部材の面10b(以下、外側面10bと呼ぶ)の上に固定されている。また、図では、圧接の様子をわかりやすくするために、主リップ11およびダストリップ12が軸部材2に圧接して変形する前の形状が示されており、軸部材2に重なって点線で記載されている部分は、実際には、軸部材2に押し付けられて変形して軸部材2の上に張り付く部分である。これら主リップ11およびダストリップ12は、軸部材2と環状部材10との間の図の下側の隙間および図の上側の隙間をそれぞれ塞ぐ役割を果たしている。
【0028】
外周リップ13は、主リップ11の周囲において、円筒部材3の内壁3aに圧接した状態で環状部材10の内側面10a上に配置された、弾性材料からなる部材である。なお、図では、上述の主リップ11およびダストリップ12と同様、円筒部材3の内壁3aに圧接して変形する前の外周リップ13の形状が示されており、円筒部材3に重なって点線で記載されている部分は、実際には、円筒部材3に押し付けられて変形して円筒部材3の上に張り付く部分である。外周リップ13は、環状部材10と円筒部材3とに支持されながら主リップ11を軸部材2に押し付けるとともに、環状部材10と円筒部材3との間の隙間を塞ぐ役割を果たしている。外周リップ13は、環状部材10の内側面10a側を向いた面とは反対側の密封空間V側を向いた密封空間側面13aにおいて、円筒部材3の内壁3aに圧接しつつ内壁3aに沿って環状部材10の内側面10aから遠ざかる方向に突出した突出圧接端部130を有している。
【0029】
ワッシャー部材14は、軸部材2を取り巻きつつ軸部材2から円筒部材3の内壁3aに向かって延在する環状の部材である。図に示すように、円筒部材3の内壁3a側を向いたワッシャー部材14の周縁部140の少なくとも一部は外周リップ13の突出圧接端部130に対し図の黒塗りの太線矢印の方向に圧接しており、この圧接により、円筒部材3の内壁3aからの突出圧接端部130の乖離を抑えている。
【0030】
このため、円筒部材3の内壁3aから離れる形状に外周リップ13が変形(いわゆるヘタリ)を起こしかけていても、外周リップ13と円筒部材3の内壁3aとの間に隙間ができにくく、シール性が維持される。この結果、図1の密封装置1は、シール性が低下しにくい。上述したように密封空間V内部は衝撃入力時に加圧状態となっており、ワッシャー部材14の周縁部140による突出圧接端部130への圧接力は、この加圧状態によりワッシャー部材14を図の白抜きの太線矢印の方向に押し上げる力を利用したものである。
【0031】
ここで、円筒部材3には、図の白抜き矢印の方向を図の上方向としたときに、図に示すように、環状部材10の上側において、中心軸4側に向かって突き出した突出部3bが設けられている。この突出部3bの存在により、環状部材10、環状部材10に配置された外周リップ13、および、外周リップ13の突出圧接端部130に圧接するワッシャー部材14、の各部材の図の上方向への大きな移動が抑制されている。
【0032】
また、図の白抜き矢印の方向と反対の方向の図の下方向としたときに、ワッシャー部材14の周縁部140の下面は、図に示すように、中心軸4側に向かって湾曲した円筒部材3の一部である湾曲部3cと接している。この結果、ワッシャー部材14、ワッシャー部材14の上側に位置する外周リップ13、および、外周リップ13の上側に位置する環状部材10、の各部材の図の下方向への大きな移動が抑制されている。
【0033】
すなわち、ワッシャー部材14は、環状部材10および外周リップ13と共に、円筒部材3の突出部3bと湾曲部3cとによって図の上下方向から挟まれることで、中心軸4の方向について所定の位置で円筒部材3の内壁3aに支持されることとなる。ただし、円筒部材3に対して完全に位置決めされているわけではなく、多少の移動の余地を残してワッシャー部材14は支持されている。このため、ワッシャー部材14は、円筒部材3に対して完全に固定されている場合とは比べ、密封空間Vの圧力状態に応じて中心軸4の方向に柔軟に変位することができるようになっている。
【0034】
ここで、図1に示すように、ワッシャー部材14の周縁部140が、円筒部材3の内壁3aに接触する第1端部141と、第1端部141から分岐して外周リップ13の突出圧接端部130に圧接する第2端部142とを有することが好ましい。
【0035】
このような形態によれば、第1端部141によりワッシャー部材14を円筒部材3に対して位置決めしつつ、第2端部142により外周リップ13を円筒部材3に押し付けてシール性が維持される。従って、ワッシャー部材14の周縁部140が同時に2つの役割を担うことが可能となる。
【0036】
また、上記の好ましい形態において、第2端部142が、外周リップ13の突出圧接端部130の全周にわたって突出圧接端部130に圧接するものであることが更に好ましい。
【0037】
このような更に好ましい形態によれば、第2端部142による円筒部材3への外周リップ13の押し付け力が増し、シール性が向上する。
【0038】
また、図1に示すように、ワッシャー部材14は、外周リップ13の突出圧接端部130に圧接する箇所を除き、密封空間V側を向いた外周リップ13の端面(下側の面)から離間していることが好ましい。
【0039】
このような形態によれば、外周リップ13の端面との接触による摩擦や圧力損失を避けることができ、ワッシャー部材14の周縁部140が外周リップ13の突出圧接端部130を押す力を最大限利用することが可能となる。
【0040】
次に、図1の実施形態とは異なる本発明の別の実施形態について説明する。
【0041】
図2は、本発明の別の実施形態の密封装置1’が適用された油圧緩衝器100’の構成を表す模式的な断面図である。
【0042】
図2では、上述の図1で説明した油圧緩衝器100の構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付しており、同一の構成要素については、図1の説明を参照することとしてその重複説明は省略する。図2の油圧緩衝器100’は、密封装置1’、軸部材2、および円筒部材3を備えている。上述したように、軸部材2は、円筒部材3の中心軸4上に配置され円筒部材3に対して中心軸4の方向に相対的に移動可能な部材であり、円筒部材3は、2つの端部のうち一方の端部が閉鎖され他方の端部が開放された円筒形状を有する部材である。
【0043】
密封装置1’は、環状部材10、主リップ11、ダストリップ12、外周リップ13、およびワッシャー部材14’を備えており、ワッシャー部材14’以外の構成要素については、図1の密封装置1と同じである。
【0044】
ワッシャー部材14’は、軸部材2を取り巻きつつ軸部材2から円筒部材3の内壁3aに向かって延在する環状の部材である。図2に示すように、円筒部材3の内壁3a側を向いたワッシャー部材14’の周縁部140’の少なくとも一部は外周リップ13の突出圧接端部130に対し図の黒塗りの太線矢印の方向に圧接しており、この圧接により、円筒部材3の内壁3aからの突出圧接端部130の乖離を抑えている。
【0045】
このため、円筒部材3の内壁3aから離れる形状に外周リップ13が変形(いわゆるヘタリ)を起こしかけていても、外周リップ13と円筒部材3の内壁3aとの間に隙間ができにくく、シール性が維持される。この結果、図2の密封装置1’は、シール性が低下しにくい。なお、密封空間V内部は衝撃入力時に加圧状態となっており、ワッシャー部材14’の周縁部140’による突出圧接端部130への圧接力は、この加圧状態によりワッシャー部材14を図の白抜きの太線矢印の方向に押し上げる力を利用したものである。
【0046】
以上が本実施形態の説明である。
【0047】
以上では、主リップ11と外周リップ13とは互いに係合している異なる別体の部材として説明した。しかしながら、本発明では、主リップ11と外周リップ13とが一体化された単一の部材であって、その単一の部材が、上述したような主リップ11と外周リップ13の特徴を同時に担うものであってもよい。
【0048】
また、本発明では、主リップ11、ダストリップ12、および外周リップ13の3つの弾性材料からなる部材があらかじめ環状部材10に接着してなる集合体を軸部材2と円筒部材3との間に配置するものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【0049】
本発明は、密封装置のシール性向上に有用である。
【符号の説明】
【0050】
1:密封装置、
1’: 密封装置、
2:軸部材、
3:円筒部材、
3a:内壁、
3b:突出部、
3c:湾曲部、
4:中心軸、
10:環状部材、
10a:内側面、
10b:外側面、
11:主リップ、
12:ダストリップ、
13:外周リップ、
13a:密封空間側面、
14:ワッシャー部材、
14’:ワッシャー部材、
100:油圧緩衝器、
100’:油圧緩衝器、
130:突出圧接端部、
140:周縁部、
140’:周縁部、
141:第1端部、
142:第2端部、
200:油圧緩衝器、
201:密封装置、
202:軸部材、
203:円筒部材、
204:中心軸、
210:環状部材、
211:主リップ、
212:ダストリップ、
213:外周リップ、
213a:中央部、
214:ワッシャー部材、
V:密封空間。
図1
図2
図3