(57)【要約】【課題】密封流体の圧力の増加に対する摺動抵抗の増加の割合を高めることを可能とする密封装置を提供する。【解決手段】互いに相対的に往復移動するロッド７０とシリンダ８０との間の環状隙間を密封するもので、ロッド７０の外周に設けられた環状溝７１に装着される密封装置において、環状溝７１の溝底に密着するゴム状弾性体１０と、ゴム状弾性体１０の外周側に設けられ、シリンダ８０に対して摺動可能に設けられる樹脂製シールリングと、を備える密封装置であって、樹脂製シールリングは、油圧に拘わらずシリンダ８０に接触する第１シールリング２０，３０と、油圧が高まることで、シリンダ８０に接触していない状態からシリンダ８０に接触する状態まで拡径するように設けられる第２シールリング４０と、を備えることを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに相対的に往復移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を密封するもので、軸の外周に設けられた環状溝に装着される密封装置において、
前記環状溝の溝底に密着するゴム状弾性体と、
該ゴム状弾性体の外周側に設けられ、ハウジングに対して摺動可能に設けられる樹脂製シールリングと、
を備える密封装置であって、
前記樹脂製シールリングは、
密封流体の圧力に拘わらず前記ハウジングに接触する第１シールリングと、
密封流体の圧力が高まることで、前記ハウジングに接触していない状態からハウジングに接触する状態まで拡径するように設けられる第２シールリングと、
を備えることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
第１シールリングにはハウジング表面側に向くように傾斜したテーパ面が設けられ、かつ第２シールリングには軸表面側に向くように傾斜したテーパ面が設けられており、これらのテーパ面が摺動可能な状態で第１シールリングと第２シールリングが配置されることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
第２シールリングの軸方向の両側にそれぞれ第１シールリングが備えられることを特徴とする請求項２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、ゴム状弾性体と樹脂製シールリングとを備える密封装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パワーステアリングに用いられる油圧シリンダにおいては、ステアリング操作時の油圧の変化に伴ってロッドを往復動させるために、ロッドの外周に、油を密封するための密封装置が設けられている。このような密封装置について、図７を参照して説明する。図７は従来例に係る密封装置の切断端面図である。
【０００３】
図７（Ａ）に示すように、従来例に係る密封装置は、ゴム状弾性体３１１と、このゴム状弾性体３１１の外周に設けられる樹脂製シールリング３２１とから構成される。このように構成される密封装置は、ロッドの外周に設けられる環状溝に装着される。このとき、ゴム状弾性体３１１が環状溝の溝底に密着し、樹脂製シールリング３２１がハウジング（より具体的には、ハウジングに設けられる軸孔（ロッドが挿通される軸孔）の内周面）に摺動可能な状態で設けられる。
【０００４】
そして、ステアリング操作に伴って、密封装置を介して一方側の油圧と他方側の油圧が変化することによって、密封装置と共にロッドが軸方向に移動する。このとき、樹脂製シールリング３２１とハウジングとの間で発生する摺動抵抗が、ステアリングを操舵する者の操舵感に大きく影響する。従って、操舵感を適切にするためには、摺動抵抗の設定が重要な要素となる。
【０００５】
この摺動抵抗に関しては、ステアリング操作量が大きくなるにつれて油圧が増加し、油圧にほぼ比例して、摺動抵抗が増加する特性を有する。近年、ステアリング操作量が小さいうちは、従来と同様に摺動抵抗を小さくしておきつつ、ステアリング操作量が大きくなると、摺動抵抗を従来よりも大きくしたいという要求がある。
【０００６】
従来、摺動抵抗を高めたい場合には、図７（Ｂ）に示すように、樹脂製シールリング３２２の厚みを厚くして（図７に示した例においては、（Ａ）に示すものに比べて、（Ｂ）の方がｄｘだけ厚い）ゴム状弾性体３１２のつぶし量を大きくしたり、ゴム状弾性体３１２の硬度を高めたりすることで、摺動抵抗が高くなるように調整している。
【０００７】
しかしながら、これらの方法では、ステアリング操作量や油圧に関係なく、摺動抵抗が一律に高くなってしまう。図６は油圧Ｐと摺動抵抗Ｆの関係を概略的に示すグラフである。図６中、点線ｍ１は図７（Ａ）に示す密封装置における油圧と摺動抵抗の関係を示すグラフであり、一点鎖線ｍ２は図７（Ｂ）に示す密封装置における油圧と摺動抵抗の関係を示すグラフである。この図から分かるように、従来の方法で摺動抵抗を高めようとすると、油圧が低い場合にも摺動抵抗が高くなってしまい、上記の要求を満足させることができない。なお、図６中の実線ｎは、上記の要求を満足させる油圧と摺動抵抗の関係を示すグラフである。
【０００８】
なお、関連する技術としては、特許文献１に開示されたものがある。
【特許文献１】特開昭５９−１３３８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、密封流体の圧力の増加に対する摺動抵抗の増加の割合を高めることを可能とする密封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【００１１】
すなわち、本発明の密封装置は、
互いに相対的に往復移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を密封するもので、軸の外周に設けられた環状溝に装着される密封装置において、
前記環状溝の溝底に密着するゴム状弾性体と、
該ゴム状弾性体の外周側に設けられ、ハウジングに対して摺動可能に設けられる樹脂製シールリングと、
を備える密封装置であって、
前記樹脂製シールリングは、
密封流体の圧力に拘わらず前記ハウジングに接触する第１シールリングと、
密封流体の圧力が高まることで、前記ハウジングに接触していない状態からハウジングに接触する状態まで拡径するように設けられる第２シールリングと、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、密封流体の圧力が低いうちは、第１シールリングのみがハウジングに接触しているので、摺動抵抗は小さく、密封流体の圧力が高まり、第２シールリングもハウジングに接触すると、摺動抵抗は急に大きくなる。従って、密封流体の圧力が低いうちは摺動抵抗を小さくし、密封流体の圧力が高くなると、摺動抵抗を一段と大きくすることが可能となる。
【００１３】
また、第１シールリングにはハウジング表面側に向くように傾斜したテーパ面が設けられ、かつ第２シールリングには軸表面側に向くように傾斜したテーパ面が設けられており、これらのテーパ面が摺動可能な状態で第１シールリングと第２シールリングが配置されるとよい。
【００１４】
これにより、第１シールリングと第２シールリングが互いに押し合うような力が作用すると、第２シールリング側のテーパ面には、第１シールリング側のテーパ面から、第２シールリングを拡径させる方向に力が作用する。これにより、密封流体の圧力が高まることによって第２シールリングを拡径させることができる。
【００１５】
第２シールリングの軸方向の両側にそれぞれ第１シールリングが備えられるとよい。
【００１６】
これにより、密封装置を介して軸方向の両側のうちいずれの密封流体の圧力が高まった場合にでも、第２シールリングを拡径させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、密封流体の圧力の増加に対する摺動抵抗の増加の割合を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１９】
（実施例）
図１〜図５を参照して、本発明の実施例に係る密封装置について説明する。
【００２０】
＜密封装置の適用例＞
図１を参照して、本発明の実施例に係る密封装置の適用例を説明する。図１は本発明の実施例に係る密封装置が適用された油圧シリンダの模式的断面図である。
【００２１】
図示の油圧シリンダ２００は、パワーステアリングに用いられるものである。この図に示すように、油圧シリンダ２００は、軸孔を備えるハウジングとしてのシリンダ８０と、シリンダ８０内において往復動自在に設けられたロッド７０とを備えている。また、油圧シリンダ２００の一端側には、ステアリングの操作によってロッド７０を駆動するための駆動機構部２１０が設けられている。
【００２２】
そして、油圧シリンダ２００の中央付近に、ロッド７０とシリンダ８０との間の環状隙間を封止する密封装置１００が設けられている。この密封装置１００によって、密封装置１００を介して軸方向の一方側と他方側にそれぞれ密封空間を形成している。これにより、ステアリングの操作によってロッド７０が軸方向に移動する場合には、図中、Ａ部またはＢ部に油圧が加わり、ロッド７０の移動を補助する。例えば、ロッド７０が図中右側に移動する場合には、Ａ部から油圧が加わることで、駆動機構部２１０による駆動力と油圧による押圧力とによってロッド７０は移動する。
【００２３】
ここで、ロッド７０が移動する際には、密封装置１００とシリンダ８０との間に摺動抵抗が発生する。この摺動抵抗がステアリングを操舵する者の操舵感に大きく影響する。
【００２４】
＜密封装置の構成＞
図２及び図３を参照して、本発明の実施例に係る密封装置１００の構成について説明する。図２は本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図である。図３は本発明の実施例に係る密封装置における樹脂製シールリングの模式的断面図である。
【００２５】
本実施例に係る密封装置１００は、ゴム状弾性体１０（本実施例では、ゴム製のＯリング）と、このゴム状弾性体１０の外周側に設けられ、一対の第１シールリング２０，３０及び第２シールリング４０から構成される樹脂製シールリングとを備えている。なお、樹脂製シールリングの具体的な素材の好適な例としては、充填材入りのＰＴＦＥやＰＡを挙げることができる。
【００２６】
樹脂製シールリングは、図３に示すように、それぞれ独立した３つの部材（上記の通り、一対の第１シールリング２０，３０及び第２シールリング４０）から構成される。外力が加わっていない状態においては、これら一対の第１シールリング２０，３０と第２シールリング４０は、内径が等しくなるように設定されている。一方、外径に関しては、外力が加わっていない状態においては、第１シールリング２０，３０よりも第２シールリング４０の方が小さくなるように設定されている。
【００２７】
ここで、第１シールリング２０，３０は、第２シールリング４０の軸方向の両側にそれぞれ備えられる。そして、第１シールリング２０，３０における第２シールリング４０側の側面は、それぞれテーパ面２２，３２によって構成される。これらのテーパ面２２，３２は、油圧シリンダ２００内に装着された状態においては、シリンダ８０表面側（より具体的には、シリンダ８０における軸孔の内周表面側）に向くように傾斜している。
【００２８】
また、第２シールリング４０の両側面もテーパ面４２，４３によって構成される。これらのテーパ面４２，４３は、油圧シリンダ２００内に装着された状態においては、ロッド
７０表面側に向くように傾斜している。
【００２９】
そして、密封装置１００を油圧シリンダ２００内に装着した状態においては、第１シールリング２０のテーパ面２２と第２シールリング４０のテーパ面４２が接し、第１シールリング３０のテーパ面３２と第２シールリング４０のテーパ面４３が接する。このように、各テーパ面が摺動可能な状態で、第１シールリング２０，３０と第２シールリング４０が配置される。
【００３０】
ここで、第１シールリング２０におけるテーパ面２２のテーパ角度α１と第２シールリング４０におけるテーパ面４２のテーパ角度β１は等しいか、後者の方が大きく設定される。また、第１シールリング３０におけるテーパ面３２のテーパ角度α２と第２シールリング４０におけるテーパ面４３のテーパ角度β２は等しいか、後者の方が大きく設定される。なお、図示の例においては、一対の第１シールリング２０，３０は同じ部品により構成され、テーパ面側が対向するように配置されるもので、α１，α２，β１，β２は等しくなるように設定されている。
【００３１】
＜密封装置の機能＞
図４及び図５を参照して、本発明の実施例に係る密封装置１００の機能について説明する。図４及び図５は本発明の実施例に係る密封装置が装着された状態を示す模式的断面図である。ここで、図４は油圧がかかっていない状態（あるいは、左右から油圧が作用する場合には、差圧０の状態）を示し、図５は図中左側から油圧Ｐがかかっている状態（あるいは、左右から油圧がかかる場合には、差圧がＰの状態）を示している。
【００３２】
これら図４，５に示すように、密封装置１００は、ロッド７０の外周に設けられた環状溝７１に装着される。ゴム状弾性体１０の内径は、ロッド７０における環状溝７１の部分における外径よりも小さくなるように設定されている。そのため、密封装置１００が装着された状態においては、ゴム状弾性体１０は、環状溝７１の溝底と樹脂製シールリング（一対の第１シールリング２０，３０と第２シールリング４０）によって挟み込まれてつぶされた状態となる。これにより、ゴム状弾性体１０の内周面が環状溝７１の溝底に密着し、かつ、ゴム状弾性体１０の外周部分が樹脂製シールリングを外周側に向かって押圧する。また、このとき、第２シールリング４０による軸方向両側への弾性的な反発力によって、一対の第１シールリング２０，３０は、それぞれ環状溝７１の両側面にそれぞれ密着した状態となる。これにより、第１シールリング２０と第２シールリング４０との間、及び第１シールリング３０と第２シールリング４０との間も密着した状態となる。
【００３３】
このように密封装置１００が環状溝７１に装着されることにより、密封装置１００によってロッド７０とシリンダ８０との間の環状隙間は封止され、密封装置１００を介して軸方向の両側にそれぞれ密閉空間を形成する。
【００３４】
また、樹脂製シールリングを構成する３つの部材のうち、一対の第１シールリング２０，３０の外径は、シリンダ８０に設けられた軸孔の内周面８１の内径に等しいか、僅かに大きくなるように設定されている。一方、第２シールリング４０の外径は、シリンダ８０に設けられた軸孔の内周面８１の内径よりも小さくなるように設定されている。
【００３５】
従って、密封装置１００が装着された状態において、一対の第１シールリング２０，３０は、油圧がかかっていない状態であっても、その外周面２１，３１が、シリンダ８０に設けられた軸孔の内周面８１に接触する。一方、第２シールリング４０に関しては、油圧がかかっていない状態では、その外周面４１と軸孔の内周面８１との間に隙間Ｓ１が生じる。また、油圧がかかっていない状態では、第１シールリング２０と第１シールリング３０とは、第２シールリング４０における内周部分の幅に相当する距離Ｓ２だけ離れた箇所
に位置する。
【００３６】
密封装置１００を介して軸方向の両側にそれぞれ形成される密閉空間には、各々油が封じ込まれており、上記の通り、油圧シリンダ２００におけるＡ部又はＢ部から油が圧送されることで、各密閉空間内の油圧（内部圧力）が変化する。図５はＡ部（図１参照）から油が圧送されることによって、図中、密封装置１００を介して左側から油圧Ｐがかかっている状態（左側の油圧が右側よりもＰだけ高くなっている状態）を示している。
【００３７】
このように、左側から油圧がかかることで、樹脂製シールリングは、図中右側に押圧される。従って、環状溝７１の側面のうち、図中右側の側面が樹脂製シールリング（第１シールリング３０）によって押圧されるため、上記の通り、駆動機構部２１０の駆動力と相俟って、ロッド７０は図中右側に移動する。
【００３８】
また、環状溝７１の溝内においては、第１シールリング２０が図中右側に移動する。なお、第１シールリング２０は、右側の第１シールリング３０に突き当たるまで移動（おおよそ距離Ｓ２分だけ移動）する。これにより、第１シールリング２０と環状溝７１の図中左側の側面との間には隙間Ｓ３が生じる。本実施例では、距離Ｓ２と隙間Ｓ３はほぼ等しくなるように設定されている。また、上述した図４中の隙間Ｓ１は、距離Ｓ２や隙間Ｓ３よりも小さくなるように設定されている。
【００３９】
このように、第１シールリング２０が図中右側に移動する際に、第２シールリング４０におけるテーパ面４２に対しては、第１シールリング２０におけるテーパ面２２から押圧力が作用し、第２シールリング４０におけるテーパ面４３に対しても、反作用によって、第１シールリング３０におけるテーパ面３２から押圧力が作用する。これにより、第２シールリング４０は、いずれのテーパ面４２，４３からも外径方向に向かう分力を受けるため、各テーパ面同士（テーパ面２２とテーパ面４２、及びテーパ面３２とテーパ面４３）が摺動しながら、第２シールリング４０は拡径する（図５中矢印Ｘ参照）。このようにして、第２シールリング４０の外周面４１もシリンダ８０に設けられた軸孔の内周面８１に接触する。
【００４０】
このように、油圧がかかっていない、あるいは油圧が低いときには、一対の第１シールリング２０，３０のみが、シリンダ８０の軸孔の内周面８１に接触する。そして、油圧が高まると、一対の第１シールリング２０，３０と共に第２シールリング４０もシリンダ８０の軸孔の内周面８１に接触する。なお、第１シールリング２０，３０における外周面２１，３１の軸方向の幅をそれぞれＬ１，Ｌ２（図４参照）とし、樹脂製シールリング全体の外周面の軸方向幅をＬ３（図５参照）とした場合、本実施例では、Ｌ３÷（Ｌ１＋Ｌ２）を１．７倍程度に設定している。なお、摺動部分の面積比もこれらの幅の比と同じになることは言うまでもない。
【００４１】
＜本実施例の優れた点＞
本実施例に係る密封装置１００によれば、油圧が低いうちは、第１シールリング２０，３０のみがシリンダ８０の軸孔の内周面８１に接触しているので、摺動抵抗は小さい。そして、油圧が高まり、第２シールリング４０もシリンダ８０の軸孔の内周面８１に接触すると、摺動抵抗は急に大きくなる。従って、油圧が低いうちは摺動抵抗を小さくし、油圧が高くなると、摺動抵抗を一段と大きくすることが可能となり、従来に比べて、密封流体の圧力の増加に対する摺動抵抗の増加の割合を高めることが可能となる。
【００４２】
例えば、上記の（Ｌ１＋Ｌ２）を、従来仕様の樹脂製シールリングの幅と同じように設定しておけば、油圧が低いうちは、従来と同様の摺動抵抗に設定することができる。一方、油圧が高まると、摺動部分の面積が急に広くなることによって、従来仕様のものに比べ
て摺動抵抗を高くすることができる。従って、上述した図６に示した実線ｎのグラフに示す特性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は本発明の実施例に係る密封装置が適用された油圧シリンダの模式的断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図である。
【図３】図３は本発明の実施例に係る密封装置における樹脂製シールリングの模式的断面図である。
【図４】図４は本発明の実施例に係る密封装置が装着された状態を示す模式的断面図である。
【図５】図５は本発明の実施例に係る密封装置が装着された状態を示す模式的断面図である。
【図６】図６は油圧Ｐと摺動抵抗Ｆの関係を概略的に示すグラフである。
【図７】図７は従来例に係る密封装置の切断端面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  ゴム状弾性体
２０，３０  第１シールリング
２１，３１  外周面
２２，３２  テーパ面
４０  第２シールリング
４１  外周面
４２，４３  テーパ面
７０  ロッド
７１  環状溝
８０  シリンダ
８１  内周面
１００  密封装置
２００  油圧シリンダ
２１０  駆動機構部
【図１】
2008157412.tif 000003
【図２】
2008157412.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008157412.tif 000006
【図５】
2008157412.tif 000007
【図６】
2008157412.tif 000008
【図７】
2008157412.tif 000009