(57)【要約】【課題】ロッドシールをピストンロッドに押付けるバックアップ機構を油圧と無関係にバックアップ力を発生する機構とし、ピストンロッドの円滑な移動を確保しかつロッドシールの磨耗を抑制する。【解決手段】油液が封入されたシリンダ１内のピストンに一端部が連結されたピストンロッド２の他端部が、シリンダ１の開口端部に設けたシール手段３を挿通してシリンダ外へ延ばされ、シール手段３は、ロッドシール５とロッドシール５をピストンロッド２に押付けるバックアップ機構２１とを備えたシリンダ装置において、前記バックアップ機構２１は、ロッドガイド１１とシールキャップ１２との間に挟持させたリング状支持板２２の上面に設けたリング状弾性体２３を、シールキャップ１２に形成した環状の傾斜壁２４により弾性変形させて、ロッドシール５にバックアップ力を加える構成とし、ピストンロッド２に対するロッドシール５の押付力をほぼ一定にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油液が封入されたシリンダ内のピストンに一端部が連結されたピストンロッドの他端部が、前記シリンダの開口端部に設けたシール手段を挿通してシリンダ外へ延ばされ、前記シール手段は、前記ピストンロッドに摺接するロッドシールと該ロッドシールを前記ピストンロッドに押付けるバックアップ機構とを備えているシリンダ装置において、前記バックアップ機構は、前記ロッドシールよりもシリンダ側に配置されたリング状支持板と、該支持板の一面に接合されたリング状弾性体と、該リング状弾性体を弾性変形させて前記ロッドシールにバックアップ力を加える押圧手段とからなっていることを特徴とするシリンダ装置。
【請求項２】
前記押圧手段は、前記リング状弾性体の周りに配置された環状壁からなり、該環状壁は、シリンダ外側へ向けて次第に縮径するテーパ壁となっていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
【請求項３】
前記シール手段は、ピストンロッドの挿通孔を有し、シリンダの開口端を閉塞する分割構造のシールブロック内に、ロッドシールとバックアップ機構とを配設してなっており、前記バックアップ機構のリング状支持板が、前記シールブロックの分割要素の間に挟持されることを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダ装置。
【請求項４】
前記環状壁を前記シールブロックの一方の分割要素に形成したことを特徴とする請求項３に記載のシリンダ装置。
【請求項５】
バックアップ機構を構成するリング状支持板の一面の外周寄りの部位に、シールブロックに接触しリング状弾性体の背面側への油液の侵入を規制するシール部材を接合したことを特徴とする請求項３または４に記載のシリンダ装置。
【請求項６】
シリンダが有底の外筒内に納められて、両者の間に環状室が形成されており、バックアップ機構を構成するリング状支持板の、リング状弾性体を接合した面とは反対側の面には、前記シリンダ内から前記環状室内への油液の流れのみを許容するチェック弁が接合されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のシリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の懸架装置等に装備されるシリンダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の懸架装置に装備されるシリンダ装置としては、例えば車高調整用の油圧シリンダや衝撃吸収用の油圧緩衝器がある。図４は、車高調整用の油圧シリンダの要部構造を示したもので、油液が封入されたシリンダ１内のピストン（図示略）に一端部が連結されたピストンロッド２の他端部が、シリンダ１の開口端部に設けたシール手段３を挿通してシリンダ外へ延ばされている。シール手段３は、ピストンロッド２の挿通孔を有し、シリンダ１の開口端を閉塞するシールブロック４と、前記ピストンロッド２に摺接するロッドシール５および該ロッドシール５をピストンロッド２に押付けるＯリング（バックアップ機構）６からなる二重シール７と、オイルシール８とを備えている。シリンダ１は、有底の外筒９内に納められており、両者の間は、シリンダ１内からシールブロック内に流出した油液を蓄える環状室１０として提供されている。
【０００３】
上記シールブロック４は、シリンダ１に嵌合されピストンロッド２を摺動可能に案内するロッドガイド１１と、外筒９に外周を密接させた状態でロッドガイド１１に嵌合されたシールキャップ１２と、外筒９に螺合され前記シールキャップ１２およびロッドガイド１１を上から押えるロックリング１３とからなる分割構成となっており、ロッドガイド１１とシールキャップ１２との間に上記二重シール７が、ロックリング１３に上記オイルシール８がそれぞれ配置されている。また、ロッドガイド１１とシールキャップ１２との間には、シリンダ１内から環状室１０への油液の流通のみを許容するチェック弁１４が、シールキャップ１２とロックリング１３との間には、環状室１０を外部から遮断するシール部材１５がそれぞれ配置されている。
【０００４】
このようなシリンダ装置において、二重シール７を構成するロッドシール５は、摺動特性を重視して摺動性能に優れたフッ素系樹脂から形成されており、これとピストンロッド２との間からは、シリンダ内の油圧の上昇に応じて、わずかの油漏れが生じるようになっている。一方、オイルシール８はシール性の良好なゴムから形成されており、前記ロッドシール５とピストンロッド２との間から漏れ出た油液（漏れ油）は、このオイルシール８により外部への漏出が防止される。
【０００５】
ところで、上記二重シール７を構成するＯリング６は、シリンダ１内の油圧を受けて圧縮変形することによりロッドシール５にバックアップ力を加えるようになっている。このため、シリンダ１内の油圧がある値以上に上昇すると、Ｏリング６がシールブロック４（シールキャップ１２）に対して強く圧縮されて大きなバックアップ力が発生し、ロッドシール５がピストンロッド３に強い力で押付けられるようになる。この結果、ロッドシール５の摩擦抵抗が増大し、ピストンロッド２の円滑な伸縮動（移動）が阻害されて乗り心地が悪化し、その上、ロッドシール５の摩耗が増大して、油漏れが激しくなる。
【０００６】
そこで従来、図５に示すように、シールブロック４の端面に、ロッドシール５とＯリング６との間に部分的に突出する突起１６を設け、Ｏリング６からロッドシール５に加えられるバックアップ力の一部をこの突起１６で受止めて、ロッドシール５がピストンロッド２に強く押付けられないように対策していた。なお、同様の対策は、例えば、特許文献１にも開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２５４８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記突起１６を設ける対策によれば、ロッドシール５とＯリング６との間に突起１６が介在するため、Ｏリング６からロッドシール５に不均等にバックアップ力が作用し、ロッドシール５に傾き（倒れ）が生じやすくなって、ロッドシール５が偏磨耗を起こしやすくなる、という問題があった。なお、上記特許文献１に記載されるものでは、ロッドシール５の段差部５ａの端面に周方向に延びる溝を設けて、前記段差部５ａの径方向剛性を小さくしてロッドシール５の倒れを防止するようにしている。しかし、油圧でＯリングを圧縮変形させてバックアップ力を発生させる基本構造に変わりがないため、シリンダ１内に過度の油圧が発生する場合には、ロッドシール５が倒れる虞があった。
【０００８】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、ロッドシールをピストンロッドに押付けるバックアップ機構を油圧の影響を最小限にバックアップ力を発生する機構とし、もってピストンロッドの円滑な移動の確保とロッドシールの磨耗抑制とに大きく寄与するシリンダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、油液が封入されたシリンダ内のピストンに一端部が連結されたピストンロッドの他端部が、前記シリンダの開口端部に設けたシール手段を挿通してシリンダ外へ延ばされ、前記シール手段は、前記ピストンロッドに摺接するロッドシールと該ロッドシールを前記ピストンロッドに押付けるバックアップ機構とを備えているシリンダ装置において、前記バックアップ機構は、前記ロッドシールよりもシリンダ側に配置されたリング状支持板と、該支持板の一面に接合されたリング状弾性体と、該リング状弾性体を弾性変形させて前記ロッドシールにバックアップ力を加える押圧手段とからなっていることを特徴とする。
【００１０】
このように構成したシリンダ装置においては、リング状支持板にリング状弾性体を接合し、この弾性体を押圧手段により弾性変形させてバックアップ力を発生させるので、バックアップ力は、押圧手段による弾性体の弾性変形量によって決まり、したがって、ピストンロッドにロッドシールが押付けられる力は、シリンダ内の油圧変化に左右されることなくほぼ一定となる。これによりロッドシールの摩擦抵抗が特に増大することはなくなり、ピストンロッドの円滑な伸縮動が保証されると共に、ロッドシールの摩耗が抑制される。また、ロッドシールとバックアップ機構との間に特別の部材を介在させる必要がないので、ロッドシールにバックアップ力を均等に作用させることができ、ロッドシールの傾きが抑えられて、ロッドシールの偏磨耗も抑制される。
【００１１】
本発明において、上記押圧手段は、前記リング状弾性体の周りに配置された環状壁からなり、該環状壁は、シリンダ外側へ向けて次第に縮径するテーパ壁となっている構成とすることができる。
【００１２】
また、上記シール手段は、ピストンロッドの挿通孔を有し、シリンダの開口端を閉塞する分割構造のシールブロック内に、ロッドシールとバックアップ機構とを配設してなっており、前記バックアップ機構のリング状支持板が、前記シールブロックの分割要素の間に挟持される構成とすることができる。この場合、上記環状壁は、前記シールブロックの一方の分割要素に形成するようにしてもよい。
【００１３】
また、上記バックアップ機構を構成するリング状支持板の一面の外周寄りの部位に、シールブロックに接触しリング状弾性体の背面側への油液の侵入を規制するシール部材を接合した構成としてもよい。
【００１４】
本発明は、上記シリンダが有底の外筒内に納められて、両者の間に環状室が形成されており、バックアップ機構を構成するリング状支持板の、リング状弾性体を接合した面とは反対側の面には、前記シリンダ内から前記環状室内への油液の流れのみを許容するチェック弁が接合されている構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るシリンダ装置によれば、ロッドシールをピストンロッドに押付けるバックアップ機構を油圧の影響を最小限としてバックアップ力を発生する機構としたので、ピストンロッドにロッドシールを押付ける力はほぼ一定となり、ピストンロッドの円滑な移動の確保が可能になると共に、偏磨耗を含めてロッドシールの磨耗が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１〜３は、本発明の１つの実施形態であるシリンダ装置を示したものである。本シリンダ装置は、自動車の懸架装置に車高調整用として装備されるもので、ここでは、セルフポンピング機構を内蔵したセルフポンピング型として構成されている。なお、本シリンダ装置におけるシール手段３の基本構造は、前出図４に示したものと同じであるので、ここでは、同一構成要素に同一符号を付している。
【００１７】
本実施形態において、シール手段３を構成するシールブロック４は、図１によく示されるように、シリンダ１に嵌合されピストンロッド２を摺動可能に案内するロッドガイド１１と、外筒９に嵌合させた状態でロッドガイド１１に嵌合されたシールキャップ１２とからなっており、該シールブロック４からは、前記外筒９に螺合させたロックリング１３（図４）が省略されている。また、ピストンロッド２に摺接して外部への油漏れを防止するオイルシール８は、前記環状室１０を外部から遮断するシール部材１５（図４）を代替する外周シール２０と組合せた状態で、前記シールキャップ１２の上面に配置されている。なお、シールキャップ１２の上面には、オイルシール８のメインリップ８ａを逃がすための凹部１２ａが形成されている。オイルシール８と外周シール２０とは、サブアセンブリ体として提供されるようになっており、シール手段３は、そのロッドガイド１１と、シールキャップ１２と前記サブアセンブリ体（オイルシール８、外周シール２０）とをシリンダ１の開口端部を含めた外筒９内に納めた後、外筒９の端部を内側にカール加工することにより、シリンダ１に対して一体にかしめ固定されている。
【００１８】
一方、ピストンロッド２に摺接するロッドシール５をピストンロッド２に押付けるバックアップ機構２１は、前記ロッドシール５よりもシリンダ側に配置されたリング状支持板２２と、このリング状支持板２２の一面（上面）に焼付けによって接合されたリング状弾性体（ゴム）２３と、前記シールキャップ１２の内径側に形成されリング状弾性体２３を弾性変形させてロッドシール５に対するバックアップ力を発生する環状壁（押圧手段）２４とから構成されており、このバックアップ機構２１からは、前記Ｏリング６（図４）が廃されている。
【００１９】
より詳しくは、バックアップ機構２１を構成するリング状支持板２２は、ロッドガイド１１とほぼ同じ内・外径を有して、ロッドガイド１１の上面に同心に重ね合されている。リング状支持板２２は、ロッドガイド１１にシールキャップ１２を嵌合させた組付状態にて、その外周側部分が両者１１と１２との間に挟持されるようになっている。バックアップ機構２１を構成する環状壁２４は、シリンダ外側へ向けて次第に縮径するテーパ壁となっており、一方、支持板２２上のリング状弾性体２３は、組付け前の状態は図２に破線で示される形状となっており、その外周が取付ける際に環状壁２４に干渉するような形状となっている。また、弾性体２３の内周は、取付け前の状態でロッドシール５の外周と離間されるような形状となっている。そして、ロッドガイド１１にシールキャップ１２を嵌合させた組付状態において、リング状弾性体２３は、その背面側が環状壁（テーパ壁）２４に押されて縮径方向へ弾性変形するようになっており、この弾性変形によって、ロッドシール５がピストンロッド２に押付けられる。
本実施の形態においては、オイルシール５が段差部５ａを有し、シリンダ外部側（図中上側）のみピストンロッド２と接触するシールとなっているため、リング状弾性体２３もシリンダ外部側（図中上側）の接触部２３ａのみで、接触する構成となっている。
【００２０】
本実施形態において、上記リング状支持板２２の上面の外周側には、シールキャップ１２との間をシールするシール部材（ゴム）２５が焼付けにより接合されている。このシール部材２５は、前記リング状弾性体２３の背面側へ油液（油圧）が侵入するのを規制する役割をなすもので、これによって弾性体２３の弾性変形量は、油圧の影響をほとんど受けることなく、環状壁２４との係合で機械的に決まるようになる。
【００２１】
本実施形態においてはまた、上記リング状支持板２２の下面に、ロッドガイド１１の上面にリップ部２６ａ（図２）を接触させるチェック弁２６が焼付けにより接合されている。このチェック弁２６は、シリンダ１内から、前記シリンダ１と外筒９との間の環状室（ここでは、リザーバ）１０への油液の流れのみを許容する役割をなすものである。なお、ロッドガイド１１の上面と外周面には、シリンダ１内からドレン室１０への油液の流れを円滑にするための溝（油通路）２７が形成されている。
【００２２】
ここで、本シリンダ装置の全体構造は、図３に示されるようになっており、外筒９の底部側がベースバルブ３０を備えた仕切部材３１により上・下２室に仕切られている。この仕切部材３１により仕切られた外筒９内の上室側には前記シリンダ１が、その下室側にはフリーピストン３２がそれぞれ配設されている。シリンダ１の下端は、ベースバルブ３０を介して仕切部材３１に突当てられており、一方、フリーピストン３２を配設した下室は、該フリーピストン３２の上側が油液を封入した油室（オイルタンク）３３として、その下側が高圧ガスを封入したガス室３４としてそれぞれ構成されている。
【００２３】
シリンダ１内には、リング状のピストン３５が摺動可能に嵌装されており、このピストン３５にはピストンボルト３６を介して前記ピストンロッド２の一端部が連結されている。ピストン３５には、シリンダ上・下室を連通させる複数の油通路３７と、ピストンロッド２の伸び行程および縮み行程で減衰力を発生するディスクバルブ３８とが設けられている。ピストンロッド２は中空となっており、その内部には、ポンプチューブ３９と中空のポンプロッド４０とが二重に挿入されている。ポンプロッド４０の下端部は、ピストン３５を挿通して仕切部材３１まで延ばされており、その中空内部は前記オイルタンク３３に連通されている。また、ピストンロッド２の内面とポンプチューブ３９との間は環状の油通路として提供されており、この油通路は、ピストンロッド２の壁に開けた孔４１を介してシリンダ上室に連通されている。
【００２４】
一方、ポンプチューブ３９内の上部側にはポンプ室４２が形成されており、ポンプロッド４０の上端部には、その中空内部を通じて前記オイルタンク３３からポンプ室４２への油液の流通のみを許容するチェック弁４３が設けられている。また、ポンプチューブ３９の上端部には、ポンプ室４２から前記ポンプチューブ３９の周りの油通路への油液の流通のみを許容するチェック弁４４が設けられている。なお、ポンプ室４２とオイルタンク３３とは、ピストンロッドの伸長長さが標準範囲にあるときには、ポンプロッド４０に設けた図示を略す通路を介して連通状態を維持するようになっている。
【００２５】
本シリンダ装置は、図３に示されるように、ピストンロッド２の上端部に設けたボルト部５０を介して車体側に、前記有底の外筒９の下端部に固設したブラケット５１を介して車輪側にそれぞれ取付けて懸架装置に組込まれ、この状態で、外筒９の上部側に固設したばね受５２に懸架ばね（図示せず）を受けるようになっている。
【００２６】
上記のように構成されたシリンダ装置においては、車両の積載荷重の増加等によって車高が標準車高よりも低くなり、ピストンロッド２の伸長長さが標準範囲を超える場合には、走行中の懸架装置の振動によってピストンロッド２が伸縮すると、その伸び行程時には、ポンプロッド４０がポンプチューブ３９と相対に後退することによりポンプ室４２内の圧力が低下し、チェック弁４３が開いてポンプロッド４０内の通路を通してオイルタンク３３内の油液がポンプ室４２に導入される。また、縮み行程時には、ポンプロッド４０が前進することによりポンプ室４２内が加圧され、チェック弁４４が開いてポンプ室４２内の油液が、ポンプチューブ３９の周りの油通路およびピストンロッド２の孔４１を通ってシリンダ上室に供給され、ピストンロッド２を伸長させる。このようにして、走行中の振動を利用してポンピング動作を繰り返すことによって車高が上がる。そして、車高が標準車高に達すると、ポンプ室４２がオイルタンク３３に連通され、ポンピング動作が解除される。
【００２７】
一方、車両の積載荷重の減少等によって車高が標準車高よりも高くなり、ピストンロッド２の伸長長さが標準範囲を超える場合には、ポンプ室４２がシリンダ上・下室に連通されてポンピング動作が解除されるとともに、シリンダ上・下室がポンプロッド４０内に連通される。これによりシリンダ上・下室内の油液がオイルタンク３３に戻され、シリンダ上・下室およびリザーバ室２５が減圧されて車高が下がる。車高が標準車高まで下がってピストンロッド２の伸長長さが標準範囲内になると、油液の戻し動作が停止される。
【００２８】
このようにして、走行時の懸架装置の振動を利用して、ポンピング作用および戻し作用を繰り返すことによって、積載荷重等にかかわらず車高を一定に調整することができる。なお、ピストンロッド２が伸縮する際には、ピストン３５に設けたディスクバルブが開閉し、所定の減衰力が発生する。
【００２９】
ところで、上記したピストンロッド２の伸縮に応じてシリンダ１内（シリンダ上室）の油圧が高まると、この油圧は、シール手段３内のバックアップ機構２１にも作用する。しかし、ロッドシール５をピストンロッド２に押付けるリング状弾性体２３の周りは、ロッドガイド１１とシールキャップ１２との間に挟持されたリング状支持板２２と弾性体２３の背面側の環状壁（テーパ壁）２４とにより囲まれているので、該弾性体２３に油圧が作用しない。したがって、該弾性体２３からロッドシール５に加えられるバックアップ力は油圧の影響を受けずにほぼ一定に維持される。この結果、ロッドシール５の摩擦抵抗が増大することはなくなり、ピストンロッド２の円滑な伸縮動（移動）が確保されると共に、ロッドシール５の自体の摩耗が抑制される。本実施形態においては特に、リング状支持板２２の外周側に設けたシール部材２５が弾性体２３の背面側への油液の侵入（油圧の侵入）を確実に遮断するので、前記バックアップ力は極めて安定し、ピストンロッド２の伸縮動はより一層円滑となる。また、リング状弾性体２３は、ロッドシール５の背面に接触して一様に押圧力を加えるので、ロッドシール５に傾きが生じることもなくなり、結果として、ロッドシール５の偏磨耗も抑制される。
【００３０】
本実施形態においては、バックアップ機構２１を構成するリング状支持板２２に、シリンダ１内からその周りの環状室１０への油液の流れのみを規制するチェック弁２６を一体に設けているので、別途チェック弁１４（図４）を設けた従来のシリンダ装置に対して部品点数が削減し、組付性の向上を図ることができる。また、オイルシール８を外周シール２０と組合せてサブアセンブリ体として組込むと共に、このサブアセンブリ体とシールブロック４とを外筒９の端部のカール加工によりかしめ固定するようにしたので、別途シール部材１５やロックリング１３（図４）を必要とした従来のシリンダ装置に対して組付点数や部品点数が削減し、この面からも、組付性が向上する。
【００３１】
なお、上記実施形態においては、セルフポンピング機構を内蔵した車高調整用シリンダ装置として構成したが、この車高調整の方式は任意であり、前記特許文献１に記載されるようにシリンダ外に給排油手段や減衰力発生機構を配設した構成としてもよいことはもちろんである。また、本発明の適用範囲は任意であり、上記した車高調整用シリンダ装置以外にも、シール手段としてロッドシールとそのバックアップ機構とを必要する種々のシリンダ装置、例えば、油圧シリンダや油圧緩衝器に適用できる。
また、上記実施形態においては、リング状弾性体２３を完全なリング状とした例を示したが、これに限らず、部分的に断絶されたリング状であってもよい。ただし、部分的なリングの場合、別途ロッドシール５のシリンダ側にシールを設ける等が必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の１つの実施形態であるシリンダ装置の要部構造を示す断面図である。
【図２】図１に示したシリンダ装置の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図３】セルフポンピング機構内蔵型として構成された本シリンダ装置の全体構造を示す断面図である。
【図４】従来のシリンダ装置の要部構造を示す断面図である。
【図５】従来のシリンダ装置におけるシール手段の変形構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    シリンダ
２    ピストンロッド
３    シール手段
４    シールブロック
５    ロッドシール
８    オイルシール
１０  環状室
１１  ロッドガイド（シールブロックの分割要素）
１２  シールキャップ（シールブロックの分割要素）
２１  バックアップ機構
２２  リング状支持板
２３  リング状弾性体
２４  環状壁（傾斜壁）
２５  シール部材
２６  チェック弁
【図１】
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【図２】
2008115881.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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