(57)【要約】【課題】シールの両端にシールリップを有することによりシール作用に方向性がなく、優れたシール性能を発揮するピストンシールを提供する。【解決手段】ピストン２１に設けた装着溝２２に装着されてシリンダ２３に摺動自在に密接するピストンシール１であって、円筒状素材をメスカットにより輪切りしてワッシャ状シール部材１’を成形し、シール部材１’を拡径冶具で拡径させながら円筒状に変形させて装着溝２２に嵌合するピストンシール１において、メスカットに用いるメスに設定するすくい角を利用してシール部材１’に断面円弧状の反りを成形し、反りの凹面５が外周側を向くようにシール部材１’を円筒状に変形させ、装着溝２２に装着された状態のシール部材１’にはその軸方向両端部にそれぞれシリンダ２３の内周面に密接するシールリップ７，８を成形したことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン（２１）の外周面に設けた環状の装着溝（２２）に装着されてシリンダ（２３）の内周面に摺動自在に密接するピストンシール（１）であって、
当該ピストンシール（１）の軸方向両端部にそれぞれ前記シリンダ（２３）の内周面に密接するシールリップ（７）（８）を成形したことを特徴とするピストンシール。
【請求項２】
ピストン（２１）の外周面に設けた環状の装着溝（２２）に装着されてシリンダ（２３）の内周面に摺動自在に密接するピストンシール（１）であって、円筒状素材（Ｓ）をメスカットにより輪切りしてワッシャ状シール部材（１’）を成形し、前記シール部材（１’）を拡径冶具（３１）で拡径させながら円筒状に変形させて前記装着溝（２２）に嵌合するピストンシール（１）において、
前記メスカットに用いるメス（３２）に設定するすくい角（θ）を利用して前記ワッシャ状シール部材（１’）に断面円弧状の反りを成形し、前記反りの凹面（５）が外周側を向くように前記シール部材（１’）を円筒状に変形させ、前記装着溝（２２）に装着された状態の前記シール部材（１’）にはその軸方向両端部にそれぞれ前記シリンダ（２３）の内周面に密接するシールリップ（７）（８）を成形したことを特徴とするピストンシール。
【請求項３】
請求項１または２記載のピストンシールにおいて、
軸方向両端のシールリップ（７）（８）の外径寸法が同一または近似するように装着溝（２２）の底面にテーパー状の傾斜面（２４）を設けたことを特徴とするピストンシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンに装着されてシリンダに密接することにより両者間をシールするピストンシールに関するものである。本発明のピストンシールは例えば、自動車等車両におけるショックアブソーバ用ピストンに用いられ、またはその他の圧力機器等に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図５に示すように、ピストン２１の外周面に設けた環状の装着溝２２に装着されてシリンダ２３の内周面に摺動自在に密接するピストンシール１が知られており、このピストンシール１は、所定の材質よりなる円筒状素材（図示せず）をメスカットにより輪切りしてワッシャ状シール部材１’（図６参照）を成形する工程と、図６に示すように、このワッシャ状シール部材１’をテーパー状の拡径冶具３１で拡径させながら円筒状に変形させてピストン２１の装着溝２２に嵌合する工程とを実施することにより製造および組付される。
【０００３】
また、このピストンシール１の組付は、上記拡径冶具３１を用いてワッシャ状シール部材１’をその内径端部を支点として全周に亙って軸方向一方に倒し、次いで内径端部を拡径して円筒状とし、次いでこの円筒状としたシール部材１’をピストン２１の装着溝２２に送り込んで嵌合させる手順により行なわれる（特許文献１参照）。
【０００４】
したがって、組付を完了したピストンシール１においては、図５に矢印で示すように、ワッシャ状シール部材１’の内径端部により形成される軸方向一方の端部２には収縮（縮径）方向の復元力Ｐ１が作用するとともに、ワッシャ状シール部材１’の外径端部により形成される軸方向他方の端部３には拡張（拡径）方向の復元力Ｐ２が作用し、前者の軸方向一方の端部２は装着溝２２の底面に密接するとともに、後者の軸方向他方の端部３はシリンダ２３の内周面に密接することになる。
【０００５】
しかしながら、この従来技術には、以下のような問題がある。
【０００６】
（１）上記したようにワッシャ状シール部材１’の外径端部により形成される軸方向他方の端部３には拡張方向の復元力Ｐ２が作用するので、この軸方向他方の端部３はシリンダ２３の内周面に密接してシール部４を形成するが、ワッシャ状シール部材１’の内径端部により形成される軸方向一方の端部２には収縮方向の復元力Ｐ１が作用するので、この軸方向一方の端部２はシリンダ２３の内周面に接触せず、よってシリンダ２３に対するシール部が形成されないことになる。したがって、当該ピストンシール１のシール作用に方向性が設定され、軸方向両側をシールするためには、図７に示すように、２つのピストンシール１を背中合わせに並べて配置しなければならない。
【０００７】
（２）また、上記シール部４を形成可能な軸方向他方の端部３においても、シール部４のシール作用はシール部材１’の復元力のみに依存し、特に先鋭なシールリップが形成されるわけではない。したかって、シール作用が不安定となって品質にバラツキが発生することがあり、特に低圧時においてシール機能を発揮し得ない虞がある。
【０００８】
また、本発明に対する他の従来技術として、下記特許文献２にピストンの製造方法が掲載されており、この製造方法には、ピストン本体および該ピストン本体に取り付けられた管状封止部材が熱処理を受け、それにより管状封止部材の両端部のうちの少なくとも一方が半径方向外側に移動するようにする手順が示されている。しかしながらこの従来技術は、上記文中にもあるように「熱処理」を加えることによって封止部材を変形させるものであり、本発明が「反り」を利用するのとは構成を異にしている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１７３７８０号公報
【特許文献２】特表２００２−５３１７９７号公報（請求項６、００１４、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は以上の点に鑑みて、シールの両端にシールリップを有することによりシール作用に方向性がなく、優れたシール性能を発揮することが可能なピストンシールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるピストンシールは、ピストンの外周面に設けた環状の装着溝に装着されてシリンダの内周面に摺動自在に密接するピストンシールであって、当該ピストンシールの軸方向両端部にそれぞれ前記シリンダの内周面に密接するシールリップを成形したことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項２によるピストンシールは、ピストンの外周面に設けた環状の装着溝に装着されてシリンダの内周面に摺動自在に密接するピストンシールであって、円筒状素材をメスカットにより輪切りしてワッシャ状シール部材を成形し、前記シール部材を拡径冶具で拡径させながら円筒状に変形させて前記装着溝に嵌合するピストンシールにおいて、前記メスカットに用いるメスに設定するすくい角を利用して前記ワッシャ状シール部材に断面円弧状の反りを成形し、前記反りの凹面が外周側を向くように前記シール部材を円筒状に変形させ、前記装着溝に装着された状態の前記シール部材にはその軸方向両端部にそれぞれ前記シリンダの内周面に密接するシールリップを成形したことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項３によるピストンシールは、上記した請求項１または２記載のピストンシールにおいて、軸方向両端のシールリップの外径寸法が同一または近似するように装着溝の底面にテーパー状の傾斜面を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
樹脂等の所定の材質よりなる円筒状素材をメスカットにより輪切りしてワッシャ状シール部材を成形する工程を実施し、このとき、メスカットに用いるメスに設定するすくい角を利用してシール部材に意図的に反りを成形する。これによりシール部材は断面円弧状に成形される。反りは、弾性変形ではなく、塑性変形である。次いで、この反りを成形したシール部材を拡径冶具で拡径させながら円筒状に変形させてピストンの装着溝に嵌合する工程を実施するが、このとき、反りの凹面（円弧の凹面）が外周側を向くようにシール部材を円筒状に変形させ、この姿勢でシール部材を装着溝に嵌合する。反りの凹面は外周側を向いているので、その両端に形成される尖端部も同じく外周側を向き、よってこの尖端部によりシリンダの内周面に密接するシールリップが成形される。
【００１５】
尚、このようにして軸方向両端に成形されるシールリップの外径寸法に寸法差があると、両シールリップに性能差が生じることが懸念される。そこで、これに対処する場合には、軸方向両端のシールリップの外径寸法が同一または近似するように装着溝の底面にテーパー状の傾斜面を設けることにする。
【００１６】
上記したようにワッシャ状シール部材の内径端部により形成される軸方向一方の端部には収縮方向の復元力が作用するので、この軸方向一方の端部に成形されるシールリップは外径寸法が小さくなり易い。また、この軸方向一方の端部は組付時における円筒状への変形過程で拡径されて肉厚が薄くなるので、これによってもシールリップの外径寸法が小さくなり易い。一方、ワッシャ状シール部材の外径端部により形成される軸方向他方の端部には拡張方向の復元力が作用するので、この軸方向他方の端部に成形されるシールリップは外径寸法が大きくなり易い。したがってこのような傾向があることから、装着溝の溝深さについては、軸方向一方の端部が装着される部位において浅く、軸方向他方の端部が装着される部位において深く設定するのが好ましく、装着溝の底面に設けるテーパー状の傾斜面の傾斜の向きについて云えば、軸方向一方の端部が装着される部位から軸方向他方の端部が装着される部位へかけて溝深さが漸次深くなる形状とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００１８】
すなわち、本発明の請求項１または２によるピストンシールにおいてはそれぞれ、シールの両端にそれぞれシリンダに密接するシールリップが成形されているので、このシールには、シール作用に方向性が設定されないことになる。したがって、上記従来技術のように２つのシール部材を背中合わせで配置する必要がなく、シール部材は１つで良いことから、製造や組付、取扱いが簡便で、設置スペースも小さくて済むピストンシールを提供することができる。また、シール作用に方向性が設定されなければシールの装着の向きも限定されないので、この点からも組付を簡便なものとすることができる。
【００１９】
また、シールに反りが設定されると、シールリップはこの反りの反発力を利用してシリンダの内周面に強く密接する。したがって、低圧領域から安定したシール性能を発揮するピストンシールを提供することができる。
【００２０】
また、シールリップの成形が従来のように熱処理によるものではないため、本発明は、熱に弱い材質に対しても適用することが可能である。
【００２１】
更にまた、本発明の請求項３によるピストンシールにおいては、シールの軸方向両端に成形されるシールリップの外径寸法が互いに同一または近似する値となるので、シールリップに性能差（シール性、摺動荷重、摩耗特性などについての性能差）が生じにくい。したがって、この点からもシールの方向性をなくすことができ、シールの適用範囲を拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明には、以下の実施形態が含まれる。
【００２３】
構成・・・
（１）ワッシャ状のシール部材形状に特徴をもたせ、ワッシャ状のシール部材の組付方向を規定した構成とする。
（２）ワッシャ状のシール部材は、平坦形状ではなく、意図的に反りをもたせた形状とし、その反り量は、素材から切出し時のメス角度（すくい角）で設定し形成する。
（３）ピストン溝への嵌合は、反りの凹面が径方向外方を向く方向で嵌合する。
（４）ワッシャの内径側は収縮方向の復元力で溝に嵌合し、外径側は収縮方向の復元力を持たず、ピストン溝底とは隙間設定とする。
（５）溝嵌合後のシール部材の両端はリップ（Ｒ形状）を有する。
効果・・・
（６）シール部材の両端をリップ（Ｒ形状）にすることで、１部品で両側のシールが可能となり、また、反りの反発力によってシリンダ内周面に積極的に接するために、低圧領域から安定してシール性を得ることができる。
（７）また、反りによりリップを形成するものであって加熱処理によりリップを形成するものでないため、加熱手段を必要とせずリップの形成が容易である。
【００２４】
本発明のピストンシールの製造および組付方法は、以下のとおりとなる。
【００２５】
（ａ）ピストン２１の外周面に設けた環状の装着溝２２に装着されてシリンダ２３の内周面に摺動自在に密接するピストンシール１の製造および組付方法であって、円筒状素材Ｓをメスカットにより輪切りしてワッシャ状シール部材１’を成形する工程と、前記シール部材１’を拡径冶具３１で拡径させながら円筒状に変形させて前記装着溝２２に嵌合する工程とを有するピストンシールの製造および組付方法において、前記メスカットに用いるメス３２に設定するすくい角θを利用して前記ワッシャ状シール部材１’に断面円弧状の反りを成形する手順と、前記反りの凹面５が外周側を向くように前記シール部材１’を円筒状に変形させる手順とを有し、前記装着溝２２に装着された状態の前記シール部材１’にはその軸方向両端部にそれぞれ前記シリンダ２３の内周面に密接するシールリップ７，８を成形することを特徴とするピストンシールの製造および組付方法。
（ｂ）上記（ａ）項記載のピストンシールの製造および組付方法において、軸方向両端のシールリップ７，８の外径寸法が同一または近似するように装着溝２２の底面にテーパー状の傾斜面を設けることを特徴とするピストンシールの製造および組付方法。
【実施例】
【００２６】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００２７】
当該実施例に係るピストンシールは、自動車およびオートバイ用のショックアブソーバに用いられるものである。この場合、ピストンの材質は一般に鉄または鉄系焼結金属とされ、ピストンシールの材質は一般にポリ四弗化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）とされる。
【００２８】
図３に示すように、当該実施例に係るピストンシールは、ピストン２１の外周面に設けた環状の装着溝２２に装着されてシリンダ２３の内周面に摺動自在に密接するピストンシール１であって、その軸方向両端部にそれぞれ、シリンダ２３の内周面に密接するシールリップ７，８を成形したものである。
【００２９】
また、当該実施例に係るピストンシールは、ピストン２１の外周面に設けた環状の装着溝２２に装着されてシリンダ２３の内周面に摺動自在に密接するピストンシール１であって、円筒状素材Ｓをメスカットにより輪切りしてワッシャ状のシール部材１’を成形し、このシール部材１’を拡径冶具３１で拡径させながら円筒状に変形させて装着溝２２に嵌合するピストンシール１において、メスカットに用いるメス３２に設定するすくい角θを利用してシール部材１’に断面円弧状の反りを成形し、反りの凹面５が外周側を向くようにシール部材１’を円筒状に変形させ、装着溝２２に装着された状態のシール部材１’すなわち当該ピストンシール１にはその軸方向両端部にそれぞれ、シリンダ２３の内周面に密接するシールリップ７，８を成形したものである。
【００３０】
製造および組付の手順は、以下のとおりである。
【００３１】
すなわち先ず、図１に示すように、上記の樹脂材質よりなる円筒状素材Ｓをメスカットにより輪切りしてワッシャ状のシール部材１’を成形する。このとき、メスカットに用いるメス３２にすくい角θを設定し、このすくい角θを利用してシール部材１’に意図的に反りを成形する。すくい角θの大きさは、メス３２の先端傾斜面３３の傾斜角度により定められる。シール部材１’は、反りを成形しなければ平坦状（平板状）に成形されるが、反りを成形することにより断面円弧状の立体形状に成形される。
【００３２】
次いで、図２に示すように、反りを成形したシール部材１’をテーパー状の拡径冶具３１を用いて拡径させながら円筒状に変形させて、ピストン２１の装着溝２２に嵌合する。このとき、反りの凹面５が外周側、凸面６が内周側を向くようにシール部材１’を円筒状に変形させ、この姿勢でシール部材１’をピストン２１の装着溝２２に嵌合する。装着溝２２に嵌合されたシール部材１’はピストンシール１とされる。
【００３３】
図３に示すように、装着溝２２に嵌合されたピストンシール１において、反りの凹面５は外周側（図では左側）を向いているので、その両端に形成される尖端部も同じく外周側を向き、よってこの尖端部によりシリンダ２３の内周面に密接するシールリップ７，８がピストンシール１の両端部にそれぞれ成形される。
【００３４】
尚、当該実施例においても、ピストンシール１の組付に際して、テーパー状の拡径冶具３１を用いてワッシャ状シール部材１’をその内径端部を支点として全周に亙って軸方向一方に倒し、次いで内径端部を拡径して円筒状とし、次いでこの円筒状としたシール部材１’をピストン２１の装着溝２２に送り込んで嵌合させることは従来技術と同様であり、また組付を完了したピストンシール１において、ワッシャ状シール部材１’の内径端部により形成される軸方向一方の端部２には収縮（縮径）方向の復元力Ｐ１が作用し、ワッシャ状シール部材１’の外径端部により形成される軸方向他方の端部３には拡張（拡径）方向の復元力Ｐ２が作用することも同様である。当該実施例ではこれらに加えて、シール部材１’に反りが設定され、かつ径方向外方へ向けて突出するシールリップ７，８が形成されて、この分、シリンダ２３に対する密接度が高められるので、シール性能を向上させることができる。反りは、その反発力を利用してシールリップ７，８をシリンダ２３の内周面に強く密接させることになる。
【００３５】
また、上記したようにワッシャ状シール部材１’の内径端部により形成される軸方向一方の端部２には収縮方向の復元力Ｐ１が作用するので、この軸方向一方の端部２に成形されるシールリップ７はその外径寸法φＡが小さくなり易い。また、この軸方向一方の端部２は組付時における円筒状への変形過程で拡径されて肉厚が薄くなるので、これによってもシールリップ７は外径寸法が小さくなり易い。一方、ワッシャ状シール部材１’の外径端部により形成される軸方向他方の端部３には拡張方向の復元力Ｐ２が作用するので、この軸方向他方の端部３に成形されるシールリップ８はその外径寸法φＢが大きくなり易い。したがってこれらを原因として、軸方向両端に成形されるシールリップ７，８には、図４（ア）に示すように、外径寸法に寸法差Ｃ（Ｃ＝φＢ−φＡ）が発生し易く、このように寸法差Ｃが発生すると、シール作用に性能差が生じることが懸念される。
【００３６】
そこで、当該実施例では、図４（イ）に示すように、装着溝２２の底面にテーパー状（円錐面状）の傾斜面２４を設け、これにより軸方向両端のシールリップ７，８の外径寸法φＡ，φＢが同一寸法（φＡ＝φＢ）となるようにする。傾斜面２４の傾斜の向きは、軸方向一方の端部２が装着される部位から軸方向他方の端部３が装着される部位へかけて溝深さが漸次深くなる形状とし、両部位における溝深さの差Ｄを上記外径寸法の寸法差Ｃと合致させる（Ｃ＝Ｄ）。例えば上記外径寸法の寸法差Ｃが精査の結果、０．３４６ｍｍと判明したときには、これに合わせて溝深さの差Ｄを０．３４６ｍｍに設定する。このようにすると軸方向両端のシールリップ７，８に性能差が生じにくくなるので、この点からもシールの方向性をなくすことができる。
【００３７】
また、本発明に係るピストンシールは、ピストン２１に装着されてシリンダ２３に摺動自在に密接するという機能からして、ピストン軸受と称されることもある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例に係るピストンシールの製造・組付方法の手順を示す工程説明図
【図２】同じく本発明の実施例に係るピストンシールの製造・組付方法の手順を示す工程説明図
【図３】本発明の実施例に係るピストンシールの要部断面図
【図４】本発明の他の実施例に係るピストンシールの要部断面図
【図５】従来例に係るピストンシールの要部断面図
【図６】従来例に係る製造・組付方法の手順を示す工程説明図
【図７】他の従来例に係るピストンシールの要部断面図
【符号の説明】
【００３９】
１  ピストンシール
１’  シール部材
２  軸方向一方の端部
３  軸方向他方の端部
４  シール部
５  反りの凹面
６  反りの凸面
７，８  シールリップ
２１  ピストン
２２  装着溝
２３  シリンダ
２４  テーパー状傾斜面
３１  拡径冶具
３２  メス
３３  先端傾斜面
Ｓ  円筒状素材
【図１】
2007139179.tif 000003
【図２】
2007139179.tif 000004
【図３】
2007139179.tif 000005
【図４】
2007139179.tif 000006
【図５】
2007139179.tif 000007
【図６】
2007139179.tif 000008
【図７】
2007139179.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月15日(2006.3.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2007139179.tif 000010
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2007139179.tif 000011
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2007139179.tif 000012