高摩擦液封及缓冲器的制作方法

专利名称：高摩擦液封及缓冲器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于高摩擦密封的高摩擦液封，包括工作流体填充侧设有的密封工作 流体的液封唇和所述液封唇工作流体非填充侧(外侧)设有的拦截来自于外部异物的防尘本发明还涉及使用工作流体的圆柱型缓冲器，其使用上述高摩擦液封作为活塞杆 和汽缸体之间的密封。
背景技术：
缓冲器一般为圆柱型，通过调节缓冲器内流动的工作流体的流速起到缓冲外力的 作用，用于车辆悬挂系统、车辆后门的开关部分等。在日本未审查专利申请公开No. 2006-17161中所述的缓冲器，是上述缓冲器中的 一种，其用于车辆悬挂系统。在该缓冲器的密封结构中，通过在用于容纳与油封(6)(在此， 日本未审查专利申请公开No. 2006-17161中使用的标号在圆括号中表示)的外周唇(18) 的内表面接触的位于圆柱侧的引导杆(5)的唇的倾斜面(9a)上设置的变形防止装置(％， 9c)，可以防止由装配作业引起的密封不良问题。该缓冲器中的油封(6)与本发明的高摩擦液封具有相同的基本结构。该油 封(6)包括在工作流体填充侧设有的用于密封工作流体(即日本未审查专利申请公开 No. 2006-17161中“工作油体”)的油封唇(15)和在所述油封唇(15)的工作流体非填充侧 (外侧)设有的用于拦截来自于外部异物的防尘唇。一般地，用于悬挂系统的缓冲器设置成杆(4)的末端在上，以使防尘唇(14)阻止 来自于外部异物(包括雨水，有时是混有油等的积雨)的侵入。如上所述的防尘唇(14)不能够阻止相反地来自于内部的、在油封唇(15)的延伸 行程(extention stroke)中形成的油膜的渗出。另一方面，该用于悬挂系统的缓冲器有这样的问题它难以利用工作流体的缓冲 作用获得在甚低速和微振动情况下的阻尼力。因此，近些年来，人们提出可通过液封的液封 唇与活塞杆之间的摩擦力获得在甚低速和微振动情况下的阻尼力的、用于高摩擦密封的高 摩擦液封。这种情况下，作为高摩擦密封的方法，有提高工作流体和液封材料之间摩擦系数 的方法、提高液封对活塞杆的紧力(二者接触表面的表面压力)的方法等。然而，在这两种方法中，上述高摩擦液封的液封唇与活塞杆的接触表面上形成的 工作流体膜在缓冲器长时间不工作的状态(例如停车时间)下会被挤出，从而破坏工作流 体膜。而且，用于高摩擦密封的液封中，接触表面的滑动，即液封唇和活塞杆之间的滑动 接触受到高度限制。因此，由于这些原因，如果使用高摩擦液封的缓冲器被长时间地置于非工作状态， 液封唇和活塞杆会粘着在一起。如果缓冲器在这种情况下被发动(启动车辆等)，在液封和活塞杆之间的接触表面的圆周部分会形成缝隙(开口)，从而工作流体会泄漏。从液封唇泄漏的工作流体一旦残留到位于液封唇和防尘唇之间的储液室，如上所 述，由于防尘唇并不阻止工作流体从防尘唇内部向外部的泄漏，从液封唇泄漏的工作流体 经过防尘唇并渐渐地流出到外侧(大气侧)，这种情况被判定为工作流体泄漏(油泄漏)。这种情形的工作流体泄漏只在车辆长时间放置后突然启动的情况下发生，泄漏的工作流体的量也小。因此，这种泄漏与例如活塞杆的外圆周上的缺口导致的渐进性的泄漏 不同。但是，这种泄漏会给车辆使用者一种焦虑感，所以需要对其改进。图7(a)_7(c)示出了本发明的背景技术，其示出使用能够防止工作流体泄漏的密 封的气体弹簧。图7(a)是气体弹簧的纵向截面图，图7(b)是密封一部分的放大截面图，图 7(c)是7(b)的局部放大剖视图。该气体弹簧(缓冲器)是记载于日本未审查专利申请公 开 No. 2002-286067。该气体弹簧50包括具有上述特征的密封40，还包括作为缓冲器基本构成汽缸体 41、汽缸体侧连接部41a、活塞42、活塞杆43和活塞杆侧连接部43a、轴承44和制动装置45。汽缸体41内部被活塞42分为气室A和流体室L，活塞42上设有气门42a，气室A 中的高压气体可通过其在气室A和流体室L之间流动。通过上述的结构，该气体弹簧50利用图7(a)所示的姿势，即汽缸体侧连接部41a 连接于上侧(后门侧)且活塞杆侧连接部43a连接于下侧(车身侧)的状态，使后门倾向 于开门的方向，并对后门的开/关动作给出合适的阻尼力。作为气体弹簧50特征的密封40，如图7(b)所示，包括次唇31、主唇32、金属嵌件 33和外周唇34。通过将主唇32设于金属嵌件33的内侧(流体室L侧)和次唇32设于其 外侧形成的储液室S’，是位于次唇31和主唇32之间的空间，与传统的气体弹簧相比具有更 大的空间。而且，如图7(c)所示，次唇31的末端形成为渐进的梯形。特别地，次唇31的末端 具有上面a、侧面b和底面c，形成的上面a与活塞杆43之间的角度θ 1比侧面b与活塞杆 43之间的角度θ 2大。因此，次唇末端总是将储液室S’中的工作流体扫回到返回储液室 S，的方向(日本未审查专利申请公开No. 2002-286067)。通过上述的气体弹簧50的结构，可防止工作流体泄漏到次唇31的外侧。而且，在 气体弹簧50以次唇31位于下侧的姿势使用的情况下，不易发生来自于外部尘土、水等的侵 入。但是，在日本未审查专利申请公开No. 2006-17161中记载的作为用于车辆悬挂 系统的气体弹簧50在相反的姿势下使用，即在次唇31位于上侧的姿势下使用，次唇31 不能够作为防尘唇发挥作用，也就是说，无法阻止来自于外部上侧尘土、水等的侵入。因 此，这种气体弹簧50的密封40不能用于悬挂系统的缓冲器。日本未审查专利申请公开 No. 2006-17161公开了充当如图1和3所示的变形阻止装置作用的糙面9b和充当如图4所 示的变形阻止装置的突起9c。日本未审查专利申请公开No. 2002-286067公开了如图1_3 所示的密封19和次唇23。

发明内容
本发明为了解决上述问题，目的在于提供可以用于车辆等悬挂系统的缓冲器的防尘唇，并提供能够解决液封唇的流体泄漏问题的高摩擦液封及具备所述高摩擦液封的缓冲器。本发明的高摩擦液封用于高摩擦密封，包括设在工作流体填充侧以密封工作流体 的液封唇和设在所述液封唇的工作流体非填充侧(外侧)以拦截来自于外部异物的防尘 唇，其中，由防尘唇在延伸行程内形成的工作流体膜厚度小于由液封唇在延伸行程内形成 的工作流体膜的厚度。本发明的使用工作流体的圆柱型缓冲器中，本发明描述的高摩擦液封用于活塞杆 和汽缸体之间的密封。本发明的高摩擦液封中，因为由防尘唇在延伸行程中形成的工作流体膜厚度小于 由液封唇在延伸行程中形成的工作流体膜厚度，提供可用于车辆等悬挂系统的缓冲装置的 防尘唇，解决了工作流体从液封唇泄漏的问题。本发明使用工作流体的圆柱型缓冲器，其中，本发明所述的高摩擦液封用于活塞 杆和汽缸体之间的密封，能够提供高摩擦液封的效果。


图1(a)是表示本发明高摩擦液封的基本构成的液封的一例的上半部分的截面 图，图1 (b)是用于解释图1 (a)基本原理的公式1，图1 (C)是表示图1 (a)工作状态下的液 封唇的倾斜面以及表面压力分布与最大表面压力倾斜度之间关系的示意图，图1(d)是防 尘唇的放大截面图，图1(e)是表示图1(a)工作状态下的防尘唇的倾斜面以及表面压力分 布与最大表面压力倾斜度之间关系的示意图；图2是表示本发明的高摩擦液封的一例的截面图；图3(a)是表示本发明的高摩擦液封的另一例的上半部分的截面图，图3(b)是图 3(a)的防尘唇的放大截面图，图3 (c)是图3(b)的工作状态图，图3(d)是表示图3(b)所示 的防尘唇的倾斜面以及表面压力分布与最大表面压力倾斜度之间关系的示意图；图4(a)、图4(b)和图4(c)是本发明的高摩擦液封的其它例的截面图；图5(a)和图5(b)是表示本发明的高摩擦液封的其它例的防尘唇的末端部分的放 大截面图；图6是表示使用图3(a)所示的高摩擦液封的缓冲器的一例的纵向截面图；图7(a)_(c)是表示使用本发明的背景技术的密封的气体弹簧的图，图7 (a)是该 气体弹簧的纵向截面图，图7(b)是该密封的部分放大截面图，图7(c)是图7(b)局部放大 剖视图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的基本思想和实施例进行说明。<液封的基本原理和本发明的基本思想>图1(a)是表示本发明高摩擦液封的基本构成的液封的一例的上半部分的截面 图，图1 (b)是用于解释图1 (a)基本原理的公式1，图1 (c)是表示图1 (a)工作状态下的液 封唇的倾斜面以及表面压力分布与最大表面压力倾斜度之间关系的示意图，图1(d)是防 尘唇的放大截面图，图1(e)是表示图1(a)工作状态下的防尘唇的倾斜面以及表面压力分布与最大表面压力倾斜度之间关系的示意图。首先，根据图1，对作为本发明的高摩擦液封的发明思想基础的液封基本原理进行解释。
如图1(a)所示的液封30，用于车辆等悬挂系统的缓冲器，包括用于阻止来自于外 部异物(包括雨水，有时是混有油等的积雨)侵入的防尘唇21、设在防尘唇的工作流体侧以 阻止内部工作流体泄漏的液封唇22、用于支承防尘唇21和液封唇22的金属嵌件23，以及 设在金属嵌件23的外周侧的外周唇24。在液封唇22的外周侧，设有卡簧25以调节液封唇22对活塞杆13的紧力(图1 (a) 中用双点划线的虚线表示，参照图6)。而且，在位于金属嵌件23的工作流体填充侧表面的 外周唇24和液封唇22之间的径向上的中间位置，设有与连接部15c (参照图6)的上表面 接触的弯曲的附加唇26。如图1 (a)所示，位于液封唇22的工作流体侧的倾斜面称之为液封唇流体侧倾斜 面22a，位于防尘唇21 —侧的倾斜面称之为液封唇防尘侧倾斜面22b，位于防尘唇21的液 封唇22 (工作流体)侧的倾斜面称之为防尘唇流体侧倾斜面21a，位于工作流体非填充侧的 倾斜面称之为防尘唇外侧倾斜面21b。防尘唇21的防尘侧倾斜面21b延伸的倾斜部分称之为上倾斜部21d，上倾斜部 21d固定于金属嵌件23的外侧表面的部分称之为固定部21e。标号M表示高摩擦液封10 的中心轴线。另外，液封唇流体侧倾斜面22a、液封唇防尘侧倾斜面22b、防尘唇流体侧倾斜面 21a以及防尘唇外侧倾斜面21b与被液封唇22和防尘唇21 (活塞杆轴中心)密封的活塞杆 的接触面之间的角度分别称之为液封唇流体侧倾斜角α 、液封唇防尘侧倾斜角α 2、防尘 唇流体侧倾斜角α 3及防尘唇外侧倾斜角α 4。另外，位于液封唇22和防尘唇21之间面向应当安装的活塞杆13的空间称之为储 液室S。在上述的倾斜角α Ι-α 4之间存在有下面的关系。关系1 液封唇流体侧倾斜角α 1大于液封唇防尘侧倾斜角α 2的关系。关系2 防尘唇外侧倾斜角α4大于防尘唇流体侧倾斜角α3的关系。下面解释存在上述关系的原 因。图1 (c)表示液封唇22的工作状态，即表示液封唇22安装到缓冲器的活塞杆13 的状态和液封唇22和活塞杆13之间的接触表面上的表面压力分布MBl的图。如图1(c)所示，表面压力分布MBl为山形，最大表面压力倾斜度位于山峰的两侧。 工作流体的膜厚度h—般由工作流体流入侧的表面压力倾斜度决定。因此，如果以密封30 固定且活塞杆13向右(工作流体非填充侧)移动的情况作为延伸行程，延伸行程的流体侧 延伸行程流体膜hi由位于表面压力峰值左手侧的液封唇流体侧最大表面压力倾斜度θ 1 所决定，压缩行程的流体侧压缩行程流体膜厚度h2由位于表面压力峰值右手侧的液封唇 流体侧倾斜面角度θ 2所决定。液封唇22的工作流体流动机制可作如下解释。(1)泄漏是指在形成于延伸行程的流体侧延伸行程流体膜厚度hi大于形成于压 缩行程的流体侧压缩行程流体膜厚度h2的情况下，由重复操作沉积扫出(scraped-out)流体膜的状态。形成于延伸行程的流体侧延伸行程流体膜厚度hi是指在液封唇22经过活塞杆13 后形成于活塞杆的外周面的工作流体膜的厚度，故也称之为形成膜厚hi。另外，形成于压缩行程的流体侧压缩行程流体膜厚度h2是指能够将形成于活塞 杆13的外周面的工作流体膜吸收进工作流体侧的膜厚度，故也称之为吸收膜厚h2。(2)因此，为了防止工作流体泄漏，形成于延伸行程的流体侧延伸行程流体膜厚度 (形成膜厚)hi必须小于或至少等于形成于压缩行程的流体侧压缩行程流体膜厚度(吸收 膜厚)h2。
(3)流体膜厚度由图1 (b)所示的公式1所决定。在公式1中，h是流体膜厚度，μ 是工作流体粘度，V是唇片接触面(该例中是活塞杆)上的速度。流体泄漏不会发生的条件是使延伸行程的形成膜厚hi不大于压缩行程的吸收 膜厚h2，而且，对于表面压力倾斜度，使延伸行程的最大表面压力倾斜度θ 1大于压缩行程 的最大表面压力倾斜度θ 2。简单的设置方法如图1 (c)所示。液封唇22在非工作状态下具有三角形的截面形 状，其左手侧是工作流体填充侧，右手侧是工作流体非填充侧(外侧)。并且假定阻止了工 作流体从左手侧到右手侧的泄漏。当假定液封唇22左手侧的倾斜面22a与活塞杆轴线亦即液封唇22的接触面之间 的角度为液封唇流体侧倾斜角α 1，右手侧的倾斜面22b与活塞杆轴线亦即液封唇22的接 触面之间的角度为液封唇防尘侧倾斜角α 2，且α 大于α 2，处于工作状态的倾斜面分别 为倾斜面22a’和22b’ (以下，与非工作状态下的倾斜面相比工作状态下的倾斜面，标号加 有[’])，产生的表面压力分布MBl如图1(c)所示，具有表面压力偏向左手侧的非对称形状 (工作流体填充侧)。左手侧的最大表面压力倾斜度θ 1变得大于右手侧的最大表面压力倾斜度θ 2， 由此防止了泄漏。这正是一般地在液封30的液封唇22中公式1成立的原因。该原理应用于如图1 (d)和1 (e)所示的防尘唇21。在防尘唇21中，防尘唇外侧倾 斜角α4大于防尘唇流体侧倾斜角α3。结果，如图1 (e)所示，表面压力分布ΜΒ2具有表面 压力峰值偏向右手侧(外侧)的山形。防尘唇外侧最大表面压力倾斜度θ4大于防尘唇流 体侧最大表面压力倾斜度θ 3。结果，在防尘唇21中，防尘侧压缩行程流体膜厚度(吸收膜厚)h4小于防尘侧延 伸行程流体膜厚度(形成膜厚)h3，由此防止了来自于外部异物的侵入。这正是一般在液封 30的流体防尘唇中公式2成立的原因。然而，在设有这样的防尘唇1的高摩擦液封10作为车辆等悬挂系统的高摩擦密封 用的油封使用的情况下，不会留意到具有这种基本结构的液封30所示的形成膜厚h3与液 封唇22的形成膜厚hi之间的关系，在形成膜厚h3大于形成膜厚hi ( 一般形成膜厚h3大 于所述形成膜厚hi以提高所述防尘唇21的效果)的情况下，缓冲器放置较长时间后，会允 许从液封唇22侧泄漏的工作流体膜通过。这样的防尘唇21的倾斜面21a和21b的形状适合防止来自于外部异物(包括雨 水，有时是混有油等的积雨)的侵入的目的。但是，在所述防尘唇用于高摩擦密封的情况 下，会产生上述的缺陷。
于是，本发明的申请人关注历来未被留意的流体侧延伸行程流体膜厚hi和所述防尘侧延伸行程流体膜厚度h3之间的关系，并产生了这样的想法当维持防尘唇和液封唇 的基本特性，即维持这样的条件，对于液封唇，使流体侧压缩行程流体膜厚度h2大于流体 侧延伸行程流体膜厚度hi，对于防尘唇，使防尘侧延伸行程流体膜厚度h3大于防尘侧压缩 年流体膜厚度h4，首先，使防尘侧延伸行程流体膜厚度h3小于流体侧延伸行程流体膜厚度 hi。这种情况，即使当维持这些唇片的基本特性时，在延伸行程的液封唇上形成具有 流体侧延伸行程流体膜厚度hi的流体膜，这些流体膜中，在防尘唇上只允许形成具有防尘 侧延伸行程流体膜厚度h3的流体膜。如果防尘侧延伸行程流体膜厚度h3足够小，形成于 防尘唇外侧的活塞杆上的流体膜h3在沉积前就会蒸发或消散，从而使用户意识不到流体 膜h3。这就是说，根据所述防尘侧延伸行程流体膜厚度h3小于流体侧延伸行程流体膜 厚度hi的高摩擦液封(第1发明)，当设有可以用于车辆等悬挂系统的缓冲器的防尘唇时， 可以解决从液封唇的工作流体泄漏问题。虽然关于设有用于密封流体的液封唇和用于将异物拦在外面的防尘唇的液封，为 了达到各自的目的分别留意单个唇片，第1发明的高摩擦液封通过两个唇片协同作用实现 高摩擦密封，即作为以防尘唇也参与到新密封工作流体中的想法结合两个唇片的密封系统 服务。另外，第1发明在其它情况，例如使对形成液封唇和防尘唇接触的接触面的活塞 杆的紧力大小合适，上述的膜厚原理均可适用于上述二者唇片，因此，令防尘唇流体侧最大 表面压力倾斜度大于液封唇流体侧最大表面压力倾斜度(第2发明)，同样也能达到上述相 同的效果。另外，第1发明在假定遇到相同的其它情况，在工作状态下，令所述防尘唇流体侧 倾斜面角度大于所述液封唇流体侧倾斜面角度(第3发明)，同样也能达到上述相同的效^ ο实施例1图2是表示本发明的高摩擦液封的一例的截面图。该高摩擦液封10为本发明基本思想的第3发明的具体化，如图l(a)_l(e)所示的 高摩擦液封10，用于车辆等悬挂系统用的缓冲器20。用于工业应用领域高摩擦密封的高摩擦液封10，与图l(a)_l(e)所示的液封30 — 样，其基本构成包括与液封30的防尘唇21、液封唇22、金属嵌件23、外周唇4、卡簧5及附 加唇6 —一对应的防尘唇21、液封唇22、金属嵌件23、外周唇24、卡簧25及附加唇30。高摩擦液封10还包括分别对应于如图1 (a) _1 (e)所示的液封30的上倾斜部21d 和固定部21e的上倾斜部Id和固定部le。记号M表示高摩擦液封10的轴中心线，当高摩 擦液封10安装到缓冲器20后，轴中心线M与缓冲器20的活塞杆13的轴中心线重合。与唇片1和2的倾斜面一样，防尘唇1位于液封唇2侧的倾斜面称之为防尘唇流 体侧倾斜面la，位于工作流体非填充侧的倾斜面称之为防尘唇外侧倾斜面lb，液封唇2位 于工作流体侧的倾斜面称之为液封唇流体侧倾斜面2a，位于防尘唇1侧的倾斜面称之为液 封唇防尘侧倾斜面2b。
另外，如唇片21和22的倾斜面的角度一样，位于液封唇流体侧倾斜面2a、液封唇 防尘唇倾斜面2b、防尘唇流体侧倾斜面Ia以及防尘唇外侧倾斜面Ib与由这些唇片2和1 密封的活塞杆13的接触面之间的角度分别称之为液封唇流体侧倾斜角β 1、液封唇防尘侧 倾斜角β 2、防尘唇流体侧倾斜角β 3和防尘唇外侧倾斜角β 4。该高摩擦液封10与图3(a)_3(d)所示液封30不同之处在于，防尘唇流体侧倾斜 角β 3大于液封唇流体侧倾斜角β 1。另外，对应于上述事实，防尘唇1具有与所述液封唇2相似的三角形，三角形从金 属嵌件3外侧的几乎正下方延伸向活塞杆13，使影响防尘唇1的刚性和挠性的长度为短。这种情况，工作状态下的防尘唇流体侧倾斜面角度大于液封唇流体侧倾斜面角 度，因此具体地发挥了基本思想的第3发明的效果。而且，这意味着第2和第1发明的效果 也能够达到。 由于防尘唇1具有短的长度，高摩擦液封10可用于半径方向的振动的情况下，即 缓冲器的活塞杆的横向振动少的情况。另外，由于防尘唇外侧倾斜角β 4不能太大，该高摩 擦液封10可用于与一般情况相比防尘效果要求低的工业领域。实施例2图3(a)是表示本发明的高摩擦液封的另一例的上半部分的截面图，图3(b)是图 3(a)的防尘唇的放大截面图，图3(c)是图3(b)的工作状态图，图3(d)是表示图3(b)所 示的防尘唇的倾斜面以及表面压力分布与最大表面压力倾斜度之间关系的示意图。在图 3 (a)-3(d)中，相同的记号用于已做过说明的部分，对这些部分的说明不再重复。该高摩擦液封IOA与图2所示高摩擦液封10不同之处在于，防尘唇IA的整体形 状与图l(a)-l(e)所示的液封30的防尘唇21相同。另外，防尘唇IA在其末端内侧设有高度倾斜面lc。如图3(a)所示，高度倾斜面 Ic和接触面(所述活塞杆13)之间的高度倾斜面角度β 7大于防尘唇IA内侧的一般倾斜 面If与接触面之间的角度β 5，由此使其大于液封唇2的流体侧倾斜角β 1。因此，令形成 于防尘唇IA的延伸行程的工作流体膜厚度h3小于形成于液封唇2的延伸行程的工作流体 膜厚度hi。除了上述特征以及由于设有高度倾斜面Ic使防尘唇IA的基本形状与相关的防尘 唇IA的末端部分形状不同之外，该高摩擦液封IOA与图2所示的高摩擦液封10相同。也就是说，高摩擦液封唇IOA的防尘唇IA包括防尘唇流体侧倾斜面la、防尘唇外 侧倾斜面lg、上倾斜部Ih和固定部le，其分别等同于如图l(a)-(e)所示的液封30的防尘 唇21的防尘唇流体侧倾斜面21a、防尘唇外侧倾斜面21b、上倾斜部21d和固定部21e。防尘唇流体侧倾斜面Ia的末端部分通过拐点与高度倾斜面Ic连续。高度倾斜面 Ic在防尘唇IA的末端部分形成具有圆形截面的突出部lt，并与防尘唇外侧倾斜面Ig连 续。连接倾斜面Ic和防尘唇外侧倾斜面Ig的具有圆形截面的突出部lt，是对应于图 1所示的液封30的流体侧倾斜面21a和防尘唇外侧倾斜面21b互相连接的部分。在防尘 唇IA中，突出部It是为了在防尘唇流体侧倾斜面If的末端部分设有高度倾斜面Ic而最 终形成的突出部分。防尘唇流体侧倾斜面la、防尘唇外侧倾斜面Ig以及高度倾斜面Ic与应当密封的活塞杆13的接触面(活塞杆轴中心)之间的角度，分别称之为防尘唇流体侧倾斜角β 5、防 尘唇外侧倾斜角β 6和高度倾斜面角度β 7。如图3 (a)所示，高摩擦液封IOA非工作状态下上述倾斜角之间的关系为这样的关系防尘唇流体侧倾斜角β 5小于液封唇流体侧倾斜角β 1，但是高度倾斜面角度β 7大于 液封唇流体侧倾斜角β 1。另外，为了行使液封唇2和防尘唇IA各自的基本功能，令液封唇流体侧倾斜角β 1 小于液封唇防尘侧倾斜角β 2，且高度倾斜面角度β 7小于防尘唇外侧倾斜角β 6。当上述结构的高摩擦液封IOA安装到缓冲器20，防尘唇IA发生如图3(c)所示的 变形。图3(d)是位于变形的防尘唇IA和活塞杆13之间的接触部的放大截面图，并示出了 表面压力分布。另外，与如图1所示的液封30的防尘唇21相比，只有在活塞杆13的轴方向较短 的所述突出部It会与活塞杆13接触和变形，与高度倾斜面Ic连续以形成突出部It的防 尘唇流体侧倾斜面If不会与活塞杆13接触。因此，防尘唇IA在轴方向较短的接触部与活 塞杆13接触，故只有防尘唇IA的突出部It参与到表面压力分布，形成如图3(d)所示的表 面压力分布。结果，可以得到防尘唇流体侧最大表面压力倾斜度θ 7变得显著大于液封唇流 体侧表面压力倾斜度θ 1，故防尘侧延伸行程流体膜厚度h3显著小于流体侧延伸行程流体 膜厚度hi。另外，表面压力分布MB3呈现出整体稍微偏向图l(a)_l(e)右手侧(外侧)的山 形，防尘唇外侧最大表面压力倾斜度θ 6大于防尘唇流体侧最大表面压力倾斜度θ 7，故实 现了防尘唇的功能。因此，根据该高摩擦液封10Α，上述第1发明、第2发明和第3发明的效果均可达 到。另外，防尘唇IA的形状除了高度倾斜面Ic的部分，与如图1 (a)_l (e)所示的液封 30的防尘唇21的形状几乎一样，故可达到对横向振幅的相同强度。由于防尘唇由粘弹性的材料，如橡胶制成，本质上会发生长时间的永久变形现象。 如果永久变形发生在防尘唇的末端部分，表面压力和表面压力倾斜度度均会比初始值有所 下降，故流体膜厚度会增加。然而，本发明的情况，由于防尘唇IA只会通过所述突出部It与活塞杆13发生接 触，表面压力分布的初始值可以设置较高。因此，即使发生材料的永久变形，也能够稳定地 实现流体膜的拦截功能。也就是说，根据高摩擦液封10A，由于高度倾斜面Ic设在防尘唇1A，上述第1发 明、第2发明和第3发明的效果均可达到，还能达到附加的效果不但维持了作为液封基本 结构的防尘唇的功能，而且防尘唇IA更加不容易发生永久性变形。实施例3图4(a)、图4(b)和图4(c)是本发明的高摩擦液封的其它例的截面图，图5 (a)和 图5(b)是表示本发明的高摩擦液封的其它例的防尘唇的末端部分的放大截面图。如图4(a)所示的高摩擦液封IOB与如图3(a)_3(d)所示的高摩擦液封IOA不同 之处在于在防尘唇IB的外周部分设有卡簧7，与所述卡簧7对应，在防尘唇外侧倾斜面In与活塞杆13接触的接触侧设有面向末端部分的小倾斜面li，上倾斜部Ij具有例如适合容 纳卡簧7的形状。小倾斜面Ii和应当密封的活塞杆13的接触面(活塞杆轴中心)之间的角度称之 为小倾斜面角度β 8。根据上述在防尘唇IB设有卡簧7的高摩擦液封10Β，除了图3所示高摩擦液封IOA 的效果外，还可以提高防尘唇IB的紧力，从而补偿因永久性变形所致的防尘唇IB的紧力下 降。如图4(b)所示的高摩擦液封IOC与图3 (a)-3(d)所示的高摩擦液封IOA不同之 处在于，防尘唇IC为流体侧倾斜面内侧设有台阶凹面Ik的两级结构，与此对应，更加内侧 的里倾斜面Ip稍微大于如图3 (a)-3(d)所示的防尘唇流体侧倾斜面If。台阶凹面Ik以及里倾斜面Ip与应当密封的活塞杆13的接触面(活塞杆轴中心) 之间的角度，分别称之为台阶凹面倾斜角β 10和里倾斜面倾斜角β 9。
根据防尘唇IC在流体侧倾斜面的内侧具有两级结构的高摩擦液封10C，提高了防 尘唇IC末端部分的挠性，从而提高了防尘唇IC的横向振动可跟踪性。如图4(c)所示的高摩擦液封IOD同时具有如图4(a)所示的高摩擦液封和图4(b) 所示的高摩擦液封的结构，因此可以达到二者效果的协同效应。如图5(a)所示的高摩擦液封IOE与图3(a)_3(d)所示的高摩擦液封IOA不同之 处在于，防尘唇IE的末端部分不是整体具有圆形截面的突出部，而是在内侧设有直线面In 的突出部lq。另外，如图5(b)所示的高摩擦液封IOF与图4(a)所示的高摩擦液封IOB不同之 处在于，防尘唇IE的末端部分是设有如图5(a)所示的直线面In的突出部Ir。另外，与图4(a)所示的防尘唇IB—样，防尘唇IF也具有在外侧以直线形小倾斜 面Ii替代圆形面的末端部分形状。也就是说，在上述的高摩擦液封IOE和IOF中，防尘唇IE和IF的高度倾斜面为直 线面In，末端部分整体不具有圆形截面。即使是这样的结构，高摩擦液封IOE和IOF也能达 到与高摩擦液封IOA和IOB —样的效果。在防尘唇IE和IF的任意情况下，图中，末端部分具有极小的圆形部分。该极小的 圆形部分由于使用橡胶材料一体成型的液封的成型过程，是不可避免地产生的。而且，该极 小的圆形部分通过使唇片的接触面的轴接触位置近似于全圆周形，从而提高密封性。实施例4图6是表示使用图3(a)所示的高摩擦液封的缓冲器的一例的纵向截面图。该缓冲器20包括汽缸体11、设有活塞(未示出)的活塞杆14和设在汽缸体11的 开口侧可滑动地引导活塞杆14的杆导向装置15。高摩擦液封IOA紧密地固定在杆导向装 置15的上端与汽缸体11的上部之间。汽缸体11包括同轴设置的外管lib和内管11a，在内管Ila的开口端部分和外管 lib的开口端部分的内周之间，设有杆导向装置15。在杆导向装置15的上表面设有油封10A，通过将外管1 Ib的上端部分弯曲向内侧， 外管lib、油封IOA和杆导向装置15竖式固定为一体。在外管lib的内周与内管Ila的外周之间的气室中，填充有高压气体。位于内管Ila的内周与活塞杆14之间的空间为填充有工作流体的流体室L。杆导向装置15是将一块金属板利用压模法制成，包括外周表面压装于内管Ila的 内周表面的内支承部15a、外周表面同样地压装于外管lib的内周表面的外支承部15b和连 接部15c。连接部15c使支承部15a和15b相互连接，其下表面与内管Ila的开口端部分连 接触，以实现杆导向装置15的定位。内支承部15a是利用内周表面引导活塞杆14的导向部，并通过压装于导向部的具 有抗磨损性的环状套管16，使活塞杆14可滑动地受引导。连接部15c在上面外周部分设有环状的突出部15d，通过将油封IOA的金属嵌件3 设置在突出部15d的上表面，油封IOA相对杆导向装置15定位在正常位置。该缓冲器20具有上述的基本结构。通过流量调节装置(未示出)调节填充的工 作流体的流速，以调节活塞的移动，从而完成缓冲功能。另外，该缓冲器20包括具有上述特 征的高摩擦液封10A。因此，该缓冲器20可以达到所述高摩擦液封IOA的效果。
本发明的高摩擦液封和缓冲器不限于上述实施例，在权利要求的范围和实施方式 的范围内可以作出多种改变和结合，这些改变和结合也包含在权利要求的范围之内。所述工作流体包括工作油、具有缓冲器用工作流体性质的含有水的液体、高分子 液体，以及气体与液体的混合物。本发明的高摩擦液封可以用于需要解决相同问题的流体压力设备中，不限于上述 实施例中所述的缓冲器。而且，缓冲器可以用于需要解决相同问题的部分，并不限于车辆等 的悬挂系统。本发明的高摩擦液封，用于高摩擦密封，可以用在具备可以用于车辆等的悬挂系 统的缓冲器的防尘唇的液封需要解决从液封唇的工作流体泄漏问题的工业领域。本发明的缓冲器适合用于具有上述需求的高摩擦液封的情况。
权利要求
一种高摩擦液封，用于高摩擦密封，包括设在工作流体填充侧以密封工作流体的液封唇，以及设在所述液封唇的工作流体非填充侧(外侧)以拦截来自于外部异物的防尘唇，其特征在于，形成于所述防尘唇的延伸行程的工作流体膜厚度小于形成于所述液封唇的延伸行程的工作流体膜厚度。
2.根据权利要求1所述的高摩擦液封，其特征在于，通过使所述防尘唇位于所述液封 唇侧的最大表面压力倾斜度大于所述液封唇位于工作流体侧的最大表面压力倾斜度，使形 成于所述防尘唇的延伸行程的工作流体膜厚度小于形成于所述液封唇的延伸行程的工作 流体膜厚度。
3.根据权利要求1或2所述的高摩擦液封，其特征在于，通过使所述防尘唇位于液封唇 侧的倾斜面与液封唇接触的接触面之间的角度大于所述液封唇位于工作流体填充侧的倾 斜面与所述接触面之间的角度，使形成于所述防尘唇的延伸行程的工作流体膜厚度小于形 成于所述液封唇的延伸行程的工作流体膜厚度。
4.根据权利要求1 3任一项所述的高摩擦液封，其特征在于，所述防尘唇末端部分设 有高度倾斜面，所述高度倾斜面与所述接触面之间的角度大于所述防尘唇内侧的一般倾斜 面与所述接触面之间的角度，从而形成于所述防尘唇的延伸行程的工作流体膜厚度小于形 成于所述液封唇的延伸行程的工作流体膜厚度。
5.一种使用工作流体的圆柱型缓冲器，其特征在于，如权利要求1 4所述的高摩擦液 封用作活塞杆和汽缸体之间的密封。
全文摘要
高摩擦液封，用于高摩擦密封，包括设在工作流体填充侧以密封工作流体的液封唇，以及设在所述液封唇的工作流体非填充侧(外侧)以拦截来自于外部异物的防尘唇，形成于所述防尘唇的延伸行程的工作流体膜厚度小于形成于所述液封唇的延伸行程的工作流体膜厚度。
文档编号F16J15/32GK101849124SQ20088011541
公开日2010年9月29日 申请日期2008年11月11日 优先权日2007年11月13日
发明者中田悦郎, 井元智可至, 塚本修民 申请人:萱场工业株式会社