專利名稱：高摩擦液封及緩沖器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于高摩擦密封的高摩擦液封，包括工作流體填充側(cè)設(shè)有的密封工作 流體的液封唇和所述液封唇工作流體非填充側(cè)(外側(cè))設(shè)有的攔截來(lái)自于外部異物的防塵本發(fā)明還涉及使用工作流體的圓柱型緩沖器，其使用上述高摩擦液封作為活塞桿 和汽缸體之間的密封。
背景技術(shù)：
緩沖器一般為圓柱型，通過(guò)調(diào)節(jié)緩沖器內(nèi)流動(dòng)的工作流體的流速起到緩沖外力的 作用，用于車輛懸掛系統(tǒng)、車輛后門(mén)的開(kāi)關(guān)部分等。在日本未審查專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2006-17161中所述的緩沖器，是上述緩沖器中的 一種，其用于車輛懸掛系統(tǒng)。在該緩沖器的密封結(jié)構(gòu)中，通過(guò)在用于容納與油封(6)(在此， 日本未審查專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2006-17161中使用的標(biāo)號(hào)在圓括號(hào)中表示)的外周唇(18) 的內(nèi)表面接觸的位于圓柱側(cè)的引導(dǎo)桿(5)的唇的傾斜面(9a)上設(shè)置的變形防止裝置(％， 9c)，可以防止由裝配作業(yè)引起的密封不良問(wèn)題。該緩沖器中的油封(6)與本發(fā)明的高摩擦液封具有相同的基本結(jié)構(gòu)。該油 封(6)包括在工作流體填充側(cè)設(shè)有的用于密封工作流體(即日本未審查專利申請(qǐng)公開(kāi) No. 2006-17161中“工作油體”)的油封唇(15)和在所述油封唇(15)的工作流體非填充側(cè) (外側(cè))設(shè)有的用于攔截來(lái)自于外部異物的防塵唇。一般地，用于懸掛系統(tǒng)的緩沖器設(shè)置成桿(4)的末端在上，以使防塵唇(14)阻止 來(lái)自于外部異物(包括雨水，有時(shí)是混有油等的積雨)的侵入。如上所述的防塵唇(14)不能夠阻止相反地來(lái)自于內(nèi)部的、在油封唇(15)的延伸 行程(extention stroke)中形成的油膜的滲出。另一方面，該用于懸掛系統(tǒng)的緩沖器有這樣的問(wèn)題它難以利用工作流體的緩沖 作用獲得在甚低速和微振動(dòng)情況下的阻尼力。因此，近些年來(lái)，人們提出可通過(guò)液封的液封 唇與活塞桿之間的摩擦力獲得在甚低速和微振動(dòng)情況下的阻尼力的、用于高摩擦密封的高 摩擦液封。這種情況下，作為高摩擦密封的方法，有提高工作流體和液封材料之間摩擦系數(shù) 的方法、提高液封對(duì)活塞桿的緊力(二者接觸表面的表面壓力)的方法等。然而，在這兩種方法中，上述高摩擦液封的液封唇與活塞桿的接觸表面上形成的 工作流體膜在緩沖器長(zhǎng)時(shí)間不工作的狀態(tài)(例如停車時(shí)間)下會(huì)被擠出，從而破壞工作流 體膜。而且，用于高摩擦密封的液封中，接觸表面的滑動(dòng)，即液封唇和活塞桿之間的滑動(dòng) 接觸受到高度限制。因此，由于這些原因，如果使用高摩擦液封的緩沖器被長(zhǎng)時(shí)間地置于非工作狀態(tài)， 液封唇和活塞桿會(huì)粘著在一起。如果緩沖器在這種情況下被發(fā)動(dòng)(啟動(dòng)車輛等)，在液封和活塞桿之間的接觸表面的圓周部分會(huì)形成縫隙(開(kāi)口)，從而工作流體會(huì)泄漏。從液封唇泄漏的工作流體一旦殘留到位于液封唇和防塵唇之間的儲(chǔ)液室，如上所 述，由于防塵唇并不阻止工作流體從防塵唇內(nèi)部向外部的泄漏，從液封唇泄漏的工作流體 經(jīng)過(guò)防塵唇并漸漸地流出到外側(cè)(大氣側(cè))，這種情況被判定為工作流體泄漏(油泄漏)。這種情形的工作流體泄漏只在車輛長(zhǎng)時(shí)間放置后突然啟動(dòng)的情況下發(fā)生，泄漏的工作流體的量也小。因此，這種泄漏與例如活塞桿的外圓周上的缺口導(dǎo)致的漸進(jìn)性的泄漏 不同。但是，這種泄漏會(huì)給車輛使用者一種焦慮感，所以需要對(duì)其改進(jìn)。圖7(a)_7(c)示出了本發(fā)明的背景技術(shù)，其示出使用能夠防止工作流體泄漏的密 封的氣體彈簧。圖7(a)是氣體彈簧的縱向截面圖，圖7(b)是密封一部分的放大截面圖，圖 7(c)是7(b)的局部放大剖視圖。該氣體彈簧(緩沖器)是記載于日本未審查專利申請(qǐng)公 開(kāi) No. 2002-286067。該氣體彈簧50包括具有上述特征的密封40，還包括作為緩沖器基本構(gòu)成汽缸體 41、汽缸體側(cè)連接部41a、活塞42、活塞桿43和活塞桿側(cè)連接部43a、軸承44和制動(dòng)裝置45。汽缸體41內(nèi)部被活塞42分為氣室A和流體室L，活塞42上設(shè)有氣門(mén)42a，氣室A 中的高壓氣體可通過(guò)其在氣室A和流體室L之間流動(dòng)。通過(guò)上述的結(jié)構(gòu)，該氣體彈簧50利用圖7(a)所示的姿勢(shì)，即汽缸體側(cè)連接部41a 連接于上側(cè)(后門(mén)側(cè))且活塞桿側(cè)連接部43a連接于下側(cè)(車身側(cè))的狀態(tài)，使后門(mén)傾向 于開(kāi)門(mén)的方向，并對(duì)后門(mén)的開(kāi)/關(guān)動(dòng)作給出合適的阻尼力。作為氣體彈簧50特征的密封40，如圖7(b)所示，包括次唇31、主唇32、金屬嵌件 33和外周唇34。通過(guò)將主唇32設(shè)于金屬嵌件33的內(nèi)側(cè)(流體室L側(cè))和次唇32設(shè)于其 外側(cè)形成的儲(chǔ)液室S’，是位于次唇31和主唇32之間的空間，與傳統(tǒng)的氣體彈簧相比具有更 大的空間。而且，如圖7(c)所示，次唇31的末端形成為漸進(jìn)的梯形。特別地，次唇31的末端 具有上面a、側(cè)面b和底面c，形成的上面a與活塞桿43之間的角度θ 1比側(cè)面b與活塞桿 43之間的角度θ 2大。因此，次唇末端總是將儲(chǔ)液室S’中的工作流體掃回到返回儲(chǔ)液室 S，的方向(日本未審查專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2002-286067)。通過(guò)上述的氣體彈簧50的結(jié)構(gòu)，可防止工作流體泄漏到次唇31的外側(cè)。而且，在 氣體彈簧50以次唇31位于下側(cè)的姿勢(shì)使用的情況下，不易發(fā)生來(lái)自于外部塵土、水等的侵 入。但是，在日本未審查專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2006-17161中記載的作為用于車輛懸掛 系統(tǒng)的氣體彈簧50在相反的姿勢(shì)下使用，即在次唇31位于上側(cè)的姿勢(shì)下使用，次唇31 不能夠作為防塵唇發(fā)揮作用，也就是說(shuō)，無(wú)法阻止來(lái)自于外部上側(cè)塵土、水等的侵入。因 此，這種氣體彈簧50的密封40不能用于懸掛系統(tǒng)的緩沖器。日本未審查專利申請(qǐng)公開(kāi) No. 2006-17161公開(kāi)了充當(dāng)如圖1和3所示的變形阻止裝置作用的糙面9b和充當(dāng)如圖4所 示的變形阻止裝置的突起9c。日本未審查專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2002-286067公開(kāi)了如圖1_3 所示的密封19和次唇23。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，目的在于提供可以用于車輛等懸掛系統(tǒng)的緩沖器的防塵唇，并提供能夠解決液封唇的流體泄漏問(wèn)題的高摩擦液封及具備所述高摩擦液封的緩沖器。本發(fā)明的高摩擦液封用于高摩擦密封，包括設(shè)在工作流體填充側(cè)以密封工作流體 的液封唇和設(shè)在所述液封唇的工作流體非填充側(cè)(外側(cè))以攔截來(lái)自于外部異物的防塵 唇，其中，由防塵唇在延伸行程內(nèi)形成的工作流體膜厚度小于由液封唇在延伸行程內(nèi)形成 的工作流體膜的厚度。本發(fā)明的使用工作流體的圓柱型緩沖器中，本發(fā)明描述的高摩擦液封用于活塞桿 和汽缸體之間的密封。本發(fā)明的高摩擦液封中，因?yàn)橛煞缐m唇在延伸行程中形成的工作流體膜厚度小于 由液封唇在延伸行程中形成的工作流體膜厚度，提供可用于車輛等懸掛系統(tǒng)的緩沖裝置的 防塵唇，解決了工作流體從液封唇泄漏的問(wèn)題。本發(fā)明使用工作流體的圓柱型緩沖器，其中，本發(fā)明所述的高摩擦液封用于活塞 桿和汽缸體之間的密封，能夠提供高摩擦液封的效果。


圖1(a)是表示本發(fā)明高摩擦液封的基本構(gòu)成的液封的一例的上半部分的截面 圖，圖1 (b)是用于解釋圖1 (a)基本原理的公式1，圖1 (C)是表示圖1 (a)工作狀態(tài)下的液 封唇的傾斜面以及表面壓力分布與最大表面壓力傾斜度之間關(guān)系的示意圖，圖1(d)是防 塵唇的放大截面圖，圖1(e)是表示圖1(a)工作狀態(tài)下的防塵唇的傾斜面以及表面壓力分 布與最大表面壓力傾斜度之間關(guān)系的示意圖；圖2是表示本發(fā)明的高摩擦液封的一例的截面圖；圖3(a)是表示本發(fā)明的高摩擦液封的另一例的上半部分的截面圖，圖3(b)是圖 3(a)的防塵唇的放大截面圖，圖3 (c)是圖3(b)的工作狀態(tài)圖，圖3(d)是表示圖3(b)所示 的防塵唇的傾斜面以及表面壓力分布與最大表面壓力傾斜度之間關(guān)系的示意圖；圖4(a)、圖4(b)和圖4(c)是本發(fā)明的高摩擦液封的其它例的截面圖；圖5(a)和圖5(b)是表示本發(fā)明的高摩擦液封的其它例的防塵唇的末端部分的放 大截面圖；圖6是表示使用圖3(a)所示的高摩擦液封的緩沖器的一例的縱向截面圖；圖7(a)_(c)是表示使用本發(fā)明的背景技術(shù)的密封的氣體彈簧的圖，圖7 (a)是該 氣體彈簧的縱向截面圖，圖7(b)是該密封的部分放大截面圖，圖7(c)是圖7(b)局部放大 剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的基本思想和實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。<液封的基本原理和本發(fā)明的基本思想>圖1(a)是表示本發(fā)明高摩擦液封的基本構(gòu)成的液封的一例的上半部分的截面 圖，圖1 (b)是用于解釋圖1 (a)基本原理的公式1，圖1 (c)是表示圖1 (a)工作狀態(tài)下的液 封唇的傾斜面以及表面壓力分布與最大表面壓力傾斜度之間關(guān)系的示意圖，圖1(d)是防 塵唇的放大截面圖，圖1(e)是表示圖1(a)工作狀態(tài)下的防塵唇的傾斜面以及表面壓力分布與最大表面壓力傾斜度之間關(guān)系的示意圖。首先，根據(jù)圖1，對(duì)作為本發(fā)明的高摩擦液封的發(fā)明思想基礎(chǔ)的液封基本原理進(jìn)行解釋。
如圖1(a)所示的液封30，用于車輛等懸掛系統(tǒng)的緩沖器，包括用于阻止來(lái)自于外 部異物(包括雨水，有時(shí)是混有油等的積雨)侵入的防塵唇21、設(shè)在防塵唇的工作流體側(cè)以 阻止內(nèi)部工作流體泄漏的液封唇22、用于支承防塵唇21和液封唇22的金屬嵌件23，以及 設(shè)在金屬嵌件23的外周側(cè)的外周唇24。在液封唇22的外周側(cè)，設(shè)有卡簧25以調(diào)節(jié)液封唇22對(duì)活塞桿13的緊力(圖1 (a) 中用雙點(diǎn)劃線的虛線表示，參照?qǐng)D6)。而且，在位于金屬嵌件23的工作流體填充側(cè)表面的 外周唇24和液封唇22之間的徑向上的中間位置，設(shè)有與連接部15c (參照?qǐng)D6)的上表面 接觸的彎曲的附加唇26。如圖1 (a)所示，位于液封唇22的工作流體側(cè)的傾斜面稱之為液封唇流體側(cè)傾斜 面22a，位于防塵唇21 —側(cè)的傾斜面稱之為液封唇防塵側(cè)傾斜面22b，位于防塵唇21的液 封唇22 (工作流體)側(cè)的傾斜面稱之為防塵唇流體側(cè)傾斜面21a，位于工作流體非填充側(cè)的 傾斜面稱之為防塵唇外側(cè)傾斜面21b。防塵唇21的防塵側(cè)傾斜面21b延伸的傾斜部分稱之為上傾斜部21d，上傾斜部 21d固定于金屬嵌件23的外側(cè)表面的部分稱之為固定部21e。標(biāo)號(hào)M表示高摩擦液封10 的中心軸線。另外，液封唇流體側(cè)傾斜面22a、液封唇防塵側(cè)傾斜面22b、防塵唇流體側(cè)傾斜面 21a以及防塵唇外側(cè)傾斜面21b與被液封唇22和防塵唇21 (活塞桿軸中心)密封的活塞桿 的接觸面之間的角度分別稱之為液封唇流體側(cè)傾斜角α 、液封唇防塵側(cè)傾斜角α 2、防塵 唇流體側(cè)傾斜角α 3及防塵唇外側(cè)傾斜角α 4。另外，位于液封唇22和防塵唇21之間面向應(yīng)當(dāng)安裝的活塞桿13的空間稱之為儲(chǔ) 液室S。在上述的傾斜角α Ι-α 4之間存在有下面的關(guān)系。關(guān)系1 液封唇流體側(cè)傾斜角α 1大于液封唇防塵側(cè)傾斜角α 2的關(guān)系。關(guān)系2 防塵唇外側(cè)傾斜角α4大于防塵唇流體側(cè)傾斜角α3的關(guān)系。下面解釋存在上述關(guān)系的原 因。圖1 (c)表示液封唇22的工作狀態(tài)，即表示液封唇22安裝到緩沖器的活塞桿13 的狀態(tài)和液封唇22和活塞桿13之間的接觸表面上的表面壓力分布MBl的圖。如圖1(c)所示，表面壓力分布MBl為山形，最大表面壓力傾斜度位于山峰的兩側(cè)。 工作流體的膜厚度h—般由工作流體流入側(cè)的表面壓力傾斜度決定。因此，如果以密封30 固定且活塞桿13向右(工作流體非填充側(cè))移動(dòng)的情況作為延伸行程，延伸行程的流體側(cè) 延伸行程流體膜hi由位于表面壓力峰值左手側(cè)的液封唇流體側(cè)最大表面壓力傾斜度θ 1 所決定，壓縮行程的流體側(cè)壓縮行程流體膜厚度h2由位于表面壓力峰值右手側(cè)的液封唇 流體側(cè)傾斜面角度θ 2所決定。液封唇22的工作流體流動(dòng)機(jī)制可作如下解釋。(1)泄漏是指在形成于延伸行程的流體側(cè)延伸行程流體膜厚度hi大于形成于壓 縮行程的流體側(cè)壓縮行程流體膜厚度h2的情況下，由重復(fù)操作沉積掃出(scraped-out)流體膜的狀態(tài)。形成于延伸行程的流體側(cè)延伸行程流體膜厚度hi是指在液封唇22經(jīng)過(guò)活塞桿13 后形成于活塞桿的外周面的工作流體膜的厚度，故也稱之為形成膜厚hi。另外，形成于壓縮行程的流體側(cè)壓縮行程流體膜厚度h2是指能夠?qū)⑿纬捎诨钊?桿13的外周面的工作流體膜吸收進(jìn)工作流體側(cè)的膜厚度，故也稱之為吸收膜厚h2。(2)因此，為了防止工作流體泄漏，形成于延伸行程的流體側(cè)延伸行程流體膜厚度 (形成膜厚)hi必須小于或至少等于形成于壓縮行程的流體側(cè)壓縮行程流體膜厚度(吸收 膜厚)h2。
(3)流體膜厚度由圖1 (b)所示的公式1所決定。在公式1中，h是流體膜厚度，μ 是工作流體粘度，V是唇片接觸面(該例中是活塞桿)上的速度。流體泄漏不會(huì)發(fā)生的條件是使延伸行程的形成膜厚hi不大于壓縮行程的吸收 膜厚h2，而且，對(duì)于表面壓力傾斜度，使延伸行程的最大表面壓力傾斜度θ 1大于壓縮行程 的最大表面壓力傾斜度θ 2。簡(jiǎn)單的設(shè)置方法如圖1 (c)所示。液封唇22在非工作狀態(tài)下具有三角形的截面形 狀，其左手側(cè)是工作流體填充側(cè)，右手側(cè)是工作流體非填充側(cè)(外側(cè))。并且假定阻止了工 作流體從左手側(cè)到右手側(cè)的泄漏。當(dāng)假定液封唇22左手側(cè)的傾斜面22a與活塞桿軸線亦即液封唇22的接觸面之間 的角度為液封唇流體側(cè)傾斜角α 1，右手側(cè)的傾斜面22b與活塞桿軸線亦即液封唇22的接 觸面之間的角度為液封唇防塵側(cè)傾斜角α 2，且α 大于α 2，處于工作狀態(tài)的傾斜面分別 為傾斜面22a’和22b’ (以下，與非工作狀態(tài)下的傾斜面相比工作狀態(tài)下的傾斜面，標(biāo)號(hào)加 有[’])，產(chǎn)生的表面壓力分布MBl如圖1(c)所示，具有表面壓力偏向左手側(cè)的非對(duì)稱形狀 (工作流體填充側(cè))。左手側(cè)的最大表面壓力傾斜度θ 1變得大于右手側(cè)的最大表面壓力傾斜度θ 2， 由此防止了泄漏。這正是一般地在液封30的液封唇22中公式1成立的原因。該原理應(yīng)用于如圖1 (d)和1 (e)所示的防塵唇21。在防塵唇21中，防塵唇外側(cè)傾 斜角α4大于防塵唇流體側(cè)傾斜角α3。結(jié)果，如圖1 (e)所示，表面壓力分布ΜΒ2具有表面 壓力峰值偏向右手側(cè)(外側(cè))的山形。防塵唇外側(cè)最大表面壓力傾斜度θ4大于防塵唇流 體側(cè)最大表面壓力傾斜度θ 3。結(jié)果，在防塵唇21中，防塵側(cè)壓縮行程流體膜厚度(吸收膜厚)h4小于防塵側(cè)延 伸行程流體膜厚度(形成膜厚)h3，由此防止了來(lái)自于外部異物的侵入。這正是一般在液封 30的流體防塵唇中公式2成立的原因。然而，在設(shè)有這樣的防塵唇1的高摩擦液封10作為車輛等懸掛系統(tǒng)的高摩擦密封 用的油封使用的情況下，不會(huì)留意到具有這種基本結(jié)構(gòu)的液封30所示的形成膜厚h3與液 封唇22的形成膜厚hi之間的關(guān)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以提高所述防塵唇21的效果)的情況下，緩沖器放置較長(zhǎng)時(shí)間后，會(huì)允 許從液封唇22側(cè)泄漏的工作流體膜通過(guò)。這樣的防塵唇21的傾斜面21a和21b的形狀適合防止來(lái)自于外部異物(包括雨 水，有時(shí)是混有油等的積雨)的侵入的目的。但是，在所述防塵唇用于高摩擦密封的情況 下，會(huì)產(chǎn)生上述的缺陷。
于是，本發(fā)明的申請(qǐng)人關(guān)注歷來(lái)未被留意的流體側(cè)延伸行程流體膜厚hi和所述防塵側(cè)延伸行程流體膜厚度h3之間的關(guān)系，并產(chǎn)生了這樣的想法當(dāng)維持防塵唇和液封唇 的基本特性，即維持這樣的條件，對(duì)于液封唇，使流體側(cè)壓縮行程流體膜厚度h2大于流體 側(cè)延伸行程流體膜厚度hi，對(duì)于防塵唇，使防塵側(cè)延伸行程流體膜厚度h3大于防塵側(cè)壓縮 年流體膜厚度h4，首先，使防塵側(cè)延伸行程流體膜厚度h3小于流體側(cè)延伸行程流體膜厚度 hi。這種情況，即使當(dāng)維持這些唇片的基本特性時(shí)，在延伸行程的液封唇上形成具有 流體側(cè)延伸行程流體膜厚度hi的流體膜，這些流體膜中，在防塵唇上只允許形成具有防塵 側(cè)延伸行程流體膜厚度h3的流體膜。如果防塵側(cè)延伸行程流體膜厚度h3足夠小，形成于 防塵唇外側(cè)的活塞桿上的流體膜h3在沉積前就會(huì)蒸發(fā)或消散，從而使用戶意識(shí)不到流體 膜h3。這就是說(shuō)，根據(jù)所述防塵側(cè)延伸行程流體膜厚度h3小于流體側(cè)延伸行程流體膜 厚度hi的高摩擦液封(第1發(fā)明)，當(dāng)設(shè)有可以用于車輛等懸掛系統(tǒng)的緩沖器的防塵唇時(shí)， 可以解決從液封唇的工作流體泄漏問(wèn)題。雖然關(guān)于設(shè)有用于密封流體的液封唇和用于將異物攔在外面的防塵唇的液封，為 了達(dá)到各自的目的分別留意單個(gè)唇片，第1發(fā)明的高摩擦液封通過(guò)兩個(gè)唇片協(xié)同作用實(shí)現(xiàn) 高摩擦密封，即作為以防塵唇也參與到新密封工作流體中的想法結(jié)合兩個(gè)唇片的密封系統(tǒng) 服務(wù)。另外，第1發(fā)明在其它情況，例如使對(duì)形成液封唇和防塵唇接觸的接觸面的活塞 桿的緊力大小合適，上述的膜厚原理均可適用于上述二者唇片，因此，令防塵唇流體側(cè)最大 表面壓力傾斜度大于液封唇流體側(cè)最大表面壓力傾斜度(第2發(fā)明)，同樣也能達(dá)到上述相 同的效果。另外，第1發(fā)明在假定遇到相同的其它情況，在工作狀態(tài)下，令所述防塵唇流體側(cè) 傾斜面角度大于所述液封唇流體側(cè)傾斜面角度(第3發(fā)明)，同樣也能達(dá)到上述相同的效^ ο實(shí)施例1圖2是表示本發(fā)明的高摩擦液封的一例的截面圖。該高摩擦液封10為本發(fā)明基本思想的第3發(fā)明的具體化，如圖l(a)_l(e)所示的 高摩擦液封10，用于車輛等懸掛系統(tǒng)用的緩沖器20。用于工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域高摩擦密封的高摩擦液封10，與圖l(a)_l(e)所示的液封30 — 樣，其基本構(gòu)成包括與液封30的防塵唇21、液封唇22、金屬嵌件23、外周唇4、卡簧5及附 加唇6 —一對(duì)應(yīng)的防塵唇21、液封唇22、金屬嵌件23、外周唇24、卡簧25及附加唇30。高摩擦液封10還包括分別對(duì)應(yīng)于如圖1 (a) _1 (e)所示的液封30的上傾斜部21d 和固定部21e的上傾斜部Id和固定部le。記號(hào)M表示高摩擦液封10的軸中心線，當(dāng)高摩 擦液封10安裝到緩沖器20后，軸中心線M與緩沖器20的活塞桿13的軸中心線重合。與唇片1和2的傾斜面一樣，防塵唇1位于液封唇2側(cè)的傾斜面稱之為防塵唇流 體側(cè)傾斜面la，位于工作流體非填充側(cè)的傾斜面稱之為防塵唇外側(cè)傾斜面lb，液封唇2位 于工作流體側(cè)的傾斜面稱之為液封唇流體側(cè)傾斜面2a，位于防塵唇1側(cè)的傾斜面稱之為液 封唇防塵側(cè)傾斜面2b。
另外，如唇片21和22的傾斜面的角度一樣，位于液封唇流體側(cè)傾斜面2a、液封唇 防塵唇傾斜面2b、防塵唇流體側(cè)傾斜面Ia以及防塵唇外側(cè)傾斜面Ib與由這些唇片2和1 密封的活塞桿13的接觸面之間的角度分別稱之為液封唇流體側(cè)傾斜角β 1、液封唇防塵側(cè) 傾斜角β 2、防塵唇流體側(cè)傾斜角β 3和防塵唇外側(cè)傾斜角β 4。該高摩擦液封10與圖3(a)_3(d)所示液封30不同之處在于，防塵唇流體側(cè)傾斜 角β 3大于液封唇流體側(cè)傾斜角β 1。另外，對(duì)應(yīng)于上述事實(shí)，防塵唇1具有與所述液封唇2相似的三角形，三角形從金 屬嵌件3外側(cè)的幾乎正下方延伸向活塞桿13，使影響防塵唇1的剛性和撓性的長(zhǎng)度為短。這種情況，工作狀態(tài)下的防塵唇流體側(cè)傾斜面角度大于液封唇流體側(cè)傾斜面角 度，因此具體地發(fā)揮了基本思想的第3發(fā)明的效果。而且，這意味著第2和第1發(fā)明的效果 也能夠達(dá)到。 由于防塵唇1具有短的長(zhǎng)度，高摩擦液封10可用于半徑方向的振動(dòng)的情況下，即 緩沖器的活塞桿的橫向振動(dòng)少的情況。另外，由于防塵唇外側(cè)傾斜角β 4不能太大，該高摩 擦液封10可用于與一般情況相比防塵效果要求低的工業(yè)領(lǐng)域。實(shí)施例2圖3(a)是表示本發(fā)明的高摩擦液封的另一例的上半部分的截面圖，圖3(b)是圖 3(a)的防塵唇的放大截面圖，圖3(c)是圖3(b)的工作狀態(tài)圖，圖3(d)是表示圖3(b)所 示的防塵唇的傾斜面以及表面壓力分布與最大表面壓力傾斜度之間關(guān)系的示意圖。在圖 3 (a)-3(d)中，相同的記號(hào)用于已做過(guò)說(shuō)明的部分，對(duì)這些部分的說(shuō)明不再重復(fù)。該高摩擦液封IOA與圖2所示高摩擦液封10不同之處在于，防塵唇IA的整體形 狀與圖l(a)-l(e)所示的液封30的防塵唇21相同。另外，防塵唇IA在其末端內(nèi)側(cè)設(shè)有高度傾斜面lc。如圖3(a)所示，高度傾斜面 Ic和接觸面(所述活塞桿13)之間的高度傾斜面角度β 7大于防塵唇IA內(nèi)側(cè)的一般傾斜 面If與接觸面之間的角度β 5，由此使其大于液封唇2的流體側(cè)傾斜角β 1。因此，令形成 于防塵唇IA的延伸行程的工作流體膜厚度h3小于形成于液封唇2的延伸行程的工作流體 膜厚度hi。除了上述特征以及由于設(shè)有高度傾斜面Ic使防塵唇IA的基本形狀與相關(guān)的防塵 唇IA的末端部分形狀不同之外，該高摩擦液封IOA與圖2所示的高摩擦液封10相同。也就是說(shuō)，高摩擦液封唇IOA的防塵唇IA包括防塵唇流體側(cè)傾斜面la、防塵唇外 側(cè)傾斜面lg、上傾斜部Ih和固定部le，其分別等同于如圖l(a)-(e)所示的液封30的防塵 唇21的防塵唇流體側(cè)傾斜面21a、防塵唇外側(cè)傾斜面21b、上傾斜部21d和固定部21e。防塵唇流體側(cè)傾斜面Ia的末端部分通過(guò)拐點(diǎn)與高度傾斜面Ic連續(xù)。高度傾斜面 Ic在防塵唇IA的末端部分形成具有圓形截面的突出部lt，并與防塵唇外側(cè)傾斜面Ig連 續(xù)。連接傾斜面Ic和防塵唇外側(cè)傾斜面Ig的具有圓形截面的突出部lt，是對(duì)應(yīng)于圖 1所示的液封30的流體側(cè)傾斜面21a和防塵唇外側(cè)傾斜面21b互相連接的部分。在防塵 唇IA中，突出部It是為了在防塵唇流體側(cè)傾斜面If的末端部分設(shè)有高度傾斜面Ic而最 終形成的突出部分。防塵唇流體側(cè)傾斜面la、防塵唇外側(cè)傾斜面Ig以及高度傾斜面Ic與應(yīng)當(dāng)密封的活塞桿13的接觸面(活塞桿軸中心)之間的角度，分別稱之為防塵唇流體側(cè)傾斜角β 5、防 塵唇外側(cè)傾斜角β 6和高度傾斜面角度β 7。如圖3 (a)所示，高摩擦液封IOA非工作狀態(tài)下上述傾斜角之間的關(guān)系為這樣的關(guān)系防塵唇流體側(cè)傾斜角β 5小于液封唇流體側(cè)傾斜角β 1，但是高度傾斜面角度β 7大于 液封唇流體側(cè)傾斜角β 1。另外，為了行使液封唇2和防塵唇IA各自的基本功能，令液封唇流體側(cè)傾斜角β 1 小于液封唇防塵側(cè)傾斜角β 2，且高度傾斜面角度β 7小于防塵唇外側(cè)傾斜角β 6。當(dāng)上述結(jié)構(gòu)的高摩擦液封IOA安裝到緩沖器20，防塵唇IA發(fā)生如圖3(c)所示的 變形。圖3(d)是位于變形的防塵唇IA和活塞桿13之間的接觸部的放大截面圖，并示出了 表面壓力分布。另外，與如圖1所示的液封30的防塵唇21相比，只有在活塞桿13的軸方向較短 的所述突出部It會(huì)與活塞桿13接觸和變形，與高度傾斜面Ic連續(xù)以形成突出部It的防 塵唇流體側(cè)傾斜面If不會(huì)與活塞桿13接觸。因此，防塵唇IA在軸方向較短的接觸部與活 塞桿13接觸，故只有防塵唇IA的突出部It參與到表面壓力分布，形成如圖3(d)所示的表 面壓力分布。結(jié)果，可以得到防塵唇流體側(cè)最大表面壓力傾斜度θ 7變得顯著大于液封唇流 體側(cè)表面壓力傾斜度θ 1，故防塵側(cè)延伸行程流體膜厚度h3顯著小于流體側(cè)延伸行程流體 膜厚度hi。另外，表面壓力分布MB3呈現(xiàn)出整體稍微偏向圖l(a)_l(e)右手側(cè)(外側(cè))的山 形，防塵唇外側(cè)最大表面壓力傾斜度θ 6大于防塵唇流體側(cè)最大表面壓力傾斜度θ 7，故實(shí) 現(xiàn)了防塵唇的功能。因此，根據(jù)該高摩擦液封10Α，上述第1發(fā)明、第2發(fā)明和第3發(fā)明的效果均可達(dá) 到。另外，防塵唇IA的形狀除了高度傾斜面Ic的部分，與如圖1 (a)_l (e)所示的液封 30的防塵唇21的形狀幾乎一樣，故可達(dá)到對(duì)橫向振幅的相同強(qiáng)度。由于防塵唇由粘彈性的材料，如橡膠制成，本質(zhì)上會(huì)發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間的永久變形現(xiàn)象。 如果永久變形發(fā)生在防塵唇的末端部分，表面壓力和表面壓力傾斜度度均會(huì)比初始值有所 下降，故流體膜厚度會(huì)增加。然而，本發(fā)明的情況，由于防塵唇IA只會(huì)通過(guò)所述突出部It與活塞桿13發(fā)生接 觸，表面壓力分布的初始值可以設(shè)置較高。因此，即使發(fā)生材料的永久變形，也能夠穩(wěn)定地 實(shí)現(xiàn)流體膜的攔截功能。也就是說(shuō)，根據(jù)高摩擦液封10A，由于高度傾斜面Ic設(shè)在防塵唇1A，上述第1發(fā) 明、第2發(fā)明和第3發(fā)明的效果均可達(dá)到，還能達(dá)到附加的效果不但維持了作為液封基本 結(jié)構(gòu)的防塵唇的功能，而且防塵唇IA更加不容易發(fā)生永久性變形。實(shí)施例3圖4(a)、圖4(b)和圖4(c)是本發(fā)明的高摩擦液封的其它例的截面圖，圖5 (a)和 圖5(b)是表示本發(fā)明的高摩擦液封的其它例的防塵唇的末端部分的放大截面圖。如圖4(a)所示的高摩擦液封IOB與如圖3(a)_3(d)所示的高摩擦液封IOA不同 之處在于在防塵唇IB的外周部分設(shè)有卡簧7，與所述卡簧7對(duì)應(yīng)，在防塵唇外側(cè)傾斜面In與活塞桿13接觸的接觸側(cè)設(shè)有面向末端部分的小傾斜面li，上傾斜部Ij具有例如適合容 納卡簧7的形狀。小傾斜面Ii和應(yīng)當(dāng)密封的活塞桿13的接觸面(活塞桿軸中心)之間的角度稱之 為小傾斜面角度β 8。根據(jù)上述在防塵唇IB設(shè)有卡簧7的高摩擦液封10Β，除了圖3所示高摩擦液封IOA 的效果外，還可以提高防塵唇IB的緊力，從而補(bǔ)償因永久性變形所致的防塵唇IB的緊力下 降。如圖4(b)所示的高摩擦液封IOC與圖3 (a)-3(d)所示的高摩擦液封IOA不同之 處在于，防塵唇IC為流體側(cè)傾斜面內(nèi)側(cè)設(shè)有臺(tái)階凹面Ik的兩級(jí)結(jié)構(gòu)，與此對(duì)應(yīng)，更加內(nèi)側(cè) 的里傾斜面Ip稍微大于如圖3 (a)-3(d)所示的防塵唇流體側(cè)傾斜面If。臺(tái)階凹面Ik以及里傾斜面Ip與應(yīng)當(dāng)密封的活塞桿13的接觸面(活塞桿軸中心) 之間的角度，分別稱之為臺(tái)階凹面傾斜角β 10和里傾斜面傾斜角β 9。
根據(jù)防塵唇IC在流體側(cè)傾斜面的內(nèi)側(cè)具有兩級(jí)結(jié)構(gòu)的高摩擦液封10C，提高了防 塵唇IC末端部分的撓性，從而提高了防塵唇IC的橫向振動(dòng)可跟蹤性。如圖4(c)所示的高摩擦液封IOD同時(shí)具有如圖4(a)所示的高摩擦液封和圖4(b) 所示的高摩擦液封的結(jié)構(gòu)，因此可以達(dá)到二者效果的協(xié)同效應(yīng)。如圖5(a)所示的高摩擦液封IOE與圖3(a)_3(d)所示的高摩擦液封IOA不同之 處在于，防塵唇IE的末端部分不是整體具有圓形截面的突出部，而是在內(nèi)側(cè)設(shè)有直線面In 的突出部lq。另外，如圖5(b)所示的高摩擦液封IOF與圖4(a)所示的高摩擦液封IOB不同之 處在于，防塵唇IE的末端部分是設(shè)有如圖5(a)所示的直線面In的突出部Ir。另外，與圖4(a)所示的防塵唇IB—樣，防塵唇IF也具有在外側(cè)以直線形小傾斜 面Ii替代圓形面的末端部分形狀。也就是說(shuō)，在上述的高摩擦液封IOE和IOF中，防塵唇IE和IF的高度傾斜面為直 線面In，末端部分整體不具有圓形截面。即使是這樣的結(jié)構(gòu)，高摩擦液封IOE和IOF也能達(dá) 到與高摩擦液封IOA和IOB —樣的效果。在防塵唇IE和IF的任意情況下，圖中，末端部分具有極小的圓形部分。該極小的 圓形部分由于使用橡膠材料一體成型的液封的成型過(guò)程，是不可避免地產(chǎn)生的。而且，該極 小的圓形部分通過(guò)使唇片的接觸面的軸接觸位置近似于全圓周形，從而提高密封性。實(shí)施例4圖6是表示使用圖3(a)所示的高摩擦液封的緩沖器的一例的縱向截面圖。該緩沖器20包括汽缸體11、設(shè)有活塞(未示出)的活塞桿14和設(shè)在汽缸體11的 開(kāi)口側(cè)可滑動(dòng)地引導(dǎo)活塞桿14的桿導(dǎo)向裝置15。高摩擦液封IOA緊密地固定在桿導(dǎo)向裝 置15的上端與汽缸體11的上部之間。汽缸體11包括同軸設(shè)置的外管lib和內(nèi)管11a，在內(nèi)管Ila的開(kāi)口端部分和外管 lib的開(kāi)口端部分的內(nèi)周之間，設(shè)有桿導(dǎo)向裝置15。在桿導(dǎo)向裝置15的上表面設(shè)有油封10A，通過(guò)將外管1 Ib的上端部分彎曲向內(nèi)側(cè)， 外管lib、油封IOA和桿導(dǎo)向裝置15豎式固定為一體。在外管lib的內(nèi)周與內(nèi)管Ila的外周之間的氣室中，填充有高壓氣體。位于內(nèi)管Ila的內(nèi)周與活塞桿14之間的空間為填充有工作流體的流體室L。桿導(dǎo)向裝置15是將一塊金屬板利用壓模法制成，包括外周表面壓裝于內(nèi)管Ila的 內(nèi)周表面的內(nèi)支承部15a、外周表面同樣地壓裝于外管lib的內(nèi)周表面的外支承部15b和連 接部15c。連接部15c使支承部15a和15b相互連接，其下表面與內(nèi)管Ila的開(kāi)口端部分連 接觸，以實(shí)現(xiàn)桿導(dǎo)向裝置15的定位。內(nèi)支承部15a是利用內(nèi)周表面引導(dǎo)活塞桿14的導(dǎo)向部，并通過(guò)壓裝于導(dǎo)向部的具 有抗磨損性的環(huán)狀套管16，使活塞桿14可滑動(dòng)地受引導(dǎo)。連接部15c在上面外周部分設(shè)有環(huán)狀的突出部15d，通過(guò)將油封IOA的金屬嵌件3 設(shè)置在突出部15d的上表面，油封IOA相對(duì)桿導(dǎo)向裝置15定位在正常位置。該緩沖器20具有上述的基本結(jié)構(gòu)。通過(guò)流量調(diào)節(jié)裝置(未示出)調(diào)節(jié)填充的工 作流體的流速，以調(diào)節(jié)活塞的移動(dòng)，從而完成緩沖功能。另外，該緩沖器20包括具有上述特 征的高摩擦液封10A。因此，該緩沖器20可以達(dá)到所述高摩擦液封IOA的效果。
本發(fā)明的高摩擦液封和緩沖器不限于上述實(shí)施例，在權(quán)利要求的范圍和實(shí)施方式 的范圍內(nèi)可以作出多種改變和結(jié)合，這些改變和結(jié)合也包含在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。所述工作流體包括工作油、具有緩沖器用工作流體性質(zhì)的含有水的液體、高分子 液體，以及氣體與液體的混合物。本發(fā)明的高摩擦液封可以用于需要解決相同問(wèn)題的流體壓力設(shè)備中，不限于上述 實(shí)施例中所述的緩沖器。而且，緩沖器可以用于需要解決相同問(wèn)題的部分，并不限于車輛等 的懸掛系統(tǒng)。本發(fā)明的高摩擦液封，用于高摩擦密封，可以用在具備可以用于車輛等的懸掛系 統(tǒng)的緩沖器的防塵唇的液封需要解決從液封唇的工作流體泄漏問(wèn)題的工業(yè)領(lǐng)域。本發(fā)明的緩沖器適合用于具有上述需求的高摩擦液封的情況。
權(quán)利要求
一種高摩擦液封，用于高摩擦密封，包括設(shè)在工作流體填充側(cè)以密封工作流體的液封唇，以及設(shè)在所述液封唇的工作流體非填充側(cè)(外側(cè))以攔截來(lái)自于外部異物的防塵唇，其特征在于，形成于所述防塵唇的延伸行程的工作流體膜厚度小于形成于所述液封唇的延伸行程的工作流體膜厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高摩擦液封，其特征在于，通過(guò)使所述防塵唇位于所述液封 唇側(cè)的最大表面壓力傾斜度大于所述液封唇位于工作流體側(cè)的最大表面壓力傾斜度，使形 成于所述防塵唇的延伸行程的工作流體膜厚度小于形成于所述液封唇的延伸行程的工作 流體膜厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高摩擦液封，其特征在于，通過(guò)使所述防塵唇位于液封唇 側(cè)的傾斜面與液封唇接觸的接觸面之間的角度大于所述液封唇位于工作流體填充側(cè)的傾 斜面與所述接觸面之間的角度，使形成于所述防塵唇的延伸行程的工作流體膜厚度小于形 成于所述液封唇的延伸行程的工作流體膜厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述的高摩擦液封，其特征在于，所述防塵唇末端部分設(shè) 有高度傾斜面，所述高度傾斜面與所述接觸面之間的角度大于所述防塵唇內(nèi)側(cè)的一般傾斜 面與所述接觸面之間的角度，從而形成于所述防塵唇的延伸行程的工作流體膜厚度小于形 成于所述液封唇的延伸行程的工作流體膜厚度。
5.一種使用工作流體的圓柱型緩沖器，其特征在于，如權(quán)利要求1 4所述的高摩擦液 封用作活塞桿和汽缸體之間的密封。
全文摘要
高摩擦液封，用于高摩擦密封，包括設(shè)在工作流體填充側(cè)以密封工作流體的液封唇，以及設(shè)在所述液封唇的工作流體非填充側(cè)(外側(cè))以攔截來(lái)自于外部異物的防塵唇，形成于所述防塵唇的延伸行程的工作流體膜厚度小于形成于所述液封唇的延伸行程的工作流體膜厚度。
文檔編號(hào)F16J15/32GK101849124SQ20088011541
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2008年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月13日
發(fā)明者中田悅郎, 井元智可至, 塚本修民 申請(qǐng)人:萱場(chǎng)工業(yè)株式會(huì)社