CN111771064A - 流体压缸中的密封构造及该流体压缸 - Google Patents

Abstract

一种流体压缸中的密封构造及该流体压缸，能够实现活塞的更顺畅的动作，而且可谋求填料的长寿化。该密封构造是流体压缸中的活塞和缸孔之间的密封构造。将在外周面的轴(L)方向的两端部具有一对密封部(23(23a)、24(24a))的填料(20)装配在活塞(4)的滑动面(4c)的凹槽(12)内，在此状态下，其外径形成得比缸孔(3)的被滑动面(3c)的径小，在向由活塞分隔的缸孔的一对室(3a、3b)的任意一个供给压缩流体的状态下，填料的高压室侧的侧端部通过由压缩流体的压力产生的弹性变形在径方向(Y)伸长，由此，高压室侧的密封部将被形成在与缸孔的被滑动面之间的空隙(δ)缩窄或与被滑动面抵接。

Description

流体压缸中的密封构造及该流体压缸

技术领域

本发明涉及将活塞滑动自由地收容在缸孔中的流体压缸中的由该活塞的外周面构成的滑动面和由该缸孔的内周面构成的被滑动面之间的密封构造及该流体压缸。

背景技术

利用压缩空气等压缩流体的压力使活塞在缸孔内滑动的流体压缸，例如如专利文献1等公开的那样以往已广为公知，在这样的流体压缸中，缸孔由活塞分隔为一对室。此时，在上述活塞的由围绕轴的外周面构成的滑动面上装配了由橡胶弹性材料构成的密封部件即环状填料，由此，防止压缩流体通过该滑动面和上述缸孔的由围绕轴的内周面构成的被滑动面之间来避免在这一对室之间产生压缩流体的泄漏。

然而，在专利文献1等公开的以往的流体压缸中，为了确保上述活塞的滑动面和上述缸孔的被滑动面之间的密封性，被装配在活塞的滑动面上的填料的外径形成得比上述缸孔的被滑动面的内径大。即，无论是否是在活塞动作时，上述填料总是以弹性变形了的状态压接在该被滑动面上。

但是，上述填料若长期被维持压接在缸孔的被滑动面上停止的状态，则担心永久变形或粘固在被滑动面上。另一方面，在活塞动作时，因为该填料直接受到上述被滑动面的状态(被滑动面的粗糙度、润滑膜的状态等)的影响，所以存在因与被滑动面的滑动摩擦、润滑膜的不均匀性等而产生填料的滑动磨损、扭曲，导致其损伤、劣化或对活塞的动作带来不良影响(动作效率降低、齿槽动作等)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-027127号公报

发明内容

发明所要解决的课题

因此，本发明的技术课题是提供一种能够实现活塞的更顺畅的动作，而且可谋求填料的长寿化的流体压缸中的活塞和缸孔之间的密封构造及具备这样的密封构造的流体压缸。

为了解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明是一种密封构造，其是流体压缸中的活塞和在轴方向滑动自由地收容了该活塞的缸孔之间的密封构造，其特征在于，在上述缸孔中的隔着上述活塞的轴方向的两侧形成了第一室及第二室，由上述活塞的围绕轴的外周面形成了滑动面，由上述缸孔的围绕轴的内周面形成了被滑动面，该被滑动面是该活塞使其滑动面对置地进行滑动的被滑动面，在上述活塞的滑动面上形成了凹槽，该凹槽是绕轴环绕设置的凹槽，在径方向开口，在该凹槽中收容了由橡胶弹性材料构成的填料的内周侧的基端部，并且该填料的外周侧的顶端部从上述滑动面突出，在上述填料的顶端部中的轴方向的第一室侧的侧端部绕该轴环绕设置了第一密封部，在第二室侧的侧端部绕该轴环绕设置了第二密封部，被收容在上述凹槽中的填料中的上述第一密封部及第二密封部的外径形成得比上述缸孔的被滑动面的径小，在向第一室及第二室中的任意一方供给压缩流体的状态下，上述填料中的供给该流体的室侧的侧端部通过由该流体的压力产生的弹性变形在径方向伸长，由此，上述第一密封部及第二密封部中的供给该流体的室侧的密封部将被形成在与上述缸孔的被滑动面之间的空隙缩窄或与该被滑动面抵接。

在这里，在上述密封构造中，优选上述填料及凹槽在沿轴的横截面中关于上述径方向呈左右对称，在上述径方向，从上述滑动面到上述凹槽中的上述填料的基端抵接的底壁面为止的深度被形成为从该填料的基端到顶端为止的高度的1/2以上。另外，更优选上述凹槽具有从上述底壁面中的轴方向的两端在径方向立起地相互相向的一对侧壁面，这些底壁面和一对侧壁面呈90度或比它小的角度。而且，进一步优选在轴方向，上述填料中的被收容在上述凹槽中的基端部的最大宽度形成得比该凹槽中的一对侧壁面之间的最小宽度小。此时，也可以是上述填料的基端由粘接固定在上述凹槽的底壁面上。

另外，在上述密封构造中，优选上述填料在其轴方向两端具有呈相互平行地背离的一对侧端面，在沿该轴的横截面中，在该轴方向呈左右对称，在上述填料的顶端部形成了与上述被滑动面相向的顶端面，在上述顶端面中的轴方向的第一室侧的侧端部形成了上述第一密封部，在该顶端面中的轴方向的第二室侧的侧端部形成了上述第二密封部。在这里，更优选上述第一密封部由从上述顶端面朝向上述被滑动面突出设置的第一突条形成，上述第二密封部由从该顶端面朝向上述被滑动面突出设置的第二突条形成。此时，进一步优选上述第一突条及第二突条的顶端分别由上述填料的一对侧端面和呈锐角的角部形成。另外，进一步优选从上述被滑动面到第一突条及第二突条的顶端为止的距离被形成为相互相等，而且，上述填料的顶端面与上述被滑动面平行，从上述顶端面到上述第一突条及第二突条的顶端为止的高度被形成为相互相等，上述第一突条和第二突条在轴方向相互分离地配置。

此时，既可以是上述第一突条及第二突条被形成为轴方向的宽度从上述顶端面朝向上述顶端逐渐变窄的楔形状，也可以是在上述填料的顶端面中的上述第一突条和第二突条之间，设置了形成迷宫密封的迷宫突起。

另外，也可以是在上述填料的一对侧端面上分别环绕设置了与上述凹槽的开口连通的环状的细腰槽，但是此时，更优选上述细腰槽由凹曲面形成。

另外，在上述密封构造中，优选在将上述供气端口的音速传导率作为C1，将由上述填料和被滑动面之间的空隙形成在上述滑动面和被滑动面之间的泄漏流路的音速传导率作为C2时，这些音速传导率的比C1/C2总是在2.0以上。

另外，优选在上述活塞的滑动面上，在轴方向的与上述填料邻接的位置环绕设置了耐磨环，该耐磨环的外径形成得比在没有向上述第一室及第二室的任意一个供给压缩流体的状态下的填料的外径大。

进而，根据本发明，能够提供一种具备上述密封构造的流体压缸。

发明的效果

如上所述，在本发明中，具有上述第一密封部及第二密封部的填料的外径被形成为在被收容在上述凹槽中的状态下比上述缸孔的内径小。但是，在向第一室及第二室中的任意一方供给压缩流体的状态下，上述填料中的供给该压缩流体的室侧即高压室侧的侧端部通过由该压缩流体的压力产生的弹性变形在径方向伸长，由此，上述第一密封部及第二密封部中的上述高压室侧的密封部将被形成在与上述缸孔的被滑动面之间的空隙缩窄或与上述被滑动面抵接。

因此，即使长期维持没有向上述第一及第二室的任意一个供给压缩流体的状态等活塞在缸孔内停止的状态，此时，因为填料的各密封部处于与缸孔的被滑动面非接触的状态，所以能够防止由橡胶弹性材料构成的填料永久变形或粘固在缸孔的被滑动面上而劣化。另一方面，在向上述第一及第二室中的任意一方供给压缩流体的状态下，能够尽可能地抑制在填料和被滑动面之间产生的滑动摩擦。其结果，能够尽可能地抑制上述被滑动面的状态(被滑动面的粗糙度、润滑膜的状态等)给活塞的动作带来的不良影响(动作效率降低、齿槽动作等)、给填料带来的不良影响(由滑动磨损、扭曲造成的损伤、劣化等)。因此，能够实现活塞的更顺畅的动作，而且可谋求填料的长寿化。

附图说明

图1是表示有关本发明的流体压缸的一实施方式的沿轴的概略的剖视图。

图2是图1中的A部的放大图，是表示有关本发明的密封构造的第一实施方式的概略的剖视图。(a)表示压缩流体的压力没有作用于活塞的活塞的非动作状态，(b)表示压缩流体的压力作用于活塞的活塞的动作状态。

图3同样是表示有关本发明的密封构造的第二实施方式的概略的剖视图。(a)表示压缩流体的压力没有作用于活塞的活塞的非动作状态，(b)表示压缩流体的压力作用于活塞的活塞的动作状态。

图4同样是表示有关本发明的密封构造的第三实施方式的概略的剖视图。(a)表示压缩流体的压力没有作用于活塞的活塞的非动作状态，(b)表示压缩流体的压力作用于活塞的活塞的动作状态。

图5是表示有关图3的第二实施方式的密封构造的变形例的概略的剖视图。

图6是在进行图7的解析时使用的流体压缸的模型图。

图7是表示压缩流体的供给压力Ps及下降压力ΔP2和传导率比C1/C2的关系的坐标图。

具体实施方式

为了实施发明的方式

如图1所示，具备有关本发明的密封构造的流体压缸1具有主体2和活塞4，该主体2具有在内部形成了在轴L方向延伸的缸孔3，该活塞4在轴L方向滑动自由地被收容在该缸孔3内。上述缸孔3由内周面3c规定，由上述活塞4分隔为杆侧的第一室3a和头侧的第二室3b。

另外，在上述活塞4上固定了沿轴L向上述第一室3a侧延伸的杆5，在位于上述缸孔3的上述第一室3a侧端部的开口部气密地嵌合并固定了杆罩6。在此杆罩6上沿轴L贯通地设置了用于使上述杆5贯通地进行支承的轴承孔6a，上述杆5相对于该轴承孔6a在轴L方向气密且滑动自由地穿插。另一方面，上述缸孔3的上述第二室3b侧端部由与主体2一体地成型的端板2a气密地堵塞。

在上述主体2上开设了供排气端口，该供排气端口用于通过经切换阀选择性地与外部的压力源或大气连接向上述缸孔3内供给例如压缩空气等压缩流体或从该缸孔3内将压缩流体排出，使上述活塞4动作。在本实施方式中，作为此供排气端口，设置了第一端口7和第二端口8。而且，上述第一端口7具有将流路截面积缩小了的第一流路7a，与第一室3a连接，上述第二端口8具有将流路截面积缩小了的第二流路8a，与第二室3b连接。

此时，在轴L方向的上述杆罩6的第一室3a侧，设置了由该杆罩6的外周面和上述缸孔3的内周面之间的空隙形成的环状流路9。而且，此环状流路9与上述第一室3a连通，在该环状流路9上连接了上述第一端口7的第一流路7a。另一方面，上述第二端口8的第二流路8a与上述缸孔3中的上述端板2a的附近连接。

上述缸孔3及活塞4在与轴L正交的横截面中相互为相同形状，呈圆形、椭圆形或环带形状。如图2～图5所示，上述缸孔3由被滑动面3c规定，该被滑动面3c由以轴L为中心的半径Rc的内周面构成，另一方面，上述活塞4具有第一面4a、第二面4b和滑动面4c，该第一面4a规定上述第一室3a，设置了上述杆5；该第二面4b规定上述第二室3b；该滑动面4c由以轴L为中心的半径Rs的外周面构成。此时，上述滑动面4c的半径Rs形成得比上述缸孔3的被滑动面3c的半径(即缸孔3的内半径)Rc稍小，因此，这些被滑动面3c和滑动面4c在将空隙夹在中间的状态下对置(在本申请中，为了方便，对绕轴L呈环状地环绕设置的部件，将从轴L开始的距离一律称为“半径”)。

在上述活塞4的滑动面4c上，装配了将与上述缸孔3的被滑动面3c之间密封的作为环状密封部件的填料20。而且，在该滑动面4c的轴L方向的与上述填料20邻接的位置，装配了用于防止因该滑动面4c和被滑动面3c的接触造成的活塞4的烧结、咬住，并且保护该填料20的耐磨环10。

在这里，作为上述填料20的材料，若是发挥密封功能的橡胶弹性材料，则不特别限定，例如，能够使用丁腈橡胶、氟橡胶等。作为上述耐磨环10的材料，若是能够发挥作为轴承的功能的材料，则不特别限定，例如，能够使用氟树脂(PTFE)、加入布的酚醛树脂等。

另外，在上述活塞4的第二面4b及杆罩6中的规定上述第一室3a的内面上，设置了用于在上述活塞4到达轴L方向的第一室3a侧及第二室3b侧的终端时缓和因碰撞造成的冲击的缓冲部件11a、11b。而且，在环绕设置在上述杆罩6的轴承孔6a的内周面上的槽内，装配了朝向第一室3a侧打开的唇形密封部件6b，其与上述杆5的外周面滑动接触。

下面，使用图2～图5，对缸孔3的被滑动面3c和活塞4的滑动面4c之间的密封构造更具体地进行说明。

在有关本发明的各实施方式的密封构造中，在上述活塞4的滑动面4c上，绕轴L环绕设置了在径方向Y开口的环状的第一凹槽12，在该第一凹槽12中装配了上述填料20。另外，在该滑动面4c的轴L方向的与该第一凹槽12相比为上述第二室3b侧的位置，绕轴L环绕设置了同样在径方向Y开口的环状的第二凹槽13，在该第二凹槽13中装配了上述耐磨环10。

上述第一凹槽12由环绕设置成绕轴L的环状并且沿该轴L平坦地延伸的底壁面12a和从该底壁面12a的轴L方向的两端呈直角地在径方向Y(与轴L正交的方向)延伸而相互相向的上述第一室3a侧的第一侧壁面12b及上述第二室3b侧的第二侧壁面12c构成。即，上述滑动面4c和被形成在相互平行的平面上的一对侧壁面12b、12c交叉成直角，由此，形成了上述第一凹槽12的开口。而且，上述第一凹槽12在沿轴L的横截面中被形成为关于径方向Y的中心轴左右对称的矩形状。

在这里，此第一凹槽12的底壁面12a被形成为以轴L为中心的半径Rg，因此，从上述滑动面4c到该底壁面12a为止，距离Rs-Rg相当于该第一凹槽12的深度Dg。而且，该第一凹槽12遍及活塞4的周方向整体地具有均匀的深度Dg。另外，该第一凹槽12的沿轴L的槽宽Wg也遍及从其开口到底壁面12a为止的整个深度地均匀地形成。但是，此第一凹槽12不限定于上述的方式，例如，也可以使上述一对侧壁面12b、12c与上述底壁面12a及滑动面4c交叉成锐角，将槽宽Wg形成为从上述底壁面12a朝向开口逐渐地变窄。

另一方面，上述填料20，在没有装配在第一凹槽12上的未使用状态下，其内半径被形成得比上述第一凹槽12的底壁面12a的半径Rg小。换言之，填料20的内周面(即基端面)20a的周方向长度被形成得比上述第一凹槽12的底壁面12a的周方向长度短。因此，如图2～图5的那样，在将填料20装配在第一凹槽12中的状态下，由橡胶弹性材料构成的填料20在周方向伸长，其内周面20a被弹性地压接在上述底壁面12a上。由此，确保了填料20的内周面20a和第一凹槽12的底壁面12a之间的密封性。

下面，对上述填料20被装配在上述第一凹槽12内的状态进行说明。

在图2所示的第一实施方式的密封构造中，上述填料20在沿轴L的横截面中实质上被形成为关于径方向Y的中心轴左右对称的实心的矩形状。即，此填料20的外形由四个面组成，所述四个面分别是由该填料20的内周面形成并绕轴L呈环状并且沿轴L平坦地延伸的上述基端面20a；由该填料20的外周面形成并绕轴L呈环状并且沿轴L平坦地延伸的顶端面20d；将上述基端面20a及顶端面20d的轴L方向的一端彼此连结并朝向上述第一室3a侧在径方向Y呈平面地延伸的第一侧端面20b；和将上述基端面20a及顶端面20d的轴L方向的另一端彼此连结并朝向上述第二室3b侧在径方向Y呈平面地延伸的第二侧端面20c。

这样，上述基端面20a的整个面被压接在上述底壁面12a上，并且与上述顶端面20d平行。另外，上述一对侧端面20b、20c相互平行地背离，并且与上述基端面20a及顶端面20d呈直角，其中，第一侧端面20b与上述第一凹槽12的第一侧壁面12b相向，第二侧端面20c与第二侧壁面12c相向。

而且，在将被装配在上述第一凹槽12中的填料20的外半径(在本第一实施方式中为上述顶端面20d的外半径)作为Rp时，从填料20中的被压接在上述底壁面12a上的基端面20a到顶端面20d为止的距离即填料20的径方向Y的高度Hp(＝Rp-Rg)被形成得比上述第一凹槽12的深度Dg(＝Rs-Rg)大。由此，上述填料20中的包括顶端面20d在内的高度Hp-Dg的顶端部21从上述滑动面4c在径方向Y突出，包括基端面20a在内的高度Dg的基端部22被收容在上述第一凹槽12内。此时，若上述第一凹槽12的深度Dg在填料20整体的高度Hp的1/2以上，则希望能够防止填料20从该凹槽12脱落。

顺便说一下，在本第一实施方式的密封构造中，上述填料20在径方向Y从基端面20a到达顶端面20d为止，在轴L方向具有均匀的宽度Wp，此宽度Wp被形成得比上述第一凹槽12的宽度Wg小。即，在本发明中，填料20的在径方向Y的最大宽度Wpmax被形成得比上述第一凹槽12的在径方向Y的最小宽度Wgmin小。因此，该填料20可由缸孔3的第一室3a及第二室3b的流体压在上述第一凹槽12的第一侧壁面12b和第二侧壁面12c之间在轴L方向往复移动。

另外，上述填料20的顶端面20d的半径Rp被形成得比上述缸孔3的被滑动面3c的半径Rc稍小，上述顶端面20d夹着环状的空隙δ(＝Rc-Rp)与上述缸孔3的被滑动面3c实质性地平行地对置。此时，上述填料20的在顶端部21的上述第一侧端面20b侧(第一室3a侧)的端部绕轴L形成了环状的第一密封部23，同样上述第二侧端面20c侧(第二室3b侧)的端部绕轴L形成了环状的第二密封部24。在这里，上述第一密封部23包括上述顶端面20d和第一侧端面20b交叉的直角的角部，上述第二密封部24包括上述顶端面20d和第二侧端面20c交叉的直角的角部。

这样形成的上述第一及第二密封部23、24，如后所述，在选择性地向它们邻接的缸孔3的各室3a、3b内供给了压缩流体时，通过填料20的由其流体压产生的弹性变形，将与上述被滑动面3c之间的空隙δ(＝Rc-Rp)缩窄或与该被滑动面3c抵接。而且，其结果，能够确保上述缸孔3的被滑动面3c和上述活塞4的滑动面4c之间的必要的密封性。

进而，在上述活塞4的滑动面4c中的与上述第一凹槽12相比靠第二侧端面20c侧，环绕设置了环状的第二凹槽13，该环状的第二凹槽13用于收容上述耐磨环10，安装在该滑动面4c上。被装配在此第二凹槽13中的耐磨环10，从保护上述那样的填料20的观点看，希望其外半径Rw被形成得比在没有由上述各室3a、3b的流体压进行弹性变形的状态下的上述填料20的外半径Rp大。另外，在本申请中，此耐磨环10不是具有密封性的耐磨环。

在具有这样的图2(a)所示的密封构造的图1的流体压缸中，首先，若通过第一端口7相对于上述缸孔3的第一室3a供给压缩流体，使该第一室3a的压力P1升压，则该第一室3a的流体压P1作用于上述填料20的第一侧端面20b，在轴L方向推压该填料20。于是，上述填料20在第一凹槽12内朝向第二侧壁面12c侧移动，通过其第二侧端面20c与该第二侧壁面12c抵接，该填料20被推压到第二侧壁面12c上。

另外，与此同时，以上述第二侧壁面12c的开口缘为中心的图中顺时针方向的转矩力由上述流体压P1作用于上述填料20，上述填料20中的包括第一侧端面20b和第一密封部23在内的第一室3a侧的侧端部朝向径方向Y(即朝向缸孔3的被滑动面3c)弹性地伸长。其结果，上述第一密封部23(特别是上述角部)将被形成在与上述被滑动面3c之间的空隙δ(＝Rc-Rp)缩窄或与该被滑动面3c抵接。

如上面的那样，通过将活塞4的滑动面4c和缸孔3的被滑动面3c之间密封，该活塞4由第一室3a的流体压P1朝向第二室3b侧驱动。另外，此时，上述缸孔3的第二室3b通过第二端口8与大气连通。

反之，在通过第二端口8相对于上述缸孔3的第二室3b供给了压缩流体的情况下，因为该第二室3b的流体压P2作用于上述填料20的第二侧端面20c，所以该填料20在第一凹槽12内朝向第一侧壁面12b侧移动，被推压到该第一侧壁面12b上。另外，与此同时，以上述第一侧壁面12b的开口缘为中心的图中逆时针方向的转矩力由上述流体压P2作用于上述填料20，上述填料20中的包括第二侧端面20c和第二密封部24在内的第二室3b侧的侧端部朝向径方向Y(即朝向缸孔3的被滑动面3c)弹性地伸长。其结果，上述第二密封部24(特别是上述角部)将被形成在与上述被滑动面3c之间的空隙δ(＝Rc-Rp)缩窄或与该被滑动面3c抵接。于是，活塞4由第二室3b的流体压P2朝向第一室3a侧驱动。另外，此时，上述缸孔3的第一室3a通过第一端口7与大气连通。

根据这样的流体压缸1的密封构造，即使长期维持没有向上述第一室3a及第二室3b的任意一个供给压缩流体的状态等活塞4在缸孔3内停止的状态，此时，填料20的各密封部23、24处于与缸孔3的被滑动面3c非接触的状态。因此，能够防止由橡胶弹性材料构成的填料20永久变形或粘固在缸孔3的被滑动面3c上而劣化。

另一方面，在向上述第一室3a及第二室3b中的任意一方供给压缩流体的状态下，能够尽可能地抑制在填料20和被滑动面3c之间产生的滑动摩擦。其结果，能够尽可能地抑制上述被滑动面3c的状态(被滑动面3c的粗糙度、润滑膜的状态等)给活塞4的动作带来的不良影响(动作效率降低、齿槽动作等)、给填料20带来的不良影响(因滑动磨损、扭曲造成的损伤、劣化等)。因此，在流体压缸1中，能够实现活塞4的更顺畅的动作，而且可谋求填料20的长寿命化。

接着，基于图3，对有关本发明的密封构造的第二实施方式进行说明。但是，在这里，为了避免重复记载，对与上述第一实施方式相同的构成部分及其作用效果，在附图中附加相同的符号，省略说明。

此第二实施方式的密封构造与上述第一实施方式的密封构造不同的部分，主要在于环绕设置在填料的顶端部21的第一及第二密封部的形态。如图3(a)所示，在此第二实施方式中，上述第一密封部由填料20A的顶端面20d中的从第一侧端面20b侧的端部朝向径方向Y(即朝向缸孔3的被滑动面3c)一体地突出设置的环状的第一突条23a形成。另外，第二密封部由上述顶端面20d中的从第二侧端面20c侧的端部朝向径方向Y一体地突出设置的环状的第二突条24a形成。即，这些突条23a、24a，在轴L方向，使在轴方向平坦的顶端面20d夹在中间，分离地配置在该顶端面20d的两侧端部。

另外，具有这样的第一突条23a及第二突条24a的填料20A也在沿轴L的横截面中关于径方向Y的中心轴呈左右对称。因此，从上述顶端面20d到上述各突条23a、24a的顶端为止的距离相互相等，从上述缸孔3的被滑动面3c到上述各突条23a、24a的顶端为止的距离也相互相等。而且，从轴L到这些突条23a、24a的顶端为止的距离成为本第二实施方式中的填料20A的外半径Rp。

进而，在此填料20A中，上述一对突条23a、24a被形成为轴L方向的宽度从其顶端面20d上的基端朝向被滑动面3c侧的顶端逐渐变窄的楔形状。具体地说，上述第一突条23a由外壁和内壁形成，所述外壁由上述第一侧端面20b构成，与上述顶端面20d呈直角，所述内壁从该顶端面20d向上述第一侧端面20b侧倾斜地直立设置。另外，上述第二突条24a由外壁和内壁构成，所述外壁由上述第二侧端面20c构成，与上述顶端面20d呈直角，所述内壁从该顶端面20d向上述第二侧端面20c侧倾斜地直立设置。换言之，本第二实施方式的填料20A是在第一实施方式的填料20中，在其外周面的轴L方向中央形成了将顶端面20d作为底面的截面为倒等腰梯形的槽的填料，上述第一及第二突条23a、24a的顶端由与第一及第二侧端面20b、20c呈锐角的角部形成。

作为这样形成的第一及第二密封部的第一及第二突条23a、24a，如图3(b)所示，在选择性地向邻接的缸孔3的各室3a、3b内供给了压缩流体时，通过与上述第一实施方式同样的机制，将与上述被滑动面3c之间的空隙δ(＝Rc-Rp)缩窄或与该被滑动面3c抵接。而且，其结果，能够确保上述缸孔3的被滑动面3c和上述活塞4的滑动面4c之间的必要的密封性。

接着，基于图4，对有关本发明的密封构造的第三实施方式进行说明。但是，在这里也为了避免重复记载，对与上述第一及第二实施方式相同的构成部分及其作用效果，在图中附加相同的符号，省略说明。

如图4(a)所示，在有关此第三实施方式的密封构造中，在填料20B的第一侧端面20b及第二侧端面20c上，环绕设置了从轴L开始具有相互相同的半径的环状的第一细腰槽14a及第二细腰槽14b。这些第一及第二细腰槽14a、14b是用于在室3a、3b的流体压作用于侧端面20b、20c时促进上述那样的填料20B的向径方向Y伸长的结构，在填料20B的横截面中相向地配置在从上述基端面20a开始的高度相同的位置，由此，形成了该填料的宽度Wp变窄的细腰部15。此时，与其它的实施方式同样，包括上述一对细腰槽14a、14b在内的此填料20B也被形成为关于横截面的中心轴左右对称。

更具体地说，上述一对细腰槽14a、14b由其槽壁光滑的凹曲面形成，优选由圆弧面形成，上述细腰部15的宽度比填料20B的全宽Wp的1/2大，上述侧端面20b、20c中的细腰槽14a、14b的开口宽度比填料20B的全高Hp的1/2小。而且，在本第三实施方式中，上述一对细腰槽14a、14b及细腰部15的整体被设置在填料20B的基端部22，具体地说，被形成在填料20B的与高度方向的中央相比靠外周侧，也就是第一凹槽12内的其开口的附近。

另外，在本第三实施方式中，在使填料20B的横截面的中心轴和第一凹槽12的横截面的中心轴一致的状态下，该填料20B的基端面20a由粘接相对于第一凹槽12的底壁面12a固定。即，填料20B被固定在第一凹槽12的宽度方向的中央，在第一侧端面20b和第一侧壁面12b之间及第二侧端面20c和第二侧壁面12c之间形成了宽度相同的空隙(＝(Wg-Wp)/2)。由此，上述一对细腰槽14a、14b与第一凹槽12的开口连通。

根据具备这样的填料20B的有关第三实施方式的密封构造，如图4(b)所示，若选择性地向缸孔3的各室3a、3b内供给压缩流体，则图中顺时针方向或逆时针方向的转矩力由其流体压P1、P2作用于填料20B。于是，与第一实施方式的情况同样，填料20B中的流体压P1、P2作用的一侧的侧端部伸长。此时，该流体压P1、P2作用的一侧的细腰槽14a、14b由该流体压扩大，但因为与之相反侧的细腰槽缩小，所以更促进上述侧端部的伸长。另外，在此流体压没有作用的相反侧的侧端部，也因为在填料20B和第一凹槽12之间形成了空隙，所以也不会妨碍上述流体压作用的侧端部的伸长。进而，因为填料20B由粘接固定在第一凹槽12的宽度方向的中央，所以能够防止填料20B的基端面(内周面)20a由上述转矩力及流体压从第一凹槽12的底壁面12a浮起。

而且，其结果，通过流体压作用的室3a、3b侧的密封部23、24将与上述被滑动面3c之间的空隙δ(＝Rc-Rp)缩窄或与该被滑动面3c抵接，能够确保上述缸孔3的被滑动面3c和上述活塞4的滑动面4c之间的必要的密封性。

另外，在有关上述第二实施方式的密封构造中，为了形成抑制压缩流体的泄漏的迷宫密封，如图5所示，也可以在上述填料20A的顶端面20d中的上述第一突条23a和第二突条24a之间的位置朝向径方向Y直立设置迷宫突起25。此迷宫突起25优选在上述顶端面20d的轴L方向的中央(填料20A的横截面的中心轴上)与上述突条23a、24a平行地绕轴L形成为环状。而且，其横截面例如被形成为顶角为锐角的等腰三角形等左右对称且宽度朝向顶端逐渐变窄的楔形状。另外，希望迷宫突起25的从上述顶端面20d到顶端为止的高度在上述突条23a、24a的高度以上。

图7是基于图6的流体压缸的解析模型求出在临界压力比b＝0.5的情况下压缩流体的供给压力Ps及下降压力ΔP2(＝Ps-P2)和传导率比C1/C2的关系的图。在这里，C1表示与头侧压力室连接的端口的音速传导率，C2表示由上述填料和缸孔的被滑动面之间的空隙δ形成在上述活塞的滑动面和上述被滑动面之间的泄漏流路的音速传导率，C3表示与杆侧压力室连接的端口的音速传导率，Ps表示供给压力，P1表示杆侧压力室的压力，P2表示头侧压力室的压力，而且Pe表示排气压力。而且，图7表示从头侧的端口向头侧压力室供气并从与杆侧压力室连接的端口排气的情况下的解析结果。

另外，此解析结果是将缸径作为32mm进行解析的结果，但若下降压力ΔP2为一定，则传导率比C1/C2实质上不依赖于缸径，这已被确认。即，若为相同的下降压力ΔP2，则即使使缸径变化，其坐标图也与图7的坐标图实质上重叠。因此，在这里，其它的缸径的坐标图省略。另外，在与图6的解析模型相反地从杆侧的端口向杆侧压力室供气，从与头侧压力室连接的端口排气的情况下，也成为与图7同样的结果。

从图7可知，在供给压力Ps为一定时，下降压力ΔP2越小，传导率比C1/C2越大。另外，在下降压力ΔP2为一定时，传导率比C1/C2在伴随着供给压力Ps的增加而逐渐增加后，收敛为大致一定的值。

另一方面，关于缸的压力室的压力，已经知道，直到下降压力ΔP2为20kPa左右为止，都不会给缸的使用带来实用上的影响，从图7可知，不管供给压力Ps如何，能够将下降压力ΔP2抑制在大致20kPa以下的传导率比C1/C2的范围都在2.0以上。

因此，在上述各实施方式中，也希望在传导率比C1/C2总是在2.0以上的范围内设定被形成在上述填料的密封部和缸孔的被滑动面之间的空隙δ的大小。

上面，对有关本发明的流体压缸中的密封构造进行了说明，但本发明不限定于上述的各实施方式，当然可在不脱离权利要求的宗旨的范围内进行各种各样的设计变更。

例如，在图2、图3所示的第一及第二实施方式中，也可以如图4的第三实施方式的那样，由粘接等将填料的基端面和第一凹槽的底壁面固定。另外，在这里，在流体压缸的实施方式中，仅在活塞的单侧设置了杆，但也可以在活塞的两侧设置杆。进而，希望上述密封部23(23a)、24(24a)如上述的那样具有与填料20A的侧端面20b、20c呈直角或锐角的角部，但不必限定于此。

符号的说明

1：流体压缸；3：缸孔；3a：第一室；3b：第二室；3c：被滑动面(内周面)；4：活塞；4c：滑动面；7：第一供排气端口；8：第二供排气端口；10：耐磨环；12：第一凹槽；12a：底壁面；12b：第一侧壁面；12c：第二侧壁面；13：第二凹槽；14a：第一细腰槽；14b：第二细腰槽；20、20A、20B：活塞的密封部件(填料)；20a：基端面(内周面)；20b：第一侧端面；20c：第二侧端面；20d：顶端面；21：顶端部；22：基端部；23：第一密封部；23a：第一突条(第一密封部)；24：第二密封部；24a：第二突条(第二密封部)；25：迷宫突起；δ：填料和被滑动面之间的空隙(＝Rc-Rp)；Rc：缸孔的内半径(被滑动面的半径)；Rp：填料的外半径；Wp：填料的横截面的宽度；Wg：第一凹槽的横截面的宽度；Rg：第一凹槽的底壁面的半径；Dg：第一凹槽的深度(＝Rs-Rg)；Rs：活塞的外半径(滑动面的半径)；Hp：填料的横截面的高度(＝Rp-Rg)；Rw：耐磨环的外半径。

Claims (17)

1.一种密封构造，其是流体压缸中的活塞和在轴方向滑动自由地收容了该活塞的缸孔之间的密封构造，其特征在于，

在上述缸孔中的隔着上述活塞的轴方向的两侧形成了第一室及第二室，

由上述活塞的围绕轴的外周面形成了滑动面，由上述缸孔的围绕轴的内周面形成了被滑动面，该被滑动面是该活塞使其滑动面对置地进行滑动的被滑动面，

在上述活塞的滑动面上形成了凹槽，该凹槽是绕轴环绕设置的凹槽，在径方向开口，在该凹槽中收容了由橡胶弹性材料构成的填料的内周侧的基端部，并且该填料的外周侧的顶端部从上述滑动面突出，

在上述填料的顶端部中的轴方向的第一室侧的侧端部绕该轴环绕设置了第一密封部，在第二室侧的侧端部绕该轴环绕设置了第二密封部，

被收容在上述凹槽中的填料中的上述第一密封部及第二密封部的外径形成得比上述缸孔的被滑动面的径小，

在向第一室及第二室中的任意一方供给压缩流体的状态下，上述填料中的供给该流体的室侧的侧端部通过由该流体的压力产生的弹性变形在径方向伸长，由此，上述第一密封部及第二密封部中的供给该流体的室侧的密封部将被形成在与上述缸孔的被滑动面之间的空隙缩窄或与该被滑动面抵接。

2.如权利要求1所述的密封构造，其特征在于，

上述填料及凹槽在沿轴的横截面中关于上述径方向呈左右对称，

在上述径方向，从上述滑动面到上述凹槽中的上述填料的基端抵接的底壁面为止的深度被形成为从该填料的基端到顶端为止的高度的1/2以上。

3.如权利要求2所述的密封构造，其特征在于，

上述凹槽具有从上述底壁面中的轴方向的两端在径方向立起地相互相向的一对侧壁面，这些底壁面和一对侧壁面呈90度或比它小的角度。

4.如权利要求3所述的密封构造，其特征在于，

在轴方向，上述填料中的被收容在上述凹槽中的基端部的最大宽度形成得比该凹槽中的一对侧壁面之间的最小宽度小。

5.如权利要求4所述的密封构造，其特征在于，

上述填料的基端由粘接固定在上述凹槽的底壁面上。

6.如权利要求1所述的密封构造，其特征在于，

上述填料在其轴方向两端具有呈相互平行地背离的一对侧端面，在沿该轴的横截面中，在该轴方向呈左右对称，

在上述填料的顶端部形成了与上述被滑动面相向的顶端面，

在上述顶端面中的轴方向的第一室侧的侧端部形成了上述第一密封部，在该顶端面中的轴方向的第二室侧的侧端部形成了上述第二密封部。

7.如权利要求6所述的密封构造，其特征在于，

上述第一密封部由从上述顶端面朝向上述被滑动面突出设置的第一突条形成，上述第二密封部由从该顶端面朝向上述被滑动面突出设置的第二突条形成。

8.如权利要求7所述的密封构造，其特征在于，

上述第一突条及第二突条的顶端分别由上述填料的一对侧端面和呈锐角的角部形成。

9.如权利要求7所述的密封构造，其特征在于，

从上述被滑动面到第一突条及第二突条的顶端为止的距离被形成为相互相等。

10.如权利要求9所述的密封构造，其特征在于，

上述填料的顶端面与上述被滑动面平行，

从上述顶端面到上述第一突条及第二突条的顶端为止的高度被形成为相互相等，

上述第一突条和第二突条在轴方向相互分离地配置。

11.如权利要求10所述的密封构造，其特征在于，

上述第一突条及第二突条被形成为轴方向的宽度从上述顶端面朝向上述顶端逐渐变窄的楔形状。

12.如权利要求10所述的密封构造，其特征在于，

在上述填料的顶端面中的上述第一突条和第二突条之间，设置了形成迷宫密封的迷宫突起。

13.如权利要求6所述的密封构造，其特征在于，

在上述填料的一对侧端面上分别环绕设置了与上述凹槽的开口连通的环状的细腰槽。

14.如权利要求13所述的密封构造，其特征在于，

上述细腰槽由凹曲面形成。

15.如权利要求1所述的密封构造，其特征在于，

上述流体压缸具有与缸孔连接的供气端口，

在将上述供气端口的音速传导率作为C1，将由上述填料和被滑动面之间的空隙形成在上述滑动面和被滑动面之间的泄漏流路的音速传导率作为C2时，这些音速传导率的比C1/C2总是在2.0以上。

16.如权利要求1所述的密封构造，其特征在于，

在上述活塞的滑动面上，在轴方向的与上述填料邻接的位置环绕设置了耐磨环，该耐磨环的外径形成得比在没有向上述第一室及第二室的任意一个供给压缩流体的状态下的填料的外径大。

17.一种流体压缸，其中，具备权利要求1至16中的任一项所述的密封构造。

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