JP2001182701A - ピストン型アキュムレータおよびピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストンに装着されたシール部材を交換する
際、ガス用シール部材と油用シール部材との間に蓄圧さ
れたガス・油が、ピストンをシリンダチューブから外す
時点で急激に吹き出すことのないようにしておくこと。 【解決手段】ガス用シール部材１６と油用シール部材１
７とで挟まれる領域Ｃに蓄積されたガス・油の圧力を抜
き出す導出通路２１がピストン３に設けられる。その導
出通路２１は、ピストン３のガス室側または油室側に開
口部２１ａを有しており、そこに圧抜きプラグ２２が介
装される。アキュムレータの保守作業時にピストンをシ
リンダチューブから外す前に圧抜きプラグ２２を緩めて
蓄圧ガスを放出すれば、シリンダチューブから外したと
きにガス・油が噴出するということはなく、シール部材
の交換作業等が円滑になされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はピストン型アキュム
レータおよびそのためのピストンに係り、詳しくは、シ
リンダチューブ内をガス室と油室とに仕切るピストンの
外周に二つのシール部材からなる組み合わせシール機構
が備えられ、ピストンの高速・高頻度変位を可能にした
ピストン型アキュムレータにおけるシール部構造の改良
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アキュムレータは気体の圧縮性を利用し
た圧力流体の貯蔵容器であり、圧縮された気体の膨張す
る力によって容器内に貯えられた圧力流体を放出させる
ことができるようになっている。ピストン型アキュムレ
ータでは、図４に示すように、シリンダチューブ５１内
の圧縮性の気体と非圧縮性の流体とを分離するためにピ
ストン５２が採用される。そのピストンの外周には往復
運動を円滑にするためのスライドリング５５のほかに、
ガス室５３の気体と油室５４の作動油との混入を防止す
るためのシール部材５６が取り付けられている。

【０００３】アキュムレータは、衝撃圧力の吸収、脈動
の減衰、エネルギ蓄積機能を発揮する装置として使用さ
れる以外に、補助油圧源、漏洩補充や圧力流量補充、緊
急用油圧源として応用されることもある。ところで、ピ
ストンの速度が低い場合や変位頻度が少ないときはシー
ル部材にかかる負担が軽いかその変動が少ないので、図
示したように一つのシール部材５６を使用すれば十分で
あることが多い。

【０００４】しかし、アキュムレータの使用目的によっ
てはピストンに高速かつ高頻度の変位を要求する場合が
あり、一つのシール部材では耐え切れないことがある。
それを回避する手段の一つとして、図５に示したように
二つのシール部材を採用することがある。すなわち、ガ
ス室５３に近い位置に設けた一方のシール部材５７でガ
ス漏れを防止し、油室５４に近いところに設けた他方の
シール部材５８によって油漏れを防止するようになって
いる。このように、シールすべき対象にふさわしい専用
のシール部材を組み合わせたシール機構が採用される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようにガス用シー
ル部材と油用シール部材の二つのシール部材が採用され
ると、ピストンの外周とシリンダチューブの内壁との間
には三つの領域が画成されることになる。ガス用シール
部材５７を境にしたガス室側の領域Ａにはガスが滞留
し、油用シール部材５８を境にした油室側の領域Ｂには
作動油が滞留することは述べるまでもない。ところが、
ピストンが頻繁に往復動作すると、ガス用シール部材と
油用シール部材との間に、ガス用シール部材を越えて僅
かずつではあるが侵入したガスと油用シール部材を越え
て徐々に侵入した油とが混在する領域Ｃが形成される。

【０００６】アキュムレータが例えば７〜１５ＭＰａの
圧力範囲で作動するものであれば、ピストンの往復動に
伴うポンピング作用によって、運転開始から比較的短い
時間のうちに領域Ｃにおけるガス・油は最高の１５ＭＰ
ａに蓄圧されてしまう。アキュムレータが作動油を放出
するなどしてガス室と油室との圧力が低下しても、領域
Ｃの圧力は二つのシール部材によって保たれる。このよ
うな現象によって各シール部材には左右から異なる圧力
が作用し、シール部材がリング状の溝内で一方へ押しつ
けられると共に変形を余儀なくされる。

【０００７】シール部材が変形することによりその一部
がピストンとシリンダチューブとの隙間に噛み込んだと
しても、それによる摩擦力は流体圧を受けて変位しよう
とするピストンに比べれば僅かであり、アキュムレータ
の油給排機能が直ちに損なわれることはない。しかし、
このような挙動を繰り返すうちにシール部材自体の機能
が低下することは避けられず、通常は一定の期間をおい
てシール部材が交換される。

【０００８】アキュムレータの保守作業においては、ま
ず油圧回路から外されたシリンダチューブの各端にある
それぞれのカバー６，１１（図１を参照）が取り除かれ
る。ガス室および油室は既に大気圧となっているが、二
つのシール部材によって領域Ｃ（図５を参照）は依然と
してほぼ最高の蓄圧状態を保持している。その結果、以
下のような事態に陥る。

【０００９】領域Ａ，Ｂが大気圧（約０．１ＭＰａ）で
あって領域Ｃが例えば１５ＭＰａであると、各シール部
材はリング状の溝の低圧側に押しつけられてピストンと
シリンダチューブとの隙間に一部が噛み込んで張りつい
た状態となる。これでは、人力でピストンをシリンダチ
ューブから外すなどいうことは到底不可能となる。そこ
で機械を使用して強引にピストンを抜き出そうとすれ
ば、一方のシール部材の部分がシリンダチューブから抜
け出す時点で蓄圧ガスが一気に噴出することになり、飛
沫を浴びないように慎重な作業が要求される。

【００１０】本発明は上記の問題に鑑みなされたもの
で、その目的は、ピストンに装着されているシール部材
を交換する際に、ガス用シール部材と油用シール部材と
の間に蓄圧されたガス・油が、ピストンをシリンダチュ
ーブから外す時点で急激に吹き出すことのないようにし
て、保守作業の簡易化や労力の大幅な軽減が図られるピ
ストン型アキュムレータやそのためのピストンを提供す
ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリンダチュ
ーブ内をガス室と油室とに仕切るピストンの外周に、ガ
ス室寄りに位置してガス漏れを防止するガス用シール部
材と油室寄りに位置して油漏れを防止する油用シール部
材とからなる組み合わせシール機構が備えられているピ
ストン型アキュムレータに適用される。その特徴とする
ところは、図１を参照して、シリンダチューブ２、ピス
トン３、ガス用シール部材１６、油用シール部材１７に
よって囲まれる領域Ｃに蓄積されたガス・油の圧力を抜
き出す導出通路２１がピストン３に設けられていること
である。

【００１２】その導出通路２１は、ピストン３のガス室
側または油室側に開口部２１ａを有していればよい。そ
して、開口部２１ａに圧抜きプラグ２２が介装される。
図２に示すように、導出通路２１Ｎ，２１Ｍにはガス・
油の圧力を抜き出す一方でガス室４からのガスまたは油
室５からの作動油の逆流を阻止する逆止弁３１Ｎ，３１
Ｍを介在させておいてもよい。もちろん、ピストン単体
においても、上記した各構成としておけばよいことは言
うまでもない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るピストン型
アキュムレータおよびそのピストンを、図面に基づいて
詳細に説明する。図１は、シリンダチューブ内をガス室
と油室とに仕切るためにピストンが採用され、そのピス
トンが高速かつ高頻度で変位するアキュムレータ１の断
面図である。この図において、シリンダチューブ２の上
半部すなわちピストン３の上側にガス室４が、下側に油
室５が形成されている。

【００１４】ガス室４はヘッドカバー６により閉止さ
れ、それに取り付けられているガスバルブ７を介して窒
素ガス等の不活性ガスが封入され、また必要に応じて排
気できるようにもなっている。なお、８はシールリング
９を伴ったヘッドカバー６を押しつけておくねじリング
であり、そのリングが止めねじ１０によってシリンダチ
ューブ２に固定されている。一方、油室５は作動油の流
れる油圧回路に連通した状態にあり、作動油を給排する
ためのボトムカバー１１が固定されている。ちなみに、
１２はボトムカバー１１のオイルポート１１ａに連なる
油通路１２ａを持ったスレッドフランジであり、油圧バ
ルブ等を介して油圧配管に接続される。

【００１５】ガス室４には、ピストン３がボトムカバー
１１に到達して容積が最も大きくなった時点で例えば７
ＭＰａの圧力となるようにガスが封入される。一方、油
圧回路から油室５に１５ＭＰａの圧力が作用すると、ピ
ストン３はガス室４の容積を半減させるまで上昇して両
室の圧力をバランスさせる。このように圧力バランスを
とるために昇降するピストン３の外周には、二つのシー
ル部材からなる組み合わせシール機構１５が備えられ
る。すなわち、ガス室４寄りに位置して専らガス漏れを
防止するガス用シール部材１６と、油室５寄りに位置し
て油漏れを防止する油用シール部材１７とがそれぞれの
リング状の溝に介装される。

【００１６】この組み合わせシール機構１５によれば、
ピストン３とシリンダチューブ２との間に、三つの領域
Ａ，Ｂ，Ｃが画成されることになる。ガス用シール部材
１６は気体をシールするにふさわしい構造の公知のシー
ル材が使用されるが、そのガス用シール部材１６より上
の領域Ａはガス室４と同じ圧力となる。一方、油用シー
ル部材１７は作動油をシールするにふさわしい構造の公
知のシール材が採用され、その油用シール部材より下の
領域Ｂは油室５と同じ圧力となる。図１においては領域
Ａ，Ｂのそれぞれにスライドリング１８，１９が配置さ
れてピストンの変位を円滑にしているが、各リングには
合い口が設けられているので各領域における圧力に影響
を与えるものでない。

【００１７】ガス用シール部材１６と油用シール部材１
７とで挟まれた領域Ｃは、両シール部材によって遮断さ
れていることから、理屈上はガスや油が侵入しないはず
であるが実際にはピストンが激しく動作する間にガス・
油が蓄積される。この蓄圧現象は、作動時に発生したガ
スまたは油の洩れが逆作動時にかき戻されない場合に発
生する。

【００１８】ところで、領域Ｃに図示したリング状の蓄
積溝２０を設けてその容積を変化させたところ、容積を
大きくするにつれて洩れ量が急激に低下し、或る容積を
越えると洩れ量に大きな変動が見られなくなった。また
シール部材の摩耗量も或る容積を越えると落ちつく傾向
のあることが確認された。そこで、上記した組み合わせ
シール機構１５に適度の容積を持った蓄積溝２０を形成
しておけば、シール部材の交換期間を少しでも長くする
ことができる。

【００１９】しかし、それでもシール部材の交換は不可
欠であり、そのためにピストンをシリンダチューブから
取り出す際に高圧のガス・油が吹き出すことは従来技術
の項で述べたとおりである。そこで、図１の例では領域
Ｃに設けておいた蓄積溝２０からガス・油の圧力を抜き
出す導出通路２１がピストン３に設けられ、その開口部
２１ａがピストンのガス室側に形成される。

【００２０】導出通路２１は、本例において蓄積溝２０
の内方へ向かう導管部２１Ａとこれに連なってピストン
の運動方向に延びるプラグ孔２１Ｂとからなり、上記し
た開口部２１ａに圧抜きプラグ２２が介装される。この
プラグのヘッド下にはシールワッシャ２２ｗが配置さ
れ、アキュムレータ稼働中は完全に閉止した状態が保た
れるようになっている。

【００２１】このような構成によれば、以下のようにし
て領域Ｃに蓄圧されたガス・油の吹き出しを防止して、
シール部材を交換することができる。まず、アキュムレ
ータ１を油圧回路から解放し、ガスバルブ７を介して封
入ガスを抜く。止めねじ１０を外してねじリング８も取
り除き、ヘッドカバー６をあける。圧抜きプラグ２２の
ヘッドに六角レンチを掛けるなどして緩めると、蓄積溝
２０や導出通路２１に蓄圧されたガス・油に含まれる高
圧ガスが洩れ出る。ガス・油は直ちに大気圧となり、ガ
ス用シール部材１６や油用シール部材１７がリング状の
溝内での加圧状態から解放される。

【００２２】シール部材が変形してシリンダチューブ２
の内面とピストン３の外周面との間に噛み込むなどして
いても、圧力の解放によって大きい抵抗を発生させない
状態となる。ピストン３は軽い力でもってシリンダチュ
ーブ２から引き出すことができ、取り出されたピストン
から損傷しているシール部材を取り除き、新しいシール
部材と交換すればよい。

【００２３】このような作業手順を踏めば、作動油を散
らすことなく例えば１／１５０の容積に圧縮されている
ガスのみを抜くことができる。したがって、蓄積溝や導
出通路を含む領域Ｃ内の蓄圧ガスが、ピストンをシリン
ダチューブから外す時点で一気に噴出するといったこと
は回避され、アキュムレータのメンテナンス作業の簡易
化・円滑化や安全性の向上ならびに作業負担の大幅な軽
減が図られる。

【００２４】なお、上記した導出通路２１は蓄積溝２０
の部分から設けられているが、導出通路２１が占める容
積によっては蓄積溝と同じ機能を発揮させることもでき
るので、領域Ｃに必ずしも蓄積溝を形成しておかなくて
よい（図示せず）。いずれにしても、シリンダチューブ
２、ピストン３、ガス用シール部材１６、油用シール部
材１７によって囲まれる領域に直接的または間接的に導
出通路の開口が臨むようになっていればよい。

【００２５】ところで、上記した例では圧抜きプラグが
ガス室側に設けられているが、それとは逆に、図示しな
いがプラグ孔を油室に向けて延びるように形成し、その
開口部に圧抜きプラグを介装させるようにしてもよい。
ちなみに、図３のごとく、ピストン３に外周面から油室
５に通じる通路２５を設けたアキュムレータがある。こ
の種のアキュムレータはシール部材が実質的に単一のタ
イプであって、その通路が適用される対象はシール部材
とは別に設けられたダストワイパ２６であり、その前後
を等圧化するためのものである。

【００２６】すなわち、ダストワイパは油中のごみを取
り除くためにシリンダチューブ壁を掻きとるように機能
するが、このワイパにごみが溜まると目詰まりを起こ
す。その結果、本来のシール部材２７とダストワイパ２
６との間の圧力が高まり、ワイパの変形をきたしてごみ
掻き機能が低下する。通路２５はワイパの変形を抑制す
べく油室と同圧に保つものであって常時連通状態にある
が、本発明における導出通路２１は稼働中に油室から作
動油が流入しないようになっている点で、それとは異な
っている。

【００２７】図２は他の実施の形態であり、導出通路２
１Ｍには、領域Ｃのガス・油の圧力を抜き出す一方で油
室５からの作動油の逆流を阻止する逆止弁３１Ｍが介在
されている。その逆止弁によれば、幾らの圧力が蓄えら
れていようともピストンを取り出すために油室５の作動
油を抜いた時点で、領域Ｃの圧力は直ちに油室側に抜け
出て大気圧となる。

【００２８】したがって、ピストンをシリンダチューブ
から外す際にはガス・油が吹き出すことはない。図中の
左に破線で示したものは、逆止弁３１Ｎが備えられた導
出通路２１Ｎをガス室４に導いた例である。いずれの例
においても作業員が何らの操作をすることなく、逆止弁
が自ずと圧抜き機能を発揮することになる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、ガス用シール部材と油
用シール部材との間の領域に蓄積されたガス・油の圧力
を、ピストンをシリンダチューブから取り外す前に大気
圧まで落としておくことができる。したがって、ピスト
ンに装着されたシール部材を交換するなどのアキュムレ
ータの保守作業において、蓄圧されたガス・油が急激に
吹き出すことがなくなる。これによって、保守作業の簡
易化や労力負担の少ない交換作業が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るピストン型アキュムレータの断
面図。

【図２】 逆止弁を介在させた異なる形態のピストン部
分の断面図。

【図３】 油室に連なる通路が設けられているピストン
の従来例における断面図。

【図４】 ピストンにシール部材が一つだけ採用されて
いるアキュムレータの従来例における部分断面図。

【図５】 組み合わせシール機構が採用されている従来
のアキュムレータにおけるピストン部分の断面図。

【符号の説明】

１…アキュムレータ、２…シリンダチューブ、３…ピス
トン、４…ガス室、５…油室、１５…組み合わせシール
機構、１６…ガス用シール部材、１７…油用シール部
材、２１，２１Ｍ，２１Ｎ…導出通路、２１ａ…開口
部、２２…圧抜きプラグ、３１Ｍ，３１Ｎ…逆止弁、Ｃ
…領域。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダチューブ内をガス室と油室とに
   仕切るピストンの外周に、ガス室寄りに位置してガス漏
   れを防止するガス用シール部材と油室寄りに位置して油
   漏れを防止する油用シール部材とからなる組み合わせシ
   ール機構が備えられているピストン型アキュムレータに
   おいて、 シリンダチューブ、ピストン、ガス用シール部材、油用
   シール部材によって囲まれる領域に蓄積されたガス・油
   の圧力を抜き出す導出通路がピストンに設けられている
   ことを特徴とするピストン型アキュムレータ。
2. 【請求項２】 前記導出通路は、ピストンのガス室側ま
   たは油室側に開口部を有していることを特徴とする請求
   項１に記載のピストン型アキュムレータ。
3. 【請求項３】 前記開口部には、圧抜きプラグが介装さ
   れていることを特徴とする請求項２に記載のピストン型
   アキュムレータ。
4. 【請求項４】 前記導出通路には、ガス・油の圧力を抜
   き出す一方でガス室からのガスまたは油室からの作動油
   の逆流を阻止する逆止弁が介在されていることを特徴と
   する請求項２に記載のピストン型アキュムレータ。
5. 【請求項５】 ピストン型アキュムレータにおける請求
   項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のピストン。