JP2007218339A - インナーワイパ及び流体圧シリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】軸用としての条件を考慮して工夫され、ワイパ機能が改良されたインナーワイパを提供する。
【解決手段】流体圧シリンダ５のピストンロッド５ｄとシリンダヘッド５ｂとの間に用いられ、塵埃Ｄの埋没機能を有するインナーワイパ１であって、ピストンロッド５ｄの外周に対して塵埃通過を排除する程度の締め代のリップ部１ａが設けられた。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体圧シリンダのピストンロッドとシリンダヘッドとの間に用いられ、流体室に充填された作動流体に含まれる塵埃が前記シリンダヘッドの反流体室側に設けられた軸受体、この軸受体に対面する部分のピストンロッドなどに悪影響を与えないようにするためのインナーワイパおよびこのインナーワイパを備えた流体圧シリンダに関する。

油圧シリンダを含む流体圧シリンダにおいては、例えば、特許文献１に記載されているように、ピストン外周に嵌め込まれた内側スライドリングやメインシールとシリンダ内周との間に作動流体に含まれる金属粉などの塵埃が入りこんで、これらのリングとシールやシリンダ内周などに齧り付きなどの損傷を与えないように、この塵埃をその表面に埋没させる外側スライドリングが用いられているものがある。

特許文献２では、この外側スライドリングを改良して、内側スライドリングと一体化した第２のウエアリングと第１のウエアリングが提案されている。

更に、特許文献３でも、外側スライドリングに相当する第２のスライドリングが記載されている。

これらの外側スライドリング、第２のウエアリング、第２のスライドリングは、作動流体中の塵埃を埋没、堆積させて、その塵埃の影響を少なくするアウターワイパとして機能するものではあったが、ピストンロッドとシリンダヘッドとの間に用いられるものではなかった。

一方、特許文献１、特許文献３では、これらの外側スライドリング、第２のスライドリングをピストンロッドとシリンダヘッドとの間にも用いる点が記載されているが、単に、穴用のものを軸用として転用したものであり、軸に用いるという条件を考慮して、工夫されたものではなかった。

また、これらの軸用とされたスライドリングは、インナーワイパと称することができるが、上記軸用としての工夫に加えて、更に、そのワイパ機能の改良が望まれていた。
実開昭６１−５８７０６号公報（第１図の符号２、３、４。第３図の符号２、３、４。） 実開平１−１４０００４号公報（第１図の符号４、６′、７′） 実開平７−１８００４号公報（第１図の符号７。第２図の符号７）

本発明は、上記問題を改善しようとするもので、軸用としての条件を考慮して工夫され、ワイパ機能が改良されたインナーワイパ及びこのインナーワイパを用いた流体圧シリンダを提供することを目的としている。

本発明のインナーワイパは、流体圧シリンダのピストンロッドとシリンダヘッドとの間に用いられ、塵埃の埋没機能を有するインナーワイパであって、前記ピストンロッドの外周に対して塵埃通過を排除する程度の締め代のリップ部が設けられたことを特徴とする。

本発明の流体圧シリンダは、上記インナーワイパを、ピストンロッドとシリンダヘッドとの間であって、前記ピストンロッドを支承する軸受体のより流体室側に、前記インナーワイパのリップ部が前記流体室側となるように設置したことを特徴とする。

本発明のインナーワイパによれば、ピストンロッドの外周に対して塵埃通過を排除する程度の締め代のリップ部が設けられたので、軸用としての条件が十分に考慮工夫されると共に、このリップ部により本来の塵埃埋没機能の負担が軽減され、そのワイパ機能が改良され、塵埃埋没機能がより長期間持続される。

本発明の流体圧シリンダによれば、上記効果を有するインナーワイパを備えたので、そのインナーワイパの効果をシリンダとして発揮する。

以下に、本発明の実施の形態（実施例）について、図面を用いて説明する。

図１（ａ１）は本発明のインナーワイパの一例を示す側面図、（ａ２）は（ａ１）の半縦断面図、（ａ３）は（ａ１）の正面図、（ｂ）は本発明のインナーワイパの他例を示す要部縦断面図である。

図１（ａ１）〜（ａ３）のインナーワイパ１は、油圧シリンダなどの流体圧シリンダのピストンロッドとシリンダヘッドとの間に用いられ、塵埃の埋没機能を有するもので、前記ピストンロッドの外周に対して塵埃通過を排除する程度の締め代のリップ部１ａが設けられたことを特徴とする。

インナーワイパ１の全体的な形状としては、装着されるピストンロッドの外周に対応した内径と、シリンダヘッドの内周に対応した外径を持ち、要請される塵埃埋没機能に対応した軸方向長さの円筒状の形状が好適である。

塵埃埋没機能を有するインナーワイパ１の素材としては、ＰＴＦＥ（テトラフルオロエチレン）樹脂、ＦＥＰ（パーフロロエチレンプロペン共重合）樹脂、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）樹脂のいずれかが、耐久性が良く好適である。

インナーワイパ１の素材としては、上記外のフッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリエーテルケトン樹脂などから選択することもできる。

更に、インナーワイパ１の素材としては、伸縮性のあるゴム系樹脂、ＦＦＫＭ（パーフロロエラストマー）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）などを採用することもできる。

いずれにしても、インナーワイパ１の素材としては、塵埃の埋没機能を有し、ピストンロッドとシリンダヘッドとの間に拘束されて一定の流体密を保持し得、また、以下に説明するようにリップ部１ａとして一定の締め代に対応できるような伸縮性、弾性を有するような素材で、流体密を維持する対象となる作動流体に侵されないような素材であって、成形性のあるものが好適である。

リップ部１ａは、このインナーワイパ１の全体円筒形状の内径側と軸方向の一方の外側に張り出すリップ形状で、インナーワイパ１の一部として、同じ素材で一体成形されるものである。

装着前のいわゆる自然状態でのリップ部１ａの内径は、上述したように、ピストンロッドに填め込んだ際に、流体密を確保しつつピストンロッドのスライドは許可し、更に、ピストンロッドの外周に対して塵埃通過を排除する程度の締め代を確保する程度のものである。

装着前のいわゆる自然状態でのリップ部１ａの外側への張り出し長さは、適宜定められるものではあるが、インナーワイパ１の円筒部分の軸方向長さの２０％程度から半分程度が好適である。

このインナーワイパ１には、更に、シリンダヘッドに流体密に内接することとなる外周に、リップ部１ａ側から反リップ部側に作動流体の流通を可能とする流体溝１ｂが設けられている。

この流体溝１ｂは、この例では、円周を二等分する位置に２箇所もうけられているが、この例に限らず、１箇所であっても、また、３箇所以上であってもよい。

インナーワイパ１には、また、反リップ部側の側面にも、インナーワイパ１の外周と内周との間の作動流体の流通を可能とする流体溝１ｃが設けられている。

この流体溝１ｃは、この例では、円周を二等分する位置に２箇所もうけられているが、この例に限らず、１箇所であっても、また、３箇所以上であってもよい。

流体溝１ｂと流体溝１ｃとの位置関係は、この例では、インナーワイパ１の外周と側面との間の結合部分で、相互に重なり合わないような位置関係となっている。具体的には、この例のものでは、それぞれ２箇所の流体溝１ｂと流体溝１ｃとは、相互に円周上９０度ずつ離間した位置関係となっている。

流体溝１ｂと流体溝１ｃとの位置関係をこのようにしたのは、後述するように、インナーワイパ１の側面において、これらの流体溝１ｂと流体溝１ｃとの間で作動流体の流れが生じて、この側面に沿って流れる作動流体に含まれる塵埃がこの側面に好適に埋没されることを狙ったものである。

なお、図１には、本発明のインナーワイパ１の他例であるインナーワイパ１Ａの要部断面図（図１（ｂ）も示されているが、このインナーワイパ１Ａについては、実施例２で説明する。

このような構成のインナーワイパ１の使用方法と作用効果とについて、図２を用いて説明する。

図２（ａ）は、図１（ａ１）〜（ａ３）に示したインナーワイパを用いた流体圧シリンダの一例の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図、（ｃ）は（ｂ）の更なる要部拡大図を用いた前記インナーワイパの概念的な機能説明図である。これより、すでに説明した部分と同じ部分については同じ符号を付して重複説明を省略する。

本発明のインナーワイパ１は、例えば、図２（ａ）に示したような流体圧シリンダ５に用いられる。

この流体圧シリンダ５は、シリンダ本体５ａ、シリンダヘッド５ｂ、ピストン５ｃ、ピストンロッド５ｄ、軸受体５ｆ、流体シール５ｇ、ダストシール５ｈ、ピストンシール５ｉ及び本発明のインナーワイパ１を備えている。

シリンダ本体５ａは作動流体を収容する筒状体であって、その両端開口に一対のシリンダヘッド５ｂが装着されている。

ピストン５ｃはピストンロッド５ｄを両方向に備えた両ロッドタイプであって、その外周にピストンシール５ｉを備え、また、ピストンロッド５ｄ部分はシリンダヘッド５ｂでスライド可能に支持され、シリンダ本体５ａ内で流体密にスライドする。

一対の軸受体５ｆはシリンダヘッド５ｂとピストンロッド５ｄとの間に介在し、ピストンロッド５ｄをスライド可能に支持する。一対の流体シール５ｇは、軸受体５ｆのより外側（反流体室側）に設けられ、ピストンロッド５ｄとシリンダヘッド５ｂとの間からの作動流体の漏れ出しを防止する。

一対のダストシール５ｈは、流体シール５ｇのより外側（反流体室側）であって外気に触れる部分に設けられ、外気からの塵埃の侵入を防止する。

インナーワイパ１は、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ピストンロッド５ｄとシリンダヘッド５ｂとの間であって、ピストンロッド５ｄを支承する軸受体５ｆのより流体室側に、インナーワイパ１のリップ部１ａが流体室側となるように設置されている。

なお、シリンダ本体５ａ、シリンダヘッド５ｂ、ピストン５ｃ、ピストンロッド５ｄで囲まれ、作動流体が貯留される室を流体室５ｅと称する。

この流体圧シリンダ５においては、図１で説明したようなインナーワイパ１を備え、このインナーワイパ１を上述したような位置、方向で装着しているので、図２（ｃ）で示すように、流体室５ｅに金属粉などの塵埃Ｄが含まれていても、まず、これらの塵埃Ｄは、インナーワイパ１のリップ部１ａで、ピストンロッド５ｄの外周に対して塵埃通過が排除される。

したがって、塵埃Ｄがこのインナーワイパ１の反リップ部１ａ側へ入り込む度合いが少なくなり、このインナーワイパ１の内周部分での塵埃埋没の負担を軽減させ、ワイパ機能を向上させる。

つまり、このインナーワイパ１のより反流体室側にある軸受体５ｆの内周とピストンロッド５ｄとの外周との間に塵埃が入りこんで、ピストンロッド５ｄを損傷するようなことをより効果的に防止する。また、インナーワイパ１の内周部分での塵埃埋没の機能がより長く持続され、前記損傷防止の効果が発揮される期間をより長くすることができる。

また、この塵埃による損傷防止の効果は、この軸受体５ｆのより反流体室側にある流体シール５ｇ、ダストシール５ｈにも及ぶものである。

一方、このインナーワイパ１においては、そのリップ部１ａに連続する内周部分においても従来と同様に、また図示するように、塵埃埋没機能を備えており、この塵埃埋没機能は、リップ部１ａによる塵埃阻止機能により、このリップ部１ａとピストンロッド５ｄとの間を通過して来る塵埃Ｄがより少なくなることで、その負担が軽減され、より長持ちすることになる。

つまり、ピストンロッド５ｄに接触するインナーワイパ１の内周部分はその表面積に対応した所定量の塵埃を埋没し捕獲することができるが、ここで捕獲すべき塵埃の侵入量が少なくなれば、その塵埃埋没機能はより長期間維持されることとなるのである。

なお、このようなリップ部１ａは、ワイパを軸用として用いる場合、つまり、インナーワイパにおいて初めて可能となるものである。つまり、このようなリップ部に対応するものを穴用の場合に設けることは困難である。

この点で、このインナーワイパ１は、軸用としてワイパを用いる条件を考慮して工夫されたものであり、特許文献１、３などに記載されたインナーワイパに相当するスライドリング等では全く着想されていなかったものである。

このインナーワイパ１においては、内周側は流体密とされている代わりに、その外周側には流体溝１ｂ、１ｃが設けられ、流体室５ｅから、流体溝１ｂ、インナーワイパ１の反流体室側側面とシリンダヘッド５ｂとの間の隙間、流体溝１ｃの通路により、作動流体が、軸受体５ｆに到達するようになっている。

この際、流体溝１ｂを通過して、流体溝１ｃに向かって、インナーワイパ１の反流体室側側面とシリンダヘッド５ｂとの間の隙間を通過する間に、インナーワイパ１の反流体室側側面に、作動流体に含まれる塵埃Ｄが埋没されるようになっている。

つまり、流体溝１ｂ、１ｃとの構成によって、この側面にも塵埃埋没機能が発揮されるようになっている。

なお、これらの流体溝１ｂ、１ｃは、軸受体５ｆ側に作動流体を到達させ、潤滑機能を持たせる役割と、この軸受体５ｆの反流体室側（つまり、外気側）にある流体シール５ｇにも作動流体の圧力が及んで、この流体シール５ｇのシール機能が発揮されるようにする役割も果たしている。

なお、流体溝１ｂがあれば、インナーワイパ１の外周から側面を通り、ここに接している軸受体５ｆへと向かう作動流体の流れが生じ得るので、この際にインナーワイパ１の側面で塵埃埋没機能が発揮されるので、流体溝１ｃは必ずしも設けなくともよい。

こうして、この流体溝１ｂ、１ｃによっても、インナーワイパ１の内周部分による塵埃埋没の負担が軽減され、ワイパ機能が強化されると共に、その機能がより持続されるようになっている。

なお、このようなインナーワイパ１を備えた流体圧シリンダ５は、このインナーワイパ１の効果を、シリンダ全体として発揮する。つまり、内部の作動流体に含まれた塵埃Ｄによるピストンロッド５ｄの損傷などの悪影響を極力避けることができ、また、その機能をより長く持続することができる。

まず、図１（ａ１）〜（ａ３）のインナーワイパ１と異なる構成のインナーワイパ１Ａについて、図１（ｂ）を用いて説明する。

このインナーワイパ１Ａは、図１（ａ１）〜（ａ３）のインナーワイパ１に比べ、その内周部分に、リップ部１ａの内側に近接して、該リップ部１ａとピストンロッドの外周との間を通過してきた塵埃を捕獲するトラップ溝１ｄが更に設けられたことを特徴とする。

このトラップ溝１ｄは、山谷が連続する複数の小さな溝の集合であり、インナワイパ１Ａの全体から見て、装着するピストンロッドの外周に接する部分と、これに離反して空間を形成する部分との連続である。各溝は相互に空間を円周方向に連続させたらせん状であってもよく、相互に空間を円周方向に連続させない平行溝であってもよい。

このトラップ溝１ｄ部分の素材はインナーワイパ１Ａの全体、つまり、図１（ａ１）〜（ａ３）のインナーワイパ１の全体の素材と同じであり、その形状は、全体と一体成形されるものである。

図３（ａ）は、図１（ｂ）に示したインナーワイパを用いた流体圧シリンダの一例の要部拡大図、（ｂ）は（ａ）の更なる要部拡大図を用いた前記インナーワイパの概念的な機能説明図であり、この図３を用いて、インナーワイパ１Ａの使用方法と作用効果とについて説明する。

この流体圧シリンダ５Ａは、図２の流体圧シリンダ５と比べ、インナーワイパ１に代えて、インナーワイパ１Ａを用いている点だけが異なる。インナーワイパ１Ａの設置位置、設置方向も図２の流体圧シリンダ５と同じである。

このインナーワイパ１Ａの場合、インナーワイパ１に比べ、トラップ溝１ｄを設けているので、ここで、リップ部１ａとピストンロッド５ｄとの間を通過して、軸受体５ｆ側へ向かおうとする塵埃Ｄをより効果的に、より多量に捕獲することができ、インナーワイパ１Ａの内周の他の部分による塵埃埋没機能の負担を軽減する。

なお、この場合、本来の塵埃埋没機能のための内周部分の面積が、トラップ溝１ｄを設けた分だけ小さくなるが、その減少分は、より多量に塵埃を捕獲することができるトラップ溝１ｄにより補填され、全体としては、インナーワイパ１Ａの塵埃捕獲機能あるいはワイパ機能はより強化されることになる。

また、このインナーワイパ１Ａの他の部分については、インナーワイパ１と同じ構成であり、同じ作用効果を有する。

このようなインナーワイパ１Ａを備えた流体圧シリンダ５Ａは、実施例１のインナーワイパ１を備えた流体圧シリンダ５と同様に、このインナーワイパ１Ａの効果を、シリンダ全体として発揮する。

図４は、本発明のインナーワイパの他例を示すもので、（ａ）はその側面図、（ｂ）はその正面図である。

このインナーワイパ１Ｂは、このインナーワイパ１Ａは、図１（ａ１）〜（ａ３）のインナーワイパ１に比べ、流体溝１ｂ、１ｃがなく、その円周部分を斜めに分離する一ヶ所のバイアス溝１ｆが設けられている点が特徴であり、異なっている。

このようなバイアス溝１ｆを設けると、シリンダヘッド５ｂとピストンロッド５ｄとの間に後装着することができ、その点で便利である。

なお、このインナーワイパ１Ｂをピストンロッド５ｄに装着すると、バイアス溝１ｆの隙間がなくなり、この部分を介した作動流体の流通は許可されないものとなる。

また、このようなインナーワイパ１Ｂを備えた流体圧シリンダは、そのインナーワイパ１Ｂの効果をシリンダとして発揮する。

また、以上説明したインナーワイパ１、１Ａ、１Ｂ、流体圧シリンダ５、５Ａは、特許請求の範囲に記載された本発明の例示にすぎず、本発明は、これらの例示に限定されるものではない。

流体圧シリンダとは、油圧シリンダの他、作動流体として作動油以外の流体、例えば、水や高分子作動流体などを用いるシリンダを含むものである。

また、ここでは両ロッドタイプのシリンダを例示したが、本発明のインナーワイパは、片ロッドタイプの流体圧シリンダにも、作動流体内部の塵埃の問題が発生する場合には有効である。

本発明のインナーワイパ及び流体圧シリンダは、作動流体内の塵埃によるピストンロッドなど軸部分の損傷の防止がより確実に維持されることが要請されるあらゆる産業分野に用いることができる。

（ａ１）は本発明のインナーワイパの一例を示す側面図、（ａ２）は（ａ１）の半縦断面図、（ａ３）は（ａ１）の正面図、（ｂ）は本発明のインナーワイパの他例を示す要部縦断面図 （ａ）は、図１（ａ１）〜（ａ３）に示したインナーワイパを用いた流体圧シリンダの一例の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図、（ｃ）は（ｂ）の更なる要部拡大図を用いた前記インナーワイパの概念的な機能説明図 （ａ）は、図１（ｂ）に示したインナーワイパを用いた流体圧シリンダの一例の要部拡大図、（ｂ）は（ａ）の更なる要部拡大図を用いた前記インナーワイパの概念的な機能説明図 本発明のインナーワイパの他例を示すもので、（ａ）はその側面図、（ｂ）はその正面図

符号の説明

１〜１Ｂ インナーワイパ
１ａ リップ部
１ｂ 流体溝
１ｃ 流体溝
１ｄ トラップ溝
１ｆ バイアス溝
５〜５Ａ 流体圧シリンダ
５ａ シリンダ本体
５ｂ シリンダヘッド
５ｃ ピストン
５ｄ ピストンロッド
５ｅ 流体室

Claims (4)

1. 流体圧シリンダのピストンロッドとシリンダヘッドとの間に用いられ、塵埃の埋没機能を有するインナーワイパであって、前記ピストンロッドの外周に対して塵埃通過を排除する程度の締め代のリップ部が設けられたことを特徴とするインナーワイパ。
2. リップ部の内側に近接して、該リップ部とピストンロッドの外周との間を通過してきた塵埃を捕獲するトラップ溝が設けられたことを特徴とする請求項１記載のインナーワイパ。
3. シリンダヘッドに内接するインナーワイパの外周に、リップ部側から反リップ部側に作動流体の流通を可能とする流体溝を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のインナーワイパ。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のインナーワイパを、ピストンロッドとシリンダヘッドとの間であって、前記ピストンロッドを支承する軸受体のより流体室側に、前記インナーワイパのリップ部が前記流体室側となるように設置したことを特徴とする流体圧シリンダ。

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