JP2008116050A - シールリング、シールリングを備えたキャップ並びに、キャップ及びシールリングを備えた空気圧シリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造で多機能なシールリングを提供する。
【解決手段】 本発明のシールリングは、圧力媒体が作用可能であるとともに、シリンダ管（３）内を軸方向に往復運動可能であるピストン（２）に対する減衰ダンパ（１）と、シリンダ管（３）の端面に接続されているキャップ（５）に対して前記シリンダ管（３）を封止するための少なくとも１つの静的シール（４）と、ピストン（２）に接続されている減衰案内棒（９）の封止すべき表面（８）に接触可能である少なくとも１つの動的に必要とされるシールリップ（７）を備えた動的シール（６）と、その減衰案内棒（９）が、シールリングが規定どおりに使用される場合に、ピストンとともに軸方向に往復運動可能であり、シールリングの軸方向で対向する端面（11、12）間を接続し、流体を流すように連通する少なくとも１つの接続口（10）とを含むことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明はシールリング、シールリングを備えたキャップ並びに、キャップ及びシールリングを備えた空気圧シリンダに関する。

空気圧シリンダに使用され、かつ空気圧シリンダの端面のキャップ又は蓋をその空気圧シリンダのシリンダ管に対して封止するシールリングが一般に公知である（例えば特許文献１参照）。端面のキャップをそれぞれシリンダ管に対して封止するシールリングは通常、Ｏリングによって形成されている。ピストンは、圧力媒体が作用可能な空間の相対する封止のために両側端面に動的に必要とされる動的シールをそれぞれ有する。終端位置ダンパとしてピストンの端面に圧縮ばね手段を介して距離をあけて取り付けられた、少なくとも部分的に金属鉄からなるストッパエレメントが備えられ、このストッパエレメントがピストン近傍の基本位置に少なくとも１つの永久磁石の磁力によってピストンに固定され、かつピストンから離れた作動位置に終端位置ダンパとして機能するようにそれぞれ隣接する圧力室内に突出し、このとき、シリンダハウジングの外側に配置されている位置調整可能な磁石エレメントが永久磁石の磁場に対して本質的に反転した磁場を生成するように備えられ、それによって、ピストンが、終端位置に到達する少し前、磁石エレメントを通過する際に、基本位置から作動位置へとストッパエレメントが変位する。このような公知の空気圧シリンダは多数の別個の部品を有し、したがって、製造技術的かつ経済的な観点からあまり満足にいくものではない。
欧州特許第1447571B1号明細書

本発明の課題は、シールリング、シールリングを備えたキャップ並びに、キャップ及びシールリングを備えた空気圧シリンダを、各部品が簡単かつ安価に製造可能であるように発展させることである。特に、シールリングは簡単な構造で多機能であるべきである。部品数を少なくすることによって、組立時に誤る危険が最小限に低減されるべきである。

上記課題は、シールリングであって、圧力媒体が作用可能であるとともに、シリンダ管内を軸方向に往復運動可能であるピストンに対する減衰ダンパと、シリンダ管の端面に接続されているキャップに対してシリンダ管を封止するための少なくとも１つの静的シールと、ピストンに接続されている減衰案内棒又は減衰ロッド又は減衰ジャーナルの封止すべき表面に接触可能である少なくとも１つの動的に必要とされるシールリップを備えた動的シールと、その減衰案内棒が、シールリングが規定どおりに使用される場合に、ピストンとともに軸方向に往復運動可能であり、シールリングの軸方向で対向する端面間を接続し、流体を流すように連通する少なくとも１つの接続口とを含むシールリングによって解決される。上記課題は、また、そのようなシールリングと接続され、シールリングとともに予め組立可能なユニットを形成する空気圧シリンダのためのキャップによって解決される。上記課題は、さらに、上記したようなキャップと、上記したようなシールリングとを含む空気圧シリンダによって解決される。すなわち、上記課題は本発明によれば請求項１、12及び14の特徴によって解決される。有利な形態については、これら請求項がそれぞれ遡って引用される従属請求項が参照される。

上記課題を解決するために、圧力媒体が作用可能であり、シリンダ管内を軸方向に往復運動可能であるピストンのための減衰ダンパと、シリンダ管の端面に接続されているキャップ又は蓋に対するシリンダ管の封止のための少なくとも１つの静的シールと、シールリングが規定どおりに使用される際に、ピストンに接続されかつそのピストンとともに往復運動可能な減衰案内棒の封止すべき表面に接触可能である、動的に必要とされるシールリップを備えている動的シールと、シールリングの軸方向端面間を接続し、流れを通ずる少なくとも１つの接続口とを含むシールリングが提供される。このようなシールリングの場合には、シールリングが数多くの機能を有することが有利である。本発明のシールリングは、静的シールと、動的シールと、終端位置ダンパの機能にも影響を及ぼす動的エンドストッパと、さらに、圧力作用を受けるシリンダ管内の空間を絞り開口とシリンダ管内の流体を連通するように接続する流れを通ずる接続口とを含む。このとき、シールリングは一体的に、かつ互いに移行する一様な材料から形成されている。シールリングが中に取り付けられているか、及び/又はキャップがシールリングと接続されているかする、空気圧シリンダは、そのような構成であることによって、簡単かつ部品の少ない構造を有し、その構造は、製造技術的かつ経済的な観点からきわめて有利である。

シールリングの材料は本発明の対象ではなく、シールリングを自体公知のシール材料によって形成することができ、したがって、シールリングの材料は、適用される場合によって、そのつどの実情に応じて適切なものを選択することができる。

減衰ダンパ、静的シール及び動的シールを、一体的に、かつ互いに移行する一様な材料から形成することができる。一体的に１つの部品として統合することによって、組立時に誤る危険が最小限に限定される。

シリンダ管に対してキャップを封止するために、静的シールをトーラス形状に形成することができ、かつその形状に適合するようにキャップに形成されている切欠き、アンダーカットに静的シール嵌め込むことが可能である。静的シール及びキャップは、このような構成であることにより、紛失しないように相互に結合され、簡単に取り付けることができる予め組立可能なユニットとして形成される。

シールリップは第１のシール縁部を含み、この構成では、第１のシール縁部は、減衰案内棒にシールリップが接触した際にキャップに密着する。第１のシール縁部がキャップに接触するには、終端位置ダンパのために封止すべき空間内部の十分に高い圧力が発生し、かつピストンが引き続き減衰されながらその終端位置へ減衰ダンパに接触するまで移動することが必要である
シールリップは第２のシール縁部を含み、第２のシール縁部は、減衰案内棒にシールリップが接触した際にキャップに密着し、この構成では、第２のシール縁部は圧力作用を受けるシリンダ管に対して第１のシール縁部の前方にある。ピストンが終端位置に移動することにより減衰案内棒がシールリップに接触し、したがってピストンまでの圧力空間が閉じる。キャップに対する第２のシール縁部には、減衰ダンパに設けられている通気口を通じて入り込んで来るであろう空気を遮断するという機能がある。

第１のシール縁部は、半径方向外側から、間隔をもって第２のシール縁部に取り囲まれている。この構成によれば、ピストンがその終端位置に移動する際に、多段式の機能が達成される。第１及び第２のシール縁部は、軸方向でピストンとは反対向きに開いた略Ｃ字形形状の溝を境界として互いに接している。

もう１つの実施の形態によれば、シールリップを軸方向でピストンに向かって前方に、対向するように湾曲させることができる。このような形態は前述の形態と比較して、終端位置ダンパ圧力が著しく高い値に達し、隙間への漏れ出しのおそれがある場合に有利である。この形態のリップの設計には圧力を活用する作用がある。シール及びキャップの圧力の作用する領域は、隙間へのはみ出しが発生し得ないように実施される。

接続口が、シールリングの一方の端面において、周囲に配置されている、又は軸から離れた位置に配置されている少なくとも１つの穿孔と、シールリングのもう一方の端面に形成されている環状又は円形の流路とからなり、この環状又は円形の流路、すなわち接続口により、シリンダ管内の空間をシリンダ管内の流体を連通するように絞り穴と接続することが可能となる。シールリング内の接続口は、シールリングの製造時に直ちに一緒に成形することができ、そのため費用のかかる後から接続口を形成する処理工程はもはや必要とされない。終端位置ダンパの特性がどのように設計されているかに応じて、複数の、好ましくは円周方向で一様に分散して配置された穿孔を設けることができ、このとき、これらの穿孔は全て環状又は円形の流路内に開口し、円形の流路はシリンダ管内の流体を連通するように絞り穴と接続されている。

シールリングの対向する端面間を通気口によって接続することができ、この場合、その通気口は、シリンダ管内の空間と、第２のシール縁部のシリンダ管に対向する側に形成されている間隙との間を流体を流すように接続する。このような形態によって、シールリップは封止すべき圧力によって、その圧力が２つのシール縁部により調整され、これらのシール縁部は、密接にかつはがれる危険なしに減衰案内棒及びキャップ、カバーの封止すべき表面に接触するような作用を受ける。

封止される媒体は空気である。

さらに本発明は、前述のようなシールリングと接続され、かつシールリングとともに予め組立可能なユニットを形成する空気圧シリンダのためのキャップに関する。キャップにおける切欠き又はアンダーカットを、半径方向外向きに開放された溝によって形成することができ、この溝の中にトーラス形状の静的シールが密に配置されている。

さらに本発明は、前述のような、シールリングを備えている端面側の少なくとも１つのキャップを含む空気圧シリンダに関する。

本発明は、シールリングであって、圧力媒体が作用可能であるとともに、シリンダ管（３）内を軸方向に往復運動可能であるピストン（２）に対する減衰ダンパ（１）と、シリンダ管（３）の端面に接続されているキャップ（５）に対して前記シリンダ管（３）を封止するための少なくとも１つの静的シール（４）と、ピストン（２）に接続されている減衰案内棒（９）の封止すべき表面（８）に接触可能である少なくとも１つの動的に必要とされるシールリップ（７）を備えた動的シール（６）と、その減衰案内棒（９）が、シールリングが規定どおりに使用される場合に、ピストンとともに軸方向に往復運動可能であり、シールリングの軸方向で対向する端面（11、12）間を接続し、流体を流すように連通する少なくとも１つの接続口（10）とを含むシールリングに関する。本願構成によれば、各部品が簡単かつ安価に製造可能である空気圧シリンダを提供することができる。また、シールリングは簡単な構造で多機能であり、部品数を少なくすることによって、組立時に誤る危険が最小限に低減される。

さらに、添付の図面を参照して本発明をより詳細に説明する。図１〜４はいずれも、本発明による空気圧シリンダの要部の断面を概略的に示す図である。

図１に、ピストン２が圧力媒体の作用を受け、かつ制動を受けることなく、その終端位置に向かって（図中矢印で示す方向）移動している空気圧シリンダを示す。空気圧シリンダの中心軸、すなわちピストン２、シリンダ管３、減衰案内棒９の中心軸を、図中において、一転鎖線により示す。

図２は、図１のピストンと同様のピストンを示すが、この図の場合には、シールリップ７が減衰案内棒９と接触し、終端位置ダンパが既に作動を開始しており、ピストン２は、図１の場合と比べて明らかにより小さな速度でその終端位置に向かって（図中矢印で示す方向）移動している。

図３は、本発明によるキャップ及び本発明によるシールリングとともに、図１及び２と同様の空気圧シリンダの実施例を示すが、この図の場合には、ピストン２がその終端位置にある。ピストン２と減衰ダンパ１とが当接している。

図１及び２は、空気圧シリンダの一部を概略的に示す。シールリングを本発明にしたがい形成することにより、空気圧シリンダをわずかな部品から構成することができ、これは、製造技術的かつ経済的な観点から有利である。組立時に誤る危険も、部品の少ないこの構造によって低減される。

本発明のシールリングは、多機能であり、減衰ダンパ１を含み、ピストン２がその終端位置にある場合（図３）に、この減衰ダンパ１はピストン２と接触する。その上、シールリングは静的シール４を有し、この静的シール４によって空気圧シリンダの端面に配置されたキャップ５がシリンダ管３に対して封止されている。さらにシールリングは、動的に必要とされるシールリップ７を備える動的シール６を有し、シールリップ７は減衰案内棒９の封止すべき表面８に密着可能である（図２及び図３）。さらにシールリングは、流体を流すように通ずる接続口10を有し、接続口10によってシールリングの対向する端面11、12が接続され、このとき、ここに示した実施例の場合に、接続口10は穿孔16からなり、この穿孔16はピストン２と軸方向で向かい合うシールリングの端面11を環状又は円形の流路17に接続し、この環状又は円形の流路17はキャップ５に対向するシールリングの端面12に形成され、さらに、流体を流すように絞り穴18と連通されている。

図１の場合、終端位置ダンパが作動する少し前の位置におけるピストン２及び減衰案内棒９を示す。ストローク、行程の終わりに減衰案内棒９はシールリップ７を有する動的シール６中に潜り込み、それによって排気すべき残りの圧力空間が密閉され、この圧力空間の圧力は、わずかに穿孔16及び円形の流路17からなる接続口10と、空気圧シリンダの絞り穴18とだけを介して開放される。

接続口10の別の形態は例えば、前述のような穿孔16がシールリングに形成されているが、環状又は円形の流路17がシールリングにではなく、キャップ５に形成されていることによって達成される。このような形態は、円形の流路17の形成、すなわちキャップ５を正確に造形するためにキャップ５の切削加工が必要であるため、先に示した有利な形態と比べ明らかにより費用がかかる。好ましくはシールリングの構成要素として円形の流路17を形成することが有利であり、これは、シールリングが正確な角度をもって、その取付位置に配置される必要が必ずしもないことによる。

シリンダ空間又は圧力空間を迅速に換気、排気するために、少なくとも１つの通気口19を設け、このとき、好ましくは複数の通気口は円周方向に一様に分散して配置されている。

第１の静的シール４はトーラス形状の保持部を有し、静的シール４は、そのトーラス形状の保持部を介してキャップ５と嵌合結合し、キャップ５をシリンダ管３に対して封止し、このとき、トーラス形状の保持部は、適合するようにキャップ５に形成されている切欠き又はアンダーカット13に嵌め込まれ、それによって、シールリングはキャップ５とともに予め組立可能なユニットを形成する。

動的シール６は動的に必要とされるシールリップ７を含み、このシールリップ７は２つのシール縁部14、15を有する。第１のシール縁部14は、第２のシール縁部15の半径方向内側に位置し、ピストン２が終端位置に移動中に、第２のシール縁部15は通気口19を通る気流を遮断する。図示する実施例では、減衰案内棒９にシールリップ７が接触することにより、第２のシール縁部15がキャップ５に密着するが、このとき、第２のシール縁部15は圧力作用を受けるシリンダ管３に対して第１のシール縁部14よりも前方に配置されている。

図２はピストン２を示し、この図では、終端位置ダンパの作動が既に開始しており、それによって、ピストン２は、図１に示す場合よりも明らかにより小さな速度で、図３に示すピストン２の終端位置に向かって移動する。

図３は、ピストン２の終端位置で、減衰ダンパ１に接触しているピストン２を示す。

図４は、図１〜３と異なる実施例を示し、この実施例では、シールリップ７が軸方向でピストン２に向かって前方に湾曲、突出している。

空気圧シリンダに取り付けられている本発明によるシールリングを示し、減衰ダンパが作動する前の状態を示している。 空気圧シリンダに取り付けられている本発明によるシールリングを示し、減衰ダンパが作動を開始している状態を示している。 空気圧シリンダに取り付けられている本発明によるシールリングを示し、ピストンが終端位置に達した状態を示している。 空気圧シリンダに取り付けられている本発明による別のシールリングを示す。

符号の説明

１ 減衰ダンパ
２ ピストン
３ シリンダ管
４ 静的シール
５ キャップ
６ 動的シール
７ 動的シールリップ
８ 封止すべき表面
９ 減衰案内棒
１０ 接続口
１１ シールリングの左端面
１２ シールリングの右端面
１３ 切欠き
１４ 第１のシール縁部
１５ 第２のシール縁部
１６ 穿孔
１７ 円形の流路
１８ 絞り穴
１９ 通気口

Claims (14)

1. シールリングであって、
   圧力媒体が作用可能であるとともにシリンダ管（３）内を軸方向に往復運動可能であるピストン（２）に対する減衰ダンパ（１）と、
   前記シリンダ管（３）の端面に接続されているキャップ（５）に対して前記シリンダ管（３）を封止するための少なくとも１つの静的シール（４）と、
   前記ピストン（２）に接続されている減衰案内棒（９）の封止すべき表面（８）に接触可能である動的に必要とされる少なくとも１つのシールリップ（７）を備えた動的シール（６）と、前記減衰案内棒（９）が、シールリングが規定どおりに使用される場合に、前記ピストンとともに軸方向に往復運動可能であり、
   前記シールリングの軸方向で対向する端面（11、12）間を接続して、流体を流すように連通する少なくとも１つの接続口（10）とを含むシールリング。
2. 前記減衰ダンパ（１）、前記静的シール（４）及び前記動的シール（６）が、一体的に、かつ互いに移行する一様な材料により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
3. 前記静的シール（４）が、トーラス形状に形成され、適合するように前記キャップ（５）に形成されている切欠き（13）に嵌め込み可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のシールリング。
4. 前記シールリップ（７）が第１のシール縁部（14）を含み、前記減衰案内棒（９）に前記シールリップ（７）が接触した際、前記第１のシール縁部（14）が前記キャップ（５）に密着することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のシールリング。
5. 前記シールリップ（７）が第２のシール縁部（15）を含み、前記減衰案内棒（９）に前記シールリップ（７）が接触した際、前記第２のシール縁部（15）が前記キャップ（５）に密着し、前記第２のシール縁部（15）が、圧力作用を受ける前記シリンダ管（３）に対して前記第１のシール縁部（14）よりも前方にあることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のシールリング。
6. 前記第１のシール縁部（14）が、半径方向外側から、間隔をもって前記第２のシール縁部（15）に取り囲まれていることを特徴とする請求項５に記載のシールリング。
7. 前記第１及び第２のシール縁部（14、15）が、軸方向で前記ピストン（２）とは反対向きに開いたＣ字形の溝を境界として互いに接していることを特徴とする請求項５又は６に記載のシールリング。
8. 前記シールリップ（７）が軸方向で前記ピストン（２）に向かって前方に湾曲していることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のシールリング。
9. 前記接続口（10）が、前記シールリングの一方の端面において、周囲に形成されている少なくとも１つの穿孔（16）と、前記シールリングの他方の端面に形成されている円形の流路（17）とからなり、前記円形の流路（17）が、前記シリンダ管（３）内の流体を流すように絞り穴（18）と接続可能であることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載のシールリング。
10. 前記シールリングの軸方向で対向する端面（11、12）間が通気口（19）によって接続され、前記通気口（19）が、前記シリンダ管（３）内の空間と、前記第２のシール縁部（15）の前記シリンダ管（３）に対向する側の間隙を流体を流すように接続することを特徴とする請求項９に記載のシールリング。
11. 封止すべき媒体が空気であることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載のシールリング。
12. 請求項１から１１までのいずれか１項に記載のシールリングと接続され、前記シールリングとともに予め組立可能なユニットを形成する空気圧シリンダのためのキャップ。
13. 前記切欠き（13）が半径方向外向きに開放された溝によって形成されていることを特徴とする請求項１２に記載のキャップ。
14. 請求項１２又は１３に記載のキャップと、請求項１から１１までのいずれか１項に記載のシールリングとを含む空気圧シリンダ。