JP2010048300A - ピストンシール材 - Google Patents

Abstract

【課題】シール材本体の張り付きを防止し、使用していない時間が長く続いた後であっても、ピストンを容易に摺動させることができるピストンシール材を提供する。
【解決手段】弾性部材から形成された環状のピストンシール材２０であって、外周面２０ｂが外側に膨出して形成された環状のシール材本体２０ａと、シール材本体２０ａの上下両端面から内方に延出されてシール材本体２０ａとの間で略くの字を形成する上リップ２２と下リップ２４と、シール材本体２０ａの上下両端面に、径方向の切欠通路３０が形成された帯状の小突起体２６，２８と、を具備することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、エアーの供給によりシリンダ内を軸方向に摺動するピストンに好ましく装着されるピストンシール材に関する。

各種シリンダでは、例えば、エアーの供給で摺動が制御されるピストンを緩やかに案内するために、ピストンの周面にピストンシール材が装着されている。
図４は、非特許文献１に開示された従来のピストンシール材２を示したものである（日本バルカー工業株式会社製「小口径ワンリングパッキン」シリーズ名称ＰＷＰ）。

このピストンシール材２は、例えば、エアーの供給によりシリンダ内を摺動するピストン４の外周面に形成されたシール溝４ａ内に装着されるもので、合成ゴムなどの弾性部材により形成されている。

ピストンシール材２のシール材本体２ａは、図４に示したように、径内方から径外方に向かって３つの山部６、８、１０と２つの谷部３、５とが同心円上に形成され、これにより、高い部分と低い部分とが両面に交互に形成されている。また、ピストンシール材２の中央貫通孔２ｂの径は、シール溝４ａより若干小径に形成されている。

また、シール材本体２ａの最外方の山部１０の両端面には、それぞれ環状突起体１２，１４が円周方向に形成されている。これら円周方向に形成された両端面の環状突起体１２，１４には、それぞれ図５に拡大して示したように、内周側と外周側との間を連通する切欠通路３０が所定間隔置きに形成されている。この実施例では、９０°間隔で切欠通路３０が４つ形成されている。

このようなピストンシール材２が装着されたピストン４は、図６に示したように、例えば、シリンダ７内に供給されるエアーにより、シリンダ７の内周面に摺接しつつ緩やかに移動する。

このようなピストンシール材２がピストン４に装着されれば、シリンダ７内に供給されたエアーの一部が、矢印Ａで示したように、ピストン４のシール溝４ａ内に侵入し、シール材本体２ａをシール溝４ａの下方側側面に付勢する。また、この内部に侵入した矢印Ａ方向のエアーの分散により、ピストンシール材２は自緊機能が発揮される。

図６に示したように、エアーが供給された状態では、シール材本体２ａの山部６、８、１０がシール溝４ａの下方側側面に当接するともに、外側膨出部１０ａがシリンダ７の内周面７ａに摺接する。これにより、シール材本体２ａによるシール機能が発揮される。
日本バルカー工業株式会社の製品カタログ(２００５年１２月改定)「エラストマー製品」の第３ページ

ところで、このようにしてシール機能が発揮される従来のピストンシール材２では、シール材本体２ａの径方向の全体的な厚さが大きい。また、シール材本体２ａの径方向の内側には山部６が、径方向の外側には山部１０が存在し、山部６はピストン４のシール溝４ａの底面と全面接触であるとともに、山部１０の外側膨出部１０ａはシリンダ７の内周面７ａと広い範囲で接触している。

このため、例えば、ピストン４が駆動していない時間が長時間継続されてしまうと、シール材本体２ａがシリンダ７の内周面７ａに張り付いてしまい、結果として、次に始動を開始する際、矢印Ａ方向のエアーの力が小さい場合には、ピストン４に装着されたシール材２の摺動が困難になることがあった。したがって、ピストン４の駆動を再開する休日明けなどにおいては、ピストン４の起動抵抗が大きくなってしまう虞があった。

本発明は、このような従来の実情に鑑み、特に、使用していない期間が長く続いた後のシール材本体の張り付きを防止し、シリンダ作動開始時の起動抵抗を少なくすることができるピストンシール材を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明に係るピストンシール材は、
弾性部材から形成された環状のピストンシール材であって、
外周面が外側に膨出して形成された環状のシール材本体と、
前記シール材本体の上下両端面から内方に延出されて前記シール材本体との間で略くの字を形成する上リップおよび下リップと、
前記シール材本体の上下両端面に、径方向の切欠通路が形成された帯状の小突起体と、を具備することを特徴としている。

このような構成の本発明によれば、ピストンシール材の張り付きを防止し、作動開始時の起動抵抗を小さくすることができる。
ここで、本発明では、前記シール材本体の外周面に、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜が形成されていることが好ましい。

このようにＤＬＣ膜が形成されていれば、再作動時の起動抵抗の上昇を効果的に防止することができるとともに、シール材本体に平滑な表面を形成して耐磨耗性を向上させることができる。

本発明に係るピストンシール材によれば、ピストンシール材の張り付きを防止することができるとともに、作動時の起動抵抗を小さくすることができる。
また、ＤＬＣ膜を形成すれば、再作動時の起動抵抗の上昇を効果的に防止することができるとともに、特にリップ部分の耐磨耗性を向上させることができる。

以下、図面に示した本発明の好ましい実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施例に係るピストンシール材が装着されたピストンとエアシリンダとを示した断面図である。なお、本明細書において、「上」、「下」、「外」、「内」などは、説明の都合上、便宜的に用いたもので、例えば、図１において、符号２２を「上」、符号２４を「下」とする。

図１に示したように、略円柱状のピストン４の外周面には、環状のシール溝４ａが形成されている。
一方、このシール溝４ａ内に装着される本実施例のピストンシール材２０は、図２に拡大して示したように、外周面が外側に膨出して形成された環状のシール材本体２０ａと、このシール材本体２０ａの上下両端面から斜め内方に延出された上リップ２２と、斜め内方に延出された下リップ２４とを有している。これにより、ピストンシール材２０は、断面形状で見れば、略くの字をなすように形成されている。

また、このようなピストンシール材２０では、シール材本体２０ａの上下両端面に、帯状の小突起体２６，２８がそれぞれ円周方向に形成され、これら帯状の小突起体２６，２８は、図３に示したように、径方向の切欠通路３０を介して複数個に分断されている（この実施例では、９０°間隔で４個）。

このように、シール材本体２０ａと、上リップ２２と下リップ２４とから構成されたピストンシール材２０は、図１に示したように、ピストン４の環状のシール溝４ａ内に装着される。ピストンシール材２０がピストン４のシール溝４ａ内に装着された状態では、上リップ２２と下リップ２４の各先端部は、シール溝４ａの底面に接しておらず、離反している。

したがって、本実施例のピストンシール材２０は、ピストン４に装着された状態では、ピストン４の径方向に対して自由に移動できるように設定されている。
しかしながら、ピストン４がエアシリンダ３４内に装着されると、シール材本体２０ａの外周面２０ｂがシリンダ３４の内周面３４ａに押圧され、これにより、ピストンシール材２０の径方向への移動が防止される。

このようなピストンシール材２０が装着されたピストン４が、エアシリンダ３４内に装着された場合の作用について以下説明する。
今、図１において上方側からエアーがＡ方向に供給されると、そのエアーの一部は矢印Ａ１で示したように、ピストン４のシール溝４ａ内に侵入する。そのエアーは上リップ２２を径内方に向かって押圧する。すると、上リップ２２は、エアーの圧力を受けて、矢印Ｂ方向に押し下げられる。そして、ピストンシール材２は、その内側から矢印Ｃで示したように満遍なく押圧される。これにより、下リップ２４は下方向に力を受けて、シール溝４ａの下方側の側面に圧接される。これにより、ピストンシール材２０によるシール機能が発揮されつつ、ピストン４が下方に移動する。

一方、ピストン４を上記とは反対にシリンダ３４の上方に向かって移動させる場合には、図１において矢印Ａとは反対側すなわちピストン４の下側からエアーを供給する。すると、そのエアーの一部は、帯状の突起体２８に形成された切欠通路３０を通って下リップ２４を内方に押圧する。これにより、シール溝４ａの側壁と下リップ２４との間に隙間が形成され、この隙間を介して内部にエアーが導入される。これにより、上記と同様に上リップ２２と下リップ２４とが内側から外側に向かって膨出され、ピストンシール材２０のシール機能が発揮される。

また、エアー供給をした際、帯状の小突起体２６，２８がシール材２０ｂの上下方向への傾き（首振り）を抑える役割を果している。すなわち、シール２０ｂが上下に傾くと外径側からエアーが抜けて吹き抜けを起こしてしまう可能性があるが、小突起体２６，２８により防止されている。なお、吹き抜けとは、エアーが抜けてシールせずシリンダが作動しない状態を言う。

このように、本実施例では、シリンダ３４内にエアーの供給が上下いずれかの方向から行われた場合であっても、そのエアーによりピストン４がシリンダ３４の周面に沿って緩やかに移動するともに、ピストンシール材２０のリップ２２，２４による自緊作用が機能し、これにより、確実なシール機能を発揮させながら、ピストン４を移動させることができる。

本実施例によるピストンシール材２０では、リップ２２，２４の厚さが薄く、かつ上リップ２２と下リップ２４が変形自在であることから、径方向への移動を比較的自由に行うことができる。したがって、ピストンシール材２０が仮に長い時間、作動しない状態が続
いた場合であっても、このピストンシール材２０がシリンダ３４の内周面３４ａに張り付いてしまうことが防止される。

よって、本実施例のピストンシール材２０によれば、シリンダ作動時の起動抵抗を小さくすることができる。
以上、本発明の一実施例に係るピストンシール材２０について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されない。

例えば、シール材本体２０ａの表面に、例えば、プラズマＣＶＤなどによりＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）成膜を形成すれば、起動抵抗を一層小さくすることができる。またＤＬＣ処理を施せば、表面を硬質化することができ、さらには耐摩耗性、化学的安定性、表面平滑性、潤滑性などを向上させることができる。

図１は本発明の一実施例に係るピストンシール材が装着されたピストンとエアシリンダとの関係を示した断面図である。 図２は図１に示した本実施例に係るピストンシール材の片側断面図である。 図３は図２に示した本実施例に係るピストンシール材のＹ方向矢視図である。 図４は従来のピストンシール材が装着されたピストンの断面図である。 図５は図４に示した従来のピストンシール材の部分矢視図である。 図６は図４に示した従来のピストンシール材が装着されたピストンの挙動を示す片側断面図である。

符号の説明

４ ピストン
４ａ シール溝
２０ ピストンシール材
２０ａ シール材本体
２０ｂ 外周面
２２ 上リップ
２４ 下リップ
２６、２８ 帯状の小突起体
３０ 切欠通路
３４ シリンダ
３４ａ 内周面

Claims (2)

1. 弾性部材から形成された環状のピストンシール材であって、
   外周面が外側に膨出して形成された環状のシール材本体と、
   前記シール材本体の上下両端面から内方に延出されて前記シール材本体との間で略くの字を形成する上リップおよび下リップと、
   前記シール材本体の上下両端面に、径方向の切欠通路が形成された帯状の小突起体と、を具備することを特徴とするピストンシール材。
2. 前記シール材本体の外周面に、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のピストンシール材。

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