JP2011241914A

JP2011241914A - 流体圧機器

Info

Publication number: JP2011241914A
Application number: JP2010115079A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Okuma; 正博大熊; Yasunaga Suzuki; 康永鈴木
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2010-05-19
Publication date: 2011-12-01
Anticipated expiration: 2030-05-19
Also published as: TW201202578A; KR101802897B1; US20110285095A1; DE102011101946A1; CN102261464A; JP5636613B2; DE102011101946B4; CN102261464B; KR20110127605A; TWI526642B; US9127771B2

Abstract

【課題】ウエアリングの機能を有するサポートリングを、シール部材が装着された装着溝内に嵌め込むことなく該シール部材とともに仕切部材の外周に装着できるようにし、それによって該サポートリングの組み付けを簡単化した流体圧機器を得る。
【解決手段】ピストン４のパッキン装着溝６内にリング状のパッキン７が装着された流体圧機器において、前記パッキン７がゴム弾製材からなるリング状のシール部材２０と、該シール部材２０の外周に取り付けられた低摩擦材からなるサポートリング３０とで形成され、前記シール部材２０は、その外周にシール用突部２１と、該シール用突部の両側に位置する肩部２２と、該肩部２２と前記シール用突部２１との間に介在する凹溝２３とを有し、前記サポートリング３０は、外周にサポート面３１を有するとともに内周に係止用の突条３２を有し、この突条３２を前記凹溝２３に係止させることにより、前記シール部材２０に前記肩部２２の外周を取り巻くように取り付けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体圧シリンダや流体切換弁等の流体圧機器に関するものであり、さらに詳しくは、ハウジングの摺動孔内を移動するピストンやスプールなどの仕切部材に改良されたパッキンを装着した流体圧機器に関するものである。

例えば、流体圧シリンダは、一般に、ハウジングに形成された摺動孔内を軸線方向に移動するピストンを有していて、このピストンの外周に形成された装着溝内にゴム弾性材からなるシール部材を装着し、このシール部材でピストンの外周と摺動孔の内周との間をシールしている。また、前記ピストンに、前記シール部材とは別のウエアリングを設け、該ピストンに摺動孔の軸線と該ピストンの軸線とがずれる方向の横荷重が作用した場合に、このウエアリングでピストンの軸線のずれを抑制し、前記パッキンが摺動孔の内面に強く押し付けられて極度に潰されるのを防止すると同時に、ピストンの外周が装着溝の内周の接触するのを防止している。前記ウエアリングは、前記パッキンより硬質で摺動性にすぐれた材料（例えば、合成樹脂）によって一部に切れ目を有するリング状に形成され、前記切れ目でリングを開いた状態にしてピストンの外周に装着される。

前記ウエアリングを有する流体圧機器の例として、特許文献１には、ピストンの外周の装着溝内に、シール部材（Ｏリング）とバックアップリング（ウエアリング）とを並列に装着したものが開示されている。また、特許文献２には、ピストンの外周の装着溝内に、シール用突条を外周に備えたシール部材（Ｄリング）を装着するとともに、該シール部材の前記シール用突条の両側の肩部の外周を取り囲むようにバックアップリング（ウエアリング）を装着したものが開示されている。

しかしながら、前記特許文献に記載されたものは、合成樹脂や金属等からなる硬質で半径方向の厚みが大きいウエアリングを、シール部材とともに前記装着溝内に嵌め込む構成であるため、該ウエアリングの剛性によってその組み付けが比較的難しい。この場合、該ウエアリングは、外周側の一部だけを前記装着溝の外部に突出させ、内周側の大半の部分は前記装着溝内に嵌合させることによって該装着溝内に係止させておく必要があるため、半径方向の厚みを薄くすることは困難である。

特開平９−７２３１０号公報特開２００３−１２０６０２号公報

本発明の目的は、ウエアリングの機能を有するサポートリングを、シール部材が装着された装着溝内に嵌め込むことなく該シール部材とともに仕切部材の外周に装着できるようにし、それによって該サポートリングの組み付けを簡単化した流体圧機器を提供することにある。

前記課題を解決するために、本願の請求項１で特定される発明は、ハウジングに形成された摺動孔と、この摺動孔内を軸線方向に移動する仕切り部材とを有し、前記仕切部材の外周にパッキン装着溝が形成され、このパッキン装着溝内にリング状のパッキンが装着された流体圧機器において、前記パッキンが、ゴム弾性材からなるリング状のシール部材と、該シール部材の外周に取り付けられた低摩擦材からなるサポートリングとで形成され、前記シール部材は、外周に、前記摺動孔の内面に接触するシール用突部と、該シール用突部の両側に形成されて前記パッキン装着溝から外部に突出している肩部と、該肩部と前記シール用突部との間に介在する凹溝とを有し、前記サポートリングは、外周に前記仕切部材の軸線方向に平坦なサポート面を有するとともに、内周に係止用の突条を有し、この突条を前記凹溝に係止させることにより、前記シール部材に前記肩部の外周を取り巻くように取り付けられていることを特徴する。

本願の請求項２で特定される発明は、請求項１記載の流体圧機器において、前記サポート面の径を前記摺動孔の内径より小さく形成することにより、前記仕切部材に横荷重が作用しないときは該サポート面が前記摺動孔の内面に非接触の位置を占め、前記仕切部材に横荷重が作用すると該サポート面が前記摺動孔の内面に接触することによりサポートリングを介して前記肩部で前記横荷重が支えられ、それによって前記仕切部材の外周面が摺動孔の内面に接触するのが防止されるように構成されていることを特徴とする。

本願の請求項３で特定される発明は、請求項１又は２記載の流体圧機器において、前記サポートリングは、前記仕切部材に横荷重が作用しないときにも作用したときにも全体が常に前記パッキン装着溝の外側にあるように配設されていることを特徴とする。

本願の請求項４で特定される発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体圧機器において、前記シール部材の断面積を前記パッキン装着溝の断面積より大きくすることにより、前記肩部が該パッキン装着溝から常に外部に突出した位置を占めるように形成されていることを特徴とする。

本願の請求項５で特定される発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体圧機器において、前記シール部材の内周に、前記パッキン装着溝の溝底に弾性的に接触するシール用の内周突起が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、サポートリングの内周に形成した突条をシール部材の外周の凹溝に係止させることにより、該サポートリングを前記シール部材に肩部の外周を取り巻くように取り付けているので、該サポートリングをパッキン装着溝内に嵌め込むことなく、前記シール部材に係止させた状態で該シール部材とともに仕切部材の外周に装着することができ、この結果、該サポートリングの組み付けが簡単になる。しかも、前記サポートリングは、パッキン装着溝から突出する前記肩部と摺動孔の内周との間で前記シール部材に装着されるため、該サポートリングの半径方向の厚さは薄くなり、このため、該サポートリングの製造及び取り扱いも容易になる。

本発明に係る流体圧機器の一例である流体圧シリンダの部分断面図である。図１の要部拡大断面図である。前記ピストンを摺動孔内に挿入していない状態の要部断面図である。図３の要部拡大図である。ピストンに横荷重が作用したときのパッキン及びその周辺部位を示す要部断面図である。本発明の第２実施例を示す要部拡大断面図である。サポートリングの部分平面図である。

図１に、本発明に係る流体圧機器の一例として流体圧シリンダが示されている。この流体圧シリンダは、一対のポート２ａ、２ｂを備えたアルミニウム合金等の金属素材からなるハウジング１の内部に、該ポート２ａ、２ｂに連通する摺動孔３を有し、この摺動孔３の内部に、アルミニウム合金等の金属素材からなるピストン４が、該摺動孔３の内部を２つの圧力室５ａ、５ｂに仕切る仕切部材を形成するもので、このピストン４の外周にパッキン装着溝６が形成され、このパッキン装着溝６内にリング状のパッキン７が装着され、このパッキン７でピストン４の外周面４ａと摺動孔３の内周面３ａとの間がシールされる。また、前記ピストン４にピストンロッド８の基端部が連結され、このピストンロッド８の先端部は、前記摺動孔３の端部を塞ぐロッドカバー９を貫通して摺動孔３の外部に延出している。

図中１０は、前記ロッドカバー９の内周に装着されて該ロッドカバー９の内周面と前記ピストンロッド８の外周面との間をシールするシール部材１１は、前記ロッドカバー９の外周に装着されて該ロッドカバー９の外周面と前記摺動孔３の内周面との間をシールするシール部材である。

そして、前記２つのポート２ａ、２ｂから２つの圧力室５ａ、５ｂの内部に圧縮エア等の圧力流体を交互に給排することにより、前記ピストン４が往復移動してピストンロッド８が進退動する。

前記ピストン４のパッキン装着溝６及びパッキン７は、図２〜図４に示すように形成されている。

図３は、パッキン７をパッキン装着溝６内に装着しているが、ピストン４を摺動孔３内に挿入していない状態、従って、パッキン７が変形していない状態を示し、図２は、ピストン４を摺動孔３内に挿入することにより、パッキン７が摺動孔３の内周面３ａとパッキン装着溝６の溝底６ａとに圧接して半径方向に圧縮され、横幅が広がる方向に変形しているが、横荷重を受けていない状態を示している。このとき、ピストン４の軸線は摺動孔３の軸線Ｌと一致している。従って、以下の説明においてピストン４の軸線Ｌに参照符号「Ｌ」を付すこともある。

前記横荷重とは、前記ピストンロッド８の先端に連結して作業を行う部材により、該ピストンロッド８を介して前記ピストン４に作用する横向きの力のことで、該ピストン４の軸線を摺動孔３の軸線Ｌからずらしたり傾けたりする力である。

前記パッキン装着溝６は、左右の側壁６ｂと溝底６ａとで三方を囲まれた溝であり、前記左右の側壁６ｂは、ピストン４の軸線Ｌと直交する平坦な面であって、互いに平行しており、前記溝底６ａは、ピストン４の軸線Ｌ方向に平坦な面である。従って、このパッキン装着溝６は、全体的に均一な溝幅と均一な深さとを有するものである。

また、前記パッキン７は、ゴム弾性材からなるリング状のシール部材２０と、該シール部材２０の外周に取り付けられた２つのサポートリング３０とで形成されている。

前記シール部材２０は、外周２０ａ及び内周２０ｂと、平坦で互いに平行する左右の側面とを有し、前記外周２０ａに、前記摺動孔３の内周３ａに常時接触する半円状またはそれに類似する断面形状のシール用突部２１と、該シール用突部２１の両側に位置して前記パッキン装着溝６から外部に突出している２つの肩部２２と、該肩部２２と前記シール用突部２１との間に介在する断面Ｕ字形の凹溝２３とが形成されている。

前記シール用突部２１は、前記シール部材２０の外周のほぼ中央の位置に形成されている。また、前記肩部２２は、前記ピストン４の軸線Ｌ方向に平坦な面であって、２つの肩部２２の径は互いに同径である。換言すれば、ピストン４の軸線Ｌから一方の肩部２２までの距離と他方の肩部２２までの距離とは互いに等しい。そして、前記肩部２２の径をピストン４の外径より大きく且つ摺動孔３の内径より小さく形成するとともに、前記シール部材２０の断面積をパッキン装着溝６の断面積より大きく形成することにより、前記肩部２２が常にピストン４の外周面４ａと摺動孔３の内周面３ａとの間の位置を占めるようになっている。

また、前記サポートリング３０は、例えば、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）のような低摩擦性と耐摩耗性とを兼ね備えた合成樹脂材料や金属材料等からなるもので、外周に前記ピストン４の軸線Ｌ方向に平坦なサポート面３１を有するとともに、内周にＵ字形断面をした係止用の突条３２を有し、この突条３２を前記凹溝２３に係止させることにより、前記シール部材２０に前記肩部２２の外周を取り巻くように取り付けられている。

前記サポートリング３０は、前記サポート面３１の径を前記摺動孔３の内径より小さく形成することにより、前記ピストン４に横荷重が作用しないときは該サポート面３１が前記摺動孔３の内周面３ａに非接触の位置を占め、前記ピストン４に横荷重が作用したとき、該サポート面３１が前記摺動孔３の内周面３ａに部分的に接触するようになっている。また、前記サポートリング３０は、前記ピストン４に横荷重が作用しないときにも作用したときにも、全体が常に前記パッキン装着溝６の外側にあるように前記シール部材２０に取り付けられている。

前記サポートリング３０は、前記シール部材２０の形成時に該シール部材２０と一体に形成することもできるが、パッキン７をピストン４に組み付ける際に、前記シール部材２０を前記パッキン装着溝６内に装着した後、該シール部材２０に取り付けてもよい。この場合、サポートリング３０の一部に切れ目を入れ、この切れ目の位置で該サポートリング３０を開いた状態にして前記シール部材２０に取り付けられている。

前記シール部材２０の内周には、前記パッキン装着溝６の溝底６ａに弾性的に接触する断面が半円形をしたシール用の内周突起２４が形成されている。この内周突起２４は、前記シール用突部２１とピストン４の軸線Ｌ方向の同じ位置、即ち、内周の中央位置に設けられていて、前記シール用突部２１より幅及び高さが小さい。また、前記シール部材２０の内周における該内周突起２４の両側には、図２に示すように、該内周突起２４がパッキン装着溝６の溝底６ａに押し付けられて圧縮されたとき一部が該溝底６ａに当接する当たり面２５を備えている。この当たり面２５は、図３に示すように、ピストン４が摺動孔３内に装着されていない状態においては、ピストン４の軸線Ｌ方向に平坦な面であり、このとき前記内周突起２４の両側にある２つの当たり面２５の径は互いに等しい。

前記内周突起２４は、前記シール用突部２１とピストン４の軸線Ｌ方向の異なる位置に設けることもできる。

前記実施形態において、ピストン４に横荷重が作用していない正常な動作状態では、図２に示すように、前記シール部材２０の外周のシール用突部２１が、該シール部材２０の全周において前記摺動孔３の内面全周に均等に当接して圧縮され、また、該シール用突部２１の両側に取り付けられたサポートリング３０の外面のサポート面３１は、前記パッキン装着溝６から外部に突出した位置を占めるとともに、前記摺動孔３の内周面３ａに対して非当接の状態を維持している。

この状態から、図５に示すように、前記ピストンロッド８に横荷重が作用してピストン４が摺動孔３の側面方向に強く押されると、前記シール用突部２１がさらに圧縮されるが、前記サポートリング３０のサポート面３１が前記摺動孔３の内面に接触し、該サポートリング３０を介してシール部材２０の肩部２２で前記横荷重が支えられ、それによって前記ピストン４の外面が摺動孔３の内面に接触するのが防止され、金属同士の接触による損傷の発生が確実に防止される。また、前記サポートリング３０は低摩擦性であるため、前記摺動孔３の内面との摩擦抵抗は小さく、このため、ピストン４は円滑且つ安定的に動作する。

前記実施例では、シール部材２０の外周の前記凹溝２３とサポートリング３０の内周の突条３２とが何れも断面Ｕ字形に形成されているが、この凹溝２３と突条３２とはその他の形状に形成することもできる。例えば、図６に示すように、凹溝２３の肩部２２側の溝面２３ａと突条３２の該溝面に対応する側面３２ａとを、シール部材２０の軸線Ｌと直交する方向の平坦面とすることもでき、これにより、サポートリング３０をシール部材２０に対して確実に係止させることができる。あるいは、凹溝２３の左右の溝面を互いに平行な平坦面に形成するとともに底面を平坦面とし、突条３２の断面形状をこの凹溝２３の溝形状と同様な形状に形成することもできる。

また、図７に示すように、前記サポートリング３０に等間隔で複数の孔３３を形成することもできる。この孔３３は、グリス溜の機能を持つので、その内部にグリスを保持することによってサポート面３１と摺動孔３の内面との間の良好な摺動性を長期間維持できるものである。

なお、前記説明では、流体圧機器の一例として流体圧シリンダを示したが、この流体圧機器は、ハウジングに形成された摺動孔内を摺動するスプールで流体流路を切り換える流体切換弁であってもよい。この場合、前記スプールが仕切部材を形成することになる。

１…ハウジング３…摺動孔
４…ピストン６…パッキン装着溝
７…パッキン２０…シール部材
２１…シール用突部２２…肩部
２３…凹溝３０…サポートリング
３１…サポート面３２…突条材
３４…内周突起Ｌ…軸線

Claims

ハウジングに形成された摺動孔と、この摺動孔内を軸線方向に移動する仕切り部材とを有し、前記仕切部材の外周にパッキン装着溝が形成され、このパッキン装着溝内にリング状のパッキンが装着された流体圧機器において、
前記パッキンが、ゴム弾性材からなるリング状のシール部材と、該シール部材の外周に取り付けられた低摩擦材からなるサポートリングとで形成され、
前記シール部材は、外周に、前記摺動孔の内面に接触するシール用突部と、該シール用突部の両側に形成されて前記パッキン装着溝から外部に突出している肩部と、該肩部と前記シール用突部との間に介在する凹溝とを有し、
前記サポートリングは、外周に前記仕切部材の軸線方向に平坦なサポート面を有するとともに、内周に係止用の突条を有し、この突条を前記凹溝に係止させることにより、前記シール部材に前記肩部の外周を取り巻くように取り付けられている、
ことを特徴する流体圧機器。
請求項１記載の流体圧機器において、
前記サポート面の径を前記摺動孔の内径より小さく形成することにより、前記仕切部材に横荷重が作用しないときは該サポート面が前記摺動孔の内面に非接触の位置を占め、前記仕切部材に横荷重が作用すると該サポート面が前記摺動孔の内面に接触することによりサポートリングを介して前記肩部で前記横荷重が支えられ、それによって前記仕切部材の外周面が摺動孔の内面に接触するのが防止されるように構成されている、
ことを特徴とする流体圧機器。
請求項１又は２記載の流体圧機器において、
前記サポートリングは、前記仕切部材に横荷重が作用しないときにも作用したときにも全体が常に前記パッキン装着溝の外側にあるように配設されていることを特徴とする流体圧機器。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体圧機器において、
前記シール部材の断面積を前記パッキン装着溝の断面積より大きくすることにより、前記肩部が該パッキン装着溝から常に外部に突出した位置を占めるように形成されている、
ことを特徴とする流体圧機器。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体圧機器において、
前記シール部材の内周に、前記パッキン装着溝の溝底に弾性的に接触するシール用の内周突起が形成されている、
ことを特徴とする流体圧機器。