JP2017089703A - ピストン機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ばね室の内周面に対するピストンの片当たりを抑制し、ピストンの偏摩耗及び異音の発生を抑えることが可能なピストン機構を提供する。【解決手段】ばね室Ｓを有するボディ１１と、ボディ１１のばね室Ｓ内に摺動可能に設けられたピストン部材２１と、ばね室Ｓ内におけるボディ１１の一端側の壁部１２の内面とピストン部材２１との間に設けられたコイル状の大径スプリング３１及び小径スプリング３２と、を備え、大径スプリング３１の内側に小径スプリング３２が配置され、大径プリング３１及び小径スプリング３２は、伸縮時に生じる横力Ｆａ，Ｆｂが互いに逆方向となるように配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、スプリングを有するピストン機構に関する。

ばね室を有する本体と、本体のばね室内に摺動可能に設けられたばね受と、本体のばね室内に収容されて一端がばね室の上壁の内面に当接され、他端がばね受けに当接されたばねと、を備えた調圧弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−２５４２５３号公報

ところで、上記の調圧弁のばねは、軸対称形状でないコイル状に形成されている。 このため、ばねが伸縮してばね受が摺動する際に、このばね受には、軸方向と交差する方向の横力がばねから付与される。このため、ばね室の内周面に対してばね受が片当たりし、偏摩耗やスティックスリップなどの現象によって異音が発生するおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ばね室の内周面に対するピストンの片当たりを抑制し、ピストンの偏摩耗及び異音の発生を抑えることが可能なピストン機構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に、本発明のピストン機構は、
ばね室を有するボディと、
該ボディの前記ばね室内に摺動可能に設けられたピストン部材と、
前記ばね室内における前記ボディの一端側の壁部の内面と前記ピストン部材との間に設けられたコイル状の大径スプリング及び小径スプリングと、を備え、
前記大径スプリングの内側に前記小径スプリングが配置され、
前記大径プリング及び前記小径スプリングは、伸縮時に生じる横力が互いに逆方向となるように配置されている。

この構成のピストンによれば、大径スプリングから発生する横力と小径スプリングから発生する横力とが互いに打ち消し合うことで、全体として発生する横力を低減できる。これにより、ボディのばね室の内周面に対するピストンの片当たりを抑制し、ピストンの偏摩耗及び異音の発生を抑えることができる。

本発明のピストン機構によれば、ばね室の内周面に対するピストンの片当たりを抑制し、ピストンの偏摩耗及び異音の発生を抑えることが可能なピストン機構を提供できる。

本実施形態に係るピストン機構を説明するピストン機構の軸方向に沿う断面図である。 ピストン機構に設けられた大径スプリング及び小径スプリングの概略平面図である。 参考例に係るピストン機構の軸方向に沿う断面図である。 本実施形態に係るピストン機構を備えた調圧弁の断面図である。

以下、本発明に係るピストン機構の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るピストン機構を説明するピストン機構の軸方向に沿う断面図である。図２は、ピストン機構に設けられた大径スプリング及び小径スプリングの概略平面図である。

図１に示すように、本実施形態に係るピストン機構１０は、ボディ１１と、ピストン部材２１と、大径スプリング３１及び小径スプリング３２とを備えている。

ボディ１１は、円形の壁部１２と、壁部１２の周縁から一方へ延在する円筒状の周壁部１３とを有している。このボディ１１は、壁部１２と周壁部１３とで形成された空間部分がばね室Ｓとされている。このように、ボディ１１は、ばね室Ｓを有する有底円筒状に形成されている。

ピストン部材２１は、円板状に形成されている。ピストン部材２１は、ばね室Ｓの内径よりも僅かに小さい外径を有している。ピストン部材２１は、ばね室Ｓに嵌め込まれ、ばね室Ｓ内で軸方向へ摺動可能とされている。

大径スプリング３１は、線条体を螺旋状に形成したコイルスプリングである。大径スプリング３１は、ばね室Ｓの内径よりも小さい外径を有している。大径スプリング３１は、ばね室Ｓにおけるボディ１１の壁部１２の内面とピストン部材２１との間に設けられている。大径スプリング３１は、その一端３１ａ側がボディ１１の壁部１２に当接され、他端３１ｂ側がピストン部材２１に当接されている。

小径スプリング３２は、線条体を螺旋状に形成したコイルスプリングである。小径スプリング３２は、ばね室Ｓにおけるボディ１１の壁部１２の内面とピストン部材２１との間に設けられている。小径スプリング３２は、その一端３２ａ側がボディ１１の壁部１２に当接され、他端３２ｂ側がピストン部材２１に当接されている。

図２に示すように、小径スプリング３２は、大径スプリング３１の内径よりも小さい外径を有している。そして、小径スプリング３２は、大径スプリング３１の内側に配置されている。小径スプリング３２の外周と大径スプリング３１の内周との間には、隙間が設けられており、互いに接触しないようになっている。

大径スプリング３１は、その伸縮時に、軸方向と交差する方向の力である横力Ｆａを生じる。同様に、小径スプリング３２は、その伸縮時に、軸方向と交差する方向の力である横力Ｆｂを生じる。そして、大径スプリング３１及び小径スプリング３２は、この伸縮時に生じる横力Ｆａ，Ｆｂが互いに逆方向となるように配置されている。

上記構造のピストン機構１０では、ピストン部材２１に対してボディ１１のばね室Ｓへ押し込む力Ｆが作用すると、ピストン部材２１は、大径スプリング３１及び小径スプリング３２の付勢力に抗してボディ１１のばね室Ｓ内へ押し込まれる。このとき、大径スプリング３１には横力Ｆａが生じ、小径スプリング３２には横力Ｆｂが生じる。大径スプリング３１及び小径スプリング３２は、この伸縮時に生じる横力Ｆａ，Ｆｂが互いに逆方向となるように配置されている。したがって、ピストン部材２１がばね室Ｓ内へ押し込まれる際に生じる大径スプリング３１の横力Ｆａ及び小径スプリング３２の横力Ｆｂは、互いに相殺されることとなる。

ここで、図３に示すものは、ボディ１１のばね室Ｓ内に一つのスプリング３３を収容したピストン機構１０である。このピストン機構１０では、ピストン部材２１がばね室Ｓ内へ押し込まれる際に横力Ｆｃが付与される。すると、ばね室Ｓ内を摺動するピストン部材２１は、スプリング３３で生じた横力Ｆｃによって、ばね室Ｓの内周面に対して片当たりし、偏摩耗やスティックスリップなどの現象によって異音が発生するおそれがある。

これに対して、本実施形態に係るピストン機構１０によれば、大径スプリング３１から発生する横力Ｆａと小径スプリング３２から発生する横力Ｆｂとが互いに打ち消し合うことで、全体として発生する横力を低減できる。これにより、ボディ１１のばね室Ｓの内周面に対するピストン部材２１の片当たりを抑制し、ピストン部材２１の偏摩耗及び異音の発生を抑えることができる。

なお、上記ピストン機構１０において、ピストン部材２１の外周には、Ｏリング、Ｙパッキンなどのシール材、あるいはウェアリング、ベアリングなどの摺動材が設けられていてもよい。

次に、上記のピストン機構１０を備えた調整弁４０について説明する。

図４は、本実施形態に係るピストン機構を備えた調圧弁の断面図である。
図４に示すように、調圧弁４０は、本実施形態に係るピストン機構１０を備えている。この調圧弁４０では、ボディ１１における壁部１２と反対側が底壁１５で閉鎖されている。この底壁１５には、ばね室Ｓに連通する流路１６，１７が形成されている。また、底壁１５には、ばね室Ｓの周縁に沿う凹部１８が形成されている。流路１６は、ばね室Ｓの中心軸線を通る位置に形成され、流路１７は、ばね室Ｓの縁部で凹部１８に連通するように形成されている。流路１６は、ばね室Ｓ側から順に細径部１６ａと大径部１６ｂとを有する段付き孔とされている。また、細径部１６ａと大径部１６ｂとの間には、通孔１９ａを有する絞り部１９が設けられている。

ピストン部材２１は、その周縁からばね室Ｓ側へ延びる周壁２２を有している。周壁２２には、その外周面に、周方向へわたる溝部２３が形成されており、この溝部２３には、Ｏリング２４が嵌装されている。これにより、ピストン部材２１は、ばね室Ｓの内周面との間がＯリング２４でシールされている。

また、ピストン部材２１は、その中心位置に、ばね室Ｓと反対側へ延びる棒状の調圧棒部２５を有しており、この調圧棒部２５は、流路１６に遊動可能に設置されている。調圧棒部２５は、ピストン部材２１に接続される棒状の延在部２６と、細い棒状に形成された接続部２７を介して延在２６に接続された棒状のポペット２８とを有している。延在部２６は、流路１６の細径部１６ａに遊動可能に設置され、ポペット２８は、流路１６の大径部１６ｂに遊動可能に設置されている。さらに、流路１６に設けられた絞り部１９の通孔１９ａには、接続部２７が遊挿設置されている。また、接続部２７に接続される延在部２６の端部は、先細りテーパ状（図示下向きに徐々に縮径する態様）に形成されており、また、接続部２７に接続されるポペット２８の端部も、先細りテーパ状（図示上向きに徐々に縮径する態様）に形成されている。

このように構成された調圧弁４０では、流路１６へ送り込まれる流体は、この流路１６における接続部２７と絞り部１９の通孔１９ａとの間を通って凹部１８へ流れ、流路１７へ送り出される。

このとき、高圧流体が、流路１６における上流側から上向きに流れると、ポペット２８が、絞り部１９側に移動（上昇）し、絞り部１９の通孔１９ａとポペット２８の端部との間の流路面積が小さくなる。こうなると、高圧流体が絞り部１９を通過する際に圧損が生じ、流路１６における下流側（絞り部１９の後段）の流体圧力が上流側に比して低下する。このように、調圧弁４０は、流路１６における上流側の流体圧力を所定の圧力に減圧及び安定化させて下流側に供給する。

この調圧弁４０では、ポペット２８の移動時に、ピストン部材２１が大径スプリング３１及び小径スプリング３２の付勢力に抗してボディ１１のばね室Ｓへ押し込まれる。このとき、大径スプリング３１には横力Ｆａが生じ、小径スプリング３２には横力Ｆｂが生じる。ここで、調圧弁４０のピストン機構１０では、大径スプリング３１及び小径スプリング３２は、この伸縮時に生じる横力Ｆａ，Ｆｂが互いに逆方向となるように配置されている。したがって、ピストン部材２１がばね室Ｓ内へ押し込まれる際に生じる大径スプリング３１の横力Ｆａ及び小径スプリング３２の横力Ｆｂは、互いに相殺されることとなる。したがって、ピストン部材２１に付与される横力を低減でき、ボディ１１のばね室Ｓの内周面に対するピストン部材２１の片当たりを抑制し、ピストン部材２１の偏摩耗及び異音の発生を抑えることができる。

１０ ピストン機構
１１ ボディ
１２ 壁部
２１ ピストン部材
３１ 大径スプリング
３２ 小径スプリング
Ｆａ，Ｆｂ 横力
Ｓ ばね室

Claims (1)

1. ばね室を有するボディと、
   該ボディの前記ばね室内に摺動可能に設けられたピストン部材と、
   前記ばね室内における前記ボディの一端側の壁部の内面と前記ピストン部材との間に設けられたコイル状の大径スプリング及び小径スプリングと、を備え、
   前記大径スプリングの内側に前記小径スプリングが配置され、
   前記大径プリング及び前記小径スプリングは、伸縮時に生じる横力が互いに逆方向となるように配置されている、ピストン機構。

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