JP2019113128A - バッファリング - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性の向上を図ることのできるバッファリングを提供する。【解決手段】相対的に往復移動する軸５００とハウジング６００との間の環状隙間を封止する密封装置３００に対する流体圧力を緩衝するバッファリング１００であって、ハウジング６００の軸孔の内周面に設けられた第１環状溝６１０に装着されるバッファリング１００において、ポリテトラフルオロエチレン製のバッファリング本体１１０と、バッファリング本体１１０に隣接し、かつバッファリング本体１１０よりも密封装置３００とは反対側に配置されて、バッファリング本体１００の第１環状溝６１０の側壁面に対する衝撃を緩衝する、ニトリルゴム製またはポリウレタン製の緩衝部材１２０と、を備えることを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、密封対象流体の圧力を緩衝するバッファリングに関する。

従来、各種産業機械（例えば、建設機械）に備えられる油圧シリンダなどにおいては、複数のシールを組み合わせたシーリングシステムが用いられている。かかるシーリングシステムにおいては、ピストン（軸）とシリンダ（ハウジング）との間の環状隙間を封止する密封装置と、この密封装置よりも流体圧力が高圧になる側に配置され、密封装置に対する流体圧力を緩衝するバッファリングとを備えたものが知られている。図９〜図１１を参照して、従来例に係るバッファリングについて説明する。図９は従来例に係るバッファリングの側面図である。図１０は従来例に係るバッファリングの使用状態を示す模式的断面図である。なお、図１０中のバッファリングは、図９中のＣＣ断面図に相当する。図１１は従来例に係るバッファリングが破損した状態を示す図である。

バッファリング７００は、相対的に往復移動する軸５００とハウジング６００との間の環状隙間に設けられる。より具体的には、バッファリング７００は、ハウジング６００の軸孔の内周面に設けられた環状溝６１０に装着される。図１０中左側を第１領域側（Ａ）と称し、同図中右側を第２領域側Ｂと称する。バッファリング７００よりも第２領域側（Ｂ）には、軸５００とハウジング６００との間の環状隙間を封止する密封装置（不図示）が配置されている。この密封装置よりも第１領域側（Ａ）にバッファリング７００が設けられることによって、密封装置に対する流体圧力が緩衝される。すなわち、バッファリング７００は、その内周面が軸５００の外周面に摺動自在に設けられており、第１領域側（Ａ）の流体圧力が高くなると、バッファリング７００における第２領域側（Ｂ）の側面が環状溝６１０における第２領域側（Ｂ）の側壁面に密着する。これにより、バッファリング７００よりも第２領域側（Ｂ）への密封対象流体の移動が抑制されることで、密封装置への流体圧力の負荷が抑制される。

ここで、バッファリング７００と密封装置との間には密閉された空間が形成されるため、この密閉空間内の圧力（背圧と呼ばれる）が高くなることがある。この背圧が第１領域側（Ａ）の流体圧力も高くなると、バッファリング７００は、第１領域側（Ａ）に移動する。そして、バッファリング７００が第１環状溝６１０における第１領域側（Ａ）の側壁面に密着した状態で、密封対象流体が第１領域側（Ａ）に逃げることができないと、背圧の方が第１領域側（Ａ）の流体圧力よりも高い状態が維持されてしまう。この場合、シーリングシステムが備えられる機械の動作に支障を来してしまう。そのため、バッファリング７００における第１領域側（Ａ）の側面には、背圧を逃がすための溝７１０が設けられている。

また、シーリングシステムが備えられる機械によっては、軸５００とハウジング６００との相対移動の速度が速くなることがある。例えば、コンクリートや岩盤を粉砕するためのブレーカの場合、ハウジング６００に対して軸５００が高速移動する。これにより、バッファリング７００も、第１環状溝６１０内を高速に往復移動する。そのため、バッファリング７００は、第１環状溝６１０の側壁面への衝突が繰り返されることになる。この場合、上記のように、バッファリング７００には溝７１０が設けられているため、バッファリング７００が第１環状溝６１０における第１領域側（Ａ）の側壁面に衝突した際に、溝７１０の溝底付近に応力が集中する。そのため、経時的な使用によって、通常、溝７１０の溝底付近に亀裂Ｘが生じ、破損に至る。このように、溝７１０が、バッファリング７００の耐久寿命を短くする原因となっていた。

特開２０１４−２１４７６９号公報

本発明の目的は、耐久性の向上を図ることのできるバッファリングを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明のバッファリングは、
相対的に往復移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置に対する流体圧力を緩衝するバッファリングであって、前記ハウジングの軸孔の内周面に設けられた環状溝に装着されるバッファリングにおいて、
ポリテトラフルオロエチレン製のバッファリング本体と、
該バッファリング本体に隣接し、かつ該バッファリング本体よりも前記密封装置とは反対側に配置されて、該バッファリング本体の前記環状溝の側壁面に対する衝撃を緩衝する、ニトリルゴム製またはポリウレタン製の緩衝部材と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、緩衝部材が備えられているため、バッファリング本体が環状溝における密封装置とは反対側の側壁面に直接衝突することがなく、緩衝部材によって衝撃が抑制される。また、緩衝部材は、ニトリルゴム製またはポリウレタン製であるため、環状溝における密封装置とは反対側の側壁面に衝突しても破損され難い。

前記緩衝部材は環状の部材により構成されており、かつ前記密封装置の配置側とは反対側の側面に、径方向に伸びる溝が設けられているとよい。

これにより、密封装置とバッファリングとの間の空間内の流体を逃がすことができる。つまり、いわゆる背圧を逃がすことができる。

前記緩衝部材は、前記バッファリング本体に固定されているとよい。

これにより、バッファリング本体と緩衝部材とから構成されるバッファリングを１部品として取り扱うことができる。

前記緩衝部材は、前記バッファリング本体に固定されると共に、周方向に間隔を空けて複数設けられているとよい。

このような構成においては、隣り合う緩衝部材の間に隙間が形成されるため、密封装置とバッファリングとの間の空間内の流体を逃がすことができる。つまり、いわゆる背圧を逃がすことができる。

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。

以上説明したように、本発明によれば、耐久性の向上を図ることができる。

図１は本発明の実施例１に係るバッファリングの側面図である。 図２は本発明の実施例１に係るバッファリングの側面図である。 図３は本発明の実施例１に係るバッファリングの外周面の一部を示す図である。 図４は本発明の実施例１に係るバッファリングの使用状態を示す模式的断面図である。 図５は本発明の実施例１の変形例に係るバッファリングの使用状態を示す模式的断面図である。 図６は本発明の実施例２に係るバッファリングの側面図である。 図７は本発明の実施例２に係るバッファリングの外周面の一部を示す図である。 図８は本発明の実施例２に係るバッファリングの使用状態を示す模式的断面図である。 図９は従来例に係るバッファリングの側面図である。 図１０は従来例に係るバッファリングの使用状態を示す模式的断面図である。 図１１は従来例に係るバッファリングが破損した状態を示す図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。本実施例に係るバッファリングは、建設機械や一般産業機器に備えられる油圧シリンダなど適用される。例えば、コンクリートや岩盤を粉砕するためのブレーカに備えられる油圧シリンダに好適に適用される。以下、ブレーカに備えられる油圧シリンダに、バッファリングが適用された場合を例にして説明する。

（実施例１）
図１〜図４を参照して、本発明の実施例１に係るバッファリングについて説明する。図１及び図２本発明の実施例１に係るバッファリングの側面図である。図３は本発明の実施例１に係るバッファリングの外周面の一部を示す図である。図４は本発明の実施例１に係るバッファリングの使用状態を示す模式的断面図である。なお、図４中のバッファリング１００は、図２のＡＡ断面図に相当する。

＜シーリングシステム＞
図４を参照して、本実施例に係るバッファリングを備えるシーリングシステムについて説明する。本実施例に係るシーリングシステムは、軸（ピストン）５００とハウジング（シリンダ）６００との間の環状隙間を封止する密封装置３００と、密封装置３００に対する流体圧力を緩衝するバッファリング１００とを備えている。なお、ハウジング６００の軸孔の内周面に、第１環状溝６１０と第２環状溝６２０が設けられている。そして、第１環状溝６１０にバッファリング１００が装着され、第２環状溝６２０に密封装置３００が装着されている。また、軸５００とハウジング６００は相対的に往復移動するように構成されている。密封装置３００よりも図中左側の領域には油が封止されており、密封装置３００よりも図中右側の領域には窒素ガスなどの気体が封止されている。以下、密封装置３００に対して、図中左側を第１領域側（Ａ）と称し、右側を第２領域側（Ｂ）と称する。そして、第１領域側（Ａ）の油圧と第２領域側（Ｂ）のガス圧によって、ハウジング６００に対して軸５００が高速で往復移動するように構成されている。密封装置３００に関しては、各種公知技術を適用することができるので、その詳細説明は省略する。

＜バッファリング＞
バッファリング１００について、より詳細に説明する。なお、図１はバッファリング１００における第２領域側（Ｂ）の側面図を示し、図２はバッファリング１００における第１領域側（Ａ）の側面図を示している。

本実施例に係るバッファリング１００は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製のバッファリング本体１１０と、ニトリルゴム（ＮＢＲ）製またはポリウレタン（ＰＵ）製の緩衝部材１２０とから構成される。緩衝部材１２０は、バッファリング本体１１０よりも密封装置３００とは反対側（つまり、第１領域側（Ａ））に配置されて、バッファリング本体１１０の第１環状溝６１０の側壁面に対する衝撃を緩衝する役割を担っている。

バッファリング本体１１０は、円筒状の部材により構成されている。このバッファリング本体１１０の内周面は、軸５００の外周面に対して摺動自在に構成されている。また、バッファリング本体１１０の第２領域側（Ｂ）の側面１１１と第１領域側（Ａ）の側面１１２は、いずれも平面により構成されている。ただし、第２領域側（Ｂ）の側面１１１の内周面側には面取り１１１ａが設けられている。以上のように構成されるバッファリング本体１１０が、第１領域側（Ａ）の油圧により、第１環状溝６１０の第２領域側（Ｂ）の側壁面に密着することで、第２領域側（Ｂ）への油の移動が妨げられる。これにより、密封装置３００に対する流体圧力の衝撃を緩衝させることが可能となる。

本実施例に係る緩衝部材１２０は環状の部材により構成されている。すなわち、本実施例に係る緩衝部材１２０も、円筒状の部材により構成されている。この緩衝部材１２０の内周面も、軸５００の外周面に対して摺動自在に構成されている。更に、緩衝部材１２０の第２領域側（Ｂ）の側面１２１と第１領域側（Ａ）の側面１２２は、いずれも平面により構成されている。そして、この緩衝部材１２０の第１領域側（Ａ）の側面（密封装置３００の配置側とは反対側の側面）に、径方向に伸びる溝１２２ａが設けられている。本実施例においては、溝１２２ａが、４か所に等間隔で設けられている。ただし、溝１２２ａの数及び配置については特に限定されるものではない。

＜本実施例に係るバッファリングの優れた点＞
ブレーカに用いられる油圧シリンダの場合には、ハウジング６００に対して軸５００が高速移動する。これにより、バッファリング１００も、第１環状溝６１０内を高速に往復移動する。そのため、バッファリング１００は、第１環状溝６１０の側壁面への衝突が繰り返されることになる。

本実施例に係るバッファリング１００によれば、緩衝部材１２０が備えられているため、バッファリング本体１１０が第１環状溝６１０における密封装置３００とは反対側（第１領域側（Ａ））の側壁面に直接衝突することがなく、緩衝部材１２０によって衝撃が抑制される。また、バッファリング本体１１０は、側面１１１，１１２が平面で構成されており、従来例のように溝が設けられてはいないため、応力が一部に集中してしまうことはない。従って、耐久性が高い。また、緩衝部材１２０は、ニトリルゴム製またはポリウレタン製であるため、環状溝６１０における第１領域側（Ａ）の側壁面に衝突しても破損され難い。

そして、緩衝部材１２０における密封装置３００の配置側とは反対側（第１領域側（Ａ））の側面１２２には、径方向に伸びる溝１２２ａが設けられている。これにより、密封装置３００とバッファリング１００との間の空間内の流体を逃がすことができる。すなわち、密封装置３００とバッファリング１００との間には密閉空間が形成され得る。この密閉空間には、油が封じ込められ得るため、油圧（背圧と呼ばれる）が生じる。この背圧が
、第１領域側（Ａ）の油圧よりも高くなってしまうと、ブレーカの動作に支障が生じてしまうため、背圧を逃がす必要がある。本実施例に係るバッファリング１００によれば、背圧が第１領域側（Ａ）の油圧よりも高い状態となり、バッファリング１００が第１環状溝６１０における第１領域側（Ａ）の側壁面に密着した状態となっても、溝１２２ａを通じて、油は第１領域側（Ａ）に流れて行く。従って、背圧を逃がすことが可能となる。

ここで、バッファリング本体１１０と緩衝部材１２０は、それぞれ独立した部品として取り扱うこともできるし、バッファリング本体１１０に緩衝部材１２０を接着などにより固定させることで１部品として取り扱うこともできる。前者の場合には、バッファリング本体１１０と緩衝部材１２０とを固定させる手間がないという利点がある。後者の場合には、２部材からなるバッファリング１００を１部品として取り扱うことができるため、第１環状溝６１０への装着作業が容易になると共に、溝１２２ａが第２領域側（Ｂ）に向くように緩衝部材１２０が装着されてしまうことを避けることができるという利点がある。

上記実施例においては、緩衝部材１２０が軸５００の外周面に対して摺動自在に構成される場合を示した。しかしながら、摺動抵抗を抑制させるために、緩衝部材１２０が軸５００の外周面に対して摺動しない構成を採用することもできる。図５は本発明の実施例１の変形例に係るバッファリングの使用状態を示す模式的断面図である。

図５に示すように、緩衝部材１２０の内径を軸５００の外径よりも大きくなるように構成した上で、緩衝部材１２０とバッファリング本体１１０とを固定させる構成を採用することができる。このような構成を採用すれば、緩衝部材１２０と軸５００との間には環状隙間Ｓが形成されるため、緩衝部材１２０が軸５００の外周面に摺動することはない。

（実施例２）
図６〜図８には、本発明の実施例２が示されている。本実施例においては、緩衝部材の構成が上記実施例１とは異なる場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。図６は本発明の実施例２に係るバッファリングの側面図である。図７は本発明の実施例２に係るバッファリングの外周面の一部を示す図である。図８は本発明の実施例２に係るバッファリングの使用状態を示す模式的断面図である。なお、図８中のバッファリング２００は、図６のＢＢ断面図に相当する。

＜シーリングシステム＞
図８を参照して、本実施例に係るバッファリングを備えるシーリングシステムについて説明する。本実施例に係るシーリングシステムにおいても、軸５００とハウジング６００との間の環状隙間を封止する密封装置３００と、密封装置３００に対する流体圧力を緩衝するバッファリング２００とを備えている。軸５００，ハウジング６００及び密封装置３００については、上記実施例１で説明した通りであるので、その詳細説明は省略する。

＜バッファリング＞
バッファリング２００について、より詳細に説明する。なお、図６においては、バッファリング１００における第１領域側（Ａ）の側面図を示している。

本実施例に係るバッファリング２００は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製のバッファリング本体２１０と、ニトリルゴム（ＮＢＲ）製またはポリウレタン（ＰＵ）製の緩衝部材２２０とから構成される。緩衝部材２２０は、バッファリング本体２１０よりも密封装置３００とは反対側（つまり、第１領域側（Ａ））に配置されて、バッファリング本体２１０の第１環状溝６１０の側壁面に対する衝撃を緩衝する役割を担っている。

バッファリング本体２１０は、円筒状の部材により構成されている。このバッファリング本体２１０の内周面は、軸５００の外周面に対して摺動自在に構成されている。また、バッファリング本体２１０の第２領域側（Ｂ）の側面２１１と第１領域側（Ａ）の側面２１２は、いずれも平面により構成されている。ただし、第２領域側（Ｂ）の側面２１１の内周面側には面取り２１１ａが設けられている。以上のように構成されるバッファリング本体２１０が、第１領域側（Ａ）の油圧により、第１環状溝６１０の第２領域側（Ｂ）の側壁面に密着することで、第２領域側（Ｂ）への油の移動が妨げられる。これにより、密封装置３００に対する流体圧力の衝撃を緩衝させることが可能となる。

そして、本実施例に係る緩衝部材２２０は、バッファリング本体２１０に固定されると共に、周方向に間隔を空けて複数設けられている。なお、本実施例に係る緩衝部材２２０は、円板状の部材により構成されている。ただし、緩衝部材２２０の形状は、特に限定されるものではなく、平面形状が矩形などの多角形状の板状部材により構成することもできる。

以上のように構成される本実施例に係るバッファリング２００においても、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。なお、本実施例に係るバッファリング２００の場合には、隣り合う緩衝部材２２０の間の隙間Ｒ（図７参照）が、背圧を逃がすための流路となる。また、本実施例の場合にも、緩衝部材２２０と軸５００との間に隙間Ｓを設けるようにすることで、緩衝部材２２０が軸５００の外周面に摺動しないようにすることができる。

１００，２００ バッファリング
１１０，２１０ バッファリング本体
１１１，１１２，２１１，２１２ 側面
１２０，２２０ 緩衝部材
１２１，１２２ 側面
１２２ａ 溝
３００ 密封装置
５００ 軸
６００ ハウジング
６１０ 第１環状溝
６２０ 第２環状溝

Claims (4)

1. 相対的に往復移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置に対する流体圧力を緩衝するバッファリングであって、前記ハウジングの軸孔の内周面に設けられた環状溝に装着されるバッファリングにおいて、
   ポリテトラフルオロエチレン製のバッファリング本体と、
   該バッファリング本体に隣接し、かつ該バッファリング本体よりも前記密封装置とは反対側に配置されて、該バッファリング本体の前記環状溝の側壁面に対する衝撃を緩衝する、ニトリルゴム製またはポリウレタン製の緩衝部材と、
   を備えることを特徴とするバッファリング。
2. 前記緩衝部材は環状の部材により構成されており、かつ前記密封装置の配置側とは反対側の側面に、径方向に伸びる溝が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバッファリング。
3. 前記緩衝部材は、前記バッファリング本体に固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバッファリング。
4. 前記緩衝部材は、前記バッファリング本体に固定されると共に、周方向に間隔を空けて複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載のバッファリング。

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