JP2573721Y2 - 低摺動抵抗のピストンパッキン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の技術分野】本考案は、エアーシリンダなどのピ
ストンなどに使用される低摺動抵抗のピストンパッキン
の改良に関する。

【０００２】

【考案の技術的背景】一般に、ピストンパッキンは、合
成ゴム等の弾性材料により構成され、ピストン外周面に
形成された断面凹状のパッキン溝内に嵌装され、ピスト
ン外周面とシリンダ内周面との間の隙間をシールするた
めに用いられている。

【０００３】このような場合、エアーシリンダなどのピ
ストンでは、その両面から加圧されるため、両方向の圧
力をシールする必要があるが、近年では、１個のピスト
ンでもって両方向の圧力をシールする両圧型のピストン
パッキンが提案されている。このような両圧型の従来の
ピストンパッキンには、図５に示すように、断面形状を
ほぼＷ型としたもの（実開昭59-85,456 号公報参照）、
図６に示すように、断面のほぼ中央部を薄肉で形成し、
かつ、外周側摺動面の中央部と内周側の両端部とを膨出
させて上下対称断面形状としたもの（特開昭62-171,506
号公報参照）、図７に示すように、断面のほぼ中央部を
括れさせた瓢箪形のもの（実公昭62-24,133 号公報参
照）等が提案されている。

【０００４】これらは、いずれの形状であっても、その
断面形状によりクッション効果を得てパッキン溝１の底
面２及びシリンダ３の内周面３ａにソフトに圧接し、摺
動抵抗の上昇を防止している。また、ピストン４の移動
中においてもクッション効果によりピストンパッキン５
が変形し、シリンダ３の内周面３ａに追従し、シリンダ
３の内周面３ａとのシールが損なわれにくいようになっ
ている。

【０００５】ところが、このように構成されたピストン
パッキンであっても、摺動抵抗の低減が未だ不十分とさ
れ、一層の努力が望まれている。特に、無給油空気圧シ
リンダでは、長期間無給油のまま放置され、その後、直
ちに始動を開始することもある。このような場合でも、
無給油空気圧シリンダは、ピストンパッキン５がシリン
ダ３の内周面３ａに付着せず、安定的に作動し、作動時
の摺動抵抗も小さいことが好ましい。

【０００６】

【考案の目的】本考案は、上述した従来技術が有する課
題を解決するためになされたもので、無給油空気圧シリ
ンダの分野において使用されるピストンパッキンであっ
ても、シール性を維持し、摺動抵抗が少なく、ひいては
摩耗を抑えて長寿命化を図ると共に、パッキン溝への装
着も容易なピストンパッキンを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【考案の概要】かかる目的を達成するための本考案は、
ピストン外周面に形成したパッキン溝内に嵌装され、こ
のピストン外周面とシリンダ内周面との間の隙間をシー
ルする低摺動抵抗のピストンパッキンにおいて、このピ
ストンパッキンは、シリンダの内周面に圧接する先端部
と、パッキン溝の底面に圧接する基端部と、これら先端
部と基端部とを連結する連結部とからなり、前記先端部
は、シリンダ内周面に圧接する圧接面の断面が円弧状で
中央ほど凸となるように曲線状に形成してあると共に、
パッキン溝の側壁に対面する部位に所定間隙の通路を規
定するように不連続に形成された複数個の突起を有し、
前記基端部は、パッキン溝の底面に圧接する圧接面の断
面が平坦な直線状に形成してあり、前記連結部は、パッ
キン溝の側面に対面する部位に、前記先端部から基端部
にわたって、第１凹状部、凸状部、第２凹状部を、この
順に有するとともに、これら第１凹状部、凸状部、第２
凹状部の間に形成される各周壁の深さをそれぞれ略同一
に形成したことを特徴とする低摺動抵抗のピストンパッ
キンである。

【０００８】かかる構成によれば、ピストンパッキンの
先端部は自由状態で曲線状に形成されているので、ピス
トンパッキンがシリンダの内周面に圧接されると、その
先端部は圧縮されて当接する。このような状態で上記曲
線状の先端部がシリンダに当接すると、シリンダとの圧
接応力は、先端部の当接するその部位によって不均等に
なる。従って、先端部の形状が曲線状の場合には、先端
部の形状が平坦な場合に生じ易い、シリンダへの粘着と
いった問題がない。また、先端部が不均等な応力で押圧
されているので、シリンダを長期に亘り放置しても作動
初期の摺動抵抗が大きくなるといった問題がなく、長時
間間隔をおいて作動させてもピストンをスムースに摺動
させることができる。

【０００９】また、かかる構成ではピストンパッキンの
連結部に、凸部を境に両側に２ヶ所の凹部を設けている
ので、材料自体の特性とも相俟って、この形状特性によ
り優れたクッション効果を発揮させることができ、摺動
抵抗を低く抑えることができる。

【００１０】さらにかかる構成では、パッキン溝に接す
る基端部は、平坦な直線状に形成されているので、圧力
が作用した状態では、基端部をピストン溝底部に確実に
固定することができ、これにより摺動による移動を抑え
て内周面の摩耗を防止することができる。

【００１１】さらにかかる構成では、連結部の両側に不
連続の突起を複数個設けているので、これら突起間の通
路から両側に空気を導入し、空気の導入による圧力増加
により自己密封作用を促すことができ、従ってシール性
を良好に維持し、シール部の吹き抜け現象を防止するこ
とができる。

【００１２】このように、上記構成によるピストンパッ
キンでは、優れたクッション効果が得られるとともに、
良好なシール性を維持し、摺動抵抗を低く抑えて、摩耗
の虞れを少なくし、長寿命化を図ることができる。

【００１３】さらに、かかる構成によれば、優れたクッ
ション性によりパッキン溝への装着が容易となる。加え
て、連結部に設けた不連続な突起間の通路から凹部内に
潤滑剤を導入し、その潤滑剤を保持させることができる
ので、シリンダへの張り付きを防止するとともに、シー
ルの耐久性も向上させることが可能となる。

【００１４】

【考案の具体的説明】以下、本考案を図面に示す実施例
に基づき詳細に説明する。図１は本考案の一実施例を示
すもので、両圧型ピストンパッキンの破断斜視図、図２
は同ピストンパッキンの断面図、図３はパッキン溝内に
嵌装された状態のピストンパッキンを示す説明図であ
る。

【００１５】本実施例のピストンパッキン１０は、両圧
型であり、図１，２，３に示すように、全体的には、合
成ゴム等の弾性材料により形成されたリング状のもの
で、ピストン１１の外周面１１ａに形成された断面凹状
のパッキン溝１２内に嵌装され、ピストン外周面１１ａ
とシリンダ１３の内周面１３ａとの間の隙間Ｓをシール
するものである。

【００１６】このピストンパッキン１０の断面構成は、
図２，３に示すように、パッキン溝１２の底面１２ａよ
り僅かに小さな幅をもって圧接する基端部１５と、シリ
ンダ１３の内周面１３ａと圧接する側が中高状に形成さ
れ、かつパッキン溝１２の幅より僅かに小さな幅を有す
る先端部１６と、この基端部１５と先端部１６とを連結
する連結部１７とを有するものである。

【００１７】上記基端部１５は、二段構成をなし、パッ
キン溝１２の底面１２ａに圧接される幅の狭い第１部分
１５ａと、パッキン溝１２の側壁１２ｂに圧接され、前
記第１部分１５ａに対して幅の広い第２部分１５ｂとか
らなり、第１部分１５ａの有する圧接面１５ｃの断面形
状は図示したように平坦な直線状に形成されている。ま
た、第１部分１５ａと第２部分１５ｂとの間に画成され
る段差Ｄ，Ｄ’は、第２部分１５ｂの撓み代として構成
される。

【００１８】上記先端部１６は、シリンダ内周面１３ａ
に圧接する圧接面１６ａの断面が円弧状であり、中央ほ
ど凸となるように曲線状に形成されている。具体的に
は、比較的広い円弧状に形成されている。また、先端部
１６は、パッキン溝１２の側壁１２ｂに対面する部位
に、各々不連続に複数個の突起１８，１８…が周方向に
形成されている。また、突起１８と相隣る突起１８との
間には、各々通路Ｔが構成されている。これらの通路Ｔ
は、パッキン溝１２の側面１２ｂにピストンパッキン１
０が張りついたとき、空気をピストンパッキン１０とパ
ッキン溝１２との間に空気を導入し、安定したシール性
を発揮させるためのものである。

【００１９】上記連結部１７は、パッキン溝１２の側面
１２ｂとの間に周溝ｍが形成されるように、先端部１６
側から基端部１５側に渡って、肉の薄い部分と肉の厚い
部分とを交互に設け、これにより、上記連結部１７で
は、先端部１６側から基端部１５側に渡って、それぞれ
円弧状の第１凹状部１９、凸状部２０、第２凹状部２１
がこの順で配置され、中央部が両側に膨出した対称形状
に形成されている。

【００２０】本考案の一実施例によるピストンパッキン
は以上のように構成されるが、以下に、この作用につい
て説明する。図３は、本考案のピストンパッキン１０の
自由状態を実線で示し、ピストン１１のパッキン溝１２
と、シリンダ１３の内周面１３ａは一点鎖線で示してい
る。

【００２１】本実施例では、特に、パッキン１０の形状
特性に係るクッション性により、充分なシール性を発揮
すると共に、摺動抵抗を著しく低減している。先ず、シ
ール性については、以下の３つの面から把握することが
できる。

【００２２】ピストンパッキン１０の基端部１５がパッ
キン溝１２の底面１２ａに圧接し、先端部１６がシリン
ダ１３の内周面１３ａに圧接している自由状態から明ら
かなように、ピストンパッキン１０は、その形状と材料
自体によりクッション性を発揮し、弾性的にパッキン溝
１２の底面１２ａやシリンダ１３の内周面１３ａに圧接
することになり、シール機能が発揮される。

【００２３】また、シール機能は、圧力負荷による自緊
状態にシール作用によっても行なわれる。ピストンパッ
キン１０の周溝ｍ内に潤滑油あるいは空気などの流体圧
が入り込むと、基端部１５と先端部１６とが押し拡げら
れ、ピストンパッキン１０の先端部１６がシリンダ１３
の内周面１３ａに圧接し、自緊状態となり、これによっ
てもシール作用を発揮することになる。

【００２４】特に、ａ方向から空気圧が負荷された場合
には、空気は、パッキン溝１２の側面１２ｂを通り、パ
ッキン１０の周溝ｍ内に空気が入り込み、基端部１５と
先端部１６とが押し拡げられ、ピストンパッキン１０の
基端部１５がパッキン溝１２の底面１２ａに圧接し、先
端部１６がシリンダ１３の内周面１３ａに圧接すること
により、自緊状態にシール作用をする。一方、ｂ方向か
ら空気圧が負荷された場合、空気は、パッキン溝１２の
側面１２ｂを通り、パッキン１０の周溝ｍ内に空気が入
り込み、基端部１５と先端部１６とが押し拡げられ、ピ
ストンパッキン１０の先端部１６がシリンダ１３の内周
面１３ａに圧接し、自緊状態のシール作用をすることに
なる。したがって、いずれの方向から加圧流体が作用し
ても自緊状態のシール作用は行なわれることになり、シ
ール性の完全化が図られることになる。

【００２５】このように、パッキン１０の形状特性に係
るクッション性により、充分なシール性が発揮される
が、さらに、このクッション性により、以下に述べるよ
うに摺動抵抗も著しく低減することができる。

【００２６】先ず、連結部１７に第１凹状部１９、凸状
部２０および第２凹状部２１が形成してあり、連結部１
７は、両側が同じ深さの周溝ｍに囲まれて、非常に柔軟
な構造となっているため、優れたクッション性を発揮す
ることができる。これにより、圧接面１６ａをシリンダ
内周面１３ａに極めて柔軟に圧接することができ、摺動
抵抗を極めて低く抑えることができる。

【００２７】さらに、ピストンパッキン１０の先端部１
６は円弧状に形成され、自由状態で圧接面１６ａが中央
ほど凸となっているので、圧接面１６ａがシリンダ１３
の内周面１３ａに圧接されると、中央ほど強く圧縮され
る。このように、この先端部１６での圧接応力は、圧接
するその部位によって不均等になる。従って、長期に亘
り放置しても、例えばピストンパッキンの先端が平坦な
ため、圧接面全域にわたり、同等の圧力で圧接される場
合のように、ピストンパッキンがシリンダの内周面に粘
着する虞はない。さらに先端部は不均等な応力でシリン
ダに押圧されているので、特に長期に亘り放置した場合
であっても作動初期の摺動抵抗が大きくならず、スムー
スな作動を行うことができる。

【００２８】さらに、パッキン溝１２に接する基端部１
５は、断面形状で平坦に形成されているので、図３にお
いて圧力がａ，ｂ両方向から作用しても、その基端部１
５をパッキン溝１２の底面１２ａに確実に固定すること
ができ、これにより摺動による移動を抑えて、基端部内
周面の摩耗を防止することができる。

【００２９】さらに、連結部１７の両側に不連続の突起
１８を複数個設けているので、これら突起１８，１８間
の通路Ｔから両側に空気を導入し、空気の導入による流
体圧の増加により自己密封作用を促すことができ、よっ
てシール性を良好に維持し、シール部の吹き抜け現象を
防止することができる。加えて、この突起１８，１８間
に通路Ｔが形成されることにより、ピストンパッキン１
０がパッキン溝１２の側面１２ｂに張りついたとして
も、この通路Ｔを通って空気がピストンパッキン１０と
パッキン溝１２との間に導入され、パッキン溝１２の側
面１２ｂへの張りつきが防止され、ピストンパッキン１
０は安定的に動作し、優れたシール性を発揮することが
できる。

【００３０】さらに、ピストンパッキン１０の断面形状
による優れたクッション性によって、ピストンパッキン
１０自体をパッキン溝１２内に容易に装着することがで
きる。

【００３１】このように、上記ピストンパッキン１０で
は、優れたクッション効果が得られるとともに、良好な
シール性を維持しながら摺動抵抗を低く抑えて摩耗を少
なくすることができる。また、上記通路Ｔを通って潤滑
油が周溝ｍ内に、大量に入り込むので、無給油のまま放
置しても潤滑不足になり難く、耐久性が向上する。特
に、ピストンパッキン１０の優れた摺動抵抗は、従来の
ものとの比較した下記の表から容易に理解することがで
きる。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】これら両表から明らかなように、本考案に
係るピストンパッキン１０は、従来品より相当摺動抵抗
が小さいことがわかる。以上、本考案の一実施例につい
て説明したが、本考案は、上述した実施例のみに限定さ
れるものではなく、種々改変することができる。例え
ば、以上の実施例では、両圧型のピストンパッキンが示
されているが、本考案は、片方からの圧力のみをシール
するタイプのピストンパッキンにも適用できる。さらに
本実施例で形成した凸状部２０の頂部に、相隣る溝ｍ，
ｍ間を連通させるための凹所を形成し、該凹所により溝
ｍ，ｍ間の流通を積極的に行なうこともできる。

【００３５】また、図４に示したように上記実施例で形
成された各溝ｍ内に、合成ゴムあるいは樹脂からなる同
形状のリブ２２を配設し、これら複数個のリブ２２によ
りクッション効果を調整することもできる。また、本考
案に係るピストンパッキンの材料も合成ゴムのみでな
く、天然ゴムなど他の材料であっても良い。

【００３６】

【考案の効果】以上説明したように、本考案に係るピス
トンパッキンによれば、先端部および連結部の形状と材
料自体によるクッション性、圧力負荷による自緊状態に
より、優れたシール作用が行われることは勿論、優れた
クッション性により摺動抵抗を低くでき、摩耗を著しく
少なくできる。またこのクッション性により、ピストン
パッキン自体の装着性も向上する。さらに、曲線状に形
成された先端部は不均等な応力でシリンダに押圧される
ので、シリンダを無給油で長期に亘り放置しても、作動
初期の摺動抵抗が大きくなるといった問題がなく、長寿
命化に寄与する。また、ピストンパッキンの先端部に形
成されている突起間の通路を通って導入される空気によ
り自己密封作用が向上し、良好なシール性が維持される
と共に、シール部の吹き抜け現象を防止することができ
る。さらに、平坦な直線状に形成された基端部はシリン
ダ内周面に安定して固定されるので、摩耗が防止され、
この摩耗の防止と上述した摺動抵抗が少ないことと相俟
って長寿命化が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の一実施例を示すもので、ピスト
ンパッキンの破断斜視図である。

【図２】図２は図１の断面図である。

【図３】図３はパッキン溝内に嵌装された状態のピスト
ンパッキンを示す説明図である。

【図４】図４は本考案の他実施例を示す断面図である。

【図５】図５は従来のピストンパッキンの一例を示す断
面図である。

【図６】図６は従来のピストンパッキンの他の例を示す
断面図である。

【図７】図７は従来のピストンパッキンの更に他の例を
示す断面図である。

【符号の説明】

１０ ピストンパッキン １１ ピストン １１ａ ピストン外周面 １２ パッキン溝 １３ シリンダ １３ａ シリンダ内周面 １５ 基端部 １６ 先端部 １７ 連結部 １８ 突起 １９ 第１凹状部 ２０ 凸状部 ２１ 第２凹状部 ｍ 周溝 Ｔ 通路

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストン外周面に形成したパッキン溝内
   に嵌装され、このピストン外周面とシリンダ内周面との
   間の隙間をシールする低摺動抵抗のピストンパッキンに
   おいて、 このピストンパッキンは、シリンダの内周面に圧接する
   先端部と、パッキン溝の底面に圧接する基端部と、これ
   ら先端部と基端部とを連結する連結部とからなり、 前記先端部は、シリンダ内周面に圧接する圧接面の断面
   が円弧状で中央ほど凸となるように曲線状に形成してあ
   ると共に、パッキン溝の側壁に対面する部位に、所定間
   隙の通路を規定するように不連続に形成された複数個の
   突起を有し、 前記基端部は、パッキン溝の底面に圧接する圧接面の断
   面が平坦な直線状に形成してあり、 前記連結部は、パッキン溝の側面に対面する部位に、前
   記先端部から基端部にわたって、第１凹状部、凸状部、
   第２凹状部を、この順に有するとともに、これら第１凹
   状部、凸状部、第２凹状部の間に形成される各周壁の深
   さをそれぞれ略同一に形成したことを特徴とする低摺動
   抵抗のピストンパッキン。