JP2812555B2 - ピストン密閉緩衝装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、請求の範囲第１項の前段で規定されている
ピストン密閉緩衝装置に関する。

このような装置はEP−B1−0082829（所謂スロットシ
リンダーに関する）で公知であって、この公知装置で
は、内側のシールリップと外側のシールリップが、それ
ぞれ個別の密閉リングに形成されている。そして、一方
の密閉リングはピストン外周の円周溝に挿入され、他方
の密閉リングはシリンダー室に突出するスリーブ部材の
外側溝に設けられている。このような構成を採ることに
よって、２つの密閉リングはそれぞれの役割を十分に果
たし、ピストンに対して密閉作用と緩衝作用を発揮する
が、その製造及び組立てが面倒であり、費用もかかる。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、ピストンの
密閉及び緩衝の両作用を役立つ一体化装置を提供するこ
とにある。この目的は請求の範囲第１項に記載した特徴
的事項を備えた装置によって達成可能である。

本発明の装置には次の様な利点がある。

一体化された密閉リングが、ピストンの終端位置での
緩衝とピストンの密閉との両方に機能する。

部材が安価で、その調達が容易であり、組立ては一連
の操作で迅速に行える。

密閉リングの中間部に腹部を設け、ピストン端面を覆
うことにより、密閉リングはピストンがシリンダーの端
部キャップに衝突して際、その衝撃の緩衝材及び緩衝音
の消音材としても機能する。

その他の利益ある特徴は、請求の範囲第２項以降に記
載されると共に、添付図面を援用した以下の説明から明
らかになろう。

図1A,1B及び1Cは、それぞれ単動加圧流体シリンダー
用の本発明に係る装置の長手方向断面図であって、各図
面ではピストンの位置がそれぞれ相違する。

図２はスロットシリンダー（ピストンロッドのないシ
リンダー）での装置の断面図である。

図３はピストンロッドを備えた複動加圧流体シリンダ
ーでの装置の断面図である。

図4,4A,5,6はそれぞれ本発明に係る他の実施例を、シ
リンダーの一部及びシリンダー端部キャップ部分だけを
断面で示した図面である。

図1A,1B及び1Cには、対向する端部キャップ1a,1bとシ
リンダーチューブ２と、ピストン４とを備えた単動空気
シリンダーの概略図が示されており、ピストン４は端部
キャップ1bの貫通孔を通るピストンロッド４を備えてい
る。シリンダーチューブと端部キャップとの間に必要な
シール部材とか、ピストンロッドのブッシュとか、加圧
空気導管とかは、本発明にとって格別重要でないので、
図示が省略されている。

ピストン３には、これが端部キャップ1aと向き合う側
に、円筒状の中央凹部3aが形成されており、図面でピス
トンが左端に位置した時に、端部キャップ1aからシリン
ダー内に突出している円筒状の中央スリーブ部材５が、
前記の中央凹部3a内に収納される。この中央スリーブ部
材５の中央孔は、ピストン３の左側に位置するシリンダ
ー室に加圧空気を供給し、あるいはそこから加圧空気を
排出するために、シリンダーの加圧空気入口６と連通し
ている。

前記のスリーブ部材の領域には、端部キャップ1aに近
いシリンダーチューブ２の内側と、スリーブ部材５の外
側との間に、環状空間８が形成されており、この環状空
間には、端部キャップを貫通して調節可能な圧縮機９に
接続される管７が開口している。

ピストン３には密閉リング10が設けられ、本発明によ
れば、この密閉リングはシリンガチューブ２の内側を密
閉するピストンシールとしての役割と、スリーブ部材５
の外側を密閉する端部緩衝部材としての役割を果たす。
何故なら、図1Bに示した位置にピストンがある場合、密
閉リング10は空気を空間８内に閉じこめるからである
（この空気は圧縮機９を経て排出できるだけである）。
密閉リング10は固着用縁部10aを持った外側円筒部を備
え、固着用縁部10aはピストン３の外周溝11に収容され
る。そして、軸方向に延びる外側円筒部10bは第１シー
ルリップ10cに連なり、このシールリップはシリンダー
チューブの内壁方向で、かつ端部キャップ1aの方向に向
かう角度で、シリンダーチューブの内壁まで延びてい
る。

密閉リング10において、半径方向内側に延びる中間腹
部10dは、密閉リングの固着用縁部10a、外側円筒部10b
及びシールリップ10cと一体化しており、通常は端部キ
ャップ1aに面するピストン３の端面3bと係合している。
そして、この腹部10dは半径方向内側に向かう第２シー
ルリップ10eに連なり、第２シールリップ10dは通常は
（図1A及び1B参照）スリーブ部材５の外壁方向で、かつ
端部キャップ1aの方向に向かう角度で、延びている。

上記したように構成されるピストン密閉緩衝装置は、
次のように機能する。すなわち、ピストン３が両端部キ
ャップ間に位置し、スリーブ部材５からも離れている場
合、第１シールリップ10cはシリンダーチューブ２の内
壁と密着係合し、一方、第２シールリップ10eは、ピス
トン３が圧搾空気によって右方向に（図1Aの矢印Ａの方
向に）移動していても、あるいはスプリング（図示略）
の影響を受けて左方向に（矢印Ｂの方向）戻り運動を行
っていても、どことも係合しない。

戻り運動で、ピストン３がスリーブ部材５に達すると
（図2B参照）、第２シールリップ10eはその機能を発揮
して環状空間８を密閉し、そのために当該空間に閉じ込
められた空気は、ピストンの動きを緩衝しながら、管７
を経て圧縮機９に強制排出される。そして、ピストン３
が完全に端部キャップ1aに到達すると、本発明の密閉リ
ングは衝突音をおさえる緩衝材としても機能する（以下
に詳述する図４〜６の実施例も参照）。

ピストン３が端部キャップ1aから離れて再度右に移動
する時は（図1c参照）、圧搾空気が入口６及びスリーブ
部材６を経由して、ピストンの中央凹部3aに供給され
る。この時、第２シールリップ10eが変位し、腹部10dが
外側円筒部10bと隣り合う部分が蝶番として機能するこ
とで、第２シールリップ10eと、スリーブ部材５の外壁
との係合が解除され、密閉リングの腹部10dもピストン
の端面３との係合が外れる。従って、供給空気の圧力は
環状空間８にも及び、ピストン３は全面に圧力を供給空
気の圧力を受けて右方向に移動する。

図２及び図３に示したように、本発明の装置は、複動
加圧流体シリンダー（図３参照）にも、またピストンロ
ッドを持たない所謂スロットシリンダー（図２参照）に
も利用することができる。

図２及び図３に示す実施例においては、圧縮空気が端
部キャップ１′a,1′ｂ及び１″a,1″ｂそれぞれからシ
リンダー内に供給されるので、ピストン３′及び３″の
両端には、それぞれ密閉リング10′及び10″を設けられ
ている。図２の実施例では、ピストンの両端において密
閉リング10′の周囲を部分的に取り囲む支持リング12′
ａ及び12′ｂが付設され、これにより固着縁部10′ａは
ピストンの溝にしっかり保持される。図３の実施例で
は、単一の支持リング12″がピストンに付設され、その
端部は密閉リング10″の周囲を部分的に取り囲んでい
る。

念のため付言すれば、図２に示すスロットシリンダー
にあっては、シリンダーチューブ２′の端部キャップ間
に位置する長手方向スロット13を密閉すると共に、この
スロットを通過してピストン３′から半径方向外側に延
び、ピストンに案内されている長手方向に往復動する部
材14と、スロットとの間隙を密閉する少なくとも一つの
シール片（図示略）が設置されることはもちろんであ
る。

図４には、図1A〜1Cに示した装置の改良例が示されて
おり、対応する部材には100を加えた同じ番号が付され
ている。この実施例は図２及び図３のように支持リング
112が設けられている点を除外すると、端部キャップ101
aが環状空間に張り出した突出部113を有している点で、
図1A〜1Cの実施例と相違する。この突出部をより明確に
示すための拡大図は図4Aに示されている。突出部113は
環状に突出し、本質的に平らな内部自由端面113aに対し
て軸方向に先細り形状を有し、このため、この突出部材
113はピストン103を端部に位置する密閉リング110の第
１シールリップ110シリンダと第２シールリップ110eと
の間に収容される。そして、端面113aは、密閉リング11
0の中間腹部110dと共に、ピストン103の当接面を形成す
る。このような構成を採用することにより、二つのシー
ルリップはピストンが端部キャップと衝突した場合で
も、その形状を維持することができ、従って、シールリ
ップが永久的に変形又は損傷される危険を回避すること
ができる。

ピストン全面に空気を供給できるようにするために、
図４及びず4Aに示す実施例では、突出部材の端面113aを
腹部110dと密着係合しないよう、端面113a及び／又は密
閉リングの腹部110dに、半径方向に延びる溝を設けてい
る（図4Aにおいて、端面113aに設けた溝114と、腹部に
設けた溝115を、それぞれ点線で示す）。

シリンダーの半径が大きいだけで、原理的に上の実施
例と同様な別の実施例は、図５及び図６に示される。図
５の密閉リング110は、半径方向に拡張されており、幅
の広い腹部110dを備えている。この幅広い腹部を所定に
位置に保持し、腹部の大部分がピストンの端面に密着さ
せる目的で、腹部には半径方向内側に、係合突起110fが
設けられ、この係合突起は端部キャップ101a側のピスト
ンの端面に設けた環状溝内に嵌合される。前記の係合突
起は、第２シールリップ110から離れた位置に設置さ
れ、これによって突起110fに極近い腹部部分が、蝶番と
して機能する結果、シリンダーの端部キャップとピスト
ンとの間の環状空間に、空気が供給されると、第２シー
ルリップ110eは変位することができる。

図６に示す実施例では、密閉リングの腹部が金属製、
好ましくはスチール製の環状ワッシャ110′ｄで構成さ
れ、この環状ワッシャはその半径方向内側の部分110′
ｅと外側の部分110′ａ−ｃに設けた溝110′g,110′ｈ
にワッシャ周辺を嵌入することで支持される。従って、
このように構成される密閉リングは、外周部分と内周部
分に密閉材として機能する弾性材料を具備した比較的剛
性のある部材となる。

本発明に係る装置は以下に示す請求の範囲を逸脱しな
い限り、様々に改良することができる。例えば、スリー
ブ部材5,105と、これに対応するピストン3,103の中央凹
部は、図示したような円筒体形状とする代わりに、多角
体形状とすることができる。また、第２シールリップは
コーナー部分と不連続にして、この部分にピストンの終
端位置での緩衝に寄与する出口を形成させることもでき
る。

最後に付言すれば、本発明の装置を完全に作動させる
ためには、ピストンの端面3bと密閉リングの腹部10dと
の間の空間とか、外側円筒部10bとか、さらには固着用
縁部10aとかから、空気が洩れないことが必要である
（図1A参照）。このような空気洩れの防止は、縁部10a
を対応する溝に密に嵌合させると共に、密着リングの外
側円筒部10bをピストンの外周にしっかり固定する支持
リングを設けることで達成することができる。

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダーチューブ（２）と、その両端部
   に位置する円筒状端部キャップ（1a,1b）と、シリンダ
   ー内の縁部キャップ間で往復動可能なピストン（３）と
   を備え、加圧流体入口（６）を内部に備えてシリンダー
   室内に突出する中央スリーブ部材（５）を、少なくとも
   一方の端部キャップ（1a）を有し、ピストンが端部キャ
   ップ（1a）に隣接する終端位置に近付いた際に、前記の
   スリーブ部材（５）が収容される中央凹部（3a）を、ピ
   ストン（３）が有する加圧流体シリンダーのピストン密
   閉緩衝装置であって、ピストンが緩衝作用を受けて前記
   の終端位置に向かって移動している期間中、シリンダー
   チューブ（２）と中央スリーブ部材（５）とで形成され
   る環状空間を密閉する２つのシールリップを備えたピス
   トン密閉緩衝装置において、当該装置が、 ピストンの緩衝過程で前記のスリーブ部材（５）と密着
   係合する第２シールリップ（10e）、 端部キャップ（1a）に面するピストン（３）の端面（3
   a）に位置している腹部（10d）、及び シリンダーチューブ（２）の内壁と密着係合する第１シ
   ールリップ（10c）を備えた外側円筒部（10b）、 を備えて一体化された密閉リング（10）を有することを
   特徴とし、かつ、ピストンが端部キャップ（1a）から遠
   ざかる初動期間中は、前記のスリーブ部材（５）から第
   ２シールリップ（10e）が少なくとも部分的に離れるよ
   うに、前記の密閉リング（10）がその腹部、外側円筒部
   及び固着用縁部のいずれかの部分で、ピストン（３）に
   固定されていることを特徴とする前記の加圧流体シリン
   ダーのピストン密閉緩衝装置。
2. 【請求項２】密閉リング（10）が固着用縁部（10a）だ
   けでピストン（３）に固定され、腹部（10d）が蝶番と
   して機能することを特徴とする請求の範囲１記載の装
   置。
3. 【請求項３】ピストン（３）の外周溝（11）に収納され
   て固定具として機能する縁部（10a）を密閉リング（1
   0）が備えていることを特徴とする請求の範囲１又は２
   記載の装置。
4. 【請求項４】前記の縁部（10a）が第１シールリップ（1
   0c）から軸方向に離れていることを特徴とする請求の範
   囲３記載の装置。
5. 【請求項５】密閉リング（10′,10″）の外周を部分的
   に取り囲む支持リング（12′a,12′b,12″）がピストン
   の外周に設けられていることを特徴とする請求の範囲１
   〜４のいずれかに記載の装置。
6. 【請求項６】支持リング（12′a,12′b,12″）が固着用
   縁部（10′a,10a″の近傍で密閉リングを取り囲んでい
   る請求の範囲３又は５記載の装置。
7. 【請求項７】第１及び第２シールリップ（10c,10d）
   が、それぞれ前記の腹部（10d）から前記端部キャップ
   （1a）に向かって外向き及び内向きの角度で延びている
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の装
   置。
8. 【請求項８】シリンダーの端部キャップ（101a）が、前
   記の環状空間（８）内に軸方向に延びる環状の突出部
   （113）を有し、その端面（113a）が密閉リングの腹部
   （110d）が当接する面となることを特徴とする請求の範
   囲７記載の装置。
9. 【請求項９】前記の突出部（113）及び／又は腹部（110
   d）が半径方向に延びた均圧溝（114,115）を備えている
   ことを特徴とする請求の範囲８記載の装置。
10. 【請求項１０】前記の腹部が剛性の環状ワッシャを含ん
    でいることを特徴とする請求の範囲１〜９のいずれかに
    記載の装置。