JPH061930U - ピストン用シール部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一個のピストン用シール部材により両側方か
ら作用する流体圧に応答できるようにすると共に、シー
ル部材のピストンへの装着時にリップ部が両側外方に向
かって容易に撓むようにして、内方への巻き込みを防止
し、且つ従来と同じ締代であってもシリンダ内面に作用
する反発力を小さくして低圧での円滑な摺動性を確保
し、更にはシリンダ内面との接触面積を効果的に小さく
して、摺動抵抗の低減のみならず、長期放置に起因する
粘着を防止して作動不良をなくす。 【構成】 シール部材１の両側端縁にリップ部2,2 を形
成するに際して、シール部材１の底面側に三角形状の凹
部1xを形成すると共に、その両側面に円弧形状の凹部1
y,1y を形成する。そして、このシール部材１における
シリンダ内面54との摺接部に、拡開角が30°乃至 120°
の山形凸部３を形成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、エアシリンダ等におけるピストンとシリンダ内面との間を機密保持 するピストン用シール部材に係り、特に、当該シール部材に作用する両側方から の作動圧力を効率良く且つ確実にシールすると共に、低圧下における易摺動性の 改善及び耐久性の向上を図るための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

周知のように、例えばエアシリンダは、１０ｋｇ／ｃｍ2 以下のエア圧力で作 動されているのが通例であり、この種のエアシリンダにはピストンとシリンダ内 面との間を機密保持すべくゴム弾性体等でなるピストン用シール部材が使用され る。このシール部材は、ピストンに形成されている嵌入溝への初期装着時に適度 な締代を与えることよりゴム弾性等による緊迫力を発生させ、この緊迫力により ピストンとシリンダ内面との間のシールを行うものである。 この種のエアシリンダのシール部材としては、大別すると、スクィーズタイプ とリップタイプとが存在する。

【０００３】 前記スクィーズタイプは、Ｏリングで代表されるように、シール部材が全体的 に圧縮されることによりピストンとシリンダ内面との間のシール効果を得るよう にしたものであり、その断面形状は円形或いは矩形のものが大半である。従って 、このスクィーズタイプのものは、圧縮変形によりシール部材の内周面及び外周 面をピストン嵌入溝及びシリンダに圧接させ、この圧接部における押付力のみに よりエアの漏出を防止せんとするものである。

【０００４】 一方、前記リップタイプは、Ｕリングで代表されるように、比較的変形し易い 薄肉リップ状のものでシール部材を構成し、このリップ部の変形に伴う張り力に よりシール効果を得るようにしたものであると共に、リップ部に流体圧が作用す ることによりセルフシールをも行い得るものである。具体例としては、図６に示 すように、ピストン50の外周面に形成された周溝をなす二本の嵌入溝51a,51b に 、相離反する方向が拡開するように二個のＵリング52a,52b を装着し、このＵ形 の外周片部をシリンダ53の内面54に圧接させたものである。従って、ピストン50 に右方から流体圧が作用する際には右側のＵリング52a の凹部に流体圧が作用し てセルフシールがなされるのに対し、ピストン50に左方から流体圧が作用する際 には左側のＵリング52b によりセルフシールがなされる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記従来例のうちのスクィーズタイプのシール部材は、その形状に 起因して本来的にセルフシールを行い得ないため、効率良くシール力を向上させ ることは困難であり、仮にシール力を増大させるべくピストンへの装着時におけ る締代を高くした場合には、例えば断面円形のものは長円形となってシリンダ内 面との接触面積が大きくなり、これに起因して摺動性の悪化及び摺動抵抗の増加 等を招き、この結果シール部材にねじれやころがりが生じ、ひいては損傷や破損 等の原因になるという問題がある。また、ゴム等の特性である粘着による摩擦力 増加の傾向がみられ、更なる摺動抵抗の増加を余儀なくされるばかりでなく、長 期使用に耐え得ないという問題がある。更に、シール部材の摩耗や老化に伴って 圧縮永久歪み等が生じ、このためシール部材の締代が減少したり或いは偏心した り等によりエアの漏出が生じ易くなるという問題がある。そして、以上の見地か ら、このスクィーズタイプのシール部材を、比較的低圧で作動するエアシリンダ に用いることは、具体的妥当性に欠けるという結論が得られる。

【０００６】 一方、上記リップタイプのシール部材は、スクィーズタイプに比して摩擦力が 軽くなり、またセルフシール効果も得られるのであるが、図６に示すようにシー ル部材52a,52b を二個使用するのが一般的である。つまり、同図に示すようにピ ストン50の左右両側から流体圧が作用する関係上、この両方向からの流体圧を良 好に受け止めてシールを確実に行うには、二個以上のシール部材が必然的に要求 されるのである。このため、ピストン50の大径部寸法が長尺化及び重量増等を招 き、当該エアシリンダの追随性或いは速応性の悪化を生ぜしめると共に、構造や 組み立てが複雑になるという問題がある。また、このような構成によれば、二個 のシール部材52a,52b の間に作動圧が蓄積する所謂蓄圧現象を招来し、作動不良 を来すという問題がある。

【０００７】 更に、一般的観点から、エアシリンダにおいては、その放置時間つまり停止時 間が長くなると、最低作動圧力が増加する傾向がみられる。これは、長期放置に 起因してシール部材とシリンダ内面との間に潤滑剤が残存しなくなり、ゴム特性 等に起因してシール部材が粘着することによるものと考えられ、作動不良の原因 となっている。このような不具合は、シール部材とシリンダ内面との接触面積が 大きい場合に特に顕著となる。

【０００８】 本考案は上記事情に鑑みてなされたものであり、スクィーズタイプの優れたシ ール性を確保しつつ摩擦力を軽減させ、ころがりやねじれによる破損を防止する と共に、ピストン嵌入溝への装着時に締代を与える場合のシリンダ内面との接触 面積を可及的小さくして、長期放置時における粘着による作動不良を未然に防止 し、且つ、ピストンに一個装着するだけで両方向からの流体圧に応答することが 可能なピストン用シール部材を提供することを技術的課題とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記技術的課題を達成すべくなされた本考案に係るピストン用シール部材は、 以下に示すような特徴を有するものである。 即ち、ピストンの嵌入溝に装着され且つシリンダ内面に摺接する弾性体でなる ピストン用シール部材において、前記嵌入溝の底面に対する前記シール部材の当 接部の中央箇所に底面側凹部を形成し且つ前記嵌入溝の両側面に対する前記シー ル部材の当接部の底面側端部箇所に側面側凹部を形成することにより、前記シー ル部材の両側端縁部にリップ部を突設すると共に、前記底面側凹部の断面形状を 三角形状とし、前記側面側凹部の断面形状を円弧形状としたものである。 また、シール部材におけるシリンダ内面との摺接部に山形凸部を形成し、且つ 、該山形凸部の嵌入溝底面側への拡開角を３０°乃至１２０°に設定したもので ある。

【００１０】

【作用】

上記手段によると、先ず第１の特徴として、シール部材の両側端縁部つまりシ ール部材のピストン嵌入溝底面側における両側端縁部に、それぞれリップ部が形 成されているので、一個のシール部材を使用するのみで両側方からの流体圧に応 答できることとなり、従来のように二個以上のシール部材を使用する必要がなく なり、ピストンの小型化が図られる。 そして、前記一対のリップ部は、シール部材の底面部中央箇所に三角形状の底 面側凹部を形成し且つ該シール部材の両側面部の底面側端部に円弧形状の側面側 凹部を形成することにより、突設された状態となっているため、スクィーズタイ プのシール部材が有する優れたシール性を維持しつつシリンダ内面との摩擦力を 効果的に低減させることが可能となる。

【００１１】 リップ部をこのような形状としたのは、本出願人がスクィーズタイプのシール 部材における撓み易い形状について鋭意研究した結果、締代が与えられた場合の リップ部の両側外方への広がり度合、及び装着時におけるリップ部の内側への巻 き込み防止等を考慮すれば、シール部材の底面側中央箇所については三角形状と し両側面箇所については円弧形状とすることが最適であることを知見したことに よるものである。従って、装着時にリップ部は両側外方に適切且つ容易に撓むこ ととなり、またシリンダ内面との摩擦力もエアシリンダ等の作動に支障を来たさ ない程度となる。

【００１２】 更に、シール部材におけるシリンダ内面との摺接部には、底面側への拡開角が ３０°乃至１２０°の山形凸部が形成されているので、締代を与えた際に山形凸 部がシリンダ内面により押し潰されても、この山形凸部が大きく広がることはな く、従ってシリンダ内面との接触面積を小さくできることとなる。つまり、従来 の断面円形のシール部材の場合は、締代を与えることにより長円形状となって接 触面積が過度に大きくなるのであるが、本考案は、締代が与えられることにより 接触部が略円形となるように配慮をしたものであり、前記拡開角はより好ましく は４５°乃至６０°に設定することである。このように、接触面積が小さくなれ ば、摺動抵抗が軽減され、低圧下における円滑な摺動が可能となるのである。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 図１に示すように、本考案に係るピストン用シール部材１は、環状をなしてお り、耐油性等に優れるニトリルゴム材料等でなるゴム弾性体として成形されたも のである。そして、図２の断面図に示すように、シール部材１には、内周側の両 側端縁にリップ部２，２が突設され、且つ外周側中央部に山形凸部３が形成され ている。 使用例としては、図３に示すように、シリンダ53の内部を出退動するピストン 50に形成された単一の嵌入溝51に、上記のシール部材１を装着し、そのリップ部 2,2 を嵌入溝51の底面に圧接させると共に、その山形凸部３をシリンダ53の内面 54に圧接させるものである。

【００１４】 前記シール部材１の断面形状を詳細に説明すると、図４に示すように、ピスト ン50の嵌入溝51における底面51x に対応させて、シール部材１の底面側の中央箇 所に三角形状の底面側凹部1xを形成すると共に、前記嵌入溝51おける側面51y,51 y に対応させて、該シール部材１の両側面1b,1b の底面側端部箇所に円弧形状の 側面側凹部1y,1y を形成し、これにより、シール部材１の底面側における両側端 縁部にリップ部2,2 を突設させたものである。 更に、シリンダ内面54に対応させて、シール部材１の外周中央箇所に山形凸部 ３を形成すると共に、この山形凸部３の底面側への拡開角ａを３０°乃至１２０ °（好ましくは４５°乃至６０°）に設定したものである。

【００１５】 このような構成によれば、シール部材１のピストン嵌入溝51への装着時に締代 が与えられる場合において、該シール部材１の三角形状の底面側凹部1x及び円弧 形状の側面側凹部1yの作用により、リップ部2,2 が低い締代圧で両側外方に撓む ことになり、且つリップ部2,2 の内側への入り込みが防止される。そして、右方 及び左方の両側方から作用する流体圧は、それぞれのリップ部2,2 により受け止 められることとなり、従って、両側方の流体圧により好適にセルフシールがなさ れる。 また、シール部材１の外周中央箇所の山形凸部３は、締代が与えられることに より押し潰されても、拡開角ａが適切であることから、シリンダ内面54との接触 面積が可及的に小さくなり、低圧での円滑な摺動が可能になる。

【００１６】 図５は、締代と負荷との関係についての実験を、本考案に係るシール部材１と 従来のシール部材とに関して行った結果を示すグラフである。このグラフによれ ば、本考案と従来のシール部材とは双方共に、締代の増大に略比例して負荷も増 大していくものであるが、双方のシール部材に対して同一の締代を与えた場合に は、本考案に係るシール部材の方が従来のものよりも、かなり負荷が小さくなる ことが明らかである。

【００１７】

【考案の効果】

以上のように本考案に係るピストン用シール部材によれば、当該シール部材を 一個使用するだけで両側方から作用する流体圧に良好に応答できることとなり、 ピストンに一本の嵌入溝を形成するだけで済むようになるので、ピストンの小型 化および軽量化を図ることが可能となり、エアシリンダ等の追随性及び速応性の 改善が図られることとなる。 更に、シール部材に三角形状の底面側凹部及び円弧形状の側面側凹部を形成す ることによりリップ部が突設した状態とされているので、このリップ部が容易に 撓み摩擦力が軽減されると共に、従来と同じ締代を与えてもシリンダ内面に作用 するシール部材の反発力は小さくなり、シール効果を損なうことなく摺動抵抗を 低減させることができ、低圧での円滑な摺動が可能になり、更にはリップ部のね じれや内側への巻き込みが防止されることとなる。 また、シール部材に適切な拡開角を有する山形凸部が形成されているので、こ の山形凸部がシリンダ内面により押し潰されても、その接触面積は極めて小さく なり、摺動抵抗の低減が図られると共に、長期放置に起因する粘着が生じ難くな り、作動不良等の問題が回避されることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るピストン用シール部材の単体正面
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。

【図３】前記ピストン用シール部材の使用例を示す縦断
側面図である。

【図４】前記ピストン用シール部材の断面形状を示す要
部拡大断面図である。

【図５】前記ピストン用シール部材と従来のものとの比
較例を示すグラフである。

【図６】従来のピストン用シール部材の使用例を示す縦
断側面図である。

【符号の説明】

１ ピストン用シール部材 ２ リップ部 ３ 山形凸部 1x 底面側凹部 1y 側面側凹部 50 ピストン 51 嵌入溝 54 シリンダ内面 ａ 拡開角

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンの嵌入溝に装着され且つシリン
   ダ内面に摺接する弾性体でなるピストン用シール部材に
   おいて、 前記嵌入溝の底面に対する前記シール部材の当接部の中
   央箇所に底面側凹部を形成し且つ前記嵌入溝の両側面に
   対する前記シール部材の当接部の底面側端部箇所に側面
   側凹部を形成することにより、前記シール部材の両側端
   縁部にリップ部を突設すると共に、前記底面側凹部の断
   面形状を三角形状とし、前記側面側凹部の断面形状を円
   弧形状としたことを特徴とするピストン用シール部材。
2. 【請求項２】 シール部材におけるシリンダ内面との摺
   接部に山形凸部を形成し、且つ、該山形凸部の嵌入溝底
   面側への拡開角を３０°乃至１２０°に設定したことを
   特徴とする請求項１に記載のピストン用シール部材。