JPS5923160A - ピストンリング組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、共同するピストン棒に堅固に連結され、かつ
シリンダ内での往復運動中このシリンダの中心軸線に対
してその縦軸線を小さな角度α傾斜させることのできる
型式のビス１ヘンのためのピストンリング組立体であっ
て、前記ビス１〜ンは非常に高い液圧流体圧力をもつ液
圧機構及び主どして軸方向ピストン機構に使用するだめ
のものでありかつシール作用をするビス］−ンリング組
立体を収容リ−る周囲みぞを有しており、前記組立体は
２個以上の環状の半径方向にスリブｌ−を付された金属
特に鋼の座金からなり、前記座金は円筒形外周面をもら
かつ液圧流体に対する一種のラビリンスシールを一緒に
形成している如きビス１〜ンリング組立体に関づるもの
である。

この種のピストンでは、ピストンリングは従来、ピスト
ンがその縦軸線をシリンダの中心軸線に対して傾Ｅプだ
ときにもシール作用を得るように円錐形か又は球形に作
られていた。スエーデン特許明ＩＩＩ書は第１９０．７
０７号及び第２１０，２０２号には、シリンダ壁に掛合
覆る球形周面をもつシールピストンリング組立体の種々
の設計が記載されている。しかし、上記２つの明細書に
記載された発明概念を工業釣人用生産に適用したときに
は球形ビス１−シリンダは幾つかの欠点を示す結果とな
った。

球形リングはその良好な作用を得るためには球形面の非
常に注意深い機械加工を必要とづるために大量生産で製
造費が比較的高くなる。主として前記機械加工は研削を
含むが、この研削はそのリングをＵ１削中しっかり固定
づるには問題点があるためにその実施が困難である。こ
のことは最ノ］い１法の軸方向ビス］〜ン機械にお（）
る最小のリング５Ｊ法に当てはまる。づへての事情の下
で、リングの研削加工は時間がかかり、やっかいな作業
であり、それ故高価になる。

既知の球形ビスｌ−シリングでは、半径方向にスリブｊ
〜を付したリングのギャップを通して生ずる漏れを避【
ノることが−Ｃきない。確かに、リング面径の＝Ｊ法は
次の如く定められる。即ち前記ギャップの接線方向の大
きさ又は幅が、ピストン棒とピストンの縦軸線がシリン
ダの中心軸線と一致したときにほぼゼロになるが、それ
らの間の傾斜角度が増すにつれて、リングギャップが次
第に増づ如く定められる。このリングギトツブが次第に
」１ｇすのは、シリンダ壁に対してシール作用をするた
めにリングはその周囲の半分にわたってた円形状をとら
なければならないという事実に因る。リングギャップは
ピストンとピストン棒の縦軸がシリンダ中心軸線から最
大の傾斜を生じたときに最大幅ど４１つ、前記傾斜は４
°程度までの人ぎさである。

確かにギャップからの漏れ損失は重要性自体をｈ右する
のみならず、現在例えば前述の如き軸方向ビス］〜ン機
械の動作流体用に使われかつ３００〜４００バ一ル程度
でありそしてあまり遠くない将来【よ多分５００〜７０
０バールまで増大づるかも知れない高Ｌｒ−では、ギレ
ップを通る前記漏れは侵食損傷が漏れ流体の非常に高い
流速に起因して生ずることを意味する。かかる侵食損傷
は主どしてシリンダ壁に生ずるが、ビスｊ−ンもかかる
損傷を受（）る。

リングはシリンダ内での往復運動中その周囲の半分にわ
たってだ円形横断面をとらな（）ればならないという前
記事情はまた曲げ応ノｊの発生を意味覆る。この曲げ応
力はリングの疲れ破壊を生じる可能性がある。

球形ピストンリングは、リングが作動中その周Ｕｎの半
分にわたり圧力不釣合いの状態にあるという事実に囚っ
て摩耗することが調査の結果証明された。前記摩耗に因
りギＶツブ幅は摩耗を増すが、この摩耗は更に急速に自
己増大しかつ機械の作用に決定的な影響を与える大きさ
のギトツブを通して漏れ損失を極めて早めにもたらづも
のである。

シリンダ内で眞に平行な又は並進的なビス「〜ン棒運動
、従ってビス１〜ン傾斜の起こらない運動では、比較的
低圧をもつ用途に利用され、ピストンリング組立体はド
イツ国特許公報第２，４４０，０３７号に開示された如
き複数のお互に等しい円筒形リングからなる。前記ピス
トンリング構造を球形ビス１ヘン、即ち傾斜可能のピス
トンに使用しようとずれば、リングギャップの幅の変動
と、これにより生ずる漏れ及び球形ビス１〜ンリングに
おいて生ずる如き侵食傾向について上記と同じ決定的欠
点を考慮しな（プればならない。

かくしてリングギャップとその幅の変動は良好な永続的
な作動に大きな影響をもち、それ故、球形ビス１〜ンリ
ングより良くしかも確実に作動するが好適には上記最後
に述べたものより製造が簡単でかつ安価である他のリン
グ構造を開発てきるがどうかを調査覆ることは重要であ
ると考えられた。

このたび本発明により極めて簡単な方法Ｃ十記の如き構
造が達成された。本発明を実質的に特徴づ【ノる事項は
、スリン［〜付き座金の厚さはシリンダ的径のパーセン
１へとして次の如く選択される。

即ら座金のスーツ１〜幅又はギャップがビス１ヘンの１
２４＋ｈ線どシリンダの中心軸線間の角度の中間値にグ
・１して実質的にゼ１］に等しくなるように選択され１
、したピストンリングみぞはシリンダ内のピストンの傾
斜運動を妨げることなしに座金間の自由な相対的摺動運
動を十分に行なうことのでさる深さを６つことにある。

本弁明の組立体によれば、座金（Ｊイの’＞Ｌｔ択され
た厚さを通じて球形ビス１ヘンリングの場合よりも右利
ならう１つの運動系列のリンクギ１１ツブにおいてシリ
ンダ壁ど協働する。この点については後述づ−る。また
かかる座金は極めて簡単に、安価な方法で、例えば所要
の性質をもつ金属薄板（Ａわｌから単純な型打加工法に
よって作ることができる。

以下、本発明を図示の実施例に基づき詳述する。

第１図にはピストン棒２に堅固に連結されかつそれを取
囲ん−Ｃいるシリンダ３内で行ったりきたりしＣ動くこ
とのＣきるピストン１がｌ断面で示されている。このビ
スｈンの運動中、ビスｉ〜ン１とピストン棒２からなる
ユニツ］〜はその縦軸がシリンダ３の中心軸線に対して
成る小さな角度αをなして傾斜している。この角度αは
本型式の軸方向ピストン機械では約３〜４°である。

ビス１〜ン１とシリンダ３の壁間にシールを形成するた
めに、ビス］〜ンは円周みぞ４を形成され、この円周み
ぞは一般に球形ビスｈンの中心Ｍを通る横平面内に又は
その平面に接近して配置され、前記みぞ内には本発明に
よるビス１−シリンダ組立体が置かれる。前記組立体は
２個以上の、本実施例の場合には３個の環状の半径方向
にスリン１〜を付した座金５から成り、前記座金は円筒
形の外周面をもつ。座金の円筒形外周面に囚って、ビス
１〜ンリングとして作用する前記座金は￥ＡＪ造が簡単
であり、例えば適当な厚さと所要の祠質をｂつ鋼薄板か
ら型打加工によっ−Ｃ作ることがＣきる。酋通は、特別
の仕上は機械加工は不必要ぐあるが、必要に応じて座金
の縁を面取りづることがＣきる。

上記従来の球形ビス１−シリンダはキ１ノツプの人きさ
が最小でありかつビス］−ンの縦軸がシリンダ中心軸線
と一致したとき実質的に１口になるように１Ｊ法決めさ
れてａ５す、また半径方向外方を向く固イｊの予張力を
もってシリンダ内に設（）られＣいるが、その従来の球
形ビスｌ−シリンダに対し−Ｃ１本発明のスリントイ」
ぎ座金５は、ビス１〜ンの縦軸線とシリンダ中心軸線間
の角度αの中間値にヌ・１して実質的に１口になるギレ
ップ刈法又（Ｊスリン１〜幅をもつように＝Ｊ法決めさ
れる。そのとき、−Ｆ　ｌ−ツブは前記α藺の何れかの
側へ増大し、スーツ１〜幅はα−〇とαの最大値の両方
において、即らシリンダ３に対するビス１〜ン１の最大
傾斜に対して、明らかに大きく、その最大角度は約４°
又はそれ以十になるが、好適には坦在応用される機械設
削ては３°である。かくして本発明による座金はビス１
〜ン運動中シリンタ壁から半径方向内方に向く力によっ
てスリン１〜幅ゼロまで圧迫される。

」上記の関係は第２図の線図に詳細に示されている。こ
の図では、スリン１〜幅又はギャップはシリンダ３中の
ビス１−ンの傾斜角αの関数どしてシリンダ直径１つＣ
ＹＬのパーセン１−で表わしたリング又は座金５のいろ
いろな厚さに対しくシリンダ直径ＤＣＹＬのパーミル（
ｐｅｒ　　ｍ１ｌｌｃ　）で表わされている。この線図
からは、ＤＣＹＬの２．５％のリング厚さＴに対しては
特に最も利益があるのはスーツ１〜幅がαの最大とα−
〇の両方で等しい司法をもち、α／２のときにゼロにな
るときである。比較のために、この線図内に球形と円錐
形のビス１ヘンリングＳとＣに夫々対応する曲線を示し
ている。

数値的に小さなスリット幅、それ故減少した有害な液圧
流体漏れについては、これはギャップ寸法の変化に比例
づ−るｌ〔わみのある（　Ｎｅｘｕｒａｌ　）振幅が円
筒形リングにおいては球形ピストンリングの場合の約半
分に、しかも円ｔＩｔ形ビス］〜ンリングの場合のもの
の１／４にさへも減少することができる。

２個以上の座金５により構成される本発明のビス１〜シ
リンダ絹立体は幾つかの他の作用上の利点をもつ。従っ
て軸線方向でおＨに隣接した２個以上のスリン１〜イリ
き座金の配置は、それを通して漏れる液圧流体のための
軸線方向の列内に配置された数個の絞り部がそれ相応に
得られ、かかる重大な絞り部は、違ったやり方では大き
な圧力低下を起こす高流速の減少に関する限りでは非常
に人ぎな影響をもつということを意味する。勿論、その
他の利点は、シリンダ穴内に存在しうる表面でこぼこは
本発明による複数の座金状ピストンリングによってずっ
と容易にｍ１ＩＩｌ［シされるという点にある。前記ピ
ストンリング組立体は動作の時に機械の吸引ストローク
中にポンプと同様に良く作動りる。これは球形ビス［〜
シリンダと比較して異なる点である。

寸法の例としては、１９＋＋＋ｎ＋のビス１〜ン直径に
対して、２．１ｍｍ幅のビス１〜ンリングみぞが、球形
ビス１ヘンリングを使用するときに、設りられるど云う
ことかできる。前記みぞのために最初予定された球形ピ
ストンリングは２．Ｏｍｍの厚さをもっていたが、本発
明によれば、０．５ｎｖ厚さのｖＡ薄板祠籾から型Ｊ］
加工ににって作った例えば４個のビス１ヘンリングを使
用覆ることがてさ、前記４個のリングを合わせて置いた
とき全厚さは球形リングの１．−めのものど同じ全厚さ
が得られることになる。Ｐｌｉｌ私金ング５を４個もつ
場合、リンクルＸ・ツブの幅は漏れに大きな影響をもつ
。ビス１ヘンリング装置賀の満足な働きを得るためには
、リング５の内縁ｍ１とリングみぞ４の底間に十分なＪ
き間があって、リングがピストン１の傾斜運動中宮にシ
リンダ壁に場合するｊ；うに前記みそ内で相Ｈに自由に
動さ即ら摺動できるよう（こなづことを要づるに過き４
１い。満足なシール作用を１りるための座金状リング間
の前記相ｒｉ層動運動（よ、座金が極めて平滑な曲をも
ち、液圧流体によって十分に油さしされた状態で作動す
るので、容易であることが判明し１こ。

リングは同心であるが、必要に応し−（１扇心とりるこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるビス１へシリング絹Ｓ’１体を、
例えば軸方向ピストン（幾械内にある状態Ｃ小り（１■
略断面図； 第２図は本発明による円筒形座金と球状ビス１−シリン
ダのやヤツブの大きさの間の、シリンダ穴内のビス１〜
ン傾斜に対づる関係を人々示？Ｊ線図Ｃある。 １・・・ビスｉ〜ン　　　　　２・・・ビス１〜ン棒３
・・・シリンダ　　　　４・・・円周みぞ５・・・座金
。 特ｎ出願人　　　ボルル・フリークモーターアクテイエ
ボラーグツ１へ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、共同するピストン棒に堅固に連結され、かつシリン
   ダ内での往復運動中このシリンダの中心軸線に対してそ
   の縦軸線を小さな角度傾斜させることのできる型式のピ
   ストンのためのピストンリング組立体であって、前記ビ
   ス１〜ンは非常に高い液圧流体圧力をもつ液圧機構及び
   主として軸方向ピストン機構に使用するためのものであ
   りかつシール作用をするピストンリング組立体を収容す
   る周囲みぞを有しでおり、前記組立体は２個以上の環状
   の半径方向にスリットを付された金属特に鋼の座金から
   なり、前記座金は円筒形外周面をわらかつ液圧流体に対
   する一種のラビリンスシールを一緒に形成している如き
   ピストンリング組立体において、前記スリット付き座金
   の厚さはシリンダ直径のパーセントとして次の如く選択
   される、即ち座金のスリット幅又はギャップがビス１ヘ
   ンの縦軸線とシリンダの中心軸線間の傾斜角度の中間値
   に対して実質的にゼロに等しくなるように選択され、ま
   たビス１〜ンみぞはシリンダ内のビス１ヘンの傾斜運動
   を妨げることなしに座金間の自由な相対的摺動運動を十
   分に行なうことのできる深さをもつことを特徴とするビ
   ス［〜ンリング絹立体。 ２、特許請求の範囲１記載のビス１ヘンリング組立体に
   おいて、各座金の厚さはシリンダ直径の約２．５％であ
   ることを特徴とするビス１〜ンリング組立体。