JPS6094829A - ベロ−フラム形空圧シリンダ - 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】 この発明はピストン及びピストンロッドの移動案内を簡
単な構造でなすことができるペローフラム形空圧シリン
ダに関する。

従来、この種のベロー７ラム形空圧シリンダにおいては
、そのピストンの調心を良好になすため、ピストンロッ
ドを軸受によって支持し、この軸受によってピストン並
びにピストンロッドの軸方向の移動案内をなすのが一般
的である。

しかしながら、ペローフラム形空圧シリンダの中には上
記ピストンの調心をそれ程精密にする必要もないものも
ある。したがって、このようなペローフラム形空圧シリ
ンダにまでもその構成部品の一部として軸受を使用する
ことになると、全体の部品点数が増加するとともに、製
造コストの面からみても高価なものとなる不具合がある
。

また、ピストンロッドを軸受によって支持するようにし
たものでも、軸受の摩耗及び寸法誤差などがあると、通
常ピストンロッドの径はピストンに比べて大幅に小さい
ため、ピストンの軸心が大きくずれることになる。この
ため、ペローフラムに無理な力が加わったり、またこの
ペローフラムがシリンダ本体の内周面と接触したりなど
してペローフラムの耐久性を著しく劣化させることにも
なる。

この発明はこのような事情にもとづいてなされたもので
、その目的とするところは、構造を簡単にしてなおかつ
ペロー７ラムの耐久性も充分に確保することのできるペ
ローフラム形空圧シリンダを提供することにある。

すなわちこの発明は、ピストンの外周にシリンダ本体の
内周面に摺接される摺接部を設け、との摺接によシピス
トン並びにピストンロッＰの移動案内をなすようにした
ことを特徴とする◎以下この発明の一実施例を図面を参
照して説明する。

第１図は自動車のオート・ドライブ機構の概略を示した
もので、図中１はエア・コンプレッサであり、このエア
・コンプレッサ１は電動モータ１ａによシ駆動されるよ
うになっている。

コンプレッサ１は空圧配管２を介してリザーバタンク３
に接続されている。そして、このリザーバタンク３は空
圧配管４を介してこの実施例に係るペローフラム形空圧
シリンダ５に接続されている。この空圧シリンダ５は例
えば自動車のアクセルペダル６に接続されて、このアク
セルペダル６の自動操作をなすもので、その詳細は後述
する。また、リザーバタンク３はさらに別の空圧配管７
を介して他の空圧アクチュエータ８に接続されている。

この空圧アクチュエータ８としては、例えばドア・ロッ
ク空圧回路の空圧シリンダが考えられる。

一方、リザーバタンク３には、低圧力検知スイッチ９及
び高圧力検知スイッチ１０がそれぞれ取シ付けられてい
る。これら圧力検知スイッｆ９　、　Ｊ　Ｏはリザーバ
タンク３内の圧力によって切換えられ、その切換信号を
オート・ドライブ機構の制御回路１１に入力する。この
制御回路１ノは各圧力検知スイッチ９，１０からの切換
信号によって上記エア・コンプレッサ１のＯＮ　−ＯＦ
Ｆを行ない、これによりリザーバタンク３内の圧力を所
定の範囲に維持するようになっている。また、上記制御
回路１１には車速センサ１２からの出力信号も入力され
、この出力信号にもとづいて制御回路１１は上記空圧シ
リンダ５の作動を制御してアクセル波ダル６の踏込Ｊ辻
を自動詞５修する。

なお、第１図中１３はオート・ドライブ機構のセット、
リジューム、インクリース等をなすだめのオート・ドラ
イブ設定スイッチを示す。

次に、前述したベローフラム形空圧シリンダ５の構成を
第２図を参照して詳細に説明する。

第２図中２０はシリンダ本体である。このシリンダ本体
２０は比較的肉厚のカップ状をなしたシリンダハウジン
グ２１と、このノーウジフグ２ノよシも薄肉で中空の円
筒状をなしたカバー２２とにより構成されている。ノ・
ウジフグ２１トカバー２２との連結は、ハウジング２１
の開口端フランジ２３にカバー２２の開口端部２４をか
しめることでなされている。ここで、第２図から明らか
なように、ノーウジング２１と力・々−２２との内径は
同寸法に設定されている。

そして、このようなハウジング２１とカバー２２から成
るシリンダ本体２０内には、ノーウジング２１とは逆向
きのカップ状をなしたピストン２５が同軸的に収容され
ている。このピストン２５の開口端にはフランジ部２６
が一体に形成されている。このフランジ部２６には摺接
部としてのリング２７が嵌め込まれており、このリング
２２を介してピストン２５はカバー２２の内周面を摺動
可能となっている。上記リング２７は第４図に示される
ように一部に切欠き２８を有しており、ピストン２５の
フランジ部２６に容易に嵌め込むことができるようにな
っている。また、リング２７はジュラコン、テフロン等
の自己潤滑性を有する合成樹脂で形成されており、これ
によシピストン２５の摺動が清めらかに行なえるように
なっている。

一方、上記ピストン２５の外面にはこのピストン２５の
全体を包み込むようなカップ状のペローフラム２８が装
着されている。このペロー７ラム２８の開口端には肉厚
のシール部２９が一体的に形成されておシ、このシール
部２９はハウジング２ノとカバー２２との間に気密に挾
持されている。したがって、シリンダ本体２０内はペロ
ー７ラム２８によって２つの室に区画されておシ、その
一方のハウジング２ノの内端面とペローフラム２８とで
規定される室が圧力室３０となっている。また、ペロー
フラム２８はゴム等の可撓性材料で形成されるのが一般
的であるが、その材料としては在入シのゴム材料を使用
してもよい。さらに、前記カバー２２の内周面とリング
２７の外周面との間には両者間の摩耗が大きくならない
程度の比較的小さな隙間が設けられておシ、これによシ
ピストン２５がシリンダ本体２０に対して良好に調心さ
れるようになっている。

さらに、シリンダ本体２０内にはピストンロッド３１の
一端側が同軸的に収容されている。

このピストンロッド３１の一端部はピストン２５及びペ
ローフラム２８の中央部を気密に貫通して圧力室３０内
に延出し、その−’ｌ”ａｌｉにはハウジング２ノの内
端面に当接されるストン・ぐ３２が取り付けられている
。また、ピストンロッド３１の他端側はカバー２２の端
面に形成した挿通孔３３を貫通して外部に延び、その他
端はアクセル摂ダル６またはスロットル弁にリンクもし
くはワイヤを介して接続されている。なお、第１図にお
いては、便宜上ピストンロッド３１の他端とアクセルペ
ダル６とが直接連結された状態で示されている。

また、シリンダ本体２０内にはコイルはね３４が収容さ
れている。このコイルはね３４はピストンロッド３１を
囲むようにしてピストン２５の内端面とカバー２２の内
端面との間に架は渡されており、上記コイルばね３４は
ハウジング２１の内端面に向けてピストン２５を押圧伺
勢している。

そして、シリンダハウジング２１には前記空圧配管４に
接続される空圧供給ポート３５が設けられている。この
空圧供給ポート３５はハウジング２１内に形成した第１
通路３６を介して圧力室３０に連通可能となっており、
この第１通路３６はハウジング２１の外端面に取着され
た常閉の第１電磁開閉弁３７によシ開閉されるようにな
っている。すなわち、第１通路３７は空圧供給ポート３
５と上記弁３７の弁室３８とを結ぶ連通路３９及びこの
弁室３８と圧力室３０とを結ぶ連通路４０とにより成り
、上記連通路３９の弁室３８に開口する部位が弁孔４１
として形成されている。

ここで、上記弁孔４１を開閉する第１電磁開閉弁３７の
構成を説明すれば、この弁３７はハウジング２１の外端
面に取シ伺けられた弁ハウジング４２を有し、この弁ハ
ウジング４２はリンググレート４３とヨークとして機能
するカバープレート４４から形成されている。なお、４
５は弁ハウジング４２をハウジング２１に気密に取シ付
けるためのＯリングである。そして、弁ハウジング４２
内にはコイル４６を巻回した？ビン４７が収容されてお
り、このボビン４７内にはその一端にコア４８がカバー
プレート４４と一体的に配置されているとともに、その
他端側にはシランジャ４９が摺動自在に嵌合されている
。また、シランジャ４９とコア４８との間には弁ばね５
０が設けられておシ、この弁ばね５０によってシランジ
ャ４９は弁孔４１を閉塞すべく押圧付勢されている。さ
らに、この実施例の場合、シランジャ４９の両端面には
ゴム等の弾性材料から成るシール部材５１．５２がそれ
ぞれ取着されている。これらシール部材５１．５２の一
方５１は弁孔４ノを良好に閉塞するために用いられ、他
方のシール部材５２はシランジャ４９がコア４８に向け
て吸引された際、このコア４８との衝突を和げる緩衝材
として機能する。また、リングプレート４３の内周面と
シランジャ４９の外周面との間には図示されていないが
微小な間隙を存しており、とのプランジャ４９とリング
プレート４３が互いに接触しないようになっている。な
お、コア４８、カバーグレート４４、リングプレート４
３及びシランジャ４９はそれぞれ磁性材料で形成されて
おシ、これらの部材によって磁気回路が形成されること
は言うまでもない。

一方、ハウジング２１の外端面には同じく常閉の第２電
磁開閉弁５３が取着されている。この第２電磁開閉弁６
３は圧力室３０を大気に開放する第２通路５４を開閉す
るものであって、このもののハウジング２１に対する取
シ付は及びその構造は第１電磁開閉弁３７と同様であシ
、その説明は省略する。−なお、第２電磁開閉弁５３の
場合、第１電磁開閉弁３７での空圧供給ポート３５に相
当する部位が単に開口されたままとなっておシ、この部
位が第２通路５４における空圧排出ポート５５として構
成されている。

したがって、これら第１及び第２電磁開閉弁３７．５３
の開閉により、圧力室３０の圧力を制御してピストンロ
ッド３１の伸縮作動をなすことができる。

さらに、上記ハウジング２１の外端面には、第３図に示
すように第１及び第２電磁開閉弁３７．５３の他に常開
の電磁安全弁５６が取着されている。この電磁安全弁５
６は第２電磁開閉弁５３と同様に圧力室３０を大気に開
放する第３通路（図示しない）を開閉するものでありて
、その構造は第２電磁開閉弁５３とほぼ同様である。し
かしながら、上記電磁安全弁５６はオート・ドライブ機
構が作動されると閉弁可能に維持され、万一このオート
・ドライブ機構に何らかの故障が生じて空圧シリンダ５
の作動制御が不能となった場合に開弁される点が異なる
。

なお、各弁３７，５３，５６のコイル４６・・・はそれ
ぞれ励磁信号伝達系路６０・・・を介して制御回路１１
に接続される。

次に、上記構成によるオート・ドライブ機構の作用を説
明する。

まず、自動車を一定の速度で走行している際、ドライバ
がオート・ドライブ設定スイッチノ３をオンすると、車
速センサ１２からの信号が制御回路１ノに入力され、こ
の信号にもとづいてオート・ドライブ時の設定速度が決
定されるとともに、空圧シリンダ５における第１及び第
２電磁開閉弁３７．５３並びに電磁安全弁５６の各コイ
ル４６・・・への通電が制御されうる状態となシ、これ
によシ各弁３７．５３．５６は作動状態となる。この作
動状態の初期にあっては、第１電磁開閉弁３７及び電磁
安全弁５６の各コイル４６はともに励磁され、第１電磁
開閉弁３７は開かれるとともに電磁安全弁５６は閉じら
れる。なお、このとき第２電磁開閉弁５３は閉じたまま
である。したがって、リデーパタンク３から空圧供給ポ
ート３５及び第１通路３６を介して圧力室３０に空圧が
供給されることによシ、この圧力室３０の圧力は高めら
れる。この結果、圧力室３Ｑの圧力増加に伴いピストン
２５はペロー７ラム２８とともに図中右方向にコイルば
ね３４の付勢力に抗して移動される＠これにより、ぎス
トンロッド３１は上記設定速度に車速を維持すべく、つ
まシ例えばアクセルペダル６の踏込量を上記スイッチ１
３がオンされた状態での踏込量に保持すべく外方に向け
て伸張される。この後、ピストンロッド３１の伸張量の
増加に伴いアクセルペダル６の踏込量が大きくなシすぎ
て車速が設定速度を越える場合にはその車速が車速セン
サ１２によシ検出されることによシ、制御回路１１を介
して今度は第１電磁開閉弁３７が閉じられ、逆に第２電
磁開閉弁５３が開かれる。したがって、圧力室３０の空
圧は第２１！磁開閉弁５３によシ第２通路５４及び空圧
排出ポート５５を介して逃がされ、この結果ピストン２
５及びピストンロッド３１はコイルばね３４の復帰力に
よって図中左方向に移動される。つまり、ピストンロッ
ド３１は収縮され、アクセルペダル６の踏込量が減少さ
れることによυ車速は下げられる。すなわち、車速セン
サ１２からの信号にもとづき制御回路１１によって第１
及び第２電磁開閉弁３７゜５３を交互に開閉制御するこ
とによシ、車速を上記設定速度に自動的に維持すること
ができる。

なお、第１及び第２電磁開閉弁３７．５３の開閉制御は
車速にもとづいてなされることから、例えば上シ坂など
のように走行負荷が犬となる場合にはさらにアクセルペ
ダル６の踏込量を自動的に大きくするように各弁３７．
５３の開閉制御がなされることは言うまでもない。

なお、オート・ドライブ機構に何らかの故障が生じて空
圧シリンダ５の作動制御が不能となった場合、またオー
ト・ドライブ機構が作動されない場合には電磁安全弁５
６が開かれた状態にあるので、空圧シリンダ５のぎスト
ンロッド３１は最収縮の状態にあ）、この空圧シリンダ
５が通常のアクセルペダル６の踏込操作に何ら支障を及
はすものではないことはもちろんである。

このように上記実施例の空圧シリンダ５によれば、ピス
トン２６がリング２７を介してシリンダ本体２０つまシ
カパー２２の内周面を軸方向に摺動案内されることから
、別にピストンロッド３ノを支持する軸受を設けなくて
もピストン２５の調心を良好になすことができる。よっ
て、軸受を用いた空圧シリン？に比べても部品点数を減
少できることから、その構造が簡単となり、またその製
造コストの点からみても安価となる。

また、ピストンロッド３１に半径方向の力が加わると、
この力は上記リング２７を介して支持されることになる
が、この場合リング２７とカバー２２との間の隙間が小
さく、またこのリング２７がぎストン２５自体に設けら
れていることから、ピストン２５の半径方向の偏心を小
−さく抑えることができる。よって、ペローフラム２８
に無理な力が加わったυ、またこのペローフラム２８が
シリンダ本体２０の内周面と接触して損傷したシするの
を防止できるので、ペローフラム２８の耐久性を高める
ことができる。

さらに、リング２７自体は自己潤滑性を有する合成樹脂
で形成されているので、摺動摩耗を小さく抑えることが
でき、スティック・スリップ、ヒステリシスなどを防げ
る利点も有する。

なお、この発明は上記一実施例に制約されるものでは々
い。例えば、上記実施例ではピストン２５に別体のリン
グ２７を取着して摺ヰ部を設けたが、このピストン２５
自体を自己潤滑性を有する合成樹脂で形成し、その外周
面の一部に一体の摺接部を形成するようにしてもよい。

また、この発明のベローフラム形空圧シリンダは自動車
のオート・ドライブ機構のみに適用されるものではなく
、各種分野の空圧回路に適用可能である。

以上説明したようにこの発明によれば、ピストンの外周
に慴接部を設けてこのピストン及びピストンロッドの軸
方向の移動案内をガすようにしたので、ピストンロッド
を支持する軸受を設ける必要がなくなシ、その構造は簡
単なものとなる。また、ピストン自体に摺蟲部が設けら
れていることから、このピストンの径方向の偏心を小さ
く抑えてペロー７ラムの耐久性をも高めることができる
など、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図はオート・ド
ライブ機構の概略図、第２図は第３図のｎ−ｏ−ｎ線に
沿う断面図、第３図は第２図中■方向からの矢視図、第
４図はリングの斜視図である。 ２０・・・シリンダ本体、２５・・・ピストン、２７・
・・リング（摺接部）、２８・・・ペローフラム、３１
・・・ピストンロッド・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダ本体内をペロー７ラムによシ区画して圧力室を
   形成し、この圧力室の圧力変化に応じて上記ペローフラ
   ムを変形させることにより、シリンダ本体内のピストン
   及びピストンロッドを軸方向に移動させるようにしたベ
   ローフラム形空圧シリンダにおいて、上記ピストンの外
   周に上記シリンダ本体の内周面に摺接される摺接部を設
   け、との摺接によりピストン並びにピストンロッドの移
   動案内をなすことを特徴とするベローフラム形空圧シリ
   ンダ。