JPS6216321B2

JPS6216321B2 -

Info

Publication number: JPS6216321B2
Application number: JP57108614A
Authority: JP
Inventors: Haa Kaizaa Jiikumunto
Original assignee: PUROMA PURODEYUKUTO UNTO MARUKETEINKU GmbH
Current assignee: PUROMA PURODEYUKUTO UNTO MARUKETEINKU GmbH
Priority date: 1981-06-25
Filing date: 1982-06-25
Publication date: 1987-04-11
Also published as: EP0069199B1; ZA823755B; JPS6367041B2; DE3124878C1; EP0069199A1; JPS62155307A; JPS5850302A; ATE10128T1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ピストン・シリンダ装置に係り、特
に、ピストンが軸方向に延出したピストンロツド
を備えずシリンダが軸方向に沿うスリツトを備え
て、力ないし運動を伝達するためにピストンに取
付けられた運動伝達部材がそのスリツトを介して
側方に延出した形式のピストン・シリンダ装置に
関する。そして、このようなピストン・シリンダ
装置においてはピストンの運動に際して軸方向に
沿うスリツトから圧力流体が逃げないようにする
ための手段が講じられている。

このようにピストンロツドを用いない形式の装
置は、特に、次のような利点を有する。すなわ
ち、この装置では長手方向のスペースがわずかで
済むと共に、それに加えてシリンダから延出した
ピストンロツドに係わる問題が避けられる。例え
ば、ピストンロツドに加わる衝激によつて当該ロ
ツドが曲がるなどの問題である。また、作動油と
か気体よりなる圧力流体によつて、ピストンに加
わる力は、ピストンによつて直接、シリンダの長
手方向に沿うスリツトによつて案内されると共に
外方に延出した運動伝達要素に直接伝達される。
ここにおいて、運動伝達要素を突出させるスリツ
トはシールされなければならない。シリンダ内部
の圧力空間のシールは、ピストンとシリンダ内面
との間においては、ピストンに形成されたシール
リング又はシールスリーブによつてなされる。ま
たシリンダの長手方向のスリツトについては、帯
状をなすシール部材によつてシールされ。そのシ
ール部材は圧力の加わらない領域においてピスト
ンのシール部材と運動伝達要素との間において案
内される。

ところで、このようなピストン・シリンダ装置
では、シリンダにその軸方向に沿つたスリツトが
形成されるため、このシリンダ内に圧力が作用し
た場合、このスリツトの幅が拡がるようにこのシ
リンダが拡径しやすい不具合がある。このような
シリンダの拡径によつて、ピストンの外周面との
間に隙間が形成され、シールが損なわれる不具合
を生じる。このような不具合を防止するには、シ
リンダの肉厚を大きくし、その剛性を高める必要
があるが、このようにするとシリンダの重量およ
び寸法がきわめて大きくなる不具合を生じる。

本発明は以上の事情にもとづいてなされたもの
で、内圧によつてシリンダが拡径するのを防止し
たピストン・シリンダ装置を提供することを目的
とする。

本発明は、シリンダのスリツトを通つて外部に
突出し、ピストンの動きを外部に伝達する運動伝
達要素にヨークを形成し、このヨークはシリンダ
の側面の一部を囲むように垂下した一対の脚部を
備えている。また、このシリンダの外側面にはそ
の軸方向に沿つてガイドレールを形成する案内溝
が形成され、また上記ヨークの脚部には案内部材
が設けられ、この案内部材は上記案内溝に摺動自
在に嵌合し、これら案内溝と案内部材とによつて
係合案内手段を構成している。したがつて、この
シリンダを拡径させようとする荷重は、上記係合
案内手段を介してヨークの脚部に伝えられ、この
ヨークによつて支持される。よつて、このシリン
ダの拡径を防止することができるものである。

以下、図に従つて本発明の実施例を説明する。
シリンダ１には、偏心状態で設けられたシリンダ
室２が形成されている。このシリンダ室２は、シ
リンダ１の対称軸線１ａに対して偏心した軸線２
ａ（第１図）を有する。シリンダ１には、互いに
平行をなす平坦な上方端面１ｂと下方端面１ｃが
形成されている。そして、このシリンダには長手
方向に沿うスリツト３が形成されている。また、
このシリンダ１は端部カバー４により、その両端
部が閉鎖されている。このカバー４は耐圧シール
によつてシールされている。ピストン５はシリン
ダ１内でスライド可能で、その両端面にはリング
状のシール・スリーブ６，７を有する。このスリ
ーブ６，７によりシリンダ室２の内周壁面に対す
るシールがなされる。ピストン５の両端部に拡径
して形成されたピストンヘツドの間の領域８は小
径の棒状に形成されている。また、第２図で示す
ように、力と運動を伝えるための運動伝達要素９
がピストンの上記小径領域８に、たとえば、ねじ
等によつて固定されている。当該要素９は、スリ
ツト３を介して、そのスリツトに対して横方向に
若干の遊びを持つて外方に突出し、その外方突出
部分はリブ１０として構成され、そのリブの外方
端にはヨーク１１が連結されている。ヨーク１１
はシリンダ１の上方領域を囲うように横方向に延
出している。ヨーク１１には、互いに平行に離間
した一対のフランジ１２が一体に設けられ、この
フランジ１２を介して要素９及びピストン５が図
示しない外部の装置に連結される。両端部のカバ
ー４とスリーブ６，７で囲まれたピストンヘツド
の端面との間は圧力室１９に形成され、この圧力
室１９，２０に圧力流体が導入されると、ピスト
ン５がスライドし、その運動が運動伝達要素９及
びフランジ１２を介して外部装置に伝えられる。
なお、このピストンは２重ヘツド形の構造であ
る。

ヨーク１１は、その横断面形状が略Ｕ字形をな
し、その両側より垂下した脚部１３にはそれぞ
れ、帯状の案内部材１４が取付けられている。そ
して、これら案内部材１４は、シリンダの外側壁
に形成されガイド・レールを構成する案内溝１６
内に係合しており、これらの構内でスライドし得
るようになつている。案内部材１４の位置は、調
整手段を構成する保持ねじ１５により調整され
る。一対の脚部１３は、第２図に鎖線で示すよう
に、変形例として、下方端面１ｃに向つて更に延
出した構成とすることもできる。これは変形例で
あるから、第２図には、一方の脚部１３について
のみ案内部材１４ａ及びねじ１５とともに示して
ある。延長部１７は案内部材１４ａを保持し、そ
の部材はねじ１５によつて保持されている。左右
の案内部材１４、又、変形例の場合には更に追加
の案内部材１４ａは、運動伝達要素９を平行に運
動させるように案内するとともに、同時に、シリ
ンダ１内に圧力が作用した場合にシリンダ１が拡
張してスリツト３が広がるのを防ぐ働きもなす。

スリツト３は、２つの要素よりなるシール構
成、すなわち、第１の可撓性内側シール部材１８
と第２の可撓性外側シール部材２７（第１，３及
び４図参照）によりシールされている。これらシ
ール部材１８，２７は端部カバー４に固定されて
いる。内側シール部材１８はスリツト３を、ピス
トン５とそれぞれの端部カバー４との間に形成さ
れた圧力室の領域でシールする。従つて、室１
９，２０に加圧流体が入つた際、各室は完全にシ
ールされる。上記内側シール部材１８はシリンダ
１の全長にわたつて延びている。第３図及び第４
図に示すように、シール部材１８は案内本体を構
成する断面がほぼ矩形状の案内本体２１を有す
る。その案内本体２１はシール面２２（第３図）
を形成する長手方向に沿う溝の基部に装着される
とともにこの溝に形成された案内面２３により案
内される。ピストンに面するシール部材１８の側
には弾性シール舌片２４が一体に形成され、その
舌片は、くさび状に傾斜した態様をなし、舌片の
基端部がシール部材に連結され、先端部がシリン
ダ室２の壁面１０２に滑らかに沿うような面にな
つている。すなわち、シール舌片２４は案内本体
２１の根元部分２５′に連結され、このシール部
材全体は合成樹脂で一体に成形される。シール舌
片２４は、シリンダ室２の壁面１０２に機械加工
により形成されたシール面２５にぴつたりと係合
している。シール部材１８の舌片２４はシリンダ
室２の壁面１０２の円周に整合するように隙間な
くシール面２５に係合することが望ましい。

シール部材１８の上側、すなわち、案内本体２
１よりも上方の部分には、その中央部に長手方向
に沿つて、リブ２６が形成され、そのリブ２６
は、シリンダ室２の中央の長手方向に沿う対称軸
線２ｂに関して対称状態で、長手方向に沿うスリ
ツト３内に挿入されている。リブ２６はシール部
材１８と一体に構成するのが望ましい。また、こ
のスリツト３の外側部は、帯状をなす可撓性に富
む弾性合成樹脂製カバー２７により閉鎖されてい
る。そのカバー２７は、シリンダ１の全長にわた
つて設けられるとともに両端部がカバー４に取付
けられている。カバー２７は断面がほぼ矩形をな
し、シリンダ１の上方端面１ｂに形成された長手
方向に沿う溝２８内に収容されている。そして、
スリツト３は溝２８の底面から下方に形成されて
いる。カバー２７は下方に垂下した一対の脚２９
を一体に有し、その間に長手方向に沿う断面Ｕ字
形の溝３０が形成され、この溝３０内に上記シー
ル部材１８のリブ２６が嵌合している。このリブ
２６およびＵ字形の溝３０はカバー２７およびシ
ール部材１８の全長にわたり形成されている。そ
して、これらリブ２６と溝３０及び脚２９によつ
て突起と溝とよりなる係合手段を構成する。

内側シール部材１８のリブ２６の態様は第４図
から最もよく理解される。第４図において、横方
向に広がつた本体２１から立上つたリブ２６の両
側には垂直な側面３１が形成され、その側面の上
端より上方にかけて外方傾斜したくさび状の部分
３２が形成されている。そのくさび状部分３２の
上方には、断面がおおむね台形状の上端部２３が
形成されている。従つて、リブ２６は、全体に断
面形で見て、拡大したヘツド部分をもつとともに
上端面が面取りを施した態様をなす。この面取り
部分は平坦な面でも、丸みを持つた面でもよく、
リブ２６を溝３０内に容易に嵌入させる働きをす
ればよい。このリブ２６の形状に対応して、溝３
０は垂下した一対の脚２９を下端部において内側
に若干拡大して溝３０の開口を閉じるような態様
で形成されている。この脚２９の下端部がリブ２
６の拡大したヘツド部分のまわりにぴつたりと係
合してリブ２６を把持する。

リブ２６は、第４図に示すように、カバー２７
の脚２９が横方向に弾性により変形するので、溝
３０内に連続的に押込めることができる。そし
て、リブ２６が溝３０に嵌合した状態において、
脚２９上のくさび状の面３４とリブ２６上のくさ
び状の面３２が解離可能な嵌合構造を構成するの
で、カバー２７とシール部材１８とは、漏れのな
い確実な連結がなされる。リブ２６のヘツドの面
取り部分３３は、前述したようにリブ２６を溝３
０内に嵌入させ易い効果をもつ。リブ２６の垂直
な側面３１と脚２９の内側の側面３４ａとが、嵌
合時に互いに係合して、くさび状部分３２，３４
の相互係合をより確実に保持する。

なお、シール構造部分については種々の変形例
が考えられる。たとえば、図示のリブ２６を１つ
のみ設ける代りに複数個、互いに平行に設け、そ
れに対応して溝３０も複数個設けてもよい。又、
リブ２６と溝３０を反対にていリブをカバー２７
上に設け、溝を形成する脚をシール部材１８に設
けてもよく、この反対構成の場合にも、リブ及び
溝を複数個設けるようにできる。更に又、シール
部材１８及びカバー２７の両方から複数個のリブ
を突出させて相互に係合させることによつてリブ
と溝との組合せを構成することもできる。

また、上記運動伝達要素９の内側面には軸方向
に沿つて開口３５（第１図および第２図）が形成
されている。そして、この要素９が存在する部分
では、上記シール部材１８とカバー２７とは互に
分離され、シール部材１８は上記開口３５内を通
つて軸方向に延在し、またカバー２７はこの要素
９の外側面の一体のフランジ１２間を通つて軸方
向に延在している。したがつて、この運動伝達要
素９は、シール部材１８とカバー２７とを分離
し、またふたたび嵌合しながら軸方向に移動する
ことができる。この要素９のうち、その外側面と
上記開口３５の底面との間の部分は、長手方向に
沿う断面において、くさび形をなし、細長い２重
のくさび形本体３６を形成しており、このくさび
形本体３６は要素９の中心を通る中央面（第１
図）に対して対称である。この２重のくさび形本
体３６は、その上面でカバー２７を案内する。こ
のくさび形本体３６は分離したシール部材１８と
カバー２７の間に通されている。また、要素９の
端部には、第１図で示すように、外側シール部材
を構成するカバー２７を押圧する加圧部材３７が
おかれ、この加圧部材はシリンダ１の上方端面１
ｂにある溝２８に向つてカバー２７を押圧する。
この加圧部材３７は、ローラや円形のピンなどで
構成され、ピストン５の両端のヘツド部分の上方
に位置するのが望ましい。

動作説明：ピストン５の両側における圧力室１
９，２０の領域において、外側シール部材を構成
するカバー２７と内側シール部材を構成するシー
ル部材１８は、リブ２６と溝３０の相互係合によ
つて、第３図に示すように、係合状態にある。す
なわち、リブ２６と溝３０とがスリツト３内で係
合することによつて、内側シール部材１８は外側
のカバー２７により保持されている。そして、こ
の状態では、シール部材１８は、シリンダ室２の
壁面１０２のシール面２５に係合している。ま
た、このシール部材１８の案内本体２１は溝の底
面に形成された上記シール面２２と係合し、ま
た、この溝の側方の案内面２３はこのシール部材
１８が側方にずれないように案内している。

加圧流体は、端部カバー４に形成された慣用構
成の端部接続端（図示せず）を介して室２０内に
導入される。他方の室１９は排出側に通じてい
る。この加圧流体は、液体又は気体のどちらでも
あり得る。そして、この導入された加圧流体によ
つて第１図の位置からピストン５が左方へ移動す
る。この移動の際、くさび形本体３６はその左端
部の箇所すなわちピストン５のヘツド間の領域８
の圧力のかからない領域において、カバー２７と
シール部材１８とを互いに引き離し、シール部材
１８のリブ２６をカバー２７の溝３０から離脱さ
せる。この場合、第４図で示すように、一対の脚
２９は側方に弾性変形する。また、左側の加圧部
材３７は、ピストン５のヘツド部に装着されてい
るピストン・リングすなわちシール・スリーブ６
との間で上記シール部材１８とカバー２７とを挾
圧し、リブ２６と溝３０との嵌合がピストンの左
側、すなわち圧力室１９の領域で不用意に解除さ
れてしまうのを防止する。

また、第１図において、ピストン５の右手側の
領域では、ピストン５のヘツドに装着されている
シール・スリーブ７と加圧部材３７との間でカバ
ー２７とシール部材１８とを挾圧するので、この
ピストン５の右側領域では、リブ２６が溝３０に
嵌合する。このシール部材とカバーとの分離およ
び嵌合は運動伝達要素９の移動にともなつて連続
的になされるので、圧力室１９，２０は常に確実
にシール状態に維持される。

上述とは逆の動作の場合、すなわち、室１９に
圧力が加わり、他方の室２０が排出側に通じてい
る場合、ピストンは前述とは反対の方向、すなわ
ち右方に同様の態様で移動する。この場合も、上
記と同様に室２０からの圧力のかからない流体の
漏れは避けられる。

運動伝達要素９は、単一のユニツト構造である
ことが望ましい。もちろん、当該要素を構成部分
１０，１１，１２，１７毎に別々の構成としてそ
れらを互いにねじで連結するか、又は、溶接して
一体にしてもよい。

シリンダの側壁に長手方向に沿つて形成された
案内溝１６は、断面において頂点が互いに内側に
向くような三角形状をなすとともにシリンダの全
長にわたつて互いに平行に設けられている。帯状
の案内部材１４は溝１６に正確に係合するように
構成するのが望ましい。案内部材１４は三角形状
の溝１６に対応する断面三角形状の突出部を有す
るとともに全体として概略プリズム状をなし、ヨ
ーク１１に形成された脚部１３に形成された溝に
取付けられている。案内部材１４は、強度が高く
低摩擦性の材料、たとえば合成樹脂、好ましくは
テフロン（商品名）で形成される。ねじ１５の螺
進させることによつて、案内部材１４の位置を溝
１６に対して調整することができる。

このような案内部材１４を用いる代りに、他の
構成として、ローラまたはローラ軸受を用いるこ
ともできる。又、案内部材１４をシリンダ１に設
けるとともに案内溝１６をヨーク１１の脚部１３
に設けるような逆の構成でもよい。

ピストン５の運動に基づく力は、運動伝達要素
９に直接、伝達される。横方向の力やトルクは、
案内溝１６と案内部材１４との嵌合により受け止
められるので、シリンダ内でのピストン５の運動
は損われず、シリンダ１のスリツト３が開くよう
なこともない。案内部材１４は、シリンダの上方
端面１ｂと対称軸線１ａとの間におくのが望まし
く、おおむね、スリツト３の下端位置に対応する
レベル位置におくのが、より望ましい。上記のよ
うに位置づけると、ヨーク１１内の案内部材１４
が、シリンダ１をスリツト３のところで押圧する
ので、スリツト３の拡張が一層おさえられる。従
つて運動伝達要素９は、ヨーク１１がシリンダ１
を囲つた状態で案内部材１４が溝１６に係合して
いるので、シリンダの寸法を維持する働きをなす
とともにシリンダの拡張をもおさえる。

シリンダ１に形成された左右の案内溝１６は、
互いに約90度の角度（α）をなすような横方向の
面（第２図）を有する。従つて、これら各面は垂
直な対称軸線２ｂに対し、約45度をなす。このよ
うな構成とすれば、運動伝達要素９の半径方向の
力を均等にうけることができるとともに案内溝１
６による正確な案内を確実にすることができる。

内側シール部材１８と、外側シール部材を構成
するカバー２７は、ピストン５の左右の領域すな
わち圧力室１９，２０の領域においては常に対応
するシール面２２，２５，２８に係合しているの
で、内側シール部材１８の垂れ下りや、カバー２
７の座屈が確実に防止される。この利点は、シリ
ンダが相当に長い場合に有利である。シリンダが
長くなるほど従来構造では、長いピストン・ロツ
ドを用いねばならず問題がより大きくなるのでシ
リンダが長い場合ほど本発明の効果は大となる。
又、内外のシール部材はスリツト３を介して直
接、互いに嵌合して固定されているので、別途の
保持部材を要しない。従つて、製作費も全体的に
安くなる。また、内側シール部材１８に案内本体
２１及びシール舌片２４を形成することによつ
て、シリンダの圧力室１９，２０のシールがより
確実となり、相当の圧力の作動流体が導入されて
も漏れは生じない。左右のシール舌片２４は、シ
ール部材１８の本体２１との間に弾性的連結部２
５′を有するので、弾性に富み、シール舌片がシ
リンダ室２の壁面１０２に正確に適合するので、
シリンダの径が相当に大きくても十分なシール効
果が得られ。

内外のシール部材１８，２７は弾性に富む合成
樹脂でつくられるのが望ましい。使用する合成樹
脂は、機械的強度と使用流体に対する化学的影響
などを考慮して選ばれる。又、合成樹脂の代り
に、布地で補強されたゴム材料を用いることもで
きる。

以上、本発明は図示の実施例に限定されず、
種々の変形例をも含み得るものである。

上述の如く、本発明は運動案内要素にヨークを
形成し、このヨークの両脚部に案内部材を設け、
またシリンダの外側面に案内溝を形成し、上記ヨ
ークの案内部材をこの案内溝内に摺動自在に嵌合
させ、これら案内溝と案内部材とで係合案内手段
を構成したものである。したがつて、このシリン
ダを拡径させようとする荷重はこの係合案内手段
を介してヨークに伝えられ、このヨークによつて
支持される。よつて、このシリンダの拡径が防止
され、このシリンダを不必要に肉厚かつ大形化し
なくてもすむ等、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のピストン・シリンダ
装置の概要を示すための軸方向に沿う断面図、第
２図は第１図の−線に沿つて破断して見たピ
ストン・シリンダ装置の拡大斜視図、第３図は第
１図の−線に沿つて破断して見たピストン・
シリンダ装置の部分的拡大斜視図、第４図は第１
図に示すピストン・シリンダ装置のうちのシリン
ダの構成及び運動手段の案内との関連で説明され
るシール構造部分の斜視図である。１……シリンダ、３……スリツト、５……ピス
トン、９……運動伝達要素、１４……案内部材、
１８……内側シール部材、２７……カバー。

Claims

【特許請求の範囲】１両端が閉鎖された長尺の管状シリンダ１と、
当該シリンダ内でスライド可能な長尺なピストン
５と、そのシリンダの壁１０２を介してその軸線
に沿つて長手方向に形成されたスリツト３と、前
記ピストン５に取り付けられると共に当該ピスト
ンとシリンダとの間の相対的運動を外部装置に伝
達するために前記スリツトを介してシリンダの壁
１０２の外方に延出した運動伝達要素９，１２
と、上記スリツトの全長にわたつて設けられシリ
ンダ内に形成された圧力室１９，２０の領域で前
記スリツトを閉成して弾性的シールをなすための
シール手段とを備え、前記運動伝達要素がシリン
ダ１の外部でシリンダに沿つて横方向に延出した
ヨーク１１を有し、このヨーク１１はシリンダ１
の横方向の外壁面の一部を囲むように垂下した脚
部を備え、またこのヨークとシリンダとの間に設
けられ、かつシリンダに形成された上方端面１ｂ
とシリンダの軸方向の対称軸線２ａとの間に配置
された係合案内手段を備え、この係合案内手段
は、上記シリンダ１の外壁面に設けられ、ガイド
レールを構成する案内溝と、上記ヨーク１１の脚
部に設けられ、上記案内溝に対応する断面形状を
なしこの案内溝に摺動自在に嵌合する案内部材１
４とから構成され、この案内手段を介して、シリ
ンダ内の圧力によつてこのシリンダが前記スリツ
トの幅を拡げるように拡径しようとする荷重を前
記ヨークに支持させることを特徴とするピスト
ン・シリンダ装置。２前記案内溝および案内部材が前記対称軸線の
上方および下方に、複数設けられてなる特許請求
の範囲第１項記載のピストン・シリンダ装置。３前記案内溝は、シリンダを通る長手方向の中
央面２ｂに対して約45゜の角度（α）を形成する
面内に位置してなる特許請求の範囲第１項記載の
ピストン・シリンダ装置。４前記案内部材は耐摩耗性で低摩擦性の合成樹
脂よりなる特許請求の範囲第１項記載のピスト
ン・シリンダ装置。５前記ヨーク１１において前記案内部材の位置
を調整する調整手段１５が設けられ、当該調整手
段によつて案内溝に対する案内帯の相対的な位置
を調整をなすようにしてなる特許請求の範囲の第
１項記載のピストン・シリンダ装置。６前記係合案内手段は案内溝と、当該案内溝の
転動係合可能な低摩擦部材とよりなる特許請求の
範囲第１項記載のピストン・シリンダ装置。７前記係合案内手段は、前記スリツト３の開放
端とシリンダ２の横方向の対称軸線２ａとの間に
置かれてなる特許請求の範囲第１項記載のピスト
ン・シリンダ装置。