WO2012127980A1 - 流体圧シリンダのピストン軸受け構造 - Google Patents

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backup
ring
groove
piston
wear ring
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大輔 末吉
榎本　博幸
智子 今堀
周作 齋田
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カヤバ工業株式会社
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    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
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    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings

Definitions

  • the present invention relates to a piston bearing structure of a fluid pressure cylinder in which a piston is supported by a cylinder tube.
  • a piston bearing structure of a fluid pressure cylinder there is one in which a piston is supported by a cylinder tube via one seal ring and two wear rings sandwiching the seal ring.
  • JP2010-14201A and JP2008-138805A disclose a seal ring having an X-shaped cross-sectional shape having two pairs of lips protruding on the inner and outer circumferences.
  • this type of wear ring performs a backup function for supporting the seal ring lip so as not to protrude from the housing groove, and a bearing function for supporting the piston slidably with respect to the cylinder tube.
  • a gap is defined around the wear ring, so that a pressure difference between the piston and the cylinder tube and on both sides of the wear ring is suppressed. The deformation is prevented by the difference.
  • a backup wear ring having an L-shaped cross-section having a backup ring portion that performs a backup function and a wear ring portion that performs a bearing function may be used.
  • the wear ring part is provided with an abutment gap
  • the backup ring part is bias-cut to make an abutment gap, so that the backup wear ring is located between the piston and the cylinder tube when the hydraulic cylinder is extended or contracted. It is conceivable to suppress the pressure difference between the two sides.
  • the piston may be inclined with respect to the center axis of the cylinder tube.
  • the mouth gap may be blocked.
  • An object of the present invention is to provide a piston bearing structure for a fluid pressure cylinder that can prevent pressure accumulation even when a backup wear ring having an L-shaped cross-section is used.
  • a piston bearing structure of a hydraulic cylinder in which a piston is supported by a cylinder tube, the seal ring being accommodated in the piston housing groove and slidably contacting the cylinder tube, and the housing groove
  • Two backup wear rings that sandwich the seal ring and are in sliding contact with the cylinder tube, and the housing groove includes a deep groove that accommodates the seal ring, and two grooves that extend in connection with both sides of the deep groove.
  • a backup wear ring having an L-shaped cross section having a wear ring portion that is received in the shallow groove and receives the load of the piston, and a backup ring portion that is received in the deep groove and faces the seal ring.
  • the wear ring part has a pair of joint end parts forming a joint gap, and the backup ring part is a pair of abutting each other
  • the backup wear ring has a pressure relief groove extending across the backup ring part and the wear ring part against the receiving groove, and the pressure relief groove is formed between the piston and the cylinder tube.
  • a piston bearing structure of a fluid pressure cylinder communicating between both sides of a backup wear ring therebetween.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fluid pressure cylinder showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a fluid pressure cylinder in which a part of FIG. 1 is enlarged.
  • FIG. 3 is a perspective view of the backup wear ring.
  • FIG. 4 is a side view of the backup wear ring.
  • FIG. 5 is a side view of backup wear ring according to another embodiment.
  • FIG. 6 is a side view of backup wear ring according to another embodiment.
  • the fluid pressure cylinder 1 and 2 are longitudinal sectional views showing a part of a fluid pressure cylinder (hydraulic cylinder) 1.
  • the fluid pressure cylinder 1 is used as an actuator that drives a load of, for example, a work machine, a construction machine, another machine, or a facility.
  • the fluid pressure cylinder 1 uses oil as a working fluid.
  • a working fluid liquid
  • a water-soluble alternative liquid may be used.
  • the fluid pressure cylinder 1 includes a cylindrical cylinder tube 2, a piston 3 slidably housed inside the cylinder tube 2, a piston rod 7 connected to the piston 3, and a piston rod 7 with respect to the cylinder tube 2.
  • a cylinder head that slidably supports the cylinder head.
  • the cylinder tube 2, piston rod 7, piston 3, and cylinder head are arranged coaxially with respect to the central axis P.
  • the inside of the cylinder tube 2 is partitioned by a piston 3 into a fluid pressure chamber 5 on the rod side and a fluid pressure chamber 6 on the end side.
  • the fluid pressure chamber 5 on the rod side and the fluid pressure chamber 6 on the end side communicate with the fluid pressure unit via a pipe.
  • the single-acting fluid pressure cylinder 1 is extended by introducing a pressurized working fluid supplied from a fluid pressure unit into an end-side fluid pressure chamber 6, and the pressurized working fluid is moved to a rod-side fluid pressure chamber. By being introduced into 5, the contraction operation is performed.
  • a backup wear ring (wear ring) 20, a seal ring 50, and a backup wear ring (wear ring) 20 are interposed between the outer periphery of the piston 3 and the inner peripheral surface 2i of the cylinder tube 2 in order from the top in FIG. .
  • An accommodation groove 11 extending in an annular shape is formed on the outer peripheral surface 3 o of the piston 3, and each backup wear ring 20 and the seal ring 50 are accommodated in the accommodation groove 11.
  • the housing groove 11 has one deep groove 13 and two shallow grooves 12 that extend in connection with both side portions of the deep groove 13.
  • a seal ring 50 is accommodated in the central deep groove 13, and each backup wear ring 20 is accommodated across the deep groove 13 and the upper and lower shallow grooves 12.
  • the shallow groove 12 and the deep groove 13 have an L-shaped cross-sectional shape in which two rectangles are combined.
  • the bottom surface 12a of the shallow groove 12 and the bottom surface 13a of the deep groove 13 are each formed in a right cylindrical surface shape with the central axis P as the center.
  • the side surface 12b of the shallow groove 12 and the both side surfaces 13b of the deep groove 13 are formed in a planar shape that is substantially orthogonal to the central axis P, respectively.
  • the seal ring 50 has an X-shaped cross section and is formed in an annular shape.
  • the seal ring 50 is formed in a substantially line-symmetric shape having two pairs of lips 51 and 52 projecting on the inner and outer peripheries.
  • the seal ring 50 is formed of a resin material such as urethane rubber.
  • the lip 51, 52 expands due to the elastic restoring force and fluid pressure, the inner lip 51 contacts the bottom surface 13a of the deep groove 13 over the entire circumference, and the outer lip 52 is entirely It slidably contacts the inner peripheral surface 2i of the cylinder tube 2 over the circumference.
  • the seal ring 50 seals between the fluid pressure chamber 5 on the rod side and the fluid pressure chamber 6 on the end side.
  • an O-ring having a substantially circular cross-sectional shape may be used as the seal ring 50.
  • the backup wear ring 20 has an L-shaped cross section and is formed in an annular shape.
  • the backup wear ring 20 includes a wear ring portion 21 that is accommodated in the shallow groove 12 and receives the load of the piston 3, and a backup ring portion 31 that is accommodated in the deep groove 13 and faces the seal ring 50.
  • the backup wear ring 20 is formed of a resin material such as nylon, for example, and has higher rigidity than the seal ring 50.
  • FIG. 3 is a perspective view of the backup wear ring 20.
  • the wear ring part 21 is formed in a ring shape having a joint gap 22 defined by the joint end parts 21m and 21n.
  • the backup wear ring 20 is fitted in the receiving groove 11 in a state where the opening gap 22 is widened.
  • the wear ring portion 21 has a rectangular cross-sectional shape that is one side of an L shape, and has an inner peripheral surface 21i, an outer peripheral surface 21o, and a side surface 21j.
  • the inner peripheral surface 21i and the outer peripheral surface 21o are each formed in a right cylindrical surface centered on the central axis P.
  • the side surface 21j is formed in a planar shape that is substantially orthogonal to the central axis P.
  • the joint end portions 21m and 21n of the wear ring portion 21 are formed in a planar shape facing each other.
  • the backup wear ring 20 has an elastic restoring force that tries to open radially outward in the assembled state interposed in the cylinder tube 2, and the end portion of the mating end is caused by this elastic restoring force.
  • 21 m and 21 n are separated from each other to define the opening gap 22.
  • the wear ring portion 21 Since the wear ring portion 21 is formed with a thickness (diameter dimension) larger than a depth (diameter dimension) of the shallow groove 12, the outer peripheral surface 21o extends from the housing groove 11 in the outer diameter direction of the piston 3. It protrudes and the outer peripheral surface 21 o is in sliding contact with the inner peripheral surface 2 i of the cylinder tube 2. Thereby, the wear ring part 21 fulfill
  • the backup ring portion 31 has a rectangular cross-sectional shape that is one side of an L-shape, and includes an inner peripheral surface 31i, an outer peripheral surface 31o, a back surface (side surface) 31j, and a backup surface (side surface) 31k.
  • the inner peripheral surface 31 i and the outer peripheral surface 31 o are each formed in a right cylindrical surface centered on the central axis P.
  • the outer peripheral surface 31o is continuous with the outer peripheral surface 21o of the wear ring portion 21 without a step.
  • the back surface 31j and the backup surface 31k are formed in a planar shape that is substantially orthogonal to the central axis P.
  • the backup wear ring 20 supports the lip 52 of the seal ring 50 pressed against the backup surface 31k so as not to protrude to the inner peripheral surface 2i side of the cylinder tube 2, and the lip 51 protrudes to the bottom surface 13a side of the deep groove 13.
  • the backup function is supported so that there is no.
  • the backup ring portion 31 has a pair of bias cut end portions 31m and 31n that come into contact with each other. Since the end faces 31m and 31n of the bias cut end are formed in a tapered shape whose end faces are inclined with respect to the central axis P, the end faces remain in contact with each other even when the backup wear ring 20 opens radially outward. It is held and there is no gap between them. Thereby, the backup ring part 31 fulfill
  • the seal ring 50 is formed with an annular chamfered portion at the tip corners of the inner and outer peripheral lips 51 and 52.
  • a chamfered portion 51 a is formed at the tip of the inner peripheral lip 51.
  • the chamfering width T is a distance from the bottom surface 13 a of the deep groove 13 to the outer peripheral end of the chamfered portion 51 a in a state where the seal ring 50 is interposed in the housing groove 11.
  • the chamfering width T is arbitrarily set.
  • the backup wear ring 20 is configured such that the outer peripheral surface 31 o of the backup ring portion 31 is in contact with the inner peripheral surface 2 i of the cylinder tube 2 and the inner peripheral surface 31 i of the backup ring portion 31 and the deep groove 13 A gap of the clearance S is provided between the bottom surface 13a.
  • the backup wear ring 20 has its outer peripheral surfaces 21 o and 31 o slidably contact the inner peripheral surface 2 i of the cylinder tube 2 by its elastic restoring force, and the inner peripheral surfaces 21 i and 31 i are the bottom surfaces of the shallow grooves 12. 12a, away from the bottom surface 13a of the deep groove 13.
  • the working fluid can pass through the gaps defined between the inner peripheral surfaces 21i and 31i and the bottom surface 12a of the shallow groove 12 and the bottom surface 13a of the deep groove 13, so that the backup wear ring 20 and the seal ring 50 The working fluid is not confined during this period.
  • the piston 3 is inclined with respect to the central axis P, so that the outer peripheral portion of the backup ring portion 31 is in sliding contact with the inner peripheral surface 2i of the cylinder tube 2 over the entire circumference.
  • the back surface 31j of the backup ring portion 31 contacts the side surface 13b of the deep groove 13 over the entire circumference. As a result, the gap between the bias cut end portions 31m and 31n may be closed.
  • the pressure relief groove 40 is formed in the backup wear ring 20.
  • the pressure relief groove 40 communicates both sides of the backup wear ring 20 between the piston 3 and the cylinder tube 2.
  • the pressure relief groove 40 extends from the inner peripheral surface 31 i of the backup ring portion 31 to the rear surface 31 j and the inner peripheral surface 21 i of the wear ring portion 21 so as to bend and extend to the side surface 21 j. Formed.
  • the pressure relief groove 40 has one end 40 a that opens to the backup surface 31 k of the backup ring portion 31, and the other end 40 b that opens to the outer peripheral surface 21 o of the wear ring portion 21.
  • the pressure relief groove 40 has a substantially semicircular cross-sectional shape as shown in FIG.
  • the opening width of the gap provided between the inner peripheral surface 31 i of the backup ring portion 31 and the bottom surface 13 a of the deep groove 13 is defined as the inner peripheral clearance S of the backup ring portion 31. If the distance from the chamfered portion 51a of the lip 51 of the seal ring 50 to the outer peripheral end of the chamfered portion 13a is the chamfer width T, the depth U of the pressure relief groove 40 is set to satisfy the following equation. U + S ⁇ T (1) U ⁇ TS
  • the depth U of the pressure relief groove 40 is set to be smaller than the difference between the chamfering width T and the inner circumferential clearance S of the backup ring portion 31.
  • the lip 51 faces so that a part of the chamfered portion 51 a covers the opening of the pressure relief groove 40, and a part of the lip 51 can be prevented from protruding into the pressure relief groove 40.
  • Each pressure relief groove 40 is formed at a position having an angle of about 90 degrees with respect to the abutment gap 22 around the central axis P.
  • one pressure relief groove 40 may be formed in the backup wear ring 20.
  • the pressure relief groove 40 is formed at a position having an angle of about 180 degrees with respect to the abutment gap 22 around the central axis P.
  • three or more pressure relief grooves 40 may be formed in the backup wear ring 20.
  • the piston bearing structure of the fluid pressure cylinder 1 is configured as described above. Thereby, even in the operating state where the gap around the backup ring portion 31 is closed, the pressure relief groove 40 communicates between both sides of the backup wear ring 20 between the piston 3 and the cylinder tube 2. The working fluid is confined between the seal ring 50 and the pressure difference between the two sides of the backup wear ring 20 can be suppressed. Therefore, a part of the backup wear ring 20 is prevented from being deformed and protruding from the receiving groove 11, and the bearing function of the backup wear ring 20 can be maintained.
  • the pressure relief groove 40 has a substantially semicircular cross-sectional shape.
  • the pressure relief groove 40 may have a substantially triangular cross-sectional shape.
  • the pressure relief groove 40 may have a substantially rectangular cross-sectional shape.
  • the piston bearing structure of the fluid pressure cylinder 1 in which the piston 3 is supported by the cylinder tube 2 includes one seal ring 50 that is in sliding contact with the cylinder tube 2, and two backup wear rings 20 that sandwich the seal ring 50.
  • the accommodation groove 11 includes a deep groove 13 that accommodates the seal ring 50 and two shallow grooves 12 that are connected to both side portions of the deep groove 13 and extend.
  • the backup wear ring 20 is an L-shaped cross-section having a wear ring part 21 received in the shallow groove 12 and receiving the load of the piston 3, and a backup ring part 31 received in the deep groove 13 and facing the seal ring 50. have.
  • the wear ring portion 21 has a pair of end portions 21m and 21n that form the end portion gap 22, and the backup ring portion 31 has a pair of bias cut end portions 31m and 31n that come into contact with each other.
  • the backup wear ring 20 has a pressure relief groove 40 extending across the backup ring portion 31 and the wear ring portion 21 so as to face the accommodation groove 11.
  • a pressure relief groove 40 communicates on both sides of the backup wear ring 20 between the piston 3 and the cylinder tube 2.
  • the pressure relief groove 40 communicates on both sides of the backup wear ring 20 between the piston 3 and the cylinder tube 2. It is possible to prevent a part of 20 from being deformed and protruding from the accommodation groove 11, and to maintain the bearing function of the backup wear ring 20.
  • the pressure relief groove 40 opens opposite to the housing groove 11 and does not have a portion that slides on the inner peripheral surface 2i of the cylinder tube 2, sludge or the like can be prevented from clogging the pressure relief groove 40, and the pressure relief groove 40 can be prevented.
  • the communication state of can be maintained.
  • the seal ring 50 has an X-shaped cross-sectional shape having two pairs of lips 51 and 52 projecting on the inner and outer circumferences, and the lip 51 projecting on the inner circumference contacts the bottom surface 13 a of the deep groove 13.
  • An annular chamfer 51a is formed.
  • the distance from the bottom surface 13a of the deep groove 13 to the outer peripheral end of the chamfered portion 51a is defined as the chamfering width T of the seal ring 50, and the opening width of the gap provided between the inner peripheral surface 31i of the backup ring portion 31 and the bottom surface 13a of the deep groove 13 Is the clearance S, the depth U of the pressure relief groove 40 is set to be smaller than the difference between the chamfering width T of the seal ring 50 and the inner circumferential clearance S of the backup ring portion 31.
  • the lip 51 faces so that a part of the chamfered portion 51 a covers the opening of the pressure relief groove 40, so that a part of the lip 51 can be prevented from protruding into the pressure relief groove 40.

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Abstract

　ピストンの収容溝に収容されてシリンダチューブに摺接する１本のシールリングと、収容溝に収容されてシリンダチューブに摺接する、シールリングを挟持する２本のバックアップウェアリングと、を備える流体圧シリンダのピストン軸受け構造であって、バックアップウェアリングは収容溝に対峙してバックアップリング部とウェアリング部とに渡って延びる圧力逃がし溝を有し、圧力逃がし溝は、ピストンとシリンダチューブとの間におけるバックアップウェアリングの両側を連通する。

Description

流体圧シリンダのピストン軸受け構造
　本発明は、ピストンがシリンダチューブに支持される流体圧シリンダのピストン軸受け構造に関する。
　流体圧シリンダのピストン軸受け構造として、ピストンが１本のシールリングとこれを挟持する２本のウェアリングとを介してシリンダチューブに支持されるものがある。
　この種のシールリングとして、ＪＰ２０１０－１４２０１Ａ及びＪＰ２００８－１３８８０５Ａは、その内外周に突出する２対のリップを有するＸ字形の断面形状を持つシールリングを開示している。
　一方、この種のウェアリングは、シールリングリップが収容溝からはみ出さないように支持するバックアップ機能と、ピストンをシリンダチューブに対して摺動可能に支持する軸受機能と、を果たす。
　さらに、ウェアリングまわりに間隙が画成されることで、ピストンとシリンダチューブとの間であってウェアリングの両側に圧力差が生じることが抑えられ、流体圧シリンダの伸縮作動時にウェアリングが圧力差によって変形することが防止される。
　ウェアリングとして、バックアップ機能を果たすバックアップリング部と、軸受機能を果たすウェアリング部とを有し、Ｌ字形の断面形状を持つバックアップウェアリングを用いる場合がある。
　この場合、ウェアリング部に合い口隙間を設け、さらにバックアップリング部をバイアスカットして合い口隙間とすることにより、流体圧シリンダの伸縮作動時に、ピストンとシリンダチューブの間であってバックアップウェアリングの両側に圧力差が生じることを抑制することが考えられる。
　しかし、流体圧シリンダの作動状態によっては、ピストンがシリンダチューブの中心軸に対して傾斜することがあり、このような場合には上記した合い口隙間を設けても、バックアップリング部のバイアスカット合い口隙間が閉塞される場合がある。
　バイアスカット合い口隙間が閉塞されると、バックアップリング部とシールリングとの間に作動流体が閉じ込められる、いわゆる蓄圧現象が生じる可能性がある。
　蓄圧現象が生じると、バックアップウェアリングの両側に生じる圧力差が増大し、バックアップリング部の一部が変形してピストンの収容溝からはみ出し、バックアップウェアリングの軸受機能が損なわれる可能性がある。
　この発明の目的は、Ｌ字形の断面形状を持つバックアップウェアリングを用いた場合であっても蓄圧現象を防止できる流体圧シリンダのピストン軸受け構造を提供することである。
　本発明のある態様によれば、ピストンがシリンダチューブに支持される流体圧シリンダのピストン軸受け構造であって、ピストンの収容溝に収容されてシリンダチューブに摺接する１本のシールリングと、収容溝に収容されてシリンダチューブに摺接する、シールリングを挟持する２本のバックアップウェアリングと、を備え、収容溝は、シールリングを収容する深溝と、深溝の両側部に連接して延びる２本の浅溝と、を有し、バックアップウェアリングは、浅溝に収容されてピストンの荷重を受けるウェアリング部と、深溝に収容されてシールリングに対峙するバックアップリング部と、を有するＬ字形の断面形状を持ち、ウェアリング部は合い口隙間を形成する一対の合い口端部を有し、バックアップリング部は互いに当接する一対のバイアスカット合い口端部を有し、バックアップウェアリングは収容溝に対峙してバックアップリング部とウェアリング部とに渡って延びる圧力逃がし溝を有し、圧力逃がし溝は、ピストンとシリンダチューブとの間におけるバックアップウェアリングの両側を連通する流体圧シリンダのピストン軸受け構造が提供される。
　本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態を示す流体圧シリンダの縦断面図である。 図２は、図１の一部を拡大した流体圧シリンダの縦断面図である。 図３は、バックアップウェアリングの斜視図である。 図４は、バックアップウェアリングの側面図である。 図５は、他の実施形態におけるバックアップウェアリングの側面図である。 図６は、他の実施形態におけるバックアップウェアリングの側面図である。
　以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
　図１、２は、流体圧シリンダ（油圧シリンダ）１の一部を示す縦断面図である。流体圧シリンダ１は、例えば作業機械、建設機械、他の機械、設備等の負荷を駆動するアクチュエータとして用いられる。
　流体圧シリンダ１は、作動流体としてオイルを用いる。オイルの代わりに例えば水溶性代替液等の作動液（液体）を用いても良い。
　流体圧シリンダ１は、円筒状のシリンダチューブ２と、シリンダチューブ２の内側に摺動可能に収められるピストン３と、ピストン３に連結されるピストンロッド７と、シリンダチューブ２に対してピストンロッド７を摺動可能に支持するシリンダヘッドと、を備える。シリンダチューブ２、ピストンロッド７、ピストン３、シリンダヘッドは、中心軸Ｐについて同軸上に配置される。
　流体圧シリンダ１は、シリンダチューブ２の内側がピストン３によってロッド側の流体圧室５とエンド側の流体圧室６とに仕切られる。ロッド側の流体圧室５とエンド側の流体圧室６とは、配管を介して流体圧ユニットに連通する。単動式の流体圧シリンダ１は、流体圧ユニットから供給される加圧作動流体がエンド側の流体圧室６に導入されることによって伸長作動し、加圧作動流体がロッド側の流体圧室５に導入されることによって収縮作動する。
　ピストン３の外周とシリンダチューブ２の内周面２ｉとの間に、図１において上から順にバックアップウェアリング（ウェアリング）２０、シールリング５０、バックアップウェアリング（ウェアリング）２０が介装される。
　ピストン３の外周面３ｏに、環状に延びる収容溝１１が形成され、この収容溝１１に、各バックアップウェアリング２０とシールリング５０とが収容される。
　収容溝１１は、１本の深溝１３と、深溝１３の両側部に連接して延びる２本の浅溝１２と、を有する。中央の深溝１３にシールリング５０が収容され、深溝１３と上下の浅溝１２に渡って各バックアップウェアリング２０が収容される。
　浅溝１２と深溝１３とは、２つの矩形が合体したＬ字形の断面形状を持つ。浅溝１２の底面１２ａと、深溝１３の底面１３ａとは、それぞれ中心軸Ｐを中心とする直円筒面状に形成される。浅溝１２の側面１２ｂと、深溝１３の両側面１３ｂとは、それぞれ中心軸Ｐについて略直交する平面状に形成される。
　シールリング５０は、Ｘ字形の断面形状を持ち、環状に形成される。シールリング５０は、内外周に突出する２対のリップ５１、５２を有する略線対称形状に形成される。
　シールリング５０は、例えばウレタンゴム等の樹脂材によって形成される。
　シールリング５０は、その弾性復元力と流体圧力とによってリップ５１、５２が互いに拡がり、内周の各リップ５１が全周に渡って深溝１３の底面１３ａに当接し、外周の各リップ５２が全周に渡ってシリンダチューブ２の内周面２ｉに摺接する。これにより、シールリング５０は、ロッド側の流体圧室５とエンド側の流体圧室６との間を密封する。
　なお、シールリング５０として、略円形の断面形状を有するＯリングを用いてもよい。
　バックアップウェアリング２０は、Ｌ字形の断面形状を持ち、環状に形成される。バックアップウェアリング２０は、浅溝１２に収容されてピストン３の荷重を受けるウェアリング部２１と、深溝１３に収容されてシールリング５０に対峙するバックアップリング部３１と、を有する。
　バックアップウェアリング２０は、例えばナイロン等の樹脂材によって形成され、シールリング５０より高い剛性を有する。
　図３は、バックアップウェアリング２０の斜視図である。ウェアリング部２１は、合い口端部２１ｍ、２１ｎによって画成される合い口隙間２２を有するリング状に形成される。バックアップウェアリング２０は、合い口隙間２２を拡げた状態で収容溝１１に嵌め込まれる。
　ウェアリング部２１は、Ｌ字形の一辺となる矩形の断面形状を持ち、内周面２１ｉ、外周面２１ｏ、側面２１ｊを有する。内周面２１ｉと外周面２１ｏとは、それぞれ中心軸Ｐを中心とする直円筒面状に形成される。側面２１ｊは、中心軸Ｐについて略直交する平面状に形成される。
　ウェアリング部２１の合い口端部２１ｍ、２１ｎは、互いに対向する平面状に形成される。図１に示すように、バックアップウェアリング２０は、シリンダチューブ２内に介装された組み付け状態にて、径方向外側に開こうとする弾性復元力が働き、この弾性復元力によって合い口端部２１ｍ、２１ｎが互いに離れて合い口隙間２２を画成する。
　ウェアリング部２１は、その厚さ（径方向の寸法）が浅溝１２の深さ（径方向の寸法）より大きく形成されるので、外周面２１ｏが収容溝１１からピストン３の外径方向に突出し、外周面２１ｏがシリンダチューブ２の内周面２ｉに摺接する。これにより、ウェアリング部２１は、ピストン３をシリンダチューブ２に対して摺動可能に支持する軸受機能を果たす。
　バックアップリング部３１は、Ｌ字形の一辺となる矩形の断面形状を持ち、内周面３１ｉ、外周面３１ｏ、背面（側面）３１ｊ、バックアップ面（側面）３１ｋと、を有する。内周面３１ｉと外周面３１ｏとは、それぞれ中心軸Ｐを中心とする直円筒面状に形成される。外周面３１ｏは、ウェアリング部２１の外周面２１ｏと段差なく連続する。背面３１ｊ及びバックアップ面３１ｋは、中心軸Ｐについて略直交する平面状に形成される。
　バックアップウェアリング２０は、バックアップ面３１ｋに押圧されるシールリング５０のリップ５２がシリンダチューブ２の内周面２ｉ側にはみ出さないように支持し、リップ５１が深溝１３の底面１３ａ側にはみ出さないように支持するバックアップ機能を果たす。
　バックアップリング部３１は、互いに当接する一対のバイアスカット合い口端部３１ｍ、３１ｎを有する。バイアスカット合い口端部３１ｍ、３１ｎは、その端面が中心軸Ｐについて傾斜するテーパ状に形成されるので、バックアップウェアリング２０が径方向外側に開いても、その端面同士が互いに当接したまま保持され、両者の間に隙間が空くことがない。これにより、バックアップリング部３１は、バックアップ面３１ｋに押圧されるシールリング５０のリップ５１、５２がバイアスカット合い口端部３１ｍ、３１ｎの間にはみ出さないように支持するバックアップ機能を果たす。
　図２に示すように、シールリング５０には、内外周のリップ５１、５２の先端角部に環状の面取り部が形成される。例えば、内周のリップ５１の先端には面取り部５１ａが形成される。図２に示すように、シールリング５０が収容溝１１に介装された状態にて、深溝１３の底面１３ａに対する面取り部５１ａの外周端までの距離を面取り幅Ｔとする。面取り幅Ｔは任意に設定される。
　バックアップウェアリング２０は、図２に示すように、バックアップリング部３１の外周面３１ｏがシリンダチューブ２の内周面２ｉに当接した状態で、バックアップリング部３１の内周面３１ｉと深溝１３の底面１３ａとの間にスキマＳの間隙が設けられる。
　流体圧シリンダ１の伸縮作動時、バックアップウェアリング２０は、その弾性復元力によって外周面２１ｏ、３１ｏがシリンダチューブ２の内周面２ｉに摺接し、内周面２１ｉ、３１ｉが浅溝１２の底面１２ａ、深溝１３の底面１３ａから離れる。これにより、作動流体が内周面２１ｉ、３１ｉと浅溝１２の底面１２ａ、深溝１３の底面１３ａとの間に画成される間隙を通ることができるので、バックアップウェアリング２０とシールリング５０との間に作動流体が閉じ込められることがない。
　ところで、流体圧シリンダ１の作動状態によっては、ピストン３が中心軸Ｐに対して傾斜することで、バックアップリング部３１の外周部が全周に渡ってシリンダチューブ２の内周面２ｉに摺接し、バックアップリング部３１の背面３１ｊが全周に渡って深溝１３の側面１３ｂに当接する場合がある。これにより、バイアスカット合い口端部３１ｍ、３１ｎの間隙が閉塞される可能性がある。
　従来のバックアップウェアリングでは、上記のようにバイアスカット合い口端部３１ｍ、３１ｎの間隙が閉塞されると、バックアップウェアリングとシールリングとの間に作動流体が閉じ込められる蓄圧現象が生じる可能性がある。蓄圧現象が生じると、バックアップウェアリングの両側に生じる圧力差が増大し、バックアップウェアリングの一部が変形してピストンの収容溝からはみ出し、バックアップウェアリングの軸受機能が損なわれる可能性がある。
　これに対して本実施形態では、図１に示すように、バックアップウェアリング２０に圧力逃がし溝４０を形成した。この圧力逃がし溝４０によって、ピストン３とシリンダチューブ２との間におけるバックアップウェアリング２０の両側が連通される。
　図３に示すように、圧力逃がし溝４０は、バックアップリング部３１の内周面３１ｉから背面３１ｊ、ウェアリング部２１の内周面２１ｉを介して、側面２１ｊまでに渡って曲折して延びるように形成される。
　圧力逃がし溝４０は、一端４０ａがバックアップリング部３１のバックアップ面３１ｋに開口し、他端４０ｂがウェアリング部２１の外周面２１ｏに開口する。
　圧力逃がし溝４０は、図４に示すように、略半円形の断面形状を持つ。
　前述したように、図２において、バックアップリング部３１の内周面３１ｉと深溝１３の底面１３ａとの間に設けられる間隙の開口幅をバックアップリング部３１の内周スキマＳとし、深溝１３の底面１３ａに対するシールリング５０のリップ５１の面取り部５１ａの外周端までの距離を面取り幅Ｔとすると、圧力逃がし溝４０の深さＵは次式を満たすように設定される。
Ｕ＋Ｓ＜Ｔ　…（１）
Ｕ＜Ｔ－Ｓ
　すなわち、圧力逃がし溝４０の深さＵは、面取り幅Ｔとバックアップリング部３１の内周スキマＳとの差より小さい寸法に設定される。
　これにより、リップ５１は、面取り部５１ａの一部が圧力逃がし溝４０の開口部を覆うように対峙し、リップ５１の一部が圧力逃がし溝４０にはみ出すことを防止できる。
　図３に示すように、バックアップウェアリング２０に２本の圧力逃がし溝４０が形成される。各圧力逃がし溝４０は、それぞれ中心軸Ｐを中心として合い口隙間２２に対して略９０度の角度を持つ位置に形成される。
　なお、これに限らず、バックアップウェアリング２０に１本の圧力逃がし溝４０を形成してもよい。この場合、圧力逃がし溝４０は、中心軸Ｐを中心として合い口隙間２２に対して略１８０度の角度を持つ位置に形成される。
　また、バックアップウェアリング２０に３本以上の圧力逃がし溝４０を形成してもよい。
　流体圧シリンダ１のピストン軸受け構造は、以上のように構成される。これにより、バックアップリング部３１まわりの間隙が閉塞される作動状態においても、圧力逃がし溝４０がピストン３とシリンダチューブ２との間においてバックアップウェアリング２０の両側を連通するので、バックアップウェアリング２０とシールリング５０との間に作動流体が閉じ込められて、バックアップウェアリング２０の両側に圧力差が生じることを抑えることができる。よって、バックアップウェアリング２０の一部が変形して収容溝１１からはみ出すことが防止され、バックアップウェアリング２０の軸受機能を維持することができる。
　図４に示すように、圧力逃がし溝４０は、略半円形の断面形状を持つ。
　図５に示すように、圧力逃がし溝４０は、略三角形の断面形状を持つ構成としてもよい。
　図６に示すように、圧力逃がし溝４０は、略矩形形の断面形状を持つ構成としてもよい。
　以下、本実施形態の要旨と作用、効果を説明する。
　ピストン３がシリンダチューブ２に支持される流体圧シリンダ１のピストン軸受け構造は、シリンダチューブ２に摺接する１本のシールリング５０と、このシールリング５０を挟持する２本のバックアップウェアリング２０と、がピストン３の収容溝１１に収容される。収容溝１１は、シールリング５０を収容する深溝１３と、深溝１３の両側部に連接して延びる２本の浅溝１２とを有する。バックアップウェアリング２０は、浅溝１２に収容されてピストン３の荷重を受けるウェアリング部２１と、深溝１３に収容されてシールリング５０に対峙するバックアップリング部３１と、を有するＬ字形の断面形状を持つ。ウェアリング部２１は合い口隙間２２を形成する一対の合い口端部２１ｍ、２１ｎを有し、バックアップリング部３１は互いに当接する一対のバイアスカット合い口端部３１ｍ、３１ｎを有する。バックアップウェアリング２０は収容溝１１に対峙してバックアップリング部３１とウェアリング部２１とに渡って延びる圧力逃がし溝４０を有する。圧力逃がし溝４０がピストン３とシリンダチューブ２との間におけるバックアップウェアリング２０の両側を連通する。
　これにより、バックアップリング部３１まわりの間隙が閉塞される作動時であっても、圧力逃がし溝４０がピストン３とシリンダチューブ２との間においてバックアップウェアリング２０の両側を連通するので、バックアップウェアリング２０の一部が変形して収容溝１１からはみ出すことが防止され、バックアップウェアリング２０の軸受機能を維持することができる。
　圧力逃がし溝４０は収容溝１１に対峙して開口し、シリンダチューブ２の内周面２ｉに摺接する部位を持たないので、スラッジ等が圧力逃がし溝４０に詰まることを防止でき、圧力逃がし溝４０の連通状態を維持することができる。
　圧力逃がし溝をシリンダチューブ２の外周面２１ｏ、３１ｏに開口するように形成することも考えられるが、その場合には、圧力逃がし溝の開口縁部がシリンダチューブ２の内周面２ｉに摺接するので、スラッジ等が圧力逃がし溝に詰まる可能性がある。
　本実施形態では、シールリング５０はその内外周に突出する２対のリップ５１、５２を有するＸ字形の断面形状を持ち、内周に突出するリップ５１には、深溝１３の底面１３ａに当接する環状の面取り部５１ａが形成される。深溝１３の底面１３ａから面取り部５１ａの外周端までの距離をシールリング５０の面取り幅Ｔとし、バックアップリング部３１の内周面３１ｉと深溝１３の底面１３ａとの間に設けられる間隙の開口幅をスキマＳとすると、圧力逃がし溝４０の深さＵは、シールリング５０の面取り幅Ｔとバックアップリング部３１の内周スキマＳとの差より小さい寸法に設定される。
　これにより、リップ５１は、面取り部５１ａの一部が圧力逃がし溝４０の開口部を覆うように対峙するので、リップ５１の一部が圧力逃がし溝４０にはみ出すことを防止することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　本願は２０１１年３月２３日に日本国特許庁に出願された特願２０１１－６３７０３に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (2)

  1. 　ピストンがシリンダチューブに支持される流体圧シリンダのピストン軸受け構造であって、
    　前記ピストンの収容溝に収容されて前記シリンダチューブに摺接する１本のシールリングと、
    　前記収容溝に収容されて前記シリンダチューブに摺接する、前記シールリングを挟持する２本のバックアップウェアリングと、
    を備え、
    　前記収容溝は、前記シールリングを収容する深溝と、前記深溝の両側部に連接して延びる２本の浅溝と、を有し、
    　前記バックアップウェアリングは、前記浅溝に収容されて前記ピストンの荷重を受けるウェアリング部と、前記深溝に収容されて前記シールリングに対峙するバックアップリング部と、を有するＬ字形の断面形状を持ち、
    　前記ウェアリング部は合い口隙間を形成する一対の合い口端部を有し、
    　前記バックアップリング部は互いに当接する一対のバイアスカット合い口端部を有し、
    　前記バックアップウェアリングは前記収容溝に対峙して前記バックアップリング部と前記ウェアリング部とに渡って延びる圧力逃がし溝を有し、
    　前記圧力逃がし溝は、前記ピストンと前記シリンダチューブとの間における前記バックアップウェアリングの両側を連通する流体圧シリンダのピストン軸受け構造。
  2. 　請求項１に記載の流体圧シリンダのピストン軸受構造であって、
    　前記シールリングはその内外周に突出する２対のリップを有するＸ字形の断面形状を持ち、
    　前記シールリングの内周に突出する前記リップには、前記深溝の底面に当接する環状の面取り部が形成され、
    　前記深溝の底面から前記面取り部の外周端までの距離を前記シールリングの面取り幅Ｔとし、前記バックアップリング部の内周面と前記深溝の底面との間に設けられる間隙の開口幅をスキマＳとすると、前記圧力逃がし溝の深さＵは、前記面取り幅ＴとスキマＳとの差より小さい寸法に設定される流体圧シリンダのピストン軸受け構造。
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