説明

ピストンシール材

【課題】シール材本体の張り付きを防止し、使用していない時間が長く続いた後であっても、ピストンを容易に摺動させることができるピストンシール材を提供する。
【解決手段】弾性部材から形成された環状のピストンシール材20であって、外周面20bが外側に膨出して形成された環状のシール材本体20aと、シール材本体20aの上下両端面から内方に延出されてシール材本体20aとの間で略くの字を形成する上リップ22と下リップ24と、シール材本体20aの上下両端面に、径方向の切欠通路30が形成された帯状の小突起体26,28と、を具備することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、エアーの供給によりシリンダ内を軸方向に摺動するピストンに好ましく装着されるピストンシール材に関する。
【背景技術】
【0002】
各種シリンダでは、例えば、エアーの供給で摺動が制御されるピストンを緩やかに案内するために、ピストンの周面にピストンシール材が装着されている。
図4は、非特許文献1に開示された従来のピストンシール材2を示したものである(日本バルカー工業株式会社製「小口径ワンリングパッキン」シリーズ名称PWP)。
【0003】
このピストンシール材2は、例えば、エアーの供給によりシリンダ内を摺動するピストン4の外周面に形成されたシール溝4a内に装着されるもので、合成ゴムなどの弾性部材により形成されている。
【0004】
ピストンシール材2のシール材本体2aは、図4に示したように、径内方から径外方に向かって3つの山部6、8、10と2つの谷部3、5とが同心円上に形成され、これにより、高い部分と低い部分とが両面に交互に形成されている。また、ピストンシール材2の中央貫通孔2bの径は、シール溝4aより若干小径に形成されている。
【0005】
また、シール材本体2aの最外方の山部10の両端面には、それぞれ環状突起体12,14が円周方向に形成されている。これら円周方向に形成された両端面の環状突起体12,14には、それぞれ図5に拡大して示したように、内周側と外周側との間を連通する切欠通路30が所定間隔置きに形成されている。この実施例では、90°間隔で切欠通路30が4つ形成されている。
【0006】
このようなピストンシール材2が装着されたピストン4は、図6に示したように、例えば、シリンダ7内に供給されるエアーにより、シリンダ7の内周面に摺接しつつ緩やかに移動する。
【0007】
このようなピストンシール材2がピストン4に装着されれば、シリンダ7内に供給されたエアーの一部が、矢印Aで示したように、ピストン4のシール溝4a内に侵入し、シール材本体2aをシール溝4aの下方側側面に付勢する。また、この内部に侵入した矢印A方向のエアーの分散により、ピストンシール材2は自緊機能が発揮される。
【0008】
図6に示したように、エアーが供給された状態では、シール材本体2aの山部6、8、10がシール溝4aの下方側側面に当接するともに、外側膨出部10aがシリンダ7の内周面7aに摺接する。これにより、シール材本体2aによるシール機能が発揮される。
【非特許文献1】日本バルカー工業株式会社の製品カタログ(2005年12月改定)「エラストマー製品」の第3ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ところで、このようにしてシール機能が発揮される従来のピストンシール材2では、シール材本体2aの径方向の全体的な厚さが大きい。また、シール材本体2aの径方向の内側には山部6が、径方向の外側には山部10が存在し、山部6はピストン4のシール溝4aの底面と全面接触であるとともに、山部10の外側膨出部10aはシリンダ7の内周面7aと広い範囲で接触している。
【0010】
このため、例えば、ピストン4が駆動していない時間が長時間継続されてしまうと、シール材本体2aがシリンダ7の内周面7aに張り付いてしまい、結果として、次に始動を開始する際、矢印A方向のエアーの力が小さい場合には、ピストン4に装着されたシール材2の摺動が困難になることがあった。したがって、ピストン4の駆動を再開する休日明けなどにおいては、ピストン4の起動抵抗が大きくなってしまう虞があった。
【0011】
本発明は、このような従来の実情に鑑み、特に、使用していない期間が長く続いた後のシール材本体の張り付きを防止し、シリンダ作動開始時の起動抵抗を少なくすることができるピストンシール材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記目的を達成するための本発明に係るピストンシール材は、
弾性部材から形成された環状のピストンシール材であって、
外周面が外側に膨出して形成された環状のシール材本体と、
前記シール材本体の上下両端面から内方に延出されて前記シール材本体との間で略くの字を形成する上リップおよび下リップと、
前記シール材本体の上下両端面に、径方向の切欠通路が形成された帯状の小突起体と、を具備することを特徴としている。
【0013】
このような構成の本発明によれば、ピストンシール材の張り付きを防止し、作動開始時の起動抵抗を小さくすることができる。
ここで、本発明では、前記シール材本体の外周面に、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜が形成されていることが好ましい。
【0014】
このようにDLC膜が形成されていれば、再作動時の起動抵抗の上昇を効果的に防止することができるとともに、シール材本体に平滑な表面を形成して耐磨耗性を向上させることができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明に係るピストンシール材によれば、ピストンシール材の張り付きを防止することができるとともに、作動時の起動抵抗を小さくすることができる。
また、DLC膜を形成すれば、再作動時の起動抵抗の上昇を効果的に防止することができるとともに、特にリップ部分の耐磨耗性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、図面に示した本発明の好ましい実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施例に係るピストンシール材が装着されたピストンとエアシリンダとを示した断面図である。なお、本明細書において、「上」、「下」、「外」、「内」などは、説明の都合上、便宜的に用いたもので、例えば、図1において、符号22を「上」、符号24を「下」とする。
【0017】
図1に示したように、略円柱状のピストン4の外周面には、環状のシール溝4aが形成されている。
一方、このシール溝4a内に装着される本実施例のピストンシール材20は、図2に拡大して示したように、外周面が外側に膨出して形成された環状のシール材本体20aと、このシール材本体20aの上下両端面から斜め内方に延出された上リップ22と、斜め内方に延出された下リップ24とを有している。これにより、ピストンシール材20は、断面形状で見れば、略くの字をなすように形成されている。
【0018】
また、このようなピストンシール材20では、シール材本体20aの上下両端面に、帯状の小突起体26,28がそれぞれ円周方向に形成され、これら帯状の小突起体26,28は、図3に示したように、径方向の切欠通路30を介して複数個に分断されている(この実施例では、90°間隔で4個)。
【0019】
このように、シール材本体20aと、上リップ22と下リップ24とから構成されたピストンシール材20は、図1に示したように、ピストン4の環状のシール溝4a内に装着される。ピストンシール材20がピストン4のシール溝4a内に装着された状態では、上リップ22と下リップ24の各先端部は、シール溝4aの底面に接しておらず、離反している。
【0020】
したがって、本実施例のピストンシール材20は、ピストン4に装着された状態では、ピストン4の径方向に対して自由に移動できるように設定されている。
しかしながら、ピストン4がエアシリンダ34内に装着されると、シール材本体20aの外周面20bがシリンダ34の内周面34aに押圧され、これにより、ピストンシール材20の径方向への移動が防止される。
【0021】
このようなピストンシール材20が装着されたピストン4が、エアシリンダ34内に装着された場合の作用について以下説明する。
今、図1において上方側からエアーがA方向に供給されると、そのエアーの一部は矢印A1で示したように、ピストン4のシール溝4a内に侵入する。そのエアーは上リップ22を径内方に向かって押圧する。すると、上リップ22は、エアーの圧力を受けて、矢印B方向に押し下げられる。そして、ピストンシール材2は、その内側から矢印Cで示したように満遍なく押圧される。これにより、下リップ24は下方向に力を受けて、シール溝4aの下方側の側面に圧接される。これにより、ピストンシール材20によるシール機能が発揮されつつ、ピストン4が下方に移動する。
【0022】
一方、ピストン4を上記とは反対にシリンダ34の上方に向かって移動させる場合には、図1において矢印Aとは反対側すなわちピストン4の下側からエアーを供給する。すると、そのエアーの一部は、帯状の突起体28に形成された切欠通路30を通って下リップ24を内方に押圧する。これにより、シール溝4aの側壁と下リップ24との間に隙間が形成され、この隙間を介して内部にエアーが導入される。これにより、上記と同様に上リップ22と下リップ24とが内側から外側に向かって膨出され、ピストンシール材20のシール機能が発揮される。
【0023】
また、エアー供給をした際、帯状の小突起体26,28がシール材20bの上下方向への傾き(首振り)を抑える役割を果している。すなわち、シール20bが上下に傾くと外径側からエアーが抜けて吹き抜けを起こしてしまう可能性があるが、小突起体26,28により防止されている。なお、吹き抜けとは、エアーが抜けてシールせずシリンダが作動しない状態を言う。
【0024】
このように、本実施例では、シリンダ34内にエアーの供給が上下いずれかの方向から行われた場合であっても、そのエアーによりピストン4がシリンダ34の周面に沿って緩やかに移動するともに、ピストンシール材20のリップ22,24による自緊作用が機能し、これにより、確実なシール機能を発揮させながら、ピストン4を移動させることができる。
【0025】
本実施例によるピストンシール材20では、リップ22,24の厚さが薄く、かつ上リップ22と下リップ24が変形自在であることから、径方向への移動を比較的自由に行うことができる。したがって、ピストンシール材20が仮に長い時間、作動しない状態が続
いた場合であっても、このピストンシール材20がシリンダ34の内周面34aに張り付いてしまうことが防止される。
【0026】
よって、本実施例のピストンシール材20によれば、シリンダ作動時の起動抵抗を小さくすることができる。
以上、本発明の一実施例に係るピストンシール材20について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されない。
【0027】
例えば、シール材本体20aの表面に、例えば、プラズマCVDなどによりDLC(ダイヤモンドライクカーボン)成膜を形成すれば、起動抵抗を一層小さくすることができる。またDLC処理を施せば、表面を硬質化することができ、さらには耐摩耗性、化学的安定性、表面平滑性、潤滑性などを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】図1は本発明の一実施例に係るピストンシール材が装着されたピストンとエアシリンダとの関係を示した断面図である。
【図2】図2は図1に示した本実施例に係るピストンシール材の片側断面図である。
【図3】図3は図2に示した本実施例に係るピストンシール材のY方向矢視図である。
【図4】図4は従来のピストンシール材が装着されたピストンの断面図である。
【図5】図5は図4に示した従来のピストンシール材の部分矢視図である。
【図6】図6は図4に示した従来のピストンシール材が装着されたピストンの挙動を示す片側断面図である。
【符号の説明】
【0029】
4 ピストン
4a シール溝
20 ピストンシール材
20a シール材本体
20b 外周面
22 上リップ
24 下リップ
26、28 帯状の小突起体
30 切欠通路
34 シリンダ
34a 内周面

【特許請求の範囲】
【請求項1】
弾性部材から形成された環状のピストンシール材であって、
外周面が外側に膨出して形成された環状のシール材本体と、
前記シール材本体の上下両端面から内方に延出されて前記シール材本体との間で略くの字を形成する上リップおよび下リップと、
前記シール材本体の上下両端面に、径方向の切欠通路が形成された帯状の小突起体と、を具備することを特徴とするピストンシール材。
【請求項2】
前記シール材本体の外周面に、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のピストンシール材。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2010−48300(P2010−48300A)
【公開日】平成22年3月4日(2010.3.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−211709(P2008−211709)
【出願日】平成20年8月20日(2008.8.20)
【出願人】(000229564)日本バルカー工業株式会社 (145)
【Fターム(参考)】