JPH0716006U - 流体圧機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピストンの摺動時およびストロークエンドに
おけるシール性を確保しつつ、摺動抵抗を低減できる流
体圧機器を提供する。 【構成】 第１および第２のピストン１６，２２の外周
面にラビリンスシール１７，２３を形成し、第１および
第２のシリンダ室１５，２０の端部に、第１および第２
のピストン１６，２２がストロークエンドにおいて当接
する弾性体よりなるシール部材１８，２４を設ける。こ
の流体圧機器によれば、摺動時はラビリンスシール１
７，２３のシール作用により、ストロークエンドでは当
接するシール部材１８，２４のシール作用により、第１
および第２のピストン１６，２２の両側間の作動用流体
のシール性を常に確保することができ、同時に、摺動時
における摺動抵抗を大幅に低減することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は流体圧機器に関し、特に、流体圧機器におけるピストンの摺動抵抗の 軽減について有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

電磁弁などの流体圧機器は、ピストンの外周面にシール部材が装着され、この シール部材によってピストンの外周面とシリンダ室の内周面との間がシールされ る構造になっている。このような構造の流体圧機器では、ピストンのシール部材 がシリンダ室の内周面と摺動する摺動抵抗によりピストンの高速作動を妨げ、時 には作動に影響を及ぼすこともあり、また、シール部材の摩耗により長寿命化が 妨げられる。

【０００３】 そこで、このような問題点を解決する技術として、たとえば実開平２−５６０ ２号公報に示されるように、シリンダ室の内周面に摺接されるシール部材を外周 面に有していないピストンと、このシリンダ室の端部に設けられ、ピストンのス トロークエンドにおいてピストンが接触されるシール部材とを備え、ピストンの シール部材への接触によりピストンの両側間の作動用流体の流通をシールするも のが知られている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

この方法によれば、確かにピストンの外周面にシール部材がないので摺動抵抗 が低減され、シール部材の摩耗も発生し得ない。しかし、外周面にシール部材が 設けられていないので、ピストンの両側間の作動用流体の相互流通はストローク エンドにおいてシール部材に接触したときにのみ阻止されるにとどまり、摺動時 におけるシール性に問題があった。

【０００５】 そこで、本考案の目的は、ピストンの摺動時およびストロークエンドにおける シール性を確保しつつ、摺動抵抗を低減することができる流体圧機器に関する技 術を提供することにある。

【０００６】 本考案の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添 付図面から明らかになるであろう。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本願において開示される考案のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば 、次の通りである。

【０００８】 すなわち、本考案の流体圧機器は、シリンダ室の内周面に摺接する外周面にラ ビリンスシールが形成されたピストンと、シリンダ室の少なくとも一端側に設け られ、ピストンの少なくとも一方のストロークエンドにおいてピストンが当接す るシール部材とを備えたものである。そして、摺動時においてはラビリンスシー ルのシール作用により、また、ストロークエンドにおいてはピストンのシール部 材への当接により、ピストンの両側間の作動用流体の相互流通がそれぞれ阻止さ れるようになっている。

【０００９】

【作用】

本考案の流体圧機器によれば、摺動時においてはラビリンスシールのシール作 用によりピストンの両側間の作動用流体の相互流通が阻止される。また、ストロ ークエンドにおいてはピストンがシール部材へ当接することにより、同様に作動 用流体の相互流通が阻止される。

【００１０】 したがって、ピストンのストロークエンドにおいてのみならず、摺動時におい てもピストンの両側間の作動用流体のシール性を確保することができ、かつ、ラ ビリンスシールによってピストンの外周面はシリンダ室と非接触、あるいは接触 していても接触部面積は小さく、且つ、摺動特性の高いシール材を使用すること により、摺動時における摺動抵抗を低減することができる。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の実施例を、図面に基づいてさらに詳細に説明する。

【００１２】 図１は本考案の一実施例である流体圧機器を示す断面図、図２はその流体圧機 器の要部を示す断面図である。

【００１３】 まず、本実施例における流体圧機器の構成について説明する。

【００１４】 本実施例は、流体圧機器の一つとしての切換弁についてのものであり、この切 換弁は弾性体シール方式による２位置切換方式のもので、主弁１と、パイロット 弁２と、ソレノイド部３とが同軸上に連結して構成されている。

【００１５】 主弁１は、主弁本体４の中心部に軸孔５が形成され、この軸孔５に連通する入 力ポート６、第１および第２の排出ポート７，８、第１および第２の出力ポート ９，１０が形成されている。軸孔５にはスプール状の主軸１１がその軸方向に変 位自在に設けられている。この主軸１１には小径部１１ａと大径部１１ｂとが交 互に形成され、大径部１１ｂには弾性体シールとしてのリップシール１２が装着 されている。

【００１６】 主弁１の軸孔５の内周面には環状の弁座部１ａが形成されており、主軸１１が 軸方向に変位してリップシール１２が弁座部１ａに当接することによって、入力 ポート６、第１および第２の排出ポート７，８、そして第１および第２の出力ポ ート９，１０の連通状態が切り替えられ、作動用流体の流路がコントロールされ るようになっている。

【００１７】 軸孔５の入力ポート６と対向する位置に開設されている主パイロット通路１３ は第１および第２の副パイロット通路１３ａ，１３ｂに分岐されている。

【００１８】 第１の副パイロット通路１３ａは図面の左方向に延在され、エンドカバー１４ 内の第１のシリンダ室１５に開口している。第１のシリンダ室１５内には、主軸 １１に図面右方向の移動力を付勢する第１のピストン１６が摺動自在に設けられ ている。第１のシリンダ室１５の内周面に摺接する第１のピストン１６の外周面 には、その周方向に、図２に示すように先端を細く尖らせた、たとえば樹脂より なるラビリンスシール１７が形成されている。そして、このラビリンスシール１ ７によって、摺動時における第１のピストン１６の両側間の作動用流体の相互流 通が阻止されている。また、第１のシリンダ室１５の右端側、すなわち第１のピ ストン１６が主軸１１に移動力を付勢する方向のストロークエンド側には、この 第１のピストン１６が当接する弾性体よりなるシール部材１８が装着され、この シール部材１８によりストロークエンドにおける第１のピストン１６の両側間の 作動用流体の相互流通が阻止されるようになっている。

【００１９】 第２の副パイロット通路１３ｂは図面の右方向に延在されてパイロット弁２内 において開口している。

【００２０】 このパイロット弁２に設けられたパイロット弁本体１９の左側には第２のシリ ンダ室２０が、右側にはパイロット室２１が、それぞれ形成されている。第２の シリンダ室２０には、前記した第１のピストン１６よりも受圧面積の大きい第２ のピストン２２が摺動自在に設けられ、この第２のピストン２２によって第２の シリンダ室２０は左側シリンダ室２０Ｌおよび右側シリンダ室２０Ｒに仕切られ ている。

【００２１】 ここで、第２のピストン２２の外周面には、前記した第１のピストン１６と同 様な形状の、たとえば樹脂よりなるラビリンスシール２３が形成され、摺動時に おける第２のピストン２２の両側間の作動用流体の相互流通が阻止されている。 また、第２のシリンダ室２０の左端側、すなわち第２のピストン２２が主軸１１ に移動力を付勢する方向のストロークエンド側にも、前記と同様に、第２のピス トン２２が当接する弾性体よりなるシール部材２４が装着されて、ストロークエ ンドにおける第２のピストン２２の両側間の作動用流体の相互流通が阻止される ようになっている。

【００２２】 左側シリンダ室２０Ｌはパイロット排出ポート２５に連通し、右側シリンダ室 ２０Ｒは第１の弁座２６ａを介してやはりパイロット排出ポート２５に連通して おり、前記した第２の副パイロット通路１３ｂは第２の弁座２６ｂを介して、パ イロット弁２内のパイロット室２１に連通されている。

【００２３】 右側シリンダ室２０Ｒとパイロット室２１との間には連通路２７が形成され、 この連通路２７内にプランジャピン２８が設けられている。そして、プランジャ ピン２８の左方向の移動によって、フラッパ２９がフラッパばね３０の付勢力に 抗して第１の弁座２６ａから離反されるようになっている。

【００２４】 ソレノイド部３は、ボビン３１内に固定コア３２と、磁力によってこの固定コ ア３２に吸着されるプランジャ３３とを備えている。プランジャ３３は前記した パイロット室２１内に突出されて先端部にポペット３４が装着されており、プラ ンジャばね３５の付勢力により、ポペット３４が第２の弁座２６ｂに当接され、 プランジャ３３の先端面がプランジャピン２８をフラッパ２９方向に変位させて いる。

【００２５】 ボビン３１の外周には通電により固定コア３２に磁力を発生させるソレノイド コイル３６が巻装され、このソレノイドコイル３６はソレノイドカバー３７で覆 われている。

【００２６】 次に、本実施例の流体圧機器の作用について説明する。

【００２７】 図１は、作動用流体による第１のピストン１６の付勢力によって主軸１１が右 側の切換位置にある状態を示すものである。この状態においては、主軸１１の小 径部１１ａおよび軸孔５にて構成される空間により、入力ポート６および第１の 出力ポート９が連通され、また、第２の出力ポート１０および第２の排出ポート ８が連通されている。

【００２８】 この状態から、ソレノイド部３のソレノイドコイル３６に電流を通すと固定コ ア３２に磁力が発生し、この磁力によってプランジャ３３が固定コア３２に吸着 され、これに伴い、パイロット室２１においてはポペット３４の離反により第２ の弁座２６ｂが開き、また、プランジャピン２８のフラッパ２９側への押付力が 解除され、その結果、主軸１１が左方向に変位されて作動用流体の流路が切り換 えられる。

【００２９】 そして、フラッパ２９はフラッパばね３０の付勢力により第１の弁座２６ａを 閉じて右側流体室２０Ｒを気密状態とし、この気密状態の右側流体室２０Ｒに補 助流体圧が連通路２７から供給される。そして、供給された補助流体圧により第 ２のピストン２２が左方向に変位され、これに伴い、主軸１１は第１のピストン １６による付勢力に抗して左方向に変位され、左側の切換位置で停止する。

【００３０】 この左側の切換位置では、主軸１１の小径部１１ａおよび軸孔５間の空間によ り第１の出力ポート９および第１の排出ポート７が連通し、また、入力ポート６ および第２の出力ポート１０が連通する動作状態が得られることになる。

【００３１】 このように、主軸１１の変位に応じて第１および第２のシリンダ室１５，２０ にそれぞれ設けられた第１および第２のピストン１６，２２が、左方向あるいは 右方向に摺動するが、前記のように、この第１および第２のピストン１６，２２ の外周面には、その周方向にラビリンスシール１７，２３がそれぞれ形成されて いる。したがって、第１および第２のピストン１６，２２の摺動時においては、 このラビリンスシール１７，２３のシール作用によって第１および第２のピスト ン１６，２２の両側間の作動用流体の相互流通が阻止されることになる。

【００３２】 さらに、第１のシリンダ室１５の右端側、および第２のシリンダ室２０の左端 側には、第１および第２のピストン１６，２２がそれぞれ当接するシール部材１ ８，２４が装着されている。したがって、第１および第２のピストン１６，２２ のストロークエンドにおいては、このシール部材１８，２４によってそれぞれの ピストン１６，２２の両側間の作動用流体の相互流通が阻止されることになる。

【００３３】 すなわち、本実施例の流体圧機器によれば、第１および第２のピストン１６， ２２の摺動時においてはラビリンスシール１７，２３のシール作用により、スト ロークエンドにおいてはシール部材１８，２４のシール作用により、作動用流体 の相互流通が阻止されるので、第１および第２のピストン１６，２２の両側間の 作動用流体のシール性は、常に確保されることになる。

【００３４】 さらに、ラビリンスシール１７，２３を採用することによって、第１および第 ２のピストン１６，２２の外周面は第１および第２のシリンダ室１５，２０と非 接触、または、接触していても接触面積が小さく、摺動特性の高い樹脂材を使用 することにより、ゴムシール材に比較して、摺動時における第１および第２のシ リンダ室１５，２０の内周面と第１および第２のピストン１６，２２の外周面と により発生する摺動抵抗を大幅に低減することが可能になる。

【００３５】 以上、本考案者によってなされた考案を実施例に基づき具体的に説明したが、 本考案は前記実施例に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々 変更が可能であることはいうまでもない。

【００３６】 たとえば、本実施例では、流体圧機器の一つとしての切換弁について２ポジシ ョン５ポートタイプの切換弁で説明したが、これに限られることなく、ピストン が用いられた流体圧機器であれば、種々のものに適用することが可能である。

【００３７】 また、本実施例では、第１および第２のピストン１６，２２のいずれの外周面 にもラビリンスシール１７，２３が形成された流体圧機器について説明したが、 複数のピストンを有する流体圧機器においては、必ずしもすべてのピストンにこ のラビリンスシール１７，２３を形成する必要はない。

【００３８】 このラビリンスシール１７，２３についても、その形状は本実施例での図２に 示すようなものに限定されるものではなく、たとえば、図３に示すように、一方 側を切り欠くことによって先端を尖らせたラビリンスシール４７や、図４に示す ように、先端が面とされたラビリンスシール５７など、種々の形状のものが考え られる。また、その材質は本実施例においては樹脂であるが、樹脂以外のものと することができることは言うまでもない。

【００３９】 さらに、本実施例においては、第１のシリンダ室１５の右端側、および第２の シリンダ室２０の左端側に、それぞれシール部材１８，２４が装着されているが 、これに加えて、第１のシリンダ室１５の左端側、第２のシリンダ室２０の右端 側にもシール部材を装着することもできる。

【００４０】 そして、流体圧機器は空気圧で動作されるものに限られず、油圧で動作される ものを用いることもできる。

【００４１】

【考案の効果】

本願において開示される考案のうち、代表的なものによって得られる効果を簡 単に説明すれば、下記のとおりである。

【００４２】 (1).すなわち、本考案の流体圧機器によれば、ピストンの外周面にラビリンスシ ールが形成され、シリンダ室の端部にピストンのストロークエンドにおいてピス トンが当接するシール部材が設けられているので、摺動時においてはラビリンス シールのシール作用により、また、ストロークエンドにおいてはピストンのシー ル部材への当接により、ピストンの両側間の作動用流体の相互流通がそれぞれ阻 止されることになる。したがって、ピストンのストロークエンドにおいてのみな らず、摺動時においてもピストンの両側間の作動用流体のシール性を確保するこ とが可能になる。

【００４３】 (2).同時に、ラビリンスシールによってピストンの外周面はシリンダ室と非接触 、または、接触していても接触部面積は小さく、且つ、摺動特性の高いシール材 を使用することにより、摺動時における摺動抵抗を大幅に低減することができる 。したがって、流体圧機器について安定した作動を得ることができ、また、作動 の高速化を図ることができる。

【００４４】 (3).さらに、弾性体よりなるピストンシールが不要となるので、流体圧機器の部 品点数を削減することができ、コストダウンを図ることが可能になる。

【００４５】 (4).同時に、摩耗の著しい弾性体のピストンシールが不要となるので、流体圧機 器の長寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例である流体圧機器を示す断面
図である。

【図２】その流体圧機器の要部を示す断面図である。

【図３】本考案の他の実施例であるラビリンスシールを
示す断面図である。

【図４】本考案の、さらに他の実施例であるラビリンス
シールを示す断面図である。

【符号の説明】

１ 主弁 １ａ 弁座部 ２ パイロット弁 ３ ソレノイド部 ４ 主弁本体 ５ 軸孔 ６ 入力ポート ７ 第１の排出ポート ８ 第２の排出ポート ９ 第１の出力ポート １０ 第２の出力ポート １１ 主軸 １１ａ 小径部 １１ｂ 大径部 １２ リップシール １３ 主パイロット通路 １３ａ 第１の副パイロット通路 １３ｂ 第２の副パイロット通路 １４ エンドカバー １５ 第１のシリンダ室 １６ 第１のピストン １７ ラビリンスシール １８ シール部材 １９ パイロット弁本体 ２０ 第２のシリンダ室 ２０Ｌ 左側シリンダ室 ２０Ｒ 右側シリンダ室 ２１ パイロット室 ２２ 第２のピストン ２３ ラビリンスシール ２４ シール部材 ２５ パイロット排出ポート ２６ａ 第１の弁座 ２６ｂ 第２の弁座 ２７ 連通路 ２８ プランジャピン ２９ フラッパ ３０ フラッパばね ３１ ボビン ３２ 固定コア ３３ プランジャ ３４ ポペット ３５ プランジャばね ３６ ソレノイドコイル ３７ ソレノイドカバー ４７ ラビリンスシール ５７ ラビリンスシール

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ室の内周面に摺接する外周面に
   ラビリンスシールが形成されたピストンと、前記シリン
   ダ室の少なくとも一端側に設けられ、前記ピストンの少
   なくとも一方のストロークエンドにおいて前記ピストン
   が当接するシール部材とを備え、摺動時においては前記
   ラビリンスシールのシール作用により、ストロークエン
   ドにおいては前記ピストンの前記シール部材への当接に
   より、前記ピストンの両側間の作動用流体の相互流通が
   それぞれ阻止されることを特徴とする流体圧機器。
2. 【請求項２】 前記ラビリンスシールは、樹脂よりなる
   ことを特徴とする請求項１記載の流体圧機器。