JPS6352265B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はシリンダー内で往復運動するピストン
によつて媒液を所望装置類へ供給する水圧ポン
プ、水圧モータで使用れるピストン・シリンダー
構造に関するものである。

［従来技術及びその問題点］ 従来、此種のピストン・シリンダー構造として
ドイツ公告公報第2554733号に開示されているも
のがある。

この先行技術は変形可能な弾性を有する筒状の
シーリング素子を上域部においてシリンダーに連
結すると共に下域部においてピストンに接続する
ことによる媒液か洩水することなく所望装置へ供
給するタイプのピストン・シリンダー構造であ
る。

ところで、ピストンの往復運動にともなつてシ
ーリング素子が弾性的に連方向へ伸長、圧縮運動
を行なう際、シリンダーとの連結域での比較的強
い摩擦力や切り削き力の発生を避けられないこと
である。

即ち、シーリング素子においてシリンダーとの
連結域は、ピストンの往復運動に伴なつて軸方向
へ伸長、圧縮させる関係上、その伸長、圧縮運動
に抗してシーリング素子を定着させる機能を有
し、必然的に伸長運動時に切り削き力を受け、圧
縮運動時に圧潰力を受ける。これがシリンダー表
面と比較的強く擦れ合う原因となる。

先行技術においてはシリンダー表面を全域に亘
つて同径とする一方、このシリンダーに連結され
るシリンダー素子も全域に亘つて、同厚、同径と
する筒状とし、且つこのシリンダー素子との連結
域近傍においてシリンダー表面に、シリンダー素
子外面とで形成される間隙室に潤滑油を供給する
出口を開口した構造である。

ところが、シーリング素子の連結域部分が、比
較的強い摩擦力や切り削き力を受けるにも拘ら
ず、この連結域に工夫をこらされている点は潤滑
性を付与する出口を開口したにすぎず、長期の使
用に伴なう摩擦力や切り削き力の継続的な作用に
よつとて切損を招く虞れがあつた。

［技術的課題］ 本発明の技術的課題はシリンダーに対するシー
リング素子の連結部分を厚肉化すると共に、その
外面を、シリンダーに形成され潤滑油供給部の出
口を有する漸減傾斜面と対応する面形状に形成す
ることによつてシーリング素子のシリンダーに対
する連結部分へ供給される潤滑油量の増量を図り
十分な潤滑油圧力を保持することによつて摩擦力
や切り削力を小さくすることにある。

［技術的手段］ 本発明の技術的手段は下記の通りである。

(イ) シーリング素子３が作動室８における圧力の
元で、潤滑油を介してシリンダー１の表面４に
当接していること。

(ロ) シリンダー１がシリンダー素子３との連結域
で、シリンダーの表面４に対し断面が斜めもし
くは湾曲する漸減傾斜面部１６を有し、この漸
減傾斜面部１６はシーリング素子３の補強用厚
肉部３ａを受け入れるようになつていること。

(ハ) 潤滑油供給部２０はその出口２４を漸減傾斜
面部１６と、シリンダーの表面４との間の間隙
室に潤滑油を供給する位置に開口しているこ
と。

を組合わせて有することである。

［作用］ 本発明の技術的手段による作用は次の通りであ
る。

ピストンの復運動に伴なつてシーリング素子に
伸長応力が発生してもシリンダーに対するシーリ
ング素子の連結部分が厚肉化されている為切り削
き力に対して抗する程度の強度を保持すると共に
漸減傾斜面にシーリング素子を沿わしめることに
よつて連結域部分の間隙室部を拡張して潤滑油量
の増量を図り十分な潤滑油圧力を保持することに
より可及的にシリンダーとの連結域部分において
シリンダー表面に対するシーリング素子外面との
擦れ合いを可及的に小さくする。

［実施例］ 第１ａ図及び第１ｂ図共通の実施態様におい
て、ピストン２はピストンロツド６により矢印７
方向に往復動する。更に軟質弾性のゴム等からな
る筒状シーリング素子３が、シリンダー１の表面
４に当接するように内設されており、素子３はそ
の外面上域部分をシリンダー１に連結すると共に
内面下端域部分をピストン２と接続して往復動す
るピストン２によつて作動室８の容積を可変する
よう弾性変形する。このピストン２の往復動に伴
なうシーリング素子３の伸張状態は第１ａ図、第
１ｂ図に示す通りであり、またシーリング素子３
の圧縮状態は同第１ａ図、第１ｂ図の二点鎖線に
示す通りになる。

また、シーリング素子３は作動室８内の圧力の
元でシリンダー内面１ａの表面４に当接している
が、このシーリング素子３と上記シリンダー内面
壁１ａの表面４との間には狭幅の間隙室に潤滑剤
（潤滑油）が介在され、ピストン２の往復動に伴
なう作動室８内の圧力と潤滑油圧とを平衡に保つ
ようにして、比較的傷つきやすい軟質材料からな
るシーリング素子３の直接的な接触域は係合摩擦
がないようにしている。また、この間隙室内の潤
滑油は上方へ向かうピストン２の往動、即ち圧縮
工程のたびごとに、間隙室の下端で低圧室２ａ中
に挿入される。シリンダー内面壁１ａはシリンダ
ー外面壁５内に嵌合固定されており、シリンダー
外面壁５は上方で捻り蓋５ａを通じて給，排水用
の接続管９，９′と連結している。この接続管９，
９′は作動室８の内のポンプ用液が逆流しない逆
止め構造を備えた給、排水弁と接続している。

シリンダー外面壁５はその上端内面に凹欠部１
０１を有しており、この凹欠部１０１下端にシリ
ンダー内面壁１ａの上端に鍔状に突出形成した補
強壁部１ｃを嵌合させ、この補強用壁部１ｃと、
捻り蓋５ａ下面と、シリンダー外面壁５内面との
凹欠部１０１部分を利用してシーリング素子３は
シリンダー１と連結されるようになつている。

上記シーリング３のシリンダー１との連結なら
びに潤滑油供給部の詳細を第１ａ図及び第２ａ
図、第１ｂ図及び第２ｂ図に基づいて説明する。

まず、第１ａ図及び第２ａ図の実施態様につい
て説明すると、シリンダー内面壁１ａの表面４
は、その上端域部分、即ち凹欠部１０１内に位置
するその補強壁部１ｃ部分の内面に断面が斜めも
しくは湾曲した漸減傾斜面部１６を有し、更にこ
の漸減傾斜面部１６の傾斜終端に外面が凹欠部１
０１内におけるシリンダー外面壁５内面に当接す
る突部１ｄを突出形成している。また、この漸減
傾斜面部１６直上と捻り蓋５ａとの間には加流結
合面１０を有するトロイド形状の連結用環状部１
１がＯリング１２を介してシリンダー外面壁５に
固定され、その連結用環状部１１の下端に切欠部
１１ａを切欠形成することによつて切欠立面１１
ｂと前記突部１ｄ内面との間にシーリング素子３
に形成した後述する係合屈曲片部３ｂが係合空間
１００を形成するようになつている。

シーリング素子３は上記漸減傾斜面部１６なら
びに加流結合面１０に相応する外面をその漸減傾
斜面部１６、加流結合面１０に沿うような形状に
形成することによつて厚肉部３ａを構成すると共
に最外端には上記係合空間１００に係合する係合
屈曲片部３ｂを一体成形し、内面全域については
下端のピストン２との接続部分を除いて同径に形
成している。

また、漸減傾斜面部１６とシーリング素子３の
外面と間には潤滑油供給部２０及びその供給部２
０に連通する出口２４が開口されている。この潤
滑油供給部２０は図示するようにシリンダー外面
壁５を水平状に等間隔をおいて貫通する供給溝３
５と、この供給溝３５に連通しシリンダー内壁面
１ａ、即ち補強壁部１ｃ外面に穿設した環状連絡
溝３８と、その環状連絡溝３８及び漸減傾斜面部
１６に連通するように同一水平線上に等間隔をお
いて穿設した連通溝３６とで構成され、この連絡
溝３６の漸減傾斜面部１６側開口端に出口２４を
環状に凹設している。

この出口２４は漸減傾斜面部１６に対して鋭角
な側面３０，３０を有し、この側面３０，３０は
そのシリンダー内面壁１ａの表面４との境界部２
８を湾曲形状に形成している。

而して斯る第１ａ図及び第１ｂ図のピストン―
シリンダー構造の作用を説明する。

第１ａ図はピストン２は、最下位の状態にあ
り、作動室８内に給水用接続管９を介して液体が
ポンプ作用によつて流入している。この状態で所
望な駆動手段でピストン２を往動させ、排水用接
続管９′から内部液体を所望装置へ供給する。こ
のピストン２の往復動、即ち圧縮工程においてシ
ーリング素子３は第１ａ図の２点鎖線に示すよう
に軸方向に押潰れるように弾性変形し、膨脹工程
においては逆に軸方向へ伸張されて弾性変形す
る。その際、シーリング素子３においてシリンダ
ー１との連結部分、特に潤滑液供給部２０に連絡
する出口２４部分域において切り削き力及び摩擦
力を受ける。この切り削き力及び摩擦力は高い作
動圧の時に最大となるが、下記の諸構成において
その摩擦力及び切り削き力を比較的小さい力に抑
えることができる。

シリンダー内面壁１ａ表面４がシーリング素
子３との連結部分域において漸減傾斜面部１６
を有し、この漸減傾斜面部１６に潤滑油供給部
２０に連通する出口２４を有していること、 その出口２４の内面の両側面３０，３０をシ
リンダー内面壁１ａ内面４に対して鋭角となる
ようにし、且つその側面３０，３０をシリンダ
ー内面壁１ａの表面４との境界部２８を湾曲形
状に形成したことである。

即ち、シリンダー１とシーリング素子３との連
結域においてその漸減傾斜面部１６と、その漸減
傾斜面部１６に沿うような形状に形成されたシー
リング素子３外面との間隙室部分について、部分
的に下位の間隙室部分に対して供給潤滑油量の増
量を図ることができる。故に、この間隙室部分に
十分な潤滑油圧力を保持させることが可能である
から、シリンダー１とシーリング素子３との連結
域におけるシーリング素子３が、漸減傾斜面部１
６、即ちシリンダー内面壁１ａの表面４に対する
摩擦抵抗を可及的に防止し、ひいてはシーリング
素子３内面に生じる機械的応力を小さくする。

また、潤滑油供給部２０に連通する出口２４の
側面３０，３０を、供給される潤滑油が効率良く
周囲に放流されるようにシリンダー内面壁１ａの
表面４に対して鋭角構成することによつて潤滑油
のシリンダー１とシリンダー素子３との間隙室へ
の供給を確実化し、併せて出口２０の側面３０，
３０とシリンダー内面壁１ａの表面４との境界部
が湾曲形状に形成されているので、シーリング素
子３に生じる切り削き力の発生も可及的防止でき
る。

ちなみに、前記漸減傾斜面部１６はシーリング
素子３との摩擦をより抑える為に良好な滑面特性
を保持すべく精密な表面仕上げを行なうのが好ま
しい。

また、この漸減傾斜面部１６は直線的な傾きを
有する輪郭形状、例えば実質的に円錐形に移行す
るような形状にしても良い。

尚、シーリング素子３との摩擦をより抑える
為、漸減傾斜面部１６部分の補強壁１ｃを比較的
簡易に精密な表面仕上げを簡易に精密な表面仕上
げを行なえる環状体３２で形成しても任意であ
る。この場合にはその環状体３２材料として良好
な圧力耐性を有し、且つ摩耗度も少ないテトラフ
ルオロポリエチレンのような合成樹脂などの滑面
化可能材料を用いる。

次に第１ｂ図及び第２ｂ図の実施態様について
説明すると、潤滑油供給部２０の出口２４は前記
第１ａ図及び第２ａ図の実施態様と同様に連続的
に湾曲形成が移行する漸減傾斜面部１６に設けら
れていることはかわりがないが、その上端、即ち
傾斜終端に配置されている。そして、この出口２
０はシーリング素子３の伸張方向に対して直交す
る方向に向くように形成した漸減傾斜面部１６上
端の平面部、１８ａ部分に形成される。この平面
部１８ａは環状に形成されている。尚、この平面
部１８ａ部分に出口２０を設ける理由としてはシ
ーリング素子３の外面と、漸減傾斜面部１６を含
むシリンダー内面壁１ａの表面４との間の間隙室
に対して潤滑油をできるだけ連続的に迂回するこ
となく接線方向に供給する為である。

漸減傾斜面部１６の表面仕上げが有利であるよ
うにこの実施態様においても漸減傾斜面部１６部
分の補強壁１ｃを環状体３２で形成している。

第２ｂ図に詳細に説明されているように、環状
体３２の外周面と、前記凹欠部１０１内における
シリンダー外面壁５の内面との間には間隔リング
３２ａが介在されており、この間隔リング３２ａ
はシリンダー内面壁１ａの上端に形成される補強
分壁１ｃと、前記第１ａ図及び第２ａ図の突部１
ｄ形状に形成した環状スペーサー３２ｄとの両者
で押圧保持されている。これ等、環状体３２、間
隔リング３２ａ、環状スペーサー３２ｂを使用す
る構成は、環状体３２の前記平面部１８ａ域に単
に角切断部２６ａを環状に切断形成したり或は、
間隔リング３２ａの上端内側コーナーに環状の溝
２６ａを切欠することによつて潤滑油供給部２０
に連通する出口２４を形成できるようにする為で
あり、また環状の溝２６ａに連通するようにその
同一平面水平線上に等間隔をおいて穿設する連通
溝３６ａ及びその連通溝３６ａに連絡する環状連
絡溝３８ａの形成を、環状スペーサー３２ａ上端
部３４ａの簡単な切欠加工によつて製造可能にす
る為である。

また、上記環状スペーサー３ｂ上端と、捻り蓋
５ａとの間には加流結合面１０を有するトロイド
形状の連結用環状部１１が前記実施態様と同様に
Ｏリング１２を介して固定され、この連結環状部
１１の下端に切欠形成した切欠部１１ａの切欠立
面１１ｂと、環状スペーサー３２ｂとで構成され
る係合空間１００にシーリング素子３の外周端に
突出形成した係合屈曲片部３ｂが係合するように
なつている。

斯様に潤滑油供給部２０に連絡する出口２４が
漸減傾斜面部１６上端域近傍の環状体３２外面上
端部分、即ち前記係合空間１００の一隅部に設け
てある為、特に高圧作動の場合には有効である。

即ち、ピストン２が往復運動する際、シーリン
グ素子３は軸方向に押潰されるように弾性変形
し、復動方向には無論伸張されるように弾性変形
するが、この環状体３２外面の上端域部分に設け
た出口２４と相対するシーリング素子３の外面部
分にはシーリング素子３においてもつとも外側に
位置しピストン２の往復動に伴なう最小弾性変形
部である為、潤滑油の供給を妨げず、また、出口
２４部分に対する摩擦による切損も出じない。

また、出口２４部分に微細なメツシユの金属金
網、特にスチール網等からなる介在物４０を介在
させても任意である。

この介在物４０は出口２４部分に介在されるリ
ング状介在物４０ａと、軸方向にシーリング素子
３の外面上に延びる筒状介在物４０ｂとがある。

斯様に筒状介在物４０ｂを設けた場合には、シ
リンダー外面壁５及び環状スペーサー３２ｂを貫
通して潤滑油の供給管４２（一点鎖線）を設ける
ことによつて、環状スペーサー３２ｂに当接する
シーリング素子３のシリンダー１との連結面であ
る補強厚肉部３ａ外面にも潤滑油を流すことが可
能となる為、シーリング素子３における連結部分
にも直接潤滑特性を付与することができ、このシ
ーリング素子３におけるシリンダー１との連結部
分においても、応力集中に伴う不均等な変形を可
及的防止し、ひいては切損現象を阻止する。

ちなみに、実質的に硬質の介在物も利用でき、
これは可撓的にシーリング素子３中に挿入される
か或いはシーリング素子３外面上に配置され、シ
ーリング素子３の変形と共にずれるようにするこ
とができる。このような介在物は多かれ少なかれ
硬質の部分及び軟質の部分を有し、軟質部分はシ
ーリング素子３の変形に関与する。例えば介在物
４０ａ及び４０ｂに対応する部分を有する透過性
硬質部材が設けられており、この場合薄い方の部
分４０ａは、シーリング素子の表面に対して垂直
であり、この構成により出口２４における潤滑油
の圧力に屈し、潤滑油をシーリング素子３外面と
漸減傾斜面部１６もしくはシリンダー内面壁１ａ
表面４の間の間隙室中に流入させることが可能と
なる。

シーリング素子とシリンダーとの間の結合域、
従つて加流結合部１０の域で潤滑油が通ることが
重要であり、従つて加流結合部１０に特別の処置
をすることが必要である。このため、連結用環状
部１１の丸い肩部１１ｃ、環状スペーサ３２ｂの
シーリング素子３の補強厚肉部３ａの係合屈曲片
部３ｂが圧力のもとで、半径方向にひずみ力を受
ける。この引張力もまた、シーリング素子３の確
実な固定に寄与する。

［発明の効果］ 本発明は以上のように構成したので、ピストン
往復運動に伴なつてシーリング素子に軸方向へ伸
長力及び圧縮力が作用しても、シリンダーとの連
結域部分のシーリング素子においては切り削き力
は勿論のこと、摩擦現象の発生を可及的少なくな
る。故に、長期の使用によつても安定した洩水防
止機能をシーリング素子に付与することができ、
耐久性に秀でたピストン・シリンダー構造を供し
得る。

依つて、所期の目的を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明によりピストン―シリンダー
構造の一つの実施態様を左半分に示すものであつ
て、シリンダー表面とトロイド形状に移行する漸
減傾斜面との間の域における潤滑油供給部出口を
説明。第１ｂ図は、別の実施態様を右半分に示す
ものであつて、潤滑油供給部出口を説明する。第
２ａ図は、第１ａ図の潤滑油供給部を有する連結
域の一部拡大縦断面図である。第２ｂ図は第１ｂ
図の一部拡大縦断面図である。 図中、番号１はシリンダー、２はピストン、３
はシーリング素子、４はシリンダーの表面、８は
作動室、１６はシリンダーのトロイド形状に移行
する漸減傾斜面部、２０は潤滑油供給部、２４は
供給部出口である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ピストン・シリンダー構造あつて、一つの作
   動室を規定するシリンダー、ピストンを有し、変
   形可能な弾性を有する筒状のシーリング素子を上
   域部においてシリンダーを連結すると共に下域部
   においてピストンに接続し、且つシーリング素子
   とシリンダーとの間に潤滑油を供給する潤滑油供
   給部を備えたピストン・シリンダー構造において
   下記の特徴、 (イ) シーリング素子３が作動室８における圧力の
   もとで、潤滑油を介してシリンダー１の表面４
   に当接していること。 (ロ) シリンダー１がシリンダー素子３との連結域
   で、シリンダー表面の４に対し断面が斜めもし
   くは湾曲する漸減傾斜面部１６を有し、この漸
   減傾斜部１６はシーリング素子３の補強用厚肉
   部３ａを受け入れるようになつていること。 (ハ) 潤滑油供給部２０はその出口２４を漸減傾斜
   面部１６と、シリンダーの表面４との間の間隙
   室に潤滑油を供給する位置に開口しているこ
   と。 を組合わせて有することを特徴とするピストン・
   シリンダー構造。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の構造であつて、
   漸減傾斜面部１６の上端傾斜終端に潤滑油供給部
   の出口２４が設けられていることを特徴とするピ
   ストン・シリンダー構造。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の構造であつて、
   漸減傾斜面部１６が、シリンダー１とは別体の環
   状体３２及びその環状体３２外面に配設される間
   隙リング３２ａとで構成され、潤滑油供給部の出
   口２０が、環状体３２上端裏面の環状な溝２６ａ
   及び／若しくは間隔リング３２ａの上端内側に環
   状な溝２６ａとして形成されていることを特徴と
   するピストン・シリンダー構造。 ４ 特許請求の範囲第２項もしくは第３項記載の
   構造であつて、潤滑油供給部の出口２０が、シー
   リング素子３の補強厚肉部３ａが係合するシリン
   ダー１に形成された係合空間１００の凹角部分に
   設けられていることを特徴とするピストン・シリ
   ンダー構造。 ５ 特許請求の範囲第２項乃至第４項記載のいず
   れか１項記載の構造であつて、潤滑油供給部の出
   口２０が、漸減傾斜面部１６と、シーリング素子
   ３との間の間隙室に接線方向に開口していること
   を特徴とするピストン・シリンダー構造。 ６ 特許請求の範囲第４項及び第５項記載のいず
   れか１項記載の構造であつて、係合空間１００
   が、前記環状体３２、間隙リング３２ａの他にそ
   の環状体３２及び間隔リング３２ａ上に間隔をお
   いて設けられた連結用環状部１１、その連結用環
   状部１１下端と間隔リング３２ａ上端との間に配
   設された環状スペーサ３２ｂの４者で構成され、
   シーリング素子３に作用する径方向の圧縮力を上
   記連結用環状部１１と環状スペーサー３２ｂとで
   受圧するようにしていることを特徴とするピスト
   ン・シリンダー構造。 ７ 特許請求の範囲第１項乃至第６項記載のいず
   れか１項記載の構造であつて、潤滑油供給部の出
   口２４と相対するシーリング素子３部分に透通性
   の介在物４０が介在されていることを特徴とする
   ピストン・シリンダー構造。