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JP2562738B2 - Seal structure - Google Patents
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JP2562738B2 - Seal structure - Google Patents

Seal structure

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JP2562738B2
JP2562738B2 JP3074501A JP7450191A JP2562738B2 JP 2562738 B2 JP2562738 B2 JP 2562738B2 JP 3074501 A JP3074501 A JP 3074501A JP 7450191 A JP7450191 A JP 7450191A JP 2562738 B2 JP2562738 B2 JP 2562738B2
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piston
ring
groove
pressure
cylinder
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孝二 内田
修 伏原
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CKD Corp
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、空圧シリンダや油圧シ
リンダなどの流体圧機器のシール構造に関し、特に、ピ
ストンの両面に作用する圧力差の変化にかかわらずピス
トンの摺動抵抗をほぼ一定に保つことができるシール構
造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a seal structure for fluid pressure equipment such as pneumatic cylinders and hydraulic cylinders, and more particularly, to a substantially constant sliding resistance of the piston regardless of changes in the pressure difference acting on both sides of the piston. The present invention relates to a seal structure that can be kept at.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、流体圧シリンダ等の流体圧機器の
ピストンとシリンダの間のシールには、一般にはOリン
グが用いられているが、特に摺動抵抗を小さくしたい場
合にはY型パッキンやピストンリングが用いられてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, an O-ring has generally been used as a seal between a piston and a cylinder of a fluid pressure device such as a fluid pressure cylinder, but a Y-type packing is particularly used to reduce sliding resistance. And piston rings are used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】Y型パッキンを用いた
場合の摺動抵抗を図3に基づいて説明すると、シリンダ
a内に僅な間隙を空けて嵌合するピストンbに形成され
たリング溝c内にY型パッキンdが嵌入されていて、リ
ング溝c内の右側にはピストンbの右側の高圧力P1が
作用し、リング溝c内の左側にはピストンbの左側の低
圧力P2が作用する。
The sliding resistance when the Y-type packing is used will be described with reference to FIG. 3. The ring groove formed in the piston b fitted in the cylinder a with a slight gap. The Y-shaped packing d is fitted in c, the high pressure P1 on the right side of the piston b acts on the right side in the ring groove c, and the low pressure P2 on the left side of the piston b acts on the left side in the ring groove c. To work.

【0004】そうすると、Y型パッキンdのシリンダa
と接触する部分の内周には高圧力P1がその部分をシリ
ンダaに押し付ける方向に作用し、外周には高圧力P1
から低圧力P1へ変化する圧力がその部分をシリンダa
から引き離す方向に作用する。
Then, the cylinder a of the Y-type packing d
The high pressure P1 acts on the inner circumference of the portion in contact with the cylinder in the direction of pressing the portion against the cylinder a, and the high pressure P1 acts on the outer circumference.
From the low pressure P1 to the low pressure P1
It acts in the direction of pulling away from.

【0005】ここで、Y型パッキンdのシリンダaと接
触する部分の面積をAとすると、Y型パッキンdがシリ
ンダaに押し付けられる力Fpは次式で表される。 Fp=P1・A−(P1+P2)/2・A=(P1−P2)/2・A 故に、摩擦係数をμとすると、Y型パッキンdによる摺
動抵抗Fは次式で表される。 F=μ・Fp=μ・(P1−P2)/2・A
Here, assuming that the area of the portion of the Y-type packing d that contacts the cylinder a is A, the force Fp for pressing the Y-type packing d against the cylinder a is expressed by the following equation. Fp = P1 · A− (P1 + P2) / 2 · A = (P1−P2) / 2 · A Therefore, when the friction coefficient is μ, the sliding resistance F by the Y-type packing d is expressed by the following equation. F = μ ・ Fp = μ ・ (P1-P2) / 2 ・ A

【0006】したがって、高圧力側と低圧力側の圧力差
P1−P2が大きくなればなるほど摺動抵抗が大となっ
てピストンbの作動効率が低下する欠点があり、これが
本発明の解決すべき課題である。このことはピストンリ
ングの場合も同様である。
Therefore, the larger the pressure difference P1-P2 between the high pressure side and the low pressure side, the larger the sliding resistance and the lower the operating efficiency of the piston b, which is a problem to be solved by the present invention. It is an issue. This also applies to the piston ring.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するための手段として、リング溝の底面の幅方向
のほぼ中央に形成した保持溝と、その保持溝に嵌入され
てピストンリングの内周に弾接することによりその接触
位置を境にしてそのピストンリングの内周に作用する高
圧側の圧力と低圧側の圧力とを分断するシールリングと
からなり、ピストンリングは、その外周に高圧側の圧力
から低圧側の圧力にほぼ直線的に変化する圧力が作用
し、かつ、シールリングの接触位置を境にして作用する
逆方向の力が互いに相殺される剛性を有する構成とし
た。
As a means for solving such a problem, the present invention is directed to a bottom surface of a ring groove in the width direction.
Holding groove formed almost in the center of the
Contact by making elastic contact with the inner circumference of the piston ring
The height acting on the inner circumference of the piston ring at the position
A seal ring that separates the pressure on the pressure side and the pressure on the low pressure side
The piston ring consists of a high pressure side
Pressure that changes almost linearly from low to low pressure
And acts at the contact position of the seal ring as a boundary
The structure is such that the forces in opposite directions cancel each other out .

【0008】[0008]

【発明の作用及び効果】本発明は上記構成になり、ピス
トンリングをシリンダに押し付ける力の方向が、シール
リングがピストンリングに接触する位置を境にしてプラ
スとマイナスに変わるから、互いに相殺されて絶対値が
小さくなり、従って、ピストンの両側に作用する圧力差
が大きくてもピストンの摺動抵抗が小さく抑えられる効
果がある。
According to the present invention having the above-mentioned structure, the directions of the forces for pressing the piston ring against the cylinder change between plus and minus at the position where the seal ring contacts the piston ring, so they cancel each other out. The absolute value becomes small, and therefore, the sliding resistance of the piston can be kept small even if the pressure difference acting on both sides of the piston is large.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の第1実施例を図1に基づいて
説明する。シリンダa内に僅な間隙を空けて嵌合するピ
ストンbに形成されたリング溝c内にピストンリング1
が嵌入されていて、リング溝c内の右側にはピストンb
の右側の高圧力P1が作用し、リング溝c内の左側には
ピストンbの左側の低圧力P2作用しており、ピストン
リング1は左右の差圧によりリング溝cの左側に押し付
けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The piston ring 1 is fitted in a ring groove c formed in a piston b which is fitted in the cylinder a with a slight gap.
Is inserted into the ring groove c on the right side of the piston b
The high pressure P1 on the right side of the piston b acts on the left side in the ring groove c, and the low pressure P2 on the left side of the piston b acts on the left side in the ring groove c, and the piston ring 1 is pressed against the left side of the ring groove c by the left and right differential pressure. .

【0010】リング溝cの底面には幅の狭い浅い保持
4が形成され、この溝4内には弾性材料からなる円形断
面のシールリング2が緊密に嵌入されていて、線Lにお
いてピストンリング1の内周面と接触することにより、
それより右側と左側とを完全に遮断しており、ピストン
リング1の内周面の線Lより右側の面積をA1、左側の
面積をA2とする。リング溝cの底面とピストンリング
1の内周面との間には、シールリング2の両側に、ばね
3、3が装着されていて、ピストンリング1をシリンダ
aの内周面に押し付けている。
A narrow holding groove 4 having a narrow width is formed on the bottom surface of the ring groove c, and a seal ring 2 having a circular cross section made of an elastic material is tightly fitted in the groove 4, and a piston ring is formed at a line L. By contacting the inner surface of 1,
The right side and the left side are completely cut off from each other, and the area on the right side of the line L on the inner peripheral surface of the piston ring 1 is A1 and the area on the left side is A2. Between the bottom surface of the ring groove c and the inner peripheral surface of the piston ring 1, springs 3 are mounted on both sides of the seal ring 2 to press the piston ring 1 against the inner peripheral surface of the cylinder a. .

【0011】ここで、ピストンリング1とシリンダaの
間に作用する圧力分布は、高圧力P1から低圧力P2に
直線的に変化するから、シールリング2と接触する線L
と対応する位置における圧力をPsとする。また、リン
グ溝c内の線Lより右側には高圧力P1が、左側には低
圧力P2が、それぞれ作用するから、流体圧によつて、
線Lより右側においてピストンリング1をシリンダaに
押し付ける力をF1、線Lより左側においてピストンリ
ング1をシリンダaに押し付ける力をF2とすると、F
1、F2は、それぞれ次式で表される。 F1=P1・A1−(P1+Ps)/2・A1=(P1−Ps)/2・A1 F2=P2・A2−(Ps+P2)/2・A2=(P2−Ps)/2・A2 なお、sは次式で表される。 s=(P1−P2)・A2/(A1+A2)+P2 故に、流体圧によってピストンリング1がシリンダaに
押し付けられる力は次式で表される。 F1+F2=(P1−P2)・(A1−A2)/2
Since the pressure distribution acting between the piston ring 1 and the cylinder a changes linearly from the high pressure P1 to the low pressure P2, the line L that contacts the seal ring 2 is used.
The pressure at the position corresponding to is Ps. Further, since the high pressure P1 acts on the right side of the line L in the ring groove c and the low pressure P2 acts on the left side thereof, the fluid pressure causes
Let F1 be the force that presses the piston ring 1 against the cylinder a on the right side of the line L, and F2 be the force that presses the piston ring 1 on the cylinder a on the left side of the line L.
1 and F2 are respectively expressed by the following equations. F1 = P1 · A1- (P1 + Ps) / 2 · A1 = (P1-Ps) / 2 · A1 F2 = P2 · A2- (Ps + P2) / 2 · A2 = (P2-Ps) / 2 · A2 Incidentally, P s Is expressed by the following equation. Ps = (P1-P2) * A2 / (A1 + A2) + P2 Therefore, the force with which the piston ring 1 is pressed against the cylinder a by the fluid pressure is expressed by the following equation. F1 + F2 = (P1-P2) * (A1-A2) / 2

【0012】ピストンリング1にはさらに、ばね3、3
の弾圧力Fsが作用するから、ピストンリング1がシリ
ンダaに押し付けられる力Fは次式で表される。 F=F1+F2+Fs ここで、シリンダaとピストンリング1との摩擦係数を
μとすると、ピストンbの摺動抵抗Tは次式で表され
る。 T=μ・F=μ・{(P1−P2)・(A1−A2)/2+Fs}
The piston ring 1 is further provided with springs 3 and 3.
Since the elastic force Fs of 1 acts, the force F for pressing the piston ring 1 against the cylinder a is expressed by the following equation. F = F1 + F2 + Fs Here, when the friction coefficient between the cylinder a and the piston ring 1 is μ, the sliding resistance T of the piston b is expressed by the following equation. T = μ · F = μ · {(P1-P2) · (A1-A2) / 2 + Fs}

【0013】したがって、線Lがピストンリング1の幅
方向の中心に位置するとき、すなわち、A1=A2の場
合には T=μ・Fs となり、ピストンbの両側に作用する圧力差にかかわら
ず摺動抵抗の大きさは一定である。
Therefore, when the line L is located at the center of the piston ring 1 in the width direction, that is, when A1 = A2, T = μFs, which is irrespective of the pressure difference acting on both sides of the piston b. The magnitude of the dynamic resistance is constant.

【0014】次に、本考案の第2実施例を図2に基づい
て説明する。上記第1実施例において、A1=A2でな
くても、A1≒A2であれば T≒μ・Fs となり、ピストンbの摺動抵抗を小さく押さえることが
できる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the first embodiment, even if A1 = A2 is not satisfied, if A1≈A2, then T≈μ · Fs, and the sliding resistance of the piston b can be suppressed to a small value.

【0015】本実施例は、保持溝4の幅が広く、シール
リング2が保持溝4内を移動しうる点で上記第1実施例
と相違する。すなわち、ピストンbの右側が高圧になつ
た場合には、シールリング2は図に実線で示すように
溝4の左端へ移動し、ピストンbの左側が高圧になつ
た場合には図に鎖線で示すように保持溝4の右端へ移動
するのであつて、シールリング2の移動範囲は保持溝4
の幅内に規制される。
[0015] The present embodiment, the width of the holding groove 4 is wide, the seal ring 2 is different from the first embodiment in that can move within the retaining groove 4. That is, when the right side of the piston b has decreased to the high pressure, coercive as the seal ring 2 is indicated by the solid line in FIG.
Go to the left end of the lifting groove 4, shall apply so is moved to the right end of the holding groove 4 as shown by the chain line in FIG. If the left side of the piston b has decreased to the high pressure, the moving range of the seal ring 2 is holding groove 4
Is regulated within the range of.

【0016】したがつて、上記第1実施例のA1とA2
の差が一定範囲内に規制され、ピストンbの両側に作用
する圧力差によるピストンbの摺動抵抗の増大を抑制す
ることができる。
Therefore, A1 and A2 of the first embodiment are
Is regulated within a certain range, and it is possible to suppress an increase in sliding resistance of the piston b due to a pressure difference acting on both sides of the piston b.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a second embodiment of the present invention.

【図3】従来例の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

a:シリンダ b:ピストン c:リング溝 1:ピス
トンリング 2:シールリング 3:ばね 4:保持
a: cylinder b: piston c: ring groove 1: piston ring 2: seal ring 3: spring 4: holding groove

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ピストンの外周に形成したリング溝にピ
ストンリングを嵌入し、該ピストンリングをシリンダの
内周に弾接して該シリンダとピストンとの間をシールす
るようにしたシール構造において、前記リング溝の底面の幅方向のほぼ中央に形成した保持
溝と、 該保持溝に嵌入されて前記ピストンリングの内周に弾接
することによりその接触位置を境にして該ピストンリン
グの内周に作用する高圧側の圧力と低圧側の圧力とを分
断するシールリングとからなり、 前記ピストンリングは、その外周に高圧側の圧力から低
圧側の圧力にはぼ直線的に変化する圧力が作用し、か
つ、前記シールリングの接触位置を境にして作用する逆
方向の力が互いに相殺される剛性を有する ことを特徴と
するシール構造。
1. A fitted piston rings into the ring groove formed on the outer periphery of the piston, in the sealing structure so as to seal between the cylinder and the piston in elastic contact with the piston rings on the inner periphery of the sheet Linda Retaining formed at the center of the bottom of the ring groove in the width direction
The groove and the retaining groove are fitted into the groove and make elastic contact with the inner circumference of the piston ring.
The piston ring with the contact position as a boundary.
The pressure on the high pressure side acting on the inner circumference of the
A seal ring that disconnects the piston ring.
The pressure on the pressure side is affected by a linearly changing pressure.
The reverse of the contact point of the seal ring
A seal structure having rigidity such that directional forces cancel each other out .
【請求項2】前記リング溝と前記ピストンリングの間に
該ピストンリングを前記シリンダの内周に弾接させるば
ね弾力機構を設けたことを特徴とする請求項1記載のシ
ール構造。
2. Between the ring groove and the piston ring
If the piston ring is elastically contacted with the inner circumference of the cylinder,
3. The system according to claim 1, further comprising a resilient mechanism.
Structure.
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