(57)【要約】  ピストン型アキュムレータに設けられるピストンシール構造において、ガスの透過やシールの捩れまたは材質上の劣化によりシール性が低下するのを抑制する。この目的を達成するため、シリンダ内部でピストンが変位するピストン型アキュムレータに設けられるピストンシール構造であって、ピストンの外周部にガス側シール部およびオイル側シール部を並設してなるピストンシール構造において、ガス側シール部は、シリンダの内面に摺動可能に接触する断面円弧状の外周面を有するゴム状弾性体製のＤリングを備える。オイル側シール部は、シリンダの内面に摺動可能に接触する外周面を有する樹脂製のスライダーシールと、スライダーシールの内周側に配置されるゴム状弾性体製のバックリングとを備える。
2017056884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内部でピストンが変位するピストン型アキュムレータに設けられるピストンシール構造であって、前記ピストンの外周部にガス側シール部およびオイル側シール部を並設してなるピストンシール構造において、
前記ガス側シール部は、前記シリンダの内面に摺動可能に接触する断面円弧状の外周面を有するゴム状弾性体製のＤリングを備え、
前記オイル側シール部は、前記シリンダの内面に摺動可能に接触する外周面を有する樹脂製のスライダーシールと、前記スライダーシールの内周側に配置されるゴム状弾性体製のバックリングとを備えることを特徴とするピストン型アキュムレータのピストンシール構造。
【請求項２】
請求項１記載のピストンシール構造において、
前記ガス側シール部は、前記Ｄリングのオイル側に配置されるバックアップリングを備えることを特徴とするピストン型アキュムレータのピストンシール構造。
【請求項３】
請求項１または２記載のピストンシール構造において、
前記ガス側シール部における前記スライダーシールは、ピストン変位方向に非対称な形状の外周面を備えることにより前記シリンダの内面に対する接触面圧に圧力勾配を設定することを特徴とするピストン型アキュムレータのピストンシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストン型アキュムレータに設けられるピストンシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から図６に示すように、シリンダ５２内部でピストン５３が変位するピストン型アキュムレータ５１が知られており、ピストン５３の外周部には、ガス室５４に封入したガスＧがオイルＯ側へ漏れることがないようにガス側シール部５５が設けられるとともに、圧力配管系を流れるオイルＯがガス室５４側へ侵入することがないようにオイル側シール部５６が設けられている。ピストン５３はガス圧およびオイル圧が均衡するようにシリンダ５２内部で軸方向（中心軸線方向、図では左右方向）に変位する。【０００３】
ガス側シール部５５およびオイル側シール部５６はそれぞれ、ピストン５３の外周面に設けた装着溝５７に装着されるゴム状弾性体製のＯリング５８によって構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２９６６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ゴム状弾性体製のＯリング５８はその断面形状が円形ないし略円形とされているため、ガスＧがこのＯリング５８を透過する透過距離を特にリング内周部において大きく設定することができない。したがってガスＧがＯリング５８を透過することがあり、このガスＧの透過が漏れにつながる不都合がある。【０００６】
また、ゴム状弾性体製のＯリング５８は、装着溝５７内で捩れた状態となりやすい。したがってＯリング５８が捩れた状態となることで、漏れにつながる不都合がある。【０００７】
更にまた、ゴム状弾性体製のＯリング５８は、オイルＯと接触することにより材質上劣化することがある。したがってこのようにＯリング５８が材質上劣化することで、漏れにつながる不都合もある。【０００８】
本発明は以上の点に鑑みて、ピストン型アキュムレータに設けられるピストンシール構造において、ガスの透過やシールの捩れまたは材質上の劣化によりシール性が低下するのを抑制することができるピストンシール構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるピストンシール構造は、シリンダ内部でピストンが変位するピストン型アキュムレータに設けられるピストンシール構造であって、前記ピストンの外周部にガス側シール部およびオイル側シール部を並設してなるピストンシール構造において、前記ガス側シール部は、前記シリンダの内面に摺動可能に接触する断面円弧状の外周面を有するゴム状弾性体製のＤリングを備え、前記オイル側シール部は、前記シリンダの内面に摺動可能に接触する外周面を有する樹脂製のスライダーシールと、前記スライダーシールの内周側に配置されるゴム状弾性体製のバックリングとを備えることを特徴とする。【００１０】
また、本発明の請求項２によるピストンシール構造は、上記した請求項１記載のピストンシール構造において、前記ガス側シール部は、前記Ｄリングのオイル側に配置されるバックアップリングを備えることを特徴とする。【００１１】
また、本発明の請求項３によるピストンシール構造は、上記した請求項１または２記載のピストンシール構造において、前記ガス側シール部における前記スライダーシールは、ピストン変位方向に非対称な形状の外周面を備えることにより前記シリンダの内面に対する接触面圧に圧力勾配を設定することを特徴とする。【００１２】
上記構成を備える本発明のピストンシール構造は、ガス側シール部としてゴム状弾性体製のＤリングを備えるとともに、オイル側シール部として樹脂製のスライダーシールおよびゴム状弾性体製のバックリングよりなる組合せシールを備えることを特徴とする。【００１３】
ゴム状弾性体製のＤリングはその名のとおり、断面形状がＤ形ないし略Ｄ形とされており、シリンダの内面に摺動可能に接触する外周面は断面円弧状ないし略円弧形とされているが、内周部は断面長方形ないし略長方形とされている。したがって断面円形ないし略円形のＯリングと比較してリング内周部の厚み（軸方向幅）が大きいため、この分、ガスが透過する透過距離を大きく設定することができ、ガスが透過しにくくなる。またこのＤリングによれば、低温脆性化でのシール倒れ防止についても効果を発揮することができ、すなわちＯリングは装着溝内で捩れやすいのに対し、Ｄリングは装着溝内で倒れにくく捩れにくい。したがって低温時などにおけるガスシール性が低下するのを抑制することが可能とされる。【００１４】
また、樹脂製のスライダーシールは、ゴム状弾性体製のＤリングと比較してオイルと接触したときに材質上劣化しにくい。したがってこのスライダーシールがオイルをシールすることによりオイルがＤリングに接触しなくなるため、ゴム状弾性体製のＤリングがオイルと接触して材質上劣化してしまうのを抑制することが可能とされる。【００１５】
また、ガス側シール部においては、Ｄリングがピストンおよびシリンダ間の隙間へはみ出すことにより損傷するおそれがあるが、これに対してはＤリングのオイル側にバックアップリングを配置し、このバックアップリングによってＤリングを支持することにより、はみ出しを抑制することが考えられる。このほかバックアップリングについては、スライダーシールのガス側にバックアップリングを配置し、バックアップリングによってスライダーシールを支持するようにしても良い。【００１６】
樹脂製のスライダーシールについては、ピストン変位方向に非対称な形状の外周面を備えることによりシリンダの内面に対する接触面圧に圧力勾配を設定するようにしても良く、この場合は、シリンダの内面に対する接触面圧に局所的なピーク値が設定されるため、オイルに対するシール性を向上させることが可能とされる。ここに圧力勾配（面圧勾配）は、スライダーシールの外周面にテーパーや段差などを形成することにより設定されるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば以上説明したように、ピストン型アキュムレータに設けられるピストンシール構造において、ガスの透過やシールの捩れまたは材質上の劣化によりシール性が低下するのを抑制するピストンシール構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例に係るピストンシール構造を備えるピストン型アキュムレータの要部断面図
【図２】（Ａ）は同ピストンシール構造に備えられるガス側シール部の要部拡大断面図、（Ｂ）は同ピストンシール構造に備えられるオイル側シール部の要部拡大断面図
【図３】図１におけるＸ方向矢視図
【図４】本発明の他の実施例に係るピストン型アキュムレータの要部断面図
【図５】図４におけるＹ方向矢視図
【図６】従来例に係るピストンシール構造を備えるピストン型アキュムレータの要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施例に係るピストンシール構造１１を備えるピストン型アキュムレータ１を示している。このピストン型アキュムレータ１は、有底円筒状のシリンダ（シェル）２の内部にピストン３を軸方向（中心軸線方向、図では上下方向）に変位可能に組み付けたものであって、ピストン３およびシリンダ２の底面部（端壁部）２ａ間の空間はガス（窒素ガスなど）Ｇを封入するガス室４とされ、ピストン３を挟んで反対側は圧力配管系のオイルＯ側とされ、封入ガス圧とオイル圧とが均衡するようにピストン３が軸方向に変位する。シリンダ２の端壁部２ａにはガス注入口５が設けられ、ガス注入後、ガスプラグ６によって閉塞されている。シリンダ２の開口部内面にはピストン３を抜け止めする抜け止めリング７が装着され、開口部外面には当該シリンダ２を圧力配管系へ接続するためのネジ状接続部８が設けられている。
【００２１】
ピストン３の外周部に、ガスＧをシールするとともにオイルＯをシールするためにピストンシール構造１１が設けられ、すなわちガス室４に封入したガスＧがオイルＯ側へ漏れることがないようにガス側シール部２１が設けられるとともに、圧力配管系のオイルＯがガス室４側へ侵入することがないようにオイル側シール部３１が設けられている。
【００２２】
図２（Ａ）に拡大して示すように、ガス側シール部２１は、ピストン３の外周面に設けた環状の装着溝９（図１）に装着されるＨＮＢＲゴム等のゴム状弾性体よりなるＤリング２２を備えており、このＤリング２２のオイルＯ側にＰＴＦＥ等の樹脂材料よりなるバックアップリング２３が並設されている。
【００２３】
Ｄリング２２はその名のとおり、断面Ｄ形ないし略Ｄ形に成形され、シリンダ２の内面に摺動可能に接触する断面円弧状の外周面２２ａと、断面直線状（円筒面状）の内周面２２ｂと、同じく断面直線状（軸直角平面状）の軸方向両端面２２ｃ，２２ｄとを備えているので、Ｄリング２２は断面半円形ないし略半円形の外周部２２ｅと、断面長方形ないし略長方形の内周部２２ｆとが径方向に組み合わされた形状とされている。バックアップリング２３は、径方向に長い断面長方形ないし略長方形に成形されている。
【００２４】
一方、図２（Ｂ）に拡大して示すように、オイル側シール部３１は、ピストン３の外周面に設けた環状の装着溝１０（図１）に装着されるＰＴＦＥ等の樹脂材料よりなるスライダーシール３２を備えており、このスライダーシール３２の内周側にＨＮＢＲゴム等のゴム状弾性体よりなるバックリング３３が並設されている。
【００２５】
スライダーシール３２は、シリンダ２の内面に摺動可能に接触する外周面３２ａと、断面直線状（円筒面状）の内周面３２ｂと、同じく断面直線状（軸直角平面状）の軸方向両端面３２ｃ，３２ｄとを備えている。またこのうち外周面３２ａはピストン変位方向（軸方向、図では上下方向）に非対称な形状とされ、これによりスライダーシール３２には、シリンダ２の内面に対する接触面圧に圧力勾配（面圧勾配）が設定されている。
【００２６】
上記した非対称な形状は具体的には、以下のように構成されている。
【００２７】
すなわち、スライダーシール３２の外周面３２ａにガスＧ側からオイルＯ側へかけてその外径寸法が徐々に拡大するテーパー面状の大径筒状部３２ｅが設けられ、この大径筒状部３２ｅのオイルＯ側に段差部３２ｆを介して小径筒状部３２ｇが設けられている。大径筒状部３２ｅは小径筒状部３２ｇとの比較において外径寸法が大きく設定され、反対に小径筒状部３２ｇは大径筒状部３２ｅとの比較において外径寸法が小さく設定されているものである。したがってこのような形状により、大径筒状部３２ｅのオイルＯ側端部が最大外径寸法を備える部位とされ、ここに上記した圧力勾配のピーク値が立つように設定されている。
【００２８】
ゴム状弾性体よりなるバックリング３３は、スライダーシール３２の内周側であってスライダーシール３２の内周面３２ｂおよび装着溝１０の底面間に圧縮された状態で配置され、スライダーシール３２をその内周側から支持してシリンダ２の内面に押し付ける。バックリング３３の断面形状は、装着溝１０に対する充填率の関係などからして円形ないし略円形とされているが、条件によってはその他の形状、例えば断面長方形ないし略長方形などであっても良い。
【００２９】
上記構成を備えるピストンシール構造１１においては、ガス側シール部２１として装着溝９にＤリング２２が装着され、Ｄリング２２は断面略円形のＯリング５８と比較して内周部２２ｆの厚み（軸方向幅）が大きいため、ガスＧが透過する透過距離を大きく設定し、ガスＧを透過させにくくすることができる。したがってガス不透過性を向上させ、ガスＧに対するシール性を維持・向上させることができる。
【００３０】
また、Ｄリング２２は装着溝９内で溝内面に対する接触面積が大きいために倒れにくく捩れにくいものである。したがって低温による脆性化が懸念される状況下であってもガスＧに対するシール性を維持・向上させることができる。
【００３１】
また、樹脂製のスライダーシール３２は、ゴム状弾性体製のＤリング２２と比較してオイルＯと接触したときに材質上劣化しにくいものである。したがってこのスライダーシール３２がオイルＯをシールすることによりオイルＯがＤリング２２に接触しないため、ゴム状弾性体製のＤリング２２がオイルＯと接触して材質上劣化してしまうのを抑制することができる。
【００３２】
また、ガス側シール部２１において、Ｄリング２２のオイルＯ側にバックアップリング２３が並設されているため、Ｄリング２２がピストン３およびシリンダ２間の隙間へはみ出して損傷するのを抑制することができる。
【００３３】
また、オイル側シール部３１におけるスライダーシール３２がピストン変位方向に非対称な形状の外周面３２ａを備え、これによりシリンダ２の内面に対する接触面圧に圧力勾配が設定されているため、シリンダ２の内面に対する接触面圧に局所的なピーク値を設定することができる。したがってこのようなピーク値が存在しない場合と比較して、オイルＯに対するシール性を向上させることができる。
【００３４】
更にまた、上記非対称な形状の具体的形状として、スライダーシール３２の外周面３２ａにガスＧ側からオイルＯ側へかけて外径寸法が徐々に拡大するテーパー面状の大径筒状部３２ｅが設けられ、この大径筒状部３２ｅのオイルＯ側に段差部３２ｆを介して小径筒状部３２ｇが設けられているため、このような形状およびこれにもとづく圧力勾配によって以下のようなスクレーパー作用が発揮される。
【００３５】
すなわち、ピストン３がオイルＯ側からガスＧ側へ変位するときシリンダ２の内面に油膜が形成されるのに対し、反対にピストン３がガスＧ側からオイルＯ側へ変位するときにスライダーシール３２がその大径筒状部３２ｅの最大外径寸法部位をもって油膜を掻き取り回収する。したがってここにスライダーシール３２によるスクレーパー作用が発揮されるため、これによりオイルＯに対するシール性を向上させることができる。
【００３６】
上記実施例に係るアキュムレータ１において、シリンダ２の底面部２ａの外側端面には図１に示したように、当該アキュムレータ１を装着箇所に装着するときに装着治具（図示せず）によって当該アキュムレータ１を保持するための装着用凹部４１が設けられているので、この装着用凹部４１に装着治具を係合し、装着治具によって当該アキュムレータ１を保持することにより、装着作業を円滑・迅速に行うことが可能とされている。
【００３７】
装着用凹部４１は、図３に示すように、シリンダ２の底面部２ａの外側端面における外周部に複数（図では４箇所）が等配状に設けられている。各凹部４１はシリンダ２の底面部２ａの外側端面における外周縁部に設けられているので、シリンダ２の軸方向一方のみならずシリンダ２の径方向外方へ向けても開口している。
【００３８】
また、この装着用凹部４１については、その形成角度を拡大して相対の凸部を形成することにより、装着用凸部を設ける構造としても良い。
【００３９】
図４および図５はこのようにして装着用凸部４２を設けた例を示し、すなわちシリンダ２の底面部２ａの外側端面に、当該アキュムレータ１を装着箇所に装着するときに装着治具（図示せず）によって当該アキュムレータ１を保持するための装着用凸部４２が設けられている。
【００４０】
装着用凸部４２は、図５に示すように、シリンダ２の底面部２ａの外側端面における外周部に複数（図では４箇所）が等配状に設けられている。各凸部４２はシリンダ２の底面部２ａの外側端面における外周縁部に設けられているので、シリンダ２の軸方向一方のみならずシリンダ２の径方向外方へ向けての面を有している。
【００４１】
そして、このように装着用凸部４２を設ける構造によれば、装着用凹部４１を設ける構造と比較して、形成時の切削体積が多いため、シリンダ２の重量を削減する（シリンダ２を軽量化する）ことができる。尚、装着用凸部４２はこれを切削加工でなく鍛造成形で形成しても良い。
【符号の説明】
【００４２】
１  アキュムレータ
２  シリンダ
２ａ  底面部
３  ピストン
４  ガス室
５  ガス注入口
６  ガスプラグ
７  抜け止めリング
８  接続部
９，１０  装着溝
１１  ピストンシール構造
２１  ガス側シール部
２２  Ｄリング
２２ａ，３２ａ  外周面
２２ｂ，３２ｂ  内周面
２２ｃ，２２ｄ，３２ｃ，３２ｄ  端面
２２ｅ  外周部
２２ｆ  内周部
２３  バックアップリング
３１  オイル側シール部
３２  スライダーシール
３２ｅ  大径筒状部
３２ｆ  段差部
３２ｇ  小径筒状部
３３  バックリング
４１  装着用凹部
４２  装着用凸部
Ｇ  ガス
Ｏ  オイル
【図１】
2017056884.tif 000003
【図２】
2017056884.tif 000004
【図３】
2017056884.tif 000005
【図４】
2017056884.tif 000006
【図５】
2017056884.tif 000007
【図６】
2017056884.tif 000008
【国際調査報告】
2017056884.tif 000009
2017056884.tif 000010