液压机的密封装置及缓冲器
文献发布时间:2024-04-18 19:54:45
技术领域
本发明涉及一种液压机的密封装置及缓冲器。
背景技术
液压机的密封装置用于安装在车辆的车身和车轮之间并通过发挥阻尼力来抑制车身和车轮的振动的缓冲器、以及驱动建筑机械的起重臂和悬臂等的气缸装置这样的液压机中。
例如,如JP2017-96453A所公开的那样,适用于缓冲器的密封装置具备用于对活塞中的主活塞分割体和副活塞分割体之间进行密封的密封圈,该活塞具有由螺母保持在杆件外周上的主活塞分割体和副活塞分割体这两个阀门主体。
活塞具备用于连通由活塞划分气缸内而形成的伸长侧腔室和压缩侧腔室的通道,并且,用于开闭通道的2个叶片阀分别组装在相对应的主活塞分割体和副活塞分割体上。
密封圈容纳在沿周向设置在圆盘状主活塞分割体的外周上的环状槽内,紧贴在筒部内周上并用于对主活塞分割体与副活塞分割体之间进行密封;该圆盘状主活塞分割体嵌合于从副活塞分割体突出的筒部内并用于封闭筒部。
根据以这种方式构成的密封装置,由于能够利用密封圈来阻止液压油绕过阀门而流经主活塞分割体与副活塞分割体之间,因此能够使缓冲器按照设计那样发挥阻尼力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:JP2017-96453A
发明内容
发明所要解决的课题
如此一来,在密封装置中,为了对主活塞分割体与副活塞分割体之间进行密封,需要在嵌合于副活塞分割体的筒部内的主活塞分割体部位的外周上设置环状槽,在将密封圈容纳于该环状槽中之后,实施用于将主活塞分割体插入筒部的操作。
为了防止密封圈从环状槽中脱落,密封圈的内径被设定为比嵌合于主活塞分割体的筒部内的部分的外径小,并在向环状槽安装密封圈时,必须对密封圈进行扩径。
而且,为了利用密封圈对主活塞分割体与副活塞分割体之间适当地进行密封,需要对副活塞分割体的筒部进行强力按压,并将密封圈的外径设定得比筒部的内径大,并且密封圈以压缩状态插入到筒部内。因此,在将安装有密封圈的主活塞分割体插入副活塞分割体的筒部时,伴随着密封圈的压缩。
密封圈例如由硫化橡胶形成,但除了防止其从环状槽中脱落以及确保对筒部的按压力之外,从耐久性的观点出发,有时还会利用硬的密封圈,将其安装在环状槽以及嵌合在筒部内的主活塞分割体的操作对操作者造成很大的负担。
在此,为了减轻操作者的负担并提高可操作性,尝试通过使密封圈具有自润滑性、或对密封圈实施表面处理,来降低密封圈与主活塞分割体和筒部之间产生的摩擦力。
但是,当以这种方式对密封圈实施处理并减小其与主活塞分割体和筒部之间所产生的摩擦力时,密封圈容易在环状槽内沿轴向移动,即使仅仅受到源自伸长侧腔室和压缩侧腔室的较低的压力,密封圈有时也会在环状槽内移动。
因此,在缓冲器以极低速开始启动时,密封圈在环状槽内移动,并且通道内的容积会发生与密封圈的移动量相当的变化,因此,从表面看产生了与容积变化量的液压油绕过叶片阀而流经主活塞分割体与副活塞分割体之间的情况相同的效果。
于是,在缓冲器以极低速伸缩时,流经叶片阀的液压油减少,因此缓冲器无法按预期那样发挥阻尼力,从而导致产生阻尼力的时间出现延迟的现象。
除此之外,在活塞的外周上设置环状槽并容纳与活塞滑动的气缸滑动接触的密封圈的情况下,当密封圈移动时,从表面看与液压油绕过阀门而流经气缸与活塞之间的情况相同。当用自由活塞在气缸内设置气室的情况下,在自由活塞的外周上容纳与气缸滑动接触的密封圈的情况下,由于密封圈在环状槽内移动,流经阀门的液压油量有所减少。即使不是缓冲器而是气缸装置,当在向气缸内供给压力油时,如果密封圈移动,则从表面看与密封圈的移动量相对应的液压油不会被供给到气缸内,因此即使是气缸装置,产生推力的时间也会延迟。
如此一来,在缓冲器和气缸装置这样的液压机的密封装置中,当为了提高密封圈的组装、液压机的组装过程中的可操作性而减小密封圈的摩擦力时,则会发生液压机产生阻尼力或推力的时间出现延迟这样的不良情况。
因此,本发明的目的在于提供一种能够抑制液压机产生阻尼力和推力的时间出现延迟的情况并提高组装可操作性的密封装置、以及能够抑制产生阻尼力的时间出现延迟并提高组装可操作性的缓冲器。
为解决所述课题,本发明的液压机的密封装置具备:环状外侧部件;内侧部件,其插入到外侧部件的内侧;密封圈,其容纳在设置于外侧部件和内侧部件中的一方的环状槽内,且抵接在外侧部件和内侧部件中的另一方上,并用于抑制液体流经外侧部件与内侧部件之间;在该液压机的密封装置中,外侧部件和内侧部件中的一方在环状槽的底部上具有用于限制密封圈相对于环状槽的轴向移动的凹部或凹凸。根据以这种方式构成的液压机的密封装置,由于能够限制密封圈在环状槽内的轴向移动,因此能够防止因密封圈在环状槽内移动而发生的液体从表面看流经外侧部件与内侧部件之间的现象。
附图说明
图1是应用了一实施方式所涉及的液压机的密封装置的缓冲器的纵向剖视图。
图2是应用了一实施方式所涉及的液压机的密封装置的缓冲器的活塞部分的放大剖视图。
图3是应用了一实施方式所涉及的液压机的密封装置的缓冲器的活塞的局部放大剖视图。
图4(a)是一实施方式的第1变形例所涉及的液压机的密封装置中的内侧部件的局部放大纵向剖视图。图4(b)是一实施方式的第2变形例所涉及的液压机的密封装置中的内侧部件的局部放大纵向剖视图。图4(c)是一实施方式的第3变形例所涉及的液压机的密封装置中的内侧部件的局部放大纵向剖视图。图4(d)是一实施方式的第4变形例所涉及的液压机的密封装置中的内侧部件的局部放大纵向剖视图。图4(e)是一实施方式的第5变形例所涉及的液压机的密封装置中的内侧部件的局部放大纵向剖视图。
图5是应用了一实施方式所涉及的第6变形例的密封装置的缓冲器的纵向剖视图。
具体实施方式
下面,基于图中所示的实施方式对本发明进行说明。如图1及图2所示,一实施方式所涉及的液压机的密封装置S将缓冲器D用作液压机,适用于该缓冲器D中。缓冲器D具备:气缸1;活塞2,其可沿轴向移动地插入气缸1内并将气缸1内划分为伸长侧腔室L1和压缩侧腔室L2以作为2个液压腔室的同时,具有用于连通伸长侧腔室L1和压缩侧腔室L2的通道P;杆件3,其可沿轴向移动地插入气缸1内;阀门V,其用于开闭通道P;以及密封装置S。而且,可将本实施方式的缓冲器D安装在未图示的车辆的车身与车轴之间使用,以抑制车身及车轮的振动。另外,具备本发明所涉及的密封装置S的缓冲器D的安装对象并不限于车辆,还可以适当变更。此外,缓冲器D能够根据安装对象将图1所示的上下方向进行反向安装。
接着,对密封装置S和应用了密封装置S的缓冲器D的具体结构进行说明。如图1所示,气缸1为有底筒状,并在上端内周上安装有可自由滑动地插入杆件3的环状引导件10。因此,气缸1内为密闭空间。
而且,在杆件3的上端设有托架(未图示),杆件3经由该托架与车身和车轴中的一方连接。另一方面,在气缸1的底部1a也设有托架(未图示),气缸1经由该托架与车身和车轴中的另一方连接。
如此一来,缓冲器D安装于车身和车轴之间。而且,如果车辆在凹凸不平的路面上行驶等,车轮相对车身上下振动,则杆件3进出气缸1,在缓冲器D伸缩的同时,活塞2在气缸1内上下(轴向)移动。
此外,从该气缸1内的活塞2来看,自由活塞11可滑动自如地插入到与杆件3相反的一侧中。自由活塞11将气缸1内划分为填充有液压油等液体的液体室L和填充有气体的气室G。进一步地,液体室L由可沿轴向移动地插入气缸1内的活塞2划分为图1中的上方侧的伸长侧腔室L1和图1中的下方侧的压缩侧腔室L2,以作为2个液压腔室。气体以受压缩的状态封入在气室G中。另外,缓冲器D使用的液体除了液压油以外,例如也可以使用水、水溶液等液体。填充于气室G中的气体可以利用氮气等惰性气体,但也可以是除此以外的气体。
如图1及图2所示,杆件3具备:小径部3a,其将下端侧的外径形成为小径并在外周上安装有活塞2;螺纹部3b,其设置在小径部3a的前端外周上;以及台阶部3c,其形成在小径部3a的边界;杆件穿过引导件10内并可沿轴向移动地插入气缸1内。
而且,当缓冲器D伸长时,杆件3从气缸1退出,当气缸内的容积增加该退出的杆件3的体积量时,自由活塞11在气缸1内向上侧移动,以扩大气室G。相反地,当缓冲器D收缩时,杆件3向气缸1内侵入,当气缸内的容积减少该侵入的杆件3的体积量时,自由活塞11在气缸1内向下侧移动,以缩小气室G。如此一来,作为本实施方式所涉及的液压机的缓冲器D构成为单杆型、单筒型缓冲器,在伸缩时通过自由活塞11的移动来使气室G扩大或缩小,并对进出气缸1的杆件3的体积进行补偿。另外,也可以利用气囊或波纹管等来对液体室L和气室G进行划分以代替自由活塞11。
此外,也可以在气缸1的外周上设置用于形成在其与气缸1之间填充有液体和气体的储液器的外壳,并利用储液器对进出气缸1内的杆件3的体积进行补偿以代替由自由活塞11设置的气室G。另外,储液器除了在气缸1的外周上设置外壳以外,也可以设置与用于形成储液器的气缸1不同的单独设置的储液罐。此外,也可以在活塞的两侧设置杆件并将缓冲器D用作双杆型缓冲器。
接着,活塞2具备:作为外侧部件的主活塞分割体4,其由螺母30保持在杆件3的外周上;以及作为内侧部件的副活塞分割体5。在主活塞分割体4上层叠有主阀体6、7,在副活塞分割体5上安装有副阀体8,并且主阀体6、7及副阀体8构成阀门V。
如图2所示,主活塞分割体4具备环状主体部4a和从该主体部4a的下端外周部向下方突出的筒部4b,并构成密封装置S的外侧部件。而且,在主体部4a上形成有在筒部4b的内周侧开口并沿轴向贯通主体部4a的伸长侧通道4c和压缩侧通道4d。进一步地,在该主体部4a的下侧(压缩侧腔室L2侧)上层叠有用于开闭伸长侧通道4c的出口的伸长侧主阀体6的同时,在主体部4a的上侧(伸长侧腔室L1侧)上层叠有用于开闭压缩侧通道4d的出口的压缩侧主阀体7。
本实施方式所涉及的缓冲器D中的伸长侧和压缩侧的主阀体6、7分别为层叠有多个可弹性变形的叶片阀的层叠叶片阀。主阀体6、7的叶片阀的层叠片数可根据所希望的阻尼力任意变更。
而且,伸长侧主阀体6在缓冲器D伸长且活塞速度处于中高速范围的情况下开启,对伸长侧通道4c中从伸长侧腔室L1流向压缩侧腔室L2的液体的流动施加阻力。另一方面,压缩侧主阀体7在缓冲器D收缩且活塞速度处于中高速范围的情况下开启,对压缩侧通道4d中从压缩侧腔室L2流向伸长侧腔室L1的液体的流动施加阻力。
此外,在构成伸长侧和压缩侧的主阀体6、7的多个叶片阀中位于最靠近主活塞分割体4侧的第一片叶片阀的外周部上,分别形成有切口6a、7a。而且,在活塞速度处于低速范围且伸长侧和压缩侧的主阀体6、7关闭的情况下,液体流过由切口6a、7a形成的节流孔后在伸长侧腔室L1和压缩侧腔室L2之间来回流动。通过节流孔(切口6a、7a)对该液体的流动施加阻力。
由所述切口6a、7a形成的节流孔允许液体双向流动。因此,也可以省略形成于伸长侧和压缩侧的主阀体6、7上的切口6a、7a中的一个。此外,节流孔的形成方法可以适当变更。例如,也可以在伸长侧或压缩侧的主阀体6、7离座着座的阀座上形成刻印,通过该刻印形成节流孔。此外,也可以将节流孔替换成阻气门。进一步地,安装在主活塞分割体4上且用于使缓冲器D产生中高速范围的阻尼力的主阀体6、7也可以是层叠叶片阀以外的阀,例如也可以是提升阀等。
接着,如图2所示,副活塞分割体5具备:环状嵌合部5a,其嵌合在主活塞分割体4的筒部4b的内周上;筒状壳体部5b,其从嵌合部5a的下端外周部向下方突出;连通道5c,其沿轴向贯通嵌合部5a并在壳体部5b的内周侧上开口;以及环状槽50,其沿周向设置在嵌合部5a的外周上,从而构成内侧部件。而且,在嵌合部5a的外周的环状槽50内容纳有密封圈12,该密封圈与作为外侧部件的主活塞分割体4的筒部4b的内周相抵接,并用于对主活塞分割体4和副活塞分割体5之间进行密封。
如图3所示,副活塞分割体5的环状槽50遍及嵌合部5a的外周的整个周长并沿周向设置,形成为凹状槽,该凹状槽由底部51和从底部51的轴向两端相互平行地延伸并相对置的一对侧壁52、52包围。
此外,如图3所示,底部51在图3中的中央具备凹槽深度最深的底面51a和与底面51a的上下相连且深度朝向侧壁52逐渐变浅的锥面51b、51b,从而整体形成1个凹部。
在以这种方式构成的环状槽50内容纳有由O形圈构成的密封圈12。密封圈12由添加有润滑剂的橡胶等形成,具有自润滑性。此外,实施用于使密封圈12的表面光滑的表面处理,实现了降低密封圈12与其他部件之间所产生的摩擦力的目的。另外,如前所述,具有自润滑性的橡胶是在作为基体的橡胶中添加有润滑剂而得。作为基体橡胶,只要是用于密封用途的橡胶就可以使用,例如,可以使用氟橡胶、乙烯-丙烯-二烯三元聚合物橡胶、丙烯酸橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、氢化丙烯腈-丁二烯橡胶等。此外,作为添加在基体橡胶中的润滑剂,只要是从基体橡胶中渗出且具有润滑性的润滑剂就可以使用,例如,可以使用硅油或改性硅油等油类、石蜡等蜡类、以及脂肪酸或脂肪酸盐、脂肪酸酰胺等脂肪酸类。
而且,密封圈12具有比环状槽50的底部51的最小外径更小的内径,并以扩径的状态容纳在环状槽50内,为了通过自身复原力进行收缩,其内周进入并紧贴在呈凹状的底部51上。此外,密封圈12的外径被设定为,在容纳于环状槽50内的状态下,比嵌合部5a的外径大。
而且,当将副活塞分割体5的嵌合部5a插入主活塞分割体4的筒部4b内时,密封圈12受筒部4b压缩而外径缩小,因此,通过自身复原力按压筒部4b的内周面并紧贴在筒部4b的内周上。因此,密封圈12使其内周进入环状槽50的底部51内并压紧底部51,并将其外周强力紧贴在筒部4b上,并对主活塞分割体4与副活塞分割体5之间进行密封。此外,在本实施方式所涉及的密封装置S中,由于在环状槽50的底部51形成有凹部,因此密封圈12的内周进入并嵌入底部51,以限制底部51。因此,无论压力从图3中的上下中的哪一个方向作用于密封圈12,密封圈12均保持定位在环状槽50内的中央的状态,从而抑制了密封圈12在作为轴向的上下方向上的位置偏移。另外,由于底部51具备锥面51b、51b,因此密封圈12沿着锥面51b、51b之间很容易地进入凹部内,密封圈12的内周受底部51限制,并有效地抑制了密封圈12在轴向上的位置偏移。
此外,在副活塞分割体5的壳体部5b的前端上设有从壳体部5b的内周向径向内侧突出的环状对置部5d。此外,在壳体部5b的内侧容纳有外径不同的两个挡块部件9、40。进一步地,在挡块部件40的图2中的下侧层叠有副阀体8和挡块部件41。
如图2所示,本实施方式所设计的副阀体8由层叠的三片叶片阀构成,中央的叶片阀的外径在上下方向上比上下的叶片阀的外径大。并且,在上端的叶片阀与其正上方的挡块部件40之间、以及下端的叶片阀与其正下方的挡块部件41之间,分别夹装有垫片20、21。
而且,这些挡块部件9、40、垫片20、副阀体8、垫片21以及挡块部件41继主阀体7、主活塞分割体4、主阀体6以及副活塞分割体5之后依次组装在杆件3的小径部3a的外周上,与主阀体7、主活塞分割体4、主阀体6以及副活塞分割体5一起,由台阶部3c和与螺纹部3b螺合的螺母30夹持并固定在杆件3的小径部3a。在主活塞分割体4的筒部4b内插入副活塞分割体5的嵌合部5a,面向伸长侧腔室L1的伸长侧通道4c和压缩侧通道4d经由连通道5c及壳体部5b内与压缩侧腔室L2连通。因此,设置于活塞2上的通道P在伸长侧通道4c、压缩侧通道4d、连通道5c及壳体部5b内形成。此外,环状槽50内的密封圈12紧贴在筒部4b的内周上,并对主活塞分割体4的筒部4b与副活塞分割体5的嵌合部5a之间进行密封,因此,通过密封装置S,除了通道P以外,还抑制了液体流经筒部4b与嵌合部5a之间。
接着,各垫片20、21成为外径比构成副阀体8的各叶片阀的外径小的环状板。此外,副阀体8在内周由垫片20、21夹持的状态下固定在副活塞分割体5上。另一方面,副阀体8的垫片20、21的外周侧能够以垫片20、21与副阀体8之间的抵接部的外周缘为支点进行上下(轴向)移动。
如此一来,在本实施方式中,安装在副活塞分割体5上的副阀体8的内周用作相对于副活塞分割体5保持不动的固定端。进一步地,副阀体8的外周用作在挠曲时相对于副活塞分割体5进行上下(轴向两侧)移动的自由端。此外,在副阀体8的内周固定在副活塞分割体5上的状态下,副阀体8的具有最大外径的中央叶片阀的内周经由宽度极短的环状间隙,与设置在副活塞分割体5的壳体部5b的内周上的对置部5d相对置。
而且,在缓冲器D开始动作且活塞速度接近于0(零)的极低速范围时,副阀体8不会挠曲,并且副阀体8的自由端与对置部5d隔开所述环状间隙而相对置。在本实施方式中,形成在相对置的对置部5d与副阀体8的自由端之间的环状间隙非常窄,环状间隙的流路面积被设定为比由形成在前述主阀体6、7上的切口6a、7a形成的全部节流孔的流路面积小。
另一方面,在缓冲器D伸缩且活塞速度处于低速范围或中高速范围的情况下,副阀体8向上方或下侧挠曲,使得形成在上下偏移的副阀体8的自由端与对置部5d之间的环状间隙变大,并且环状间隙的流路面积比由切口6a、7a形成的节流孔的流路面积大。
此外,当副阀体8向上方或下侧弯曲时的弯曲量变大时,径向的中间部分抵接并支承在副阀体8的挡块部件40或挡块部件41上。当副阀体8的弯曲量进一步变大时,副阀体8的中央叶片阀抵接在挡块部件9或螺母30的外周缘上,并且限制了副阀体8的进一步的弯曲。
如此一来,当副阀体8进一步弯曲时,则在径向中央由挡块部件40或挡块部件41支承的状态下,副阀体8的中央叶片阀抵接在挡块部件9或螺母30上,并且限制了副阀体8的进一步的弯曲。因此,在副阀体8最大限度地发生弯曲时,弯曲如以斜率随着朝向自由端而逐渐变大的方式平滑地发生那样,因此能够降低在副阀体8的弯曲支点附近所产生的应力,并且能够提高副阀体8的耐久性。
此外,在本实施方式中,副阀体8在未发生挠曲的安装初期的状态下的自由端的直径比外周侧的挡块部件9及螺母30的副阀体8侧的外周直径更大。因此,当副阀体8抵接在挡块部件9或螺母30上时,与在副阀体8的自由端和对置部5d之间形成的环状间隙相比,在挡块部件9或螺母30与对置部5d之间形成的间隙变小,并且能够抑制液体的流动在该间隙中节流。另外,副阀体8只要具有至少一片的叶片阀即可,各支承部抵接的叶片阀也可以适当变更。
下面对本实施方式所涉及的具备阻尼阀(阀门)V的缓冲器D的动作进行说明。
当缓冲器D伸长时,活塞2在气缸1内向上方移动并压缩伸长侧腔室L1,该伸长侧腔室L1的液体流经通道P后向压缩侧腔室L2移动。对于该液体的流动,通过伸长侧主阀体6、各主阀体6、7的切口6a、7a形成的节流孔或副阀体8来施加阻力,因此伸长侧腔室L1的压力上升,缓冲器D发挥用于妨碍伸长动作的伸长侧阻尼力。
相反,当缓冲器D收缩时,活塞2在气缸1内向下方移动并压缩压缩侧腔室L2,该压缩侧腔室L2的液体流经通道P后向伸长侧腔室L1移动。对于该液体的流动,通过压缩侧主阀体7、各主阀体6、7的切口6a、7a形成的节流孔或副阀体8来施加阻力,因此压缩侧腔室L2的压力上升,缓冲器D发挥用于妨碍收缩动作的压缩侧阻尼力。
而且,在本实施方式中,随着活塞速度的变化,伸长侧和压缩侧主阀体6、7开阀,或者副阀体8的外周部(自由端侧的端部)上下挠曲,缓冲器D能够产生依赖于活塞速度的速度依赖型阻尼力。
更详细地说,在活塞速度处于接近0的极低速范围的情况下,伸长侧和压缩侧主阀体6、7关闭的同时,副阀体8不会发生挠曲并使其自由端与对置部5d相对置。
而且,在缓冲器D伸长且活塞速度处于极低速范围的情况下,液体流经伸长侧和压缩侧的主阀体6、7的切口6a、7a后从伸长侧腔室L1流入筒部4b内,在连通道5c中向图2中的下方流动,从在相对置的副阀体8的自由端与对置部5d之间形成的环状间隙向压缩侧腔室L2流出。
相反,在缓冲器D收缩且活塞速度处于极低速范围的情况下,液体从环状间隙向壳体部5b内流入,该环状间隙形成在压缩侧腔室L2相对置的副阀体8的自由端与对置部5d之间,在壳体部5b内以及连通道5c中向图2中的上方流动,并从伸长侧和压缩侧的主阀体6、7的切口6a、7a向伸长侧腔室L1流出。
如前所述,由于形成在相对置的副阀体8的自由端与对置部5d之间的环状间隙的开口面积非常小,因此,在活塞速度处于极低速范围的情况下,缓冲器D发挥因液体流过该环状间隙时的阻力所产生的极低速范围的阻尼力。
在此,当缓冲器D以极低速伸缩时,流经通道P的液体量极少,当用于对主活塞分割体4与副活塞分割体5之间进行密封的密封圈12在环状槽50内沿轴向位移时,流经位于副阀体8与对置部5d之间的环状间隙的液体的减少量与密封圈12移动的量相当。即,虽然主活塞分割体4与副活塞分割体5之间由密封圈12密封,但当密封圈12在环状槽50内沿轴向移动时,从表面看处于与液体流经主活塞分割体4与副活塞分割体5之间时的情况相同的状态。所谓流经环状间隙的液体量减少是指流经环状间隙的流量减少,因此,导致缓冲器D产生阻尼力的时间出现延迟的现象。但是,在本实施方式的所涉及的缓冲器D的密封装置S中,环状槽50的底部51形状为凹状,并作为整体形成凹部,密封圈12因自身的压紧力而进入底部51的最深部中,内周受底部51限制,从而无法相对于环状槽50作轴向移动。如此一来,由于密封圈12的内周受限并限制了其在环状槽50内的轴向移动,因此具备自润滑性,即使进行表面处理并降低摩擦力,也不会在环状槽50内沿轴向移动,并且也不会导致缓冲器D产生阻尼力的时间出现延迟。
此外,在活塞速度提高且脱离极低速范围并处于低速范围的情况下,伸长侧和压缩侧的主阀体6、7关闭,但副阀体8的外周部在伸长时向下侧弯曲,在收缩时向上侧弯曲,并且副阀体8的自由端与对置部5d上下错开。而且,形成在这些之间的环状间隙的开口面积比由切口6a、7a形成的节流孔的开口面积大。
因此,在活塞速度处于低速范围的情况下,缓冲器D发挥低速范围的阻尼力,该阻尼力因由伸长侧和压缩侧的主阀体6、7的切口6a、7a形成的节流孔的阻力所产生。而且,当活塞速度从极低速范围转至这样的低速范围时,缓冲器D的阻尼系数变小。
此外,在活塞速度进一步提高且脱离低速范围并处于中高速范围的情况下,副阀体8的外周部自然会向上侧或下侧挠曲,并在伸长时伸长侧主阀体6打开,而在收缩时压缩侧主阀体7打开。
在本实施方式中,当伸长侧主阀体6打开时,该主阀体6的外周部向下侧弯曲,并且液体能够流经在该外周部与主活塞分割体4之间形成的间隙中。同样地,当压缩侧主阀体7打开时,该主阀体7的外周部向上侧弯曲,并且液体能够流经在该外周部与主活塞分割体4之间形成的间隙中。
因此,在活塞速度处于中高速范围的情况下,缓冲器D发挥中高速范围的阻尼力,该阻尼力因由伸长侧或压缩侧的主阀体6、7的开阀而形成的间隙的阻力所产生。而且,当活塞速度从低速范围转至这样的中高速范围时,缓冲器D的阻尼系数变小。
另外,也可以在中高速范围的中途限制伸长侧和压缩侧的主阀体6、7的弯曲量。在这种情况下,以伸长侧和压缩侧的主阀体6、7的弯曲量达到最大速度时为界,阻尼系数再次变大。
如上所述,本实施方式所涉及的液压机的密封装置S具备:环状主活塞分割体(外侧部件)4;副活塞分割体(内侧部件)5,其插入到主活塞分割体(外侧部件)4的内侧;以及密封圈12,其容纳在设置于副活塞分割体(内侧部件)5外周上的环状槽50内且抵接在主活塞分割体(外侧部件)4上,并用于抑制液体流经主活塞分割体(外侧部件)4与副活塞分割体(内侧部件)5之间;副活塞分割体(内侧部件)5在环状槽50的底部51上具有用于限制密封圈12相对于环状槽50的轴向移动的凹部。根据以这种方式构成的密封装置S,由于能够限制密封圈12在环状槽50内的轴向移动,因此能够防止因密封圈12在环状槽50内移动而发生的液体从表面看流经主活塞分割体(外侧部件)4与副活塞分割体(内侧部件)5之间的现象。此外,即使通过使密封圈12具有自润滑性,或实施表面处理来减小密封圈12与主活塞分割体4及副活塞分割体5之间所产生的摩擦力,也能够限制密封圈12在环状槽50内的轴向移动。即,即使减小密封圈12的摩擦力并提高密封圈12在主活塞分割体4及副活塞分割体5上的组装性,密封装置S也能够限制密封圈12在环状槽50内的轴向移动。因此,根据本实施方式所涉及的密封装置S,能够抑制在所适用的缓冲器D中产生阻尼力的时间出现延迟,并且能够提高组装可操作性。另外,由于能够利用设置在环状槽50的底部51上的凹部来限制密封圈12,因此,也可以在环状槽50的侧壁52、52的宽度比密封圈12的轴向宽度长且组装有密封装置S的状态下,使其不与密封圈12接触。但是,也可以在可利用侧壁52、52限制密封圈12的移动的方式来组装密封装置S的状态下,使侧壁52、52与密封圈12接触。此外,在本实施方式所涉及的密封装置S中,侧壁52、52平行地相对置,但对置状态可以任意地进行设计变更。
此外,本实施方式所涉及的液压机的密封装置S中的密封圈12具备自润滑性。在此,密封圈12被设定为,在容纳于环状槽50内的状态下处于扩径状态。而且,为了将密封圈12安装在环状槽50内,需要将密封圈12扩径并嵌入嵌合部5a的外周以使其在嵌合部5a的周面上滑动,用于压紧嵌合部5a的外周的密封圈12承受在其与副活塞分割体(内侧部件)5之间所产生的摩擦力阻力。此外,处于安装在副活塞分割体(内侧部件)5的环状槽50内的状态下的密封圈12,从轴向来看,外周从嵌合部5a伸出,并且外径比主活塞分割体(外侧部件)4的筒部4b的内径大。因此,在将安装有密封圈12的副活塞分割体(内侧部件)5嵌合在主活塞分割体(外侧部件)4的筒部4b内时,将密封圈12强力按压在筒部4b上,密封圈12承受在其与筒部4b之间所产生的摩擦力阻力。如此一来,在密封圈12的副活塞分割体(内侧部件)5安装在环状槽50上时以及副活塞分割体(内侧部件)5嵌合在主活塞分割体(外侧部件)4上时,都会承受摩擦力阻力。但是,在本实施方式所涉及的密封装置S中,由于密封圈12具备自润滑性并实现了减小摩擦力的目的,因此在密封圈12的副活塞分割体(内侧部件)5安装在环状槽50上时以及副活塞分割体(内侧部件)5嵌合在主活塞分割体(外侧部件)4上时所承受的阻力变小。因此,根据本实施方式所涉及的密封装置S,在设置于副活塞分割体(内侧部件)的嵌合部5a的外周上的环状槽50内安装密封圈12的操作变得很容易,并且将安装有密封圈12的副活塞分割体(内侧部件)5嵌合在主活塞分割体(外侧部件)4的筒部4b内的操作也变得很容易。另外,为了进一步提高密封圈12在主活塞分割体(外侧部件)4上对副活塞分割体(内侧部件)5的安装性能,也可以实施用于使具备自润滑性的密封圈12的表面光滑的表面处理。
此外,本实施方式所涉及的液压机的密封装置S中的副活塞分割体(内侧部件)5的环状槽50的底部51具备凹部,并且底部51具备轴向中央最深的底面51a和设置在底面51a的两侧上的锥面51b、51b。根据以这种方式构成的液压机的密封装置S,密封圈12沿着锥面51b、51b之间很容易地进入底部51的凹部内,密封圈12的内周受底部51限制,并能够有效地抑制密封圈12在轴向上的位置偏移。
此外,环状槽50的底部51除了前述形状以外,例如,如图4(a)所示,也可以在图4中的中央具备凹槽深度最深的底面51a和与底面51a的上下相连且深度朝向侧壁52逐渐变浅的弯曲面51c、51c,从而整体形成凹部。进一步地,如图4(b)或图4(c)所示,环状槽50的底部51也可以不具备底面51a而是形成V字状的凹部或圆弧状的凹部。如此一来,即使在底部51上形成凹部,密封圈12的内周也很容易地进入并嵌入在由底部51形成的凹部内并受此限制,因此能够有效地限制密封圈12在环状槽50内的轴向移动。
此外,在本实施方式所涉及的密封装置S中,底部51作为整体形成1个凹部,但环状槽50的底部51也可以如图4(d)所示,具备凹部51d,其将图4中的上下方向的中央挖掘一段以加深凹槽深度后形成。如此一来,即使在底部51的一部分上形成凹部51d,密封圈12的内周也可以嵌入至底部51上形成的凹部51d内并受此限制,从而能够限制密封圈12在环状槽50内的轴向移动。如此一来,也可以在底部51的轴向的一部分上局部地形成密封圈12的内周嵌入的凹部51d,并利用底部51的凹部51d来限制密封圈12的内周。
而且,如图4(e)所示,环状槽50的底部51也可以沿轴向呈现由凹部51e和凸部51f构成的凹凸连续的形状。如此一来,通过使底部51成为具备凹凸的形状,密封圈12的内周也可以嵌入在底部51上形成的底部51的凹凸并受此限制,从而能够限制密封圈12在环状槽50内的轴向移动。另外,设置于底部51上的凹凸只要能够限制密封圈12在环状槽50内的轴向移动,也可以局部地设置于轴向上,即作为图4(e)的上下方向。
此外,本实施方式所涉及的缓冲器D具备:气缸1;活塞2,其可沿轴向移动地插入气缸1内并将气缸1内划分为伸长侧腔室L1和压缩侧腔室L2的同时,具有用于连通伸长侧腔室L1和压缩侧腔室L2的通道P;杆件3,其可沿轴向移动地插入气缸1内的同时,与活塞2相连接;阀门V,其用于开闭通道P;以及密封装置S,活塞2具有主活塞分割体(外侧部件)和副活塞分割体(内侧部件)5。根据以这种方式构成的缓冲器D,在以极低速进行伸缩时,从表面看能够利用密封装置S来抑制液体绕过通道P中的阀门V而流经主活塞分割体(外侧部件)与副活塞分割体(内侧部件)5之间的现象。因此,根据本实施方式所涉及的缓冲器D,流经阀门V的流量不会减少,并且能够从其移动开始按照设计那样产生阻尼力,并且能够防止产生阻尼力的时间出现延迟。
另外,如前所述,将环状槽50设置在作为内侧部件的副活塞分割体5上,并将密封圈12安装在副活塞分割体5上,但也可以将用于容纳密封圈12的环状槽设置在外侧部件的主活塞分割体4与副活塞分割体5嵌合的部位上。
此外,在本实施方式中,密封圈12为截面呈圆形的O形圈,但只要可嵌入环状槽50的底部51的凹部并限制其在环状槽50内的轴向移动的形状即可。因此,密封圈12的截面形状也可以是圆形以外的形状,内周形状也可以是与底部51的凹部相吻合并与该凹部嵌合的形状。另外,在密封圈12安装在外侧部件的环状槽中的情况下,也可以将密封圈12的外周形状设为与外侧部件的环状槽的底部的凹部相吻合的形状。
此外,在本实施方式所涉及的缓冲器D中,在自由活塞11的外周上设有环状槽11a,在环状槽11a内容纳有与气缸1的内周滑动接触的密封圈60。因此,也可以将气缸1作为外侧部件,将自由活塞11作为内侧部件,将液压机的密封装置S用于气缸1与自由活塞11之间的密封。具体而言,在图1所示的缓冲器D中,将自由活塞11的环状槽11a的底部11b的结构设为与环状槽50同样地具备轴向中央的底面11c和底面11c的上下的锥面11d的结构,并设置凹部,以限制密封圈60在轴向上的移动。在此,在缓冲器D以极低速进行伸缩时,当密封圈60相对于自由活塞11在环状槽11a内进行轴向移动时,则在伸长侧腔室L1与压缩侧腔室L2之间交换的液体的流量相应地减少,因此在开始伸缩时产生阻尼力的时间出现延迟。相反,在本实施方式所涉及的缓冲器D中,由于密封圈60在环状槽11a内的轴向移动受限,因此能够消除这样的缓冲器D产生阻尼力的时间出现延迟。
此外,如图5所示,缓冲器D1也可以构成为,具备:气缸70;杆件71,其可沿轴向移动地插入气缸70内;作为隔板的活塞72,其插入气缸70内并将气缸70内划分为伸长侧腔室L1和压缩侧腔室L2以作为2个液压腔室的同时,具有用于连通伸长侧腔室L1和压缩侧腔室L2的通道72a;以及密封装置S1。密封装置S1具备密封圈80,该密封圈以气缸70为外侧部件,以活塞72为内侧部件,并容纳在设置于活塞72的外周上的环状槽72c内且抵接在气缸70的内周上。活塞72具备:通道72a,其用于连通伸长侧腔室L1和压缩侧腔室L2;以及阀门72b,其设置于通道72a并对流经通道72a的液体的流动赋予阻力。
进一步地,缓冲器D1具有外壳73,并由气缸70、杆件71、活塞72及外壳73构成缓冲器主体;该外壳覆盖气缸70的外周,并形成有储液器L3,该储液器在其与气缸70之间填充有液体和气体。
而且,在气缸70的下端设置有将缓冲器主体内划分为压缩侧腔室L2和储液器L3的阀壳体74。阀壳体74具备:通道74a,用于连通压缩侧腔室L2和储液器L3;阀门74b,其设置在通道74a上;吸入通道74c,其具备仅仅允许液体从储液器L3流向压缩侧腔室L2的止回阀74d。如此一来,缓冲器D1成为将储液器L3设置在气缸70与设置于气缸70的外周上的外壳73之间的所谓多筒型缓冲器。
在本实施方式的缓冲器D1中,将活塞72的环状槽72c的底部72d设为与环状槽50同样地具备轴向中央的底面72e和底面72e的上下的锥面72f、72f的结构,并设置凹部,以限制密封圈80在轴向上的移动。在此,在缓冲器D1以极低速进行伸缩时,当密封圈80相对于活塞72在环状槽72c内进行轴向移动时,则经由通道72a的阀门72b在伸长侧腔室L1与压缩侧腔室L2之间交换的液体的流量相应地减少,因此在开始伸缩时产生阻尼力的时间出现延迟。相反,在本实施方式所涉及的缓冲器D1中,由于密封圈80在环状槽72c内的轴向移动受限,因此能够消除这样的缓冲器D1产生阻尼力的时间出现延迟的现象。
另外,在缓冲器D1中,在阀壳体74的外周上设有环状槽74e,在环状槽74e内容纳有与气缸70的内周滑动接触的密封圈90。因此,也可以将气缸70作为外侧部件,将阀壳体74作为内侧部件,将液压机的密封装置S1用于气缸70与阀壳体74之间的密封。具体而言,在图5所示的缓冲器D1中,将阀壳体74的环状槽74e的底部74f的结构设为与环状槽50同样地具备轴向中央的底面74g和底面74g的上下的锥面74h的结构,并设置凹部,以限制密封圈90在轴向上的移动。在此,在缓冲器D1以极低速进行收缩时,当密封圈90相对于阀壳体74在环状槽74e内进行轴向移动时,则经由通道74a的阀门74b从压缩侧腔室L2流向储液器L3的液体的流量相应地减少,因此在开始收缩时产生阻尼力的时间出现延迟。相反,在本实施方式所涉及的缓冲器D1中,由于密封圈90在环状槽74e内的轴向移动受限,因此能够消除这样的缓冲器D1产生阻尼力的时间出现延迟。如此一来,密封装置S1也可以用于多筒型缓冲器D1,并能够消除缓冲器D1产生阻尼力的时间出现延迟的现象。
此外,密封装置S、S1可适用于在缓冲器D、D1内液体或气体的压力作用于密封圈的部位。因此,例如,在将外侧部件作为引导件10、将内侧部件作为杆件3,并由密封圈对引导件10与杆件3之间进行密封的情况下,能够将密封装置S应用于该密封;该密封圈容纳在设置于引导件10的内周上的环状槽中。此外,密封装置S、S1除了缓冲器D、D1以外,还可以将通过向气缸内供给液体或排出液体而进行伸缩动作的气缸装置用作液压机,如果将密封装置S、S1应用于气缸装置,则可以通过密封圈的轴向移动来抑制外观上的液体量的减少,并可以消除伸缩动作开始时的产生推力的时间出现延迟的现象。
另外,阀门72b、74b只要是对流经通道72a、74a的液体的流动施加阻力的阀门即可,可以是节流孔、阻气门这样的节流孔,也可以是叶片阀等其他阀门。
上面已经详细说明了本发明的优选实施方式,但只要不脱离权利要求的范围,可以进行改造、变形及变更。
本申请要求基于2020年12月17日向日本专利局提交的日本专利申请特愿2020-208877的优先权,该申请的全部内容通过引用并入本说明书。
- 缓冲器电路和包括该缓冲器电路的装置
- 密封装置以及具备该密封装置的缓冲器
- 带分体式密封装置的液压机柱塞缸及密封组件的更换方法