专利名称：流体压力设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流体压力缸或流体转换阀等的流体压力设备，更具体地，有关一种在其中安装衬垫的流体压力设备。这种衬垫改进了包含活塞或卷轴等并且在限定于外壳中的滑孔的内部运动的分隔构件。
背景技术：
流体压力缸通常包括沿着外壳中形成的滑孔的内部在轴向上运动的活塞。由弹性橡胶材料制成的密封构件被安装在形成在活塞的外圆周上的安装槽中，从而通过密封构件，实现滑孔的内圆周和活塞的外圆周之间的密封。并且，磨损环和密封构件一起被设置在活塞上。当横向负荷在易于使滑孔的轴和活塞的轴发生错位的方向上作用的情况下，磨损环会抑制活塞轴的错位，并且防止衬垫用力地压靠滑孔的内表面从而使滑孔的内表面被极度地压坏，同时，磨损环防止活塞的外圆周接触滑孔的内圆周。磨损环被形成为环形，包括在其部分中的切割线，并且该磨损环由硬度大于衬垫材料硬度并且可滑动性较高的材料 (例如合成树脂)制成。借助于切割线，该环能够被打开并且被安装在活塞的外圆周上。作为具有这种磨损环的流体压力设备的例子，日本平开专利公报第09-072310号公开了一种装置，在该装置中，密封构件(0形环)和备用环(磨损环)被平行地安装在活塞的外圆周上的的安装槽中。另外，日本平开专利公报第2003-120602号公开了一种装置， 在该装置中，在其外圆周上具有密封突起的密封构件(D环)被安装在活塞的外圆周上的安装槽中，与此同时，备用环(磨损环)也安装在上述安装槽上，以围绕位于密封构件的密封突起的两侧上的肩部分的外圆周。然而，在日本平开专利公报第09-072310号和日本平开专利公报第2003-120602 号中公开的装置中，其提供的结构是由合成树脂或金属材料等制成、很硬并且其在径向上的的厚度很大的磨损环与密封构件一起都被适配进安装槽内。因此，由于这种磨损环的硬度，磨损环的安装和安置都相对比较困难。在这种情形下，因为只有磨损环的外圆周侧的一小部分从安装槽向外突出，而且因为组成磨损环的主要部分的磨损环的内圆周侧有必要通过适配进安装槽来接合在安装槽内，所以磨损环在径向上的厚度不能轻易减小或制造地更薄。
发明内容
本发明的目的是提供一种流体压力设备，在该流体压力设备中，具有磨损环功能的支撑环和密封构件能够被安装在分隔构件的外圆周上，而不需要支撑环适配进安装密封构件的安装槽内。由于采用这种结构，能够简化支撑环的安装。为了解决上述问题，本申请的发明的特征在于一种流体压力设备，其包括在外壳中形成的滑孔，和沿着滑孔的内部在轴向上运动的分隔构件，其中衬垫安装槽形成在分隔构件的外圆周上，环形衬垫安装在衬垫安装槽内。衬垫由弹性橡胶材料制成的环形密封构件和安装在密封构件的外圆周上的支撑环形成，该支撑环由具有低摩擦系数的材料制成。密封构件在其外圆周上包括接触滑孔的内表面的密封突起；形成在密封突起的两侧上且从衬垫安装槽向外突出的肩部分；和介于肩部分和密封突起之间的凹槽。支撑环包括在其外圆周上平行于分隔构件的轴向的支撑表面和在其内圆周上的接合突起，从而通过将突起接合在凹槽，支撑环被安装在密封构件上以围绕肩部分的外圆周。本发明的流体压力设备中，支撑表面的直径小于滑孔的内直径，这样当横向负荷不作用在分隔构件上时，支撑表面占据不与滑孔的内表面接触的位置，当横向负荷作用在分隔构件上时，支撑表面接触滑孔的内表面，借此肩部分通过支撑环来承受横向负荷，因此可以防止分隔构件的外周表面接触滑孔的内表面。本发明的流体压力设备中，当横向负荷不作用于分隔构件或当横向负荷作用于分隔构件上时，支撑环总是被整体地设置在衬垫安装槽的外部。本发明的流体压力设备中，密封构件的横截面积大于衬垫安装槽的横截面积，这样肩部分占据总是从衬垫安装槽向外突出的位置。本发明的流体压力设备中，用于密封的内圆周突起形成在密封构件的内圆周上， 并且弹性接触衬垫安装槽的槽底部。根据本发明，由于形成在支撑环的内圆周上的突起与密封构件外圆周上的凹槽接合，所以支撑环被安装在密封构件上，并且围绕肩部分的外圆周。因此，支撑环能够在与密封构件接合的状态下与密封构件一起被安装在分隔构件的外圆周上，而支撑环不适配进衬垫安装槽的内部。因此，支撑环的安装得到简化。此外，因为支撑环被安装在从衬垫安装槽向外突出的肩部分和滑孔的内圆周之间的密封构件上，所以支撑环径向上的厚度能够被减小(制作地更薄)，从而便利支撑环的制造和操作。通过下面的说明，并结合以示意性实例的方式显示的本发明的优选实施例的附图时，本发明的上述和其他的目的、特点和优点变得更加地清楚。。
图1是形成根据本发明的流体压力设备的实例的流体压力缸的部分截面图；图2是图1所示的主要部分的放大截面图；图3是在活塞未插入滑孔内的状态下主要部分的截面图；图4是说明图3所示的主要特征的放大截面图；图5是主要部分的截面图，展示当横向负荷作用于活塞上时的衬垫和其接近位置；图6是主要部分的放大截面图，展示本发明的第二实施例；和图7是支撑环的部分俯视图。
具体实施例方式图1展示形成根据本发明的流体压力设备的实例的立体压力缸。这种流体压力缸包括连通一对端口 2a、2b的滑孔3，该滑孔3构成外壳1的内部，该外壳由诸如铝合金等的金属材料制成并且具有一对端口 h、2b。在滑孔3的内部，设置有类似由诸如铝合金等的金属材料制成并且将滑孔3的内部划分成两个分别的压力室fe、5b的活塞(分隔构件)4。 衬垫安装槽6被形成在活塞4的外圆周上，环状或环形的衬垫7被安装在衬垫安装槽6中。借助于衬垫7，活塞4的外周表面如和滑孔3的内周表面3a之间的分界面被密封。另外， 活塞杆8的基端部分被连接到活塞4，而活塞杆8的远端部分穿透阻塞滑孔3的一个端部的杆盖9并且在滑孔3的外部向外延伸。如图1所示，形成杆盖9的内周表面和活塞杆8的外周表面之间的密封的密封构件10被安装在杆盖9的内圆周上。另外，形成杆盖9的外周表面和滑孔3的内周表面之间的密封的另一密封构件11被安装在杆盖9的外圆周上。并且，通过经过两个端口 2a、2b向两个压力腔fe、5b的内部轮流供应和释放诸如压缩空气等的压力流体，活塞4作往复运动，以此推进和缩回活塞杆8。活塞4的衬垫安装槽6和衬垫7如图2至4形成。图3展示衬垫7被安装在衬垫安装槽6内，而其中活塞4未插入滑孔3的内部，因而衬垫7自身未发生变形的情况。图2展示通过将活塞4插入滑孔3的内部，衬垫7抵接滑孔3的内周表面3a和衬垫安装槽6的槽底部6a，并且衬垫在径向上被压缩的状态，其中， 虽然衬垫7的宽度在该衬垫易于伸展的方向上发生变形，但是图中并未显示作用在衬垫7 上的横向负荷。此时，活塞4的轴和滑孔3的轴L相互重合。因此，在下面的阐述中，参考标号“L”也被附加为活塞4的轴L。上述横向负荷被定义为连接到活塞杆8的末端并且在其上执行工作的构件通过活塞杆8作用在活塞4上的侧向力，从而该力易于移位或倾斜活塞4的轴而远离滑孔3的轴Lo衬垫安装槽6是在左侧壁和右侧壁6b以及槽底部6a三侧上围绕形成的槽。左侧壁和右侧壁6b构成分别地垂直于活塞4的轴L并且设置为互相平行的平坦表面。槽底部 6a构成平行于活塞4的轴L的方向排列的表面。因而，衬垫安装槽6整体具有一致的槽宽和一致的槽深。另外，衬垫7由弹性橡胶材料制成的环形密封构件20，和安装在密封构件20的外圆周上的两个支撑环30形成。密封构件20具有外圆周20a，内圆周20b，和平坦的且相互平行的左右侧壁。密封构件20的外圆周20a形成有密封突起21，该密封突起的横截面形状为半圆形或类似形状， 并且该密封突起总是接触滑孔3的内周表面3a ；两个肩部分22，该肩部分位于密封突起21 的两侧上并且从衬垫安装槽6向外突出；和凹槽，该凹槽具有U形的横截面，并且介于肩部分22和密封突起21之间。密封突起21被形成在密封构件20的外圆周的大致中心的位置上。另外，肩部分 22构成平行于活塞4的轴L的方向的表面，并且两个肩部分22的直径大致相同。换句话说，活塞4的轴L和肩部分22中的一个之间的距离等于轴L和肩部分22中的另一个之间的距离。此外，肩部分22的直径被形成为大于活塞4的外直径，并且小于滑孔3的内直径。 与此同时，通过将密封构件20的横截面积形成得大于衬垫安装槽6的横截面积，肩部分22 总是占据活塞4的外周表面如和滑孔3的内周表面3a之间的位置。另外，支撑环30由诸如聚四氟乙烯(PTFE)的具有低摩擦系数和抗磨损性的合成树脂材料或金属材料等制成。支撑环30具有在其的外圆周上平行于活塞4的轴L的方向的支撑表面31和在其的内圆周上具有U形横截面的接合突起32。通过将突起32接合进凹槽23内，支撑环30被安装在密封构件20上从而围绕肩部分22的外圆周。
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通过形成使得支撑表面31的直径小于滑孔3的内直径的支撑环30，当横向负荷不作用在活塞4上时，支撑表面31占据不接触滑孔3的内周表面3a的位置，当横向负荷作用在活塞4上时，支撑表面31部分地接触滑孔3的内周表面3a。另外，当横向负荷不作用在活塞4上以及当横向负荷作用在活塞4上时，支撑环30整体被安装在密封构件20上，从而将支撑环30总是保持在衬垫安装槽6的外部。尽管支撑环30能够在形成密封构件20时和密封构件20整体成型，但是也可以在衬垫7被安装在活塞4上时，以及在密封构件20已被安装在衬垫安装槽6的内部后，将支撑环30安装在密封构件20上。在这种情形下，切割线被制造成支撑环30的部分，其中在支撑环30在切割线的位置上开口的状态下，支撑环30被安装在密封构件20上。在密封构件20的内圆周上，横截面是半圆形的用于密封的内周突起M被形成为与衬垫安装槽6的槽底部6a弹性接触。内周突起M被设置在沿着活塞4的轴L的方向上并且在与密封突起的位置相同的位置上，更具体地，该内周突起位于密封构件20的内圆周的中心位置上。内周突起M的宽度和高度都小于密封突起21的宽度和高度。另外，如图2 所示，在密封构件20的内圆周上的内周突起M的两侧上，设置有抵接表面，当内周突起M 被向着衬垫安装槽6的槽底部6a压缩和按压时，抵接表面25的部分与槽底部6a抵接。如图3所示，在活塞4未被安装在滑孔3内的状态下，抵接表面25是平行于活塞4的轴L方向的表面，此时，在内周突起M的两侧上的两个抵接表面25的直径彼此相等。内周突起M同样能够被设置在另一位置上，该位置不同于密封突起21在活塞4 的轴向上的位置。在本实施例中，如图2所示，在横向负荷不作用在活塞4上的正常情况下，密封构件20的外圆周上的密封突起21抵靠滑孔3的绕着其全部圆周的内表面并且在密封构件20 的整个圆周上被均勻地压缩。另外，安装在密封突起21的两侧上的支撑环30的外表面上的支撑表面31占据从衬垫安装槽6向外突出的位置，并且支撑表面31被维持在不接触滑孔3的内周表面3a的状态。从这种情况，如图5所示，当横向负荷作用在活塞杆8上以使得活塞4在滑孔3的侧向上被强烈按压时，密封突起21进一步被压缩。然而，支撑环30的支撑表面31抵靠滑孔3的内表面，并且密封构件20的肩部分22通过支撑环30来承受横向负荷，结果，可防止活塞4的外表面抵靠滑孔3的内表面，从而可靠地防止这些金属构件之间的相互接触所造成的损坏。另外，因为支撑环30具有低摩擦的特性，所以其与滑孔3的内表面的摩擦阻力较小，因此活塞4继续顺畅地和稳定地运作。采用本实施例，尽管密封构件20的外圆周上的凹槽23和支撑环30的内圆周上的突起32形成U形的横截面，但是凹槽23和突起32也可形成为其他形状。例如，如图6所示，凸槽23的槽表面23a接近肩部分22，对应于槽表面23a的突起32的侧面3 能够被形成为垂直于密封构件20的轴L的平坦表面，从而支撑环30能够可靠地相对于密封构件20 接合。换句话说，凹槽23的左和右槽表面能够被形成为相互平行的平坦表面，其底表面可被设置为平行于活塞4的轴L。突起32的横截面形状能够被形成为类似于凹槽23的槽形状。另外，如图7所示，多个孔33能够被等间距地形成在支撑环30中。这些孔33具有将润滑脂保持于其中的功能。因此，通过在其内部保持润滑脂，能够长期地维持支撑表面31和滑孔3的内表面之间的合适的滑动性。在前面的说明中，流体压力缸被展示作为流体压力设备的一个实例。然而，流体压力设备也可以包括流体转换阀，在该流体转换阀中，借助于沿形成在外壳中的滑孔的内部滑动的卷轴来切换流体通道。在这种情形下，卷轴构成分隔构件。虽然具体地展示和说明了本发明的特定优选实施例，但是本发明不限于上述实施例，而且应该理解在不背离附加权利要求的范围内，可对本发明作出各种改变和修改。
权利要求
1.一种流体压力设备，该流体压力设备包括形成在外壳中的滑孔(3)，和沿着所述滑孔(3)的内部在轴向上运动的分隔构件G)，其特征在于，衬垫安装槽(6)形成在所述分隔构件的外圆周上，并且环形衬垫(7)被安装在所述衬垫安装槽(6)内，其中所述衬垫(7)由弹性橡胶材料制成的环形密封构件00)和安装在所述密封构件OO) 的外圆周上的支撑环(30)形成，所述支撑环(30)由具有低摩擦系数的材料制成；所述密封构件OO)在其外圆周上包括接触所述滑孔C3)的内表面的密封突起； 形成在所述密封突起的两侧上并且从所述衬垫安装槽(6)向外突出的肩部分02)； 和介于所述肩部分0 和所述密封突起之间的凹槽；并且所述支撑环(30)包括在其外圆周上平行于所述分隔构件(4)的轴向的支撑表面(31)， 和在其内圆周上的接合突起(32)，从而通过将所述突起(3 接合在所述凹槽中，所述支撑环(30)被安装在所述密封构件OO)上以围绕所述肩部分02)的外圆周。
2.权利要求1所述的流体压力设备，其特征在于，其中，所述支撑表面(31)的直径被形成为小于所述滑孔(3)的内直径，从而当横向负荷不作用于所述分隔构件(4)上时，所述支撑表面(31)占据不与所述滑孔(3)的内表面接触的位置，并且当横向负荷作用于所述分隔构件⑷上时，所述支撑表面(31)接触所述滑孔(3)的内表面，从而所述肩部分02)通过所述支撑环(30)来承受横向负荷，因此防止所述分隔构件(4)的外周表面接触所述滑孔 (3)的内表面。
3.权利要求1所述的流体压力设备，其特征在于，其中，当横向负荷不作用于所述分隔构件(4)上或者当横向负荷作用于所述分隔构件(4)上时，所述支撑环(30)总是被整体地设置在所述衬垫安装槽(6)的外部。
4.权利要求1所述的流体压力设备，其特征在于，其中，所述密封构件OO)的横截面积大于所述衬垫安装槽(6)的横截面积，使得所述肩部分0 总是占据从所述衬垫安装槽 (6)向外突出的位置。
5.权利要求1所述的流体压力设备，其特征在于，其中，用于密封的内周突起04)形成在所述密封构件OO)的内圆周上，并且弹性接触所述衬垫安装槽(6)的槽底部。
全文摘要
在流体压力设备中，衬垫(7)由弹性橡胶材料制成的环形密封构件(20)和安装在密封构件(20)的外圆周上的支撑环(30)形成，该支撑环(30)由具有低摩擦系数的材料制成。密封构件(20)在其外圆周上包括密封突起(21)，形成在密封突起(21)的两侧上的肩部分(22)，和介于肩部分(22)和密封突起(21)之间的凹槽(23)。支撑环(30)包括在其外圆周上的支撑表面(31)，在其内圆周上的接合突起(32)，以使得通过将突起(32)接合在凹槽(23)中，支撑环(30)被安装在密封构件(20)上，从而围绕肩部分(22)的外圆周。
文档编号F16J9/20GK102261464SQ201110145289
公开日2011年11月30日 申请日期2011年5月19日 优先权日2010年5月19日
发明者大熊正博, 铃木康永 申请人:Smc株式会社