JP2001153109A - 油圧シリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】油圧シリンダにおいて、ピストンロッドに特別
な高強度材を用いたり熱処理をすることなく、簡単な構
造でピストン締結部分の強度を向上できるようにする。 【解決手段】ピストン４のピストンロッド３側の端面２
０に軸方向の嵌め合い部として凹所２１を形成し、ピス
トン４の凹所２１にピストンロッド３の先端を嵌入して
同軸性を確保する。また、ピストンロッド３の先端の端
面２３に軸方向のボルトネジ穴２４を開け、ピストン４
に軸方向のボルト貫通穴２５を開け、ピストンロッド３
の先端の端面２３にピストン４の端面２０を対面接触し
た状態で、ボルト貫通穴２５からボルトネジ穴２４にボ
ルト２２を差し込んで締め込むことでピストン４を固定
し、ピストンロッド３に締結されている。また、下穴先
端２７を球状とし、境界部分２８への応力集中を軽減す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧シリンダに係わ
り、特に油圧建設機械等の油圧作業機械に使用される油
圧シリンダに関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧建設機械の代表例である油圧ショベ
ル等の油圧作業機械においては、作業部材を駆動するた
めのアクチュエータとして油圧シリンダが使用されてい
る。この油圧シリンダは、図１９に示すように、シリン
ダ本体１０２と、シリンダ本体１０２内を移動するピス
トンロッド１０３と、ピストンロッド１０３の先端に設
けられ、シリンダ本体１０２内をロッド側のチャンバ１
０７ａとボトム側のチャンバ１０７ｂに区切るピストン
１０４とからなっている。このような油圧シリンダのピ
ストン締結構造は、一般に、例えば実公平７−１６８８
号公報、実開平６−６２２０７号公報等に記載のように
なっている。即ち、ピストンロッド１０３の先端部分に
段差部１０３ｍを介して小径のピストン挿入部１０３ｊ
を設け、ピストン挿入部１０３ｊの先端部分に雄ネジ部
１０３ｇを形成し、ピストン１０４をピストン挿入部１
０３ｊに挿入し、ピストン１０４が段差部１０３ｍに当
接するようナット１１２を雄ネジ部１０３ｇに締め込む
ことでピストン１０４を固定し、ピストンロッド１０３
に締結している。また、図２０に示すようなピストン締
結構造が提案されている。この例は実開昭５７−２０３
１０３法公報に示されるものであり、小径のピストン挿
入部１０３ｊに更に環状溝１０３ｋを設け、ピストン１
０４を段差部１０３ｍに当接するまで嵌合した状態で、
環状溝１０３ｋに円形リングを半径方向に２分割した半
リング形状のフランジ１６０を嵌合し、このフランジ１
６０をピストン１０４にボルト１７０で固着することで
ピストン１０４を固定し、ピストンロッド１０３に締結
している。この場合、ピストン１０４によって区切られ
るシリンダ本体１０２内のチャンバ１０７ａ，１０７ｂ
間を封止するためピストン挿入部１０３ｊとピストン１
０４間にはＯリング１８０を設けている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１９に示した油圧シ
リンダにおいては、ボトム側のチャンバ１０７ｂに圧油
が供給されるとピストンロッド１０３が図示左方に移動
して油圧シリンダが伸長し、ロッド側のチャンバ１０７
ａに圧油を供給すると、ピストンロッド１０３が図示右
方に移動して油圧シリンダは収縮する。油圧ショベル等
の油圧作業機械ではこのような油圧シリンダの伸縮が頻
繁に行われ、その都度ピストン１０４にチャンバ１０７
ａ又は１０７ｂの圧力が作用する。

【０００４】ところで、図１９に示した従来のピストン
締結構造では、チャンバ１０７ａ又は１０７ｂの圧力が
ピストン１０４に作用するとき、ピストン１０４はピス
トン挿入部１０３ｊに設けた雄ネジ部１０３ｇにナット
１１２を閉め込むことにより締結されているため、チャ
ンバ１０７ａ又は１０７ｂの圧力はピストン挿入部１０
３ｊの雄ネジ部１０３ｇの断面にかかることとなり、ピ
ストンロッド１０３はこの雄ネジ部１０３ｇより破損し
やすかった。

【０００５】図２１にピストン挿入部１０３ｊの雄ネジ
部１０３ｇに作用する最大主応力とネジ山数との関係を
示す。ここで、ネジ山数はナット１１２締め付け時の荷
重点、即ちピストン１０４とナット１１２の接触面から
数えたものである。この図から分かるように雄ネジ部１
０３ｇには第１ネジ山部に最大の引張応力がかかりかつ
その引張張力はロッド側加圧時とボトム側加圧時とで繰
り返し増減し、雄ネジ部１０３ｇの破損は第１ネジ山部
で起こる。このため、ピストンロッド１０３の材質を高
強度材としたり、雄ネジ部１０３ｇに熱処理を施したり
して雄ネジ部１０３ｇの第１ネジ山部の強度をアップす
る必要があった。

【０００６】また、図２０に示した従来のピストン締結
構造では、ピストン１０４にかかる圧力はピストン挿入
部１０３ｊの環状溝１０３ｋ部の断面で受けることにな
り、この部分から破損しやすく図１３のものと同様にピ
ストンロッド１０３の強度アップが必要である。また、
この構造では、２個の半リング形状のフランジ１６０が
必要となり、更にピストン１０４によって分けられた２
つのチャンバ１０７ａ，１０７ｂ間を封止するのにピス
トン挿入部１０３ｊとピストン１０４間にＯリング１８
０が必要となり、部品点数が多くなるという問題もあっ
た。

【０００７】本発明の目的は、ピストンロッドに特別な
高強度材を用いたり熱処理をすることなく、簡単な構造
でピストン締結部分の強度を向上できるピストン締結構
造を備えた油圧シリンダを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、ピストンロッドの先端にピストン
を締結し、シリンダ本体内をロッド側のチャンバとボト
ム側のチャンバに区分した油圧シリンダにおいて、前記
ピストンロッドの先端の端面にピストンのロッド側の端
面を少なくとも部分的に対面接触させた状態で、ピスト
ンに開けられたボルト貫通穴からピストンロッドに設け
られたボルトネジ穴にボルトを差し込んで締め込み、こ
のボルトでピストンをピストンロッドに直接固定すると
共に、前記ボルトネジ穴の下穴の先端部分の軸方向形状
を応力集中している剪断力を軽減する形状としたものと
する。

【０００９】このようにピストンをピストンロッドにボ
ルトで直接固定することにより、油圧シリンダの動作
時、ピストンにかかる力はボルトで受けることとなり、
ボルトに引張応力が作用するが、ボルトには通常の高強
度のボルトが使用でき、かつその材質をより強いものに
することは容易であるため、引張応力に対して十分な強
度が得られる。また、ピストンロッドのボルトネジ穴側
は、ネジ部が雌ネジでありかつこのネジ部に圧縮応力が
作用するため、通常のピストンロッドの材質で十分な強
度が得られる。このため、ピストンロッドに高強度材を
用いる必要が無く、熱処理による強度アップも必要無く
なるので、低コストな材料で安価にピストンロッドを作
れる。また、ボルトで直接固定するので、外力に対する
疲労強度も向上し、簡単な構造でピストン締結部分の強
度を向上し、ピストンロッドの寿命を向上できる。

【００１０】また、ボルトで直接固定するので、最少部
品点数で構成できる。

【００１１】更に、従来の小径のピストン挿入部が不要
となるため、ピストンロッドに余分の段差を付ける必要
がなく、段差部での破損の問題も低減する。

【００１２】以上は特願平１０−１４９４６７号の提案
による先願発明の構成に基づく作用である。本発明は、
この先願発明を改良し、ピストン締結構造の強度向上の
効果を確実なものとするものである。

【００１３】つまり、上記のようにピストンロッドにボ
ルトネジ穴を開けてピストンをボルトで締結する場合、
ボルトネジ穴の下穴の先端形状を通常の円錐面形状のま
まにすると、頻繁に行われる油圧シリンダの伸縮でピス
トンロッドにかかる圧縮荷重と引張荷重の繰り返し荷重
が下穴先端の円錐面と下穴本体の円筒面との境界（エッ
ジ部）に集中し、そこに応力集中によるクラックが発生
し、ピストンロッドの破損に至る恐れがある。これに対
し、上記のようにボルトネジ穴の下穴の先端部分の軸方
向形状を応力集中を軽減する形状とすることにより、そ
のようなクラックが起こりにくくなり、ピストン締結部
分の強度の向上を確実なものにできる。

【００１４】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記ボルトネジ穴の下穴先端の形状を球状とする。

【００１５】これにより、ボルトネジ穴の下穴先端の軸
方向形状は応力集中を軽減する形状となる。

【００１６】（３）上記（１）において、前記ボルトネ
ジ穴の下穴先端の円錐面と下穴本体の円筒面の交差部分
をＲ形状としても良い。

【００１７】これによっても、ボルトネジ穴の下穴先端
の軸方向形状は応力集中を軽減する形状となる。

【００１８】（４）また、上記目的を達成するために、
本発明は、ピストンロッドの先端にピストンを締結し、
シリンダ本体内をロッド側のチャンバとボトム側のチャ
ンバに区分した油圧シリンダにおいて、前記ピストンロ
ッドの先端の端面にピストンのロッド側の端面を少なく
とも部分的に対面接触させた状態で、ピストンに開けら
れた複数のボルト貫通穴からピストンロッドに設けられ
た複数のボルトネジ穴に複数のボルトを差し込んで締め
込み、この複数のボルトでピストンをピストンロッドに
直接固定すると共に、前記複数のボルトネジ穴のうちの
少なくとも一部のものの深さを他のものと異ならせたも
のである。これにより、上記（１）で述べたように、ピ
ストンロッドに特別な高強度材を用いたり熱処理をする
ことなく、簡単な構造でピストン締結部分の強度を向上
でき、特願平１０−１４９４６７号の発明と同様の作用
が得られる。

【００１９】また、ピストンロッドに複数のボルトネジ
穴を開けてピストンを複数のボルトで固定する場合は、
ボルトネジ穴の下穴先端の円錐面と下穴円筒面の交差部
分への応力集中によりクラックが発生するばかりでな
く、そのクラックが進展し、隣接する下穴で発生したク
ラックとつながることにより、ピストンロッドの破損に
至る恐れがある。これに対し、上記のように複数のボル
トネジ穴のうちの少なくとも一部のものの深さを他のも
のと異ならせることにより、下穴先端部分に発生したク
ラック同士がつながらなくなるか、つながったとしても
部分的に制限され、ピストンロッドの破損を回避でき、
ピストン締結部分の強度の向上を確実なものにできる。

【００２０】（５）上記（４）において、好ましくは、
前記複数のボルトネジ穴の深さを全て異ならせる。

【００２１】これにより、クラック同士のつながりを全
て制限できる。

【００２２】（６）上記（４）において、複数のボルト
ネジ穴の深さを少なくとも１つおきに異ならせても良
い。

【００２３】これにより、クラック同士が全てつながる
ことが制限される。また、ボルトネジ穴の下穴加工の複
雑さを少なくできる。

【００２４】（７）上記（４）において、好ましくは、
前記複数のボルトネジ穴の下穴先端の形状を球状とす
る。

【００２５】これにより、上記（１）で述べた作用と上
記（４）で述べた作用の組合せで、クラックによるピス
トンロッドの破損を更に効果的に防止できる。

【００２６】（８）上記（４）において、前記複数のボ
ルトネジ穴の下穴先端の円錐面と下穴本体の円筒面の交
線部分をＲ形状としても良い。

【００２７】これによっても、上記（１）で述べた作用
と上記（４）で述べた作用の組合せで、クラックによる
ピストンロッドの破損を更に効果的に防止できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。

【００２９】図１は本発明の第１の実施形態による油圧
シリンダを示しており、油圧シリンダ１は、シリンダ本
体２、ピストンロッド３、ピストン４を有し、シリンダ
本体２は、一端５ａ側が閉塞し他端５ｂ側が開口した円
筒形のチューブ５と、このチューブ５の開口端部５ｂに
固着して設けられたロッド側シリンダヘッド６とで構成
されている。ピストンロッド３はロッド側シリンダヘッ
ド６を貫通してチューブ５の内外に伸びており、シリン
ダ本体２内に位置するピストンロッド３の先端に、チュ
ーブ５内を摺動可能でありかつシリンダ本体２内をロッ
ド側のチャンバ７ａとボトム側のチャンバ７ｂとに区分
するピストン４が締結されている。ピストン４の外周に
はシールリング１３、ウエアリング１４ａ，１４ｂ、コ
ンタミシール１５ａ，１５ｂが設けられている。ロッド
側シリンダヘッド６にはチャンバ７ａに対する作動油の
給排ポート８が設けられ、チューブ５の閉塞端部５ａに
はチャンバ７ｂに対する作動油の給排ポート９が設けら
れている。

【００３０】給排ポート９よりボトム側のチャンバ７ｂ
に圧油を供給し、ロッド側のチャンバ７ａに通じる給排
ポート８をタンクに接続すると、ピストン４が図示左方
のロッド側シリンダヘッド６側に摺動変位してピストン
ロッド３をシリンダ本体３から突出するよう移動し、油
圧シリンダ１が伸長する。また、給排ポート８を介して
ロッド側のチャンバ７ａに圧油を供給し、ボトム側のチ
ャンバ７ｂに通じる給排ポート９をタンクに接続する
と、ピストン４が図示右方のチューブ５の閉塞端部５ａ
側に摺動変位してピストンロッド３をシリンダ本体２内
に引き込むよう移動し、油圧シリンダ１が収縮する。シ
リンダ本体２のチューブ閉塞端部５ａに設けた取付部１
０とピストンロッド３の外側の先端に設けた取付部１１
の一方を固定側部材に枢着し、他方を可動側部材に枢着
することにより当該動側部材を駆動することができる。

【００３１】次に、本発明の特徴であるピストン締結構
造を説明する。

【００３２】ピストン４のピストンロッド３側の端面２
０には軸方向の嵌め合い部として凹所２１が形成され、
ピストン端面２０が凹所２１の底面２１ａとロッド側の
チャンバ７ａに面する端面部分２０ａに分割されると共
に、凹所２１にピストンロッド３の先端を嵌入すること
によりピストン４は装着されかつピストンロッド３との
同軸性を確保している。また、ピストンロッド３の先端
の端面２３に軸方向のボルトネジ穴２４が開けられ、ピ
ストン４に軸方向のボルト貫通穴２５が開けられ、ピス
トンロッド３の先端の端面２３にピストン４の端面２０
を対面接触した状態で、ボルト貫通穴２５からボルトネ
ジ穴２４にボルト２２を差し込んで締め込むことでピス
トン４を固定し、ピストンロッド３に締結されている。
ボルト２２の数は適当数で良いが、本実施形態では図２
に示すように６本のボルト２２を使用している。これら
６本のボルト２２はピッチ円Ｐ上に等間隔に配列されて
いる。また、ボルト２２は丸頭ボルトの例を示したが、
六角頭ボルトであっても良い。

【００３３】本実施形態のピストン締結構造では、ボル
ト２２で直接ピストン４をピストンロッド３に締結する
ことにより、ピストン４にかかる力は複数のボルト２２
で受けることとなる。このとき、ボルト２２には引張応
力が作用するが、ボルト２２は通常の材質で十分な強度
が得られる。また、ピストンロッド３のボルトネジ穴２
４のネジ部は雌ネジであるので、通常のロッド材質でも
強度的に問題とならない。

【００３４】図３にピストンロッド３に開けられたボル
トネジ穴２４部分の拡大図を示す。図中、符号２６はボ
ルトネジ穴の下穴であり、この下穴２６は先端形状が球
状のドリルを使用して加工することにより、下穴先端２
７の形状を球状とし、この下穴先端２７と下穴本体２９
の境界部分２８に応力が集中しないようになっている。

【００３５】本実施形態によれば次の効果が得られる。

【００３６】１）図１９に示した従来の一般的なピスト
ン締結構造では、ピストンロッドに雄ネジ部１０３ｇ
（図１９参照）を設ける必要があり、この雄ネジ部１０
３ｇに引張応力が作用するためピストンロッドに高強度
材を用いなければならなかった。これに対し、本発明の
ピストン締結構造では、ピストンロッド３に雄ネジ部を
設ける必要が無いので、ピストンロッド３に高強度材を
用いる必要が無く、熱処理による強度アップも必要無く
なるので、低コストな材料で安価にピストンロッド３を
作れる。

【００３７】２）従来は引張応力はピストンロッドの雄
ネジ部に作用したが、本発明ではボルト２２にかかる。
ボルト２２には通常の高強度のボルトを使用でき、かつ
その材質をより強いものにすることは容易であるので、
簡単な構造でピストン締結部分の強度を向上でき、ピス
トンロッドの寿命を格段に向上できる。

【００３８】３）ボルト２２を用いて固定することで、
外力に対する疲労強度も向上する。

【００３９】４）図２０に示した従来のピストン締結構
造では、２個のフランジ１６０やＯリング１８０が必要
となり、部品点数が多かったが、本発明ではそのような
部品は不要であり、最少部品点数で構成できる。

【００４０】５）従来の小径のピストン挿入部が不要と
なるため、ピストンロッドは段差の無い丸棒で良くな
り、段差部での破損の問題もなくなる。

【００４１】６）ロッド全体の長さはボルト２２の頭ま
での長さで決まり、従来のように大きなナット１１２を
用いる場合に比べて油圧シリンダ１の有効ストロークを
長くできる。

【００４２】７）複数のボルト２２を用いるので、一つ
一つのボルトの締付トルクを小さくでき、組立、分解が
容易である。

【００４３】８）従来、サービス時にピストンロッド・
ピストンのアセンブリを分解し、メンテナンスを行うこ
とが多いが、例えば、ロッド側シリンダヘッドの交換
や、このシリンダヘッドに装着されているロッドシール
を交換する場合は、ナット１１２（図１９参照）を外さ
なければならず、その度にナットを緩めるのに専用の機
械に載せ、この専用の機械を使用してナットを緩めねば
ならなかった。ナット１１２の締付トルクは約１０００
ｋｇｆ・ｍである。本発明では、１本のボルト２２の締
付トルクは約７０ｋｇｆ・ｍ程度と小さい。このため、
人力でボルト２２を緩めることができ、大掛かりな専用
の機械も必要なくボルトを緩められ、サービス性が高
い。

【００４４】以上のように本実施形態によれば、ピスト
ンロッド３に特別な高強度材を用いたり熱処理をするこ
となく、簡単な構造でピストン締結部分の強度を向上で
きる（上記１）〜５））。また、有効ストローク長の確
保、分解・組立性及びサービス性の向上の効果が得られ
る（上記６）〜８））。

【００４５】ところで、上記のようにピストン４をピス
トンロッド３にボルト２２で直接固定したピストン締結
構造においては、ピストンロッド３にボルトネジ穴２４
を開ける場合、ドリル等で適当な径の下穴２６を開けて
からタップ等の工具によりネジ切り加工を行う。この場
合、従来一般的には標準の先端角度１１８度のドリルに
よって加工する。図４にそのような標準ドリルを用いた
場合のボルトネジ穴部の拡大図を示す。図中、符号１２
６はボルトネジ穴２４の下穴であり、下穴先端１２７は
円錐面をなし、下穴先端１２７と下穴本体１２９との境
界部分１２８にエッジ部が形成されている。このように
下穴１２６にエッジ部が存在すると、そこに油圧シリン
ダ１の伸縮による圧縮荷重と引張荷重が繰り返し集中し
てクラックが発生し、所期の強度向上の効果が得られな
い可能性がある。

【００４６】また、ボルトネジ穴２４を形成する場合、
その下穴１２６は図５に示すように全て同じ深さにする
のが一般的である。ここで、油圧シリンダ１の仕様上の
制約によりピストンロッド３の外径を大きく取ることが
できない場合、複数のボルトネジ穴２４を開けると、ボ
ルトネジ穴２４とピストンロッド３の外径面との間及び
複数のボルトネジ穴２４間の距離（マージン）を大きく
取ることができず、図５に示すように下穴２６の深さが
全て同じであると、上述のように応力集中により下穴の
境界部分（エッジ部）２８で発生したクラックが進展
し、クラックがロッド外周へ露出したり、他のクラック
とつながったりして、ピストンロッド３の破損に至る可
能性もある。本実施形態では、図３に示すように下穴先
端２７の形状を球状にすることにより、境界部分２８に
エッジ部をなくして応力集中を軽減し、これによりクラ
ックの発生を抑制し、ピストン締結部分の強度向上の効
果が確実なものにできる。

【００４７】以上のように本実施形態によれば、ピスト
ンロッド３に特別な高強度材を用いたり熱処理をするこ
となく、簡単な構造でピストン締結部分の強度を向上で
きる（上記１）〜５））と共に、有効ストローク長の確
保、分解・組立性及びサービス性の向上の効果が得られ
（上記６）〜８））、更に、境界部分２８への応力集中
を軽減し、ピストン締結部分の強度向上の効果が確実な
ものにできる。

【００４８】本発明の他の実施形態を図６〜図１４によ
り説明する。図中、図１、図４に示す部分と同等の部分
には同じ符号を付している。

【００４９】図６は本発明の第２の実施形態を示すもの
であり、図７はピストンロッド３に開けられたボルトネ
ジ穴２４部分の拡大図である。図中、符号２６Ａはボル
トネジ穴２４の下穴であり、この下穴２６Ａは下穴先端
２７Ａと下穴本体２９Ａの境界部分２８Ａに対応する部
分にＲ面取りを施したドリルを使用して加工したもので
ある。このように下穴２６Ａを加工することにより、境
界部分２８Ａにエッジ部がなくなり、境界部分２８Ａへ
の応力集中を軽減できる。

【００５０】図８は本発明の第３の実施形態を示すもの
であり、図９はピストンロッド３に開けられたボルトネ
ジ穴２４部分の拡大図である。ボルトネジ穴の下穴を加
工する場合、それに用いるドリルの先端角は前述したよ
うに、通常、１１８度であり、この場合、図４に示した
下穴先端１２７と下穴本体１２９の境界部分（エッジ
部）１２８は約１２１度の角をなすことになる。本実施
形態では、下穴２６Ｂは下穴先端２７Ｂと下穴本体２９
Ｂの境界部分２８Ｂのなす角が通常よりも大きくなるよ
うなドリルを使用して加工したものであり、これにより
境界部分２８Ｂのなす角が１２１度より大きなり、境界
部分２８Ｂへの応力集中を軽減できる。この場合、更
に、第２の実施形態と同様に境界部分２８ＢをＲ形状と
すれば、境界部分２８Ｂでの応力集中を軽減する効果が
向上する。

【００５１】図１０は本発明の第４の実施形態を示すも
のであり、図１１はロッド端のピッチ円に沿った断面図
である。図中、符号２６Ｃはボルトネジ穴２４の下穴で
あり、この下穴２６Ｃは先端形状は図４に示したような
通常の形状のままとし、下穴２６Ｃの深さを図１１に示
すように１つおきに異ならせたものである。下穴２６Ｃ
の先端形状は図４に示した通常の形状のままであるた
め、下穴エッジ部２８Ｃへの応力集中により第１〜第３
の実施形態よりクラックが発生する可能性が大きいが、
下穴２６Ｃの深さを１つおきに異ならせているため、ク
ラックが発生しても他のクラックとつながりにくく、ま
たつながったとしても部分的に制限される。このため、
クラックの発生によるピストンロッド３の破損の可能性
を低減できる。

【００５２】なお、本実施形態では下穴２６の深さを１
つおきに異ならせてたが、図１２に示すように全ての下
穴２６Ｄの深さを異ならせても良いし、図１３、図１４
に示すように下穴先端２７Ｅ、２７Ｆの形状を変え、か
つ下穴２６Ｅ、２６Ｆの深さを異ならせても良い。

【００５３】図６〜図９に示した各実施形態によって
も、第１の実施形態と同様、境界部分２８への応力集中
を軽減し、ピストン締結部分の強度向上の効果が確実な
ものにできる。また、図１０〜図１２に示した各実施形
態によれば、従来の下穴形状でも発生したクラック同士
がつながりにくくなっており、これによってもピストン
ロッド３の破損を防止し、ピストン締結部分の強度向上
の効果を確実なものにできる。また、図１３、図１４に
示した各実施形態によれば、上記図６〜図９に示した各
実施形態で得られる効果と上記図１０〜図１２に示した
各実施形態で得られる効果の組合せで、ピストン締結部
分の強度向上の効果を更に確実なものにできる。

【００５４】本発明の更に他の実施形態を図１５〜図１
８により説明する。図中、図１に示す部分と同等の部分
には同じ符号を付している。

【００５５】図１５は本発明の第５の実施形態を示すも
のであり、ピストンロッド３Ｂの端面２３の中心部に軸
方向の嵌め合い部の穴３０を開け、ピストン４Ｂの端面
２０側の中心部に軸方向の嵌め合い部の突出部３１を設
け、この突出部３１を穴３０に嵌入することでピストン
ロッド３Ｂとピストン４Ｂの同軸性を確保したものであ
る。また、ピストン４Ｂのボルト貫通穴２５のチャンバ
７ｂ側開口部にボルト２２の頭を収納するざぐり穴３２
を形成し、ボルト２２の頭がピストン４Ｂの端面から突
出しないようにしている。

【００５６】また、第１の実施形態と同様、下穴先端２
２７の形状を球状とし、油圧シリンダ作動時、境界部分
２２８に応力が集中しない構成としている。

【００５７】図１６は本発明の第６の実施形態を示すも
のであり、図１５に示した嵌め合い部の穴３０及び突出
部３１を拡大してそれぞれ穴３０Ｃ及び突出部３１Ｃと
し、ボルト２２のボルトネジ穴２４及び貫通穴２５をそ
の穴３０Ｃ及び突出部３１Ｃに形成したものである。

【００５８】また、第１の実施形態と同様、下穴先端２
２７の形状を球状とし、境界部分２２８に応力が集中し
ないようにしている。

【００５９】図１７は本発明の第７の実施形態を示すも
のであり、ピストンロッド３Ｄとピストン４Ｄとの同軸
性を確保するための位置決めを嵌め合い部に代えピン３
５により行うものである。ここで、ピン３５は図１８に
示すように直径線上に対称に２本使用する。また、組立
に際しては、ピストンロッド３Ｄとピストン４Ｄの同軸
性を確保した状態でそれぞれの端面２０，２３にピン穴
３６，３７を予め開けておき、ピン穴３６，３７の一方
にピン３５を圧入した後、そのピン３５に他方のピン穴
を圧入して位置決めし、この状態でボルト２２により固
定する。

【００６０】また、第１の実施形態と同様、下穴先端２
２７の形状を球状とし、境界部分２２８に応力が集中し
ないようにしている。

【００６１】ここで、図１５〜図１８に示した各実施形
態では、下穴先端２２７の形状を第１の実施形態と同様
に球状としたが、図６〜図１４に示した各実施形態の下
穴２６Ａ〜２６Ｆの構成を適用しても良い。

【００６２】図１５〜図１８の各実施形態によっても、
上記１）〜８）の効果が得られると共に、上記６）の効
果に関しては、ロッド全体の長さはピストン４Ｂの端面
までとなるので、油圧シリンダ１の有効ストロークを更
に長くできる。

【００６３】また、図１５〜図１８に示した各実施形態
によれば、下穴先端２２７の形状を境界部分２２８への
応力集中を軽減する形状としたので、第１の実施形態と
同様、クラックの発生を抑制し、ピストン締結部分の強
度向上の効果が確実なものにできる。

【００６４】なお、油圧シリンダとしてはピストンロッ
ドのストロークエンドでの衝撃を緩和するクッション装
置を備えたものがあり、以上の実施形態はそのようなク
ッション装置を備えない油圧シリンダのピストン締結構
造に本発明を適用したものであるが、特願平１０−１４
９４６７号の図８〜図１２にはクッションリング（ロッ
ド側のクッション装置）を備えた油圧シリンダのピスト
ンをピストンロッドにボルトで直接固定した実施形態が
示され、特願平１１−５１５号にはピストンロッドにピ
ストンをボルトで直接固定したものにクッションプラン
ジャ（ボトム側のクッション装置）を設けた油圧シリン
ダが示され、このようなクッション装置を備えたものに
本発明を適用しても良いことは勿論であり、この場合
も、上記実施形態と同様の効果が得られる。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、ピストンロッドに特別
な高強度材を用いたり熱処理をすることなく、簡単な構
造でピストン締結部分の強度を向上できると共に、有効
ストローク長の確保、分解・組立性及びサービス性の向
上の効果が得られ、更に、ボルトネジ穴の下穴の先端部
分への応力集中が軽減され、ピストン締結部分の強度の
向上を確実なものにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による油圧シリンダの
要部の断面図である。

【図２】図１に示したピストン締結部分の正面図であ
る。

【図３】図１に示した下穴部分の拡大図である。

【図４】通常の下穴の断面図である。

【図５】ロッド端のピッチ円に沿った通常の下穴の断面
図である。

【図６】本発明の第２の実施形態による油圧シリンダの
要部の断面図である。

【図７】図６に示した下穴部分の拡大図である。

【図８】本発明の第３の実施形態による油圧シリンダの
要部の断面図である。

【図９】図８に示した下穴部分の拡大図である。

【図１０】本発明の第４の実施形態による油圧シリンダ
の要部の断面図である。

【図１１】ロッド端のピッチ円に沿った図１０の下穴の
断面図である。

【図１２】ロッド端のピッチ円に沿った他の下穴の断面
図である。

【図１３】ロッド端のピッチ円に沿った他の下穴の断面
図である。

【図１４】ロッド端のピッチ円に沿った他の下穴の断面
図である。

【図１５】本発明の第５の実施形態による油圧シリンダ
の要部の断面図である。

【図１６】本発明の第６の実施形態による油圧シリンダ
の要部の断面図である。

【図１７】本発明の第７の実施形態による油圧シリンダ
の要部の断面図である。

【図１８】図１７に示したピストン締結部分の正面図で
ある。

【図１９】従来技術による油圧シリンダのピストン締結
構造の断面図である。

【図２０】他の従来技術による油圧シリンダのピストン
締結構造の断面図である。

【図２１】ピストンロッドの雄ネジ部に作用する応力状
態を示す図である。

【符号の説明】

１ 油圧シリンダ ２ シリンダ本体 ３ ピストンロッド ４ ピストン ５ チューブ ６ ロッド側シリンダヘッド ７ａ，７ｂ チャンバ ８，９ 給排ポート ２０ ピストンのロッド側の端面 ２１ 凹所 ２２ ボルト ２３ ピストンロッドの端面 ２４ ボルトネジ穴 ２５ ボルト貫通穴 ２６ 下穴 ２７ 下穴先端 ２８ 境界部分 ２９ 下穴本体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 盧 明徳 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 Ｆターム(参考） 3H081 AA02 AA03 BB02 DD13 DD16 EE27 HH01 3J023 AA01 BA01 BB01 CA11

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストンロッドの先端にピストンを締結
   し、シリンダ本体内をロッド側のチャンバとボトム側の
   チャンバに区分した油圧シリンダにおいて、 前記ピストンロッドの先端の端面にピストンのロッド側
   の端面を少なくとも部分的に対面接触させた状態で、ピ
   ストンに開けられたボルト貫通穴からピストンロッドに
   設けられたボルトネジ穴にボルトを差し込んで締め込
   み、このボルトでピストンをピストンロッドに直接固定
   すると共に、 前記ボルトネジ穴の下穴の先端部分の軸方向形状を応力
   集中を軽減する形状としたことを特徴とする油圧シリン
   ダ。
2. 【請求項２】請求項１記載の油圧シリンダにおいて、前
   記ボルトネジ穴の下穴先端の形状を球状としたことを特
   徴とする油圧シリンダ。
3. 【請求項３】請求項１記載の油圧シリンダにおいて、前
   記ボルトネジ穴の下穴先端の円錐面と下穴本体の円筒面
   の交差部分をＲ形状としたことを特徴とする油圧シリン
   ダ。
4. 【請求項４】ピストンロッドの先端にピストンを締結
   し、シリンダ本体内をロッド側のチャンバとボトム側の
   チャンバに区分した油圧シリンダにおいて、 前記ピストンロッドの先端の端面にピストンのロッド側
   の端面を少なくとも部分的に対面接触させた状態で、ピ
   ストンに開けられた複数のボルト貫通穴からピストンロ
   ッドに設けられた複数のボルトネジ穴に複数のボルトを
   差し込んで締め込み、この複数のボルトでピストンをピ
   ストンロッドに直接固定すると共に、 前記複数のボルトネジ穴のうちの少なくとも一部のもの
   の深さを他のものと異ならせたことを特徴とする油圧シ
   リンダ。
5. 【請求項５】請求項４記載の油圧シリンダにおいて、前
   記複数のボルトネジ穴の深さを全て異ならせたことを特
   徴とする油圧シリンダ。
6. 【請求項６】請求項４記載の油圧シリンダにおいて、前
   記複数のボルトネジ穴の深さを少なくとも１つおきに異
   ならせたことを特徴とする油圧シリンダ。
7. 【請求項７】請求項４記載の油圧シリンダにおいて、前
   記複数のボルトネジ穴の下穴先端の形状を球状としたこ
   とを特徴とする油圧シリンダ。
8. 【請求項８】請求項４記載の油圧シリンダにおいて、前
   記複数のボルトネジ穴の下穴先端の円錐面と下穴本体の
   円筒面の交差部分をＲ形状としたことを特徴とする油圧
   シリンダ。