JP2004044705A

JP2004044705A - 油圧シリンダ

Info

Publication number: JP2004044705A
Application number: JP2002203943A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sugano; 菅野　裕之
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】油圧シリンダの大型化を招くことなく、ストロークエンドにおける良好な緩衝（クッション）機能およびピストンの逆方向への機敏なストロークを確保する。さらには、エンジン動弁系などに用いられる、小型のアクチュエータとして、最適な油圧シリンダを提供する。
【解決手段】シリンダ１の内部を摺動自由なピストン２と、シリンダの内部にピストンで画成される室３，４と、室の油の出入口をシリンダ端部１ａに形成するポート７と、ポートへの進入により縮み側の室からポートへの油の流れを絞る手段としてピストンに突設されるプランジャ６と、プランジャ内部を通してピストン受圧面への開口部とプランジャ先端の開口部を継ぐ流路８ａ〜８ｃと、縮み側の室から流路を油がポート側へ流れるのを規制する手段としてプランジャ内部に収装される逆止弁９と、を備える。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧シリンダの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧シリンダにおいては、ピストンの往復に伴うストロークエンドの衝撃（ショック）を和らげるため、図５および図６のようなクッション機構が備えられる（特開２０００−３２９１１１号，特開２０００−４６０１０号、参照）。
【０００３】
図はパワーショベル等に用いられる油圧シリンダＣであり、３０はシリンダ、３２はピストン、３３はピストンロッドであり、図示の状態において、ヘッド側の室５０（またはロッド側の室６０）へ作動油が供給され、ロッド側の室６０（またはヘッド側の室５０）が低圧側に開放されると、ヘッド側の室５０（またはロッド側の室６０）への作動油により、ピストン３２は、ロッド側の室６０（またはヘッド側の室５０）の油を押し出しながら、ピストンロッド３３の伸長方向（または収縮方向）へストロークする。
【０００４】
ピストン３２のヘッド側の面から軸方向へ突出するプランジャ３６が設けられる。プランジャ３６の進入可能な凹部３８がシリンダ端部３１（エンドキャップ）に形成され、外部の配管に接続される流路３９が凹部３８の奥部に開口される。凹部３８の内面にその開口部から奥行き方向へ複数の溝４０が形成され、その断面積は奥部へ向けて次第に縮小するように設定される。
【０００５】
ピストンロッド３３の収縮方向へのストロークにおいて、ピストン３２により圧縮される室５０の油は、シリンダ端部３１の凹部３８から流路３９を介して低圧側へ戻されるが、ピストン３２がストロークエンドへ接近すると、プランジャ３６が凹部３８に進入して戻り側の通路面積を絞るため、戻り側の油の流れに抵抗が付与され、ピストン３２を減速させるので、シリンダ端部３１との衝突が防止される。複数の溝４０により、戻り側の油への絞り抵抗は徐々に大きくなり、ピストン３２の減速度の急激な立ち上がりも抑制され、ピストン速度をショックなく減衰させることができる。
【０００６】
３４はピストンロッド３３の端部にピストン３２を締め付けるナット、３７はピストン３２をヘッド側へ貫通するピストンロッド３３のネジ部にプランジャ３６を組み付けるボルト、４６はピストン外周のシール、４８はシリンダ端部３１をピン結合するための目玉部、を示す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ピストンロッド３３の伸長方向へのストロークにおいては、流路３９から凹部３８へ作動油が供給されるが、プランジャ３６が凹部３８から抜け出るまでの間、ピストン３２の受圧面が十分に確保されず、ピストン３２の伸側への機敏なストロークが得られない。そのため、室５０と流路３９と結ぶバイパスと、縮み側のストロークにおけるプランジャ３６の絞りを確保するため、バイパスの油の流れを規制する逆止弁と、を設けることが考えられる。バイパスは、凹部３８の周辺に形成され、その内部に逆止弁を収装することになるが、そのためシリンダ端部３１ひいてはシリンダ３０の大型化を招いてしまう。
【０００８】
この発明は、油圧シリンダの大型化を招くことなく、ストロークエンドにおける良好な緩衝（クッション）機能およびピストンの逆方向への機敏なストロークを確保しようとするものであり、さらにはエンジン動弁系などに用いられる小型のアクチュエータとして最適な油圧シリンダの提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、油圧シリンダにおいて、シリンダの内部を摺動自由なピストンと、シリンダの内部にピストンで画成される室と、室の油の出入口をシリンダ端部に形成するポートと、ポートに進入して室からポートへの油の流れを絞る手段としてピストンに突設されるプランジャと、プランジャ内部を通してピストン受圧面への開口部とプランジャ先端の開口部を継ぐ流路と、室から流路を油がポートへ流れるのを規制する手段としてプランジャ内部に収装される逆止弁と、を備えることを特徴する。
【００１０】
第２の発明は、エンジン動弁系などに用いられる小型の油圧シリンダにおいて、シリンダの内部を摺動自由なピストンと、シリンダの内部にピストンで画成される室と、室の油の出入口をシリンダ端部に形成するポートと、ポートに進入して室からポートへの油の流れを絞る手段としてピストンに突設されるプランジャと、プランジャ内部を通してピストン受圧面への開口部とプランジャ先端の開口部を継ぐ流路と、室から流路を油がポートへ流れるのを規制する手段としてプランジャ内部に収装される逆止弁と、を備えることを特徴する。
【００１１】
第３の発明は、第１の発明または第２の発明に係る油圧シリンダにおいて、プランジャは、ポートとの間で油の流れを絞るスリットを形成することを特徴とする。
【００１２】
第４の発明は、第３の発明に係る油圧シリンダにおいて、　スリットは、プランジャ外周のカット部により、プランジャとポートとのラップ範囲に設定されることを特徴とする。
【００１３】
第５の発明は、第１の発明または第２の発明に係る油圧シリンダにおいて、逆止弁は、球状の弁体とその開弁圧を設定するスプリングと、から構成されることを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
第１の発明〜第５の発明においては、ピストンがストロークエンドへ接近する過程において、プランジャがポートに進入すると、ポートの通路面積が絞られる。室からプランジャ内部の流路を油がポート側へ流れるのを逆止弁が規制するので、プランジャとポートとの間を流れる油に抵抗が付与され、ピストンをストロークエンドへ減速させるようになる。ピストンの反対側へのストロークにおいては、室へポートから作動油が供給されると、作動油はポートから流路の逆止弁を介して室へ流れ、ピストンの受圧面に作用するので、ピストンが伸び側へ応答よくストロークするようになる。
【００１５】
流路および逆止弁は、ポートを進退するプランジャの内部に設定のため、シリンダ端部の凹部周辺にバイパスが形成され、その内部に逆止弁を収装するのに較べると、シリンダ端部（ひいてはシリンダ）を遙かに小さく設定可能となる。その結果、エンジン動弁系などにおいても、ストロークエンドにおけるショックを良好に吸収しえる、小型のアクチュエータとして最適な油圧シリンダが得られるのである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、単動型の油圧シリンダＹの構成を模式的に表すものであり、シリンダ１の内部にピストン２が摺動自由に収装され、ピストン２の両側に室３，４が形成される。一方の室３は大気に開放され、もう一方の室４に油が給排される。は大気に開放の室３（以下、開放室と称する）を軸方向へ延びるロッド５であり、その基端はピストン２に結合される。ロッド５の他端側は、開放室３から外部へ突き出され、その先端に負荷が連結される。
【００１７】
ピストン２に油の給排を受ける室４（以下、油室と称する）を軸方向へ延びるプランジャ６が結合され、プランジャ６の進入可能なポート７がシリンダ端部１ａに形成される。ポート７にシリンダ１外部の油圧配管（図示せず）が接続され、ポート７側の配管に低圧（タンク）側の配管と高圧（油圧供給源）側の配管を選択的に接続する給排弁が介装される。
【００１８】
プランジャ６は、ポート７に進入すると、その開口面積を徐々に縮小させるテーパ部６ａ（先端部）と、ポート７との摺接面を形成する円柱部６ｂ（基端部）と、からなり、これら外周にカット部６ｃが設けられる。カット部６ｃは、プランジャ６の軸芯と平行な段差面（平坦な削除面）に形成され、ポート７とのラップ範囲において、段差面の形成するスリット（図の１０、参照）により、油の流れを絞る構成に設定される。
【００１９】
プランジャ６の内部に弁室８ａが形成され、弁室８ａをポート７とのラップ範囲から外れるプランジャ外周に開口する通路８ｂと、プランジャ６先端に弁室８ａを開口する通路８ｃと、が備えられる。弁室８ａに対する通路８ｃの開口部が弁座に形成され、通路８ｂから通路８ｃへの油の流れを規制する逆止弁９が弁室８ａに収装される。逆止弁９は、弁座を開閉する球状の弁体９ａと、弁体９ａの開弁圧を設定するスプリング９ｂと、から構成される。
【００２０】
図２は、油圧シリンダＹの作動を説明するものであり、縮み側のストロークエンドにおいては、プランジャ６の進入により、スリット１０もポート７に塞がれ、ピストン２の縮み側への動き（ストローク）が拘束される。
【００２１】
この状態から、ポート７へ作動油が供給されると、ポート７内部の作動油は、プランジャ６の受圧面１２に作用する一方で、プランジャ６の先端に開口する通路８ｃから弁体９ａを開いて弁室８ａへ入り、弁室８ａからプランジャ６外周に開口する通路８ｂを抜けて油室４へ流れ、ピストン２の受圧面１２に作用するので、ピストン２が伸び側へ応答よく往動する（▲１▼および▲２▼、参照）。
【００２２】
伸び側のストロークエンドにおいて、ポート７が低圧側に開放されると、外部のリターン力により、油室４の作動油をポート７へ排出しながら、ピストン２が縮み側のストロークエンドへ復動するのである。ピストン２が縮み側のストロークエンドへ接近し、プランジャ６がポート７に進入すると、プランジャ６の先端部６ｂ（テーパ部）により、ポート７の開口面積が徐々に縮小される。逆止弁９の規制が働くので、油室４からポート７への流量は、テーパ部６ｂの進入に連れて減少しつつ、プランジャ６の進入が深まり、カット部６ｃがポート７に掛かると、スリット１０に絞られる（▲３▼および▲４▼、参照）。このため、プランジャ６とポート７との間を流れる油に与える抵抗が徐々に大きくなり、ピストン２を緩やかに減速させるのである。
【００２３】
流路８ａ〜８ｃおよび逆止弁９は、プランジャ６の内部に設定のため、シリンダ端部の凹部周辺にバイパスが形成され、その内部に逆止弁を収装するのに較べると、シリンダ端部（ひいてはシリンダ）を遙かに小さく設定可能となる。そのため、エンジン動弁系などにおいても、ストロークエンドにおけるショックを良好に吸収しえる、小型のアクチュエータとして最適な油圧シリンダの提供を実現できるのである。
【００２４】
この例においては、スリット１０を形成するカット部６ｃにより、ピストン２のストロークエンドを精度よく規制できる。カット部６ｃは、プランジャ６の軸芯と平行な段差面のため、溝型に較べると加工しやすく、スリットの設定も容易に図れる。もちろん、この発明に係るクッション機構については、復動型の油圧シリンダへの適用も可能である。
【００２５】
図３および図４は、エンジン動弁系に用いられる油圧シリンダの具体的な構成を表すものであり、シリンダ１は、基盤２０とこれに螺合される筒体２１とから構成される。２２はプランジャ６を支持するシール部であり、筒体２１の端部に組み付けられる。シール部２２においては、筒形の外周部が備えられ、縮み側のストロークエンドを規制するほか、油室４の最小容積を確保する機能も設定される。ポート７は基盤２０に形成され、プランジャ６のカット部６ｃは、ポート７への進入により、シール部２２との間でスリット１０を形成する。つまり、シール部２２の軸穴がポート７の実質的な開口部を形成するのである。
【００２６】
ピストン２は、ロッド５およびプランジャ６と一体に成形され、プランジャ６側に流路８ａ〜８ｃおよび逆止弁９が備えられる。プランジャ６の軸部にその先端から盲穴２４が加工され、その開口部にプラグ２３が螺合される。プラグ２３に通路８ｃを構成する貫通穴が設けられ、その弁室８ａ側の開口部に弁体９ａの弁座が形成される。これら盲穴２４およびプラグ２３により、弁室８ａが簡単に形成され、弁体９ａおよびスプリング９ｂも容易に収装できるようになる。
【００２７】
図３および図４において、図１と実質的に同じ機能部品に同じ符号を付け、重複説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧シリンダの構成を模式的に表す概要図である。
【図２】同じく作動説明図である。
【図３】油圧シリンダの具体的な構成図である。
【図４】同じくＡ−Ａ断面図である。
【図５】従来例の説明図である。
【図６】同じくＩ−Ｉ断面図である。
【符号の説明】
１　シリンダ
２　ピストン
３，４　室
５　ロッド
６　プランジャ
７　ポート
８ａ〜８ｃ　流路
９　逆止弁
９ａ　弁体
９ｂ　スプリング
２２　シール部
２３　プラグ
２４　盲穴

Claims

シリンダの内部を摺動自由なピストンと、シリンダの内部にピストンで画成される室と、室の油の出入口をシリンダ端部に形成するポートと、ポートへの進入により縮み側の室からポートへの油の流れを絞る手段としてピストンに突設されるプランジャと、プランジャ内部を通してピストン受圧面への開口部とプランジャ先端の開口部を継ぐ流路と、縮み側の室から流路を油がポート側へ流れるのを規制する手段としてプランジャ内部に収装される逆止弁と、を備えることを特徴する油圧シリンダ。
エンジン動弁系などに用いられる小型の油圧シリンダにおいて、シリンダの内部を摺動自由なピストンと、シリンダの内部にピストンで画成される室と、室の油の出入口をシリンダ端部に形成するポートと、ポートへの進入により縮み側の室からポートへの油の流れを絞る手段としてピストンに突設されるプランジャと、プランジャ内部を通してピストン受圧面への開口部とプランジャ先端の開口部を継ぐ流路と、縮み側の室から流路を油がポート側へ流れるのを規制する手段としてプランジャ内部に収装される逆止弁と、を備えることを特徴する油圧シリンダ。
プランジャは、ポートとの間で油の流れを絞るスリットを形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の油圧シリンダ。
スリットは、プランジャ外周のカット部により、プランジャとポートとのラップ範囲に設定されることを特徴とする請求項３に記載の油圧シリンダ。
逆止弁は、球状の弁体とその開弁圧を設定するスプリングと、から構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の油圧シリンダ。