JP2005172190A - 流体圧シリンダ装置及び同装置用ピストン締付固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 流体圧シリンダ装置及び同装置用ピストン締付固定構造に関し、簡素な構成で、ピストン及びロックナットの締結後の緩みと共回りとを確実に防止する。
【解決手段】 流体圧シリンダ１に嵌装されて、流体圧シリンダ１の内部の流体圧を受圧するピストン４と、ピストン４を貫通した状態でピストン４と結合することによりピストン４が受圧した該流体圧を流体圧シリンダ１の外部へ伝達するピストンロッド２と、ピストンロッド２に形成された第１雄ネジ部２ｃに第１雌ネジ部５ｂが螺合することによりピストン４をピストンロッド２の一端部に締付固定しうるロックナット５とを備え、ピストン４には、ロックナット５に形成された第１雌ネジ部５ｂとはピッチ及びネジ切り方向のいずれかが異なる第２雌ネジ部４ｂが形成されるとともに、ピストンロッド２には、上記のピストンの第２雌ネジ部４ｂと螺合する第２雄ネジ部２ｂが形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建設機械に用いて好適の油圧シリンダ装置のごとき流体圧シリンダ装置及び同装置用ピストン締付固定構造に関する。

従来より、油圧機構によりピストンを動作させて、大きな駆動力を得ることができるようにした油圧シリンダ装置が実用化されている。一般に、油圧シリンダ装置においては、油圧シリンダのシリンダロッドの端部に、ピストンがロックナットを用いて締め付け固定されている。かかる油圧シリンダ装置では、作動油の油圧を制御することで、ピストンを油圧シリンダ内で往復摺動させ、ピストンロッドを油圧の大きさに応じた駆動力で油圧シリンダに対して伸縮移動させることができるようになっている。

このような油圧シリンダ装置において、ロックナットは、例えば、ピストンロッドに形成された螺合部（ネジ山）に螺合してピストン及びロックナット自身を固定しうるように構成されるが、効率的に作動油圧をピストンロッドへ伝達するためにはロックナットが緩まないように螺合させて、ピストンをピストンロッドに確実に固定する必要がある。特に、建設機械において用いられる油圧シリンダ装置の場合、ピストンロッド及びシリンダには、作業負荷に応じた非常に大きな駆動力が働きうるため、ロックナットやピストンに緩みが生じると、効率的な駆動力の伝達が妨げられるおそれがある。

このような課題に対して、油圧シリンダ装置のロックナットとして、ナイロンリングを備えたナイロンナットを用いるように構成されたものがある。このような構成によれば、ナイロンナットをピストンロッドに締結させることで、ナイロンリングがピストンロッドの雄ネジ山に噛み込まれるため、ナイロンナットとピストンロッドとの摩擦抵抗を大きくすることができ、ナイロンナットを緩み難くすることができる。

一方、特許文献１に記載の技術によれば、ピストンとシリンダとの隙間をシールするリング状パッキングと、このパッキングをピストン軸方向へ押圧するパッキング押圧手段とを備え、パッキング押圧手段がピストンのネジ部と螺合するダブルナットで構成されている。このようなダブルナット構造をロックナットに適用することでも、ロックナットを緩み難くすることができる。

また、特許文献２には、ロックナットの後部端縁に１以上の凹部が形成され、この凹部と係合する係止部材が配置されるとともに、係止部材がピストンロッドの端部に固定される構成が記載されている。この特許文献２に記載の技術によれば、係止部材によりロックナットの回転を規制することができ、ロックナットの緩みを防止することができる。
特開平９−２７３６２９号公報 特開平６−２６５７０号公報

しかし、上述のように、ロックナットとしてナイロンナットを用いた場合、ナイロンナットの締結時にはナイロンリングとシリンダロッドの螺合部（ネジ山）との間に摩擦力が発生するため、ナイロンナットの締結トルクの管理が難しい。特に、建設機械において用いられる油圧シリンダ装置では、一般的なボルト・ナットによる締結時と比較して、ロックナットの締結時に大きな締結トルクを必要とするため、軸力にばらつきが生じやすく、トルク管理がより困難となる。その結果、必要な締結トルクが得られていない場合には、ロックナットの緩みが生じてしまうことがあるという課題がある。

また、特許文献１に記載のダブルナット構造の場合、ダブルナットを構成する各々のナット間の摩擦力が互いのナットの移動を拘束するように働いているため、例えばこれらのナットのうち片方だけが回転するような力が働いてこの摩擦力が小さくなると、各々のナットの移動が拘束されなくなり、締結力が失われてしまうことがある。そして、その結果各々のナットが接触したまま共回りを起こすおそれがある。

また、特許文献２に記載の技術によれば、ピストン，ロックナットの他に係止部材を必要とするため、構成が複雑となってしまう。また、係止部材が外れないように溶接等によって係止部材を確実にピストンロッドに固定する必要があるが、溶接時の熱によって部材が変形を起こしたり劣化することがあるという課題もある。
本発明は、このような課題に鑑み案出されたもので、簡素な構成で、ピストン及びロックナットの締結後の緩みと共回りとを確実に防止することができる流体圧シリンダ装置及び同装置用ピストン締付固定構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の流体圧シリンダ装置（請求項１）は、流体圧シリンダに嵌装されて、該流体圧シリンダの内部の流体圧を受圧するピストンと、該ピストンを貫通した状態で該ピストンと結合することにより該ピストンが受圧した該流体圧を該流体圧シリンダの外部へ伝達するピストンロッドと、該ピストンロッドに形成された第１雄ネジ部に第１雌ネジ部が螺合することにより該ピストンを該ピストンロッドの一端部に締付固定しうるロックナットとを備え、該ピストンには、該ロックナットに形成された該第１雌ネジ部とはピッチ及びネジ切り方向のいずれかが異なる第２雌ネジ部が形成されるとともに、該ピストンロッドには、上記のピストンの第２雌ネジ部と螺合する第２雄ネジ部が形成されていることを特徴としている。

また、該第１雄ネジ部の径が該第２雄ネジ部の径よりも小さく形成されていることが好ましく（請求項２）、該第１雄ネジ部のピッチが該第２雄ネジ部のピッチよりも小さく形成されていることが好ましく（請求項３）、該ピストンと該ロックナットとが、それらの接合部においてカシメ加工を施されていることが好ましく（請求項４）、該ピストンと該ロックナットとの間に、偏心軸部と、該偏心軸部に当接する回転止め部材とからなる偏心軸式回転止め機構が介装されていることが好ましい（請求項５）。

なお、該偏心軸式回転止め機構は、該ロックナットの該ピストンとの当接部近傍に形成され、該ロックナットの軸心から偏心した軸心を有する該偏心軸部としてのオフセット軸部と、該ピストンの半径方向に向けて形成され、該ピストンの該ロックナットへの当接時に該偏心軸部に対向するよう開口するネジ穴と、該ネジ穴に螺合してネジ先端を該オフセット軸部に当接する、回転止めとしてのネジとを備えて構成されることが好ましく、該ネジ穴は、該ロックナットの軸心に対して互いに点対称の位置に一対設けられることが好ましい。また、該ネジが、該ネジ先端において該偏心軸部に当接して該偏心軸部を点圧する点圧部材を備えることがより好ましい。

また、本発明の流体圧シリンダ装置用ピストン締付固定構造（請求項６）は、流体圧シリンダを構成するピストンをピストンロッドに貫通させた状態で、該ピストンロッドに形成された第１雄ネジ部にロックナットの第１雌ネジ部を螺合させることにより、該ピストンを該ピストンロッドの一端部に締付固定する構造であって、該ピストンに、上記のロックナットの第１雌ネジ部とはピッチ及びネジ切り方向のいずれかが異なる第２雌ネジ部が形成されるとともに、該ピストンロッドに、上記のピストンの第２雌ネジ部と螺合する第２雄ネジ部が形成されていることを特徴としている。

本発明の流体圧シリンダ装置及び同装置用ピストン締付固定構造（請求項１，６）によれば、ピストンとロックナットとがそれらの間に働く摩擦力によって一体に回転しようとしても、第１雌ネジ部と第２雌ネジ部とのピッチ及びネジ切り方向のいずれかが異なっているため、ともに回転が拘束される。したがって、ピストンとロックナットとの緩みと共回りとを防止することができる。また、ロックナットを係止するための部材を必要とせず、構成が簡素である。

また、本発明の流体圧シリンダ装置（請求項２）によれば、請求項１による効果に加えて、ピストンをピストンロッドの第１雄ネジ部側から挿通させて第２雄ネジ部に螺合させることができるため、構造が簡素になるとともに組み立てが容易となる。
また、本発明の流体圧シリンダ装置（請求項３）によれば、ピストンとロックナットとが緩もうとするほど、それらの間の摩擦が大きくなるため、ピストンとロックナットとの摩擦力を確実に確保することができ、効果的にピストンとロックナットとの緩みと共回りとを防止することができる。

また、本発明の流体圧シリンダ装置（請求項４）によれば、ピストンとロックナットとがカシメ加工されて一体に形成されるため、ピストンとロックナットとの間の摩擦力の大きさに関わらず、ともに回転が拘束される。したがって、より効果的にピストンとロックナットとの緩みと共回りとを防止することができる。
また、本発明の流体圧シリンダ装置（請求項５）によれば、偏心軸式回転止め機構によってピストンとロックナットとの相対的な回転を確実に防止することができ、効果的にピストンとロックナットとの緩みと共回りとを防止することができる。

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図７は本発明の実施形態にかかる油圧シリンダ装置を説明するものであり、図１は本発明の第１実施形態にかかるピストン締付固定構造を有する油圧シリンダ装置の全体構成を示す断面図、図２は本発明の第１実施形態にかかるピストン締付固定構造を有する油圧シリンダ装置の模式的な要部拡大断面図、図３は本発明の第２実施形態にかかるピストン締付固定構造を有する油圧シリンダ装置の構成を示すもので、（ａ）はその要部拡大断面図、（ｂ）は図３（ａ）のＡ矢視図、図４は本発明の第３実施形態にかかるピストン締付固定構造を有する油圧シリンダ装置の構成を示すもので、（ａ）はその要部拡大断面図、（ｂ）はそのピストン及びロックナットの拡大斜視図、図５（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３実施形態にかかるピストン締付固定構造を有する油圧シリンダ装置の偏心軸式回転止め機構を示す模式的な構成図、図６は本発明の第３実施形態にかかるピストン締付固定構造を有する油圧シリンダ装置の偏心軸式回転止め機構におけるビスの固定長を説明するための模式図、図７は本発明の第３実施形態の変形例にかかるピストン締付固定構造を有する油圧シリンダ装置の偏心軸式回転止め機構を示す模式的な構成図である。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態にかかる流体圧シリンダ装置用ピストン締付固定構造は、図１，図２に示すように、油圧シリンダ装置１に適用されている。
図１に示すように、油圧シリンダ装置１は、内部に作動油を充填された流体圧シリンダとしてのシリンダ３と、シリンダ３内の作動油圧に応じた駆動力をシリンダ３の外部へ伝達するピストンロッド２とを備え、ピストンロッド２には円環状のピストン（以下、単にピストンという）４が嵌装されるとともに、ピストンロッド２にロックナット５が螺合されてピストン４が締結固定されるように構成されている。

シリンダ３内部のシリンダ室７には、ピストンロッド２の軸心がシリンダ室７の軸心に一致するように、ピストンロッド２が挿通されている。このピストンロッド２は、ロッド部２ａ，第２雄ネジ部２ｂ及び第１雄ネジ部２ｃを備えて構成されている。
ここで、第２雄ネジ部２ｂは、ピストンロッド２のシリンダ室７内部側に位置する一端側に設けられており、ピストン４の内側に形成された第２雌ネジ部４ｂと螺合するようになっている。また、第１雄ネジ部２ｃは、第２雌ネジ部２ｂに隣接して設けられており、ピストン４を固定するためのロックナット５の内側に形成された第１雌ネジ部５ｂと螺合するようになっている。また、ロッド部２ａは、ピストン４がシリンダ室７内の作動油から受圧する油圧をシリンダ３の軸方向の駆動力としてシリンダ３の外部へ伝達するようになっている。

ピストンロッド２の軸心は、第２雄ネジ部２ｂの軸心と一致するように形成されている。また、この第２雄ネジ部２ｂに固定されるピストン４の外周面は、シリンダ室７の内周面に隙間なく接触するように形成されている。つまり、シリンダ室７は、ピストン４を介して２つの空間７ａ，７ｂに分割され、各々の空間７ａ，７ｂに充填される作動油の油圧に応じて、ピストン４がシリンダ室７内をシリンダ３の軸方向に往復摺動するようになっている。なお、各々の空間７ａ，７ｂには、それぞれの内部に充填される作動油の供給通路としての作動油通路８ａ，８ｂが設けられている。

また、ピストン４の第２雌ネジ部４ｂをピストンロッド２の第２雄ネジ部２ｂに螺合させて嵌装した状態で、ピストンロッド２に形成された第１雄ネジ部２ｃにロックナット５の第１雌ネジ部５ｂを螺合させることにより、ピストン４が締付固定されるようになっている。
ピストンロッド２の第１雄ネジ部２ｃは、第２雄ネジ部２ｂよりも細く形成されている（すなわち、第１雄ネジ部２ｃの径は、第２雄ネジ部２ｂの径よりも小さく形成されている）とともに、第２雄ネジ部２ｂの径は、ロッド部２ａの径よりも細く形成されている。これにより、ピストン４をピストンロッド２の一端側から挿通して、容易に第２雄ネジ部２ｂに嵌装させることができるようになっている。また、ピストン４の第２雌ネジ部４ｂをピストンロッド２の第２雄ネジ部２ｂに螺合させると、ピストン４がロッド部２ａに当接して、それ以上ロッド部２ａ側へ移動しない位置に固定されるようになっている。

また、ピストン４がこの位置にある状態でロックナット５の第１雌ネジ部５ｂとピストンロッド２の第１雄ネジ部２ｃとを螺合していくと、ロックナット５の接触面５ａがピストン４の接触面４ａに当接した状態でロックナット５が締結される。つまり、ロックナット５の固定締結によって、ピストン４は、ピストンロッド２のロッド部２ａとロックナット５とに挟持された状態で固定されるようになっている。

また、ピストンロッド２の第１雄ネジ部２ｃと第２雄ネジ部２ｂとにおいて、各々のピッチ（すなわち、ピストン４，ロックナット５を同一角度だけ回転させたときに、ピストン４，ロックナット５がピストンロッド２の軸方向へ移動する各々の距離）及びネジ切り方向のいずれかが異なるように形成されている。換言すると、ピストン４の第２雌ネジ部４ｂは、ロックナット５の第１雌ネジ部５ｂとはピッチ及びネジ切り方向のいずれかが異なるように形成されている。

なお、本実施形態においては、第１雄ネジ部２ｃのピッチ（すなわち第１雌ネジ部５ｂのピッチ）が、第２雄ネジ部２ｂのピッチ（すなわち第２雌ネジ部４ｂのピッチ）よりも小さく形成されているが、例えば、第１雄ネジ部２ｃのピッチを第２雄ネジ部２ｂのピッチよりも大きく形成してもよく、また、第１雄ネジ部２ｃを右ネジにするとともに第２雄ネジ部２ｂを左ネジに形成してもよい。

本発明の第１実施形態にかかる油圧シリンダ装置は上述のように構成されているため、以下のように組み立てられて作用する。
まず、ピストン４をピストンロッド２に嵌装させ、ピストン４の第２雌ネジ部４ｂとピストンロッド２の第２雄ネジ部２ｂとを螺合させて、ピストン４とピストンロッド２のロッド部２ａとを当接させる。このとき、ピストン２の第１雄ネジ部２ｃの径は、第２雄ネジ部２ｂの径よりも小さく形成されているので、容易にピストン４を取付けることができる。

次に、ロックナット５の第１雌ネジ部５ｂとピストンロッド２の第１雄ネジ部２ｃとを螺合させて、ロックナット５の接触面５ａとピストン４の接触面４ａとを当接させ、ロックナット５を締結して、ピストン４及びロックナット５の取り付けを完了させる。このとき、ロックナット５とピストン４との当接面（すなわち、４ａ，５ａ）には、摩擦力が働く。そして、ロックナット５の固定締結によって、ピストン４は、ピストンロッド２のロッド部２ａとロックナット５とに挟持された状態で固定される。

このように、ピストン４及びロックナット５の取り付けが完了した状態で、ピストン４にロッド２の一端側への力が働いて、ピストン４又はロックナット５が緩もうとした場合、ピストン４とロックナット５との間には摩擦力が働いているため、双方が一体となって同時に移動（回転）を行おうとする。しかし、ピストン４が螺合するロッド２の第２雄ネジ部２ｂとロックナット５が螺合する第１雄ネジ部２ｃとのピッチ及びネジ切り方向のいずれかが異なるように形成されているため、ピストン４とロックナット５とは一体となって移動することができない。したがって、ピストン４及びロックナット５は緩むことがない。

特に、本実施形態においては、図２に示すように、第１雄ネジ部２ｃのピッチが、第２雄ネジ部２ｂのピッチよりも小さく形成されている。ここで、例えば、ピストン４のみに緩みを発生させるような力が働いた場合を想定すると、緩もうとするピストン４の軸方向の移動距離に対して、同じ回転角で緩もうとするロックナット５の軸方向への移動距離は小さくなる。そのため、ロックナット５の軸方向への移動が、ピストン４によって規制されることになり、ピストン４は緩むことがない。

また同様に、ロックナット５のみに緩みを発生させるような力が働いた場合を想定すると、同じ回転角で緩もうとするピストン４の軸方向への移動距離が、ロックナット５の軸方向の移動距離よりも大きくなる。本実施形態においては、ロックナット５がピストン４の緩み側に位置しているから、ロックナット５の接触面５ａがピストン４の接触面４ａにより密着することになり、ロックナット５とピストン４との間の摩擦力が増大するようになる。

したがって、たとえロックナット５及びピストン４のいずれかのみが緩もうとした場合であっても、確実にピストン４及びロックナット５の緩みと共回りとを防止することができる。
また、ピストン４はピストンロッド２のロッド部２ａとロックナット５とに挟持された状態で固定されているため、組立時にロックナット５に与えられた所定のトルクがロッド２のロッド部２ａに対して保持されることになる。したがって、互いにナットを逆方向へ締結することでそれらのナット間において締結トルクを保持する従来のダブルナット構造と比較すると、締付トルクの管理が容易となり、より確実に固定することができる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図３（ａ），（ｂ）を用いて説明する。なお、第１実施形態と同一の機能要素については、図中において同一の符号を付しており、それらに関する記述は省略する。

この第２実施形態においては、図３（ａ）に示すように、ピストンロッド２の第１雄ネジ部２ｃは、第２雄ネジ部２ｂよりも細く形成されている（すなわち、第１雄ネジ部２ｃの径は、第２雄ネジ部２ｂの径よりも小さく形成されている）とともに、第２雄ネジ部２ｂの径は、ロッド部２ａの径よりも細く形成されている。これにより、ピストン４をピストンロッド２の一端側から挿通して、容易に第２雄ネジ部２ｂに嵌装させることができるようになっている。また、ピストン４の第２雌ネジ部４ｂをピストンロッド２の第２雄ネジ部２ｂに螺合させると、ピストン４がロッド部２ａに当接して、それ以上ロッド部２ａ側へ移動しない位置に固定されるようになっている。

また、ピストン４がこの位置にある状態でロックナット５の第１雌ネジ部５ｂとピストンロッド２の第１雄ネジ部２ｃとを螺合していくと、ロックナット５の接触面５ａがピストン４の接触面４ａに当接した状態でロックナット５が締結される。つまり、ロックナット５の固定締結によって、ピストン４は、ピストンロッド２のロッド部２ａとロックナット５とに挟持された状態で固定されるようになっている。

また、ピストンロッド２の第１雄ネジ部２ｃと第２雄ネジ部２ｂとにおいて、各々のピッチ（すなわち、ピストン４，ロックナット５を同一角度だけ回転させたときに、ピストン４，ロックナット５がピストンロッド２の軸方向へ移動する各々の距離）及びネジ切り方向のいずれかが異なるように形成されている。換言すると、ピストン４の第２雌ネジ部４ｂは、ロックナット５の第１雌ネジ部５ｂとはピッチ及びネジ切り方向のいずれかが異なるように形成されている。

なお、本実施形態においては、第１雄ネジ部２ｃのピッチ（すなわち第１雌ネジ部５ｂのピッチ）が、第２雄ネジ部２ｂのピッチ（すなわち第２雌ネジ部４ｂのピッチ）よりも小さく形成されているが、例えば、第１雄ネジ部２ｃのピッチを第２雄ネジ部２ｂのピッチよりも大きく形成してもよく、また、第１雄ネジ部２ｃを右ネジにするとともに第２雄ネジ部２ｂを左ネジに形成してもよい。

また、この第２実施形態では、図３（ｂ）に示すように、ピストン４とロックナット５との当接面の摩擦力をより確実に確保すべく、ロックナット５のピストン４との当接面側に切り欠き５ｃが備えられるとともに、ピストン４のロックナット５との当接面側には、切り欠き５ｃへカシメ加工されてピストン４とロックナット５とを連結しうるカシメ部４ｃが備えられている。

つまり、ピストン４及びロックナット５のピストンロッド２への取付が完了した後で、ピストン４のカシメ部４ｃをロックナット５の切り欠き５ｃへ叩き込むカシメ加工を施すことで、ピストン４とロックナット５とを一体に形成することができるようになっており、このようなカシメ加工処理によって、ピストン４とロックナット５とが、一体にのみ回転しうるように緊結されるようになっている。

本発明の第２実施形態にかかる油圧シリンダ装置は、上述のように構成されているため、以下のように組み立てられて作用する。
まず、ピストン４をピストンロッド２に嵌装させ、ピストン４の第２雌ネジ部４ｂとピストンロッド２の第２雄ネジ部２ｂとを螺合させて、ピストン４とピストンロッド２のロッド部２ａとを当接させる。このとき、ピストン２の第１雄ネジ部２ｃの径は、第２雄ネジ部２ｂの径よりも小さく形成されているので、容易にピストン４を取付けることができる。

次に、ロックナット５の第１雌ネジ部５ｂとピストンロッド２の第１雄ネジ部２ｃとを螺合させて、ロックナット５の接触面５ａとピストン４の接触面４ａとを当接させ、ロックナット５を締結して、ピストン４及びロックナット５の取り付けを完了させる。このとき、ロックナット５とピストン４との当接面（すなわち、４ａ，５ａ）には、摩擦力が働く。そして、ロックナット５の固定締結によって、ピストン４は、ピストンロッド２のロッド部２ａとロックナット５とに挟持された状態で固定される。

このように、ピストン４及びロックナット５の取り付けが完了した状態で、ピストン４にロッド２の一端側への力が働いて、ピストン４又はロックナット５が緩もうとした場合、ピストン４とロックナット５との間には摩擦力が働いているため、双方が一体となって同時に移動（回転）を行おうとする。しかし、ピストン４が螺合するロッド２の第２雄ネジ部２ｂとロックナット５が螺合する第１雄ネジ部２ｃとのピッチ及びネジ切り方向のいずれかが異なるように形成されているため、ピストン４とロックナット５とは一体となって移動することができない。したがって、ピストン４及びロックナット５は緩むことがない。

さらに、本実施形態においては、ピストン４及びロックナット５のピストンロッド２への取付が完了した後で、ピストン４のカシメ部４ｃをロックナット５の切り欠き５ｃへ叩き込んでカシメ加工を施す（カシメ加工処理部を符号４ｃ´で示す）。このようなカシメ加工処理により、ピストンとロックナットとがそれらの間の摩擦力の大きさに関わらず、一体に形成されることになる。そのため、確実に双方が一体となって同時に移動（回転）を行おうとする。しかし、ピストン４が螺合するロッド２の第２雄ネジ部２ｂとロックナット５が螺合する第１雄ネジ部２ｃとのピッチ及びネジ切り方向のいずれかが異なるように形成されているため、ピストン４とロックナット５とは一体となって移動することができず、ピストン４及びロックナット５の緩みが確実に防止される。

また、本第２実施形態においては、図３（ａ）に示すように、第１雄ネジ部２ｃのピッチが、第２雄ネジ部２ｂのピッチよりも小さく形成されている。ここで、例えば、ピストン４のみに緩みを発生させるような力が働いた場合を想定すると、緩もうとするピストン４の軸方向の移動距離に対して、同じ回転角で緩もうとするロックナット５の軸方向への移動距離は小さくなる。そのため、ロックナット５の軸方向への移動が、ピストン４によって規制されることになり、ピストン４は緩むことがない。

また同様に、ロックナット５のみに緩みを発生させるような力が働いた場合を想定すると、同じ回転角で緩もうとするピストン４の軸方向への移動距離が、ロックナット５の軸方向の移動距離よりも大きくなる。本実施形態においては、ロックナット５がピストン４の緩み側に位置しているから、ロックナット５の接触面５ａがピストン４の接触面４ａにより密着することになり、ロックナット５とピストン４との間の摩擦力が増大するようになる。

したがって、万が一、上述のカシメ加工処理部４ｃ´に経年変化等による緩みやガタが生じてロックナット５及びピストン４のいずれかのみが緩もうとした場合であっても、確実にピストン４及びロックナット５の緩みと共回りとを防止することができる。
また、ピストン４はピストンロッド２のロッド部２ａとロックナット５とに挟持された状態で固定されているため、組立時にロックナット５に与えられた所定のトルクがロッド２のロッド部２ａに対して保持されることになる。したがって、第１実施形態と同様に、互いにナットを逆方向へ締結することでそれらのナット間において締結トルクを保持する従来のダブルナット構造と比較すると、締付トルクの管理が容易となり、より確実に固定することができる。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図４（ａ），（ｂ）を用いて説明する。なお、第１実施形態と同一の機能要素については、図中において同一の符号を付しており、それらに関する記述は省略する。

この第３実施形態においては、図４（ａ）に示すように、ピストンロッド２の第１雄ネジ部２ｃは、第２雄ネジ部２ｂよりも細く形成されている（すなわち、第１雄ネジ部２ｃの径は、第２雄ネジ部２ｂの径よりも小さく形成されている）とともに、第２雄ネジ部２ｂの径は、ロッド部２ａの径よりも細く形成されている。これにより、ピストン４をピストンロッド２の一端側から挿通して、容易に第２雄ネジ部２ｂに嵌装させることができるようになっている。また、ピストン４の第２雌ネジ部４ｂをピストンロッド２の第２雄ネジ部２ｂに螺合させると、ピストン４がロッド部２ａに当接して、それ以上ロッド部２ａ側へ移動しない位置に固定されるようになっている。

また、ピストン４がこの位置にある状態でロックナット５の第１雌ネジ部５ｂとピストンロッド２の第１雄ネジ部２ｃとを螺合していくと、ロックナット５の接触面５ａがピストン４の接触面４ａに当接した状態でロックナット５が締結される。つまり、ロックナット５の固定締結によって、ピストン４は、ピストンロッド２のロッド部２ａとロックナット５とに挟持された状態で固定されるようになっている。

また、ピストンロッド２の第１雄ネジ部２ｃと第２雄ネジ部２ｂとにおいて、各々のピッチ（すなわち、ピストン４，ロックナット５を同一角度だけ回転させたときに、ピストン４，ロックナット５がピストンロッド２の軸方向へ移動する各々の距離）及びネジ切り方向のいずれかが異なるように形成されている。換言すると、ピストン４の第２雌ネジ部４ｂは、ロックナット５の第１雌ネジ部５ｂとはピッチ及びネジ切り方向のいずれかが異なるように形成されている。

なお、本実施形態においては、第１雄ネジ部２ｃのピッチ（すなわち第１雌ネジ部５ｂのピッチ）が、第２雄ネジ部２ｂのピッチ（すなわち第２雌ネジ部４ｂのピッチ）よりも小さく形成されているが、例えば、第１雄ネジ部２ｃのピッチを第２雄ネジ部２ｂのピッチよりも大きく形成してもよく、また、第１雄ネジ部２ｃを右ネジにするとともに第２雄ネジ部２ｂを左ネジに形成してもよい。

また、この第３実施形態では、図４（ｂ）に示すように、ピストン４とロックナット５との間に、偏心軸部と、偏心軸部に当接する回転止め部材とからなる偏心軸式回転止め機構１０が介装されている。すなわち、ロックナット５のピストン４との当接部近傍に、ロックナット５の軸心から偏心した軸部を有する偏心軸部としてのオフセット軸部５ｄが設けられるとともに、ロックナット５の軸心に対して互いに点対称の位置に、ロックナット５の半径方向へ形成された一対のネジ穴４ｄが設けられ、一対のネジ穴４ｄの各々には、回転止め部材としてのネジ６が螺合して取付けられるようになっている。

本第３実施形態では、オフセット軸部５ｄはロックナット５に設けられており、一対のネジ穴４ｄはピストン４の突出部４ｅに設けられている。また、ピストン４の突出部４ｅは、ロックナット５とピストン４との当接部近傍において、ピストン４からロックナット５方向へ突出して設けられている。
また、一対のネジ穴４ｄは、ピストン４及びロックナット５のピストンロッド２への取付が完了したときに、ロックナット５のオフセット軸部５ｄに対向する位置に開口するようになっており、ネジ穴４ｄの内周面にはネジ６が螺合可能なネジ山が形成されている。そして、このネジ６を締結することで、ネジ先端６ａがオフセット軸部５ｄに当接してロックナット５の回転止めとして機能するようになっている。

ロックナット５のオフセット軸部５ｄは、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、その軸心Ｃ₁がピストン４の軸心Ｃ₀から距離ｄ_Cだけ偏心するように形成されている。このような構成により、ピストン４の突出部４ｅの内周面からオフセット軸部５ｄまでの距離、すなわち、ネジ６の締結時における突出部４ｅの内周面からのネジ６の突出長さは、図５（ａ）〜（ｃ）中にｄ₁〜ｄ₆として示すように、ロックナット５のピストン４に対する回転角度に応じて変化するようになっている。具体的には、図６に示すように、オフセット軸部５ｄの偏心方向に対して水平にネジ先端６ａが当接する位置のうち、オフセット軸部５ｄの偏心方向の位置（すなわち、Ｂ６の位置）で、突出部４ｅの内周面からオフセット軸部５ｄまでの距離が最小値ｄ₆となり、オフセット軸部５ｄを挟んで反対側の位置（すなわち、Ｂ３の位置）で、突出部４ｅの内周面からオフセット軸部５ｄまでの距離が最大値ｄ₃となる。また、ネジ６がＢ１，Ｂ２，Ｂ４及びＢ５に位置するときの突出長さｄ₁，ｄ₂，ｄ₄及びｄ₅は、最小値ｄ₆と最大値ｄ₃との間の値をとることになる。なお、最大値と最小値との差は、オフセット軸部５ｄの偏心量ｄ_cの２倍となっており、オフセット軸部５ｄの偏心量が大きくなるほど、ネジ６の突出長さの変化が大きくなる。

本発明の第３実施形態にかかる油圧シリンダ装置は、上述のように構成されているため、以下の通り組み立てられて、以下のような作用ないし効果を奏する。
まず、ピストン４をピストンロッド２に嵌装させ、ピストン４の第２雌ネジ部４ｂとピストンロッド２の第２雄ネジ部２ｂとを螺合させて、ピストン４とピストンロッド２のロッド部２ａとを当接させる。このとき、ピストン２の第１雄ネジ部２ｃの径は、第２雄ネジ部２ｂの径よりも小さく形成されているので、容易にピストン４を取付けることができる。

次に、ロックナット５の第１雌ネジ部５ｂとピストンロッド２の第１雄ネジ部２ｃとを螺合させて、ロックナット５の接触面５ａとピストン４の接触面４ａとを当接させ、ロックナット５を締結して、ピストン４及びロックナット５の取り付けを完了させる。このとき、ロックナット５とピストン４との当接面（すなわち、４ａ，５ａ）には、摩擦力が働く。そして、ロックナット５の固定締結によって、ピストン４は、ピストンロッド２のロッド部２ａとロックナット５とに挟持された状態で固定される。

このように、ピストン４及びロックナット５の取り付けが完了した状態で、ピストン４にロッド２の一端側への力が働いて、ピストン４又はロックナット５が緩もうとした場合、ピストン４とロックナット５との間には摩擦力が働いているため、双方が一体となって同時に移動（回転）を行おうとする。しかし、ピストン４が螺合するロッド２の第２雄ネジ部２ｂとロックナット５が螺合する第１雄ネジ部２ｃとのピッチ及びネジ切り方向のいずれかが異なるように形成されているため、ピストン４とロックナット５とは一体となって移動することができない。したがって、ピストン４及びロックナット５は緩むことがない。

なお、ロックナット５をピストンロッド２の第１雄ネジ部２ｃに装着したとき、ピストン４のネジ穴４ｄの開口はロックナット５のオフセット軸部５ｄに対向して位置することになる。
次に、一対のネジ穴４ｄの各々にネジ６を螺合させ、ネジ先端６ａをオフセット軸部５ｄに当接させる。このとき、ピストン４に設けられたネジ穴４ｄのオフセット軸部５ｄ側の開口からオフセット軸部５ｄ面までの距離（すなわち、突出部４ｅの内周面からの突出長さ）は、ロックナット５のピストン４に対する回転角度に応じて変化する。

図５（ａ）に示すように、オフセット軸部５ｄの偏心方向に対して垂直にネジ先端６ａが当接する位置（Ｂ２及びＢ５）にネジ６が締結されたとき、各々のネジ６の突出部４ｅの内周面からの突出長さは、ｄ₂，ｄ₅となる。このように各々のネジ６が締結された後にロックナット５が右回転方向へ回転しようとした場合、Ｂ２付近においてネジ穴４ｄのオフセット軸部５ｄ側の開口からオフセット軸部５ｄ面までの距離が小さくなるような方向へロックナット５が回転しようとすることになるため、長さｄ₂の突出部４ｅの内周面からのネジ６の突出によってロックナット５の回転が規制される。また、ロックナット５が左回転方向へ回転しようとした場合、Ｂ５付近においてネジ穴４ｄのオフセット軸部５ｄ側の開口からオフセット軸部５ｄ面までの距離が小さくなるような方向へロックナット５が回転しようとすることになるため、長さｄ₅の突出によってロックナット５の回転が規制される。つまり、各々のネジ６が締結されると、ロックナット５の回転が右あるいは左のいずれの回転方向に対しても規制され（つまり、ロックナット５とピストン４との相対的な回転移動が規制される）、ピストン４及びロックナット５の緩みが防止されることになる。

同様に、図５（ｂ）に示すように、オフセット軸部５ｄの偏心方向に対して角度θ（ただし、０＜θ＜π）をなしてネジ先端６ａが当接する位置（Ｂ１及びＢ４）にネジ６が締結されたとき、各々のネジ６の突出部４ｅの内周面からの突出長さは、ｄ₁，ｄ₄となる。このように各々のネジ６が締結された後にロックナット５が右回転方向へ回転しようとした場合、Ｂ１付近において長さｄ₁の突出によってロックナット５の回転が規制され、また、ロックナット５が左回転方向へ回転しようとした場合、Ｂ４付近において長さｄ₄の突出によってロックナット５の回転が規制される。つまり、各々のネジ６が締結されると、ロックナット５の回転が右あるいは左のいずれの回転方向に対しても規制され（つまり、ロックナット５とピストン４との相対的な回転移動が規制される）、ピストン４及びロックナット５の緩みが防止されることになる。

また、図５（ｃ）に示すように、オフセット軸部５ｄの偏心方向に対して水平にネジ先端６ａが当接する位置（Ｂ３及びＢ６）にネジ６が締結されたとき、各々のネジ６の突出部４ｅの内周面からの突出長さは、ｄ₃，ｄ₆となる。このように各々のネジ６が締結された後にロックナット５が回転しようとした場合、Ｂ３付近において長さｄ₃の突出によってロックナット５の回転が左右いずれの回転方向に対しても規制される。つまり、各々のネジ６が締結されると、ロックナット５の回転が右あるいは左のいずれの回転方向に対しても規制され（つまり、ロックナット５とピストン４との相対的な回転移動が規制される）、ピストン４及びロックナット５の緩みが防止されることになる。

なお、オフセット軸部５ｄの偏心方向に対して水平にネジ先端６ａが当接する位置のうちＢ３の位置は図５（ｂ）における角度θがπの場合に対応し、Ｂ６の位置は角度θが０の場合に対応する。そして、ピストン４の一対のネジ穴４ｄはロックナット５の軸心に対して互いに点対称の位置に設けられているため、ロックナット５の第１雄ネジ部２ｃへの螺合回転角度によらず、または、ピストン４の第２雄ネジ部２ｂへの螺合回転角度によらず、常に角度θが０≦θ≦πの範囲にこれらの一対のネジ穴４ｄに螺合するネジ６のネジ先端６ａが当接することになる。したがって、ロックナット５の第１雄ネジ部２ｃへの螺合回転角度によらず、または、ピストン４の第２雄ネジ部２ｂへの螺合回転角度によらず、常にロックナット５の回転を右あるいは左のいずれの回転方向に対しても規制することができる（つまり、ロックナット５とピストン４との相対的な回転移動が規制される）。

さらに、本第３実施形態においては、図４（ａ）に示すように、第１雄ネジ部２ｃのピッチが、第２雄ネジ部２ｂのピッチよりも小さく形成されている。ここで、例えば、ピストン４のみに緩みを発生させるような力が働いた場合を想定すると、緩もうとするピストン４の軸方向の移動距離に対して、同じ回転角で緩もうとするロックナット５の軸方向への移動距離は小さくなる。そのため、ロックナット５の軸方向への移動が、ピストン４によって規制されることになり、ピストン４は緩むことがない。

また同様に、ロックナット５のみに緩みを発生させるような力が働いた場合を想定すると、同じ回転角で緩もうとするピストン４の軸方向への移動距離が、ロックナット５の軸方向の移動距離よりも大きくなる。本実施形態においては、ロックナット５がピストン４の緩み側に位置しているから、ロックナット５の接触面５ａがピストン４の接触面４ａにより密着することになり、ロックナット５とピストン４との間の摩擦力が増大するようになる。

したがって、万が一、上述の偏心軸式回転止め機構１０に緩みやガタが生じてロックナット５及びピストン４のいずれかのみが緩もうとした場合であっても、確実にピストン４及びロックナット５の緩みと共回りとを防止することができる。
また、ピストン４はピストンロッド２のロッド部２ａとロックナット５とに挟持された状態で固定されているため、組立時にロックナット５に与えられた所定のトルクがロッド２のロッド部２ａに対して保持されることになる。したがって、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、互いにナットを逆方向へ締結することでそれらのナット間において締結トルクを保持する従来のダブルナット構造と比較すると、締付トルクの管理が容易となり、より確実に固定することができる。

以上、本発明の第１実施形態，第２実施形態及び第３実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態においては、油圧シリンダに本発明を適用した場合を説明したが、流体圧シリンダ装置において広く適用できるものである。

また、上述の第３実施形態において、ネジ先端６ａをオフセット軸部５ｄに当接させて、ロックナット５及びピストン４の回転を規制するように構成されているが、図７に示すように、ネジ６の先端に球状の点圧部材（ボール）９を設けて構成されてもよい。ネジ６とオフセット軸部５ｄとの間にボール９を介在させることによって、オフセット軸部５ｄのネジ６との当接面がネジ６の軸方向に対して垂直ではない場合であっても、ネジ６による締め付け力をオフセット軸部５ｄへ確実に伝達することができる。また、安価で強度的に有利な偏心軸式回転止め機構とすることができる。

さらに、上述の第３実施形態において、偏心軸式回転止め機構１０としてのネジ穴４ｄ及びネジ６が、ロックナット５の軸心に対して互いに点対称の位置に一対設けられるように構成されているが、ネジ穴４ｄ及びネジ６が図５（ｃ）におけるＢ３に位置するように構成してもよい。例えば、ピストン４とロックナット５とを締結固定した後でネジ穴４ｄをこのＢ３位置に穿いて、ネジ６によって固定するように構成すれば、１本のネジ６でロックナット５のピストン４に対する回転を左右いずれの方向に対しても規制することができ、ピストン４及びロックナット５の緩みを防止することができる。

本発明の第１実施形態にかかる油圧シリンダ装置の全体構成を示す模式的な断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる油圧シリンダ装置の構成を示す模式的な要部拡大断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる油圧シリンダ装置の構成を示すもので、（ａ）はその要部拡大断面図、（ｂ）は図３（ａ）のＡ矢視図である。 本発明の第３実施形態にかかる油圧シリンダ装置の構成を示すもので、（ａ）はその要部拡大断面図、（ｂ）はロックナット及びピストンの拡大斜視図である。 本発明の第３実施形態にかかる油圧シリンダ装置の偏心軸式回転止め機構を示す模式的な構成図であり、（ａ）はオフセット軸部の偏心方向に対して垂直にネジが当接する場合、（ｂ）は角度θをなして当接する場合、（ｃ）は水平に当接する場合を示す。 本発明の第３実施形態及び第２実施形態にかかる油圧シリンダ装置の偏心軸式回転止め機構におけるビスの固定長を説明する模式図である。 本発明の第３実施形態の変形例にかかる油圧シリンダ装置の偏心軸式回転止め機構を示す模式的な構成図である。

符号の説明

１ 流体圧シリンダ装置としての油圧シリンダ装置
２ ピストンロッド
２ａ ロッド部
２ｂ 第２雄ネジ部
２ｃ 第１雄ネジ部
３ シリンダ（流体圧シリンダ）
４ ピストン
４ａ 接触面
４ｂ 第２雌ネジ部
４ｃ カシメ部
４ｃ´ カシメ加工処理部
４ｄ ネジ穴
４ｅ 突出部
５ ロックナット
５ａ 接触面
５ｂ 第１雌ネジ部
５ｃ 切り欠き
５ｄ オフセット軸部（偏心軸部）
６ ネジ（回転止め部材）
６ａ ネジ先端
７，７ａ，７ｂ シリンダ室
８ａ，８ｂ 作動油通路
９ ボール（点圧部材）
１０ 偏心軸式回転止め機構

Claims (6)

1. 流体圧シリンダに嵌装されて、該流体圧シリンダの内部の流体圧を受圧するピストンと、
   該ピストンを貫通した状態で該ピストンと結合することにより該ピストンが受圧した該流体圧を該流体圧シリンダの外部へ伝達するピストンロッドと、
   該ピストンロッドに形成された第１雄ネジ部に第１雌ネジ部が螺合することにより該ピストンを該ピストンロッドの一端部に締付固定しうるロックナットとを備え、
   該ピストンには、該ロックナットに形成された該第１雌ネジ部とはピッチ及びネジ切り方向のいずれかが異なる第２雌ネジ部が形成されるとともに、
   該ピストンロッドには、上記のピストンの第２雌ネジ部と螺合する第２雄ネジ部が形成されている
   ことを特徴とする、流体圧シリンダ装置。
2. 該第１雄ネジ部の径が該第２雄ネジ部の径よりも小さく形成されている
   ことを特徴とする、請求項１記載の流体圧シリンダ装置。
3. 該第１雄ネジ部のピッチが該第２雄ネジ部のピッチよりも小さく形成されている
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の流体圧シリンダ装置。
4. 該ピストンと該ロックナットとが、それらの接合部においてカシメ加工を施されている
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体圧シリンダ装置。
5. 該ピストンと該ロックナットとの間に、偏心軸部と、該偏心軸部に当接する回転止め部材とからなる偏心軸式回転止め機構が介装されている
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体圧シリンダ装置。
6. 流体圧シリンダを構成するピストンをピストンロッドに貫通させた状態で、該ピストンロッドに形成された第１雄ネジ部にロックナットの第１雌ネジ部を螺合させることにより、該ピストンを該ピストンロッドの一端部に締付固定する構造であって、
   該ピストンに、上記のロックナットの第１雌ネジ部とはピッチ及びネジ切り方向のいずれかが異なる第２雌ネジ部が形成されるとともに、
   該ピストンロッドに、上記のピストンの第２雌ネジ部と螺合する第２雄ネジ部が形成されている
   ことを特徴とする、流体圧シリンダ装置用ピストン締付固定構造。

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