JP2008267514A

JP2008267514A - 油圧シリンダのクッシヨン装置

Info

Publication number: JP2008267514A
Application number: JP2007112197A
Authority: JP
Inventors: Kuniro Shibata; 都浪柴田
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2008-11-06

Abstract

【課題】加工管理が簡単で、希望するクッション性が簡単に得られるとともに、コストが低く経済性に優れるようにする。
【解決手段】シリンダ１１の底部１１ａと対向しているピストンロッド１３の軸端面中央部にプラグ収容孔２１を穿設し、このプラグ収容孔２１内にプラグ１９と該プラグ１９をプラグ収容孔２１の外側へ突き出すように付勢しているコイルばね２６とを収容するとともに、プラグ１９の突出端面２３上に、該突出端面２３がシリンダ１１の底部１１ａに当接するときに、プラグ１９とシリンダ１１の底部１１ａとの間を流れる油量を調整する絞り流路２７を形成する溝２４を設けてなる構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は油圧シリンダのクッション装置に関するものであり、特に、建設機械の油圧アクチュエータ等に用いられる油圧シリンダのクッション装置に関するものである。

建設機械、例えば油圧ショベルの油圧アクチュエータとして用いられる油圧シリンダは、ピストンロッドに取り付けたピストンを、シリンダ内でピストンロッドと共に摺動させるように構成されている。そのシリンダの内部は、ピストンによりロッド側のシリンダ室（以下、適宜「ロッド室」という）とボトム側のシリンダ室（以下、適宜「ボトム室」という）の２つの室に区分されている。

また、油圧シリンダは、ピストンロッドの先端部とシリンダのボトム側端部をそれぞれ所定の部材間に枢着して取り付けられ、ボトム室側に圧油を供給し、かつロッド室側をタンクに連通させるとピストンロッドが伸長し、逆にロッド室側に圧油を供給し、かつボトム室側をタンクに連通させるとピストンロッドが収縮する構成になっている。

そして、油圧シリンダにおけるピストンロッドとシリンダとの間に大きな荷重が作用している状態で、上記ピストンロッドを収縮方向に作動させると、そのストロークエンドでピストンロッドに大きな衝撃が加わる。このため、大きな負荷が作用する油圧シリンダには、そのピストンロッドのストロークエンド近傍での衝撃を緩和するためのクッション装置が設けられている(例えば、特許文献１及び特許文献２参照)。

特許文献１及び特許文献２に示される従来のクッション装置は、ピストンロッドのボトム室側端部にブッシュを設けるとともに、ボトム室の底部中央部に給排通路の給排口を設け、ピストンロッドが収縮されてストロークエンドに近づいたときに、ブッシュを給排通路内に挿入させて、ボトム室からの作動油の排出量をブッシュと給排通路の隙間で絞り、ボトム室内に背圧を立たせてクッション作用を得るようにしている。
特開平０６−１５９４２０号公報。特開２００１−３５５６１０号公報。

上述したように、特許文献１及び特許文献２に示されるような従来における油圧シリンダのクッション装置は、ピストンロッドが収縮されてストロークエンドに近づいたときに、ブッシュを給排通路内に挿入させて、ボトム室からの作動油の排出量をブッシュと給排通路の隙間で絞るという構造を採っていた。すなわち、ブッシュの外周面と給排通路内周面とで作られる隙間を管理することによりクッシヨン性能を調整しているが、ブッシュの外周面と給排通路内周面の加工管理が難しく、隙間にバラツキが生じて所望するクッション性能が得られなかった。また、加工管理が難しいことから、コスト高になり、経済性の面でも問題があった。

そこで、加工管理が簡単で、希望するクッション性が簡単に得られるとともに、コストが低く経済性に優れる構造にするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載の発明は、一端側の底部中央に給排通路用の給排口を設けるとともに、他端側にピストンロッドが貫通する開口を設けたシリンダであって、該シリンダ内に前記ピストンロッドに連結したピストンを摺動可能に装着してなる油圧シリンダのクッション装置において、前記シリンダの底部と対向している前記ピストンロッドの端面中央部に、該ピストンロッドの他端側に向かって延びるプラグ収容孔を穿設するとともに、該プラグ収容孔内に摺動自在なプラグと該プラグをプラグ収容孔の外側へ突き出し付勢しているばね部材とを収容し、前記ピストンロッドがストロークエンド側に移動されたときに前記プラグの突出端面が前記シリンダの底部に当接して前記給排口を閉塞するように構成してなり、かつ、前記プラグの突出端面上に、該突出端面が前記シリンダの底部と当接したときに前記プラグと前記シリンダ底部との間に作動油の絞り流路を形成する溝を設けたことを特徴とする油圧シリンダのクッション装置を提供する。

この構成によれば、ピストンロッドが収縮されてストロークエンドに近づくと、プラグの突出端面がシリンダの底部に当接し、プラグの突出端面の溝とシリンダの底部とでボトム室からの作動油の排出量を絞る流路が形成され、この絞り流路で作動油の排出量を絞ることにより、ボトム室内に背圧を立たせてクッション作用を得る。また、ピストンロッドがさらに収縮されてストロークエンドに近づくと、ばね部材のばね力でピストンロッドの端面から突出していたプラグが、該ばね部材を圧縮しながらプラグ収容孔内に押し込まれ、このばね部材の圧縮によるクッション作用がさらに付加される。

請求項２に記載の発明は、上記プラグの上記突出端面上に、上記プラグ収容孔内に通じる貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１記載の油圧シリンダのクッション装置を提供する。

この構成によれば、プラグがばね部材を圧縮させてプラグ収容孔内に入り込むとき、作動油が貫通孔を通ってプラグ収容孔から抜け出てプラグのスムーズな侵入を許す。反対に、プラグがばね部材の付勢力でプラグ収容孔内から突き出すとき、作動油が貫通孔を通ってプラグ収容孔内に吸い込まれてプラグのスムーズな突出を許す。

請求項１記載の発明は、プラグの突出端面に設けた溝とシリンダの底部とで作られる絞り流路の絞りによるクッション作用とピストンロッドの端面からプラグを突出させているばね部材によるクッション作用とを組み合わせて、所望するクッション性を得るようにしているので、所望するクッション作用が比較的簡単に得られる。これにより、ピストンロッドは、ストロークエンドにおいて、衝撃を緩和して円滑に停止することになる。また、絞り流路を形成する溝は、プラグの突出端面に形成するので、加工も簡単でコストが抑えられ、経済性の向上が図れる。

請求項２に記載の発明は、プラグ収容孔に対してプラグが進退出する動きをスムーズに行わせることができるので、請求項１に記載の発明の効果に加えて、プラグの進退出によるばね部材の伸縮によるクッション作用が安定して得られる。

加工管理が簡単で、希望するクッション性が簡単に得られるとともに、コストが低く経済性に優れる構造にするという目的を達成するために、一端側の底部中央に給排通路用の給排口を設けるとともに、他端側にピストンロッドが貫通する開口を設けたシリンダであって、該シリンダ内に前記ピストンロッドに連結したピストンを摺動可能に装着してなる油圧シリンダのクッション装置において、前記シリンダの底部と対向している前記ピストンロッドの端面中央部に、該ピストンロッドの他端側に向かって延びるプラグ収容孔を穿設するとともに、該プラグ収容孔内に摺動自在なプラグと該プラグをプラグ収容孔の外側へ突き出し付勢しているばね部材とを収容し、前記ピストンロッドがストロークエンド側に移動されたときに前記プラグの突出端面が前記シリンダの底部に当接して前記給排口を閉塞するように構成してなり、かつ、前記プラグの突出端面上に、該突出端面が前記シリンダの底部と当接したときに前記プラグと前記シリンダ底部との間に作動油の絞り流路を形成する溝を設けたことにより実現した。

以下、本発明の油圧シリンダのクッション装置について、好適な実施例をあげて説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るクッション装置を備えた油圧シリンダの側面図で、該シリンダの一部を破断した状態で示している。また、図２は図１に示す油圧シリンダの要部拡大断面図である。図１及び図２において、油圧シリンダ１０は、シリンダ１１と、このシリンダ１１内に摺動可能に挿入されたピストン１２及びピストンロッド１３とを備えている。

前記シリンダ１１は、軸方向一端側の底部１１ａの中央に、給排通路１４の給排口１４aを設け、軸方向他端側にピストンロッド１３が貫通する開口(図示せず)を設けてなる筒状体であり、軸方向一端(ボトム側端部)には所定の部材に、該シリンダ１１を取り付けるための取付孔１５(図１参照)を設けている。

前記ピストン１２は、ピストンロッド１３の一端側に設けた小径部１３ａに、ナット１６の締め付けにより固定されている。このピストン１２は、ピストンロッド１３と共に上記開口側からシリンダ１１内に摺動可能に収容されている。そして、該ピストン１２の収容により、そのシリンダ１１の内部がロッド側のシリンダ室１７ａ(以下、適宜「ロッド室１７ａ」という)とボトム側のシリンダ室１７ｂ(以下、適宜「ボトム室１７ｂ」という)の２つの室に区分されている。なお、図示しないが、ロッド室１７ａ側にも、給排口及び給排通路を設けている。

前記ピストンロッド１３は、シリンダ１１の外側に突出している先端側に、所定の部材に該ピストンロッド１３を取り付けるための取付孔１８を設け、シリンダ１１内に収容されている他端側(ボトム室１７ｂ側)にプラグ収容孔２１を設け、該プラグ収容孔２１内にプラグ１９とコイルばね２６とストッパー２２を取り付けている。プラグ収容孔２１は、ピストンロッド１３のボトム室側の一端面に開口を設けてロッド室側の他端面に向かって穿設してある。また、プラグ収容孔２１の開口側の内周面には雌ねじが設けてあり、該雌ねじに螺合させてストッパー２２が取り付けられている。

該ストッパー２２は、プラグ収容孔２１内に収容されたコイルばね２６及びプラグ１９が、プラグ収容孔２１から抜け出るのを規制するためる部材で、中央にプラグ１９の一部が突出できるようにするための貫通孔２２ａを設けてリング状に形成されている。前記コイルばね２６は、プラグ収容孔２１内に収容されたプラグ１９がプラグ収容孔２１から突出す付勢力を付与している。

さらに詳述すると、前記プラグ１９は、一端側(シリンダ１１の底部１１ａと対向する側)が前壁１９ａで閉じられ、他端側(コイルばね２６側)が開口されている短円筒形の部材で、他端側の外周には円形の鍔部１９ｂを一体に設けている。なお、プラグ１９の外径は、給排口１４ａの内径よりも大きく、かつストッパー２２の貫通孔２２ａの内径とほぼ等しく形成されており、また鍔部１９ｂの外径はプラグ収容孔２１の内径とほぼ等しく形成されている。そして、プラグ１９は、プラグ収容孔２１内において、鍔部１９ｂがストッパー２２と当接しない範囲で前後方向へ自由に摺動可能でき、またプラグ１９における前壁面１９ａの前面２３(シリンダ１１の底部１１ａと対向している面であり、以下、これを適宜「突出端面２３」という)は、底部１１ａに当接されると給排口１４ａを閉じることができるようになっている。

また、プラグ１９の突出端面２３には、図３に示すように、絞り流路を形成するための平面視で十字形をした溝２４が設けられている。さらに、十字形に交差した溝２４の交点、すなわち突出端面１３の中央部には、前後方向に貫通してプラグ収容孔２１内に通じる貫通孔２５が設けられている。

次に、プラグ１９をプラグ収容孔２１に組み付ける手順を次に説明する。まず、プラグ１９の内径よりも小さい外径で、また軸方向の長さがプラグ１９よりも大きく伸長されたコイルばね２６を用意し、このコイルばね２６の一端側をプラグ１９内に収容する。次いで、このプラグ１９を鍔部１９ｂ側からプラグ収容孔２１内にコイルばね２６と共に収容し、プラグ１９の端部から突出しているコイルばね２６を圧縮させながら、プラグ１９を所定の位置に配置する。

次に、プラグ１９の突出端側(底部１１ａと対向している側)をストッパー２２の貫通孔２２ａに貫通させた後、該ストッパー２２をプラグ収容孔２１内にねじ止めする。これにより、プラグ１９がプラグ収容孔２１から抜け出ないようになり、鍔部１９ｂがストッパー２２に当接した状態で、プラグ１９とコイルばね２６とがプラグ収容孔２１内に保持される。図１及び図２は、その状態を示している。

図４は、プラグ１９の動作を示す図である。図４を用いて油圧シリンダ１０の動作とプラグ１９の動作を次に説明する。この油圧シリンダ１０は、図１に示すピストンロッド１３の先端部取付孔１８とシリンダ１１のボトム側端部の取付孔１５をそれぞれ所定の部材間に取り付けて使用される。そして、ボトム室１７ｂ側に圧油を供給し、かつロッド室１７ａ側をタンクに連通させるとピストンロッド１３が伸長し、逆にロッド室１７ａ側に圧油を供給し、かつボトム室１７ｂ側をタンクに連通させると、ピストンロッド１３が収縮する。

ピストンロッド１３が収縮を開始し、図４の(ａ)に示すように、プラグ１９がシリンダ１１の底部１１ａと接触していないとき、給排口１４ａは全開状態にあり、ボトム室１７ｂ側の圧油は給排口１４ａから給排通路１４を通ってタンクに戻される。

ピストンロッド１３がさらに収縮され、図４の(ｂ)に示すように、プラグ１９がシリンダ１１の底部１１ａに当接すると、プラグ１９の突出端面２３が給排口１４ａを閉じる。しかし、プラグ１９の突出端面２３には溝２４が形成されているので、この溝２４と底部１１ａとで作動油を絞った状態で流す絞り通路２７を形成し、この絞り通路２７を通して作動油を少しずつ流し、この絞りによりボトム室１７ｂ内に背圧を立たせてクッション作用を作る。

また、ピストンロッド１３がさらに収縮されると、図４の(ｃ)に示すように、プラグ１９はコイルばね２６を圧縮しながらプラグ収容孔２１内にスライド収容されるようになり、このコイルばね２６の圧縮によるクッシヨン作用をピストンロッド１３と底部１１ａとの間に作る。すなわち、ピストンロッド１３が収縮されてストロークエンドに近づくと、プラグ１９の突出端面２３に設けた絞り流路２７によるクッション作用とピストンロッド１３の端面２０からプラグ１９を突出させているばね部材であるコイルばね２６によるクッション作用で、ピストンロッド１３の衝撃を緩和する。

次に、ロッド室１７ａ側がタンクに連通され、ボトム室１７ｂ側に給排通路１４から再び圧油が供給されると、ピストン１２がロッド室１７ａ側に移動してピストンロッド１３が伸長を開始する。ピストンロッド１３が伸長を開始すると、プラグ１９はコイルばね２６の付勢力で、鍔部１９ｂがストッパー２２に当接する図４の(ｂ)に示す位置まで戻され、さらにピストンロッド１３と共にロッド室１７ａ側に移動されて行く。

また、プラグ１９がプラグ収容孔２１内を摺動するとき、プラグ１９の突出端面２３に設けた貫通孔２５は、プラグ収容孔２１内に作動油が自由に出入りして、プラグ収容孔２１内とボトム室１７ｂ内の圧力差を無くし、プラグ収容孔２１内でプラグ１９がスムーズに摺動するのを可能にする。

したがって、本実施の形態の構造によれば、ストロークエンド時に、プラグ１９の突出端面２３に設けた溝２４とシリンダ１１の底部１１ａとの間に形成される絞り流路２７によるクッション作用とピストンロッド１３の端面２０からプラグ１９を突出させているコイルばね２６によるクッション作用とを組み合わせて、ピストンロッド１３にクッション性を付与するようにしているので、希望するクッション作用が比較的簡単に得られる。これにより、ストロークエンドにおいて、ピストンロッド１３が円滑に停止することになり、衝撃が著しく緩和される。また、絞り流路２７を形成する溝２４は、プラグ１９の突出端面２３上に形成するので、加工も簡単でコストが抑えられる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明の実施の形態に係るクッション装置を備えた油圧シリンダの側面図。同上油圧シリンダの要部拡大断面図。同上油圧シリンダにおけるプラグの突出端面の形状を示す平面図。同上油圧シリンダの動作説明図であり、(ａ)はストロークエンド前の状態、(ｂ)はストロークエンドに到達してクッション作用が働き始めたときの状態、(ｃ)はストロークエンドでクッション作用が最大に働いたときの状態をそれぞれ示している。

符号の説明

１０油圧シリンダ
１１シリンダ
１１ａ底部
１２ピストン
１３ピストンロッド
１４給排通路
１４ａ給排口
１７ａシリンダ室(ロッド室)
１７ｂシリンダ室(ボトム室)
１９プラグ
１９ａ前壁
１９ｂ鍔部
２０端面
２１プラグ収容孔
２３前面(突出端面)
２４溝
２５貫通孔
２６コイルばね(ばね部材)
２７絞り通路

Claims

一端側の底部中央に給排通路用の給排口を設けるとともに、他端側にピストンロッドが貫通する開口を設けたシリンダであって、該シリンダ内に前記ピストンロッドに連結したピストンを摺動可能に装着してなる油圧シリンダのクッション装置において、
前記シリンダの底部と対向している前記ピストンロッドの端面中央部に、該ピストンロッドの他端側に向かって延びるプラグ収容孔を穿設するとともに、該プラグ収容孔内に摺動自在なプラグと該プラグをプラグ収容孔の外側へ突き出し付勢しているばね部材とを収容し、前記ピストンロッドがストロークエンド側に移動されたときに前記プラグの突出端面が前記シリンダの底部に当接して前記給排口を閉塞するように構成してなり、かつ、前記プラグの突出端面上に、該突出端面が前記シリンダの底部と当接したときに前記プラグと前記シリンダ底部との間に作動油の絞り流路を形成する溝を設けたことを特徴とする油圧シリンダのクッション装置。
上記プラグの上記突出端面上に、上記プラグ収容孔内に通じる貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１記載の油圧シリンダのクッション装置。