JP2011027163A

JP2011027163A - 液圧シリンダ

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Publication number: JP2011027163A
Application number: JP2009172812A
Authority: JP
Inventors: Taketoshi Kobayashi; 健利小林
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2009-07-24
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2029-07-24
Also published as: JP5438415B2; KR101177164B1; KR20110010571A

Abstract

【課題】シリンダヘッドのシリンダチューブに対する締結状態が確実に維持される液圧シリンダを提供する。
【解決手段】作動液圧によって伸縮作動する液圧シリンダ１であって、シリンダヘッド３０から環状に突出するフランジ部３３と、このフランジ部３３を着座させるシリンダチューブ１０の開口端面１３と、フランジ部３３の外周部に開口するフランジ外周凹部３４と、このフランジ外周凹部３４に面してシリンダチューブ１０の開口端面１３に開口するセットスクリュ螺合ネジ穴と、このセットスクリュ螺合ネジ穴に螺合して取り付けられるセットスクリュ７０と、を備え、このセットスクリュ７０がフランジ外周凹部３４に係合してシリンダチューブ１０に対するシリンダヘッド３０の回り止めを行う構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、作動液圧によって伸縮作動する液圧シリンダに関するものである。

例えばパワーショベル等の作業車両のサスペンション装置に用いられる液圧シリンダ（油圧シリンダ）は、作動液の流れを止めてその伸縮作動を停止する機構を有している。パワーショベルが車両を停止して掘削作業を行う時、液圧シリンダの伸縮作動が停止され、車体の揺れが抑えられる。

この種の液圧シリンダは、筒状をしたシリンダチューブと、そのシリンダチューブの開口部に螺合して取り付けられる筒状をしたシリンダヘッドとを備え、このシリンダヘッドにピストンロッドが摺動可能に支持される構造のものがあった。

特開２０００−３３８１１号公報

しかしながら、このような従来の液圧シリンダにあっては、パワーショベルの掘削作業時、ショベルのアームが車体に対して左右斜め方向に回動した旋回位置で掘削が行われる場合に、車体を支持する液圧シリンダのピストンロッドは、曲げ荷重を受ける同時に、ピストンロッドの中心軸を中心に回転することにより、ピストンロッドがシリンダヘッドに付与するトルクによってシリンダヘッドが回動し、シリンダヘッドの締結状態が緩む可能性があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、シリンダヘッドのシリンダチューブに対する締結状態が確実に維持される液圧シリンダを提供することを目的とする。

本発明は、作動液圧によって伸縮作動する液圧シリンダであって、筒状をしたシリンダチューブと、そのシリンダチューブの開口部に螺合して取り付けられる筒状をしたシリンダヘッドと、このシリンダヘッドに摺動可能に支持されるピストンロッドと、シリンダヘッドから環状に突出するフランジ部と、このフランジ部を着座させるシリンダチューブの開口端面と、フランジ部の外周部に開口するフランジ外周凹部と、このフランジ外周凹部に面してシリンダチューブの開口端面に開口するセットスクリュ螺合ネジ穴と、このセットスクリュ螺合ネジ穴に螺合して取り付けられるセットスクリュと、を備え、このセットスクリュがフランジ外周凹部に係合してシリンダチューブに対するシリンダヘッドの回り止めを行う構成としたことを特徴とするものとした。

本発明によると、ピストンロッドからシリンダヘッドに緩み方向のトルクがかかってシリンダヘッドが緩み方向に回動しようとする場合、セットスクリュがシリンダヘッドのフランジ外周凹部に面する部位に当接すると、それ以上にシリンダヘッドが回動することが止められ、シリンダヘッドのシリンダチューブに対する締結状態が確実に維持される。

本発明の実施の形態を示す液圧シリンダの縦断面図。同じく液圧シリンダの斜視図。同じく液圧シリンダの平面図。同じく液圧シリンダの一部を拡大した平面図。他の実施の形態を示す液圧シリンダの一部を拡大した平面図。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は液圧シリンダ（油圧シリンダ）１の一部を示す縦断面図である。図２は同じく液圧シリンダ１の全体を示す斜視図である。液圧シリンダ１は、例えばパワーショベル等の作業車両のサスペンション装置を構成し、図示しない車軸に対して車体を支持する。

液圧シリンダ１は、車軸に支持されるシリンダチューブ１０と、車体に支持されるピストンロッド２０と、シリンダチューブ１０に対してピストンロッド２０を支持するシリンダヘッド３０と、ピストンロッド２０の基端部に設けられるピストン４０等を備える。

液圧シリンダ１は、そのシリンダ中心軸Ｏ１が上下方向に延びるように車体に搭載される。シリンダチューブ１０、ピストンロッド２０、シリンダヘッド３０、ピストン４０等は、シリンダ中心軸Ｏ１について同軸上に配置される。

シリンダチューブ１０は、その中程から突出する一対の軸部１９が設けられ、この軸部１９が図示しない車軸にもうけられる軸受に回動可能に連結される。一対の軸部１９は車体の左右方向に延びるように配置される。

ピストンロッド２０の先端部（上端部）にアイ部２９が設けられ、このアイ部２９がこれに嵌合する図示しないピンを介して車体に回動可能に連結される。

シリンダチューブ１０の内側は、ピストン４０によってロッド側液圧室５とエンド側液圧室６とが画成される。

図３に示すように、シリンダチューブ１０の側部にはバルブブロック５０、５１が設けられ、このバルブブロック５０、５１に図示しないオペーレートチェック弁が介装される。オペーレートチェック弁の開閉作動は、図示しない液圧ユニットから供給されるパイロット液圧によって制御される。

車両の走行時に、液圧ユニットから供給されるパイロット液圧によってオペーレートチェック弁が開弁状態に保持され、ロッド側液圧室５とエンド側液圧室６とが連通される。これにより、液圧シリンダ１が伸縮作動し、車軸に受ける衝撃や振動が車体に伝えられることが抑えられる。

パワーショベル等の掘削作業時、液圧ユニットから供給されるパイロット液圧が低下し、ロッド側液圧室５とエンド側液圧室６がオペーレートチェック弁によって閉塞される状態に切り換えられる。これにより、液圧シリンダ１の伸縮作動が停止され、車体の揺れが抑えられる。

液圧シリンダ１は、作動液として、オイルが用いられるが、オイルの代わりに例えば水溶性代替液等の作動液を用いても良い。

図１に示すように、シリンダチューブ１０は、有底円筒状をしており、その先端開口部に円筒状のシリンダヘッド３０が螺合して取り付けられる。

シリンダヘッド３０の内周には、円筒状のベアリング６１が介装され、このベアリング６１を介してピストンロッド２０が摺動可能に嵌合する。

シリンダヘッド３０の内周には、ピストンロッド２０の外周面２８に摺接するメインシール６２とダストシール６３が介装される。メインシール６２によってロッド側液圧室５が密封される。ダストシール６３によってダスト等の侵入が防止される。

シリンダチューブ１０は、その内周部に雌ネジ部１２が形成される。一方、シリンダヘッド３０は、その外周部に雄ネジ部３２が形成される。シリンダヘッド３０は、雄ネジ部３２がシリンダチューブ１０の雌ネジ部１２に螺合することによって締結される。

シリンダヘッド３０は、その外周部から環状に突出するフランジ部３３を有し、このフランジ部３３がシリンダチューブ１０の開口端面１３に着座する。

シリンダチューブ１０に対するシリンダヘッド３０の緩み止めをする手段として、フランジ部３３の外周部に開口するフランジ外周凹部３４と、このフランジ外周凹部３４に係合するロックワッシャ８０（図１参照）と、同じくフランジ外周凹部３４に係合するセットスクリュ７０（図２、３参照）とを備える。

図２、３は、シリンダヘッド３０の緩み止めをする手段として、ロックワッシャ８０が介装されず、セットスクリュ７０のみが介装された例を示している。

図２に示すように、シリンダチューブ１０の開口端面１３にはチューブ端凹部１４が開口している。

図１に示すように、金属製ロックワッシャ８０は、円盤状をしており、シリンダチューブ１０の開口端面１３とシリンダヘッド３０のフランジ部３３の間に介装される。ロックワッシャ８０は、シリンダチューブ１０のチューブ端凹部１４に係合するカシメ凸部（図示せず）を有するとともに、フランジ部３３のフランジ外周凹部３４に係合するカシメ凸部８１を有する。ロックワッシャ８０が、シリンダチューブ１０のチューブ端凹部１４とシリンダヘッド３０のフランジ外周凹部３４とにそれぞれ係合することにより、シリンダチューブ１０に対するシリンダヘッド３０の回り止めが行われる。

しかし、シリンダヘッド３０にシリンダ中心軸Ｏ１まわりに働くトルクが所定値を超えて増大すると、ロックワッシャ８０は、フランジ部３３のフランジ外周凹部３４に係合するカシメ凸部８１等が変形し、シリンダチューブ１０に対してシリンダヘッド３０が回ってその締結状態が緩む可能性がある。

これについて詳述すると、例えばパワーショベルの掘削作業時、ショベルのアームが車体に対して左右斜め方向に回動した旋回位置で掘削が行われる場合に、車体を支持する液圧シリンダ１のピストンロッド２０は、曲げ荷重を受ける同時に、シリンダ中心軸Ｏ１まわりに回転することにより、ピストンロッド２０がシリンダヘッド３０に付与するシリンダ中心軸Ｏ１まわりのトルクが増大する。このトルクによってシリンダヘッド３０がシリンダ中心軸Ｏ１まわりに回動しようとすると、フランジ部３３のフランジ外周凹部３４に係合するロックワッシャ８０のカシメ凸部８１等が変形し、シリンダチューブ１０に対するシリンダヘッド３０が回動を止めることができなくなり、シリンダヘッド３０の締結状態が緩む可能性がある。

上記のシリンダヘッド３０に付与されるトルクに対抗して、シリンダチューブ１０に対するシリンダヘッド３０の緩み止めをする手段として、図２、３に示すように、シリンダチューブ１０に螺合するセットスクリュ７０を備える。

上記のシリンダ中心軸Ｏ１及びセットスクリュ中心軸Ｏ７０に対して直交する平面（図４の紙面）上において、セットスクリュ７０がフランジ外周凹部３４に係合することにより、シリンダヘッド３０の回動が止められる。

シリンダチューブ１０にはセットスクリュ７０が螺合するセットスクリュ螺合ネジ穴（図示せず）が形成される。このセットスクリュ螺合ネジ穴はフランジ外周凹部３４に面するシリンダチューブ１０の開口端面１３に開口する。セットスクリュ螺合ネジ穴の中心軸をセットスクリュ中心軸Ｏ７０とすると、このセットスクリュ中心軸Ｏ７０は、シリンダ中心軸Ｏ１と平行に延びるように配置される。

セットスクリュ７０は、シリンダチューブ１０の開口端面１３上に突出する円柱状のセットスクリュ頭部７１を有し、このセットスクリュ頭部７１がフランジ外周凹部３４に係合する。

３個のフランジ外周凹部３４がフランジ部３３の外周部に開口している。シリンダヘッド３０がシリンダチューブ１０に螺合する作業時に、図示しない工具がフランジ外周凹部３４に係合し、シリンダヘッド３０に締め付けトルクが与えられる。フランジ外周凹部３４の個数は、この作業が支障なく行えるように任意に設定される。

シリンダヘッド３０がシリンダチューブ１０に所定の締め付けトルクで締結された後に、フランジ外周凹部３４の位置に応じてセットスクリュ螺合ネジ穴の位置が決められ、シリンダチューブ１０にセットスクリュ螺合ネジ穴が形成される。

製品毎にフランジ外周凹部３４の位置が若干変わるが、これに応じてセットスクリュ螺合ネジ穴の位置が決められることにより、フランジ外周凹部３４やセットスクリュ螺合ネジ穴の数を増やす必要がなく、構造の簡素化がはかられる。

図２、３は、シリンダヘッド３０の緩み止めをする手段として、ロックワッシャ８０が介装されず、セットスクリュ７０のみが介装された例を示しているが、これに限らず、シリンダヘッド３０の緩み止めをする手段として、ロックワッシャ８０とセットスクリュ７０の両方を介装してもよい。その場合、次の手順で液圧シリンダ１は組み立てられる。

・シリンダヘッド３０がロックワッシャ８０を介してシリンダチューブ１０に螺合し、所定の締め付けトルクで締結される。

・ロックワッシャ８０をカシメ加工してフランジ外周凹部３４に係合するカシメ凸部８１を形成する。

・ロックワッシャ８０を貫通する貫通穴（図示せず）を形成するとともに、シリンダチューブ１０にセットスクリュ螺合ネジ穴を貫通穴と同軸上に形成する。

・セットスクリュ７０をロックワッシャ８０の貫通穴を通してシリンダチューブ１０のセットスクリュ螺合ネジ穴に螺合して締結する。

これにより、セットスクリュ７０は、そのセットスクリュ頭部７１がフランジ外周凹部３４に係合する位置に固定されるとともに、ロックワッシャ８０をシリンダチューブ１０に締結する。

図４の（ａ）、（ｂ）は、図３におけるフランジ外周凹部３４の近傍部位を拡大した平面図である。セットスクリュ７０は、そのセットスクリュ中心軸Ｏ７０がシリンダヘッド３０のフランジ部３３の外周線Ｓ３０上に位置するように設けられる。

液圧シリンダ１の組み付け状態では、図４の（ａ）に示すように、シリンダヘッド３０のフランジエッジ部３５がセットスクリュ頭部７１から離れている。

ピストンロッド２０からシリンダヘッド３０に付与されるトルクによってシリンダヘッド３０が若干の緩み方向に回動した状態では、図４の（ｂ）に示すように、シリンダヘッド３０のフランジエッジ部３５がセットスクリュ頭部７１に当接し、シリンダヘッド３０がそれ以上に回動することが係止される。

シリンダ中心軸Ｏ１及びセットスクリュ中心軸Ｏ７０に対して直交する平面（図４の紙面）上において、シリンダヘッド中心線Ｃは、シリンダ中心軸Ｏ１とセットスクリュ中心軸Ｏ７０をそれぞれ通るシリンダヘッド３０の中心線である。セットスクリュ中心線Ｄは、セットスクリュ中心軸Ｏ７０を通り、かつシリンダヘッド中心線Ｃに直交するセットスクリュ中心線Ｄである。シリンダヘッド当接部Ｐは、シリンダヘッド３０の回動時にシリンダヘッド３０のフランジエッジ部３５がセットスクリュ７０の外周面に当接する点である。

シリンダヘッド当接部Ｐは、シリンダヘッド３０が矢印Ａで示すように緩み方向に回動するときに、フランジエッジ部３５がセットスクリュ７０のシリンダヘッド当接部Ｐに当接すると、セットスクリュ７０に矢印Ｂで示すように締め付ける方向のトルクを付与するように配置される。

具体的には、シリンダヘッド当接部Ｐは、セットスクリュ中心線Ｄよりシリンダ中心軸Ｏ１に近い領域に配置される。

これにより、シリンダヘッド３０が矢印Ａで示すように緩み方向に回動するときに、フランジエッジ部３５がセットスクリュ７０のシリンダヘッド当接部Ｐに当接してセットスクリュ７０に与える荷重の分力が、矢印Ｂで示すようにセットスクリュ７０を締め付ける方向に作用し、セットスクリュ７０が緩み方向に回動して脱落することを防止できる。

なお、図５に示すように、セットスクリュ７０は、そのセットスクリュ中心軸Ｏ７０がシリンダヘッド３０のフランジ部３３の外周線Ｓ３０より外側にオフセットされるように設けてもよい。この場合、シリンダヘッド３０が緩み方向に回動するときに、フランジエッジ部３５がセットスクリュ７０のシリンダヘッド当接部Ｐに当接してセットスクリュ７０を締め付ける方向に作用する荷重の分力が、図４に示す例に比べて大きくなる。

以上のように本実施形態では、作動液圧によって伸縮作動する液圧シリンダ１であって、筒状をしたシリンダチューブ１０と、そのシリンダチューブ１０の開口部に螺合して取り付けられる筒状をしたシリンダヘッド３０と、このシリンダヘッド３０に摺動可能に支持されるピストンロッド２０と、シリンダヘッド３０から環状に突出するフランジ部３３と、このフランジ部３３を着座させるシリンダチューブ１０の開口端面１３と、フランジ部３３の外周部に開口するフランジ外周凹部３４と、このフランジ外周凹部３４に面してシリンダチューブ１０の開口端面１３に開口するセットスクリュ螺合ネジ穴と、このセットスクリュ螺合ネジ穴に螺合して取り付けられるセットスクリュ７０と、を備え、このセットスクリュ７０がフランジ外周凹部３４に係合してシリンダチューブ１０に対するシリンダヘッド３０の回り止めを行う構成とした。

上記構成に基づき、ピストンロッド２０からシリンダヘッド３０に緩み方向のトルクがかかってシリンダヘッド３０が緩み方向に回動しようとする場合、セットスクリュ７０がシリンダヘッド３０のフランジ外周凹部３４に面する部位（フランジエッジ部３５）に当接すると、それ以上にシリンダヘッド３０が回動することが止められ、シリンダヘッド３０のシリンダチューブ１０に対する締結状態が確実に維持される。

セットスクリュ螺合ネジ穴がシリンダチューブ１０の開口端面１３に開口する構成により、セットスクリュ７０をフランジ外周凹部３４に係合する位置に取り付けられる。

本実施の形態では、シリンダチューブ１０の中心軸をシリンダ中心軸Ｏ１とし、セットスクリュ７０の中心軸をセットスクリュ中心軸Ｏ７０とし、シリンダ中心軸Ｏ１及びセットスクリュ中心軸Ｏ７０に対して直交する平面（図４の紙面）上において、シリンダ中心軸Ｏ１を通るシリンダヘッド３０の中心線をシリンダヘッド中心線Ｃとし、このシリンダヘッド中心線Ｃに対して直交しセットスクリュ中心軸Ｏ７０を通るセットスクリュ７０の中心線をセットスクリュ中心線Ｄとすると、シリンダヘッド３０がセットスクリュ７０の外周面に当接するシリンダヘッド当接部Ｐは、セットスクリュ中心線Ｄよりシリンダ中心軸Ｏ１に近い領域に配置され、シリンダヘッド３０が緩み方向に回動するのに伴ってシリンダヘッド当接部Ｐからセットスクリュ７０に締め付け方向のトルクを付与する配置とした。

上記構成に基づき、セットスクリュ７０がシリンダヘッド３０に当接してシリンダヘッド３０の緩み止めを行うときに、シリンダヘッド３０からセットスクリュ７０に締め付け方向のトルクが付与され、セットスクリュ７０が緩み方向に回動して脱落することを防止できる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

１液圧シリンダ（油圧シリンダ）
１０シリンダチューブ
１２雌ネジ部
１３開口端面
１４チューブ端凹部
２０ピストンロッド
３０シリンダヘッド
３２雄ネジ部
３３フランジ部
３４フランジ外周凹部
３５フランジエッジ部
４０ピストン
６１ベアリング
７０セットスクリュ
７１セットスクリュ頭部
８０ロックワッシャ
Ｃシリンダヘッド中心線
Ｄセットスクリュ中心線
Ｏ１シリンダ中心軸
Ｏ７０セットスクリュ中心軸
Ｐシリンダヘッド当接部

Claims

作動液圧によって伸縮作動する液圧シリンダであって、
筒状をしたシリンダチューブと、
このシリンダチューブの開口部に螺合して取り付けられる筒状をしたシリンダヘッドと、
このシリンダヘッドに摺動可能に支持されるピストンロッドと、
前記シリンダヘッドから環状に突出するフランジ部と、
このフランジ部を着座させる前記シリンダチューブの開口端面と、
前記フランジ部の外周部に開口するフランジ外周凹部と、
このフランジ外周凹部に面して前記シリンダチューブの開口端面に開口するセットスクリュ螺合ネジ穴と、
このセットスクリュ螺合ネジ穴に螺合して取り付けられるセットスクリュと、を備え、
このセットスクリュが前記フランジ外周凹部に係合して前記シリンダチューブに対する前記シリンダヘッドの回り止めを行う構成としたことを特徴とする液圧シリンダ。
前記シリンダチューブの開口端面上において、
前記シリンダ中心軸を通る前記シリンダヘッドの中心線をシリンダヘッド中心線とし、
このシリンダヘッド中心線に対して直交し前記セットスクリュ中心軸を通る前記セットスクリュの中心線をセットスクリュ中心線とすると、
前記シリンダヘッドが前記セットスクリュの外周面に当接するシリンダヘッド当接部は前記セットスクリュ中心線より前記シリンダ中心軸に近い領域に配置され、前記シリンダヘッドが緩み方向に回動するのに伴って前記シリンダヘッド当接部から前記セットスクリュに締め付け方向のトルクを付与する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の液圧シリンダ。