JP2015200379A

JP2015200379A - 油圧シリンダのクッション装置

Info

Publication number: JP2015200379A
Application number: JP2014080080A
Authority: JP
Inventors: 高彰井塚; Takaaki Izuka; 達也武下; Tatsuya Takeshita
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2014-04-09
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2015-11-12

Abstract

【課題】クッションベアリングの偏心にかかわらず一定の絞り機能を確保して、シリンダ部品の破損防止、及び緩衝性能の安定化を実現する。【解決手段】ピストンロッド２４の外周に円筒状のクッションベアリング３０を、ピストンロッド外周面との間に連通空間３１，３２が形成される状態で設ける一方、ピストンロッド２４の外周に設けられたシール溝２７に、オリフィス２９を有するフローティング型のシール部材２８を設ける。これを前提として、シール部材２８の下流側の側面の内周側に全周に亘って凸面部２８ａを設け、シール部材２８がシール溝２７における下流側の壁面に当接した状態でシール部材２８と壁面との間に全周に亘って油の通過を許容する隙間Ａを形成するようにした。【選択図】図１

Description

本発明は油圧シリンダ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に関するものである。

この種の油圧シリンダのクッション装置として、特許文献１に示されたものが公知である。この公知技術を図８〜図１０によって説明する。

図８に示すように、シリンダチューブ１の一端部(ヘッド側端部)にエンドカバー２が取付けられ、このエンドカバー２に油の流出、流入口となるポート３が設けられる。

シリンダチューブ１内には、ピストンロッド４とピストン５が図の左右に往復移動可能に設けられる。６はピストン５をピストンロッド４に取付けるナットである。

ピストンロッド４の一端近傍に小径部４ａが設けられるとともに、この小径部４ａの軸方向中間部にシール溝７が設けられ、このシール溝７にリング状のシール部材８が設けられる。

このシール部材８は、図９に示すように円周方向の一部が切り開かれて、油を通過させるオリフィス９が形成された有端リング状に形成されている。なお、公知技術ではオリフィス９以外の部分にも油の通過を許容する切欠が設けられているが、基本的な機能においてこの切欠がなくても成立するため図示省略する。

また、小径部４ａの外周に円筒状のクッションベアリング１０が、互いの間にシール部材８が介装される状態で嵌装され、このシール部材８を挟んだ両側において小径部４ａとクッションベアリング１０の間に連通空間１１，１２が形成される。

さらに、クッションベアリング１０とピストン５との間にピストン側連通路１３、クッションベアリング１０と小径部４ａのポート側(図左側)の段部との間にポート側連通路１４が形成される。

こうして、ピストン５とエンドカバー２の間に形成されるクッション室１５から、ピストン側連通路１３、ピストン側の連通空間１１、シール部材８のオリフィス９、ポート側連通路１４を経てポート３に至る油通路が形成され、シリンダ縮み側のストロークエンド付近で、この油通路によりクッション室１５の油が絞り機能を受けながらポート３に排出されることにより、ストロークエンドでの衝撃が緩和されるように構成されている。

なお、クッションベアリング１０におけるポート側半部の外周に、ポート側に向かって漸次深くなる連通溝１６が形成され、ストロークエンド手前、すなわち、クッションベアリング１０がエンドカバー２内に進入する際に、クッション室１５の油がこの連通溝１６によりポート３に抜けて緩衝機能が働くように構成されている。

特開平６−５０３０６号公報

クッションベアリング１０は、ピストンロッド４に対してピストンロッド軸方向及び直径方向に移動可能な所謂「フローティング型」として取付けられ、クッションベアリング１０がエンドカバー２内に進入する際に、両者の軸心が一致するように自動調心される。

ここで、クッションベアリング１０及びエンドカバー２を含めて油圧シリンダを構成する各部品には加工、組み付け精度にばらつきがあるため、上記自動調心作用により、クッションベアリング１０がピストンロッド小径部４ａに対して偏心する場合がある。

図１０(ａ)は偏心が無い場合の状況、図１０(ｂ)は偏心が生じた場合の情況を示し、偏心により、両側連通空間１１，１２の大きさＣが円周方向に不均一となる。

この場合、シール部材８のオリフィス９の有効面積(油を通過させ得る面積。斜線を付した部分以外の部分の面積)が小さくなる方向に偏心すると、図示のようにシール部材８が油の圧力により図左側に加圧されてシール溝７の下流側壁面７ａに当接した状態で、オリフィス９の絞り機能が強くなり過ぎて、クッション室１５に異常高圧が発生し、シリンダチューブ１やエンドカバー２等のシリンダ部品が破損するおそれがある。

また、偏心具合によってオリフィス９での絞り機能が変動すること、及び図１０(ｂ)の状態では両側連通空間１１，１２でも絞り機能が働いてしまうことから、緩衝性能が不安定となるという問題がある。

そこで本発明は、クッションベアリングの偏心にかかわらず一定の絞り機能を確保し、シリンダ部品の破損を防止できるとともに安定した緩衝性能を得ることができる油圧シリンダのクッション装置を提供するものである。

上記課題を解決する手段として、本発明においては、シリンダチューブ内で往復移動するピストンロッドの外周に、円筒状のクッションベアリングが、ピストンロッド外周面との間に連通空間が形成される状態で設けられる一方、上記ピストンロッドの外周に設けられたシール溝にリング状のシール部材が、シール溝の長さ内で上記ピストンロッドの軸方向に移動可能かつ直径方向に移動可能に設けられ、このシール部材は、円周方向の一部に油を通過させるオリフィスを有し、上記ピストンロッドのストロークエンド付近で上記オリフィスによって緩衝作用が発揮されるように構成された油圧シリンダのクッション装置において、上記シール部材が上記シール溝における油排出時の下流側の壁面に当接した状態でシール部材と上記壁面の間に全周に亘って油の通過を許容する隙間が形成されるように、上記シール部材の下流側側面の内周側に全周に亘る凸面部を設けたものである。

この構成によれば、シール部材がシール溝の下流側壁面に当接した状態で、この当接部分に、シール部材の凸面部による一定の隙間が確保されるため、たとえ偏心によって連通空間の大きさが変動しても、凸面部以外の部分がすべてオリフィスの有効面積となる。

すなわち、偏心にかかわらずオリフィスの有効面積を常に一定に保ち、一定の緩衝可能を確保することができる。

また、凸面部による一定の隙間は全周に亘り連続して形成され、オリフィスを通った油がポート側連通空間の全周部分を通って下流側に流れるため、偏心によって連通空間の大きさが円周方向に不均一となっても、トータルの通過流量は一定に保たれる。すなわち、連通空間で絞り機能が働くおそれがない。

以上の点により、異常高圧によるシリンダ部品の破損を防止できるとともに、安定した緩衝機能を確保することができる。

本発明によると、クッションベアリングの偏心にかかわらず一定の絞り機能を確保し、シリンダ部品の破損を防止できるとともに安定した緩衝性能を発揮させることができる。

本発明の実施形態に係るクッション装置を備えた油圧シリンダの一部断面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１中のシール部材の取付部分を拡大した図である。図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。実施形態に係るシール部材の斜視図である。実施形態においてクッションベアリングがピストンロッドに対して偏心した状態を示す図１相当の断面図である。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。従来技術を示す半部断面図である。従来技術におけるシール部材の斜視図である。 (ａ)はクッションベアリングがピストンロッドに対して偏心しない状態、(ｂ)は偏心した状態をそれぞれ示す図３相当の断面図である。

本発明の実施形態を図１〜図７によって説明する。

実施形態において、次の点は図８〜図１０に示す従来技術と同じである。

(Ｉ) 図１に示すように、シリンダチューブ２１の一端部(ヘッド側端部)にエンドカバー２２が取付けられ、このエンドカバー２２に油の流出、流入口となるポート２３が設けられる点。

(ＩＩ) シリンダチューブ２１内には、ピストンロッド２４と、このピストンロッド２４にナット２６によって取付けられたピストン２５が図の左右に往復移動可能に設けられる点。

(ＩＩＩ) ピストンロッド２４の一端近傍に小径部２４ａが設けられるとともに、この小径部２４ａの軸方向中間部にシール溝２７が設けられ、このシール溝２７にリング状のシール部材２８が設けられる点。

(ＩＶ) このシール部材２８は、図２、図４〜図７に示すように円周方向の一部が切り開かれて、油を通過させるオリフィス２９が形成された有端リング状に形成されている点。

(Ｖ) 小径部２４ａの外周に円筒状のクッションベアリング３０が、互いの間にシール部材２８が介装される状態で嵌装され、このシール部材２８を挟んだ両側において小径部２４ａとクッションベアリング３０の間に連通空間３１，３２が形成される点。

(ＶＩ) クッションベアリング３０は、小径部２４ａに対してピストンロッド軸方向及び直径方向に移動可能な「フローティング型」として取付けられ、クッションベアリング１０がエンドカバー２内に進入する際に、両者の軸心が一致するように自動調心される点。

(ＶＩＩ) クッションベアリング３０とピストン２５との間にピストン側連通路３３、クッションベアリング３０と小径部２４ａのポート側(図左側)の段部との間にポート側連通路３４が形成される点。

(ＶＩＩＩ) ピストン２５とエンドカバー２２の間に形成されるクッション室３５から、ピストン側連通路３３、ピストン側の連通空間３１、シール部材２８のオリフィス２９、ポート側連通路３４を経てポート２３に至る油通路が形成され、ピストン２５のストロークエンド付近でこの油通路によりクッション室３５の油が絞り機能を受けながらポート２３に排出されることにより、ストロークエンドでの衝撃が緩和されるように構成されている点。

(ＩＸ) クッションベアリング３０におけるポート側半部の外周に、ポート側に向かって漸次深くなる連通溝３６が形成され、ストロークエンド手前、すなわち、クッションベアリング３０がエンドカバー２２内に進入する際に、クッション室３５の油がこの連通溝３６によりポート３に抜けて緩衝機能が働くように構成されている点。

以上の構成を前提として、シール部材２８の両側面のうち、油の流れから見た下流側の側面の内周部に凸面部２８ａが全周に亘って設けられている。

いいかえれば、シール部材２８は、図１，３，５等に示すように下流側の側面の内周側に凸面部２８ａを備えた断面Ｌ字形に形成されている。

この構成によれば、ピストン２５のストロークエンド付近で、クッション室３５から流出する油の圧力によってシール部材２８が図左側に加圧されると、凸面部２８ａがシール溝２７の下流側の壁面２７ａ(図３のみに符号を付している)に当接し、この当接部分の外周側に、全周に亘って油の通過を許容する隙間Ａが形成される。

いいかえれば、この隙間Ａにより、オリフィス２９のうち凸面部２８ａ以外の部分(図４中に太線で囲った部分)が開口状態に保たれる。

この開口部分の面積は、ピストンロッド２４に対するクッションベアリング３０の偏心量に関係なく一定となるため、オリフィス２９の通過流量、つまり、オリフィス２９による油の絞り作用も一定となる。

また、凸面部２８ａによる隙間Ａは、シール部材２８の全周に亘り連続して形成されるため、図６，７に示すように、オリフィス２９を通過した油がポート側連通空間３２の全周部分を通って下流側にスムーズに流れる。

このため、図示のように偏心によって連通空間３２の大きさが円周方向に不均一となっても、トータルの通過流量は一定に保たれる。すなわち、連通空間３２で絞り機能が働くおそれがない。

以上の点により、クッション室３５が異常高圧となってシリンダ部品が破損することを防止できるとともに、偏心に左右されない安定した緩衝機能を確保することができる。

ところで、シール部材２８のオリフィス２９は、安定した緩衝性能を確保する観点から、実施形態のようにシール部材２８の円周方向の一部を切り開いて形成するのが望ましいが、円周方向の一部において外周側を切り欠いて形成してもよい。

また、クッションベアリング３０がエンドカバー２２内に進入する際にクッション室３５の油をポート２３に抜くための通路(実施形態の連通溝３６)等の各通路構造は実施形態以外に種々変更することができる。

２１シリンダチューブ
２２エンドカバー
２３ポート
２４ピストンロッド
２４ａ小径部
２５ピストン
２７シール溝
２７ａシール溝の下流側壁面
２８シール部材
２８ａ凸面部
２９オリフィス
Ａ隙間
３０クッションベアリング

Claims

シリンダチューブ内で往復移動するピストンロッドの外周に、円筒状のクッションベアリングが、ピストンロッド外周面との間に連通空間が形成される状態で設けられる一方、上記ピストンロッドの外周に設けられたシール溝にリング状のシール部材が、シール溝の長さ内で上記ピストンロッドの軸方向に移動可能かつ直径方向に移動可能に設けられ、このシール部材は、円周方向の一部に油を通過させるオリフィスを有し、上記ピストンロッドのストロークエンド付近で上記オリフィスによって緩衝作用が発揮されるように構成された油圧シリンダのクッション装置において、上記シール部材が上記シール溝における油排出時の下流側の壁面に当接した状態でシール部材と上記壁面の間に全周に亘って油の通過を許容する隙間が形成されるように、上記シール部材の下流側側面の内周側に全周に亘る凸面部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。
上記シール部材を、円周方向の一部が切り開かれてオリフィスが形成された有端リング状に形成し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。