JP2017172681A - 多段式流体圧シリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】多段式流体圧シリンダの組み立て性を向上させる。【解決手段】多段式油圧シリンダ１００は、シリンダチューブ１０の内側に、軸方向に移動自在に設けられるピストン部２０と、を備え、ピストン部２０は、筒状の第１ピストン３０と、第１ピストン３０の内周面に沿って摺動する第２ピストン４０と、合口隙間を有して拡縮可能に形成されると共に第２ピストン４０の外周に設けられ第１ピストン３０の内周と第２ピストン４０の外周と間の隙間を封止するピストンリング４４と、第１ピストン３０の内周面に形成される環状凹部３７と、環状凹部３７に収容され収縮方向への第２ピストン４０のストローク端を規定するスナップリング２５と、を備え、伸長方向側の環状凹部３７の端部３７Ａと第１ピストン３０の内周面とは、傾斜部３８を介して接続される。【選択図】図４

Description

本発明は、多段式流体圧シリンダに関するものである。

特許文献１には、径が異なる環状の第１ロッド及び第２ロッドをシリンダチューブ内に重ねて設け、各ロッドの一端に径が異なる第１ピストン及び第２ピストンを固定した多段式油圧シリンダが開示されている。この多段式流体圧シリンダでは、各ピストン及び各ロッドの摺動による油漏れを防止するために、各ピストンの外周にピストンリングが設けられる。また、この多段式流体圧シリンダでは、第１ピストンの内周面の基端側に形成される環状溝にスナップリングを設け、第２ピストンが収縮ストローク端においてスナップリングに接触する。

特開平４−２５４００５号公報

ピストンリングには、合口隙間を有して拡縮可能に構成される金属製のものがある。このようなピストンリングが設けられる第２ピストンと第１ピストンとを組み立てる場合には、ピストンリングを収縮させつつ第１ピストンの基端側から第２ピストンを挿入し、第２ピストンの挿入が完了した後に第１ピストンの環状溝にスナップリングを取り付ける。これにより、第２ピストンの収縮ストローク端がスナップリングにより規定され、第１ピストンからの第２ピストンの抜けが防止される。

ここで、第１ピストンに挿入されたピストンリングには、拡張方向への弾性力が作用する。このため、第１ピストンへの第２ピストンの挿入過程において、スナップリングが収容される環状凹部にピストンリングが対向すると、ピストンリングがわずかに拡張して環状凹部に引っかかることがある。ピストンリングが環状凹部に引っかかると、第２ピストンのそれ以上の挿入が困難となり、多段式流体圧シリンダの組み立て性が悪化する。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、多段式流体圧シリンダの組み立て性を向上させることを目的とする。

第１の発明は、多段式流体圧シリンダであって、シリンダチューブと、シリンダチューブの内側に、軸方向に移動自在に設けられるピストン部と、を備え、ピストン部は、筒状の外側ピストンと、外側ピストンの内周面に沿って摺動する内側ピストンと、合口隙間を有して拡縮可能に形成されると共に内側ピストンの外周に設けられ外側ピストンの内周と内側ピストンの外周と間の隙間を封止するピストンリングと、外側ピストンの内周面に形成される環状凹部と、環状凹部に収容され収縮方向への内側ピストンのストローク端を規定するスナップリングと、を備え、伸長方向側の環状凹部の端部と外側ピストンの内周面とは、傾斜部を介して接続されることを特徴とする。

第１の発明では、外側ピストンへの内側ピストンの挿入過程において、内側ピストンの外周に設けられたピストンリングが環状凹部に対向して拡張しても、さらに伸長方向に向けて挿入することにより、傾斜部によってピストンリングが収縮されて外側ピストンの内周面へ案内される。このように、ピストンリングが環状凹部に対向しても環状凹部に引っかかることがなく、内側ピストンをスムーズに外側ピストンに挿入することができる。

第２の発明は、伸長方向側の環状凹部の端部からの軸方向に沿った環状凹部の幅は、ピストンリングの軸方向の幅よりも小さいことを特徴とする。

第３の発明は、ピストンリングの軸方向の幅が、スナップリングの直径よりも小さいことを特徴とする。

第２、第３の発明では、外側ピストンへの内側ピストンの挿入過程において、ピストンリングは、環状凹部に対向して拡張しても傾斜部に当接し、環状凹部内に完全に収容されることがない。よって、ピストンリングが環状凹部に引っかかることがより確実に防止され、内側ピストンをよりスムーズに外側ピストンに挿入することができる。

第４の発明は、傾斜部が、伸長方向へ向かうにつれ内径が小さくなるテーパ面であり、環状凹部が、スナップリングの外形に沿った曲面状に形成されることを特徴とする。

本発明によれば、多段式流体圧シリンダの組み立て性が向上する。

本発明の実施形態に係る多段式流体圧シリンダの断面図であり、最収縮状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る多段式流体圧シリンダのピストンリングを示す平面図であり、合口隙間が閉じられていない自然状態を示す。 本発明の第１実施形態に係る多段式流体圧シリンダのピストンリングを示す平面図であり、収縮して合口隙間が閉じた状態を示す図である。 図１中のＡ部の拡大図である。 本発明の実施形態に係る多段式流体圧シリンダの組み立て方法を説明する断面図である。 本発明の実施形態に係る多段式流体圧シリンダを示す断面図であり、第１ピストンが伸長ストローク端にあり、第２ピストン及び第３ピストンが収縮ストローク端にある状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る多段式流体圧シリンダを示す断面図であり、第１ピストン及び第２ピストンが伸長ストローク端にあり、第３ピストンが収縮ストローク端にある状態を示す。 本発明の実施形態に係る多段式流体圧シリンダを示す断面図であり、最伸長状態を示す図である。 本発明の比較例に係る多段式流体圧シリンダの環状凹部を示す拡大断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る多段式流体圧シリンダについて説明する。以下では、多段式流体圧シリンダが作動油を作動流体として駆動する多段式油圧シリンダ１００（以下、単に「油圧シリンダ１００」と称する。）である場合について説明する。

油圧シリンダ１００は、図１に示すように、有底筒状のシリンダチューブ１０と、シリンダチューブ１０の内側に軸方向へ移動自在に設けられるピストン部２０と、ピストン部２０に連結されピストン部２０と共に移動するピストンロッド６０と、を備える。ピストン部２０は、シリンダチューブ１０の内周面を摺動する第１ピストン３０と、第１ピストン３０の内周面を摺動する第２ピストン４０と、第２ピストン４０の内周面を摺動しピストンロッド６０が連結される第３ピストン５０と、を有する。

なお、以下では、図１に示すように、シリンダチューブ１０の底部側を「基端」、開口部側を「先端」と称する。言い換えると、油圧シリンダ１００の伸長方向の前方側（伸長側）を「先端」とし、収縮方向の前方側（収縮側）を「基端」とする。

シリンダチューブ１０の開口部には、ピストン部２０の第１ピストン３０を摺動自在に支持するシリンダヘッド１１が設けられる。シリンダヘッド１１の内周には、第１ピストン３０の外周面との間の隙間を封止するシール部材（図示省略）が設けられる。

シリンダチューブ１０の内部には、ピストン部２０によってボトム側室１と第１ロッド側室２との２つの流体圧室が区画される。シリンダヘッド１１には、その内周面及び第１ロッド側室２に開口する第１ロッド側ポート１１Ａが形成される。

シリンダチューブ１０の底部には、ボトム側室１に開口するボトム凹部１０Ａが形成される。ボトム凹部１０Ａは、第１ピストン３０の内径よりも大きな内径に形成される。これにより、ボトム凹部１０Ａに導かれる作動油の圧力が第１ピストン３０に作用する。

ボトム側室１は、第１，第２，第３ピストン３０，４０，５０とシリンダチューブ１０の底部との間に区画される。また、ピストン部２０には、第１ピストン３０と第２ピストン４０とによって第２ロッド側室３が区画され、第２ピストン４０と第３ピストン５０とによって第３ロッド側室４が区画される。

第１ピストン３０は、筒状の第１本体部３１と、第１本体部３１の基端部から径方向外側に突出して形成されシリンダチューブ１０の内周面に摺接する円筒状の第１摺接部３２と、第１本体部３１の先端部から径方向内側に突出して形成され第２ピストン４０を摺動自在に支持する第１支持部３３と、第１摺接部３２の外周に設けられる第１ピストンリング３４と、を有する。

第１ロッド側室２は、シリンダチューブ１０と第１ピストン３０の第１本体部３１及び第１摺接部３２とによって区画される。第１本体部３１には、その内周面及び外周面に開口する第１連通ポート３０Ａが第１摺接部３２に隣接する位置に形成される。第１ロッド側室２は、第１連通ポート３０Ａを通じて第１ピストン３０の第１本体部３１の内側に連通する。より具体的には、第１ロッド側室２は、第２ピストン４０が最収縮位置にある状態において第１連通ポート３０Ａを通じて第２ロッド側室３と連通する。

第１摺接部３２は、シリンダチューブ１０の底部とシリンダヘッド１１との間で摺動する。第１ピストン３０は、第１摺接部３２がシリンダチューブ１０の底部に当接することで最収縮位置が規定され、シリンダヘッド１１に当接することで最伸長位置が規定される。

第１支持部３３には、その内周面及び第２ロッド側室３に開口する第２ロッド側ポート３３Ａが形成される。第１支持部３３の内周には、第２ピストン４０の外周との間の隙間を塞ぐシール部材（図示省略）が設けられる。

第１ピストンリング３４は、図２に示すように、合口隙間３４Ａを有して拡縮可能に形成される金属製のＣリング状部材である。第１ピストンリング３４の両端には、周方向に延びて互いに軸方向にずれる凸部３５，３６が形成される。第１ピストンリング３４は、シリンダチューブ１０の内周面によって拡張が規制され、収縮した状態で第１ピストン３０の第１摺動部３２の外周に取り付けられる（図１参照）。

第１ピストンリング３４は、図３に示すように、収縮した状態では、互いに軸方向に対向する凸部３５，３６の合わせ面３５Ａ，３６Ａが軸方向から接触して合口隙間３４Ａが閉じられる。これにより、第１摺接部３２の外周とシリンダチューブ１０の内周との間の隙間を通じた第１ロッド側室２とボトム側室１との連通が遮断される。なお、第１ピストンリング３４の合口隙間３４Ａの形状は、これに限らず、任意の形状とすることができる。

また、第１摺接部３２の外周には、シリンダチューブ１０の内周面に摺接するブッシュ（図示省略）が設けられる。ブッシュがシリンダチューブ１０の内周面に摺接することにより、第１ピストン３０がシリンダチューブ１０に摺動自在に支持される。

第１ピストン３０の基端部の内周面には、図４に示すように、第１環状凹部３７が形成される。第１環状凹部３７は、後述する第１スナップリング２５の外形に沿った曲面状（断面円弧状）に形成される。先端側（伸長方向側）の第１環状凹部３７の端部３７Ａと第１ピストン３０の内周面とは、第１傾斜部３８によって接続される。

第１環状凹部３７には、合口隙間（図示省略）を有して拡縮可能に形成される第１スナップリング２５が収容される。第１スナップリング２５は、収縮方向へ移動する第２ピストン４０に当接することで、第１ピストン３０の基端側の開口部からの第２ピストン４０の抜けを規制して、収縮方向への第２ピストン４０のストローク端を規定する。

第１傾斜部３８は、第１ピストン３０の中心軸に垂直な方向から傾斜して形成され伸長方向へ向かうにつれ内径が小さくなるテーパ面である。つまり、第１傾斜部３８は、第１ピストン３０の中心軸に垂直な垂直面を含まず、先端側から基端側に向かうにつれて内径が大きくなる。

第２ピストン４０は、第１ピストン３０と同様の構成を有する。具体的には、図１に示すように、第２ピストン４０は、筒状の第２本体部４１と、第２本体部４１の基端部から径方向外側に突出して形成され第１ピストン３０の内周面に摺接する円筒状の第２摺接部４２と、第２本体部４１の先端部から径方向内側に突出して形成されピストンロッド６０を摺動自在に支持する第２支持部４３と、第２摺接部４２の外周に設けられる第２ピストンリング４４と、を有する。

第２ロッド側室３は、第１ピストン３０の第１本体部３１及び第１支持部３３と第２ピストン４０の第２本体部４１及び第２摺接部４２との間に区画される。第２本体部４１には、内周面及び外周面に開口する第２連通ポート４０Ａが第２摺接部４２に隣接する位置に形成される。第２ロッド側室３は、第２連通ポート４０Ａを通じて第２ピストン４０の第２本体部４１の内側に連通する。より具体的には、第２ロッド側室３は、第３ピストン５０が最収縮位置にある状態において第２連通ポート４０Ａを通じて第３ロッド側室４に連通する。

第２摺接部４２は、第１スナップリング２５と第１ピストン３０の第１支持部３３との間で摺動する。第２ピストン４０は、第２摺接部４２が第１スナップリング２５に当接することで最収縮位置が規定され、第１ピストン３０の第１支持部３３に当接することで最伸長位置が規定される。

第２支持部４３には、その内周面及び第３ロッド側室４に開口する第３ロッド側ポート４３Ａが形成される。第２支持部４３の内周には、第２ピストン４０の外周との間の隙間を塞ぐシール部材（図示省略）が設けられる。

第２ピストンリング４４は、第１ピストンリング３４と同様に、合口隙間４４Ａを有して拡縮可能に形成される金属製のＣリング状部材である。第２ピストンリング４４は、第１ピストンリング３４の内周面によって拡張が規制され、収縮した状態で第２ピストン４０の第２摺接部４２の外周に取り付けられる。第２ピストンリング４４が設けられることにより、第２ピストン４０の第２摺接部４２の外周と第１ピストン３０の第１本体部３１の内周との間の隙間を通じた第２ロッド側室３とボトム側室１との連通が遮断される。なお、第２ピストンリング４４及び後述する第３ピストンリング５４は、大きさが異なる点を除き、第１ピストンリング３４と同様の構成を備えるため、詳細な形状の図示を省略し、図２において括弧内の符号で示す。第２ピストンリング４４及び第３ピストンリング５４は、第１ピストンリング３４と同様の構成に限らず、その他の任意の形状に形成してもよい。

第２摺接部４２の外周には、第１ピストン３０の内周面に摺接するブッシュ（図示省略）が設けられる。ブッシュが第１ピストン３０の内周面に摺接することにより、第２ピストン４０が第１ピストン３０に摺動自在に支持される。

第２ピストン４０の基端部の内周面には、第２環状凹部４７が形成される。第２環状凹部４７には、合口隙間（図示省略）を有して拡縮可能に形成される第２スナップリング２６が収容される。先端側の第２環状凹部４７の端部４７Ａと第１ピストン３０の内周面とは、第２傾斜部４８によって接続される。第２環状凹部４７、第２傾斜部４８、及び第２スナップリング２６は、第１環状凹部３７、第１傾斜部３８、及び第１スナップリング２５と大きさが異なるのみであり、その他の構成は同様である。このため、第２環状凹部４７、第２傾斜部４８、及び第２スナップリング２６については、図４において括弧内の符号で示し、詳細な説明は省略する。

第３ピストン５０は、第２ピストン４０の内周面に摺接する第３摺接部５１と、ピストンロッド６０が連結される連結部５２と、連結部５２に形成されるボトム側ポート５３と、第３摺接部５１の外周に設けられる第３ピストンリング５４と、を有する。

第３ロッド側室４は、第２ピストン４０の第２本体部４１及び第２支持部４３、第３ピストン５０、及びピストンロッド６０との間に区画される。

第３摺接部５１は、第２スナップリング２６と第２ピストン４０の第２支持部４３との間で摺動する。第３ピストン５０は、第３摺接部５１が第２スナップリング２６に当接することで最収縮位置が規定され、第２ピストン４０の第２支持部４３に当接することで最伸長位置が規定される。

第３ピストンリング５４は、第１，第２ピストンリング３４，４４と同様に、合口隙間５４Ａを有して拡縮可能に形成される金属製のＣリング状部材である（図２及び図３参照）。第３ピストンリング５４は、第２ピストンリング４４の内周面によって拡張が規制され、収縮した状態で第３ピストン５０の第３摺接部５１の外周に取り付けられる。第３ピストンリング５４が設けられることにより、第３ピストン５０の第３摺接部５１の外周と第２ピストン４０の第２本体部４１の内周との間の隙間を通じた第３ロッド側室４とボトム側室１との連通が遮断される。

また、第３摺接部５１の外周には、第２ピストン４０の内周面に摺接するブッシュ（図示省略）が設けられる。ブッシュが第２ピストン４０の内周面に摺接することにより、第３ピストン５０が第２ピストン４０に摺動自在に支持される。

ピストンロッド６０は、複数のボルト（図示省略）を介して第３ピストン５０の連結部５２に固定される。ピストンロッド６０は、第３ピストン５０と共にシリンダチューブ１０内を軸方向に移動する。ボトム側ポート５３は、連結部５２を軸方向に貫通してボトム側室１に開口する。

ピストンロッド６０には、第３ピストン５０のボトム側ポート５３を通じてボトム側室１に連通する第１給排通路６１と、第３ロッド側室４に連通する第２給排通路６２と、が形成される。第１，第２給排通路６１，６２を通じてボトム側室１及び第３ロッド側室４に作動油が給排される。

次に、ピストン部２０の組み立て方法について説明する。

ピストン部２０の組み立てでは、まず第２ピストン４０を第１ピストン３０に挿入する。具体的には、第２ピストン４０の外周に設けられた第２ピストンリング４４を収縮させながら第１ピストン３０の基端側の開口から第２ピストン４０を挿入する。第１ピストン３０の内側に挿入された第２ピストンリング４４は、第１ピストン３０の内周面によって拡張が規制された収縮状態となる。よって、第２ピストンリング４４の合口隙間が閉じられて（図３参照）、第１ピストン３０の内周面と第２ピストン４０の外周面との間の隙間が封止される。

ここで、本発明の理解を容易にするために、図９を参照して、本発明の比較例に係る油圧シリンダ２００について説明する。

比較例に係る油圧シリンダ２００では、図９に示すように、第１ピストン３０の内周面に第１傾斜部３８が形成されず、第１環状凹部１３７と第１ピストン３０の内周面とは、直接接続される。

このため、油圧シリンダ２００では、第２ピストンリング４４と共に第２ピストン４０を第１ピストン３０に挿入する過程において、第２ピストンリング４４が第１環状凹部１３７に対向すると、その弾性力によって第２ピストンリング４４がわずかに拡張することがある。このように、第２ピストンリング４４が拡張すると、第２ピストンリングが第１環状凹部１３７の伸長方向側の端部に引っかかってしまう。これにより、第２ピストン４０をそれ以上第１ピストン３０に挿入することが困難になり、組み立て性が悪化する。

これに対し、油圧シリンダ１００では、図５に示すように、第２ピストン４０を第１ピストン３０に挿入する過程において、第２ピストン４０の外周に設けられた第２ピストンリング４４は、第１環状凹部３７に対向してわずかに拡張すると、第１傾斜部３８に当接する。よって、この状態からさらに第２ピストン４０を第１ピストン３０に挿入しても、第２ピストンリング４４は第１傾斜部３８によって収縮させられて第１ピストン３０の内周面へと案内される。このため、第２ピストンリング４４が第１環状凹部３７に対向しても第１環状凹部３７に引っかかることがなく、第２ピストン４０をスムーズに第１ピストン３０に挿入することができる。したがって、油圧シリンダ１００の組み立て性を向上させることができる。なお、第１スナップリング２５には、伸長方向への力が作用しないため、第１スナップリング２５が第１傾斜部３８によって収縮させられて伸長方向へ向かい、第１ピストン３０の内周面へと案内されることはない。つまり、第１傾斜部３８によって第１スナップリング２５が第１環状凹部３７から脱落することはない。

また、比較例に係る油圧シリンダ２００では、図９に示すように、第２ピストンリング４４の軸方向の幅Ｗ２が第１スナップリング２５の直径Ｌよりも小さい場合には、第１ピストン３０への挿入過程において、第２ピストンリング４４の軸方向全体が第１ピストン３０の内周面に対向せずに第１環状凹部１３７に対向する状態が生じる。この場合には、第２ピストンリング４４が拡張すると、第１環状凹部３７内に完全に収容され、それ以上の挿入が困難となる。

これに対し、油圧シリンダ１００では、図５に示すように、先端側の第１環状凹部３７の端部３７Ａ、言い換えれば、第１環状凹部３７と第１傾斜部３８との境界部からの軸方向に沿った第１環状凹部３７の幅Ｗ１は、第２ピストンリング４４の軸方向の幅Ｗ２よりも小さくなるように形成される。また、第２ピストンリング４４の軸方向の幅Ｗ２は、第１スナップリング２５の直径Ｌ（図４参照）、言い換えると、第１環状凹部３７の曲率半径の２倍（曲率直径）よりも小さい。

このため、第２ピストンリング４４が第１ピストン３０の内周面に対向しなくなっても、第２ピストンリング４４の先端側の一部は、第１傾斜部３８に対向するため、全体が第１環状凹部３７に収容されることがない。よって、より確実に第２ピストン４０を第１ピストンに挿入することができる。

第２ピストン４０が第１環状凹部３７を超えるまで第１ピストン３０に挿入されると、第１環状凹部３７に第１スナップリング２５が取り付けられる。これにより、第１ピストン３０と第２ピストン４０との組立が完了する（図４に示す状態）。このように、第１ピストン３０と第２ピストン４０との関係においては、第１ピストン３０が「外側ピストン」に相当し、第２ピストン４０が「内側ピストン」に相当する。

次に、第１ピストン３０及び第２ピストン４０の組立体と第３ピストン５０とを組み立てる。具体的には、第１ピストン３０と第２ピストン４０との組立と同様に、第３ピストン５０の外周に設けられた第３ピストンリング５４を収縮させながら第２ピストン４０の基端側の開口から第３ピストン５０を挿入する。これにより、第３ピストンリング５４の合口隙間５４Ａが閉じられて（図３参照）、第２ピストン４０の内周面と第３ピストン５０の外周面との間の隙間が封止される。

第２ピストン４０にも、第２環状凹部４７と第２ピストン４０の内周面とを接続する第２傾斜部４８が形成されるため、第１ピストン３０と第２ピストン４０との組立と同様に、第２ピストン４０への第３ピストン５０の挿入過程においても、第３ピストンリング５４が第２環状凹部４７に引っかかることがない。よって、第３ピストン５０を第２ピストン４０にスムーズに挿入することができる。

第３ピストン５０が第２ピストン４０の第２環状凹部４７を超えるまで第２ピストン４０に挿入されると、第２環状凹部４７に第２スナップリング２６が取り付けられる。これにより、第１ピストン３０及び第２ピストン４０の組立体と第３ピストン５０との組立が完了する。このように、第２ピストン４０と第３ピストン５０との関係においては、第２ピストン４０が「外側ピストン」に相当し、第３ピストン５０が「内側ピストン」に相当する。つまり、第２ピストン４０は、「内側ピストン」及び「外側ピストン」の両方の機能を有するものである。

第１，第２，第３ピストン３０，４０，５０の組み立てが完了すると、ピストンロッド６０が第３ピストン５０に連結される。次に、第１ピストンリング３４を収縮させつつ、第１，第２，第３ピストン３０，４０，５０とピストンロッド６０との組立体をシリンダチューブ１０の開口部から挿入してシリンダチューブ１０内に収容する。次に、シリンダチューブ１０の開口部にシリンダヘッド１１を取り付けて、油圧シリンダ１００の組み立てが完了する。

次に、図１及び図６から図８を参照して、油圧シリンダ１００の作動について説明する。

油圧シリンダ１００が伸長作動する際には、第１給排通路６１を通じてポンプ等の油圧源（図示省略）からボトム側室１に作動油が供給され、第１，第２，第３ロッド側室２，３，４の作動油が第２給排通路６２を通じてタンク（図示省略）に排出される。油圧シリンダ１００の伸長作動では、第１ピストン３０、第２ピストン４０、第３ピストン５０の順番で、順次伸長方向へ移動する。以下、油圧シリンダ１００の伸長作動について、具体的に説明する。

図１に示す最収縮状態から伸長作動する際には、第１給排通路６１及びボトム側ポート５３を通じてボトム側室１及びボトム凹部１０Ａに作動油が供給される。ここで、ボトム側室１の圧力を受ける受圧面積は、第１ピストン３０が最も大きく、第３ピストン５０が最も小さく形成される。つまり、内側のピストンほど小さい。よって、最収縮状態から伸長作動する際には、まず、第１ピストン３０が伸長方向へ移動する。この際、第２，第３ピストン４０，５０は、第１ピストン３０に対して相対移動せずに第１ピストン３０と共に移動する。

第１ピストン３０が第２ピストン４０及び第３ピストン５０と共に伸長方向へ移動すると、第１ロッド側室２の作動油が、第１連通ポート３０Ａ、第２ロッド側室３、第２連通ポート４０Ａ、及び第３ロッド側室４を通じて第２給排通路６２に導かれ、第１ロッド側室２から排出される。

図６に示すように、第１ピストン３０がシリンダヘッド１１に当接する第１ピストン３０の伸長ストローク端まで移動すると、第１ロッド側ポート１１Ａは第１連通ポート３０Ａに連通する。第１ピストン３０が伸長ストローク端まで移動すると、ボトム側室１の圧力によって第３ピストン５０よりも受圧面積が大きい第２ピストン４０が伸長方向へと移動する。この際、第３ピストン５０は、第２ピストン４０に対して相対移動せずに第２ピストン４０と共に移動する。

第２ピストン４０が第３ピストン５０と共に移動すると、第２ロッド側室３の作動油が、第２連通ポート４０Ａ及び第３ロッド側室４を通じて第２給排通路６２に導かれ、第２ロッド側室３から排出される。

第２ピストン４０は、伸長方向への移動により、第１ピストン３０に形成される第１連通ポート３０Ａの内側を通過する。この際、第２ピストンリング４４は金属製であるため、第１連通ポート３０Ａの内側を通過することによる損傷が防止される。

図７に示すように、第２ピストン４０が第１ピストン３０の第１支持部３３に当接する伸長ストローク端まで移動すると、第２ロッド側ポート３３Ａが第２連通ポート４０Ａに連通する。

第２ピストン４０が第１ピストン３０の第１支持部３３に当接する伸長ストローク端まで移動すると、ボトム側室１の圧力を受けて第３ピストン５０がピストンロッド６０と共に伸長方向へ移動する。

第３ピストン５０が伸長方向へ移動すると、第３ロッド側室４の作動油が第２給排通路６２を通じて排出される。第３ピストン５０は、ボトム側室１の圧力を受けて第２ピストン４０の第２支持部４３に当接するまで移動する。このようにして、図８に示すように、油圧シリンダ１００は最伸長状態となる。

油圧シリンダ１００が収縮作動する際には、第２給排通路６２を通じて油圧源から第１，第２，第３ロッド側室２，３，４に作動油が供給され、ボトム側室１の作動油が第１給排通路６１を通じてタンクに排出される。油圧シリンダ１００の収縮作動では、第３ピストン５０、第２ピストン４０、第１ピストン３０の順番で、順次収縮方向へ移動する。以下、油圧シリンダ１００の収縮作動について、具体的に説明する。

図８に示す最伸長状態から伸長作動する際には、第２給排通路６２を通じて第２ピストン４０の第３ロッド側ポート４３Ａに作動油が供給される。第３ロッド側ポート４３Ａの作動油の圧力が第３ピストン５０に作用することにより、ピストンロッド６０と共に第３ピストン５０が収縮方向へ移動する。収縮方向への第３ピストン５０の移動に伴い、第３ロッド側室４が拡張すると共にボトム側室１が収縮してボトム側室１の作動油がボトム側ポート５３及び第１給排通路６１を通じて排出される。

図７に示すように、第３ピストン５０が第２ピストン４０の内側の第２スナップリング２６に当接する収縮ストローク端まで移動すると、第２ロッド側ポート３３Ａが第２連通ポート４０Ａを通じて第３ロッド側室４に連通する。これにより、第２給排通路６２から第２ロッド側ポート３３Ａに導かれる作動油の圧力を受けて、第２ピストン４０が収縮方向へ移動する。収縮方向への第２ピストン４０の移動に伴い、第２ロッド側室３が拡張すると共にボトム側室１がさらに収縮してボトム側室１から第１給排通路６１を通じて作動油が排出される。

図６に示すように、第２ピストン４０が第１ピストン３０の内側の第１スナップリング２５に当接する収縮ストローク端まで移動すると、第１ロッド側ポート１１Ａが第１連通ポート３０Ａを通じて第２ロッド側室３に連通する。これにより、第２給排通路６２から第１ロッド側ポート１１Ａに導かれる作動油の圧力を受けて、第１ピストン３０が収縮方向へ移動する。収縮方向への第１ピストン３０の移動に伴い、第１ロッド側室２が拡張すると共に、ボトム側室１がさらに収縮してボトム側室１から第１給排通路６１を通じて作動油が排出される。第１ピストン３０は、シリンダチューブ１０の底部に当接するまで移動する。このようにして、図１に示すように、油圧シリンダ１００は最収縮状態となる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、油圧シリンダ１００は、シリンダチューブ１０の内側に３つのピストン（第１ピストン３０，第２ピストン４０，第３ピストン５０）が径方向に重なって設けられる３段式の油圧シリンダ１００である。これに対し、油圧シリンダ１００は、シリンダチューブ１０の内側に２つのピストンが径方向に重なって設けられる２段式の油圧シリンダ１００でもよい。また、油圧シリンダ１００は、シリンダチューブ１０の内側に４つ以上のピストンが径方向に重なって設けられるものでもよい。これらの場合であっても、径方向に重なる２つのピストンのうち外側に設けられるピストン（外側ピストン）に傾斜部を形成することにより、内側のピストン（内側ピストン）を外側ピストンに挿入し易くなるため、油圧シリンダ１００の組み立て性を向上させることができる。

また、上記実施形態では、外側ピストンに相当する第１ピストン３０及び第２ピストン４０のそれぞれに第１傾斜部３８及び第２傾斜部４８が形成される。外側ピストンに相当するピストンのすべてに傾斜部を形成することが望ましいが、外側ピストンに相当する一部のピストンにのみ傾斜部を形成するものでもよい。この場合であっても、傾斜部が形成されない場合と比較して、油圧シリンダ１００の組み立て性を向上させることができる。

また、上記実施形態では、第１，第２傾斜部３８，４８は、テーパ面として形成される。これに対し、第１，第２傾斜部３８，４８は、テーパ面に限らず、例えば、曲面に形成されてもよい。第１，第２傾斜部３８，４８は、第２，第３ピストン４０，５０の挿入を規制せず、第２，第３ピストンリング４４，５４が拡張して第１，第２環状凹部３７，４７内に進入した場合であっても、第２，第３ピストンリング４４，５４を第１，第２ピストン３０，４０の内周面に案内するものであれば、任意の形状に形成することができる。

また、上記実施形態では、第２ピストンリング４４の軸方向の幅Ｗ２が第１スナップリング２５の直径Ｌよりも小さい。これに対し、第２ピストンリング４４の軸方向の幅Ｗ２は、第１スナップリング２５の直径Ｌ以上であってもよい。第２ピストンリング４４の軸方向の幅Ｗ２が第１スナップリング２５の直径Ｌ以上である場合には、第２ピストンリング４４が第１環状凹部３７に完全に収容されるおそれは低いが、第２ピストンリング４４の先端側の一部が拡張して第１環状凹部３７に引っかかる可能性はある。よって、このような場合であっても、第１傾斜部３８を設けることにより、第２ピストンリング４４と第１環状凹部３７との引っかかりを防止して、第２ピストン４０を第１ピストンにより確実に挿入することができる。したがって、油圧シリンダ１００の組み立て性を向上させることができる。同様に、第３ピストンリング５４の軸方向の幅が第２スナップリング２６の直径以上であっても、油圧シリンダ１００の組み立て性を向上させることができる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

油圧シリンダ１００では、第１ピストン３０への第２ピストン４０の挿入過程と第２ピストン４０への第３ピストン５０の挿入過程とにおいて、第２，第３ピストンリング４４，５４が第１，第２環状凹部３７，４７に対向して拡張しても、さらに伸長方向に向けて挿入することにより、第１，第２傾斜部３８，４８によって第２，第３ピストンリング４４，５４が収縮されて第１，第２ピストン３０，４０の内周面へ案内される。このように、第２，第３ピストンリング４４，５４が第１，第２環状凹部３７，４７に対向しても第１，第２環状凹部３７，４７に引っかかることがなく、第２，第３ピストン４０，５０をスムーズに第１，第２ピストン３０，４０に挿入することができる。したがって、油圧シリンダ１００の組み立て性を向上させることができる。

また、油圧シリンダ１００では、第１，第２環状凹部３７，４７における先端側（伸長方向側）の端部３７Ａ，４７Ａからの軸方向に沿った幅Ｗ１は、第２，第３ピストンリング４４，５４の軸方向の幅Ｗ２よりも小さくなるように形成される。これにより、第２，第３ピストンリング４４，５４は、第１，第２環状凹部３７，４７に対向して拡張しても第１，第２傾斜部３８，４８に当接し、第１，第２環状凹部３７，４７内に完全に収容されることがない。よって、第２，第３ピストンリング４４，５４が第１，第２環状凹部３７，４７に引っかかることがより確実に防止され、油圧シリンダ１００の組み立て性をさらに向上させることができる。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

油圧シリンダ１００は、シリンダチューブ１０と、シリンダチューブ１０の内側に、軸方向に移動自在に設けられるピストン部２０と、を備え、ピストン部２０は、筒状の外側ピストン（第１ピストン３０，第２ピストン４０）と、外側ピストン（第１ピストン３０，第２ピストン４０）の内周面に沿って摺動する内側ピストン（第２ピストン４０，第３ピストン５０）と、合口隙間を有して拡縮可能に形成されると共に内側ピストン（第２ピストン４０，第３ピストン５０）の外周に設けられ外側ピストン（第１ピストン３０，第２ピストン４０）の内周と内側ピストン（第２ピストン４０，第３ピストン５０）の外周と間の隙間を封止するピストンリング（第２ピストンリング４４，第３ピストンリング５４）と、外側ピストン（第１ピストン３０，第２ピストン４０）の内周面に形成される環状凹部（第１環状凹部３７，第２環状凹部４７）と、環状凹部（第１環状凹部３７，第２環状凹部４７）に収容され収縮方向への内側ピストン（第２ピストン４０，第３ピストン５０）のストローク端を規定するスナップリング（第１スナップリング２５，第２スナップリング２６）と、を備え、伸長方向側の環状凹部（第１環状凹部３７，第２環状凹部４７）の端部３７Ａ，４７Ａと外側ピストン（第１ピストン３０，第２ピストン４０）の内周面とは、傾斜部（第１傾斜部３８，第２傾斜部４８）を介して接続される。

この構成では、外側ピストン（第１ピストン３０，第２ピストン４０）への内側ピストン（第２ピストン４０，第３ピストン５０）の挿入過程において、ピストンリング（第２ピストンリング４４，第３ピストンリング５４）が環状凹部（第１環状凹部３７，第２環状凹部４７）に対向して拡張しても、さらに伸長方向に向けて挿入することにより、傾斜部（第１傾斜部３８，第２傾斜部４８）によってピストンリング（第２ピストンリング４４，第３ピストンリング５４）が収縮されて外側ピストン（第１ピストン３０，第２ピストン４０）の内周面へ案内される。このように、ピストンリング（第２ピストンリング４４，第３ピストンリング５４）が環状凹部（第１環状凹部３７，第２環状凹部４７）に対向しても環状凹部（第１環状凹部３７，第２環状凹部４７）に引っかかることがなく、内側ピストン（第２ピストン４０，第３ピストン５０）をスムーズに外側ピストン（第１ピストン３０，第２ピストン４０）に挿入することができる。したがって、油圧シリンダ１００の組み立て性が向上する。

また、油圧シリンダ１００では、伸長方向側の環状凹部（第１環状凹部３７，第２環状凹部４７）の端部からの軸方向に沿った環状凹部（第１環状凹部３７，第２環状凹部４７）の幅は、ピストンリング（第２ピストンリング４４，第３ピストンリング５４）の軸方向の幅よりも小さい。

また、油圧シリンダ１００では、ピストンリング（第２ピストンリング４４，第３ピストンリング５４）の軸方向の幅Ｗ２が、スナップリング（第１スナップリング２５，第２スナップリング２６）の直径Ｌよりも小さい。

これらの構成によれば、ピストンリング（第２ピストンリング４４，第３ピストンリング５４）は、環状凹部（第１環状凹部３７，第２環状凹部４７）に対向して拡張しても傾斜部（第１傾斜部３８，第２傾斜部４８）に当接し、環状凹部（第１環状凹部３７，第２環状凹部４７）内に完全に収容されることがない。よって、ピストンリング（第２ピストンリング４４，第３ピストンリング５４）が環状凹部（第１環状凹部３７，第２環状凹部４７）に引っかかることがより確実に防止され、油圧シリンダ１００の組み立て性をさらに向上させることができる。

また、油圧シリンダ１００では、傾斜部（第１傾斜部３８，第２傾斜部４８）は、伸長方向へ向かうにつれ内径が小さくなるテーパ面であり、環状凹部（第１環状凹部３７，第２環状凹部４７）が、スナップリング（第１スナップリング２５，第２スナップリング２６）の外形に沿った曲面状に形成される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１０…シリンダチューブ、２０…ピストン部、２５…第１スナップリング（スナップリング）、２６…第２スナップリング（スナップリング）、３０…第１ピストン（外側ピストン）、３７…第１環状凹部（環状凹部）、３７Ａ…伸長方向側の端部、３８…第１傾斜部（傾斜部）、４０…第２ピストン（内側ピストンかつ外側ピストン）、４４…第２ピストンリング（ピストンリング）、４４Ａ…合口隙間、４７…第２環状凹部（環状凹部）、４７Ａ…伸長方向側の端部、４８…第２傾斜部（傾斜部）、５０…第３ピストン（内側ピストン）、５４…第３ピストンリング（ピストンリング）、５４Ａ…合口隙間、１００…油圧シリンダ（多段式流体圧シリンダ）

Claims (4)

1. シリンダチューブと、
   前記シリンダチューブの内側に、軸方向に移動自在に設けられるピストン部と、を備え、
   前記ピストン部は、
   筒状の外側ピストンと、
   前記外側ピストンの内周面に沿って摺動する内側ピストンと、
   合口隙間を有して拡縮可能に形成されると共に前記内側ピストンの外周に設けられ前記外側ピストンの内周と前記内側ピストンの外周と間の隙間を封止するピストンリングと、
   前記外側ピストンの内周面に形成される環状凹部と、
   前記環状凹部に収容され収縮方向への前記内側ピストンのストローク端を規定するスナップリングと、を備え、
   伸長方向側の前記環状凹部の端部と前記外側ピストンの内周面とは、傾斜部を介して接続されることを特徴とする多段式流体圧シリンダ。
2. 伸長方向側の前記環状凹部の前記端部からの軸方向に沿った前記環状凹部の幅は、前記ピストンリングの軸方向の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の多段式流体圧シリンダ。
3. 前記ピストンリングの軸方向の幅は、前記スナップリングの直径よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の多段式流体圧シリンダ。
4. 前記傾斜部は、伸長方向へ向かうにつれ内径が小さくなるテーパ面であり、
   前記環状凹部は、前記スナップリングの外形に沿った曲面状に形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の多段式流体圧シリンダ。

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