JP3848658B2

JP3848658B2 - 油圧シリンダ

Info

Publication number: JP3848658B2
Application number: JP2004120734A
Authority: JP
Inventors: 康雄辻濱
Original assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2024-04-15
Also published as: JP2005299890A

Description

本発明は、油圧シリンダに関し、特にラム式の油圧シリンダの構造に関するものである。

従来、例えば貨物車輌においては、その荷台と地上との間で積荷の積降ろしを行うために当該荷台の後部に荷受台昇降装置が設けられている。

この荷受台昇降装置は、荷台の後部にリンク機構を介して荷受台が水平状態を保持して昇降自在に設けられており、走行時等には、荷台の後部において油圧シリンダを伸長作動させることにより荷受台を水平位置から起立位置に回動させて格納するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、上述したように荷受台を水平位置と起立位置との間で回動させる油圧シリンダは以下のように構成されていた。

図７は、従来の油圧シリンダの構造を示している。

この油圧シリンダ１は、シリンダ本体２と、このシリンダ本体２内を軸方向に摺動自在に設けられたピストン３と、ピストン３に連結された伸縮ロッド４とを備えてなるものである。

具体的には、シリンダ本体２は、その一端部に連結ロッド２１が当該シリンダ本体２と同軸上に延設されるとともに、他端部には後述するように伸縮ロッド４が摺動自在に貫通配置されたヘッドカバー２２が設けられている。ヘッドカバー２２の内周面にはパッキン２３が設けられており、ヘッドカバー２２と伸縮ロッド４間とをシールしている。

ピストン３は、シリンダ本体２の内周面との間に若干の隙間Ｓ１を以て摺動自在に嵌め込まれており、その一端面（図７において左端面）に伸縮ロッド４の一端部が連結されている。

伸縮ロッド４は、前記シリンダ本体２内に同軸上に配置されるとともに、その他端部が上記ヘッドカバー２２を貫通して突出配置されている。つまり、伸縮ロッド４は、シリンダ本体２内におけるピストン３の移動に伴って、シリンダ本体２から突出した部分４１が当該シリンダ本体２に対して伸縮作動するようになされている。

また、この伸縮ロッド４内は、中空状に形成されており、前記ピストン３寄りの周面には伸縮ロッド４内からシリンダ本体２内に連通するオリフィス４２が設けられている。このオリフィス４２は、その径が例えば１mm程度に形成されている。また、伸縮ロッド４の他端部には、圧油給排用の給排口４３が設けられ、当該給排口４３に図示しない油圧ホースが連結され、この油圧ホースを通じて圧油の給排を行うようにしている。

さらに、シリンダ本体２内にはスプリング４４が伸縮ロッド４の外周面に外嵌された形でヘッドカバー２２側に配置されている。

次に、このような構造になされた油圧シリンダの伸縮動作について説明する。

まず、ピストン３がシリンダ本体２内において一端部側に配置されて伸縮シリンダ４が縮退した状態において、図示しない油圧ポンプにより油圧ホースを通じて給排口４３から伸縮シリンダ４内に圧油を供給する。

このように供給された圧油は伸縮シリンダ４内からオリフィス４２を通じてシリンダ本体２内のロッド側室２ａ内に供給され、続いてこのロッド側室２ａからピストン３の外周面とシリンダ本体２の内周面との間に形成された隙間Ｓ１を通じてピストン側室２ｂに導入される。

これによりピストン３は、シリンダ本体２内を他端部側（図５において左側）に移動し、この移動に伴って伸縮ロッド４の他端部が伸長する。

続いて、図８に示すようにオリフィス４２が設けられた部分がヘッドカバー２２の一端面（図８において右端面）２２ａに達すると、当該オリフィス４２がヘッドカバー２２によって徐々に閉塞されることになる。このようにしてオリフィス４２が閉塞されることで、当該オリフィス４２を通過する圧油が徐々に絞られ、これによってロッド側室２ａから隙間Ｓ１を通じてピストン側室２ｂに供給される圧油も減少する。つまり、オリフィス４２が図８に示すようにヘッドカバー２２の一端面２２ａに達した位置から伸縮ロッド４の伸長動作が徐々に減速される。

そして、オリフィス４２全体が図９に示すようにヘッドカバー２２内に完全に配置されると、ここからは伸縮ロッド４の外周面とヘッドカバー２２の内周面との間に生じている微小隙間Ｓ２（図１０参照）を通じてオリフィス４２からロッド側室２ａ内に圧油が供給される。

これによりロッド側室２ａから隙間Ｓ１を通じてピストン側室２ｂに供給される圧油が少量の一定量となり、この結果、伸縮ロッド４は図９に示す位置から減速された一定速度で伸長して図１０に示すように最も伸長するストロークエンドに達する。

つまり、油圧シリンダ１の伸長動作は、まず、オリフィス４２がヘッドカバー２２に達するまでは、伸縮ロッド４が通常の一定速度で伸長し、オリフィス４２がヘッドカバー２２に達して当該ヘッドカバー２２内に完全に配置されるまでは伸縮ロッド４が徐々に減速しながら伸長し、オリフィス４２がヘッドカバー２２内に完全に配置されてからは伸縮ロッド４が減速された一定速度で伸長することになる。

また、油圧シリンダ１が縮退する場合には、圧油が上述とは逆に流れることにより、前述とは逆に縮退初期段階で減速した状態で縮退作動し、続いて通常の速度で縮退することになる。

なお、伸縮ロッド４の伸長動作時には、ピストン３が所定の位置まで移動するとスプリング４４と当接し、ここからはこのスプリング４４の付勢力に抗しながらピストン３が移動することから、上述したオリフィス４２等による減速効果とともに、このスプリング４４による減速効果も付与される。

従って、図１１に示すように図示しないリンク機構側の支持部材Ａに荷受台Ｂを枢支点Ｂ１を中心にして回動自在に取付けるとともに、油圧シリンダ１を支持部材Ａと荷受台Ｂとに亘って取付ける。具体的には、シリンダ本体２の一端部から延設された連結ロッド２１の先端部を荷受台Ｂの途中部に回動自在に連結するとともに、伸縮ロッド４の先端部を支持部材Ａに回動自在に連結する。

このように油圧シリンダ１を取付けて当該油圧シリンダ１の伸縮ロッド４を前述したように伸長させることで、水平状態に配置された荷受台Ｂは通常の速度で上方へ回動する。そして、オリフィス４２がヘッドカバー２２に達した図１１に二点鎖線で示す位置からは図１２に一点鎖線で示す位置まで徐々に減速しながらやや回動し、この位置からは減速した略一定（スプリング４４の圧縮に伴う減速効果が付与されるため、厳密には一定ではない）の速度で回動しながら図１２に示すように起立状態に配置されて格納される。
実開平３−６３４２６号公報

しかしながら、上記従来の油圧シリンダの構造では、上述したように伸長最終段階での減速は、伸縮ロッド４の外周面とヘッドカバー２２の内周面との間に生じている微小隙間Ｓ２を流れる圧油の量によって決定されることになる。ところで、上記微小隙間Ｓ２は、ヘッドカバー２２に伸縮ロッド４を嵌め合わせる寸法公差により形成されるものである。つまり、ヘッドカバー２２と伸縮ロッド４との寸法精度のバラツキにより微小隙間Ｓ２の大きさにバラツキが生じると、伸長最終段階での減速速度にも各油圧シリンダごとでバラツキが生じることになり、製造する各油圧シリンダについて減速時の速度を一定にすることが困難であった。

この結果、このような油圧シリンダで作動させる作動機器の作動制御にもバラツキが生じるという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、同様な各油圧シリンダについて、構造が簡単で、しかも伸長最終段階での減速速度のバラツキを無くし、これら油圧シリンダで作動する作動機器間でバラツキのない作動制御を行うことができる油圧シリンダを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明の油圧シリンダは、シリンダ本体と、シリンダ本体内に移動自在に設けられたピストンと、ピストンに連結され、先端がシリンダ本体から突出配置された中空状の伸縮ロッドと、シリンダ本体内において上記伸縮ロッドに摺動自在に外嵌され、シリンダ本体から所定長さ突出可能に配置されたスライドピストンと、伸縮ロッド内に圧油を給排する給排手段とを備え、上記ピストンには、ロッド側室とピストン側室とを連通する通孔が設けられるとともに、伸縮ロッド内とピストン側室との間で一定量の圧油を給排する第１オリフィスが設けられ、一方、上記伸縮ロッドの途中部には、上記第１オリフィスよりもオリフィス径が大きく、当該伸縮ロッド内とロッド側室との間で一定量の圧油を給排する第２オリフィスが設けられ、さらに、上記スライドピストンのピストン側端面に形成されたフランジ部の内周面には、伸縮ロッドが所定長さ伸長した際に上記第２オリフィスによる圧油の給排を阻止するパッキンが設けられたものである。

請求項２に係る発明の油圧シリンダは、前記ピストンには、ピストン側室から伸縮ロッド内への圧油の流入のみを許容する逆止弁が設けられたものである。

本発明によれば、伸縮ロッドが所定長さ伸長した際に、第２オリフィスによる圧油の給排をパッキンで阻止し、ピストンに設けた第１オリフィス（第２オリフィスよりもオリフィス径が小さい）のみによる圧油の給排により伸縮ロッドを伸縮させることで、簡単な構造によって、伸縮ロッドの減速を第１オリフィスに見合う一定速度に容易に設定することができ、同様な油圧シリンダを多数製造しても、各油圧シリンダ間での減速速度のバラツキを無くすことができ、当該各油圧シリンダを一定の高い精度で製造することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の油圧シリンダの構造を示している。なお、「従来の技術」の欄で説明した油圧シリンダと同様な部材については当該部材と同符号を付して詳細な説明は省略する。

この油圧シリンダ１０は、前述した油圧シリンダ１と同様なシリンダ本体２と、このシリンダ本体２内を軸方向に移動自在に設けられたピストン３と、ピストン３に連結された伸縮ロッド４と、伸縮ロッド４に摺動自在に外嵌されたスライドピストン５とを備えてなるものである。

ピストン３には、その軸芯方向に通孔３１及びオリフィス３２が形成されている。通孔３１は、ピストン３の外側寄りにロッド側室２ａとピストン側室２ｂとを連通するように形成されている。オリフィス３２は、後述する中空状の伸縮ロッド４の内部とピストン側室２ｂとを連通するように、その径が例えば０．５mm程度に形成されている。

また、ピストン３には、上記オリフィス３２の他に上記伸縮ロッド４の内部とピストン側室２ｂとを連通するようにオリフィス３３が設けられている。このオリフィス３３には逆止弁３３ａが介装されており、ピストン側室２ｂから伸縮ロッド４内への圧油の流入のみを許容して、伸縮ロッド４内からピストン側室２ｂへの圧油の流入を阻止するようにしている。

伸縮ロッド４内は、中空状に形成されており、前記ピストン３寄りの周面には伸縮ロッド４内からシリンダ本体２内のロッド側室２ａに連通するオリフィス４５が設けられている。このオリフィス４５は、その径が例えば２mm程度に形成されており、同じ円周位置に適数個（例えば９０°間隔で４個）設けられている。

そして、シリンダ本体２から突出した伸縮ロッド４の先端には、連結ロッド４６が一体的に且つ伸縮ロッド４と同軸上に連結されている。この連結ロッド４６には、圧油給排用の給排口４７が設けられ、該給排口４７が内部に形成された給排路４８を通じて上記伸縮ロッド４内に連通されている。これら給排口４７と給排路４８とにより給排手段を構成しており、給排路４８には当該給排路４８を開閉する電磁弁４８ａが介装されている。

上記給排口４７には図示しない油圧ホースが連結され、この油圧ホースを通じて圧油の給排を行うようにしている。

一方、前記スライドピストン５は、ピストン３側端面に形成されたフランジ部５１がシリンダ本体２の内面に摺動自在に配置されるとともに、その外周面途中部がヘッドカバー２２に摺動自在に嵌挿された状態で前記伸縮ロッド４と同軸上に配置されている。

スライドピストン５の先端部は、ヘッドカバー２２から外方に突出配置されており、シリンダの伸長動作時にはフランジ部５１がヘッドカバー２２の内面に形成された段差部２５に当接するまで前記連結ロッド４６に当接した状態で外方に突出するようになされている。

そして、このスライドピストン５のフランジ部５１の内周面には、パッキン５２が設けられており、当該パッキン５２によってスライドピストン５と伸縮ロッド４間をシールするようにしている。

また、ヘッドカバー２２から突出したスライドピストン５の先端部にはストッパリング５３が設けられている。

さらに、シリンダ本体２内における伸縮ロッド４の途中部外周にはスプリング７が介装れている。

次に、このような構造になされた本発明の油圧シリンダの伸縮動作について説明する。

まず、図１に示すようにピストン３がシリンダ本体２内において一端部側に配置されて伸縮ロッド４が最も縮退した状態において、図示しない油圧ポンプにより油圧ホース、給排口４７、給排路４８を通じて伸縮ロッド４内に圧油を供給する。

そして、伸縮ロッド４内に供給された圧油はオリフィス４５を通じてロッド側室２ａに供給され、このようにロッド側室２ａ供給された圧油が、まず伸縮ロッド４よりも大径のスライドピストン５に作用して当該スライドピストン５が図１において左側に移動する。これによりスライドピストン５が連結ロッド４６を介して伸縮ロッド４とともにシリンダ本体２に対して当該スライドピストン５のフランジ部５１が段差部２５に当接する位置まで伸長する（図２参照）。

このようにしてスライドピストン５が伸長動作を終了すると、今度は供給する圧油がスライドピストン５よりも小径の伸縮ロッド４に作用して当該伸縮ロッド４だけが伸長する。この場合、シリンダ本体２内での油の流れが早くなることから伸縮ロッド４は、上述したスライドピストン５の伸長速度よりも早く伸長する。

そして、伸縮ロッド４の伸長によりオリフィス４５がパッキン５２に達して図３に示すように左側に通過すると、このオリフィス４５を通じての伸縮ロッド４内からロッド側室２ａへの圧油の供給がパッキン５２によって阻止される。従って、伸縮ロッド４内に供給される圧油はオリフィス３２のみを通じてピストン側室２ｂに流入することになり、これによりオリフィス４５がパッキン５２を通過した伸長最終段階では伸縮ロッド４の伸長がオリフィス３２を通過する流量に見合うだけ十分に減速された状態で当該伸縮ロッド４がストロークエンドまで伸長することになる。

つまり、油圧シリンダ１０の伸長動作は、まず、スライドピストン５が伸長を終了する図２に示す位置まではややゆっくりと伸長し、続いてオリフィス４５がパッキン５２を通過する図３に示す位置までは早く伸長し、オリフィス４５がパッキン５２を通過してからはオリフィス３２を通過する流量に見合う分だけ上記スライドピストン５が伸長を終了するまでの速度よりも十分に減速された状態で伸長する、３段階の速度で行われることになる。

なお、上述した伸縮ロッド４の伸長時において、実際にはその途中位置でピストン３が伸縮ロッド４に介装されたスプリング７に当接してこのスプリング７を圧縮しながら移動するため、スプリング７の作用も伸縮ロッド４の伸長動作の減速に寄与することになる。

また、油圧シリンダ１０が縮退する場合には、圧油が上述とは逆に流れるが、この際、圧油はオリフィス３３を通じて逆止弁３３ａを開き、そこからもピストン側室２ｂ側からロッド側室２ａに流入する。このオリフィス３３の作用及び伸長時に圧縮されたスプリング７の反発力により油圧シリンダ１０が縮退する速度は伸長速度よりも全体的に速く、しかも全行程で略一定となる。

このように伸縮ロッド４による伸長最終段階での減速を、パッキン５２によりオリフィス４５を通じての伸縮ロッド４内とロッド側室２ｂ間での流出入を阻止する構造とすることで、簡単な構造で比較的容易に高い精度での作製が可能であるとともに、従来のようなヘッドカバー２２と伸縮ロッド４との寸法公差や、シリンダ本体２とピストン３との寸法公差のバラツキに左右されることなく、伸縮ロッド４の減速をオリフィス３２に見合うように設定することができる。従って、同様な油圧シリンダを多数製造しても、各油圧シリンダ間での減速速度のバラツキを無くすことができ、当該各油圧シリンダを一定の高い精度で製造することができる。

これによりこの油圧シリンダ１０によって作動させる作動機器についても安定した正確な作動制御を行うことができる。

なお、作動させる作動機器に応じた油圧シリンダ１０の伸縮動作が得られるように、各油圧シリンダ１０についてオリフィス４５とパッキン５２との位置関係や、各オリフィス３２、４５などの流量を相対的に設定すればよい。

図５及び図６は、このように構成された油圧シリンダを荷受台昇降装置に適用した一例を示している。

ところで、荷受台昇降装置は、例えば車輌の荷台後部に設けられており、荷台側と荷受台側とに連結されたリンク機構等を上下方向へ作動させることで当該荷受台を荷台と地上との間で昇降させる従来周知なものである。

そして、荷受台Ｂは、上記リンク機構等に連結された支持部材Ａに枢支点Ｂ１を中心にして回動自在に取付けられ、これら支持部材Ａと荷受台Ｂとの間に油圧シリンダ１０を連結している。具体的には、シリンダ本体２の一端部から延設された連結ロッド２１の先端部を荷受台Ｂの途中部に回動自在に連結するとともに、伸縮ロッド４の連結ロッド４６を支持部材Ａに回動自在に連結しており、この油圧シリンダ１０を伸縮させることによって荷受台Ｂを地上において下方に傾斜させるチルト位置と、荷台に沿って起立させて格納する起立位置との間で回動させるようにしている。この場合、荷受台Ｂは、油圧シリンダ１０が最も縮退した状態でチルト位置に配置され、油圧シリンダ１０が最も伸長した状態で起立位置に配置されるようになっている。

従って、油圧シリンダ１０を図１に示す最も縮退した状態から伸長させると、荷受台Ｂは、図５に実線で示すチルト位置から油圧シリンダ１０が図２に示す状態に伸長するまでは上方にややゆっくりとした速度で、図５に一点鎖線で示す水平位置を経て二点鎖線で示す上方に所定角度傾斜する位置まで回動する。そして、この位置から油圧シリンダ１０が図３に示す状態に伸長するまでは荷受台Ｂが上方に速度を速めて回動し、油圧シリンダ１０が図３に示す状態まで伸長して荷受台Ｂが図６に一点鎖線で示す位置に達してからは十分に減速されてゆっくりと回動して図６に実線で示すように起立位置に配置されて格納される。

このように油圧シリンダ１０自体に持たせた機能によって荷受台Ｂを起立位置に配置する手前で十分に減速させながら起立位置まで配置して格納することができ、これにより荷受台Ｂと他の部材との不用意な干渉を避けながら起立位置に安定的に配置することができる。例えば、荷受台Ｂをストッパなどに当接させて起立位置に配置させる場合には、当接時の衝撃を軽減することができるとともに、衝撃による騒音の発生を緩和することができる。

また、荷受台Ｂを起立位置から下方に回動させる場合には、電磁弁４８ａを開放することにより圧油が伸長時とは逆に流れ、油圧シリンダ１０が荷受台Ｂの自重及びスプリング７の反発力の作用も受けながら、略一定の速度で縮退し始め、これによって荷受台Ｂが下方に回動する。

本発明の油圧シリンダの構造を示す断面図である。同じく油圧シリンダの動作を説明するための断面図である。同じく油圧シリンダの動作を説明するための断面図である。同じく油圧シリンダの動作を説明するための断面図である。本発明の油圧シリンダを適用して荷受台を回動させる場合の動作を示す概略図である。同じく本発明の油圧シリンダを適用して荷受台を回動させる場合の動作を示す概略図である。従来の油圧シリンダの動作を説明するための断面図である。同じく油圧シリンダの動作を説明するための断面図である。同じく油圧シリンダの動作を説明するための断面図である。同じく油圧シリンダの動作を説明するための断面図である。従来の油圧シリンダを適用して荷受台を回動させる場合の動作を示す概略図である。同じく従来の油圧シリンダを適用して荷受台を回動させる場合の動作を示す概略図である。

符号の説明

１、１０油圧シリンダ
２シリンダ本体
２ａロッド側室
２ｂピストン側室
３ピストン
３１通孔
３２オリフィス
３３オリフィス
３３ａ逆止弁
４伸縮ロッド
４５オリフィス
５スライドピストン
５２パッキン

Claims

シリンダ本体と、
シリンダ本体内に移動自在に設けられたピストンと、
ピストンに連結され、先端がシリンダ本体から突出配置された中空状の伸縮ロッドと、シリンダ本体内において上記伸縮ロッドに摺動自在に外嵌され、シリンダ本体から所定長さ突出可能に配置されたスライドピストンと、
伸縮ロッド内に圧油を給排する給排手段とを備え、
上記ピストンには、ロッド側室とピストン側室とを連通する通孔が設けられるとともに、伸縮ロッド内とピストン側室との間で一定量の圧油を給排する第１オリフィスが設けられ、
一方、上記伸縮ロッドの途中部には、上記第１オリフィスよりもオリフィス径が大きく、当該伸縮ロッド内とロッド側室との間で一定量の圧油を給排する第２オリフィスが設けられ、
さらに、上記スライドピストンのピストン側端面に形成されたフランジ部の内周面には、伸縮ロッドが所定長さ伸長した際に上記第２オリフィスによる圧油の給排を阻止するパッキンが設けられたことを特徴とする油圧シリンダ。
前記ピストンには、ピストン側室から伸縮ロッド内への圧油の流入のみを許容する逆止弁が設けられたことを特徴とする請求項１記載の油圧シリンダ。