JP3877480B2 - 油圧シリンダのクッション装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧シリンダの端末動作時におけるクッション装置に関し、さらに詳しくは、油圧シリンダの最伸長近傍における伸長動作に伴ってロッド側の作動油室と給排ポートを連通する制限用油路のスリット面積を漸減することによってクッション効果を与える油圧シリンダのクッション装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の端末クッション装置を備えた油圧シリンダ１ａとしては、図７にみられるように、ピストン４に接してピストンロッド２の基端外周面にテーパ面５をもつクッションリング６を配置し、このクッションリング６と対向してシリンダヘッド１０に接しカラー１８とホルダ１９でクッションシール２４を軸方向へと変位可能に保持している。
【０００３】
これにより、油圧シリンダ１ａの最伸長端近傍における伸長動作に伴い、ピストンロッド２側のクッションリング６をシリンダヘッド１０側におけるクッションシール２４に嵌入させ、当該クッションシール２４の内径面とクッションリング６のテーパ面５とで形成されるスリット３１の面積を漸減させることで、油圧シリンダ１ａの最伸長端近傍における伸長動作にクッション効果を与えるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記した端末クッション装置を備えた従来の油圧シリンダ１ａにあっては、最伸長端近傍における伸長動作に伴いロッド側の作動油室１６から排出される作動油に流動抵抗を加えてクッション効果を発揮する制限用油路がクッションリング６のテーパ面５とクッションシール２４の内径面とで形成されるスリット３１の面積のみとなっている。
【０００５】
しかも、このクッションリング６のテーパ面５とクッションシール２４の内径面とで形成されるスリット３１の面積は、油圧シリンダ１ａの最伸長端近傍における伸長動作に際して漸減しつつ、しかも、ピストン４がホルダ１９に当って止められる最伸長の状態までロッド側の作動油室１６がロック状態にならないようにテーパ面５の長さを設定してやる必要がある。
【０００６】
そうとは言っても、テーパ面５の長さや幅方向の寸法に加工誤差が生じたとすると、それが直ちにクッションの作動時間や減速性能のバラツキに繋がるばかりでなく、場合によっては、スリット３１の面積が充分に確保できなくなってロッド側の作動油室１６がロック状態或いはそれに近い状態となる。
【０００７】
そのために、ロッド側の作動油室１６に異常高圧が発生し、この異常高圧の発生によってシリンダヘッド１０やシリンダチューブ１１等を損傷するという恐れをも有していた。
【０００８】
したがって、この発明の目的は、簡単な構成で加工の容易な手段を追加するだけでクッション性能のバラツキは勿論のこと、異常高圧の発生を抑えて油圧シリンダ自体の損傷防止をも図ることのできる新規のクッション装置を備えた油圧シリンダを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の基本的な手段は、シリンダチューブ内にピストンを介してピストンロッドを移動自在に挿入し、ピストンロッドの基端に外周面にテーパ面を形成したクッションリングを設け、ピストンはシリンダチューブ内にロッド側の作動油室とボトム側の作動油室とを区画し、シリンダチューブには上記ロッド側の作動油室に通じる給排ポートを設け、上記ロッド側の作動油室の内部にはシリンダチューブの内周に固定した筒状ホルダを設け、当該ホルダ内に固定のカラーとこのカラーに対面すると共に上記クッションリングに対して軸方向へと相対変位可能に配設したクッションシールと、クッションシールの外周とホルダの内周との間に形成した軸方向油路とを設け、油圧シリンダの最伸長近傍における伸長動作に伴ってクッションリングをクッションシールへと嵌入し、クッションシールの内周面とクッションリングのテーパ面とで形成されるスリットの面積を漸減することでクッション効果を与える油圧シリンダのクッション装置において、油圧シリンダが最伸長の状態に達する以前に上記スリットが閉じられるように、クッションリングのテーパ面の長さを予め設定しておくと共に、ロッド側の作動油室と給排ポートとを上記カラーに形成した必要最小限の通路面積を確保する制限油路で連通するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
すなわち、油圧シリンダが最伸長の状態に達する前の所定の位置、言い換えるならば、クッションリングのテーパ面の内端がクッションシールの内径面に入り込んで塞がれるまでの伸長動作に際しては、これらクッションシールの内径面とクッションリングのテーパ面とで形作られるところの通路面積を漸減していくスリットと、当該スリットに並行するオリフィスや切欠溝での作動油の流動抵抗とでクッション効果を高めていく。
【００１１】
そのために、この間のクッション効果は、クッションリングのテーパ面とクッションシールの内径面とによるスリットの面積だけでなく、オリフィスや切欠溝による流動抵抗も併せて関与することから、当該スリットを構成するテーパ面の長さや幅方向の寸法の加工誤差が直接クッションの作動時間や減速性能のバラツキに繋がるのを和らげて抑えることができる。
【００１２】
しかも、油圧シリンダが最伸長の状態に達するまでは、少なくともロッド側の作動油室がオリフィスや切欠溝を通して給排ポートへと通じているために、ロッド側の作動油室が油圧ロックの状態或いはそれに近い状態となって当該ロッド側の作動油室に異常高圧が生じ、シリンダチューブやシリンダヘッド等を損傷するという恐れをも除去することが可能になるのである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
本発明の油圧シリンダのクッション装置は図７の従来例と同じく、シリンダチューブ１内にピストン４を介してピストンロッド２を移動自在に挿入し、ピストンロッド２の基端に外周面にテーパ面５を形成したクッションリング６を設け、ピストン４はシリンダチューブ１内にロッド側の作動油室１６とボトム側の作動油室１７とを区画し、シリンダチューブ１には上記ロッド側の作動油室１６に通じる給排ポート２７を設け、上記ロッド側の作動油室１６の内部にはシリンダチューブ１の内周に固定した筒状ホルダ１９を設け、当該ホルダ１９内に固定のカラー１８とこのカラー１８に対面すると共に上記クッションリング６に対して軸方向へと相対変位可能に配設したクッションシール２４と、クッションシール２４の外周とホルダ１９の内周との間に形成した軸方向油路２５とを設け、油圧シリンダの最伸長近傍における伸長動作に伴ってクッションリング６をクッションシール２４へと嵌入し、クッションシール２４の内周面とクッションリング６のテーパ面５とで形成されるスリット３１の面積を漸減することでクッション効果を与えるものである。
そして、本発明では、油圧シリンダが最伸長の状態に達する以前に上記スリット３１が閉じられるように、クッションリング６のテーパ面５の長さを予め設定しておくと共に、ロッド側の作動油室１６と給排ポート２７とを上記カラー１８に形成した必要最小限の通路面積を確保する制限油路で連通するようにしている。
以下更に詳しく説明する。
【００１４】
図１において、この発明の実施の形態であるクッション装置付き油圧シリンダ１は、先に述べた図７における従来例のクッション装置付き油圧シリンダ１ａと同様に、ピストンロッド２の基端にピストンナット３でピストン４を締着し、かつ、ピストン４に接して表面にテーパ面５をもつクッションリング６をピストンロッド２の外周面に設けている。
【００１５】
ピストンロッド２には、内周面に設けたベアリング７とメインシール８およびダストシール９を介してシリンダヘッド１０を挿通し、このシリンダヘッド１０をシリンダチューブ１１へとシール１２を介装してねじ込むことにより、ピストン４と共働してピストンロッド２をシリンダチューブ１１に対しガイドしつつ当該シリンダチューブ１１の一方の開放端を塞いでいる。
【００１６】
ピストン４の外周面には、内面側にシールリング１３を重ねて設けたピストンシール１４と、当該ピストンシール１４を間に挟んで両側に配置した単体構造のピストンリング１５，１５とを設け、これらピストンシール１４とピストンリング１５とを介してシリンダチューブ１１の内壁面へとピストン４を摺接させることにより、当該ピストン４でシリンダチューブ１１の内部をロッド側の作動油室１６とボトム側の作動油室１７とに区画している。
【００１７】
ロッド側における作動油室１６の内部には、カラー１８を挿し込んで固定したホルダ１９をシリンダチューブ１１の内周面との間にシール２０を介装して配置し、このホルダ１９をシリンダヘッド１０で押してシリンダチューブ１１に設けたテーパ面２１へと押し付けることにより固定してある。
【００１８】
ホルダ１９は、図２の拡大図（最伸長の状態を示す）にみられるように、先端に形成した鍔部２２と上記ホルダ１９の内面に嵌着して固定したカラー１８とで両者の間に所定の幅を有する環状の溝２３を形成し、この溝２３の内部に軸方向へと向いクッションシール２４を移動可能に嵌装している。
【００１９】
クッションシール２４は、外周面とホルダ１９側の溝２３の底との間に間隔を置いて環状の軸方向油路２５を確保し、しかも、鍔部２２と対向する側面に径方向へと向う縦溝を設けることで常に軸方向油路２５へと通じる径方向油路２６を確保するようにしている。
【００２０】
シリンダチューブ１１には、ヘッド側の作動油室１７に通じる給排ポート（図示省略）と対応してロッド側の作動油室１６へと通じる給排ポート２７が設けてあり、当該給排ポート２７は、シリンダヘッド１０との間の環状油路２８からシリンダヘッド１０に穿った油孔２９とピストンロッド２との間の油路３０を通してロッド側の作動油室１６へと通じている。
【００２１】
そして、この油路３０のロッド側の作動油室１６へと開口する部分に上記したクッションシール２４をカラー１８の側面とホルダ１９の鍔部２２とで軸方向への動きを制限して配置したのである。
【００２２】
以上述べた構成は、先に図７で説明した従来のクッション装置付き油圧シリンダ１ａと同等であり、したがって、これだけの構成では依然として先の場合と同様にロッド側の作動油室１６に異常高圧が発生し、この異常高圧の発生によってシリンダヘッド１０やシリンダチューブ１１等を損傷するという恐れを除去することはできない。
【００２３】
そこで、この発明による油圧シリンダのクッション装置にあっては、当該油圧シリンダ１が最伸長状態に達する以前にクッションリング６のテーパ面５がクッションシール２４の内周面を通り過ぎて両者の間に作られるスリット３１が閉じられるように、予めピストン４からクッションリング６のテーパ面５までの寸法とピストン４からクッションシール２４までの寸法とを決めて設定しておく。
【００２４】
しかも、これと併せて、図３の斜視図から分かるように、ホルダ１９に対するカラー１８の装着を容易にするために当該カラー１８の装着端側の外周面に設けておいたガイド用のテーパ部３２を利用して制限油路としての径方向に向うオリフィス３３を穿設しておく。
【００２５】
そして、このオリフィス３３でテーパ面５とクッションシール２４によって作られるスリット３１の消滅後におけるロッド側の作動油室１６と給排ポート２７の最小限の連通を確保するようにしたのである。
【００２６】
なお、上記オリフィス３３は、ホルダ１９に対するカラー１８の装着端側である外周面に設けたガイド用のテーパ部３２を利用して径方向に穿設したが、図４の斜視図で示したように、カラー１８の該当する部分に対して軸方向油路２５へと開口する座ぐり部３４を設け、この座ぐり部３４を通して径方向に向いロッド側の作動油室１６と給排ポート２７を連通状態に保つ制限油路としてのオリフィス３３を穿設するようにしてもよい。
【００２７】
特に、このようにすれば、座ぐり部３４の底面に対しドリルを直角に保ってオリフィス３３を穿設することができることから、当該オリフィス３３の加工が極めて容易になるのである。
【００２８】
かくして、上記の構成に基づく油圧シリンダのクッション装置によれば、ボトム側の作動油室１７へと圧力作動油を供給してピストン４を伸長側へと押してやると、ピストンロッド２を伴ってピストン４がロッド側の作動油室１６の作動油をピストンロッド２の外面とクッションシール２４の内面との間の開口部から油路３０を通し、ここから油孔２９と環状油路２８および給排ポート２７を通して外部へと排出しつつ油圧シリンダ１が伸長動作する。
【００２９】
続いて、ピストンロッド２のクッションリング６がクッションシール２４へと達して嵌入し始めるようになると、クッションリング６とクッションシール２４の摺接により両者の間の開口部が塞がれ、当該開口部から油路３０へと向う作動油の流れが断たれる。
【００３０】
これにより、ロッド側の作動油室１６に加わる作動油圧力が上昇してクッションシール２４を押し、当該クッションシール２４をカラー１８の側面に押し付けて径方向油路２６から軸方向油路２５を通して油路３０へと向う作動油の流れをも阻止する。
【００３１】
その結果、ロッド側の作動油室１６から油路３０に向う作動油の流れは、クッションリング６のテーパ面５とクッションシール２４の内径面とで形成されるスリット３１と、シリンダチューブ１１側のカラー１８に穿ったオリフィス３３を通る油路のみとなる。
【００３２】
したがって、クッションリング６がクッションシール２４へと達して嵌入し始めてから、クッションリング６のテーパ面５の内端がクッションシール２４の内径面へと入り込んで塞がれるまでの伸長動作に際しては、次第に面積を漸減していくスリット３１と、当該スリット３１に並行するオリフィス３３を通る作動油の流動抵抗とでクッション効果を高めていくことになる。
【００３３】
加えて、上記したように、この間のクッション効果については、スリット３１の面積だけでなくオリフィス３３による流動抵抗も併せて関与することから、当該スリット３１を構成するテーパ面５の長さや幅方向の寸法の加工誤差が直ちにクッションの作動時間や減速性能のバラツキに繋がるのを和らげて低く抑えることができる。
【００３４】
しかも、油圧シリンダ１が最伸長の状態に達するまでは、少なくとも、ロッド側の作動油室１６がオリフィス３３を通して給排ポート２７へと通じているために、ロッド側の作動油室１６が油圧ロックの状態或いはそれに近い状態となって当該ロッド側の作動油室１６に異常高圧が生じ、シリンダチューブ１１やシリンダヘッド１０等を損傷するという恐れをも除去することが可能になる。
【００３５】
なお、上記とは逆に、給排ポート２７から環状油路２８と油孔２９および油路３０を通してロッド側の作動油室１６へと圧力作動油を供給して油圧シリンダ１を圧縮動作させる場合には、クッションシール２４が供給された圧力作動油により押されてホルダ１９の鍔部２２に押し付けられる。
【００３６】
これによって、クッションシール２４は、径方向油路２６をもつ側面がホルダ１９の鍔部２２に押し付けられ、給排ポート２７から供給された圧力作動油を当該ホルダ１９の径方向油路２６を通してロッド側の作動油室１６に供給し、図示しない給排ポートを通してヘッド側の作動油室１７内の作動油を押し出しつつピストンロッド２を伴ってピストン４が圧縮動作することになるのである。
【００３７】
ただし、これまで述べてきた実施の形態にあっては、カラー１８にオリフィス３３を設けて油圧シリンダ１の伸長端近傍における排出油の最小流れを制限するようにしてきた。
【００３８】
このことから、使用作動油の汚れなどによりごみ等がオリフィス３３に引っ掛かって目詰まりを起し、作動油圧力が異常に高くなって所望のクッション特性が得られないばかりでなく、密封部分から油洩れを起したりひどい場合にはシリンダチューブ１１が破損する等の虞が考えられる。
【００３９】
しかも、このようにして一旦オリフィス３３に目詰まりが生じると、油圧シリンダ１を分解してオリフィス３３に詰まったごみ等を取り除いてやらなければならず、これに多大な手数と費用を要することになる。
【００４０】
そこで、図５および図６に示した他の実施の形態は、これらの点をも考慮に入れて構成したもので、先に述べた図１から図４に示す各実施の形態でのオリフィス３３に代え、クッションシール２４と対面するカラー１８の先端面にロッド側の作動油室１６と給排ポート２７を連通状態に保つ制限油路としての切欠溝３５を開穿して構成したのである。
【００４１】
このものによれば、油圧シリンダ１の伸長動作に際し、伸長端近傍でクッションリング６のテーパ面５とクッションシール２４で形成されるスリット３１が塞がれ、それに伴い、クッションシール２４がカラー１８に押し付けられたときにカラー１８の切欠溝３５の開口側面がクッションシール２４により塞がれて先の実施の形態におけるオリフィス３３と同様の作用を果す。
【００４２】
また、油圧シリンダ１の圧縮動作時にはクッションシール２４がカラー１８から離れるために、クッションシール２４でオリフィスを構成していたカラー１８の切欠溝３５の側面が開いて元の溝形状に戻る。
【００４３】
このことから、カラー１８の切欠溝３５にごみ等が詰まったとしても、油圧シリンダ１の圧縮動作時の作動油の流れにより容易に洗い流されて除去され、目詰まりにより所望のクッション特性が得られないとか、密封部分から油洩れを起したりシリンダチューブ１１が破損する等の虞をも除去し得ることになる。
【００４４】
なお、以上説明してきた各実施の形態にあっては、制限油路としてのオリフィス３３または切欠溝３５をカラー１８側に設けた場合について述べてきたが、これらオリフィス３３または切欠溝３５をクッションシール２４側に設てやけるなり、或いは、カラー１８とクッションシール２４の両方に対して設けても同様の作用を行い得ることは明らかである。
【００４５】
したがって、上記のような構成の変更は、少なくともこの発明の範疇に属することは言うまでもない、
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１の発明によれば、油圧シリンダが最伸長の状態に達する以前において、クッションリングのテーパ面とクッションシールの内径面とで形作られるスリットが閉じられるように、予め、クッションリングのテーパ面の長さを設定しておくと共に、併せて、ロッド側の作動油室と給排ポートを必要最小限の通路面積をもつ制限油路のみで連通するようにしたことにより、クッションリングのテーパ面の内端がクッションシールの内径面に入り込んで塞がれるまでの伸長動作に際しては、これらクッションシールの内径面とクッションリングのテーパ面とで形作られるところの面積を漸減していくスリットと、当該スリットに並行する制限油路での作動油の流動抵抗とでクッション効果を高めていくことができる。
【００４７】
加えて、上記したクッション効果に際しては、クッションリングのテーパ面とクッションシールの内径面とによるスリットの面積だけでなく制限油路による流動抵抗も併せて関与することから、当該スリットを構成するテーパ面の長さや幅方向の寸法の加工誤差が直接クッションの作動時間や減速性能のバラツキに繋がるのを和らげて抑えることもできる。
【００４８】
しかも、油圧シリンダが最伸長の状態に達するまでは、少なくとも、ロッド側の作動油室が制限油路を通して給排ポートへと通じているために、ロッド側の作動油室が油圧ロックの状態或いはそれに近い状態となって当該ロッド側の作動油室に異常高圧が生じ、シリンダチューブやシリンダヘッド等を損傷するという恐れをも除去することが可能になるのである。
【００４９】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、ホルダの端部内面側に設けた鍔部とホルダに嵌着したカラーとで制限してクッションシールを軸方向へと変位可能に配設し、かつ、ホルダに対するカラーの装着端側の外周面に設けたテーパ部に対して径方向に向いロッド側の作動油室と給排ポートを連通状態に保つ制限油路としてのオリフィスを穿ったことにより、ホルダに対するカラーの装着を容易にするために元々設けられている当該カラーのテーパ部を利用してロッド側の作動油室と給排ポートを連通状態に保つオリフィスを容易に設置することができる。
【００５０】
また、請求項３の発明によれば、上記した請求項１の発明の効果に加えて、ホルダの端部内面側に設けた鍔部とホルダに嵌着したカラーとで制限してクッションシールを軸方向へと変位可能に配設し、かつ、ホルダに対するカラーの装着端側の外周面に座ぐり部を設けてロッド側の作動油室と給排ポートを連通状態に保つ制限油路としてのオリフィスを穿ったことにより、当該座ぐり部の底面に対しドリルを直角に保って制限油路であるオリフィスを穿つことができ、これによって、制限油路の加工が極めて容易となるのである。
【００５１】
さらに、請求項４の発明によれば、同じく請求項１の発明の効果に加えて、ホルダの端部内面側に設けた鍔部とホルダに嵌着したカラーとで制限してクッションシールを軸方向へと変位可能に配設し、かつ、クッションシールとカラーの対向面間にロッド側の作動油室と給排ポートを連通状態に保つ制限油路としての切欠溝を開穿して設けたことにより、油圧シリンダの伸長動作時にクッションシールがカラーに押し付けられたときにのみ切欠溝の側部開放面が塞がれてオリフィスとなり、圧縮動作時にはクッションシールがカラーから離れるために切欠溝の側面が開いて元の溝形状に戻るために、オリフィスを構成する切欠溝にごみ等が詰まったとしても、圧縮動作時の作動油の流れにより容易に洗い流されて除去され、目詰まりによって所望のクッション特性が得られないとか、密封部分から油洩れを起したりシリンダチューブが破損する等の虞をも除去し得ることになるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による油圧シリンダの要部であるクッション装置の部分を縦断して示した正面図である。
【図２】同上、この発明の要部である油圧シリンダのクッション装置を最伸長状態に達した時点の状態をもって示した拡大部分正面図である。
【図３】この発明による油圧シリンダのクッション装置において用いられるカラーを取り出して示した斜視図である。
【図４】同じく、この発明による油圧シリンダのクッション装置において用いられるカラーの他の実施の形態を示した斜視図である。
【図５】さらに、この発明の要部である油圧シリンダのクッション装置の他の実施の形態を最伸長状態に達した時点の状態をもって示した拡大部分正面図である。
【図６】同上の油圧シリンダのクッション装置において用いられるカラーを取り出して示した斜視図である。
【図７】従来から用いられている油圧シリンダのクッション装置の部分を縦断して示した正面図である。
【符号の説明】
１ 油圧シリンダ
２ ピストンロッド
４ ピストン
５ テーパ面
６ クッションリング
１０ シリンダヘッド
１１ シリンダチューブ
１６ ロッド側の作動油室
１７ ボトム側の作動油室
１８ カラー
１９ ホルダ
２２ 鍔部
２３ 環状の溝
２４ クッションシール
２５ 軸方向油路
２６ 径方向油路
２７ 給排ポート
３１ スリット
３２ テーパ部
３３ オリフィス
３４ 座ぐり部
３５ 切欠溝
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧シリンダの端末動作時におけるクッション装置に関し、さらに詳しくは、油圧シリンダの最伸長近傍における伸長動作に伴ってロッド側の作動油室と給排ポートを連通する制限用油路のスリット面積を漸減することによってクッション効果を与える油圧シリンダのクッション装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の端末クッション装置を備えた油圧シリンダ１ａとしては、図７にみられるように、ピストン４に接してピストンロッド２の基端外周面にテーパ面５をもつクッションリング６を配置し、このクッションリング６と対向してシリンダヘッド１０に接しカラー１８とホルダ１９でクッションシール２４を軸方向へと変位可能に保持している。
【０００３】
これにより、油圧シリンダ１ａの最伸長端近傍における伸長動作に伴い、ピストンロッド２側のクッションリング６をシリンダヘッド１０側におけるクッションシール２４に嵌入させ、当該クッションシール２４の内径面とクッションリング６のテーパ面５とで形成されるスリット３１の面積を漸減させることで、油圧シリンダ１ａの最伸長端近傍における伸長動作にクッション効果を与えるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記した端末クッション装置を備えた従来の油圧シリンダ１ａにあっては、最伸長端近傍における伸長動作に伴いロッド側の作動油室１６から排出される作動油に流動抵抗を加えてクッション効果を発揮する制限用油路がクッションリング６のテーパ面５とクッションシール２４の内径面とで形成されるスリット３１の面積のみとなっている。
【０００５】
しかも、このクッションリング６のテーパ面５とクッションシール２４の内径面とで形成されるスリット３１の面積は、油圧シリンダ１ａの最伸長端近傍における伸長動作に際して漸減しつつ、しかも、ピストン４がホルダ１９に当って止められる最伸長の状態までロッド側の作動油室１６がロック状態にならないようにテーパ面５の長さを設定してやる必要がある。
【０００６】
そうとは言っても、テーパ面５の長さや幅方向の寸法に加工誤差が生じたとすると、それが直ちにクッションの作動時間や減速性能のバラツキに繋がるばかりでなく、場合によっては、スリット３１の面積が充分に確保できなくなってロッド側の作動油室１６がロック状態或いはそれに近い状態となる。
【０００７】
そのために、ロッド側の作動油室１６に異常高圧が発生し、この異常高圧の発生によってシリンダヘッド１０やシリンダチューブ１１等を損傷するという恐れをも有していた。
【０００８】
したがって、この発明の目的は、簡単な構成で加工の容易な手段を追加するだけでクッション性能のバラツキは勿論のこと、異常高圧の発生を抑えて油圧シリンダ自体の損傷防止をも図ることのできる新規のクッション装置を備えた油圧シリンダを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の基本的な手段は、シリンダチューブ内にピストンを介してピストンロッドを移動自在に挿入し、ピストンロッドの基端に外周面にテーパ面を形成したクッションリングを設け、ピストンはシリンダチューブ内にロッド側の作動油室とボトム側の作動油室とを区画し、シリンダチューブには上記ロッド側の作動油室に通じる給排ポートを設け、上記ロッド側の作動油室の内部にはシリンダチューブの内周に固定した筒状ホルダを設け、当該ホルダ内に固定のカラーとこのカラーに対面すると共に上記クッションリングに対して軸方向へと相対変位可能に配設したクッションシールと、クッションシールの外周とホルダの内周との間に形成した軸方向油路とを設け、油圧シリンダの最伸長近傍における伸長動作に伴ってクッションリングをクッションシールへと嵌入し、クッションシールの内周面とクッションリングのテーパ面とで形成されるスリットの面積を漸減することでクッション効果を与える油圧シリンダのクッション装置において、油圧シリンダが最伸長の状態に達する以前に上記スリットが閉じられるように、クッションリングのテーパ面の長さを予め設定しておくと共に、ロッド側の作動油室と給排ポートとを上記カラーに形成した必要最小限の通路面積を確保する制限油路で連通するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
すなわち、油圧シリンダが最伸長の状態に達する前の所定の位置、言い換えるならば、クッションリングのテーパ面の内端がクッションシールの内径面に入り込んで塞がれるまでの伸長動作に際しては、これらクッションシールの内径面とクッションリングのテーパ面とで形作られるところの通路面積を漸減していくスリットと、当該スリットに並行するオリフィスや切欠溝での作動油の流動抵抗とでクッション効果を高めていく。
【００１１】
そのために、この間のクッション効果は、クッションリングのテーパ面とクッションシールの内径面とによるスリットの面積だけでなく、オリフィスや切欠溝による流動抵抗も併せて関与することから、当該スリットを構成するテーパ面の長さや幅方向の寸法の加工誤差が直接クッションの作動時間や減速性能のバラツキに繋がるのを和らげて抑えることができる。
【００１２】
しかも、油圧シリンダが最伸長の状態に達するまでは、少なくともロッド側の作動油室がオリフィスや切欠溝を通して給排ポートへと通じているために、ロッド側の作動油室が油圧ロックの状態或いはそれに近い状態となって当該ロッド側の作動油室に異常高圧が生じ、シリンダチューブやシリンダヘッド等を損傷するという恐れをも除去することが可能になるのである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
本発明の油圧シリンダのクッション装置は図７の従来例と同じく、シリンダチューブ１内にピストン４を介してピストンロッド２を移動自在に挿入し、ピストンロッド２の基端に外周面にテーパ面５を形成したクッションリング６を設け、ピストン４はシリンダチューブ１内にロッド側の作動油室１６とボトム側の作動油室１７とを区画し、シリンダチューブ１には上記ロッド側の作動油室１６に通じる給排ポート２７を設け、上記ロッド側の作動油室１６の内部にはシリンダチューブ１の内周に固定した筒状ホルダ１９を設け、当該ホルダ１９内に固定のカラー１８とこのカラー１８に対面すると共に上記クッションリング６に対して軸方向へと相対変位可能に配設したクッションシール２４と、クッションシール２４の外周とホルダ１９の内周との間に形成した軸方向油路２５とを設け、油圧シリンダの最伸長近傍における伸長動作に伴ってクッションリング６をクッションシール２４へと嵌入し、クッションシール２４の内周面とクッションリング６のテーパ面５とで形成されるスリット３１の面積を漸減することでクッション効果を与えるものである。
そして、本発明では、油圧シリンダが最伸長の状態に達する以前に上記スリット３１が閉じられるように、クッションリング６のテーパ面５の長さを予め設定しておくと共に、ロッド側の作動油室１６と給排ポート２７とを上記カラー１８に形成した必要最小限の通路面積を確保する制限油路で連通するようにしている。
以下更に詳しく説明する。
【００１４】
図１において、この発明の実施の形態であるクッション装置付き油圧シリンダ１は、先に述べた図７における従来例のクッション装置付き油圧シリンダ１ａと同様に、ピストンロッド２の基端にピストンナット３でピストン４を締着し、かつ、ピストン４に接して表面にテーパ面５をもつクッションリング６をピストンロッド２の外周面に設けている。
【００１５】
ピストンロッド２には、内周面に設けたベアリング７とメインシール８およびダストシール９を介してシリンダヘッド１０を挿通し、このシリンダヘッド１０をシリンダチューブ１１へとシール１２を介装してねじ込むことにより、ピストン４と共働してピストンロッド２をシリンダチューブ１１に対しガイドしつつ当該シリンダチューブ１１の一方の開放端を塞いでいる。
【００１６】
ピストン４の外周面には、内面側にシールリング１３を重ねて設けたピストンシール１４と、当該ピストンシール１４を間に挟んで両側に配置した単体構造のピストンリング１５，１５とを設け、これらピストンシール１４とピストンリング１５とを介してシリンダチューブ１１の内壁面へとピストン４を摺接させることにより、当該ピストン４でシリンダチューブ１１の内部をロッド側の作動油室１６とボトム側の作動油室１７とに区画している。
【００１７】
ロッド側における作動油室１６の内部には、カラー１８を挿し込んで固定したホルダ１９をシリンダチューブ１１の内周面との間にシール２０を介装して配置し、このホルダ１９をシリンダヘッド１０で押してシリンダチューブ１１に設けたテーパ面２１へと押し付けることにより固定してある。
【００１８】
ホルダ１９は、図２の拡大図（最伸長の状態を示す）にみられるように、先端に形成した鍔部２２と上記ホルダ１９の内面に嵌着して固定したカラー１８とで両者の間に所定の幅を有する環状の溝２３を形成し、この溝２３の内部に軸方向へと向いクッションシール２４を移動可能に嵌装している。
【００１９】
クッションシール２４は、外周面とホルダ１９側の溝２３の底との間に間隔を置いて環状の軸方向油路２５を確保し、しかも、鍔部２２と対向する側面に径方向へと向う縦溝を設けることで常に軸方向油路２５へと通じる径方向油路２６を確保するようにしている。
【００２０】
シリンダチューブ１１には、ヘッド側の作動油室１７に通じる給排ポート（図示省略）と対応してロッド側の作動油室１６へと通じる給排ポート２７が設けてあり、当該給排ポート２７は、シリンダヘッド１０との間の環状油路２８からシリンダヘッド１０に穿った油孔２９とピストンロッド２との間の油路３０を通してロッド側の作動油室１６へと通じている。
【００２１】
そして、この油路３０のロッド側の作動油室１６へと開口する部分に上記したクッションシール２４をカラー１８の側面とホルダ１９の鍔部２２とで軸方向への動きを制限して配置したのである。
【００２２】
以上述べた構成は、先に図７で説明した従来のクッション装置付き油圧シリンダ１ａと同等であり、したがって、これだけの構成では依然として先の場合と同様にロッド側の作動油室１６に異常高圧が発生し、この異常高圧の発生によってシリンダヘッド１０やシリンダチューブ１１等を損傷するという恐れを除去することはできない。
【００２３】
そこで、この発明による油圧シリンダのクッション装置にあっては、当該油圧シリンダ１が最伸長状態に達する以前にクッションリング６のテーパ面５がクッションシール２４の内周面を通り過ぎて両者の間に作られるスリット３１が閉じられるように、予めピストン４からクッションリング６のテーパ面５までの寸法とピストン４からクッションシール２４までの寸法とを決めて設定しておく。
【００２４】
しかも、これと併せて、図３の斜視図から分かるように、ホルダ１９に対するカラー１８の装着を容易にするために当該カラー１８の装着端側の外周面に設けておいたガイド用のテーパ部３２を利用して制限油路としての径方向に向うオリフィス３３を穿設しておく。
【００２５】
そして、このオリフィス３３でテーパ面５とクッションシール２４によって作られるスリット３１の消滅後におけるロッド側の作動油室１６と給排ポート２７の最小限の連通を確保するようにしたのである。
【００２６】
なお、上記オリフィス３３は、ホルダ１９に対するカラー１８の装着端側である外周面に設けたガイド用のテーパ部３２を利用して径方向に穿設したが、図４の斜視図で示したように、カラー１８の該当する部分に対して軸方向油路２５へと開口する座ぐり部３４を設け、この座ぐり部３４を通して径方向に向いロッド側の作動油室１６と給排ポート２７を連通状態に保つ制限油路としてのオリフィス３３を穿設するようにしてもよい。
【００２７】
特に、このようにすれば、座ぐり部３４の底面に対しドリルを直角に保ってオリフィス３３を穿設することができることから、当該オリフィス３３の加工が極めて容易になるのである。
【００２８】
かくして、上記の構成に基づく油圧シリンダのクッション装置によれば、ボトム側の作動油室１７へと圧力作動油を供給してピストン４を伸長側へと押してやると、ピストンロッド２を伴ってピストン４がロッド側の作動油室１６の作動油をピストンロッド２の外面とクッションシール２４の内面との間の開口部から油路３０を通し、ここから油孔２９と環状油路２８および給排ポート２７を通して外部へと排出しつつ油圧シリンダ１が伸長動作する。
【００２９】
続いて、ピストンロッド２のクッションリング６がクッションシール２４へと達して嵌入し始めるようになると、クッションリング６とクッションシール２４の摺接により両者の間の開口部が塞がれ、当該開口部から油路３０へと向う作動油の流れが断たれる。
【００３０】
これにより、ロッド側の作動油室１６に加わる作動油圧力が上昇してクッションシール２４を押し、当該クッションシール２４をカラー１８の側面に押し付けて径方向油路２６から軸方向油路２５を通して油路３０へと向う作動油の流れをも阻止する。
【００３１】
その結果、ロッド側の作動油室１６から油路３０に向う作動油の流れは、クッションリング６のテーパ面５とクッションシール２４の内径面とで形成されるスリット３１と、シリンダチューブ１１側のカラー１８に穿ったオリフィス３３を通る油路のみとなる。
【００３２】
したがって、クッションリング６がクッションシール２４へと達して嵌入し始めてから、クッションリング６のテーパ面５の内端がクッションシール２４の内径面へと入り込んで塞がれるまでの伸長動作に際しては、次第に面積を漸減していくスリット３１と、当該スリット３１に並行するオリフィス３３を通る作動油の流動抵抗とでクッション効果を高めていくことになる。
【００３３】
加えて、上記したように、この間のクッション効果については、スリット３１の面積だけでなくオリフィス３３による流動抵抗も併せて関与することから、当該スリット３１を構成するテーパ面５の長さや幅方向の寸法の加工誤差が直ちにクッションの作動時間や減速性能のバラツキに繋がるのを和らげて低く抑えることができる。
【００３４】
しかも、油圧シリンダ１が最伸長の状態に達するまでは、少なくとも、ロッド側の作動油室１６がオリフィス３３を通して給排ポート２７へと通じているために、ロッド側の作動油室１６が油圧ロックの状態或いはそれに近い状態となって当該ロッド側の作動油室１６に異常高圧が生じ、シリンダチューブ１１やシリンダヘッド１０等を損傷するという恐れをも除去することが可能になる。
【００３５】
なお、上記とは逆に、給排ポート２７から環状油路２８と油孔２９および油路３０を通してロッド側の作動油室１６へと圧力作動油を供給して油圧シリンダ１を圧縮動作させる場合には、クッションシール２４が供給された圧力作動油により押されてホルダ１９の鍔部２２に押し付けられる。
【００３６】
これによって、クッションシール２４は、径方向油路２６をもつ側面がホルダ１９の鍔部２２に押し付けられ、給排ポート２７から供給された圧力作動油を当該ホルダ１９の径方向油路２６を通してロッド側の作動油室１６に供給し、図示しない給排ポートを通してヘッド側の作動油室１７内の作動油を押し出しつつピストンロッド２を伴ってピストン４が圧縮動作することになるのである。
【００３７】
ただし、これまで述べてきた実施の形態にあっては、カラー１８にオリフィス３３を設けて油圧シリンダ１の伸長端近傍における排出油の最小流れを制限するようにしてきた。
【００３８】
このことから、使用作動油の汚れなどによりごみ等がオリフィス３３に引っ掛かって目詰まりを起し、作動油圧力が異常に高くなって所望のクッション特性が得られないばかりでなく、密封部分から油洩れを起したりひどい場合にはシリンダチューブ１１が破損する等の虞が考えられる。
【００３９】
しかも、このようにして一旦オリフィス３３に目詰まりが生じると、油圧シリンダ１を分解してオリフィス３３に詰まったごみ等を取り除いてやらなければならず、これに多大な手数と費用を要することになる。
【００４０】
そこで、図５および図６に示した他の実施の形態は、これらの点をも考慮に入れて構成したもので、先に述べた図１から図４に示す各実施の形態でのオリフィス３３に代え、クッションシール２４と対面するカラー１８の先端面にロッド側の作動油室１６と給排ポート２７を連通状態に保つ制限油路としての切欠溝３５を開穿して構成したのである。
【００４１】
このものによれば、油圧シリンダ１の伸長動作に際し、伸長端近傍でクッションリング６のテーパ面５とクッションシール２４で形成されるスリット３１が塞がれ、それに伴い、クッションシール２４がカラー１８に押し付けられたときにカラー１８の切欠溝３５の開口側面がクッションシール２４により塞がれて先の実施の形態におけるオリフィス３３と同様の作用を果す。
【００４２】
また、油圧シリンダ１の圧縮動作時にはクッションシール２４がカラー１８から離れるために、クッションシール２４でオリフィスを構成していたカラー１８の切欠溝３５の側面が開いて元の溝形状に戻る。
【００４３】
このことから、カラー１８の切欠溝３５にごみ等が詰まったとしても、油圧シリンダ１の圧縮動作時の作動油の流れにより容易に洗い流されて除去され、目詰まりにより所望のクッション特性が得られないとか、密封部分から油洩れを起したりシリンダチューブ１１が破損する等の虞をも除去し得ることになる。
【００４４】
なお、以上説明してきた各実施の形態にあっては、制限油路としてのオリフィス３３または切欠溝３５をカラー１８側に設けた場合について述べてきたが、これらオリフィス３３または切欠溝３５をクッションシール２４側に設てやけるなり、或いは、カラー１８とクッションシール２４の両方に対して設けても同様の作用を行い得ることは明らかである。
【００４５】
したがって、上記のような構成の変更は、少なくともこの発明の範疇に属することは言うまでもない、
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１の発明によれば、油圧シリンダが最伸長の状態に達する以前において、クッションリングのテーパ面とクッションシールの内径面とで形作られるスリットが閉じられるように、予め、クッションリングのテーパ面の長さを設定しておくと共に、併せて、ロッド側の作動油室と給排ポートを必要最小限の通路面積をもつ制限油路のみで連通するようにしたことにより、クッションリングのテーパ面の内端がクッションシールの内径面に入り込んで塞がれるまでの伸長動作に際しては、これらクッションシールの内径面とクッションリングのテーパ面とで形作られるところの面積を漸減していくスリットと、当該スリットに並行する制限油路での作動油の流動抵抗とでクッション効果を高めていくことができる。
【００４７】
加えて、上記したクッション効果に際しては、クッションリングのテーパ面とクッションシールの内径面とによるスリットの面積だけでなく制限油路による流動抵抗も併せて関与することから、当該スリットを構成するテーパ面の長さや幅方向の寸法の加工誤差が直接クッションの作動時間や減速性能のバラツキに繋がるのを和らげて抑えることもできる。
【００４８】
しかも、油圧シリンダが最伸長の状態に達するまでは、少なくとも、ロッド側の作動油室が制限油路を通して給排ポートへと通じているために、ロッド側の作動油室が油圧ロックの状態或いはそれに近い状態となって当該ロッド側の作動油室に異常高圧が生じ、シリンダチューブやシリンダヘッド等を損傷するという恐れをも除去することが可能になるのである。
【００４９】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、ホルダの端部内面側に設けた鍔部とホルダに嵌着したカラーとで制限してクッションシールを軸方向へと変位可能に配設し、かつ、ホルダに対するカラーの装着端側の外周面に設けたテーパ部に対して径方向に向いロッド側の作動油室と給排ポートを連通状態に保つ制限油路としてのオリフィスを穿ったことにより、ホルダに対するカラーの装着を容易にするために元々設けられている当該カラーのテーパ部を利用してロッド側の作動油室と給排ポートを連通状態に保つオリフィスを容易に設置することができる。
【００５０】
また、請求項３の発明によれば、上記した請求項１の発明の効果に加えて、ホルダの端部内面側に設けた鍔部とホルダに嵌着したカラーとで制限してクッションシールを軸方向へと変位可能に配設し、かつ、ホルダに対するカラーの装着端側の外周面に座ぐり部を設けてロッド側の作動油室と給排ポートを連通状態に保つ制限油路としてのオリフィスを穿ったことにより、当該座ぐり部の底面に対しドリルを直角に保って制限油路であるオリフィスを穿つことができ、これによって、制限油路の加工が極めて容易となるのである。
【００５１】
さらに、請求項４の発明によれば、同じく請求項１の発明の効果に加えて、ホルダの端部内面側に設けた鍔部とホルダに嵌着したカラーとで制限してクッションシールを軸方向へと変位可能に配設し、かつ、クッションシールとカラーの対向面間にロッド側の作動油室と給排ポートを連通状態に保つ制限油路としての切欠溝を開穿して設けたことにより、油圧シリンダの伸長動作時にクッションシールがカラーに押し付けられたときにのみ切欠溝の側部開放面が塞がれてオリフィスとなり、圧縮動作時にはクッションシールがカラーから離れるために切欠溝の側面が開いて元の溝形状に戻るために、オリフィスを構成する切欠溝にごみ等が詰まったとしても、圧縮動作時の作動油の流れにより容易に洗い流されて除去され、目詰まりによって所望のクッション特性が得られないとか、密封部分から油洩れを起したりシリンダチューブが破損する等の虞をも除去し得ることになるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による油圧シリンダの要部であるクッション装置の部分を縦断して示した正面図である。
【図２】同上、この発明の要部である油圧シリンダのクッション装置を最伸長状態に達した時点の状態をもって示した拡大部分正面図である。
【図３】この発明による油圧シリンダのクッション装置において用いられるカラーを取り出して示した斜視図である。
【図４】同じく、この発明による油圧シリンダのクッション装置において用いられるカラーの他の実施の形態を示した斜視図である。
【図５】さらに、この発明の要部である油圧シリンダのクッション装置の他の実施の形態を最伸長状態に達した時点の状態をもって示した拡大部分正面図である。
【図６】同上の油圧シリンダのクッション装置において用いられるカラーを取り出して示した斜視図である。
【図７】従来から用いられている油圧シリンダのクッション装置の部分を縦断して示した正面図である。
【符号の説明】
１ 油圧シリンダ
２ ピストンロッド
４ ピストン
５ テーパ面
６ クッションリング
１０ シリンダヘッド
１１ シリンダチューブ
１６ ロッド側の作動油室
１７ ボトム側の作動油室
１８ カラー
１９ ホルダ
２２ 鍔部
２３ 環状の溝
２４ クッションシール
２５ 軸方向油路
２６ 径方向油路
２７ 給排ポート
３１ スリット
３２ テーパ部
３３ オリフィス
３４ 座ぐり部
３５ 切欠溝
Claims (4)
- シリンダチューブ内にピストンを介してピストンロッドを移動自在に挿入し、ピストンロッドの基端に外周面にテーパ面を形成したクッションリングを設け、ピストンはシリンダチューブ内にロッド側の作動油室とボトム側の作動油室とを区画し、シリンダチューブには上記ロッド側の作動油室に通じる給排ポートを設け、上記ロッド側の作動油室の内部にはシリンダチューブの内周に固定した筒状ホルダを設け、当該ホルダ内に固定のカラーとこのカラーに対面すると共に上記クッションリングに対して軸方向へと相対変位可能に配設したクッションシールと、クッションシールの外周とホルダの内周との間に形成した軸方向油路とを設け、油圧シリンダの最伸長近傍における伸長動作に伴ってクッションリングをクッションシールへと嵌入し、クッションシールの内周面とクッションリングのテーパ面とで形成されるスリットの面積を漸減することでクッション効果を与える油圧シリンダのクッション装置において、油圧シリンダが最伸長の状態に達する以前に上記スリットが閉じられるように、クッションリングのテーパ面の長さを予め設定しておくと共に、ロッド側の作動油室と給排ポートとを上記カラーに形成した必要最小限の通路面積を確保する制限油路で連通するようにしたことを特徴とする油圧シリンダのクッション装置。
- ホルダの端部に設けた鍔部と当該ホルダ内に嵌着して固定したカラーとで制限してクッションシールをクッションリングの外周面に沿い軸方向へと変位可能に配設し、かつ、このクッションシールと対面するカラーの外周面にテーパ部を形成し、このテーパ部にロッド側の作動油室と給排ポートを連通状態に保つ制限油路としてのオリフィスを穿設した請求項１記載の油圧シリンダのクッション装置。
- ホルダの端部に設けた鍔部と当該ホルダに嵌着して固定したカラーとで制限してクッションシールをクッションリングの外周面に沿い軸方向へと変位可能に配設し、かつ、このクッションシールと対面するカラーの外周面にホルダとクッションシールとの間の軸方向油路へと開口する座ぐり部を設け、この座ぐり部にロッド側の作動油室と給排ポートを連通状態に保つ制限油路としてのオリフィスを穿設した請求項１記載の油圧シリンダのクッション装置。
- ホルダの端部に設けた鍔部と当該ホルダに嵌着して固定したカラーとで制限してクッションシールをクッションリングの外周面に沿い軸方向へと変位可能に配設し、かつ、クッションシールに対面するカラーの対向面部にロッド側の作動油室と給排ポートを連通状態に保つ制限油路としての切欠溝を開穿して設けた請求項１記載の油圧シリンダのクッション装置。
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