JP3946424B2 - Cylinder cushion structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ピストンのストロークエンドでの衝撃を緩和するためのシリンダのクッション構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
シリンダのクッション装置として、図3、4に示すものが従来から知られているが、その構造は次のとおりである。
図3に示すように、シリンダチューブ1にピストン2を摺動自在に組み込むとともに、このピストン2にピストンロッド3を設けている。そして、このピストン2によって、シリンダチューブ1内を、シリンダ室4と5に区画している。
しかも、上記ピストンロッド3であってピストン2と隣接する位置に、クッションリング6を固定している。このクッションリング6には、ピストン2とは反対端からピストン側に向かって徐々に浅くなるスリット7を形成している。
【0003】
また、上記シリンダチューブ1の端部には、シリンダヘッド8をはめ着けているが、このシリンダヘッド8の内周には軸受け9を設けている。そして、上記ピストンロッド3は、この軸受け9に摺動自在に支持されて、シリンダヘッド8から外方に突出する。
なお、図中符号10は軸受け9よりも内側に設けたシールである。
【0004】
上記のようにしたシリンダヘッド8の内端には、ホルダー11を固定するとともに、このホルダー11の内周には、シリンダヘッド8側から順にカラー12および金属製のクッションシール13をはめている。
上記カラー12は、ホルダー11に圧入するとともに、一端をシリンダヘッド8の内端にぴったりと接触させている。また、カラー12の他端、すなわちクッションシール13との対向面に切欠き14を形成し、カラー12の他端にクッションシール13が当接したときにオリフィスを構成するようにしている。なお、クッションシール13がカラー12から離れることによって、この切欠き14が解放され、オリフィスとしての機能はなくなる。
【0005】
一方、クッションシール13は、上記カラー12とホルダー11の内端に形成したストッパー15との間を移動可能にしている。このようにしたクッションシール13は、ホルダー11との間で、図4に示すように多少のすき間16を保つとともに、ピストン2がストロークエンド部分に到達したとき、クッションリング6が進入できる内径を保っている。
また、上記ホルダー11には、自由流通路17を形成しているが、この自由流通路17は、クッションシール13がストッパー15に当接しているとき、カラー12とクッションシール13との間を介してシリンダ室4とシリンダポート18とを自由流れの状態で連通させる。
【0006】
上記のようにして各部材を組み付けているが、実際には次のような部分にかん合すき間ができてしまう。まず、クッションリング6は、ピストンロッド3との間にその組み付け上必要とされるかん合すき間がある。また、軸受け9とピストンロッド3との間にもかん合すき間が生じてしまう。さらに、シリンダチューブ1とピストン2との間にもかん合すき間が生じる。
上記のようなかん合すき間は、各部材の軸心をずらす原因となる。そして、上記した各かん合すき間が総合化されてピストンロッド3が偏心するが、その偏心を吸収するために、クッションシール13が径方向にある程度動けるようにしている。
【0007】
もし、クッションシール13が径方向に一切動けなければ、上記したかん合すき間が総合化されてピストンロッド3が偏心したとき、ピストンのストロークエンド部分で、クッションリング6がクッションシール13に進入できなくなる。
しかし、上記のようにクッションシール13が径方向に動ければ、ピストンロッド3の偏心を吸収することができる。
【0008】
今、ピストン2が図3の状態から、矢印19方向に移動すると、シリンダ室4内の作動流体は、クッションシール13とカラー12の内側を通ってシリンダポート18から排出される。そして、クッションリング6がクッションシール13に進入しようとすると、そのときの流体圧でクッションシール13がカラー12に押し付けられる。この状態では、自由流通路17は、クッションシール13の外周に形成したすき間16を介して切欠き14に連通することになる。
【0009】
上記の状態から図4に示すように、クッションリング6がクッションシール13内に進入すると、シリンダ室4とシリンダポート18とは、次の2つの流路を介して連通することになる。
その一つは、クッションシール13とクッションリング6に形成したスリット7との間を通過する絞り流路と、もう一つは、前記すき間16および切欠き14からなるオリフィスを通過する流路とである。
いずれにしても、上記2つの流路は、その流路抵抗が大きいので、その抵抗によってシリンダ室4の圧力が上昇し、その上昇した圧力によってピストン2の移動速度を緩和させ、クッション効果を発揮させる。
【0010】
また、前記したように組み付け上のかん合すき間は、それが総合化されるとピストンロッド3が偏心するが、その偏心を吸収するために、クッションシール13が径方向にある程度動けるようにしている。そのために、クッションリング6がクッションシール13に進入するとき、それらの軸心が完全に一致していないことが多くなる。
【0011】
しかし、クッションリング6とクッションシール13との軸心が多少ずれていても、クッションシール13ががたつきながら、徐々にクッションリング6になじんでいき、最終的には両者の軸心がぴったりと一致するようになる。この原理は、棒をきっちりとした穴に入れるときに、棒を少しがたつかせながら穴に押し込むのと似ている。
【0012】
一方、ピストン2を上記矢印19とは反対方向に移動させるときには、シリンダポート18から圧力流体を供給する。このようにシリンダポート18から圧力流体を供給すると、その圧力作用で、クッションシール13がストッパー15側まで移動する。クッションシール13がこのように移動すれば、切欠き14からなるオリフィスが解放されるとともに、カラー12とクッションシール13との間および自由流通路17を介してシリンダ室4とシリンダポート18とが直接連通することになる。
したがって、シリンダポート18から供給された圧力流体は、切欠き14→カラー12とクッションシール13との間および自由流通路17を介してシリンダ室4に供給されるとともに、ピストン2を上記矢印19とは反対方向に移動させる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにした従来のクッション構造では、クッション効果を発揮するときに、キャビテーションが発生し、大きな騒音が生じるという問題があった。すなわち、クッションリング6がクッションシール13を貫通すると、シリンダ室4の高圧は、クッションシール13とクッションリング6との隙間で構成される絞り流路を介してシリンダポート18側に流れ込むが、このとき、流体の圧力は、絞り流路を通過することによって徐々に減少する。この絞り流路を通過する流体の圧力と絞り流路の位置との関係を示したグラフが図5である。
【0014】
このグラフから明らかなように、流体の圧力は、シリンダ室4の圧力P1を最大にして、絞り流路の長さに比例して徐々に減少していく。そして、クッションシール13から抜け出す直前の出口部分の圧力がP2となる。
一方、シリンダポート18の圧力は、ほぼタンク圧なので0とすると、出口部分の差圧がP2となる。この差圧P2が小さければ、キャビテーションもほとんど生じない。
【0015】
ところが、シリンダが大型化した場合には、そのシリンダ室4から絞り流路を介して排出される流量も多くなる。このように絞り通路を通過する流量が多くなると、クッションシール13によって形成される絞り流路だけでは、出口付近の圧力P2を十分に低減することができなくなる。そのため、出口付近での差圧P2が大きくなり、そこにキャビテーションが生じる。その結果、キャビテーションが原因で、大きな騒音が発生するという問題があった。
【0016】
ここで、クッションシール13の軸線方向長さを長くすれば、キャビテーションの発生を防止することができる。なぜなら、絞り流路を長くすれば、この絞り流路の長さに比例して圧力が減少するので、出口付近の差圧を十分小さくでき、このように差圧を十分小さくすれば、キャビテーションも発生しないからである。
しかし、クッションシールの軸線方向長さを長くすると、クッションシール13の質量が増加して、クッションシール13の剛性も高くなり、それが変形しにくくなる。このようにクッションシール13の質量が増加して、しかもそれが変形しにくくなると、クッションリング6が進入するときに、このクッションリング6がクッションシール13にぶつかって、大きな衝突音が発生する。つまり、クッションシール13の軸線方向の長さをただ長くしただけでは、別の部分で大きな騒音が発生する。
この発明の目的は、キャビテーションの発生を抑えることができ、しかも、衝突音が大きくなったりしないシリンダのクッション構造を提供することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
この発明は、シリンダチューブにピストンを摺動自在に設けるとともに、シリンダチューブの端部にシリンダヘッドを設け、このシリンダヘッドからピストンに設けたピストンロッドを外方に突出させ、シリンダチューブに形成したシリンダポートから圧力流体を供給したり、あるいはそこから圧力流体を排出することによって、ピストンを往復運動させる一方、上記ピストンロッド側に上記ピストンと隣接させてクッションリングを設けるとともに、シリンダヘッド側に、軸方向に移動可能にした金属製のクッションシールを複数設け、クッション機能発揮時に、上記複数のクッションシールにクッションリングが順次進入する構成にしたことを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1に示す実施例は、ホルダー11の内周に、2つのクッションシール20,21を組み込んだ点と、カラー22の形状を変更した点とに特徴を有するものである。
また、ホルダー11のシリンダ室4側には、切り欠き25を形成しているが、シリンダの構成自体については前記従来例と同じである。
したがって、以下では、クッションシール20,21およびカラー22を中心に説明し、従来と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0019】
図示するように、ホルダー11の内周には、クッションシール20とクッションシール21とを組み込んでいる。これら2つのクッションシール20,21は、従来のクッションシール13と全く同じものであり、軸線方向の長さも全く同じにしている。
一方、カラー22は、その軸線方向長さを従来よりも短くして、ホルダー11の内周に、クッションシール20,21を2つ組み込むだけのスペースを形成している。また、上記2つのクッションシール20,21を、軸線方向に移動可能にもしている。
なお、上記カラー22には、従来と同じく切り欠き23を形成している。
【0020】
次に、この実施例の作用について説明する。ただし、クッションリング6がクッションシール20,21から抜け出すときの作用については前記従来例とほとんど同じなので、以下では、クッション効果が発揮されるときの作用、すなわち、クッションリング6がクッションシール20,21に進入したときの作用についてのみ説明する。
【0021】
クッションリング6の先端が、クッションシール20に進入すると、シリンダ室4の圧力が上昇し、クッション効果が発揮される。そして、図示するように、クッションリング6が2つのクッションシール20,21を貫通したときのシリンダ室4内の圧力をP1とすると、このシリンダ室4内の圧力P1の流体は、クッションリング6とクッションシール20,21との隙間によって形成される絞り流路を通過する過程で減少する。そして、この絞り流路を通過する流体の圧力と、絞り流路の位置との関係を図2に示す。
【0022】
図示するように、シリンダ室4から排出される流体の圧力は、まず、クッションシール20によって形成される絞り流路aによってP2まで減少する。そして、このP2の流体圧は、クッションシール21によって形成される絞り流路bによってさらに減少し、出口付近でP3となる。
この圧力P3というのは、上記圧力P2のほぼ半分となっている。
このように絞り流路の出口付近の流体圧を半分まで減少させれば、この出口付近での差圧を十分小さくできる。
したがって、クッション効果を発揮させるときに、キャビテーションの発生を防止でき、それによって騒音が発生することもない。
【0023】
また、この実施例によれば、個々のクッションシールの質量も剛性も従来と変わらないので、クッションシールにクッションリングが進入するときに、衝突音が大きくなったりしない。つまり、この実施例は、2つのクッションシール20,21を用いることによって、キャビテーションの発生を防止するとともに、これらクッションシール20,21にクッションリング6が進入するときの衝突音の増加も防止できる。
【0024】
なお、上記実施例では、クッションシール20,21を2つ用いたが、これらクッションシール20,21の数は、シリンダの大きさに応じて決めればいい。例えば、さらに大型のシリンダの場合には、クッションシールを3つ用いれば、それだけ絞り流路の出口付近の差圧を小さくできる。したがって、キャビテーションによる騒音を防止できる。
【0025】
【発明の効果】
この発明によれば、クッションシールを複数組み込んだので、このクッションシールによって構成される絞り通路の出口付近の流体圧を、十分に低減することができる。
したがって、この出口付近で生じるキャビテーションを防止でき、騒音が発生することもない。
また、個々のクッションシールが変形しにくくなることもないので、これらクッションシールにクッションリングが進入するときに、衝突音が増加することもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の要部断面図である。
【図2】クッションシール20,21とクッションリング6との間で形成される絞り流路を通過する流体の圧力と、この絞り流路の位置との関係を示したグラフである。
【図3】従来例の断面図である。
【図4】従来例を示す拡大断面図であり、クッションリング6がクッションシール13に進入した状態を示す図である。
【図5】クッションシール13とクッションリング6と間で形成される絞り流路を通過する流体の圧力と、この絞り流路の位置との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
1 シリンダチューブ
2 ピストン
3 ピストンロッド
6 クッションリング
8 シリンダヘッド
18 シリンダポート
20 クッションシール
21 クッションシール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cylinder cushion structure for mitigating an impact at a stroke end of a piston.
[0002]
[Prior art]
As a cylinder cushioning device, those shown in FIGS. 3 and 4 are conventionally known, and the structure thereof is as follows.
As shown in FIG. 3, a
Moreover, a
[0003]
A
In the figure,
[0004]
A
The
[0005]
On the other hand, the
In addition, a
[0006]
Although each member is assembled as described above, a gap is actually formed in the following portion. First, the
Such a mating gap causes a shift in the axis of each member. The above-mentioned mating gaps are integrated and the
[0007]
If the
However, if the
[0008]
Now, when the
[0009]
As shown in FIG. 4, when the
One is a throttle passage that passes between the
In any case, since the flow resistance of the two flow paths is large, the pressure of the
[0010]
Further, as described above, the mating gap on the assembly causes the
[0011]
However, even if the axial center of the
[0012]
On the other hand, when the
Accordingly, the pressure fluid supplied from the
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional cushion structure as described above, there is a problem that cavitation occurs and a large noise occurs when the cushion effect is exhibited. That is, when the
[0014]
As is apparent from this graph, the pressure of the fluid gradually decreases in proportion to the length of the throttle channel with the pressure P1 in the
On the other hand, since the pressure of the
[0015]
However, when the size of the cylinder is increased, the flow rate discharged from the
[0016]
Here, if the length of the
However, if the length of the cushion seal in the axial direction is increased, the mass of the
An object of the present invention is to provide a cylinder cushion structure that can suppress the occurrence of cavitation and does not increase the impact noise.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In this invention, a piston is slidably provided on a cylinder tube, a cylinder head is provided at an end of the cylinder tube, and a piston rod provided on the piston is protruded outward from the cylinder head to form a cylinder tube. The piston is reciprocated by supplying or discharging the pressure fluid from the port, while providing a cushion ring adjacent to the piston on the piston rod side and a shaft on the cylinder head side. A plurality of metal cushion seals that are movable in the direction are provided, and the cushion ring sequentially enters the plurality of cushion seals when the cushion function is exhibited.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The embodiment shown in FIG. 1 is characterized in that two cushion seals 20 and 21 are incorporated in the inner periphery of the
Further, a
Therefore, in the following, the cushion seals 20 and 21 and the
[0019]
As shown in the drawing, a
On the other hand, the length of the
The
[0020]
Next, the operation of this embodiment will be described. However, since the action when the
[0021]
When the tip of the
[0022]
As shown in the drawing, the pressure of the fluid discharged from the
This pressure P3 is almost half of the pressure P2.
Thus, if the fluid pressure near the outlet of the throttle channel is reduced to half, the differential pressure near the outlet can be made sufficiently small.
Therefore, when the cushion effect is exerted, the occurrence of cavitation can be prevented, and no noise is generated.
[0023]
Further, according to this embodiment, since the mass and rigidity of each cushion seal are the same as in the conventional case, the collision noise does not increase when the cushion ring enters the cushion seal. That is, in this embodiment, the use of the two cushion seals 20 and 21 can prevent the occurrence of cavitation, and can also prevent an increase in collision noise when the
[0024]
In the above embodiment, two cushion seals 20 and 21 are used, but the number of cushion seals 20 and 21 may be determined according to the size of the cylinder. For example, in the case of a larger cylinder, if three cushion seals are used, the differential pressure near the outlet of the throttle channel can be reduced accordingly. Therefore, noise due to cavitation can be prevented.
[0025]
【The invention's effect】
According to the present invention, since a plurality of cushion seals are incorporated, the fluid pressure in the vicinity of the outlet of the throttle passage constituted by the cushion seals can be sufficiently reduced.
Therefore, cavitation occurring in the vicinity of the exit can be prevented, and no noise is generated.
In addition, since the individual cushion seals are not easily deformed, the collision noise does not increase when the cushion rings enter these cushion seals.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an embodiment.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the pressure of the fluid passing through the throttle channel formed between the cushion seals 20 and 21 and the
FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional example.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a conventional example, and shows a state in which a
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the pressure of the fluid passing through the throttle channel formed between the
[Explanation of symbols]
1
Claims (1)
Priority Applications (1)
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JP2000262290A JP3946424B2 (en) | 2000-08-31 | 2000-08-31 | Cylinder cushion structure |
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