JP5953224B2

JP5953224B2 - 流体圧シリンダ

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Publication number: JP5953224B2
Application number: JP2012283479A
Authority: JP
Inventors: 雄三桝田
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2032-12-26
Also published as: JP2014126142A

Description

本発明は、流体圧シリンダに関する。

フォークリフトなどの積荷を昇降させる装置は、油圧の給排によって伸縮して積荷を上下させる油圧シリンダを備えている。油圧シリンダは単動式であり、シリンダチューブ内の油圧室に油圧を供給することで伸長し、油圧室の油圧を排出させることで収縮する。

特許文献１には、ストロークエンドに達する際にピストンの上昇速度を抑えることで衝撃を緩和する衝撃緩和機構を備える油圧シリンダが記載されている。衝撃緩和機構は、油圧シリンダのピストンロッドのピストン付近に設けられピストンロッドの内外を連通するオリフィスによって実現される。すなわち、ストロークエンド付近において、シリンダチューブとピストンロッドとの間の作動油がオリフィスを介してピストンロッド内に流入することで、作動油に流動抵抗を生じさせてピストンの上昇速度を低下させる。

特開２００５−１６３９１７号公報

油圧シリンダのピストンロッド長さは、油圧シリンダが搭載される装置に合わせて複数種類設定される。また、衝撃緩和機構による衝撃緩和の度合いは、オリフィス径を変化させることで調整され、油圧シリンダが搭載される装置に合わせて複数種類設定される。したがって、ピストンロッドはロッド長さごと及びオリフィス径ごとに規定されるのでピストンロッドの品番数が多くなる。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、ピストンロッドの品番数を削減可能な流体圧シリンダを提供することを目的とする。

本発明は、シリンダチューブ内を摺動するピストンの下側の駆動室への作動流体の供給に応じて上方に伸長するとともに、ピストンが伸側のストローク端に達する前に伸長作動を抑制するクッション機能を有する単動型の流体圧シリンダであって、ピストンの上部に嵌合されてピストンとの間にロッド内室を画成するピストンロッドと、ピストンロッドとシリンダチューブとの間に画成されるクッション室と、ピストンロッドに設けられクッション室とロッド内室とを連通する連通孔と、ピストンロッドの下端に配置されてピストンロッドとピストンとの間に挟持され、クッション室からロッド内室への作動流体の流れに抵抗を与えることでクッション機能を発揮するオリフィスを有する環状のスペーサと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ピストンロッドとピストンとの間にスペーサを挟持し、クッション機能を発揮するオリフィスをスペーサに設けた。したがって、スペーサを異なる長さのスペーサに交換するだけで流体圧シリンダの全長を調節することができる。よって、全長ごとに規定されるロッドの品番数を削減することができる。また、スペーサを異なるオリフィス径のスペーサに交換するだけでクッション機能の強度を調節することができる。よって、全長が同一であればオリフィス径にかかわらず同一のロッドを用いることができるので、ロッドの品番数を削減することができる。

本発明の実施形態に係る流体圧シリンダの断面を示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る流体圧シリンダの断面を示す断面図である。

図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態における流体圧シリンダ１００の断面を示す断面図である。流体圧シリンダ１００は、筒状のシリンダチューブ１０と、シリンダチューブ１０内に摺動自在に嵌装されるピストン２０と、ピストン２０の上部に嵌合されるピストンロッド３０と、シリンダチューブ１０の上端に嵌合されピストンロッド３０を摺動自在に軸支するシリンダヘッド４０と、を備える単動型の流体圧シリンダである。

流体圧シリンダ１００は、フォークリフトなどの昇降装置において積荷を昇降させるリフトシリンダとして用いられる。流体圧シリンダ１００をフォークリフトに搭載した場合、シリンダチューブ１０及びピストンロッド３０は車体（不図示）に固定される。流体圧シリンダ１００は、図１に示すように、ピストンロッド３０がピストン２０の上部に配置され、シリンダチューブ１０の軸方向が鉛直方向と略一致する向きで使用される。

シリンダチューブ１０内のピストン２０より下側には駆動室１が画成される。駆動室１には、図示しない流体圧源から圧送される作動流体が供給される。駆動室１の作動流体圧が上昇すると、ピストン２０及びピストンロッド３０が上方へ駆動され、流体圧シリンダ１００が伸長作動する。一方、駆動室１の作動流体圧が低下すると、ピストン２０及びピストンロッド３０が自重によって下方へと移動し、流体圧シリンダ１００が収縮作動する。なお、作動流体は、例えばオイルや、その他の水溶性代替液等である。

シリンダチューブ１０の上部開口端には、円筒状のシリンダヘッド４０が螺合される。シリンダヘッド４０の内周には円筒状のベアリング４１が介装され、ピストンロッド３０はベアリング４１を介してシリンダヘッド４０に軸支される。

シリンダヘッド４０の内周にはさらに、上方から順に、ダストシール４２と、ピストンロッド３０の外周面に摺接するメインシール４３と、が介装される。ダストシール４２は、シリンダチューブ１０内へのダストの侵入を防止する。メインシール４３は、シリンダチューブ１０内の後述するクッション室２を密封する。

シリンダヘッド４０の外周には、上方から順に、シリンダチューブ１０の内周より大径の外周面を有しシリンダチューブ１０の上端に当接するフランジ部４０ｂと、シリンダチューブ１０の内部に挿入されシリンダチューブ１０の開口端近傍の内周と螺合する螺合部４０ａと、が形成される。シリンダヘッド４０の外周であって螺合部４０ａより下方には、環状溝４４及び環状溝４４に嵌装されるシールリング４５が設けられる。シールリング４５は、シリンダチューブ１０とシリンダヘッド４０との間を封止し、後述するクッション室２を密封する。

ピストンロッド３０の下端にはピストン２０が嵌合される。ピストン２０の外周にはベアリング２１及びシールリング２２が介装される。ピストン２０は、ベアリング２１を介してシリンダチューブ１０の内周に摺接する。シールリング２２は、ピストン２０とシリンダチューブ１０との間を封止し、ピストン２０の下側に画成される駆動室１の流体圧がピストン２０の上側に漏出することを抑制する。

ピストン２０は、上部にピストンロッド３０の下端を収容する環状の収容溝２３を備え、ピストンロッド３０の下端部外周が収容溝２３においてピストン２０の内周に嵌合する。ピストン２０とピストンロッド３０との嵌合部２０ａでは、ピストン２０の内周面に設けられる環状溝２４とピストンロッド３０の外周面に設けられる環状溝３１とが対峙しており、この２つの環状溝２４、３１にスナップリング２５が嵌装される。これにより、ピストン２０とピストンロッド３０とが軸方向に係止される。

ピストンロッド３０の下端とピストン２０の収容溝２３の底部との間には、ピストンロッド３０と同径かつ環状のスペーサ５０が介装される。スペーサ５０は、軸方向寸法が収容溝２３の深さより小さく、ピストンロッド３０がピストン２０に嵌合されることでピストンロッド３０とピストン２０との間に軸方向に挟持される。

シリンダチューブ１０の下端には、シリンダチューブ１０より内径が小さい円筒状の基部６０が溶接等によって固定される。基部６０は、内周側に駆動室１を画成するとともに上部にピストン２０を支持する支持面６１を有する。支持面６１は、ピストン２０及びピストンロッド３０が自重により下降した場合にピストン２０の下面に当接し、ピストン２０の下死点を規定する。

ピストン２０はさらに、収容溝２３の底部の内周側からピストン２０の下面まで軸方向に連通する円柱状の取付穴２６を有する。取付穴２６は、小径部２６ａと、小径部２６ａより下方に連接され小径部２６ａより内径が大きい大径部２６ｂと、から構成される。取付穴２６には、下方からバルブハウジング７０が嵌挿される。バルブハウジング７０は、その顎部７０ａが小径部２６ａと大径部２６ｂとの間の段部２６ｃに当接することで、軸方向上方への移動が規制される。

バルブハウジング７０は、軸方向に連通する収容穴７１を有する。収容穴７１は、小径部７１ａと、小径部７１ａより下方に連接され小径部７１ａより内径が大きい大径部７１ｂと、から構成される。収容穴７１の小径部７１ａには上方から円筒状のリターンパイプ７２が圧入固定され、収容穴７１の大径部７１ｂには下方からチェックバルブ７３が収容される。チェックバルブ７３は、ピストン２０の上方からリターンパイプ７２を経由して下方へと流れる作動油の流れのみを許容する。

バルブハウジング７０がピストン２０の取付穴２６に嵌挿され、チェックバルブ７３が収容穴７１の大径部７１ｂに収容された状態で、バルブハウジング７０の収容穴７１の大径部７１ｂより内径が小さい環状のストッパ７４が取付穴２６の大径部２６ｂに嵌挿される。さらに、取付穴２６の大径部２６ｂに設けられる環状溝２７にスナップリング２８が装着される。これにより、バルブハウジング７０は、軸方向下方への移動が規制される。

バルブハウジング７０の外周面には環状溝７５が設けられ、環状溝７５にはシールリング７６が嵌装される。このシールリング７６は、ピストン２０とバルブハウジング７０との間を封止し、ピストン２０の下側に画成される駆動室１の流体圧がピストン２０の上側に漏出することを抑制する。さらに、チェックバルブ７３の外周面には環状溝７７が設けられ、環状溝７７にシールリング７８が嵌装される。このシールリング７８は、チェックバルブ７３とバルブハウジング７０との間を封止し、ピストン２０の下側に画成される駆動室１の流体圧がチェックバルブ７３の上側に漏出することを抑制する。

以上より、シリンダチューブ１０内の空間は、ピストン２０より下側に画成される駆動室１と、ピストンロッド３０の外側に画成されるクッション室２と、ピストンロッド３０の内側に画成されるロッド内室３と、に区画される。

また、ピストンロッド３０は、ピストン２０との嵌合部２０ａより上方であってリターンパイプ７２の上端より下方においてクッション室２とロッド内室３とを連通する連通孔３２を有する。スペーサ５０は、ピストン２０に当接する面からロッド内室３までを連通するとともに、ロッド内室３へ向けて徐々に内径が絞られたオリフィス５１を有する。さらに、ピストンロッド３０には、シリンダチューブ１０からスナップリング２５が嵌装される環状溝３１を介してスペーサ５０までにわたって、オリフィス５１とクッション室２とを連通する上下方向の隙間通路３３が設けられる。

駆動室１は、作動流体が充填される圧力室であり、流体圧源から供給される作動流体の給排に応じて圧力が増減する。クッション室２は、作動流体及び空気が充填される圧力室であり、ピストン２０の摺動に応じて容積が増減する。ロッド内室３は、作動流体及び空気が充填される圧力室であり、ピストン２０の摺動に応じて圧力が増減する。

次に、流体圧シリンダ１００の作動について説明する。

図１は、ピストン２０が下死点まで下降して基部６０によって支持されている状態、つまり流体圧シリンダ１００の最収縮状態を示している。この状態で流体圧源から駆動室１に作動流体を供給すると、駆動室１の圧力が上昇し、ピストン２０及びピストンロッド３０が上方へと駆動される。

ピストン２０の上昇に伴って、クッション室２の容積が減少するので、減少する容積分の作動流体が連通孔３２を介してロッド内室３へと流入していく。このとき、駆動室１の作動流体のうちの一部は、シールリング２２を超えてクッション室２へと漏出する。クッション室２及びロッド内室３に貯留される作動流体の液面がリターンパイプ７２の上端を超えると、超えた分の作動流体はリターンパイプ７２内へ流れ落ちる。

一方、ロッド内室３は、連通孔３２を介してクッション室２と連通しているので、クッション室２の圧力上昇に伴ってロッド内室３の圧力も上昇していく。ロッド内室３の圧力がチェックバルブ７３の開弁圧を超えると、チェックバルブ７３が開弁してリターンパイプ７２に貯留される余分な作動流体が駆動室１へと流出する。

さらにピストン２０が上昇すると、連通孔３２がシリンダヘッド４０のベアリング４１によって閉塞される。連通孔３２が閉塞した後、ピストン２０の上昇によるクッション室２の容積減少分の作動流体は、隙間通路３３及びオリフィス５１を介してロッド内室３へと流入する。オリフィス５１はクッション室２からロッド内室３への作動流体の流れに抵抗を与えるので、クッション室２の圧力が上昇してピストン２０の上昇が抑制される。これにより、クッション機能が発揮される。

その後、ピストン２０の上端がシリンダヘッド４０の下端に当接するピストン２０の上死点位置、すなわち、流体圧シリンダ１００の伸側ストローク端に達するまでクッション機能が発揮されるので、ピストン２０がシリンダヘッド４０に衝突する際の衝撃が緩和される。

一方、駆動室１の作動流体が排出されると、ピストン２０及びピストンロッド３０は、ピストン２０の下面が基部６０の上面に当接するまで自重によって下降する。

ここで、流体圧シリンダ１００の軸方向長さである全長は、流体圧シリンダ１００が搭載される装置に合わせて、例えば１ｍｍ単位で適宜変更する必要がある。本実施形態では、流体圧シリンダ１００の全長の調節はスペーサ５０の軸方向長さを変えることで調整される。つまり、長さ違いの複数のスペーサ５０にそれぞれ品番を付し、要求される流体圧シリンダ１００の全長に合わせて適切な品番のスペーサ５０が選択される。

また、ピストン２０とピストンロッド３０とを係合するスナップリング２５の取り付け位置がスペーサ５０の長さごとに異なるので、ピストンロッド３０に設けられる環状溝３１の軸方向寸法は、スナップリング２５の軸方向寸法より大きく設定される。すなわち、環状溝３１の軸方向寸法は、最も長いスペーサ５０の長さと最も短いスペーサ５０の長さとの差に対応する長さとなるように設けられる。これにより、異なる長さのスペーサ５０を用いた場合であっても、ピストンロッド３０を交換することなくピストン２０とピストンロッド３０とを確実に係合することができる。

また、流体圧シリンダ１００のクッション機能の強度は、流体圧シリンダ１００が搭載される装置に応じて、適宜変更する必要がある。本実施形態では、クッション機能の強度はスペーサ５０に設けられるオリフィス５１の径を変えることで調整される。つまり、オリフィス径の異なる複数のスペーサ５０にそれぞれ品番を付し、要求されるクッション機能の強度に合わせて適切な品番のスペーサ５０が選択される。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

ピストンロッド３０とピストン２０との間に軸方向にスペーサ５０を挟持し、クッション機能を発揮するオリフィス５１をスペーサ５０に設けた。したがって、流体圧シリンダ１００の全長の細かい調整は、ピストンロッド３０を交換することなくスペーサ５０を異なる長さのスペーサ５０に交換するだけで行うことができる。よって、全長ごとに規定されるピストンロッド３０の品番数を削減することができる。

また、スペーサ５０を異なるオリフィス径のスペーサ５０に交換するだけでクッション機能の強度を調節することができる。よって、全長が同一であればオリフィス径にかかわらず同一のピストンロッド３０を用いることができるので、ピストンロッド３０の品番数を削減することができる。

さらに、ピストンロッド３０に設けられる環状溝３１の軸方向寸法が、スナップリング２５の軸方向寸法より大きく設定されるので、異なる長さのスペーサ５０を用いることによりピストンロッド３０の環状溝３１の位置が上下しても、ピストン２０とピストンロッド３０とを確実に係合することができる。

さらに、ピストン２０の上部に環状の収容溝２３が設けられ、ピストンロッド３０の下端を収容溝２３に嵌合することでピストン２０とピストンロッド３０との間にスペーサ５０を軸方向に挟持するので、スペーサ５０をピストン２０に係合させる機構を用いることなくスペーサ５０の抜け止めを行うことができる。

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つを示したに過ぎず、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。

例えば、上記実施形態では、ピストン２０の上面に設けられる収容溝２３の内周にピストンロッド３０の下端の外周を嵌合するタイプの流体圧シリンダ１００を例に挙げて説明したが、図２に示すように、ピストン１２０の上面に設けられる小径部１２０ａの外周にピストンロッド１３０の下端の内周を嵌合するタイプの流体圧シリンダ２００であってもよい。

この場合、ピストン１２０は、シリンダチューブ１１０の内周と摺接する摺接部１２０ｂと、摺接部１２０ｂの上方に配置され摺接部１２０ｂより縮径された小径部１２０ａと、を有する。スペーサ１５０及びピストンロッド１３０の下端はピストン１２０の小径部１２０ａの外周側に嵌合され、スペーサ１５０はピストンロッド１３０の下端とピストン１２０との間で軸方向に挟持される。

ピストン１２０の小径部１２０ａの側面であってスペーサ１５０の内周面と接する部分には、全周にわたって環状溝１２１が設けられる。さらに、小径部１２０ａの内部には、この環状溝１２１に開口するとともにピストン１２０の小径部１２０ａの上面に開口する導入孔１２２が設けられる。これにより、スペーサ１５０のオリフィス１５１を通過した作動流体が導入孔１２２を通ってロッド内室１３へと流入する。

さらに、図１に示す実施形態と同様に、ピストン１２０とピストンロッド１３０との嵌合部１２０ｃでは、ピストン１２０の外周面に設けられる環状溝１２４とピストンロッド１３０の内周面に設けられる環状溝１３１とが対峙しており、この２つの環状溝１２４、１３１にスナップリング１２５が嵌装される。これにより、ピストン１２０とピストンロッド１３０とが軸方向に係止される。また、ピストンロッド１３０に設けられる環状溝１３１の軸方向寸法は、スナップリング１２５の軸方向寸法より大きく設定される。

このような流体圧シリンダ２００では、ピストンロッド１３０の下端をピストン１２０上部の小径部１２０ａの外周に嵌合することで、ピストン１２０とピストンロッド１３０との間に軸方向にスペーサ１５０を挟持できるので、図１に示す実施形態と同様に、スペーサ１５０をピストン１２０に係合させる機構を用いることなくスペーサ１５０の抜け止めを行うことができる。

また、図１に示す実施形態では、ピストンロッド３０を円筒状のチューブとしたが、図２に示すように中実のピストンロッド１３０の下端部付近だけを中空形状としたピストンロッドを用いてもよい。同様に、図２に示す実施形態において、図１に示すように中空のピストンロッドを用いてもよい。

さらに、図１に示す実施形態では、チェックバルブ７３をバルブハウジング７０に収容した状態でバルブハウジング７０をピストン２０に係合させているが、図２に示すようにバルブハウジングを省略して、ピストン２０に設けた収容穴１７１に直接チェックバルブ１７３を収容してもよい。

さらに、図１及び図２に示す実施形態では、ピストン２０、１２０とピストンロッド３０、１３０とを係合するスナップリング２５、１２５を嵌装する環状溝２４、３１、１２４、１３１のうち、ピストンロッド３０、１３０側の環状溝３１、１３１の軸方向寸法をスナップリング２５、１２５の軸方向寸法より大きく設定したが、これに代えて、ピストン２０、１２０側の環状溝２４、１２４の軸方向寸法をスナップリング２５、１２５の軸方向寸法より大きく設定してもよい。また、ピストンロッド３０、１３０側及びピストン２０、１２０側の双方の環状溝３１、１３１、２４、１２４の軸方向寸法をスナップリング２５、１２５の軸方向寸法より大きく設定してもよい。

１駆動室
２クッション室
３ロッド内室
１０、１１０シリンダチューブ
２０、１２０ピストン
２０ａ、１２０ａ嵌合部
２３収容溝
２４、１２４環状溝
２５、１２５スナップリング
３０、１３０ピストンロッド
３１、１３１環状溝
３２連通孔
５０、１５０スペーサ
５１、１５１オリフィス
１００、２００流体圧シリンダ
１２０ａ小径部
１２０ｂ摺接部

Claims

シリンダチューブ内を摺動するピストンの下側の駆動室への作動流体の供給に応じて上方に伸長するとともに、前記ピストンが伸側のストローク端に達する前に伸長作動を抑制するクッション機能を有する単動型の流体圧シリンダであって、
前記ピストンの上部に嵌合されて前記ピストンとの間にロッド内室を画成するピストンロッドと、
前記ピストンロッドと前記シリンダチューブとの間に画成されるクッション室と、
前記ピストンロッドに設けられ前記クッション室と前記ロッド内室とを連通する連通孔と、
前記ピストンロッドの下端に配置されて前記ピストンロッドと前記ピストンとの間に挟持され、前記クッション室から前記ロッド内室への作動流体の流れに抵抗を与えることで前記クッション機能を発揮するオリフィスを有する環状のスペーサと、
を備えることを特徴とする流体圧シリンダ。
前記ピストンと前記ピストンロッドとの嵌合部において対峙する前記ピストン側の環状溝と前記ピストンロッド側の環状溝とに嵌装され、前記ピストンと前記ピストンロッドとを軸方向に係止するスナップリングをさらに備え、
前記ピストン側の環状溝及び前記ピストンロッド側の環状溝の少なくとも一方の軸方向寸法は、前記スナップリングの軸方向寸法より大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。
前記ピストンの上部に設けられ、前記ピストンロッドの下端を収容する環状の収容溝をさらに備え、
前記スペーサは、前記収容溝に嵌合され、前記収容溝において前記ピストンロッドの外周が前記ピストンの内周に嵌合することで前記ピストンと前記ピストンロッドとの間に挟持される、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体圧シリンダ。
前記ピストンは、前記シリンダチューブの内周と摺接する摺接部と、摺接部より縮径された小径部と、を有し、
前記スペーサは、前記小径部の外周に嵌合され、前記ピストンロッドの内周が前記小径部の外周に嵌合することで前記ピストンと前記ピストンロッドとの間に挟持される、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体圧シリンダ。