JP6113996B2 - Fluid pressure cylinder - Google Patents
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Description
本発明は、ピストンロッドがストローク端付近で生じるクッション圧力によって減速する流体圧シリンダに関するものである。 The present invention relates to a hydraulic cylinder in which a piston rod is decelerated by a cushion pressure generated near the stroke end.
例えば油圧ショベル等に用いられる流体圧シリンダ(油圧シリンダ)は、シリンダチューブに挿入されるピストンロッドがストローク端付近に来たときに生じるクッション圧力によってピストンロッドを減速させるクッション機構を備えている。 For example, a fluid pressure cylinder (hydraulic cylinder) used in a hydraulic excavator or the like includes a cushion mechanism that decelerates the piston rod by a cushion pressure generated when the piston rod inserted into the cylinder tube comes near the stroke end.
特許文献1に記載されたクッション機構は、シリンダチューブに設けられるクッション円筒面と、ピストンロッドに作動流体圧力によってフローティング支持されるクッションベアリングと、を備える。 The cushion mechanism described in Patent Document 1 includes a cushion cylindrical surface provided in a cylinder tube, and a cushion bearing that is floatingly supported by a piston rod by working fluid pressure.
このクッション機構では、ピストンロッドがストローク端付近に来たときに、クッションベアリングがクッション円筒面に進入し、両者の間で作動流体の流れが絞られることにより、クッション圧力が生じてピストンロッドが減速するようになっている。 In this cushion mechanism, when the piston rod comes near the stroke end, the cushion bearing enters the cushion cylindrical surface, and the flow of the working fluid is reduced between them, resulting in a cushion pressure and the piston rod decelerating. It is supposed to be.
この種のクッション機構では、クッションベアリングの外周面に軸方向に傾斜して延びる平面状の割円部(切欠部)が切削加工によって形成される(図9参照)。ピストンロッドがストローク端に来ると、割円部がクッション円筒面に対峙して作動流体の流れを絞る可変絞りとして機能する。ピストンロッドがストローク端に近づくのに伴って可変絞りの開口面積が減少する。 In this type of cushion mechanism, a planar split circle (notch) extending in an axial direction on the outer peripheral surface of the cushion bearing is formed by cutting (see FIG. 9). When the piston rod comes to the stroke end, the split portion functions as a variable restrictor that confronts the cushion cylindrical surface and restricts the flow of the working fluid. As the piston rod approaches the stroke end, the opening area of the variable throttle decreases.
このクッション機構では、割円部の傾斜角度を任意に設定することにより、ピストンロッドが減速するクッション特性を変えられる。 In this cushion mechanism, the cushion characteristic at which the piston rod decelerates can be changed by arbitrarily setting the angle of inclination of the split circle portion.
特許文献2に記載されたクッション機構は、シリンダチューブに設けられるクッション円筒面と、ピストンロッドに嵌合して支持されるクッションベアリングと、を備える。このクッションベアリングは、作動流体圧力によってフローティング支持されることなく、ピストンロッドに固定されている。
The cushion mechanism described in
このクッション機構は、クッションベアリングの外周面に軸方向に傾斜して延びる断面V字状のテーパ溝(絞り溝)が形成されている。この場合にも、ピストンロッドがストローク端に来ると、テーパ溝がクッション円筒面に対峙して作動流体の流れを絞る可変絞りとして機能する。ピストンロッドがストローク端に近づくのに伴って可変絞りの開口面積が減少する。 In this cushion mechanism, a tapered groove (throttle groove) having a V-shaped cross section extending in an axial direction is formed on the outer peripheral surface of the cushion bearing. Also in this case, when the piston rod comes to the stroke end, the tapered groove functions as a variable throttle that constricts the flow of the working fluid against the cylindrical surface of the cushion. As the piston rod approaches the stroke end, the opening area of the variable throttle decreases.
このクッション機構では、テーパ溝の断面積を任意に設定することにより、ピストンロッドが減速するクッション特性を変えられる。 In this cushion mechanism, the cushion characteristic of the piston rod decelerating can be changed by arbitrarily setting the sectional area of the tapered groove.
しかしながら、特許文献1に記載されたクッション機構は、クッションベアリングの外周面に切削加工を施して割円部が形成されるが、割円部の切削傾斜角度の加工誤差に起因してピストンロッドが減速するクッション特性にバラツキが生じやすいという問題点がある。 However, in the cushion mechanism described in Patent Document 1, the outer peripheral surface of the cushion bearing is cut to form a split circle portion. However, the piston rod does not move due to a processing error in the cutting inclination angle of the split circle portion. There is a problem that variations in the cushion characteristics of deceleration tend to occur.
また、特許文献1に記載されたフローティング支持されるクッションベアリングの外周面に、特許文献2に記載された断面V字状のテーパ溝を形成することが考えられる。しかし、この場合には、クッションベアリングがクッション圧力を受けて拡がる弾性変形時に、クッションベアリングのテーパ溝が開口する部位に応力が集中し、クッションベアリングの強度を確保するために、板厚を大きくする必要があった。
In addition, it is conceivable to form a tapered groove having a V-shaped cross section described in
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、流体圧シリンダにおいて、クッション特性のバラツキを抑えることと、クッションベアリングの強度を確保することを両立することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to achieve both suppression of variation in cushion characteristics and securing of strength of a cushion bearing in a fluid pressure cylinder.
本発明は、シリンダチューブに挿入されるピストンロッドがストローク端付近で生じるクッション圧力によって減速する流体圧シリンダであって、シリンダチューブに設けられるクッション円筒面と、ピストンロッドに設けられストローク端付近でクッション円筒面の内側に進入して作動流体の流れを絞る筒状のクッションベアリングと、クッションベアリングの外周面に開口しクッションベアリングの中心軸に対して傾斜し、前記ピストンロッドがストローク端に近づくのにしたがって流路面積が次第に減少する可変絞りを形成するテーパ溝と、を備える。
そして、テーパ溝は、前記クッションベアリングの中心軸に沿って延び、その長手方向に直交する断面形状が連続する正円弧状の曲面のみによって形成される構成とした。
また、テーパ溝は、クッションベアリングの中心軸に沿って延び、その長手方向に直交する断面形状が連続する惰円弧状の曲面のみによって形成される構成とした。
また、テーパ溝は、クッションベアリングの中心軸に沿って延び、クッション円筒面に対向して窪む溝内面を有し、溝内面とクッション円筒面とに囲まれる流路のテーパ溝の長手方向に直交する断面形状は、両端から中央部にかけて円弧状に膨らむ紡錘形状である構成とした。
The present invention relates to a fluid pressure cylinder in which a piston rod inserted into a cylinder tube decelerates by a cushion pressure generated near the stroke end, and includes a cushion cylindrical surface provided on the cylinder tube and a cushion provided on the piston rod near the stroke end. A cylindrical cushion bearing that enters the inside of the cylindrical surface and restricts the flow of working fluid, and opens to the outer peripheral surface of the cushion bearing and tilts with respect to the central axis of the cushion bearing, so that the piston rod approaches the stroke end. Therefore, the taper groove which forms the variable aperture | diaphragm | reduced by which a flow path area reduces gradually is provided.
The taper groove is formed by only a regular arc-shaped curved surface extending along the central axis of the cushion bearing and having a continuous cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction.
Further, the tapered groove is formed only by a curved surface having a circular arc shape extending along the central axis of the cushion bearing and having a continuous cross-sectional shape orthogonal to the longitudinal direction.
The taper groove has a groove inner surface extending along the central axis of the cushion bearing and recessed toward the cushion cylindrical surface, and is formed in the longitudinal direction of the taper groove of the flow path surrounded by the groove inner surface and the cushion cylindrical surface. The orthogonal cross-sectional shape was a spindle shape that swells in an arc shape from both ends to the center .
本発明では、ピストンロッドがストローク端付近に来たときに、クッションベアリングがクッション円筒面の内側に進入すると、両者の間で作動流体の流れが絞られることにより、クッション圧力が生じてピストンロッドが減速する。ピストンロッドがストローク端に近づくのに伴ってテーパ溝によって画成される可変絞りの開口面積が小さくなる。テーパ溝の断面の曲率半径及びテーパ溝の傾斜角度を変えることにより、クッション特性をきめ細かに設定することができる。 In the present invention, when the piston rod comes near the stroke end and the cushion bearing enters the inside of the cushion cylindrical surface, the flow of the working fluid is reduced between the two, thereby causing the cushion pressure to be generated. Slow down. As the piston rod approaches the stroke end, the opening area of the variable throttle defined by the tapered groove becomes smaller. By changing the radius of curvature of the cross section of the taper groove and the inclination angle of the taper groove, the cushion characteristics can be set finely.
テーパ溝の断面形状が円弧状に湾曲して形成されるため、従来装置におけるクッションベアリングの外周面に平面状に形成される割円部に比べて、傾斜角度の加工誤差に起因するテーパ溝の断面積及びクッション特性のバラツキを抑えられる。 Since the cross-sectional shape of the taper groove is formed in a circular arc shape, the taper groove caused by the machining error of the inclination angle is smaller than that of the split circle portion formed flat on the outer peripheral surface of the cushion bearing in the conventional device. Variations in cross-sectional area and cushion characteristics can be suppressed.
テーパ溝の断面形状が円弧状に湾曲して形成されるため、ベアリング内周間隙に導かれるクッション圧力によってクッションベアリングが拡がる弾性変形時に、クッションベアリングのテーパ溝が開口する部位に応力が集中することが抑えられ、クッションベアリングの強度を確保できる。 Since the cross-sectional shape of the taper groove is curved in an arc shape, stress concentrates on the area where the taper groove of the cushion bearing opens when the cushion bearing is elastically deformed by the cushion pressure guided to the inner circumferential clearance of the bearing. Can be suppressed and the strength of the cushion bearing can be secured.
よって、流体圧シリンダにおいて、クッション特性のバラツキを抑えることと、クッションベアリングの強度を確保することを両立することができる。 Therefore, in the fluid pressure cylinder, it is possible to achieve both suppression of variations in cushion characteristics and securing the strength of the cushion bearing.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1実施形態)
図1に示す油圧シリンダ1は、例えば油圧ショベルのアームシリンダとして用いられる。油圧シリンダ1が伸縮作動することにより、油圧ショベルのアームが回動する。
(First embodiment)
A hydraulic cylinder 1 shown in FIG. 1 is used as an arm cylinder of a hydraulic excavator, for example. As the hydraulic cylinder 1 expands and contracts, the arm of the hydraulic excavator rotates.
油圧シリンダ1は、筒状をしたシリンダチューブ10と、このシリンダチューブ10内にロッド室2とエンド室3を仕切るピストン20と、このピストン20に連結されるピストンロッド30と、を備える。
The hydraulic cylinder 1 includes a
油圧シリンダ1は、図示しない油圧源(作動流体圧源)からエンド室3またはロッド室2に導かれる作動油圧によってピストンロッド30が中心軸O方向に移動して伸縮作動する。
In the hydraulic cylinder 1, the
なお、油圧シリンダ(流体圧シリンダ)1は、これに給排される作動流体として、作動油(オイル)を用いるが、この代わりに例えば水溶性代替液等を用いてもよい。 The hydraulic cylinder (fluid pressure cylinder) 1 uses hydraulic oil (oil) as a working fluid supplied to and discharged from the hydraulic cylinder, but a water-soluble alternative liquid or the like may be used instead.
シリンダチューブ10の開口端には、ピストンロッド30が摺動自在に挿通する円筒状のシリンダヘッド40が設けられる。シリンダヘッド40は、複数のボルト12を介してシリンダチューブ10に締結される。
A
シリンダヘッド40の内周には、ブッシュ55、サブシール56、メインシール57、及びダストシール58が介装される。
A bush 55, a sub seal 56, a main seal 57, and a
ブッシュ55がピストンロッド30の外周面31に摺接することにより、ピストンロッド30がシリンダチューブ10の中心軸O方向に移動するように支持される。
When the bush 55 is in sliding contact with the outer peripheral surface 31 of the
サブシール56及びメインシール57がピストンロッド30の外周面31に摺接することによって外部とロッド室2の間が密封される。
The sub seal 56 and the main seal 57 are in sliding contact with the outer peripheral surface 31 of the
ダストシール58がピストンロッド30の外周面31に摺接することによって油圧シリンダ1の内部へのダストの侵入が防止される。
The
シリンダヘッド40の内周には、円筒面状のヘッド内周面44が形成される。このヘッド内周面44とピストンロッド30の外周面31の間に給排通路5が画成される。シリンダヘッド40には、ヘッド内周面44に開口する給排口43が形成される。給排口43には、図示しない油圧源に連通する油圧配管が接続される。
A cylindrical inner
ピストンロッド30が図1において下方に移動する油圧シリンダ1の収縮作動時には、油圧源から油圧配管を通じて供給される加圧作動油が、給排通路5を通じてロッド室2に流入する。一方、エンド室3の作動油が図示しない給排通路を通じて油圧源のタンク側に戻される。
During the contraction operation of the hydraulic cylinder 1 in which the
ピストンロッド30が図1において上方に移動する油圧シリンダ1の伸張作動時には、油圧源から供給される加圧作動油が給排通路を通じてエンド室3に流入する。一方、ロッド室2の作動油が給排通路5を通じて油圧源のタンク側に戻される。
During the extension operation of the hydraulic cylinder 1 in which the
図1にはピストンロッド30がストローク端付近の手前にある状態が示されている。油圧シリンダ1は、伸張作動時におけるストローク端付近でピストンロッド30を減速させるクッション機構6を備える。
FIG. 1 shows a state where the
クッション機構6は、シリンダヘッド40のヘッド内周面44に設けられるクッション円筒面45と、ピストンロッド30がストローク端付近に来たときにクッション円筒面45の内側に進入するクッションベアリング60と、を備える。
The cushion mechanism 6 includes a cushion
ピストンロッド30がストローク端付近に来たときに、クッションベアリング60がクッション円筒面45の内側に進入して、両者の間にベアリング外周間隙8(図4参照)が画成される。このベアリング外周間隙8がロッド室2から給排通路5を通じて流出する作動油の流れに抵抗を付与し、ロッド室2の圧力(以下、クッション圧力という)が上昇することにより、ピストンロッド30が減速する作動(以下、「クッション作動」という。)が行われる。
When the
クッションベアリング60は、その外周に外周面61を有する。この外周面61は、中心軸Oを中心とする円筒面状に形成される。外周面61の外径は、ピストンロッド30の外周面31の外径より大きく、かつクッション円筒面45の内径より小さく形成される。ピストンロッド30がストローク端付近に来たときに、クッションベアリング60の外周面61はクッション円筒面45との間にベアリング外周間隙8(図4参照)を画成する。
The
ピストンロッド30の外周には、環状段部32、外周嵌合面33、及び環状段部34が順に並んで形成される。
On the outer periphery of the
ピストン20は、その端面22が環状段部34に当接して固定される。
The
円筒状のクッションベアリング60は、環状段部32とピストン20の間に間隙を持って介装され、中心軸O方向にわずかに移動可能に設けられる。
The cylindrical cushion bearing 60 is interposed with a gap between the annular step portion 32 and the
クッションベアリング60は、ピストンロッド30の外周にベアリング内周間隙7を持って嵌合され、ベアリング内周間隙7に導かれる作動流体圧によってフローティング支持される。ベアリング内周間隙7は、クッションベアリング60の内周面67とピストンロッド30の外周嵌合面33との間に画成される。
The
クッションベアリング60は、その一端に中心軸Oに直交する環状の端面63が形成され、この端面63から連続して環状に延びるテーパ面64が形成される。テーパ面64は中心軸Oに対して傾斜する円錐台状に形成される。クッションベアリング60の他端には中心軸Oに直交する環状の端面65が形成される。
The
ピストン20に対向するクッションベアリング60の端面65(図1にて下端面)には、スリット(切り欠き部)69が形成される。ピストンロッド30の環状段部32に対向するクッションベアリング60の端面63(図1にて上端面)にも、スリット68が形成される。
A slit (notch portion) 69 is formed on the end surface 65 (lower end surface in FIG. 1) of the cushion bearing 60 facing the
油圧シリンダ1が伸長作動するストローク端でピストンロッド30が減速するクッション作動が行われる。このクッション作動時に、クッションベアリング60は、クッション圧力によって図1中上方にわずかにピストンロッド30に対して移動し、その端面63がピストンロッド30の環状段部32に当接する。これにより、ベアリング内周間隙7を通じて図1中上方(給排通路5)に向かう作動油の流れは、スリット68を通過することによって絞られる。
A cushion operation is performed in which the
一方、油圧シリンダ1が最伸長状態から収縮する作動時に、油圧源から供給される加圧作動油が、給排通路5からベアリング外周間隙8とベアリング内周間隙7を通じてロッド室2に流入する。このとき、クッションベアリング60は、油圧源から導かれる作動油圧力によって図1中下方にわずかにピストンロッド30に対して移動し、その端面65がピストン20の端面22に当接し、端面65に開口したスリット69がベアリング内周間隙7とロッド室2を連通する。これにより、作動油がベアリング内周間隙7からスリット69を通じてロッド室2に速やかに流入し、油圧シリンダ1が最伸長状態から収縮作動する応答性が確保される。
On the other hand, when the hydraulic cylinder 1 is contracted from the fully extended state, pressurized hydraulic oil supplied from the hydraulic source flows into the
ピストンロッド30の外周嵌合面33には、クッションベアリング60の内周面67に対峙して開口する環状溝35及び環状溝36が形成される。
An
環状溝35は、外周嵌合面33の端部に開口し、環状段部32に段差なく連続する溝側面を有する。
The
環状溝36は、外周嵌合面33の中程に開口する。環状溝36には、チェックバルブ機能を発揮するクッションシール15が介装される。クッションシール15は、クッションベアリング60の内周面67に摺接して中心軸O方向にわずかに移動可能に設けられる。
The
環状クッションシール15は、合口隙間(図示省略)を有する。クッションシール15を環状溝36に組み付ける際に、クッションシール15は、シール合口隙間を拡げて環状溝36に嵌め込まれる。クッションシール15のピストン20の方に向く端面(図1にて下端面)には、複数のスリット(図示省略)が形成される。一方、クッションシール15のピストンロッド30の環状段部32に対峙する端面(図1にて上端面)には、スリットが形成されない。
The
これにより、クッション作動時に、クッションシール15は、クッション圧力によって図1中上方にわずかにピストンロッド30に対して移動し、その上端面が環状溝36の溝側面に当接する。これにより、環状溝36を通じて図1中上方に向かう作動油の流れは、クッションシール15によってせき止められる。
Thereby, when the cushion is operated, the
一方、油圧シリンダ1が最伸長状態から収縮する作動時に、クッションシール15は、油圧源から導かれる作動油圧力によって図1中下方にわずかにピストンロッド30に対して移動し、その下端面が環状溝36の溝側面に当接し、クッションシール15の下端面に開口したスリットが環状溝36内におけるクッションシール15の上下空間を連通する。これにより、ベアリング内周間隙7を流れる作動油がクッションシール15の下端面に開口したスリットを速やかに通過し、油圧シリンダ1が最伸長状態から収縮作動する応答性が確保される。
On the other hand, when the hydraulic cylinder 1 is contracted from the maximum extension state, the
図2は、クッションベアリング60を示す斜視図である。クッションベアリング60の外周には、外周面61に開口するテーパ溝62が形成される。テーパ溝62は、外周面61に対して凹状に窪み、クッション円筒面45の開口端に対峙する可変絞り9(図4参照)として機能する。
FIG. 2 is a perspective view showing the
テーパ溝62は、中心軸Oに対して傾斜し、その深さがその一端62Aから他端62Bにかけて漸次小さくなるように形成される。これにより、ピストンロッド30がストローク端に近づくのにしたがって、クッション円筒面45の開口端に対峙する可変絞り9の流路断面積が漸次減少するようになっている。
The
テーパ溝62は、その一端62Aがテーパ面64に開口し、その他端62Bが外周面61に開口する。なお、テーパ溝62は、上述した構成に限らず、その一端が端面63に開口してもよい。また、テーパ溝62は、その他端が端面65に開口する構成としてもよい。
The tapered
テーパ溝62は、その長手方向に直交する断面形状が円弧状に湾曲する円弧状曲面(溝内面)62Cのみによって形成される。テーパ溝62の長手方向と直交する断面は、連続して円弧状に湾曲し、直線状に延びる部位や曲折する部位を持たない形状である。
The tapered
図3にクッションベアリング60の加工工程を示す。切削工具(図示省略)を半径Rの正円弧S62に沿って移動するとともに、クッションベアリング60の中心軸Oに対して傾斜する切削中心軸O62に沿って移動してクッションベアリング60を切削することによって、円弧状曲面(溝内面)62Cが形成される。これにより、テーパ溝62は、正円に沿った正円弧状に湾曲する断面形状に形成される。
FIG. 3 shows a process for processing the
以下、油圧シリンダ1の作動について説明する。 Hereinafter, the operation of the hydraulic cylinder 1 will be described.
油圧シリンダ1の伸長作動時において、図4に示すように、クッションベアリング60がクッション円筒面45の内側に進入すると、クッションベアリング60とクッション円筒面45の間にベアリング外周間隙8が画成される。この伸長作動時にロッド室2の作動油は、図4に矢印で示すようにベアリング外周間隙8を通じて給排通路5へと流れ、またベアリング内周間隙7を通じて給排通路5へと流れる。主にベアリング外周間隙8及びクッションシール15の合口隙間がこの作動油の流れに抵抗を付与し、ロッド室2のクッション圧力が上昇することによってピストンロッド30が減速するクッション作動が行われる。
As shown in FIG. 4, when the hydraulic cylinder 1 is extended, when the cushion bearing 60 enters the cushion
上記のクッション作動時に、クッション円筒面45の開口端に面するテーパ溝62によって可変絞り9が画成される。ピストンロッド30がストローク端に近づくのに伴って可変絞り9の開口面積が小さくなる。テーパ溝の断面積及び切削傾斜角度(傾斜角度)を任意に設定することにより、ピストンロッド30が減速するクッション特性を変えられる。
When the cushion is operated, the
図3に示すように、円弧状のテーパ溝62によって画成される可変絞り9の断面は、切削面となる正円弧S62(円弧状曲面62Cの断面)と、クッションベアリング60の外周面61を延長した正円弧S61と、によって囲まれる。一方、図9に示すように、従来装置におけるクッションベアリング160に形成される平面状の割円部169によって画成される可変絞りの断面は、切削面となる直線S169(割円部169の断面)と、クッションベアリング160の外周面161を延長した正円弧S161と、によって囲まれる。テーパ溝62は、割円部169に比べて、クッションベアリング60の外周方向の狭い範囲に延びる断面形状となっている。テーパ溝62と割円部169について、それぞれの深さ(中心軸Oに直交する半径方向の最大削り幅)が同一である断面積を比べると、テーパ溝62の断面積が割円部169の断面積より小さくなる。このため、切削傾斜角度の加工誤差によって生じるテーパ溝62の断面積のバラツキは、割円部169の断面積のバラツキに比べて小さく抑えられる。
As shown in FIG. 3, the cross section of the
図5〜7は、クッション円筒面45にクッションベアリング60が進入するクッションストロークと可変絞り9の開口面積との関係を示す特性図である。図5〜7において、実線で示す特性が、本実施形態におけるテーパ溝62によって画成される可変絞り9の特性であり、破線で示す特性が従来装置における平面状の割円部169によって画成される可変絞りの特性である。
5 to 7 are characteristic diagrams showing the relationship between the cushion stroke in which the cushion bearing 60 enters the cushion
図5は、切削傾斜角度(傾斜角度)が互いに同一となるように形成されたテーパ溝62の特性A1と、割円部169の特性a1を示している。このテーパ溝62と割円部169とは、同一クッションストロークにおける深さ(中心軸Oに直交する半径方向の削り幅)が同一であり、最大深さも同一となるように形成されている。図5の特性図において、両特性A1、a1は、共に、クッションストロークが大きくなるのに伴って可変絞り9の開口面積が次第に減少するが、それぞれの減少する度合が本実施形態の特性A1の方が従来装置の特性a1より小さい。同一クッションストロークにおける可変絞り9の開口面積を比べると、本実施形態の特性A1の方が従来装置の特性a1より小さい。
FIG. 5 shows a characteristic A1 of the tapered
図6は、切削傾斜角度が公差内における加工誤差が0°〜2°の範囲で生じる場合に、最小値(0°)、中央値(1°)、最大値(2°)であるテーパ溝62の特性A2、B2、C2と割円部169の特性a2、b2、c2とを示している。最小値となる特性A2と特性a2は、同一クッションストロークにおける開口面積が互いに重なるように、テーパ溝62、割円部169の断面積及び切削傾斜角度をそれぞれ設定している。特性B2、C2と特性b2、c2は、特性A2と特性a2に対して同一角度の加工誤差(1°、2°)を持つように、テーパ溝62、割円部169の切削傾斜角度がそれぞれ設定されている。図6の特性図から、切削傾斜角度の加工誤差によって可変絞り9の開口面積に生じるバラツキの大きさは、本実施形態の特性B2、C2が従来装置の特性b2、c2に比べて減少することがわかる。したがって、本実施形態のテーパ溝62は、従来の割円部169に比べて、切削傾斜角度に要求される公差(加工誤差の許容値)を大きくすることができる。
FIG. 6 shows a taper groove having a minimum value (0 °), a median value (1 °), and a maximum value (2 °) when a machining error occurs within a range of 0 ° to 2 ° within a tolerance of the cutting inclination angle. 62 shows characteristics A2, B2, and C2 and characteristics a2, b2, and c2 of the split-
図7は、テーパ溝62の切削半径Rを変えることで開口面積が任意に設定されたテーパ溝62の特性B3、A3、C3を示している。特性B3、A3、C3において、テーパ溝62の切削傾斜角度及び深さが同一値であり、テーパ溝62の切削半径Rが特性B3、A3、C3の順に大きく設定されている。図7において、a3は、テーパ溝62の特性A3と開口面積が略同一となるように形成された割円部169の特性である。割円部169の特性を変更するパラメータが切削傾斜角度の1つである。これに対して、本実施形態のテーパ溝62は、切削半径Rを変えることで、従来の割円部169に比べてきめ細かに可変絞り9の開口面積を設定することができる。
FIG. 7 shows characteristics B3, A3, and C3 of the tapered
油圧シリンダ1が伸長作動するストローク端でピストンロッド30が減速するクッション作動時には、ロッド室3に生じるクッション圧力がクッションベアリング60の内周に導かれるため、クッションベアリング60が径方向に拡がって弾性変形する。テーパ溝62は、連続して円弧状に湾曲する円弧状曲面62Cのみによって形成され、直線状に延びる部位や曲折する部位を持たないため、クッション圧力によってクッションベアリング60が拡がって弾性変形するときに応力が集中することが抑えられる。これにより、クッションベアリング60の強度を確保でき、クッションベアリング60のテーパ溝62が開口する部位に亀裂等が生じることを抑えられる。
When the
以上の第1実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。 According to the above 1st Embodiment, there exists an effect shown below.
〔1〕ピストンロッド30がストローク端付近に来たときにクッションベアリング60がクッション円筒面45の内側に進入して作動流体の流れを絞る流体圧シリンダ1であって、クッションベアリング60の外周面61に開口しクッションベアリング60の中心軸Oに対して傾斜するテーパ溝62と、を備え、テーパ溝62はその長手方向に直交する断面形状が円弧状に形成されるため、ベアリング内周間隙7に導かれるクッション圧力によってクッションベアリング60が拡がる弾性変形時に、クッションベアリング60のテーパ溝62が開口する部位に応力が集中することが抑えられ、クッションベアリング60の強度を確保できる。
[1] The fluid pressure cylinder 1 in which the cushion bearing 60 enters the inside of the cushion
テーパ溝62の曲率半径(切削半径R)及び傾斜角度をパラメータとして可変絞り9の開口面積が変えられ、ピストンロッド30が減速するクッション特性をきめ細かに精度よく設定することができる。
With the curvature radius (cutting radius R) and inclination angle of the
テーパ溝62がクッションベアリング60の外周面61に円弧状に湾曲して形成されるため、従来装置におけるクッションベアリングの外周面が平面状に切除された割円部169に比べて、傾斜角度の加工誤差に起因するクッション特性のバラツキを抑えられる。
Since the tapered
〔2〕テーパ溝62は、その長手方向に直交する断面形状が正円弧状に形成され、円弧状曲面62Cの曲率が変化する部位を持たないため、クッションベアリング60のテーパ溝62が開口する部位に応力が集中することが抑えられ、クッションベアリング60の強度を確保できる。
[2] The tapered
(第2実施形態)
次に、図8を参照して、本発明の第2実施形態を説明する。以下では、上記第1実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第1実施形態の流体圧シリンダ(油圧シリンダ1)と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Below, it demonstrates centering on a different point from the said 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the fluid pressure cylinder (hydraulic cylinder 1) of the said 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
上記第1実施形態に係る流体圧シリンダでは、クッションベアリング60にテーパ溝62が形成され、テーパ溝62が正円弧状に湾曲する断面形状に形成される構成であった。第2実施形態に係る流体圧シリンダでは、クッションベアリング60にテーパ溝72が形成され、テーパ溝72が楕円弧状に湾曲する断面形状に形成される構成とする。
In the fluid pressure cylinder according to the first embodiment, the
図8にクッションベアリング60の加工工程を示す。切削工具(図示省略)を半径Rの楕円弧S72に沿って移動するとともに、クッションベアリング60の中心軸Oに対して傾斜する切削中心軸O72に沿って移動してクッションベアリング60を切削することによって、楕円弧状曲面(溝内面)72Cが形成される。これにより、テーパ溝72は、楕円に沿った楕円弧状に湾曲する断面形状に形成される。
FIG. 8 shows a process for processing the
〔3〕テーパ溝72は、その長手方向に直交する断面形状が楕円に沿った円弧状に形成されるため、楕円の長径または短径を変えることにより、テーパ溝72の断面積に対する設定自由度を高められるとともに、クッションベアリング60のテーパ溝72が開口する部位に応力が集中することが抑えられ、クッションベアリング60の強度を確保できる。
[3] Since the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the taper groove 72 is formed in an arc shape along the ellipse, the degree of freedom in setting the cross-sectional area of the taper groove 72 by changing the major axis or the minor axis of the ellipse. In addition, it is possible to prevent stress from concentrating on the portion where the tapered groove 72 of the cushion bearing 60 is opened, and to ensure the strength of the
なお、本発明は、流体圧シリンダ(油圧シリンダ1)の収縮作動時におけるピストンロッドのストローク端付近でピストンロッドを減速させるクッション機構(図示せず)に適用することもできる。 The present invention can also be applied to a cushion mechanism (not shown) that decelerates the piston rod in the vicinity of the stroke end of the piston rod when the fluid pressure cylinder (hydraulic cylinder 1) is contracted.
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
本発明の流体圧シリンダは、油圧ショベル等の建設機械に限らず、他の産業分野における機械、設備等にも利用できる。 The fluid pressure cylinder of the present invention can be used not only for construction machines such as hydraulic excavators but also for machines and equipment in other industrial fields.
1 油圧シリンダ(流体圧シリンダ)
7 ベアリング内周間隙
10 シリンダチューブ
30 ピストンロッド
45 クッション円筒面
60 クッションベアリング
61 外周面
62、72 テーパ溝
1 Hydraulic cylinder (fluid pressure cylinder)
7 Bearing inner
Claims (6)
前記シリンダチューブに設けられるクッション円筒面と、
前記ピストンロッドに設けられストローク端付近で前記クッション円筒面の内側に進入して作動流体の流れを絞る筒状のクッションベアリングと、
前記クッションベアリングの外周面に開口し前記クッションベアリングの中心軸に対して傾斜し、前記ピストンロッドがストローク端に近づくのにしたがって流路面積が次第に減少する可変絞りを形成するテーパ溝と、を備え、
前記テーパ溝は、前記クッションベアリングの中心軸に沿って延び、その長手方向に直交する断面形状が連続する正円弧状の曲面のみによって形成されることを特徴とする流体圧シリンダ。 A fluid pressure cylinder in which a piston rod inserted into a cylinder tube decelerates by a cushion pressure generated near the stroke end,
A cushion cylindrical surface provided on the cylinder tube;
A cylindrical cushion bearing that is provided on the piston rod and enters the inside of the cushion cylindrical surface near the stroke end to restrict the flow of the working fluid;
A taper groove that opens to the outer peripheral surface of the cushion bearing and is inclined with respect to the central axis of the cushion bearing, and forms a variable throttle in which the flow passage area gradually decreases as the piston rod approaches the stroke end. ,
The fluid pressure cylinder, wherein the taper groove is formed only by a regular arc-shaped curved surface extending along a central axis of the cushion bearing and having a continuous cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction.
前記シリンダチューブに設けられるクッション円筒面と、
前記ピストンロッドに設けられストローク端付近で前記クッション円筒面の内側に進入して作動流体の流れを絞る筒状のクッションベアリングと、
前記クッションベアリングの外周面に開口し前記クッションベアリングの中心軸に対して傾斜し、前記ピストンロッドがストローク端に近づくのにしたがって流路面積が次第に減少する可変絞りを形成するテーパ溝と、を備え、
前記テーパ溝は、前記クッションベアリングの中心軸に沿って延び、その長手方向に直交する断面形状が連続する惰円弧状の曲面のみによって形成されることを特徴とする流体圧シリンダ。 A fluid pressure cylinder in which a piston rod inserted into a cylinder tube decelerates by a cushion pressure generated near the stroke end,
A cushion cylindrical surface provided on the cylinder tube;
A cylindrical cushion bearing that is provided on the piston rod and enters the inside of the cushion cylindrical surface near the stroke end to restrict the flow of the working fluid;
A taper groove that opens to the outer peripheral surface of the cushion bearing and is inclined with respect to the central axis of the cushion bearing, and forms a variable throttle in which the flow passage area gradually decreases as the piston rod approaches the stroke end. ,
The fluid pressure cylinder according to claim 1, wherein the tapered groove is formed only by a curved surface having a circular arc shape extending along a central axis of the cushion bearing and having a continuous cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction.
前記シリンダチューブに設けられるクッション円筒面と、
前記ピストンロッドに設けられストローク端付近で前記クッション円筒面の内側に進入して作動流体の流れを絞る筒状のクッションベアリングと、
前記クッションベアリングの外周面に開口し前記クッションベアリングの中心軸に対して傾斜し、前記ピストンロッドがストローク端に近づくのにしたがって流路面積が次第に減少する可変絞りを形成するテーパ溝と、を備え、
前記テーパ溝は、前記クッションベアリングの中心軸に沿って延び、前記クッション円筒面に対向して窪む溝内面を有し、
前記溝内面と前記クッション円筒面とに囲まれる流路の前記テーパ溝の長手方向に直交する断面形状は、両端から中央部にかけて円弧状に膨らむ紡錘形状であることを特徴とする流体圧シリンダ。 A fluid pressure cylinder in which a piston rod inserted into a cylinder tube decelerates by a cushion pressure generated near the stroke end,
A cushion cylindrical surface provided on the cylinder tube;
A cylindrical cushion bearing that is provided on the piston rod and enters the inside of the cushion cylindrical surface near the stroke end to restrict the flow of the working fluid;
A taper groove that opens to the outer peripheral surface of the cushion bearing and is inclined with respect to the central axis of the cushion bearing, and forms a variable throttle in which the flow passage area gradually decreases as the piston rod approaches the stroke end. ,
The tapered groove extends along the central axis of the cushion bearing, and has a groove inner surface that is recessed to face the cushion cylindrical surface,
A fluid pressure cylinder characterized in that a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the tapered groove of a flow path surrounded by the groove inner surface and the cushion cylindrical surface is a spindle shape that swells in an arc shape from both ends to the center.
前記環状溝には、チェックバルブが設けられることを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の流体圧シリンダ。 The outer peripheral surface of the front Symbol piston rod, an annular groove which is open to face the inner circumferential surface of the cushion bearing is formed,
The fluid pressure cylinder according to any one of claims 1 to 4, wherein a check valve is provided in the annular groove.
前記チェックバルブは、合口隙間を有すると共に、ピストン側の端面にスリットが形成されるクッションシールであることを特徴とする請求項5に記載の流体圧シリンダ。 A piston connected to the piston rod and partitioning the rod chamber and the end chamber in the cylinder tube;
The check valve, which has a closed gap, the fluid pressure cylinder according to claim 5, characterized in that the cushion seal the slit is formed on the end face of the piston side.
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