JP6546763B2 - 流体圧シリンダ - Google Patents

Description

本発明は、流体圧シリンダに関するものである。

特許文献１には、再生弁によってロッドチャンバとボトムチャンバとが連通されてロッドチャンバからボトムチャンバへ圧油が再生される油圧シリンダが開示されている。

特開２０１０−２３００６１号公報

特許文献１に開示のような従来の再生弁は、油圧シリンダに隣接して配置されるか、あるいは、油圧シリンダの近傍に配置される。また、再生弁と油圧シリンダのロッド側室及び反ロッド側室とは、油圧配管によって接続される。

しかしながら、油圧配管によって再生弁とロッド側室及び反ロッド側室とを接続した場合には、油圧配管で生じる圧力損失によって、作動油の再生効率が低下するおそれがある。

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ける再生効率を向上させることを目的とする。

第１の発明は、流体圧シリンダであって、シリンダチューブと、シリンダチューブ内をロッド側室と反ロッド側室とに区画すると共にシリンダチューブの内周面に沿って摺動するピストンと、ピストンに連結されシリンダチューブに挿入されるピストンロッドと、ロッド側室の作動流体を反ロッド側室に導いて再生させる再生機構と、を備え、再生機構は、ピストンに形成されロッド側室内の作動流体を反ロッド側室へ導く再生通路と、ピストン内に設けられ再生通路を通過する作動流体の流れを制御する再生弁と、を有することを特徴とする。

第１の発明では、再生通路がピストンに形成されると共に再生弁がピストン内に設けられるため、再生弁とロッド側室及び反ロッド側室とを配管によって接続する必要がない。よって、再生通路における圧力損失が低減される。

第２の発明は、再生機構が、ピストン内に設けられロッド側室から反ロッド側室への再生通路を通じた作動流体の通過を許容すると共に反ロッド側室からロッド側室への再生通路を通じた作動流体の通過を遮断するチェック弁をさらに備えることを特徴とする。

第２の発明では、反ロッド側室から再生通路を通じてロッド側室に導かれる内部リークがチェック弁により防止されると共に、チェック弁に接続される配管も不要となる。よって、再生通路における圧力損失が低減される。

第３の発明は、シリンダチューブに取り付けられロッド側室から排出される作動流体の流量を制御するスローリターン弁をさらに備えることを特徴とする。

第３の発明によれば、スローリターン弁がシリンダチューブに取り付けられるため、流体圧シリンダの構成をコンパクトにすることができる。

第４の発明は、再生弁が、再生通路の一部が形成される筒状のスリーブと、スリーブ内に移動自在に設けられ再生通路の開閉を切り換える弁体と、を有することを特徴とする。

第４の発明では、ピストンには再生通路の全ては形成されずに、ピストンとは別部材であるスリーブに再生通路の一部が形成される。したがって、再生通路の全てをピストンに形成する場合と比較して、再生通路の加工を容易に行うことができる。

第５の発明は、再生弁が、スリーブ内に設けられ再生通路の連通を遮断する方向に弁体を付勢する付勢部材をさらに有し、ピストンロッドには、弁体に作用することにより弁体を付勢部材の付勢力に抗して移動させるパイロット圧を導くパイロット通路が形成されることを特徴とする。

第５の発明では、ピストンロッドに形成されるパイロット通路を通じてピストン内の再生弁にパイロット圧が導かれる。

第６の発明は、ピストンロッドの外周に設けられるクッションベアリングと、ピストンロッドの伸長ストローク端付近でクッションベアリングの進入を許容するベアリング受容部と、伸長ストローク端付近でクッションベアリングがベアリング受容部の内側に進入した際に、クッションベアリングとベアリング受容部との間に形成され通過する作動流体の流れに抵抗を付与するクッション通路と、をさらに備え、クッションベアリングには、クッション通路を通過した作動流体を再生通路に導く導入通路が形成されることを特徴とする。

第６の発明では、クッション通路を通過した作動流体を再生通路に導くように導入通路が形成されるため、ロッド側室から排出される作動流体がクッション通路を通過せずに再生通路に導かれることがない。したがって、流体圧シリンダのクッション作用を妨げることなく、ロッド側室の作動流体を再生通路に導くことができる。

本発明によれば、流体圧シリンダの再生効率を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る流体圧シリンダの平面図であり、一部を断面で示す。 本発明の実施形態に係る流体圧シリンダの部分拡大断面図であり、伸長ストローク端付近の状態を示す。 図１におけるＡ矢視図である。 本発明の実施形態に係る流体圧シリンダが備えるスローリターン弁を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る流体圧シリンダが備える再生機構の油圧回路図である。 本発明の実施形態に係る流体圧シリンダの再生機構が備えるチェック弁を示す拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る流体圧シリンダの再生機構が備える再生弁を示す拡大断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る流体圧シリンダについて説明する。以下では、流体圧シリンダが油圧ショベルのアーム（負荷）を駆動する油圧シリンダ１００である場合について説明する。

まず、図１から図４を参照して、油圧シリンダ１００の構成について説明する。

図１に示すように、油圧シリンダ１００は、筒状のシリンダチューブ１と、シリンダチューブ１の内周面に沿って摺動するピストン１０と、ピストン１０に連結されシリンダチューブ１に挿入されるピストンロッド２０と、ピストンロッド２０の外周に設けられる筒状のクッションベアリング３０と、を備える。

シリンダチューブ１の内部は、ピストン１０によってロッド側室２と反ロッド側室３とに区画される。油圧シリンダ１００は、油圧源（作動流体圧源）であるポンプ（図示省略）からロッド側室２または反ロッド側室３に導かれる作動油圧によって伸縮作動する。シリンダチューブ１の内周とピストン１０の外周との間は、シール部材１１（図２参照）によって封止される。これにより、シリンダチューブ１の内周とピストン１０の外周との間を通じたロッド側室２と反ロッド側室３との連通が遮断される。

シリンダチューブ１の一端部には、油圧ショベルのブームに連結するための基端側クレビス１Ａが設けられる。また、ピストンロッド２０の端部には、アーム（負荷）に連結するための負荷側クレビス２０Ａが設けられる。

シリンダチューブ１の他端部における開口端には、図２に示すように、ピストンロッド２０を摺動自在に支持する円筒状のシリンダヘッド１５が設けられる。シリンダヘッド１５は、シリンダチューブ１の内側に挿入されるベアリング受容部１６を有する。シリンダヘッド１５には、ロッド側室２に連通する給排口１５Ａが形成される。給排口１５Ａを通じて、ロッド側室２に作動油が給排される。なお、シリンダチューブ１には、反ロッド側室に連通する給排口（図示省略）が形成される。

図２及び図３に示すように、ピストンロッド２０には、後述する再生弁８０にパイロット圧を導くパイロット通路１０１と、後述する再生弁８０のばね収容室８７内の作動油を排出するドレン通路１０７と、が形成される。図３に示すように、パイロット通路１０１には、負荷側クレビス２０Ａに設けられるパイロットポート１０１Ａ及びパイロット連絡通路１０１Ｂを通じて、パイロット圧が導かれる。また、ドレン通路１０７に導かれた作動油は、負荷側クレビス２０Ａに設けられるドレンポート１０７Ａ及びドレン連絡通路１０７Ｂを通じてタンク（図示省略）へ排出される。なお、図１では、パイロット通路１０１、パイロットポート１０１Ａ、及びパイロット連絡通路１０１Ｂのみを図示し、ドレン通路１０７、ドレンポート１０７Ａ、及びドレン連絡通路１０７Ｂは図示を省略して括弧内の符号で示す。

図２に示すように、ピストンロッド２０は、シリンダヘッド１５の内周に摺接する本体部２１と、本体部２１より外径が小さく形成される小径部２２と、本体部２１と小径部２２の間に形成される環状の段差部２３と、ピストンロッド２０の先端に形成されるねじ部２４と、を備える。

クッションベアリング３０及びピストン１０は、ピストンロッド２０の小径部２２の外周に軸方向に並んで設けられる。クッションベアリング３０は、ピストン１０とピストンロッド２０の段差部２３との間に設けられる。

ピストンロッド２０のねじ部２４には、ナット３５が螺合する。ナット３５は、ピストン１０に当接する環状のフランジ部３６と、六角ヘッドとして形成される頭部３７と、を有する。クッションベアリング３０及びピストン１０は、ナット３５がピストンロッド２０のねじ部２４に所定の締付トルクで締結されることにより、ナット３５とピストンロッド２０の段差部２３との間で軸方向に挟持される。このようにして、ピストン１０とピストンロッド２０とが連結される。

クッションベアリング３０の外径は、ピストンロッド２０の本体部２１の外径よりも大きく、かつ、ベアリング受容部１６の内径よりも小さく形成される。これにより、クッションベアリング３０は、ピストンロッド２０の伸長ストローク端付近でベアリング受容部１６の内側に進入する。クッションベアリング３０がベアリング受容部１６の内側に進入することにより、クッションベアリング３０とベアリング受容部１６との間でクッション通路５が形成される。クッション通路５を通過する作動油の流れには、抵抗が付与される。作動油がクッション通路５を通過することにより、ロッド側室２にはクッション圧が作用する。これにより、油圧シリンダ１００では、伸長ストローク端付近で伸長速度が減速するクッション作用が発揮される。

クッションベアリング３０には、後述する再生通路１１０にロッド側室２の作動油を導く導入通路３０Ａが形成される。導入通路３０Ａは、クッションベアリング３０におけるピストンロッド２０の段差部２３に対向する端面、言い換えればピストン１０に対向する端面とは反対側の端面に開口して形成されロッド側室２に連通する。このため、ピストンロッド２０の伸長ストローク端付近でクッション通路５が形成された際に、ロッド側室２内の作動油がクッション通路５を通過せずに導入通路３０Ａに導かれることがない。つまり、ロッド側室２のクッション圧が再生通路１１０に導かれることがないため、油圧シリンダ１００のクッション機能を阻害せずに、ロッド側室２内の作動油が導入通路３０Ａを通じて再生通路１１０に導かれる。

また、油圧シリンダ１００は、ロッド側室２からタンクに排出される作動油の流量を制御するスローリターン弁４０をさらに備える。スローリターン弁４０は、シリンダチューブ１に取り付けられシリンダヘッド１５の給排口１５Ａに接続して設けられる。スローリターン弁４０は、ロッド側室２から排出される作動油の流れに抵抗を付与して流量を制御する一方、作動油がロッド側室２に供給される場合には最大開度で作動油の通過を許容する。

スローリターン弁４０は、図４に示すように、着座部４２を有する筒状のハウジング４１と、ハウジング４１内に移動自在に設けられる絞りポペット４３と、絞りポペット４３を着座部４２に向けて付勢する第一コイルばね４７と、を有する。

ハウジング４１の着座部４２は、ハウジング４１の内周から径方向内側に突出して環状に形成される。

絞りポペット４３は、着座部４２に当接する当接部４４と、ハウジング４１の内周面に摺接する筒状の摺接部４５と、当接部４４と摺接部４５との間に形成され摺接部４５より外径が小さく形成される小径筒部４６と、軸方向に貫通して当接部４４に形成され通過する作動油の流れに抵抗を付与する絞り４４Ａと、径方向に貫通して小径筒部４６に形成される連通路４６Ａと、を有する。

ロッド側室２から作動油が排出される場合には、作動油は給排口１５Ａを通じてハウジング４１内に導かれる。この際、第一コイルばね４７の付勢力及び作動油の圧力により絞りポペット４３は着座部４２に当接するため、連通路４６Ａを通じて排出される作動油の流れは遮断される。したがって、ロッド側室２から排出される作動油は絞り４４Ａを通過して抵抗が付与される。これにより、ロッド側室２から排出される作動油の流量が制御される。

一方、ロッド側室２に作動油が供給される場合には、供給される作動油の圧力により、絞りポペット４３は第一コイルばね４７の付勢力に抗して移動する。よって、当接部４４と着座部４２とが離間し、連通路４６Ａ及び給排口１５Ａを通じてロッド側室２へ作動油が供給される。このように、スローリターン弁４０は、ロッド側室２へ最大開度で作動油の通過を許容する。

次に、図５を参照して、油圧シリンダ１００においてロッド側室２から排出される作動油を再生する構成について説明する。

油圧シリンダ１００は、ロッド側室２の作動油を反ロッド側室３に導いて再生させる再生機構５０をさらに備える。

図５に示すように、再生機構５０は、ピストン１０に形成されロッド側室２の作動油を反ロッド側室３へ導く再生通路１１０と、ロッド側室２から再生通路１１０を通じて反ロッド側室３へ向かう作動油の流れを許容すると共に反ロッド側室３から再生通路１１０を通じてロッド側室２へ向かう作動油の流れを遮断するチェック弁６０と、ピストン１０内に設けられ再生通路１１０を通過する作動油の流れを制御する再生弁８０と、を有する。

再生弁８０は、再生通路１１０を通じてロッド側室２から反ロッド側室３へ向かう作動油の流れを遮断する遮断ポジション８０Ａと、ロッド側室２から反ロッド側室３へ向かう作動油の流れを許容する連通ポジション８０Ｂと、を有する。再生弁８０は、パイロット室１０２にパイロット圧が導かれることにより、連通ポジション８０Ｂに切り換わる。

油圧シリンダ１００が伸長作動する際には、反ロッド側室３に接続される第一メイン通路１０５を通じてポンプから吐出される作動油が反ロッド側室３に供給され、ロッド側室２に接続される第二メイン通路１０６を通じて作動油がロッド側室２からタンクに排出される。

ここで、油圧シリンダ１００は、スローリターン弁４０を備えるため、ロッド側室２から排出される作動油の流れには、絞り４４Ａによって抵抗が付与される。よって、ロッド側室２には絞り４４Ａによる背圧が作用し、ロッド側室２の圧力は増加する。

また、ピストン１０の断面積に相当する反ロッド側室３の受圧面積は、ピストン１０の断面積とピストンロッド２０の断面積との差分に相当するロッド側室２の受圧面積よりも大きくなる。このため、油圧シリンダ１００の伸長作動時において反ロッド側室３にポンプからの作動油が供給されると、ロッド側室２の圧力は受圧面積差に基づいて反ロッド側室３の圧力よりも大きくなる。

これにより、ロッド側室２の圧力は、反ロッド側室３の圧力よりも大きくなる。この状態で油圧シリンダ１００を伸長させる作業者のレバー操作に応じて再生弁８０が連通ポジション８０Ｂに切り換えられると、比較的高圧のロッド側室２内における作動油の一部がチェック弁６０を開弁し、低圧の反ロッド側室３に導かれて作動油の再生が行われる。これにより、油圧シリンダ１００を高速で伸長作動させることができる。なお、反ロッド側室３に導かれない作動油は、給排口１５Ａ及びスローリターン弁４０を通じて、タンクへ排出される。

次に、図２、図６、及び図７を参照して、再生機構５０の各構成について、具体的に説明する。

図２に示すように、再生通路１１０は、油圧シリンダ１００のピストン１０に形成される。再生通路１１０は、ロッド側室２に連通するロッド側通路１１１と、反ロッド側室３に連通する反ロッド側通路１１２と、ピストン１０の内周面に開口する第一、第二内側通路１１３，１１４と、第一、第二内側通路１１３，１１４を連通する環状通路１１５と、を有する。

ロッド側通路１１１は、クッションベアリング３０に形成される導入通路３０Ａを通じてロッド側室２に連通する。ロッド側通路１１１と第一内側通路１１３とは、ピストン１０に形成される第一収容孔１０Ａを通じて連通する。

反ロッド側通路１１２は、ピストン１０の外周に設けられるシール部材１１よりも反ロッド側室３側のピストン１０の外周面に開口して形成されて反ロッド側室３に連通する。反ロッド側通路１１２と第二内側通路１１４とは、ピストン１０に形成される第二収容孔１０Ｂを通じて連通する。第一収容孔１０Ａ及び第二収容孔１０Ｂは、ピストン１０の両端面のうち反ロッド側室３に対向する端面に開口してそれぞれ形成される。

環状通路１１５は、ピストン１０の内周面に周方向に沿って環状に形成される。

チェック弁６０は、ピストン１０の第一収容孔１０Ａに設けられる。図６に示すように、チェック弁６０は、第一収容孔１０Ａ内に設けられる筒状のケース６１と、ケース６１内に移動自在に設けられるポペット弁体６５と、第一収容孔１０Ａの開口を塞ぐ第一プラグ７０と、ポペット弁体６５を閉弁方向に付勢する付勢部材としての第二コイルばね７５と、を有する。

ケース６１は、環状のポペットシート部６２と、ポペット弁体６５が収容されると共に一部が第一プラグ７０に挿入される筒部６３と、内外周面を貫通して筒部６３に形成される筒部貫通孔６３Ａと、を有する。

ポペット弁体６５は、筒状のポペット筒部６６と、円錐台状に形成されポペットシート部６２に当接するポペット当接部６７と、を有する。ポペット弁体６５は、第二コイルばね７５の付勢力によりケース６１のポペットシート部６２に向けて、つまり閉弁方向に向けて押し付けられる。ポペット弁体６５のポペット当接部６７の外周面がポペットシート部６２に当接することにより、ロッド側通路１１１と第一内側通路１１３との連通が遮断される。

第二コイルばね７５は、ポペット弁体６５と第一プラグ７０との間に圧縮状態で介装される。第二コイルばね７５の一端部は、ポペット弁体６５の内周に収容される。第二コイルばね７５の他端部は、第一プラグ７０に形成されるばね収容凹部７０Ａに収容される。

第一プラグ７０は、ねじ等によって固定されずに第一収容孔１０Ａ内に収容される。第一プラグ７０の端面がナット３５に当接することにより、第一収容孔１０Ａからのチェック弁６０の抜けが防止される。

このように、ピストン１０内にチェック弁６０が設けられることにより、反ロッド側室３から再生通路１１０を通じてロッド側室２へ作動油が流れる内部リークが防止される。

再生弁８０は、ピストン１０の第二収容孔１０Ｂ内に設けられる。再生弁８０は、図７に示すように、第二収容孔１０Ｂ内に設けられる筒状のスリーブ８１と、スリーブ８１内に移動自在に設けられ再生通路１１０の開閉を切り換える弁体としてのスプール９０と、第二収容孔１０Ｂの開口を塞ぐ第二プラグ８６と、スプール９０を閉弁方向に向けて付勢する付勢部材としての第三コイルばね８５と、を有する。

スリーブ８１は、軸方向に並んで設けられる第一スリーブ８２及び第二スリーブ８３によって構成される。第一スリーブ８２は、第二スリーブ８３に対向する端面に形成される凹部８２Ａを有する。これにより、第一スリーブ８２と第二スリーブ８３との境界には、段差が形成される。第一スリーブ８２と第二スリーブ８３との間の段差は、スプール９０が当接可能な環状のシート部８４である。

第一スリーブ８２には、径方向に貫通して形成され第二内側通路１１４に連通する第一スリーブ通路１１６が形成される。第二スリーブ８３には、径方向に貫通して形成され反ロッド側通路１１２に連通する第二スリーブ通路１１７が形成される。

スプール９０は、第一スリーブ８２の内周面に摺接する第一ランド部９１と、第二スリーブ８３の内周面に摺接する第二ランド部９２と、第一ランド部９１と第二ランド部９２との間に形成され第一ランド部９１及び第二ランド部９２よりも小さい外径を有する小径軸部９３と、第一ランド部９１から径方向外側に突出して形成されスリーブ８１のシート部８４に当接する環状部９４と、第一ランド部９１の端面から第二収容孔１０Ｂの底部に向かって突出して形成される突出部９５と、を有する。

小径軸部９３は第一、第二ランド部９１，９２の外径よりも小さいため、小径軸部９３の外周には外周通路１１９が形成される。

環状部９４の外径は、スリーブ８１のシート部８４の内径よりも大きく形成される。これにより、環状部９４はシート部８４に当接する。環状部９４がスリーブ８１のシート部８４に当接することにより、第二内側通路１１４と反ロッド側通路１１２との連通が遮断される。

突出部９５は、外径が第一ランド部９１の外径よりも小さく形成される。これにより、第一ランド部９１と突出部９５との間には、ばね段差部９５Ａが形成される。

第三コイルばね８５は、スプール９０の突出部９５によって内周が支持され、スプール９０のばね段差部９５Ａと第二収容孔１０Ｂの底部との間に区画されるばね収容室８７に圧縮状態で介装される。第三コイルばね８５は、スプール９０の環状部９４がスリーブ８１のシート部８４に当接する方向（閉弁方向）にスプール９０を付勢する。

第二プラグ８６は、ねじ等によって固定されずに第二収容孔１０Ｂ内に収容される。第二プラグ８６の端面がナット３５に当接することにより、第二収容孔１０Ｂからの再生弁８０の抜けが防止される。

第二プラグ８６には、スプール９０の第二ランド部９２の一部が収容される収容凹部８６Ａが形成される。スプール９０の第二ランド部９２と第二プラグ８６の収容凹部８６Ａとの間には、パイロット室１０２が形成される。

パイロット通路１０１とパイロット室１０２とは、ピストン１０と第二プラグ８６とにわたって形成されるパイロット供給路１０３によって連通する。パイロット通路１０１からパイロット供給路１０３を通じてパイロット室１０２にパイロット圧が導かれることにより、スプール９０が第三コイルばね８５の付勢力に抗して移動する。これにより、スプール９０の環状部９４とスリーブ８１のシート部８４とが離間し、第二内側通路１１４と反ロッド側通路１１２とが連通する。

ばね収容室８７とドレン通路１０７とは、ピストン１０と第一スリーブ８２とにわたって形成されるドレン排出路１０８によって連通する。このため、ばね収容室８７の作動油は、ドレン通路１０７及びドレン排出路１０８を通じてタンクに排出される。これにより、スプール９０の移動がばね収容室８７内の作動油の圧力によって妨げられず、スプール９０が第三コイルばね８５を圧縮する方向に移動することができる。

次に、図２を参照して、作動油の再生時における再生弁８０及びチェック弁６０の動作について詳細に説明する。

油圧シリンダ１００の伸長作動時では、ロッド側室２内の作動油は、クッションベアリング３０の導入通路３０Ａ及び再生通路１１０のロッド側通路１１１を通じてチェック弁６０のポペットシート部６２の内側に導かれる。ポペットシート部６２の内側に導かれる作動油の圧力により、ポペット弁体６５が第二コイルばね７５の付勢力に抗して図２中左側へ移動する。これにより、ポペット弁体６５とポペットシート部６２とが離間し、ポペットシート部６２の内側に導かれた作動油は、筒部貫通孔６３Ａと第一収容孔１０Ａの内部を通過して、第一内側通路１１３に導かれる。第一内側通路１１３に導かれた作動油は、環状通路１１５を通じて第二内側通路１１４に導かれる。このようにして、ロッド側室２の作動油は、導入通路３０Ａ及びロッド側通路１１１を通じてチェック弁６０を開弁し、第一内側通路１１３、環状通路１１５、第二内側通路１１４を通じて再生弁８０へ導かれる。

油圧シリンダ１００を伸長作動させる作業者のレバー操作がなされていない場合には、パイロット室１０２にパイロット圧は導かれず、再生弁８０は第三コイルばね８５の付勢力により遮断ポジション８０Ａになる。具体的には、パイロット室１０２にパイロット圧が導かれていない状態では、スプール９０が第三コイルばね８５によって付勢されて、環状部９４がスリーブ８１のシート部８４に当接して、再生弁８０が遮断ポジション８０Ａをとる。

作業者のレバー操作に応じてパイロット室１０２にパイロット圧が導かれると、スプール９０は第三コイルばね８５の付勢力に抗して図２中右方向に移動し、スプール９０の環状部９４とスリーブ８１のシート部８４とが離間する。よって、第二内側通路１１４と反ロッド側通路１１２とが、第一スリーブ通路１１６、外周通路１１９、及び第二スリーブ通路１１７を通じて、互いに連通する。このようにして、再生弁８０は、遮断ポジション８０Ａから連通ポジション８０Ｂに切り換わる。再生弁８０に導かれた作動油は、第一スリーブ通路１１６及び第二スリーブ通路１１７を通じ、反ロッド側通路１１２を通過して、反ロッド側室３に導かれる。

以上のように、ロッド側室２内の作動油が再生通路１１０を通じて反ロッド側室３に導かれ、作動油の再生が行われる。

油圧シリンダ１００の伸長ストローク端付近では、図２に示すように、クッションベアリング３０とベアリング受容部１６とによって、クッション通路５が形成される。導入通路３０Ａは、クッション通路５を通過した作動油をロッド側通路１１１に導くように、ピストン１０とは反対側のクッションベアリング３０の端面に開口して形成される。このため、作動油がクッション通路５を通過し抵抗が付与されてクッション作用が発揮されると共に、ロッド側室２の作動油が導入通路３０Ａに導かれ、作動油の再生が行われる。

言い換えれば、油圧シリンダ１００は、例えば、ロッド側通路１１１が導入通路３０Ａを介さずに直接ロッド側室２に連通する構成や、導入通路３０Ａがピストン１０に近い位置におけるクッションベアリング３０の外周に開口して形成される構成を備えるものではない。このため、作動油がクッション通路５を通過せずにロッド側室２に導かれてクッション作用が発揮されないという事態を防止できる。したがって、クッション作用を妨げることなく、ロッド側室２の作動油をロッド側通路１１１に導くことができる。

ここで、再生弁８０がスリーブ８１を有さず、再生通路１１０がピストン１０にのみ形成される場合には、ピストン１０に外力が作用すると、ピストン１０がわずかに弾性変形し、再生弁８０のスプール９０によって再生通路１１０を完全に遮断できなくなるおそれがある。この場合には、再生弁８０内で内部リークが発生し、油圧シリンダ１００の制御性の低下や、負荷保持状態で油圧シリンダ１００が完全に停止しなくなるおそれがある。

これに対し、油圧シリンダ１００の再生弁８０はスプール９０を移動自在に収容するスリーブ８１を有し、スリーブ８１には再生通路１１０の一部を構成する第一、第二スリーブ通路１１６，１１７が形成される。スプール９０は、スリーブ８１のシート部８４に当接することにより、再生通路１１０を遮断する。このように、ピストン１０とは別部材のスリーブ８１におけるシート部８４にスプール９０が当接して再生通路１１０を遮断するため、ピストン１０に外力が作用しても、スリーブ８１が弾性変形することはなく、スプール９０によって再生通路１１０を確実に遮断することができる。

油圧シリンダ１００の収縮作動時には、パイロット圧が再生弁８０のパイロット室１０２に導かれず、再生弁８０は遮断ポジション８０Ａに切り換わる。これにより、再生通路１１０は遮断されるため、ロッド側室２に供給された作動油が再生通路１１０を通じて反ロッド側室３に導かれる内部リークが防止される。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

油圧シリンダ１００では、再生通路１１０がピストン１０に形成されると共に再生弁８０がピストン１０内に設けられるため、再生弁８０とロッド側室２及び反ロッド側室３とを配管によって接続する必要がない。よって、再生通路１１０における圧力損失が低減される。したがって、油圧シリンダ１００によれば、作動油の再生効率を向上させることができる。

また、作動油の再生効率を向上させることができるため、油圧シリンダ１００を伸長作動させる際のポンプの負荷を低減することができる。

また、油圧シリンダ１００では、ピストン１０内にチェック弁６０が設けられるため、チェック弁６０に接続される油圧配管も不要となる。したがって、油圧配管による圧力損失をより低減することができ、作動油の再生効率をより向上させることができる。

また、ピストン１０よりも小さい別部品のスリーブ８１に再生通路１１０の一部である第一、第二スリーブ通路１１６，１１７を形成することにより、再生通路１１０の全てをピストン１０に形成する場合と比較して、再生通路１１０の加工を容易に行うことができる。つまり、第一、第二スリーブ通路１１６，１１７が形成されたスリーブ８１をピストン１０に収容することにより、再生通路１１０を容易に構成することができるため、ピストン１０に複雑な再生通路１１０を形成する必要がない。また、加工が容易であるため、再生通路１１０の加工精度を向上させることができる。

また、導入通路３０Ａは、ピストン１０とは反対側のクッションベアリング３０の端面に開口するため、ロッド側通路１１１には、クッション通路５を通過した作動油が導かれる。これにより、クッション機能を損なうことなく、作動油の再生を行うことができる。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

油圧シリンダ１００は、筒状のシリンダチューブ１と、シリンダチューブ１内をロッド側室２と反ロッド側室３とに区画すると共にシリンダチューブ１の内周面に沿って摺動するピストン１０と、ピストン１０に連結されシリンダチューブ１に挿入されるピストンロッド２０と、ロッド側室２の作動油を反ロッド側室３に導いて再生させる再生機構５０と、を備え、再生機構５０は、ピストン１０に形成されロッド側室２内の作動油を反ロッド側室３へ導く再生通路１１０と、ピストン１０内に設けられ再生通路１１０を通過する作動油の流れを制御する再生弁８０と、を有する。

この構成では、再生通路１１０がピストン１０に形成されると共に再生弁８０がピストン１０内に設けられるため、再生弁８０とロッド側室２及び反ロッド側室３とを配管によって接続する必要がない。よって、再生通路１１０における圧力損失が低減される。したがって、油圧シリンダ１００の再生効率を向上させることができる。

また、油圧シリンダ１００は、再生機構５０が、ピストン１０内に設けられロッド側室２から反ロッド側室３への再生通路１１０を通じた作動油の通過を許容すると共に反ロッド側室３からロッド側室２への再生通路１１０を通じた作動油の通過を遮断するチェック弁６０をさらに備える。

この構成では、チェック弁６０により反ロッド側室３からロッド側室２に導かれる内部リークが防止されると共に、チェック弁６０に接続される配管も不要となる。よって、再生通路１１０における圧力損失が低減される。したがって、油圧シリンダ１００の再生効率をさらに向上させることができる。

また、油圧シリンダ１００は、シリンダチューブ１に取り付けられロッド側室２から排出される作動油の流量を制御するスローリターン弁４０をさらに備える。

この構成によれば、スローリターン弁４０がシリンダチューブ１に取り付けられるため、油圧シリンダ１００の構成をコンパクトにすることができる。

また、油圧シリンダ１００は、再生弁８０が、再生通路１１０の一部である第一、第二スリーブ通路１１６，１１７が形成される筒状のスリーブ８１と、スリーブ８１内に移動自在に設けられ再生通路１１０の開閉を切り換えるスプール９０と、を有する。

この構成では、ピストン１０には再生通路１１０の全ては形成されずに、ピストン１０よりも小さいスリーブ８１に再生通路１１０の一部である第一、第二スリーブ通路１１６，１１７が形成される。したがって、再生通路１１０の加工を容易に行うことができる。

また、油圧シリンダ１００は、再生弁８０が、スリーブ８１内に設けられ再生通路１１０の連通を遮断する方向にスプール９０を付勢する第三コイルばね８５をさらに有し、ピストンロッド２０には、スプール９０に作用することによりスプール９０を第三コイルばね８５の付勢力に抗して移動させるパイロット圧を導くパイロット通路１０１が形成される。

この構成では、ピストンロッド２０に形成されるパイロット通路１０１を通じてピストン１０内の再生弁８０にパイロット圧が導かれる。

また、油圧シリンダ１００は、ピストンロッド２０の外周に設けられるクッションベアリング３０と、ピストンロッド２０の伸長ストローク端付近でクッションベアリング３０の進入を許容するベアリング受容部１６と、伸長ストローク端付近でクッションベアリング３０がベアリング受容部１６の内側に進入した際に、クッションベアリング３０とベアリング受容部１６との間に形成され通過する作動油の流れに抵抗を付与するクッション通路５と、をさらに備え、クッションベアリング３０には、クッション通路５を通過した作動油を再生通路１１０のロッド側通路１１１に導く導入通路３０Ａが形成される。

この構成では、導入通路３０Ａがクッション通路５を通過した作動油を再生通路１１０のロッド側通路１１１に導くように形成されるため、ロッド側室２から排出される作動油がクッション通路５を通過せずにロッド側通路１１１に導かれることがない。この構成によれば、油圧シリンダ１００のクッション作用を妨げることなく、ロッド側室２の作動油を再生通路１１０のロッド側通路１１１に導くことができる。

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部を示したに過ぎず、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。

上記実施形態では、油圧ショベルのアームを伸縮する油圧シリンダ１００について説明した。油圧シリンダ１００は、アームを伸縮するものに限らず、油圧ショベルのブームを伸縮するものでもよい。また、油圧シリンダ１００は、その他の建設機械に用いられるものでもよい。さらに、建設機械に限らず、例えば油圧プレス機に用いられるものでもよい。このように、油圧シリンダ１００は、再生機構５０によって伸長作動時に作動油が再生させるものであれば、その他の機械や設備にも使用することができる。

また、上記実施形態では、油圧シリンダ１００は、クッションベアリング３０を備え、クッション通路５によってクッション作用を発揮するものである。これに代えて、油圧シリンダ１００は、クッションベアリング３０を備えていなくてもよい。この場合には、ロッド側通路１１１は、ロッド側室２に連通するようにピストン１０に形成すればよい。

１００…油圧シリンダ、１…シリンダチューブ、２…ロッド側室、３…反ロッド側室、５…クッション通路、１０…ピストン、１５…シリンダヘッド、１６…ベアリング受容部、２０…ピストンロッド、３０…クッションベアリング、３０Ａ…導入通路、４０…スローリターン弁、５０…再生機構、６０…チェック弁、８０…再生弁、８１…スリーブ、８５…第三コイルばね（付勢部材）、９０…スプール（弁体）、１０１…パイロット通路、１０２…パイロット室、１１０…再生通路、１１６…第一スリーブ通路（再生通路の一部）、１１７…第二スリーブ通路（再生通路の一部）

Claims (6)

1. 筒状のシリンダチューブと、
   前記シリンダチューブ内をロッド側室と反ロッド側室とに区画すると共に前記シリンダチューブの内周面に沿って摺動するピストンと、
   前記ピストンに連結され前記シリンダチューブに挿入されるピストンロッドと、
   前記ロッド側室の作動流体を前記反ロッド側室に導いて再生させる再生機構と、を備え、
   前記再生機構は、
   前記ピストンに形成され前記ロッド側室内の作動流体を前記反ロッド側室へ導く再生通路と、
   前記ピストン内に設けられ前記再生通路を通過する作動流体の流れを制御する再生弁と、を有することを特徴とする流体圧シリンダ。
2. 前記再生機構は、前記ピストン内に設けられ前記ロッド側室から前記反ロッド側室への前記再生通路を通じた作動流体の通過を許容すると共に前記反ロッド側室から前記ロッド側室への前記再生通路を通じた作動流体の通過を遮断するチェック弁をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。
3. 前記シリンダチューブに取り付けられ前記ロッド側室から排出される作動流体の流量を制御するスローリターン弁をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の流体圧シリンダ。
4. 前記再生弁は、
   前記再生通路の一部が形成される筒状のスリーブと、
   前記スリーブ内に移動自在に設けられ前記再生通路の開閉を切り換える弁体と、を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の流体圧シリンダ。
5. 前記再生弁は、前記スリーブ内に設けられ前記再生通路の連通を遮断する方向に前記弁体を付勢する付勢部材をさらに有し、
   前記ピストンロッドには、前記弁体に作用することにより前記弁体を前記付勢部材の付勢力に抗して移動させるパイロット圧を導くパイロット通路が形成されることを特徴とする請求項４に記載の流体圧シリンダ。
6. 前記ピストンロッドの外周に設けられるクッションベアリングと、
   前記ピストンロッドの伸長ストローク端付近で前記クッションベアリングの進入を許容するベアリング受容部と、
   伸長ストローク端付近で前記クッションベアリングが前記ベアリング受容部の内側に進入した際に、前記クッションベアリングと前記ベアリング受容部との間に形成され通過する作動流体の流れに抵抗を付与するクッション通路と、をさらに備え、
   前記クッションベアリングには、前記クッション通路を通過した作動流体を前記再生通路に導く導入通路が形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の流体圧シリンダ。

Images