JP6804753B2 - 気泡排出構造を備えた油圧シリンダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ピストンの下側の油室においてピストン下端面近傍の作動油中に滞留する気泡を除去する気泡排出構造を備えた油圧シリンダ装置に関するものである。

一般に、シリンダ内に摺動可能に嵌挿されたピストンが、油圧ポンプから吐出された作動油の圧力により往復運動をする油圧シリンダ装置は、同様の往復運動をする機械式のアクチュエータ、例えばラックピニオン機構やボールねじ機構などに比べて、構造が単純であり、出力が高く、かつ寿命が長いといった長所を有するので、種々の機械装置や土木建設用車両などのアクチュエータとして広く用いられている。そして、このような油圧シリンダ装置の１つとして、構造が簡素であり、ピストンをキャップ側及びロッド側の両方向に油圧で駆動することができる片ロッド形複動式の油圧シリンダ装置が種々知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

この種の片ロッド形複動式の油圧シリンダ装置には、通常、油圧ポンプから吐出された作動油を油圧シリンダ装置に対して給排するための作動油給排装置が設けられる。そして、作動油給排装置には、作動油タンクと油圧シリンダ装置との間に配設される複数の油路と、これらの油路に介設される油圧ポンプ、油路切換弁、流量調整弁、リリーフ弁、逆止弁等の種々の油圧機器とが設けられる。

ところで、このような作動油給排装置から油圧シリンダ装置に供給される作動油には微細な気泡が混在することがある。そして、気泡を含む作動油が、ピストンの下側（ロッド側）の油室（以下「下側油室」という。）に供給された場合、気泡はその浮力により下側油室の上端部近傍、ないしはピストン下端面近傍に滞留する。このように下側油室の上端部近傍に滞留する気泡は、下側油室から作動油が排出されるときに作動油に随伴せず、下側油室の上端部近傍に滞留し続けることになる。

このように、下側油室の作動油中に気泡が滞留すると、気泡は圧縮性を有するので、下側油室に高圧の作動油が供給されたときに気泡が断熱圧縮により非常に高温となり、その周囲の作動油を過熱状態にして劣化させたり、ピストンの外周部に装着されたピストンパッキンを過熱状態にして劣化させたりするおそれがある。また、気泡の収縮によりピストンの動作に振動等の不具合が生じるおそれがある。なお、ピストンの上側（キャップ側）の油室（以下「上側油室」という。）の作動油中に混在する気泡は、上側油室から作動油が排出される際に作動油に随伴して排出される。

そこで、ピストンの内部に気泡除去機構を設けた油圧シリンダ装置が種々提案されている（例えば、特許文献４、５参照）。例えば、特許文献４、５に開示された油圧シリンダ装置では、ピストンの内部に、下側油室と上側油室とを連通する連通路と、該連通路を開閉する制御弁とが設けられ、ピストンがシリンダ内で最上位置に到達したときに、シリンダの上端面との当接により制御弁が開かれ、下側油室内の作動油が連通路を介して上側油室に流れ、これにより下側油室内の気泡が上側油室を介して排出されるようになっている。

特開平１０−１１０７１０号公報 特開２００３−７４５１８号公報 特開２００４−６８８６３号公報 特開２００６−２０７７９２号公報 特開２０１３−００７４０７号公報

しかしながら、例えば特許文献４、５に開示されている、ピストンの内部に、連通路と制御弁とを有する気泡除去機構を設けた油圧シリンダ装置では、ピストンの構造が非常に複雑なものとなるといった問題があり、またピストンの強度が十分に確保されないおそれがあるといった問題がある。さらには、制御弁は、油圧とばねの付勢力とにより動作する可動部ないしは機械的機構を有するので、油圧シリンダ装置を長期間にわたって使用した場合、部品の劣化等により可動部ないしは機械的機構に機械的な故障が生じる可能性がある。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、ピストンの下側の油室の上端部近傍ないしはピストン下端面の近傍において作動油中に気泡が滞留するのを防止することができる、可動部ないしは機械的構造を有しない簡素な手段を備えた油圧シリンダ装置を提供することを解決すべき課題とする。

前記課題を解決するためになされた本発明に係る油圧シリンダ装置は、円柱形の中空部（以下「シリンダ中空部」という。）を有するシリンダと、ピストンと、ピストンロッドとを備えている。ここで、ピストンは、シリンダ中空部に嵌入され、シリンダ中心軸が伸びる方向においてロッド側の位置とキャップ側の位置の間を往復移動することができる。ピストンロッドは、ピストンのロッド側端面に結合され、シリンダ中空部からシリンダのロッド側端壁を貫通してシリンダ外に伸びている。この油圧シリンダ装置においては、ピストンよりロッド側のシリンダ中空部がロッド側油室をなし、ピストンよりキャップ側のシリンダ中空部がキャップ側油室をなす。

本発明に係る油圧シリンダ装置においては、ピストンのロッド側端部近傍においてピストン外周部に、ピストンのキャップ側への移動時にロッド側油室内の油圧によりピストンとシリンダの間隙をシールする第１ピストンパッキンが装着されている。また、ピストンのキャップ側端部近傍においてピストン外周部に、ピストンのロッド側への移動時にキャップ側油室内の油圧によりピストンとシリンダの間隙をシールする第２ピストンパッキンが装着されている。そして、シリンダに、ピストンが最大限にキャップ側に移動した状態において、第１ピストンパッキンのロッド側端部よりロッド側の第１部位と、第１ピストンパッキンのキャップ側端部よりキャップ側の第２部位とを連通させる連通部（連通構造体）が設けられている。

本発明に係る油圧シリンダ装置において、第１ピストンパッキンは、そのリップ部がロッド側に位置する（すなわち、ヒール部がキャップ側に位置する。）ように配置されたＵパッキンであるのが好ましい。また、第２ピストンパッキンは、そのリップ部がキャップ側に位置する（すなわち、ヒール部がロッド側に位置する）ように配置されたＵパッキンであるのが好ましい。

本発明の１つの態様では、第１部位は、ピストンが最大限にキャップ側に移動した状態において、第１ピストンパッキンのロッド側端部とピストンのロッド側端部の間の位置に設定され、第２部位は、ピストンが最大限にキャップ側に移動した状態において、第１ピストンパッキンのキャップ側端部と第２ピストンパッキンのロッド側端部の間の位置に設定される。この場合、連通部は、第１部位と第２部位の間において、シリンダの内周部の全周にわたって環状に形成された、凹状（例えば、凹曲線状、凹湾曲状）の縦断面を有する環状溝で構成されてもよい。また、連通部は、第１部位と第２部位の間をシリンダ中心軸が伸びる方向に伸びる、シリンダの内周面に形成された１つ又は複数の縦溝で構成されてもよい。

本発明のもう１つの態様では、第１部位は、ピストンが最大限にキャップ側に移動した状態において、第１ピストンパッキンのロッド側端部とピストンのロッド側端部の間の位置に設定され、第２部位は、ピストンが最大限にキャップ側に移動した状態において、第１ピストンパッキンのキャップ側端部と第２ピストンパッキンのロッド側端部の間の位置、又は第２ピストンパッキンのキャップ側端部よりキャップ側の位置に設定される。この場合、連通部は、第１部位でシリンダの周壁を径方向に貫通する第１貫通孔と、第２部位でシリンダの周壁を径方向に貫通する第２貫通孔と、シリンダの外部に配設され第１貫通孔と第２貫通孔とを接続する接続管とを有する１つ又は複数の連通構造体で構成されてもよい。また、連通部は、一端が第１部位でシリンダ内周面に開口する一方、他端が第２部位でシリンダ内周面に開口する、シリンダの周壁内に形成された１つ又は複数の連通孔で構成されてもよい。

本発明に係る油圧シリンダ装置によれば、例えば環状溝、縦溝、貫通孔及び接続管、あるいは連通孔などといった可動部ないしは機械的機構を有しない連通部（連通構造体）をシリンダに設けるだけの簡素な構成で、ピストンの下側（ロッド側）の油室の上端部ないしはピストン下端面近傍において作動油中に滞留する気泡をピストンの上側（キャップ側）の油室に排出することができるので、ピストンの下側の油室に気泡が滞留するのを防止することができる。これにより、気泡の断熱圧縮に起因する作動油及びピストンパッキンの過熱による劣化を防止することができ、また気泡の収縮に起因してピストンの動作に振動等の不具合が生じるのを防止することができる。

本発明に係る油圧シリンダ装置に対して作動油を給排する作動油給排装置の概略構成を示す油圧回路図である。 本発明の実施形態１に係る油圧シリンダ装置の一部断面立面図である。 （ａ）は図２に示す油圧シリンダ装置においてピストンがシリンダ内で下部に位置しているときのピストン及びシリンダの要部の立面断面図であり、（ｂ）はピストンが最上位置に位置しているときのピストン及びシリンダの要部の立面断面図であり、（ｃ）は（ｂ）中にＡ−Ａ線で示す位置におけるシリンダの平面断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態２に係る油圧シリンダ装置のピストンが最上位置に位置しているときのピストン及びシリンダの要部の立面断面図であり、（ｂ）は（ａ）中にＢ−Ｂ線で示す位置におけるシリンダの平面断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態３に係る油圧シリンダ装置のピストンが最上位置に位置しているときのピストン及びシリンダの要部の立面断面図であり、（ｂ）は実施形態３の変形例に係る（ａ）と同様の図であり、（ｃ）は（ａ）中にＣ−Ｃ線で示す位置におけるシリンダの平面断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態４に係る油圧シリンダ装置のピストンが最上位置に位置しているときのピストン及びシリンダの要部の立面断面図であり、（ｂ）は実施形態４の変形例に係る（ａ）と同様の図であり、（ｃ）は（ａ）中にＤ−Ｄ線で示す位置におけるシリンダの平面断面図である。

（実施形態１）
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態１に係る油圧シリンダ装置の構成及び機能ないしは動作を具体的に説明する。なお、以下では、油圧シリンダ装置が、シリンダ中心軸が鉛直方向（上下方向）に伸びるように配置された場合について説明する。しかしながら、油圧シリンダ装置は、シリンダ中心軸が鉛直方向に対して傾斜して（例えば、３０°以下の範囲）伸びるように配置されてもよい。

図１に示すように、片ロッド形複動式の油圧シリンダ装置１は、略円筒形のシリンダ２と、シリンダ２の円柱形の中空部（以下「シリンダ中空部」という。）に嵌入された略円柱形のピストン３と、ピストン３の一方の端部に取り付けられた細長い円柱形（丸棒状）のピストンロッド４とを備えている。油圧シリンダ装置１は、シリンダ２、ピストン３及びピストンロッド４の各中心軸が鉛直方向（上下方向）に伸びるように配置された縦置き型の油圧シリンダ装置である。そして、ピストンロッド４の先端部（ピストン３と反対側の端部）は、油圧シリンダ装置１によって移動させられる負荷５（例えば、水門の扉体等）に連結されている。なお、以下では油圧シリンダ装置１の各構成要素の位置関係を簡明に示すため、油圧シリンダ装置１におけるキャップ側の位置を「上（上側）」といい、ロッド側の位置を「下（下側）」ということにする。また、シリンダ２、ピストン３ないしはピストンロッド４の中心軸の伸びる方向（上下方向）と垂直な方向を、「横方向」又は「水平方向」ということにする。

ピストン３は、シリンダ中空部内で上下方向に移動（摺動）することができる。そして、シリンダ中空部は、ピストン３によって上下に仕切られ、ピストン３の上側（キャップ側）にキャップ側油室６が形成され、ピストン３の下側（ロッド側）にロッド側油室７が形成されている。かくして、油圧シリンダ装置１においては、加圧された作動油がキャップ側油室６に供給されたときには、作動油の圧力によってピストン３及びピストンロッド４が下向きに移動させられ、加圧された作動油がロッド側油室７に供給されたときには、作動油の圧力によってピストン３及びピストンロッド４が上向きに移動させられ、これによって負荷５が上下方向に移動させられる。

油圧シリンダ装置１に対して、加圧された作動油を任意の一方の油室に供給するとともに、他方の油室から作動油を排出する作動油給排装置１０が設けられている。作動油給排装置１０には、４ポート３位置方向制御弁である電磁式の油路切換弁１１が設けられている。油路切換弁１１の第１ポートＰ１はキャップ側油路１２を介してキャップ側油室６に接続され、第２ポートＰ２はロッド側油路１３を介してロッド油室７に接続されている。また、油路切換弁１１の第３ポートＰ３には作動油供給油路１４が接続され、第４ポートＰ４には作動油還流油路１５が接続されている。作動油供給油路１４及び作動油還流油路１５の先端（油路切換弁１１に接続されていない方の端部）は、作動油を貯留する作動油タンク１６内に導入されている。

作動油供給油路１４の先端には、該作動油供給油路１４に吸入される作動油中の異物を除去するオイルフィルタ１７が取り付けられ、このオイルフィルタ１７は、常時、作動油タンク１６内に貯留された作動油に浸漬されている。さらに、作動油供給油路１４には、電動機１８（又はガソリンエンジン等の原動機）によって駆動される油圧ポンプ１９が介設されている。油圧ポンプ１９は、作動油タンク１６内の作動油を吸入し、加圧して油路切換弁１１の第３ポートＰ３に供給する。作動油の流れ方向に関して、油圧ポンプ１９より下流側（油路切換弁側）の作動油供給油路１４と作動油還流路１５とを接続する第１バイパス油路２０が設けられ、この第１バイパス油路２０に、油圧ポンプ１９から吐出された作動油の圧力を設定値以下に調整するリリーフ弁２１が介設されている。

油路切換弁１１は、油圧シリンダ装置１への作動油の給排経路を切り換える。詳しくは図示していないが、油路切換弁１１は制御装置（図示せず）によって制御されるソレノイド弁であり、油圧ポンプ１９によって加圧され第３ポートＰ３に供給された作動油を、キャップ側油路１２を介してキャップ側油室６に供給する第１の状態と、ロッド側油路１３を介してロッド側油室７に供給する第２の状態と、油圧シリンダ装置１には作動油を供給しない第３の状態（図１に示されている状態）のいずれかにセットすることができる。

第１の状態では、ロッド側油室７内の作動油は、ロッド側油路１３と作動油還流油路１５とを介して作動油タンク１６に還流し、第２の状態では、キャップ側油室６内の作動油は、キャップ側油路１２と作動油還流油路１５とを介して作動油タンク１６に還流する。また、第３の状態では、キャップ側油路１２及びロッド側油路１３の油路切換弁側の端部は閉止される。なお、油路切換弁１１を、第３の状態では作動油供給油路１４と作動油還流油路１５とが連通するように構成してもよい。また、油路切換弁１１を、第３の状態ではキャップ側油路１２及びロッド側油路１３が作動油還流油路１５と連通するように構成してもよい。

キャップ側油路１２には、油路切換弁側から油圧シリンダ装置側に向かって順に、基本的には油圧シリンダ装置側から油路切換弁側への作動油の流れを係止（阻止）する第１パイロット操作式逆止弁２５と、互いに並列に接続された流量調整弁２６ａと逆止弁２６ｂとで構成される第１逆止弁付流量調整弁２６とが直列に介設されている。第１逆止弁付流量調整弁２６は、油路切換弁側から油圧シリンダ装置側への作動油の流れはとくには規制しないが、油圧シリンダ装置側から油路切換弁側への作動油の流量を調整する。なお、ロッド側油路１３に設定圧以上の油圧（パイロット圧）がかかっているときには、第１パイロット操作式逆止弁２５は、キャップ側油路１２における油圧シリンダ装置側から油路切換弁側への作動油の流れを許容する。

また、ロッド側油路１３には、油路切換弁側から油圧シリンダ装置側に向かって順に、基本的には油圧シリンダ装置側から油路切換弁側への作動油の流れを係止（阻止）する第２パイロット操作式逆止弁２７と、互いに並列に接続された流量調整弁２８ａと逆止弁２８ｂとで構成される第２逆止弁付流量調整弁２８とが直列に介設されている。第２逆止弁付流量調整弁２８は、油路切換弁側から油圧シリンダ装置側への作動油の流れはとくには規制しないが、油圧シリンダ装置側から油路切換弁側への作動油の流量を調整する。なお、キャップ側油路１２に設定圧以上の油圧（パイロット圧）がかかっているときには、第２パイロット操作式逆止弁２７は、ロッド側油路１３における油圧シリンダ装置側から油路切換弁側への作動油の流れを許容する。

さらに、第１逆止弁付流量調整弁２６より油圧シリンダ装置側において、キャップ側油路１２に第１開閉弁３０が設けられる一方、第２逆止弁付流量調整弁２８より油圧シリンダ装置側において、ロッド側油路１３に第２開閉弁３１が設けられている。そして、第１、第２開閉弁３０、３１より油路切換弁側であり、かつ第１、第２逆止弁付流量調整弁２６、２８より油圧シリンダ装置側の位置において、キャップ側油路１２とロッド側油路１３とを接続する第２バイパス油路３２が設けられ、この第２バイパス油路３２に第３開閉弁３３が介設されている。

なお、第１逆止弁付流量調整弁２６を、キャップ側油路１２ではなく、ロッド側油路１３に介設してもよい。この場合、第１逆止弁付流量調整弁２６は、第２パイロット操作式逆止弁２７と第２逆止弁付流量調整弁２８の間に介設し、かつ逆止弁２６ｂは、油路切換弁側から油圧シリンダ装置側への作動油の流れを係止するように配置される。

図２に示すように、油圧シリンダ装置１のシリンダ２は、円筒形の円筒部材４０と、円筒部材４０の上側の開口端を閉止する略円柱形のキャップ側端板４１と、円筒部材４０の下側の開口端を閉止する略円柱形のロッド側端板４２とを備えている。

そして、キャップ側端板４１の内部には、その直径方向（横方向）に直線状に伸びる横穴４３ａと、該横穴４３ａから分岐して下向きに伸びキャップ側油室６に開口する複数の縦穴４３ｂとで構成される端板内油路４３が形成されている。ここで、横穴４３ａの一方の端部はキャップ側油路１２に接続され、他方の端部は閉止されている。なお、ロッド側油路１３は、円筒部材４０の下端部近傍に形成された孔部４５を介してロッド側油室７と連通している。

ピストン３の本体部（以下「ピストン本体部」という。）、すなわち円筒部材４０と当接する円柱形の部分の下端部よりやや上側（例えば、ピストン本体部の上下寸法が１００ｍｍの場合、５〜３０ｍｍ上側）においてピストン外周部に、該ピストン３の上方への移動時にロッド側油室７内の油圧によりピストン３と円筒部材４０の間隙をシールする第１ピストンパッキン４６が装着されている。第１ピストンパッキン４６は、可撓性ないしは弾力性を有する材料（例えば、ニトリルゴム、ポリウレタンゴム、フッ素ゴム等）で形成された環形のＵパッキンであり、ピストン外周部に、ピストン３を円周方向に一周するように形成された第１環状凹部４７に、リップ部が下側に位置しヒール部が上側に位置するように嵌入されている。

ピストン本体部の上端部よりやや下側（例えば、ピストン本体部の上下寸法が１００ｍｍの場合、５〜３０ｍｍ下側）においてピストン外周部に、該ピストン３の下方への移動時にキャップ側油室６内の油圧によりピストン３と円筒部材４０の間隙をシールする第２ピストンパッキン４８が装着されている。第２ピストンパッキン４８は、可撓性ないしは弾力性を有する材料（例えば、ニトリルゴム、ポリウレタンゴム、フッ素ゴム等）で形成された環形のＵパッキンであり、ピストン外周部に、ピストン３を円周方向に一周するように形成された第２環状凹部４９に、リップ部が上側に位置しヒール部が下側に位置するように嵌入されている。

ピストン本体部の上端面には、該ピストン本体部より小径の円錐台状（又は円柱状）の突起部５０が付設されている。ピストン３が最上位置に移動したときには、突起部５０はキャップ側端板４１の下端面に当接し、ピストン本体部とキャップ側端板４１の間に適度な間隔（例えば、５〜２０ｍｍ）が保持される。なお、各縦穴４３ｂは、突起部５０がキャップ側端板４１に当接したときに、その開口部が突起部５０によって覆われないように、シリンダ径方向に関して突起部５０より外側に位置するように形成されている。

また、ロッド側端板４２には、ピストンロッド４を上下方向に摺動可能に支持する略円筒形の支持部材５１が取り付けられている。そして、ピストンロッド４は、支持部材５１の中心部に形成されたロッド挿通孔５２を通り抜けて下方に突出している。なお、ピストンロッド４とロッド挿通孔５２の間は、第１ロッドパッキン５３及び第２ロッドパッキン５４によってシールされている。

油圧シリンダ装置１には、ピストン３が最上位置ないしはその近傍に移動したときに、ピストン３の下端面近傍において作動油中に滞留している気泡を排出する気泡排出構造が設けられているが、以下この気泡排出構造の構成及び機能ないしは動作を具体的に説明する。気泡排出構造は、シリンダ２の円筒部材４０に設けられ、ピストン３が最上位置に位置している状態、すなわちピストン３の突起部５０がキャップ側端板４１に当接している状態において、第１ピストンパッキン４６の下端部よりやや下側（例えば、ピストン本体部の上下寸法が１００ｍｍの場合、３〜１０ｍｍ下側）の第１部位と、第１ピストンパッキン４６の上端部よりやや上側（例えば、ピストン本体部の上下寸法が１００ｍｍの場合、３〜１０ｍｍ上側）の第２部位とを連通させる連通部ないしは連通構造体からなる。

図２に示す実施形態１では、連通部ないしは連通構造体は、第１部位と第２部位の間において、シリンダ２の円筒部材４０の内周部の全周にわたって環状に形成された、凹曲線状ないしは凹湾曲状の縦断面（シリンダ中心軸を含む平面で切断した断面）を有する環状溝５６からなる。環状溝５６の形状は、第１ピストンパッキン４６がロッド側油室７内の油圧によりシリンダ径方向に関して外向きに膨出している状態においても、該第１ピストンパッキン４６と環状溝５６の底面との間に、ピストン３の下側に滞留している気泡を排出することができる量の作動油が流れることが可能な間隙（例えば、ピストン本体部の上下寸法が１００ｍｍの場合、１〜３ｍｍ）が生じるように好ましく設定される。

以下、図３（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ、加圧された作動油がロッド側油室７に供給され、シリンダ２の下部に位置していたピストン３が最上位置まで上昇する場合における、第１、第２ピストンパッキン４６、４８及び環状溝５６の作用ないしは機能を説明する。図３（ａ）に示すように、ピストン３がシリンダ２の下部に位置しているときには、ロッド側油室７の油圧が第１ピストンパッキン４６のリップ部が開く方向に作用し、このリップ部の外側リップが円筒部材４０の内周面に押し付けられる。かくして、第１ピストンパッキン４６によって、ピストン３と円筒部材４０の間隙ないしはクリアランスが確実にシールされる。このとき、第２ピストンパッキン４８のリップ部には実質的に油圧は作用しないので、このリップ部の外側リップは円筒部材４０の内周面に押し付けられず、軽く当接している。なお、この状態では、環状溝５６は、とくには機能しない。

図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、ピストン３がシリンダ２内で最上位置に到達したとき、すなわち突起部５０がキャップ側端板４１に当接したときには、第１ピストンパッキン４６は、第１部位と第２部位の間に位置する。この場合、第１ピストンパッキン４６と環状溝５６の底面との間に適度な間隙が生じ、ロッド側油室７内の加圧状態にある作動油がこの間隙を上向きに流れ、さらにピストン３と円筒部材４０の間隙を上向きに流れる。そして、この作動油の圧力が第２ピストンパッキン４８のリップ部を閉じる方向に作用する。これにより、リップ部の外側リップはシリンダ径方向内向きに押圧され、第２ピストンパッキン４８と円筒部材４０との間に適度な間隙が生じる。その結果、ロッド側油室７内の加圧状態にある作動油は、第１ピストンパッキン４６と環状溝５６の間隙と、ピストン本体部と円筒部材４０の間隙と、第２ピストンパッキン４８と円筒部材４０の間隙とを介して、高速でキャップ側油室６に流入し、この後端板内油路４３を介してキャップ側油路１２に排出される。その際、ピストン３の下端部近傍においてロッド側油室７内の作動油中に滞留していた気泡は、作動油に随伴してキャップ側油路１２に排出される。なお、図３（ａ）、（ｂ）では、ピストン本体部と円筒部材４０の間隙は比較的小さいので、明確には表れていないが、気泡を伴った作動油が流れることが可能な間隔である（図４〜図６も同様。）。

このように、本発明の実施形態１に係る油圧シリンダ装置１によれば、第１部位と第２部位の間においてシリンダ２の円筒部材４０の内周面に環状溝５６を設けるだけの簡素な構成で、ピストン３の下側のロッド側油室７の上端部ないしはピストン下端面の近傍において作動油中に気泡が滞留するのを防止することができる。これにより、気泡の断熱圧縮に起因する作動油及び第１ピストンパッキン４６の劣化を防止することができ、また気泡の収縮に起因してピストン３の動作に振動等の不具合が生じるのを防止することができる。

（実施形態２）
以下、図４（ａ）、（ｂ）を参照しつつ、本発明の実施形態２に係る油圧シリンダ装置の構成及び機能ないしは動作を説明する。なお、実施形態２に係る油圧シリンダ装置の基本構造は、図１〜３に示す実施形態１に係る油圧シリンダ装置１と同様であり、連通部ないしは連通構造部の構成が異なるだけである。そこで、以下では説明の重複を避けるため、主として実施形態２に係る油圧シリンダ装置の連通部ないしは連通構造体の構成及び機能を説明する。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、実施形態２に係る油圧シリンダ１では、連通部ないしは連通構造体は、それぞれ、第１部位と第２部位の間を上下方向に伸びる、シリンダ２の円筒部材４０の内周面に形成された複数（図４（ｂ）に示す例では３本）の縦溝５８からなる。ここで、第１部位及び第２部位は、実施形態１に係る油圧シリンダ装置１の場合と同様である。このような縦溝５８は、例えば携帯式の電動ホビールータを用いて、円筒部材４０の内周面を研削ないしは切削することにより容易に形成することができる。なお、各縦溝５８の深さ及び幅並びに縦溝５８の設置数は、ピストン３の下側に滞留している気泡を排出することができる量の作動油が流れるように好ましく設定される（例えば、ピストン本体部の上下寸法が１００ｍｍの場合、深さ１〜３ｍｍ、幅２〜４ｍｍの３本の縦溝）。

実施形態２に係る油圧シリンダ１によれば、ピストン３がシリンダ２内で最上位置に到達したときには、第１ピストンパッキン４６は、第１部位と第２部位の間に位置する。このとき、各縦溝５８は、第１ピストンパッキン４６より下側のシリンダ中空部と第１ピストンパッキン４６より上側のシリンダ中空部とを連通させる。これにより、基本的には、実施形態１に係る油圧シリンダ装置１の場合と同様に、ロッド側油室７内の加圧状態にある作動油は、縦溝５８と、ピストン本体部と円筒部材４０の間隙と、第２ピストンパッキン４８と円筒部材４０の間隙とを介して、高速でキャップ側油室６に流入し、この後端板内油路４３を介してキャップ側油路１２に排出される。その際、ピストン３の下端部近傍においてロッド側油室７内の作動油中に滞留していた気泡は、作動油に随伴してキャップ側油路１２に排出される。

このように、本発明の実施形態２に係る油圧シリンダ装置１によれば、第１部位と第２部位の間においてシリンダ２の円筒部材４０の内周面に複数の縦溝５８を設けるだけの簡素な構成で、ピストン３の下側のロッド側油室７の上端部近傍ないしはピストン下端面の近傍において作動油中に気泡が滞留するのを防止することができる。これにより、気泡の断熱圧縮に起因する作動油及び第１ピストンパッキン４６の劣化を防止することができ、また気泡の収縮に起因してピストン３の動作に振動等の不具合が生じるのを防止することができる。

（実施形態３）
以下、図５（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ、本発明の実施形態３及びその変形例に係る油圧シリンダ装置の構成及び機能ないしは動作を説明する。なお、実施形態３に係る油圧シリンダ装置の基本構造は、図１〜３に示す実施形態１に係る油圧シリンダ装置１と同様であり、連通部ないしは連通構造体の構成が異なるだけである。そこで、以下では説明の重複を避けるため、主として実施形態３に係る油圧シリンダ装置の連通部ないしは連通構造体の構成及び機能を説明する。

図５（ａ）、（ｃ）に示すように、実施形態３に係る油圧シリンダ１では、連通部ないしは連通構造体は、第１部位でシリンダ２の円筒部材４０の周壁を径方向に貫通する第１貫通孔６１と、第２部位で円筒部材４０の周壁を径方向に貫通する第２貫通孔６２と、円筒部材４０の外周部に取り付けられ第１貫通孔６１と第２貫通孔６２とを接続する接続管６３とからなる。ここで、第１貫通孔６１と第２貫通孔６２と接続管６３とからなる連通構造体は複数組（図５（ｃ）に示す例では３組）設けられている。第１部位及び第２部位は、実施形態１に係る油圧シリンダ装置１の場合と同様である。なお、第１、第２貫通孔６１、６２及び接続管６３の内径並びに設置数は、ピストン３の下側に滞留している気泡を排出することができる量の作動油が流れるように好ましく設定される（例えば、ピストン本体部の上下寸法が１００ｍｍの場合、内径２〜４ｍｍの３組の連通構造体）。

実施形態３に係る油圧シリンダ１によれば、ピストン３がシリンダ２内で最上位置に到達したときには、第１ピストンパッキン４６は、第１部位と第２部位の間に位置する。このとき、第１、第２貫通孔６１、６２及び接続管６３は、第１ピストンパッキン４６より下側のシリンダ中空部と第１ピストンパッキン４６より上側のシリンダ中空部とを連通させる。これにより、基本的には、実施形態１又は２に係る油圧シリンダ装置１の場合と同様に、ロッド側油室７内の加圧状態にある作動油は、第１貫通孔６１と、接続管６３と、第２貫通孔６２と、ピストン本体部と円筒部材４０の間隙と、第２ピストンパッキン４８と円筒部材４０の間隙とを介して、高速でキャップ側油室６に流入し、この後端板内油路４３を介してキャップ側油路１２に排出される。その際、ピストン３の下端部近傍においてロッド側油室７内の作動油中に滞留していた気泡は、作動油に随伴してキャップ側油路１２に排出される。

なお、図５（ｂ）に示すように、実施形態３に係る油圧シリンダ装置１においては、第２部位を、ピストン３が最上位置に位置している状態における第２ピストンパッキン４８の上端部より上側の位置に設定してもよい（実施形態３の変形例）。この場合、ピストン３が最上位置に到達したときには、ロッド側油室７内の加圧状態にある作動油は、第１貫通孔６１と、接続管６３と、第２貫通孔６２とを介して、高速でキャップ側油室６に流入し、この後端板内油路４３を介してキャップ側油路１２に排出される。その際、ピストン３の下端部近傍においてロッド側油室７内の作動油中に滞留していた気泡は、作動油に随伴してキャップ側油路１２に排出される。

このように、本発明の実施形態３ないしはその変形例に係る油圧シリンダ装置１によれば、第１部位と第２部位の間においてシリンダ２の円筒部材４０に、第１、第２貫通孔６１、６２と接続管６３とを設けるだけの簡素な構成で、ピストン３の下側のロッド側油室７の上端部近傍ないしはピストン下端面の近傍において作動油中に気泡が滞留するのを防止することができる。これにより、気泡の断熱圧縮に起因する作動油及び第１ピストンパッキン４６の劣化を防止することができ、また気泡の収縮に起因してピストン３の動作に振動等の不具合が生じるのを防止することができる。

（実施形態４）
以下、図６（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ、本発明の実施形態４及びその変形例に係る油圧シリンダ装置の構成及び機能ないしは動作を説明する。なお、実施形態４に係る油圧シリンダ装置の基本構造は、図１〜３に示す実施形態１に係る油圧シリンダ装置１と同様であり、連通部ないしは連通構造体の構成が異なるだけである。そこで、以下では説明の重複を避けるため、主として実施形態４に係る油圧シリンダ装置の連通部ないしは連通構造体の構成及び機能を説明する。

図６（ａ）、（ｃ）に示すように、実施形態４に係る油圧シリンダ１では、連通部ないしは連通構造体は、それぞれ、一端が第１部位でシリンダ２の円筒部材４０の内周面に開口する一方、他端が第２部位で円筒部材４０の内周面に開口する、円筒部材４０の周壁内に形成された複数（図６（ｃ）に示す例では３組）の連通孔６５からなる。第１部位及び第２部位は、実施形態１に係る油圧シリンダ装置１の場合と同様である。なお、連通孔６５の内径並びに設置数は、ピストン３の下側に滞留している気泡を排出することができる量の作動油が流れるように好ましく設定される（例えば、ピストン本体部の上下寸法が１００ｍｍの場合、内径２〜４ｍｍの３組の連通孔）。なお、連通孔６５は、例えば、第１部位で円筒部材４０の周壁を径方向に貫通する孔と、第２部位で円筒部材４０の周壁を径方向に貫通する孔と、円筒部材４０の周壁の上端面から前記両孔につながるように周壁内を上下に伸びる孔とを形成した上で、これらの孔中の連通孔６５を形成しない部分を充填物で閉塞すること（例えば、金属棒の打ち込み）により形成することができる。

実施形態４に係る油圧シリンダ１によれば、ピストン３がシリンダ２内で最上位置に到達したときには、第１ピストンパッキン４６は、第１部位と第２部位の間に位置する。このとき、各連通孔６５は、第１ピストンパッキン４６より下側のシリンダ中空部と第１ピストンパッキン４６より上側のシリンダ中空部とを連通させる。これにより、基本的には、実施形態１〜３に係る油圧シリンダ装置１の場合と同様に、ロッド側油室７内の加圧状態にある作動油は、連通孔６５と、ピストン本体部と円筒部材４０の間隙と、第２ピストンパッキン４８と円筒部材４０の間隙とを介して、高速でキャップ側油室６に流入し、この後端板内油路４３を介してキャップ側油路１２に排出される。その際、ピストン３の下端部近傍においてロッド側油室７内の作動油中に滞留していた気泡は、作動油に随伴してキャップ側油路１２に排出される。

なお、図６（ｂ）に示すように、実施形態４に係る油圧シリンダ装置１においては、第２部位を、ピストン３が最上位置に位置している状態で第２ピストンパッキン４８の上端部より上側の位置に設定してもよい（実施形態４の変形例）。この場合、ピストン３が最上位置に到達したときには、ロッド側油室７内の加圧状態にある作動油は、連通孔６５をかいして、高速でキャップ側油室６に流入し、この後端板内油路４３を介してキャップ側油路１２に排出される。その際、ピストン３の下端部近傍においてロッド側油室７内の作動油中に滞留していた気泡は、作動油に随伴してキャップ側油路１２に排出される。

このように、本発明の実施形態４ないしはその変形例に係る油圧シリンダ装置１によれば、第１部位と第２部位の間においてシリンダ２の円筒部材４０に連通孔６５を形成するだけの簡素な構成で、ピストン３の下側のロッド側油室７の上端部近傍ないしはピストン下端面の近傍において作動油中に気泡が滞留するのを防止することができる。これにより、気泡の断熱圧縮に起因する作動油及び第１ピストンパッキン４６の劣化を防止することができ、また気泡の収縮に起因してピストン３の動作に振動等の不具合が生じるのを防止することができる。

Ｐ１ 第１ポート、Ｐ２ 第２ポート、Ｐ３ 第３ポート、Ｐ４ 第４ポート、１ 油圧シリンダ装置、２ シリンダ、３ ピストン、４ ピストンロッド、５ 負荷、６ キャップ側油室、７ ロッド側油室、１０ 作動油給排装置、１１ 油路切換弁、１２ キャップ側油路、１３ ロッド側油路、１４ 作動油供給油路、１５ 作動油還流油路、１６ 作動油タンク、１７ オイルフィルタ、１８ 電動機、１９ 油圧ポンプ、２０ 第１バイパス油路、２１ リリーフ弁、２５ 第１パイロット操作式逆止弁、２６ 第１逆止弁付流量調整弁、２６ａ 流量調整弁、２６ｂ 逆止弁、２７ 第２パイロット操作式逆止弁、２８ 第２逆止弁付流量調整弁、２８ａ 流量調整弁、２８ｂ 逆止弁、３０ 第１開閉弁、３１ 第２開閉弁、３２ 第２バイパス油路、３３ 第３開閉弁、４０ 円筒部材、４１ キャップ側端板、４２ ロッド側端板、４３ 端板内油路、４３ａ 横穴、４３ｂ 縦穴、４５ 孔部、４６ 第１ピストンパッキン、４７ 第１環状凹部、４８ 第２ピストンパッキン、４９ 第２環状凹部、５０ ピストンの突起部、５１ 支持部材、５２ ピストンロッド挿通孔、５３ 第１ロッドパッキン、５４ 第２ロッドパッキン、５６ 環状溝、５８ 縦溝、６１ 第１貫通孔、６２ 第２貫通孔、６３ 接続管、６５連通孔。

Claims (6)

1. 円柱形の中空部を有するシリンダと、
   前記中空部に嵌入され、シリンダ中心軸が伸びる方向においてロッド側の位置とキャップ側の位置の間を往復移動することができるピストンと、
   前記ピストンのロッド側端部に結合され、前記中空部から前記シリンダのロッド側端壁を貫通してシリンダ外に伸びるピストンロッドとを備えていて、
   前記ピストンよりロッド側の前記中空部がロッド側油室をなし、前記ピストンよりキャップ側の前記中空部がキャップ側油室をなしている油圧シリンダ装置であって、
   前記ピストンと前記シリンダの間隙は、気泡を伴った作動油が流れることが可能な間隔であり、
   前記ピストンのロッド側端部近傍においてピストン外周部に、前記ロッド側油室内の油圧により前記ピストンと前記シリンダの間隙をシールする第１ピストンパッキンが装着される一方、前記ピストンのキャップ側端部近傍においてピストン外周部に、前記キャップ側油室内の油圧により前記ピストンと前記シリンダの間隙をシールする第２ピストンパッキンが装着され、
   前記シリンダに、前記ピストンが最大限にキャップ側に移動した状態において、前記第１ピストンパッキンのロッド側端部と前記ピストンのロッド側端部の間の位置に設定された第１部位と、前記第１ピストンパッキンのキャップ側端部と前記第２ピストンパッキンのロッド側端部の間の位置に設定された第２部位とを連通させる連通部が設けられていることを特徴とする油圧シリンダ装置。
2. 前記第１ピストンパッキンは、そのリップ部がロッド側に位置するように配置されたＵパッキンであり、前記第２ピストンパッキンは、そのリップ部がキャップ側に位置するように配置されたＵパッキンであることを特徴とする、請求項１に記載の油圧シリンダ装置。
3. 前記連通部は、前記第１部位と前記第２部位の間において、前記シリンダの内周部の全周にわたって環状に形成された、凹状の縦断面を有する環状溝からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の油圧シリンダ装置。
4. 前記連通部は、前記第１部位と前記第２部位の間をシリンダ中心軸が伸びる方向に伸びる、前記シリンダの内周面に形成された１つ又は複数の縦溝からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の油圧シリンダ装置。
5. 前記連通部は、前記第１部位で前記シリンダの周壁を径方向に貫通する第１貫通孔と、前記第２部位で前記シリンダの周壁を径方向に貫通する第２貫通孔と、前記シリンダの外部に配設され前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とを接続する接続管とを有する１つ又は複数の連通構造体からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の油圧シリンダ装置。
6. 前記連通部は、一端が前記第１部位でシリンダ内周面に開口する一方、他端が前記第２部位でシリンダ内周面に開口する、前記シリンダの周壁内に形成された１つ又は複数の連通孔からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の油圧シリンダ装置。

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