JP6932885B2 - 液圧シリンダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ピストン下端面近傍及びピストンパッキン近傍において作動液中に存在する気泡をシリンダ外に排出する気泡排出機構を備えた液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、作動油給排装置から供給される作動油の圧力によって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、構造が簡素であり、出力が高く、かつ寿命が長い、など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。

ところで、このような作動油給排装置から油圧シリンダ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、ピストンより下側の油室（以下「下側油室」という。）に供給された場合、気泡は浮力により下側油室の上端部近傍に滞留する。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は随伴せず、下側油室の上端部近傍に蓄積される。

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、ピストンの円滑な動作が妨げられるおそれがある。また、気泡が断熱圧縮により高温となり、その周囲の作動油が過熱状態となって劣化するおそれがある。なお、ピストンより上側の油室（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、作動油とともにシリンダ外に排出される。

そこで、下側油室内の気泡をシリンダ外に排出する気泡排出機構をピストンに付設した油圧シリンダが種々提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。例えば、特許文献１〜４に開示された油圧シリンダでは、下側油室と上側油室とを連通させる連通路をピストンの内部に設ける一方、ピストンがその往復移動行程の最上位置近傍に上昇したときに開弁する制御弁を連通路に設け、ピストンが最上位置近傍に上昇したときに下側油室に滞留している気泡を、連通路を経由して上側油室ひいてはシリンダ外に排出するようにしている。

特開平２−１８６１０８号公報 特開平８−３１２６０９号公報 特開２００６−２０７７９２号公報 特開２０１３−７４０７号公報

ところで一方、油圧シリンダ装置においては、シリンダ内周面とピストン外周面の間に、ピストンの円滑な移動を確保するための適度な間隙（以下「シリンダ・ピストン間隙」という。）が存在する。そして、ピストンの往復移動時に、シリンダ・ピストン間隙を通って、下側油室と上側油室との間で作動油が流れるのを防止するため、ピストンの外周部に、シリンダ・ピストン間隙を封止（シール）する環状のピストンパッキンが配設される。このようなピストンパッキンは、通常、合成ゴムや合成樹脂などの弾性体で作成され、ピストンの外周面に形成された環状溝に収容されている。

ピストンパッキンを備えた油圧シリンダでは、ピストンパッキン近傍のシリンダ・ピストン間隙あるいは環状溝に気泡が滞留するおそれがあるが、例えば特許文献１〜４に開示された従来の気泡排出機構では、このようにシリンダ・ピストン間隙又は環状溝に滞留している気泡を上側油室ないしはシリンダ外に排出することができない。このため、シリンダ・ピストン間隙又は環状溝に気泡が滞留する場合、ピストンの上昇時に気泡が断熱圧縮により高温となり、その周囲の作動油ないしはピストンパッキンの過熱を生じさせ、ピストンパッキンの熱劣化を生じさせるといった問題がある。なお、このような問題は、作動油以外の作動液を用いる液圧シリンダ装置でも生じうる。

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、ピストンパッキン近傍のシリンダ・ピストン間隙、あるいはピストンパッキンを収容する環状溝に気泡が滞留するのを防止することができ、気泡の断熱圧縮に起因するピストンパッキンの熱劣化を防止することができる液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液圧シリンダ装置は、（ａ）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、（ｂ）シリンダ中空部に嵌挿され、作動液給排装置からシリンダ中空部に供給される作動液（例えば、作動油、作動水）によりシリンダ中心軸が伸びる方向に往復移動するピストンと、（ｃ）ピストンに結合され、シリンダ中空部からシリンダの下側端板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る。この液圧シリンダ装置では、シリンダ中空部におけるピストンより上側の部分が上側作動液室をなす一方、ピストンより下側の部分が下側作動液室をなす。そして、ピストンの外周部に、ピストン円周方向に伸びる環状溝が形成され、この環状溝に、シリンダ・ピストン間隙（シリンダとピストンの間隙）を封止するピストンパッキンが収容されている。

本発明に係る液圧シリンダ装置において、ピストンは、作動液通路と、第１逆止弁と、第２逆止弁と、開弁部材とを有する。ここで、作動液通路は、ピストン内に形成され、環状溝に開口する第１開口部と、ピストンの上端面に開口する第２開口部とを有する。第１逆止弁は、作動液通路に配設され、上側作動液室側から下側作動液室側へ作動液が流れるのを阻止する。第２逆止弁は、第１逆止弁より上側の位置において作動液通路に配設され、下側作動液室側から上側作動液室側へ作動液が流れるのを阻止する。開弁部材は、第２開口部から上側に突出するようにして作動液通路内に配置され、ピストンがその往復移動行程の最上位置近傍に上昇したときに、シリンダの上側端板と当接して下方に変位し、下側作動液室側の作動液圧に抗して第２逆止弁を開弁させる。

本発明に係る液圧シリンダ装置においては、作動液通路は、第２開口部から下方に伸びる直線状通路部を有しているのが好ましい。この場合、第２逆止弁は、直線状通路部に配設された弁座と、直線状通路部に配設され弁座を開閉する弁体と、弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材とを有しているのが好ましい。また、開弁部材は、下端部が弁体に連結もしくは接合され又は当接し、第２逆止弁の閉弁時には上部が第２開口部から上側作動液室内に突出するように形成された棒状部材であるのが好ましい。

本発明に係る液圧シリンダ装置においては、環状溝は、ピストンの下端部近傍に形成されているのが好ましい。そして、ピストンパッキンは、縦断面が略Ｕ字状又は略Ｖ字状のリップパッキンであって、そのリップ部が下方を向くようにして環状溝に収容されているのが好ましい。この場合、ピストンの上端部近傍においてピストンの外周部に、ピストン円周方向に伸びるもう１つの環状溝が形成され、このもう１つの環状溝に、シリンダ・ピストン間隙を封止するもう１つのピストンパッキンが収容されているのが好ましい。ここで、もう１つのピストンパッキンは、縦断面が略Ｕ字状又は略Ｖ字状のリップパッキンであって、そのリップ部が上方を向くようにしてもう１つの環状溝に収容されているのが好ましい。

本発明に係る液圧シリンダ装置によれば、下側作動液室に加圧された作動液が供給され、ピストンが上昇してその移動行程の最上位置近傍に達したときに、開弁部材によって第２逆止弁が開かれる。その結果、下側作動液室内の加圧状態にある作動液が、ピストンパッキン近傍のシリンダ・ピストン間隙と、環状溝と、作動液通路とを経由して、高速で上側作動液室に流入する。その際、ピストンパッキン近傍のシリンダ・ピストン間隙又は環状溝に気泡が存在していたとしても、この気泡は作動液によって押し流されて上側作動液室に入り、この後作動液とともにシリンダ外に排出される。このため、ピストンパッキン近傍のシリンダ・ピストン間隙又は環状溝に気泡が滞留することはなく、気泡の断熱圧縮に起因する作動液ないしはピストンパッキンの過熱ないしは熱劣化を防止することができる。また、ピストンの下側に気泡が存在していたとしても、この気泡も作動液によって押し流されて上側作動液室に入り、この後作動液とともにシリンダ外に排出される。

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構成を示す油圧回路図である。 本発明に係る油圧シリンダ装置の一部断面立面図である。 図２に示す油圧シリンダ装置の一部をなすシリンダ及びピストンの断面立面図である。 （ａ）は、ピストンが最上位置近傍より下方に位置している状態における第２逆止弁及び棒状部材の立面断面図であり、（ｂ）は、ピストンが最上位置近傍に位置している状態における第２逆止弁及び棒状部材の立面断面図である。 本発明に係る油圧シリンダ装置の変形例に係るピストンの断面立面図である。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態を具体的に説明する。なお、この実施形態では、典型的な液圧シリンダ装置である油圧シリンダ装置について説明を行うが、本発明は油圧シリンダ装置以外の液圧シリンダ装置（例えば、水圧シリンダ装置）にも適用することができるのはもちろんである。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る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の円柱形空間部（中空部）に嵌挿された略円柱形のピストン３と、ピストン３の下側に取り付けられた細長い円柱形のピストンロッド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又はピストンロッド４の中心軸が上下方向（鉛直方向）を向く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の下端部は、油圧シリンダ装置１によって、例えば上下方向に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。

ピストン３は、シリンダ２の円柱形空間部内で上下方向に摺動ないしは滑動することができ、シリンダ２の円柱形空間部は、ピストン３によって上下に仕切られ、ピストン３の上側に上側油室６が形成される一方、ピストン３の下側に下側油室７が形成されている。そして、油圧シリンダ装置１においては、加圧された作動油が上側油室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下側油室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が下向き又は上向きに移動させられる。なお、ピストン３は、後で詳しく説明するように、シリンダ２内の作動油中の気泡ないしは異物をシリンダ外に排出する気泡排出機構（図３〜図５参照）を備えている。

油圧シリンダ装置１に対して、加圧された作動油を該油圧シリンダ装置１の任意の一方の油室（すなわち、上側油室６又は下側油室７）に供給するとともに、他方の油室（すなわち、下側油室７又は上側油室６）から作動油を排出するために、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及び第２ポートＰ２は、それぞれ、第１油路１２及び第２油路１３を介して、油圧シリンダ装置１の上側油室６及び下側油室７に接続されている。また、油路切換弁１１の第３ポートＰ３及び第４ポートＰ４には、それぞれ第３油路１４及び第４油路１５が接続され、第３油路１４及び第４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。

第３油路１４の先端には、該第３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、第３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）の第３油路１４と第４油路１５とを接続する第１バイパス油路２０が設けられている。そして、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に供給される作動油を、第１油路１２を介して上側油室６に供給する第１の状態と、第２油路１３を介して下側油室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の状態のいずれかにセットすることができる。

第１の状態では、下側油室７内の作動油は、第２油路１３と第４油路１５とを介して作動油タンク１６に還流する。第２の状態では、上側油室６内の作動油は、第１油路１２と第４油路１５とを介して作動油タンク１６に還流する。第３の状態では、第１油路１２及び第２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の状態では第３油路１４と第４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の状態では第１油路１２及び第２油路１３が第４油路１５と連通するように構成してもよい。

第１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、第２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、第１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、第２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、第１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、第２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、第１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、第２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、第１油路１２と第２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、第１油路１２ではなく、第２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阻止するように配置される。

図２に示すように、シリンダ２は、その本体をなす円筒部材４０と、円筒部材４０の上側（キャップ側）の開口端を閉止する略円柱形の上側端板４１と、円筒部材４０の下側（ロッド側）の開口端を閉止する略円柱形の下側端板４２とを備えている。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、上下方向（シリンダ２、ピストン３又はピストンロッド４の中心軸の伸びる方向）と垂直な方向を、適宜「横方向」ということにする。

そして、上側端板４１の内部に、横方向（上側端板４１の径方向）に直線状に伸びる横穴４３ａと、横穴４３ａから下向きに伸び上側油室６に開口する複数の縦穴４３ｂとで構成される上側端板内油路４３が形成されている。ここで、横穴４３ａの一方の端部は第１油路１２に接続され、他方の端部は閉止されている。なお、下側油室７は、円筒部材４０の下端部近傍に形成された孔部４５を介して第２油路１３に接続されている。

ピストン３の下端部よりやや上側（例えば、ピストン３の上下方向の寸法が１００ｍｍの場合、５〜３０ｍｍ上側）においてピストン外周部に、ピストン３の上方への移動時に下側油室７内の油圧により横方向に膨出してシリンダ・ピストン間隙（ピストン３と円筒部材４０の間隙）を封止（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、縦断面が略Ｕ字状又は略Ｖ字状である環形のリップパッキンである。第１ピストンパッキン４６は、ピストン３を円周方向に一周するようにしてピストン外周部に形成された第１環状溝４７に、リップ部が下側に位置し（下方に向く）、ヒール部が上側に位置するような姿勢で収容（嵌入）されている。

また、ピストン３の上端部よりやや下側（例えば、ピストン３の上下方向の寸法が１００ｍｍの場合、５〜３０ｍｍ下側）においてピストン外周部に、ピストン３の下方への移動時に上側油室６内の油圧により横方向に膨出してシリンダ・ピストン間隙を封止する第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、第１ピストンパッキン４６と同様の、可撓性ないしは弾力性を有する材料で形成され縦断面が略Ｕ字状又は略Ｖ字状である環形のリップパッキンである。第２ピストンパッキン４８は、ピストン３を円周方向に一周するようにしてピストン外周部に形成された第２環状溝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な姿勢で収容（嵌入）されている。

シリンダ２の下端壁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の間隙は、第１ロッドパッキン５３及び第２ロッドパッキン５４によって封止（シール）されている。

ところで一方、油圧シリンダ装置１には、ピストン３がその往復移動行程の最上位置又は最上位置近傍に上昇したときに、第１ピストンパッキン４６ないしは第１環状溝４７の近傍あるいはピストン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シリンダ外に排出する気泡排出機構が設けられている。以下、この気泡排出機構の具体的な構成及び機能を説明する。

図３に示すように、ピストン３の中心部ないしは中心軸近傍には、その上端がピストン上端面に開口し、上下方向に直線状に伸びる鉛直作動油通路６０が形成されている。さらに、ピストン３には、それぞれ、一端が鉛直作動油通路６０の下端部に接続され、ピストン径方向（横方向）に放射状に伸びて他端が第１環状溝４７の円環状の底部に開口する複数（例えば、２〜８本）の水平作動油通路６１が形成されている。

そして、鉛直作動油通路６０の下端部近傍には、上側油室６の油圧によりピストン３が下降するときに、鉛直作動油通路６０と水平作動油通路６１とを経由して、上側油室６から下側油室７へ作動油が流れるのを阻止する第１逆止弁６２が設けられている。第１逆止弁６２は、鉛直作動油通路６０に配設された弁座６３と、鉛直作動油通路６０内において弁座６３の上側に配置され上下方向に移動して弁座６３を開閉する弁体６４と、弁体６４を下向きに、すなわち弁体６４が弁座６３を閉止する方向に付勢するコイルばね６５とを有する。なお、コイルばね６５の付勢力は、ピストン３の姿勢が上下逆転した場合でも、弁体６４が重力で下方に移動することなく弁座６３を軽く閉止できる程度の強さでよい。

一方、鉛直作動油通路６０の上端部近傍には、下側油室７の油圧によりピストン３が上昇するときに、水平作動油通路６１と鉛直作動油通路６０とを経由して、下側油室７から上側油室６へ作動油が流れるのを阻止する第２逆止弁６６が設けられている。第２逆止弁６６は、鉛直作動油通路６０に配設された弁座６７と、鉛直作動油通路６０内において弁座６７の下側に配置され上下方向に移動して弁座６７を開閉する弁体６８と、弁体６８を上向きに、すなわち弁体６８が弁座６７を閉止する方向に付勢するコイルばね６９とを有する。弁座６７は、鉛直作動油通路６０の上端開口部（以下「作動油通路開口部」という。）との間に若干の間隔（例えば、５〜１５ｍｍ）をあけて、作動油通路開口部の下方に配置されている。なお、コイルばね６９の付勢力は、弁体６８が重力で下方に移動することなく弁座６７を軽く閉止できる程度の強さでよい。

そして、第２逆止弁６６の弁体６８の上側には、ピストン３がその往復移動行程の最上位置又は最上位置近傍に上昇したときに、弁体６８を下方に移動させて第２逆止弁６６を強制的に開弁させる棒状部材７１（開弁部材）が配設されている。以下、第２逆止弁６６及び棒状部材７１の具体的な構成及び機能を説明する。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第２逆止弁６６において、コイルばね６９の下端部は、鉛直作動油通路６０の内周面に固定された円環状の係止部材７２によって係止（支持）される一方、上端部は弁体６８を支持している。ここで、弁体６８及びコイルばね６９は、その大半が円筒形の筒状部材７３の中空部に配置され、弁体６８は横方向にほとんどずれることなく、上下方向に移動することができるようになっている。なお、詳しくは図示していないが、円筒部材７３は、鉛直作動油通路６０の内周面に固定されている。コイルばね６９は、上側油室６内の油圧又は棒状部材７１の押圧力により弁体６８に下向きの強い力が作用するとき以外は、弁体６８を弁座６７に軽く押しつけて、第２逆止弁６６を閉弁させている。

棒状部材７１は、その下端部が弁体６８に連結もしくは接合され、又はその下端部が弁体６８に常時当接するようにして弁体６８の上側に載置されている。そして、弁座６７より上側において、鉛直作動油通路６０の内周面には、棒状部材７１を横方向にずれさせることなく上下方向に移動可能に支持するガイド部材７４が固定されている。なお、ガイド部材７４には、作動油を流通させるための下側穴部７５及び上側穴部７６が形成されている。棒状部材７１は、上下方向に移動することができ、下方に移動したときには弁体６８を押し下げて弁座６７と弁体６８との間に適当な間隙を生じさせ、第２逆止弁６６を強制的に開弁させる。

棒状部材７１の長さ（すなわち、長手方向ないしは上下方向の寸法）は、弁体６８が弁座６７を閉止している状態、すなわち弁体６８が最上位置にあるときに、棒状部材７１が作動油通路開口部から上方に若干の距離だけ突出するように設定される。この棒状部材７１の突出量は、例えば、棒状部材７１が、その上端部が作動油通路開口部近傍に位置するように下方に移動したときに、弁座６７と弁体６８の間隙を作動油が円滑に流れることができるような値（例えば、ピストン３の上下方向の寸法が１００ｍｍの場合、５〜１０ｍｍ）に設定される。

下側油室７に加圧された作動油が供給されてピストン３が上昇している場合において、ピストン３がその最上位置ないしはその近傍に到達していないときには、棒状部材７１は、その自重による力以外は、弁体６８に下向きの力を加えないので、図４（ａ）に示すように、弁体６８は下側油室側の油圧及びコイルばね６９の付勢力により弁座６７を閉止する。このとき、棒状部材７１は、作動油通路開口部から最大限に上方に突出している。この状態においては、第２逆止弁６６は逆止弁としての通常の機能を発揮し、下側油室側から上側油室側に作動油が流れるのを阻止する。

そして、ピストン３がその最上位置ないしはその近傍に到達したときには、図４（ｂ）に示すように、棒状部材７１はシリンダ２の上端壁４１に当接してこれを上向きに押圧するが、上端壁４１は変位しないので、その反力ないしは反作用により棒状部材７１は下向きに移動する。その結果、棒状部材７１は、下側油室側の油圧及びコイルばね７３の付勢力に抗して、弁体６８を下方に移動させる。この状態においては、第２逆止弁６６は逆止弁としての通常の機能を喪失し、下側油室側から上側油室側に作動油が流れることができる状態となる。

このように下側油室７に加圧された作動油が供給されてピストン３が上昇し、その最上位置ないしはその近傍に到達したときには、下側油室７内の加圧された作動油は、ピストン下端部近傍のシリンダ・ピストン間隙と、第１環状溝４７と、複数の水平作動油通路６１と、鉛直作動油通路６０とを高速で流通して上側油室６に流入する。その際、第１ピストンパッキン４６の近傍のシリンダ・ピストン間隙又は第１環状溝４７に存在する気泡ないしは異物、あるいはピストン３の下端部近傍に存在する気泡は、作動油に随伴して上側油室６に流入する。この後、上側油室６内の気泡は、作動油とともに、上端壁ない油路４３を経由して第１油路１２に排出される。

したがって、第１ピストンパッキン４６の近傍のシリンダ・ピストン間隙又は第１環状溝４７、あるいはピストン３の下端部近傍の下側油室７に気泡が滞留することはなく、気泡の断熱圧縮に起因する作動液ないしは第１ピストンパッキン４６の過熱ないしは熱劣化を防止することができる。

図３に示す油圧シリンダ装置１では、鉛直作動油通路６０内において、第１逆止弁６２と第２逆止弁６６とに、それぞれ、弁体６４、６８を弁座６３、６７に向かって付勢するコイルばね６５、６９が配設されている。しかしながら、このように２つのコイルばね６５、６９を配設するのではなく、弁体６４と弁体６８との間に、弁体６４、６８をそれぞれ弁座６３、６７に向かって付勢する単一のコイルばね（図示せず）を配設してもよい。この場合は、両逆止弁６２、６６に、コイルばねを係止ないしは固定する係止部材を設ける必要はない。

ところで、図３に示す油圧シリンダ装置１では、前記のとおりピストン３内に、ピストン中心部に位置する１つの鉛直作動油通路６０と、鉛直作動油通路６０に接続された複数の水平作動油通路６１とが形成されている。しかしながら、鉛直作動油通路６０及び水平作動油通路６１の構成は、このようなものに限定されるものではない。

例えば、図５に示すように、ピストン３の周縁部近傍に１つの鉛直作動油通路６０ａを設けるとともに、鉛直作動油通路６０ａと第１環状溝４７とを直線状に接続する１つの水平作動油通路６１ａとを形成してもよい。あるいは、図５に示す鉛直作動油通路６０ａ及び水平作動油通路６１ａを、平面視で、ピストン中心に対して等しい角度間隔で複数組形成してもよい。

以上、本発明の実施形態に係る油圧シリンダ装置１によれば、第１ピストンパッキン４６の近傍のシリンダ・ピストン間隙、あるいは第１ピストンパッキン４６を収容する第１環状溝４７に気泡が滞留するのを防止することができ、気泡の断熱圧縮に起因する第１ピストンパッキ４６ンの熱劣化を防止することができる。

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 上側油室、７ 下側油室、１０ 作動油給排装置、１１ 油路切換弁、１２ 第１油路、１３ 第２油路、１４ 第３油路、１５ 第４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 上側端板、４２ 下側端板、４３ 上側端板内油路、４３ａ 横穴、４３ｂ 縦穴、４５ 孔部、４６ 第１ピストンパッキン、４７ 第１環状溝、４８ 第２ピストンパッキン、４９ 第２環状溝、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、６０ 鉛直作動油通路、６１ 水平作動油通路、６２ 第１逆止弁、６３ 弁座、６４ 弁体、６５ コイルばね、６６ 第２逆止弁、６７ 弁座、６８ 弁体、６９ コイルばね、７１ 棒状部材、７２ 係止部材、７３ 円筒部材、７４ ガイド部材、７５ 下側穴部、７６ 上側穴部、Ｐ１ 第１ポート、Ｐ２ 第２ポート、Ｐ３ 第３ポート、Ｐ４ 第４ポート。

Claims (5)

1. 円柱形の中空部を有するシリンダと、
   前記中空部に嵌挿され、作動液給排装置から前記中空部に供給される作動液によりシリンダ中心軸が伸びる方向に往復移動するピストンと、
   前記ピストンに結合され、前記中空部から前記シリンダの下側端板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、
   前記中空部における前記ピストンより上側の部分が上側作動液室をなす一方、前記ピストンより下側の部分が下側作動液室をなし、
   前記シリンダの内周面と前記ピストンの外周面の間に、前記ピストンの円滑な移動を確保する一方、作動油が流れることが可能な間隙が存在し、
   前記ピストンの下端部近傍において前記ピストンの外に、ピストン円周方向に伸びる環状溝が形成され、前記環状溝に、前記シリンダと前記ピストンの前記間隙を封止するピストンパッキンが収容されている液圧シリンダ装置であって、
   前記ピストンは、
   前記ピストン内に形成され、前記環状溝に開口する第１開口部と前記ピストンの上端面に開口する第２開口部とを有する作動液通路と、
   前記作動液通路に配設され、上側作動液室側から下側作動液室側へ作動液が流れるのを阻止する第１逆止弁と、
   前記第１逆止弁より上側の位置において前記作動液通路に配設され、下側作動液室側から上側作動液室側へ作動液が流れるのを阻止する第２逆止弁と、
   前記第２開口部から上側に突出するようにして前記作動液通路内に配置され、前記ピストンがその往復移動行程の最上位置近傍に上昇したときに、前記シリンダの上側端板と当接して下方に変位し、下側作動液室側の作動液圧に抗して前記第２逆止弁を開弁させる開弁部材とを有することを特徴とする液圧シリンダ装置。
2. 前記作動液通路は、前記第２開口部から下方に伸びる直線状通路部を有し、
   前記第２逆止弁は、前記直線状通路部に配設された弁座と、前記直線状通路部に配設され前記弁座を開閉する弁体と、前記弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材とを有し、
   前記開弁部材は、下端部が前記弁体に連結もしくは接合され又は当接し、前記第２逆止弁の閉弁時には上部が前記第２開口部から前記上側作動液室内に突出するように形成された棒状部材であることを特徴とする、請求項１に記載の液圧シリンダ装置。
3. 前記ピストンパッキンは、縦断面が略Ｕ字状又は略Ｖ字状のリップパッキンであり、該ピストンパッキンのリップ部が下方を向くようにして前記環状溝に収容されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の液圧シリンダ装置。
4. 前記ピストンの上端部近傍において前記ピストンの外周部に、ピストン円周方向に伸びるもう１つの環状溝が形成され、
   前記もう１つの環状溝に、前記シリンダと前記ピストンの前記間隙を封止するもう１つのピストンパッキンが収容され、
   前記もう１つのピストンパッキンは、縦断面が略Ｕ字状又は略Ｖ字状のリップパッキンであり、該ピストンパッキンのリップ部が上方を向くようにして前記もう１つの環状溝に収容されていることを特徴とする、請求項３に記載の液圧シリンダ装置。
5. 前記作動液が作動油であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の液圧シリンダ装置。

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