JP6933985B2 - 液圧機器 - Google Patents

Description

本発明は、液圧機器に関する。

緩衝器や直動型アウターチューブといった液圧機器によっては、アウターチューブの内方にインナーチューブを設ける構造を採用するものがある。このような液圧機器では、インナーチューブを有底筒状のアウターチューブの底部に固定するために、アウターチューブの底部を貫通するボルトを利用する場合がある（たとえば、特許文献１参照）。

特開平８−２００３１５号公報

ところで、アウターチューブの底部には、液圧機器の取付のためのブラケットを設ける場合がある。前述のようなインナーチューブの固定方法では、ボルトがアウターチューブの底部の軸心部を貫いており、ブラケットも底部に対して軸線上に設ける必要があるため、ボルトとブラケットとを軸方向でずらして配置しなければならない。

そのため、前述のようなインナーチューブの固定方法を採用した液圧機器では、全長が長くなるとともに重量も重くなるといった問題がある。

そこで、本発明は、全長を短縮でき、かつ、軽量な液圧機器の提供を目的とする。

上記した目的を達成するため、本発明の液圧機器は、アウターチューブと、アウターチューブの一端を閉塞するボトム部と、アウターチューブ内に挿入されるインナーチューブと、アウターチューブおよびインナーチューブに対して軸方向に相対移動可能な可動部と、インナーチューブの外周に取付けられる連結具と、連結具に接触してインナーチューブをボトム部へ固定する固定具とを備えている。

このように構成された液圧機器では、インナーチューブの外周に取付けられる連結具と固定具を用いてインナーチューブをボトム部２に固定するので、固定具がボトム部の軸心部に配置されずに済む。

また、インナーチューブに溝を設けて連結具を嵌合させてもよく、この場合には、連結具をインナーチューブに一体化させる溶接加工が不要となるので、溶接歪の修正加工も不要となり、加工コストを低減できる。

さらに、ボトム部がブラケットと、ブラケットを避けた位置から開口してアウターチューブの内外を連通する貫通孔とを有し、固定具が貫通孔に挿入されて連結具に螺合するボルトであってもよい。このように構成された液圧機器によれば、貫通孔がブラケットを避けた位置に開口しているので、ボルトの操作が容易となると共に、ボルトの締付トルクの管理で適切にインナーチューブをボトム部に固定できる。

また、液圧機器は、インナーチューブがアウターチューブとの間に環状隙間を形成し、可動部が筒状で一方の端部が閉塞されてインナーチューブの外周に摺接してインナーチューブとともに伸側室を区画するピストンロッドと、ピストンロッドに設けられてアウターチューブの内周に摺接して環状隙間を気室とアウターチューブとピストンロッドとの間の圧側室とに区画するピストンとを有し、連結具が気室内に配置され、貫通孔が気室に通じていてもよい。このように構成された液圧機器によれば、気室が大気開放されているので、スムーズな伸縮作動が可能となるとともに、貫通孔を封止するシールが不要となる。

さらに、インナーチューブとボトム部とで挟持されるシール部材を備え、貫通孔がボトム部に対してアウターチューブの軸方向に沿って設けられていてもよい。このように構成された液圧機器によれば、ボルトの連結具の螺子孔への侵入度合でインナーチューブをボトム部へ押しあてる荷重を調整できるから、インナーチューブとボトム部とで挟持されるシール部材へ与える荷重をコントロールできる。よって、シール部材に与える荷重を最適化できるから、シール部材を傷めずにインナーチューブとボトム部との間を密にシールできる。

本発明の液圧機器によれば、全長の短縮と軽量化が可能となる。

一実施の形態におけるアクチュエータの縦断面図である。 一実施の形態におけるアクチュエータのボトム側部分の断面図である。 一実施の形態におけるアクチュエータの左側面図である。 一実施の形態におけるアクチュエータのＸ−Ｘ断面図である。 一実施の形態における第一変形例におけるアクチュエータの一部の縦断面図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における液圧機器は、アクチュエータＡに適用された具現化されている。液圧機器としてのアクチュエータＡは、図１に示すように、アウターチューブ１と、アウターチューブ１の一端を閉塞するボトム部２と、アウターチューブ１内に挿入されるとともにボトム部２に連結されてアウターチューブ１との間に環状隙間Ｓを形成する筒状のインナーチューブ３と、筒状であって一方の端部が閉塞されてインナーチューブ３の外周に摺接するピストンロッド４と、ピストンロッド４に設けられてアウターチューブ１の内周に摺接するピストン５とを備えている。

以下、液圧機器としてのアクチュエータＡの各部について詳細に説明する。本実施の形態におけるアウターチューブ１は、アルミニウム合金製の筒体であり、図１に示すように、図１中左端である一端がボトム部２によって閉塞されている。本実施の形態では、アウターチューブ１とボトム部２とは、アルミニウム合金で一体に成形されているが、別部品で構成されていてもよい。また、アウターチューブ１の内周には、硬質陽極酸化皮膜１ａが形成されており、摺動性と耐摩耗性の向上が図られている。アウターチューブ１とボトム部２の母材であるアルミニウム合金は、アルミニウムに銅、マンガン、ケイ素、マグネシウム、亜鉛、ニッケル等を含んだ合金であり、純アルミニウムに比較して強度面等で優れている。なお、アウターチューブ１をアルミニウム合金とすると、液圧機器としてのアクチュエータＡの軽量化に寄与できるが、アウターチューブ１の母材はアルミニウム合金に限られない。

また、アウターチューブ１の図１中右端である他端の開口部内周には、ピストンロッド４の外周に摺接してピストンロッド４のアウターチューブ１に対する軸方向の移動を案内する環状のロッドガイド６が設けられている。なお、アウターチューブ１は、図１中右端の近傍であってロッドガイド６に干渉しない位置にアウターチューブ１内をアウターチューブ１外へ連通する圧力導入口１ｂを備えている。

ロッドガイド６は、アウターチューブ１の図１中右端内周に螺合されており、アウターチューブ１とロッドガイド６との間には環状のシール部材７が介装されている。このシール部材７によって、アウターチューブ１とロッドガイド６との間がシールされている。また、ロッドガイド６は、内周に環状のシール部材１９を備えている。シール部材１９は、ピストンロッド４の外周に摺接してピストンロッド４とロッドガイド６との間をシールしている。

また、ボトム部２は、図１中左端にアクチュエータＡを設置個所へ取付可能とするアイ型のブラケット２ａを備える他、図１中右端から軸方向に向けた開口する凹部２ｂと、側方から開口して凹部２ｂの底へ通じる圧力導入口２ｃを備えている。

また、ボトム部２は、図２および図３に示すように、ブラケット２ａを避けた位置から開口してアクチュエータＡの軸方向へ伸びて凹部２ｂを避けた位置に開口する二つの貫通孔２ｄ，２ｄを備える。

ボトム部２の凹部２ｂ内には、筒状のインナーチューブ３が挿入されている。そして、インナーチューブ３とアウターチューブ１との間には、環状隙間Ｓが形成されている。ボトム部２の図１中左端であって凹部２ｂの外周側は、環状隙間Ｓに対面しており、貫通孔２ｄ，２ｄが環状隙間Ｓに連通されている。

ボトム部２の凹部２ｂにおける底とインナーチューブ３との間には、環状のシール部材８が配置されており、ボトム部２とインナーチューブ３との間が前記シール部材８によってシールされている。なお、圧力導入口２ｃは、凹部２ｂの底に開口しているので、インナーチューブ３およびシール部材８によって閉塞されない。

インナーチューブ３の図１中左端の近傍の外周には、全周に亘って形成される環状の溝３ａが設けられている。溝３ａには、図２および図４に示すように、扇型の連結具９，９が嵌合されている。連結具９，９には、それぞれ螺子孔９ａが設けられている。なお、溝３ａは、環状でなくともよく、インナーチューブ３の連結具９，９が嵌合される箇所のみに設けられてもよい。また、貫通孔２ｄ，２ｄは、アウターチューブ１側へ進むと途中から径が小さくなっており、途中に段部２ｅ，２ｅを備えている。そして、貫通孔２ｄ，２ｄ内に固定部としてのボルト１０，１０を挿入して螺子孔９ａ，９ａに捩じ込むと、ボルト１０，１０の頭が段部２ｅ，２ｅに当接して連結具９，９を介してインナーチューブ３がボトム部２の凹部２ｂ内に引き込まれてインナーチューブ３がボトム部２に固定される。そして、ボルト１０，１０の回転操作によって連結具９，９の軸方向位置を調整できるので、インナーチューブ３とボトム部２の底とで挟持されるシール部材８へ与える荷重をコントロールできる。なお、連結具９，９は、インナーチューブ３をボトム部２に固定した状態でボトム部２に接触してもよい。

インナーチューブ３の図１中右端の内周には、環状のヘッドキャップ１２が螺合されるともに、永久磁石１１が取り付けられている。ヘッドキャップ１２には通路１２ａが設けられており、永久磁石１１を保持してインナーチューブ３の内周に装着されるホルダ１３にも通路１３ａが設けられている。よって、インナーチューブ３内は、通路１２ａ，１３ａを介してインナーチューブ３の外方へと通じている。

ピストンロッド４は、筒状であって、図１中右端である一方の端部にアクチュエータＡを設置個所へ取付可能とするアイ型のブラケット１４ａを備えるキャップ１４が装着されている。よって、ピストンロッド４の図１中右端である一方の端部はキャップ１４によって閉塞されている。また、ピストンロッド４は、インナーチューブ３の外周に摺接してアウターチューブ１およびインナーチューブ３に対して軸方向へ移動可能であって、図１中左端内周には、インナーチューブ３の外周に摺接する環状のシール部材１５，１６を備えている。よって、ピストンロッド４とインナーチューブ３の内部は、ピストンロッド４とインナーチューブ３の軸方向の相対移動によって拡縮される空間を形成しており、この空間で伸側室Ｒ１を形成している。つまり、ピストンロッド４は、インナーチューブ３とともに伸側室Ｒ１を区画している。伸側室Ｒ１は、圧力導入口２ｃに通じていて、圧力導入口２ｃを介して伸側室Ｒ１への液体の供給と伸側室Ｒ１からの液体の排出が可能となっている。

キャップ１４は、永久磁石１１の軸方向位置を検知する磁歪線を収容するセンサロッド１７ａを備えたストロークセンサ１７を保持している。センサロッド１７ａは、前記したヘッドキャップ１２の内周および永久磁石１１の内周を通してインナーチューブ３内に挿入されている。そして、ストロークセンサ１７は、磁歪線の外周に磁界を発生させるために磁歪線に電流パルスを与えてから、Ｗｉｅｄｅｍａｎｎ効果によって磁歪線の永久磁石１１に対向する部位に生じる振動パルスが帰って来るまでの時間に応じた信号を出力する。これにより、ストロークセンサ１７が出力する信号からインナーチューブ３に対するピストンロッド４の軸方向の変位を検知できる。なお、本実施の形態では、ストロークセンサ１７で検知した変位をフィードバックしてアクチュエータＡの伸縮を制御するためにストロークセンサ１７を設置しているが、不要であればストロークセンサ１７を廃止してもよい。

ピストンロッド４の図１中左端の外周には、アウターチューブ１の内周に摺接する環状のピストン５が設けられている。ピストン５の外周には、アウターチューブ１の内周に摺接する環状のシール部材１８が設けられており、ピストン５とアウターチューブ１との間がシール部材１８によってシールされている。

ピストン５は、アウターチューブ１とインナーチューブ３との間の環状隙間Ｓを、アウターチューブ１とピストンロッド４との間の空間とアウターチューブ１とインナーチューブ３との間であってボトム部２に面する空間とに仕切っている。そして、アウターチューブ１とピストンロッド４との間の空間で圧側室Ｒ２が形成され、インナーチューブ３との間であってボトム部２に面する空間で気室Ｇが形成されている。このように、ピストン５は、環状隙間Ｓをアウターチューブ１とピストンロッド４との間の圧側室Ｒ２と気室Ｇとに区画している。この圧側室Ｒ２は、アウターチューブ１に設けられた圧力導入口１ｂに通じていて、圧力導入口１ｂを介して圧側室Ｒ２への液体の供給と圧側室Ｒ２からの液体の排出が可能となっている。

また、貫通孔２ｄ，２ｄは、図１に示したように、気室Ｇに連通されている。貫通孔２ｄ，２ｄ内には前述したようにボルト１０，１０が挿入されているが、ボルト１０，１０と貫通孔２ｄ，２ｄの壁面との間にはシールが設けられていないので、この貫通孔２ｄ，２ｄを通じて気室Ｇへの大気の給排が許容されている。つまり、気室Ｇは、貫通孔２ｄ，２ｄによって大気開放されている。

このように、本実施の形態では、アウターチューブ１およびインナーチューブ３に対して軸方向へ相対移動するのは、ピストンロッド４、ピストン５およびキャップ１４であり、これらピストンロッド４、ピストン５およびキャップ１４で可動部Ｍを構成している。

そして、ピストンロッド４をアウターチューブ１に対して図１中左方へ押す方向に圧側室Ｒ２の圧力を受ける受圧面積は、アウターチューブ１の内周径を直径とする円の面積からピストンロッド４の外周径を直径とする円の面積を差し引いた面積となる。ピストンロッド４をアウターチューブ１に対して図１中右方へ押す方向に伸側室Ｒ１の圧力を受ける受圧面積は、インナーチューブ３の外周径を直径とする円の面積となる。本実施の形態では、伸側室Ｒ１の圧力を受ける受圧面積と圧側室Ｒ２の圧力を受ける受圧面積を等しくしている。

以上のように構成されたアクチュエータＡは、伸側室Ｒ１へ作動油等の液体を供給し、圧側室Ｒ２から液体を排出させる場合、伸側室Ｒ１へ供給された液体が可動部Ｍを押してアウターチューブ１内から退出させて伸長作動を呈する。反対に、アクチュエータＡは、圧側室Ｒ２へ作動油等の液体を供給し、伸側室Ｒ１から液体を排出させる場合、圧側室Ｒ２へ供給された液体が可動部Ｍを押してアウターチューブ１内へピストンロッド４を侵入させて収縮作動を呈する。

そして、このように構成されたアクチュエータＡは、伸側室Ｒ１の圧力が可動部Ｍをアウターチューブ１に対して図１中右方へ押す方向へ作用する受圧面積は、可動部Ｍの圧側室Ｒ２内の圧力を受ける受圧面積に等しい。よって、アクチュエータＡを伸長作動させる際の伸側室Ｒ１の圧力と、アクチュエータＡを収縮作動させる際の圧側室Ｒ２の圧力を同じにすれば、アクチュエータＡは伸長作動時と収縮作動時とで同じ大きさで向きだけが異なる推力を発揮する。つまり、このアクチュエータＡは、両ロッド型の直動アウターチューブとして機能する。そして、貫通孔２ｄ，２ｄにより気室Ｇが大気開放されて常に大気圧とされるから、前記空間がエアばねとして機能することはなく、アクチュエータＡの伸縮作動が阻害されず、アクチュエータＡはスムーズに伸縮できる。

以上、本発明のアクチュエータ（液圧機器）Ａは、アウターチューブ１と、アウターチューブ１の一端を閉塞するボトム部２と、アウターチューブ１内に挿入されるインナーチューブ３と、アウターチューブ１およびインナーチューブ３に対して軸方向に相対移動可能な可動部Ｍと、インナーチューブ３の外周に取付けられる連結具９，９と、連結具９，９に接触してインナーチューブ３をボトム部２へ固定するボルト（固定部）１０とを備えている。

このように構成されたアクチュエータ（液圧機器）Ａでは、インナーチューブ３の外周に取付けられる連結具９，９とボルト（固定具）１０，１０とを用いてインナーチューブ３をボトム部２に固定するので、ボルト（固定具）１０，１０がボトム部２の軸心部に配置されずに済むため、ボトム部２にブラケット２ａを設けて全長が長くならずにすみ、その分、全体重量が軽量となる。よって、本発明の液圧機器によれば、全長の短縮と軽量化が可能となる。

なお、固定具は、ボルト１０，１０に限られず、リベットとされもよく、連結具９，９をボトム部２側へ向けて引き寄せてインナーチューブ３をボトム部２に固定できるものであればよい。よって、たとえば、固定具は、一端に連結具９，９に引掛かるフックや、先端にプッシュクリップを備えて、他端にナットの螺合を可能とする螺子部を備えたものでもよい。この場合、ナットの位置の調整で連結具９，９の軸方向位置を調整できる。このように、固定具は、連結具９，９に接触して、インナーチューブ３をボトム部２に固定できればよい。また、固定具の構造に適するように連結具９，９の形状は適宜設計変更できるし、インナーチューブ３に一体化されていてもよい。

なお、本実施の形態の場合、インナーチューブ３に溝３ａを設けて連結具９，９を嵌合させているので、連結具９，９をインナーチューブ３に一体化させる溶接加工が不要となり、溶接歪の修正加工も不要となるので、加工コストを低減できる。

さらに、本実施の形態のアクチュエータ（液圧機器）Ａにあっては、ボトム部２がブラケット２ａと、ブラケット２ａを避けた位置から開口してアウターチューブ１の内外を連通する貫通孔２ｄ，２ｄとを有し、固定具が貫通孔２ｄ，２ｄに挿入されて連結具９，９に螺合するボルト１０，１０である。このように構成された液圧機器によれば、貫通孔２ｄ，２ｄがブラケット２ａを避けた位置に開口しているので、ボルト１０，１０の操作が容易となると共に、ボルト１０，１０の締付トルクの管理で適切にインナーチューブ３をボトム部２に固定できる。

また、本実施の形態のアクチュエータ（液圧機器）Ａでは、インナーチューブ３がアウターチューブ１との間に環状隙間Ｓを形成し、可動部Ｍが筒状で一方の端部が閉塞されてインナーチューブ３の外周に摺接してインナーチューブ３とともに伸側室Ｒ１を区画するピストンロッド４と、ピストンロッド４に設けられてアウターチューブ１の内周に摺接して環状隙間Ｓを気室とアウターチューブ１とピストンロッド４との間の圧側室Ｒ２とに区画するピストン５とを有し、連結具９，９が気室Ｇ内に配置され、貫通孔２ｄ，２ｄが気室Ｇに通じている。よって、アクチュエータ（液圧機器）Ａによれば、気室Ｇが大気開放されているので、スムーズな伸縮作動が可能となるとともに、貫通孔２ｄ，２ｄを封止するシールが不要となる。

また、本実施の形態の場合、インナーチューブ３とボトム部２とで挟持されるシール部材８を備え、貫通孔２ｄ、２ｄがボトム部２に対してアウターチューブ１の軸方向に沿って設けられている。このように構成された液圧機器によれば、ボルト１０，１０の連結具９，９の螺子孔９ａ，９ａへの侵入度合でインナーチューブ３をボトム部２へ押しあてる荷重を調整できるから、インナーチューブ３とボトム部２の底とで挟持されるシール部材８へ与える荷重をコントロールできる。よって、シール部材８に与える荷重を最適化できるから、シール部材８を傷めずにインナーチューブ３とボトム部２との間を密にシールできる。

また、貫通孔２ｄ，２ｄは、前述したところでは、ボトム部２のブラケット２ａを避けた位置からアウターチューブ１の軸方向に沿って穿設されているが、アウターチューブ１の軸線に対して斜めに貫通する孔であってもよい。この場合、連結具９，９に設けた螺子孔９ａ，９ａも貫通孔２ｄ，２ｄの開口方向に一致するように開口していればよい。

また、図５に示した第一変形例のように、アウターチューブ１の側方から開口する孔１ｃを設けて、この孔１ｃに固定具としての螺子２０，２０を取付けて、螺子２０，２０を連結具２１，２１に当接させて、ボトム部２にインナーチューブ３を固定してもよい。この場合、連結具２１，２１の反ボトム部側面を螺子孔を設けずにインナーチューブ３から離間するにボトム部２に向けて傾斜する傾斜面としておけば、螺子２０，２０の先端がインナーチューブ３側に進むほど連結具２１，２１がボトム部２側に引き寄せられる。よって、螺子２０，２０のアウターチューブ１内への侵入度合でシール部材８へ与える荷重をコントロールできる。

以上の説明では、液圧機器をアクチュエータＡとして説明したが、アウターチューブ１内に挿入されるインナーチューブ３をアウターチューブ１の端部を閉塞するボトム部２に固定する構造を備えた液圧機器であれば、本発明を適用できる。したがって、液圧機器は、アクチュエータＡの他にも、緩衝器にも適用でき、液圧機器の用途も限定されるものではなく、車両、航空機、建築物、その他機械にも広く利用できる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、及び変更が可能である。

１・・・アウターチューブ、２・・・ボトム部、２ｄ・・・貫通孔、３・・・インナーチューブ、３ａ・・・溝、４・・・ピストンロッド、５・・・ピストン、８・・・シール部材、９・・・連結具、１０・・・ボルト（固定具）、Ａ・・・アクチュエータ（液圧機器）、Ｇ・・・気室、Ｒ１・・・伸側室、Ｒ２・・・圧側室、Ｓ・・・環状隙間

Claims (5)

1. アウターチューブと、
   前記アウターチューブの一端を閉塞するボトム部と、
   前記アウターチューブ内に挿入されるインナーチューブと、
   前記アウターチューブおよび前記インナーチューブに対して軸方向に相対移動可能な可動部と、
   前記インナーチューブの外周に取付けられる連結具と、
   前記連結具に接触して前記インナーチューブを前記ボトム部へ固定する固定具とを備えた
   ことを特徴とする液圧機器。
2. 前記連結具は、前記インナーチューブの外周に設けた溝に嵌合される
   ことを特徴とする請求項１に記載の液圧機器。
3. 前記ボトム部は、ブラケットと、前記ブラケットを避けた位置から開口して前記アウターチューブの内外を連通する貫通孔とを有し、
   前記固定具は、前記貫通孔に挿入されて前記連結具に螺合するボルトである
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の液圧機器。
4. 前記インナーチューブは、前記アウターチューブとの間に環状隙間を形成し、
   前記可動部は、筒状で一方の端部が閉塞されて前記インナーチューブの外周に摺接して、前記インナーチューブとともに伸側室を区画するピストンロッドと、
   前記ピストンロッドに設けられて前記アウターチューブの内周に摺接して、前記環状隙間を気室と、前記アウターチューブと前記ピストンロッドとの間の圧側室とに区画するピストンとを有し、
   前記連結具は、前記気室内に配置され、
   前記貫通孔は、前記気室に通じる
   ことを特徴とする請求項３に記載の液圧機器。
5. 前記インナーチューブと前記ボトム部とで挟持されるシール部材を備え、
   前記貫通孔は、前記ボトム部に対して前記アウターチューブの軸方向に沿って設けられる
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の液圧機器。

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