JP7437182B2 - 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、シリンダチューブと、シリンダチューブに挿入されるロッド部と、ロッド部の端部に設けられるピストン部と、を備えた流体圧シリンダが開示されている。この流体圧シリンダは、ロッド部に設けられた通路を通じてロッド側室及び反ロッド側室に対して作動流体を給排することにより伸縮する。

特開２０１５－２５５０６号公報

特許文献１に記載のような流体圧シリンダでは、ロッド側室とロッド部に設けられた通路とを連通するポートの流路断面積が比較的小さく形成される。このため、収縮した状態にある流体圧シリンダに対して、引張方向の荷重が外部から急に作用すると、ポートが絞りとなってロッド側室内の作動流体が排出されにくくなり、ロッド側室の圧力が急激に上昇することとなる。このようにロッド側室内の圧力が急激に上昇すると、ロッド側室をシールするシール部材が外れたり、シリンダチューブが膨張したりすることで流体圧シリンダが破損するおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、流体圧シリンダの破損を防止することを目的とする。

本発明は、流体圧シリンダが、シリンダチューブと、シリンダチューブに挿入されるロッド部と、ロッド部の端部に設けられ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ピストン部と、を備え、ロッド部が、ロッド側室に対して作動流体を給排する給排通路を有し、給排通路とロッド側室とが、ピストン部のみに設けられた給排ポートと、ピストン部のみに設けられた排出ポートと、を通じて連通し、給排ポート及び排出ポートの一端は、ピストン部の外周面に形成された環状溝にそれぞれ開口し、環状溝とロッド側室との間のピストン部の外周面の外径は、シリンダチューブの内周面とピストン部の外周面との間に形成され環状溝とロッド側室とを連通する流路の断面積が、給排ポートの流路断面積と排出ポートの流路断面積とを合わせた合計流路断面積以上となるように設定されることを特徴とする。

この本発明では、給排通路とロッド側室とが、給排ポートに加えて、排出ポートを通じて連通している。このように給排通路とロッド側室とを、給排ポートに加えて、排出ポートを通じて連通させることによって、最収縮状態にある流体圧シリンダに対して、引張方向の荷重が外部から急に作用したとしても、ロッド側室内の作動流体は給排ポートに加えて、排出ポートから排出されることになる。これによりロッド側室の圧力が急激に上昇することが抑制され、結果として、流体圧シリンダが破損することを防止することができる。

また、本発明は、ロッド部が、筒状の外側ロッド部と、外側ロッド部の内周面に沿って摺動する内側ピストン部が端部に設けられた内側ロッド部と、を有し、ロッド側室が、シリンダチューブと外側ロッド部との間に形成され、内側ロッド部または内側ピストン部には、外側ロッド部と内側ロッド部との間に形成される内側ロッド側室と、給排通路と、を連通する内側給排ポートが設けられ、給排ポート及び排出ポートは、ピストン部のみに設けられ、内側給排ポートを通じて給排通路と連通し、給排ポートの流路断面積と排出ポートの流路断面積とを合わせた合計流路断面積は、内側給排ポートの流路断面積よりも大きいことを特徴とする。

この発明では、給排ポートの流路断面積と排出ポートの流路断面積とを合わせた合計流路断面積を、内側給排ポートの流路断面積よりも大きくしている。これにより、給排ポート及び排出ポートの方が内側給排ポートよりも作動流体が流れやすくなり、結果として、ロッド側室の圧力を内側ロッド側室へと解放させることができる。

また、本発明は、ロッド部が、ピストン部が端部に設けられた筒状の外側ロッド部と、外側ロッド部の内周面に沿って摺動する第１内側ピストン部が端部に設けられた第１内側ロッド部と、第１内側ロッド部の内周面に沿って摺動する第２内側ピストン部が端部に設けられた第２内側ロッド部と、を有し、ロッド側室は、シリンダチューブと外側ロッド部との間に形成され、第１内側ロッド部または第１内側ピストン部には、外側ロッド部と第１内側ロッド部との間に形成される第１内側ロッド側室と、給排通路と、を連通する内側給排ポートが設けられ、第２内側ロッド部には、第１内側ロッド部と第２内側ロッド部との間に形成される第２内側ロッド側室と、給排通路と、を連通する連通孔が設けられ、給排ポート及び排出ポートは、ピストン部のみに設けられ、内側給排ポート及び連通孔を通じて給排通路と連通し、合計流路断面積は、内側給排ポートの流路断面積及び連通孔の流路断面積よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、流体圧シリンダの破損を防止することができる。

本発明の実施形態に係る流体圧シリンダの断面図であり、最収縮状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る流体圧シリンダを示す断面図であり、第１ロッドアッシーが伸長位置にあり、第２ロッドアッシー及び第３ロッドアッシーが収縮位置にある状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る流体圧シリンダを示す断面図であり、第１ロッドアッシー及び第２ロッドアッシーが伸長位置にあり、第３ロッドアッシーが収縮位置にある状態を示す。 本発明の実施形態に係る流体圧シリンダを示す断面図であり、最伸長状態を示す図である。 図１のＡ－Ａ線に沿う第１ロッドアッシーの断面図である。

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、流体圧シリンダが作動油を作動流体として駆動する多段式油圧シリンダ１００（以下、単に「油圧シリンダ１００」と称する。）である場合について説明する。

図１に示すように、油圧シリンダ１００は、有底筒状のシリンダチューブ１０と、シリンダチューブ１０に摺動自在に挿入される第１ロッドアッシー３０と、第１ロッドアッシー３０に摺動自在に挿入される第２ロッドアッシー４０と、第２ロッドアッシー４０に摺動自在に挿入される第３ロッドアッシー５０と、を備える。なお、図１は、油圧シリンダ１００が最も収縮した状態を示す断面図である。

油圧シリンダ１００は、シリンダチューブ１０の底部に設けられる第１取付部６１と、シリンダチューブ１０から突出する第３ロッドアッシー５０の端部に設けられる第２取付部６２と、を介して、シリンダチューブ１０が鉛直方向上方側に位置し、第３ロッドアッシー５０が鉛直方向下方側に位置するようにして駆動対象機器に取り付けられる。つまり、油圧シリンダ１００は、第２取付部６２に対して第１取付部６１が鉛直方向、すなわち上下方向に変位するように駆動対象機器に取り付けられる。なお、油圧シリンダ１００が取り付けられる方向はこれに限定されず、シリンダチューブ１０が鉛直方向下方側に位置し、第３ロッドアッシー５０が鉛直方向上方側に位置するように取り付けられてもよい。また、油圧シリンダ１００は、第２取付部６２に対して第１取付部６１が水平方向において変位するように駆動対象機器に取り付けられてもよい。

第１ロッドアッシー３０は、ロッド部としての筒状の外側ロッド部３１と、外側ロッド部３１の一端部に設けられシリンダチューブ１０の内周面に沿って摺動するピストン部としての環状の外側ピストン部３２と、外側ロッド部３１の他端部から径方向内側に突出して形成され第２ロッドアッシー４０を摺動自在に支持する円筒状の第１支持部３３と、を有する。

第１ロッドアッシー３０の外側ピストン部３２側の内周面には金属製の第１スナップリング３５が装着される環状溝が形成される。第１スナップリング３５は、第１ロッドアッシー３０の内周面から径方向内側に少なくとも一部が突出した状態で装着される。なお、第１スナップリング３５の装着は、第１ロッドアッシー３０に第２ロッドアッシー４０が挿入されてから行われる。

第２ロッドアッシー４０は、第１ロッドアッシー３０と同様の形状を有しており、外側ロッド部３１に挿入されるロッド部としての筒状の第１内側ロッド部４１と、第１内側ロッド部４１の一端部に設けられ第１ロッドアッシー３０の内周面に沿って摺動する内側ピストン部としての環状の第１内側ピストン部４２と、第１内側ロッド部４１の他端部から径方向内側に突出して形成され第３ロッドアッシー５０を摺動自在に支持する円筒状の第２支持部４３と、を有する。なお、第１内側ロッド部４１は、第１ロッドアッシー３０の外側ロッド部３１の内周面に沿って摺動する第１内側ピストン部４２が端部に設けられた内側ロッド部として、外側ロッド部３１とともにシリンダチューブ１０に挿入される。

第２ロッドアッシー４０の第１内側ピストン部４２側の内周面には金属製の第２スナップリング４５が装着される環状溝が形成される。第２スナップリング４５は、第２ロッドアッシー４０の内周面から径方向内側に少なくとも一部が突出した状態で装着される。なお、第２スナップリング４５の装着は、第２ロッドアッシー４０に第３ロッドアッシー５０が挿入されてから行われる。

第３ロッドアッシー５０は、第１内側ロッド部４１に挿入されるロッド部としての第２内側ロッド部５１と、第２内側ロッド部５１の一端部に結合され第２ロッドアッシー４０の内周面に沿って摺動する環状の第２内側ピストン部５２と、を有する。第２内側ロッド部５１と第２内側ピストン部５２とは、図示しないボルトを介して結合される。

このように、シリンダチューブ１０には、外側ロッド部３１、第１内側ロッド部４１及び第２内側ロッド部５１の３つのロッド部が挿入される。

シリンダチューブ１０は、開口部に設けられ第１ロッドアッシー３０の外側ロッド部３１を摺動自在に支持するシリンダヘッド１１を有する。また、軸方向において外側ピストン部３２と対抗するシリンダチューブ１０の底部には、外側ピストン部３２の内径よりも大きな内径を有する凹部１０Ａが形成される。

シリンダチューブ１０に挿入される第１ロッドアッシー３０の最収縮位置は、外側ピストン部３２がシリンダチューブ１０の底部に当接することによって規定され、最伸長位置は、外側ピストン部３２がシリンダヘッド１１に当接することによって規定される。なお、シリンダヘッド１１の内周面には、外部への作動油の漏れを防止するために、シリンダヘッド１１の内周面と外側ロッド部３１の外周面との間の隙間を封止する図示しないシール部材が設けられる。

第１ロッドアッシー３０に挿入される第２ロッドアッシー４０の最収縮位置は、第１ロッドアッシー３０に装着された第１スナップリング３５に第１内側ピストン部４２が当接することによって規定され、最伸長位置は、第１内側ピストン部４２が第１支持部３３に当接することによって規定される。なお、第１スナップリング３５は、第２ロッドアッシー４０の最収縮位置を規制しているとともに、油圧シリンダ１００が収縮した際に、第１ロッドアッシー３０がシリンダチューブ１０から抜け落ちてしまうことを防止している。

また、第１支持部３３の内周面には、外部への作動油の漏れを防止するために、第１支持部３３の内周面と第１内側ピストン部４２の外周面との間の隙間を封止する図示しないシール部材が設けられる。

第２ロッドアッシー４０に挿入される第３ロッドアッシー５０の最収縮位置は、第２ロッドアッシー４０に装着された第２スナップリング４５に第２内側ピストン部５２が当接することによって規定され、最伸長位置は、第２内側ピストン部５２が第２支持部４３に当接することによって規定される。なお、第２スナップリング４５は、第３ロッドアッシー５０の最収縮位置を規制しているとともに、油圧シリンダ１００が収縮した際に、第２ロッドアッシー４０がシリンダチューブ１０から抜け落ちてしまうことを防止している。

また、第２支持部４３の内周面には、外部への作動油の漏れを防止するために、第２支持部４３の内周面と第２内側ピストン部５２の外周面との間の隙間を封止する図示しないシール部材が設けられる。また、第２支持部４３の内周面には、第３ロッドアッシー５０が最も伸長した際に第２内側ロッド部５１に形成された後述の連通孔５１ｂの開口部が臨む環状凹部４３Ａが形成される。なお、環状凹部４３Ａは、後述の第２内側ロッド側室４に開口している。

上述の第１ロッドアッシー３０、第２ロッドアッシー４０及び第３ロッドアッシー５０が挿入されるシリンダチューブ１０内には、シリンダチューブ１０、シリンダヘッド１１、外側ロッド部３１及び外側ピストン部３２によって区画されるロッド側室２と、外側ロッド部３１、第１支持部３３、第１内側ロッド部４１及び第１内側ピストン部４２によって区画される内側ロッド側室としての第１内側ロッド側室３と、第１内側ロッド部４１、第２支持部４３、第２内側ロッド部５１及び第２内側ピストン部５２によって区画される第２内側ロッド側室４と、シリンダチューブ１０、外側ピストン部３２、第１内側ピストン部４２及び第２内側ピストン部５２によって区画される反ロッド側室５と、が形成される。

第１ロッドアッシー３０の外側ピストン部３２には、ロッド側室２に対して作動油を給排するための給排ポート３０Ａが径方向に貫通して複数形成される。給排ポート３０Ａが開口する外側ピストン部３２の外周面３２ａには、給排ポート３０Ａの径よりも溝幅が大きい環状溝３２ｂが周方向に沿って形成される。環状溝３２ｂとロッド側室２との間の外側ピストン部３２の外周面３２ｃの外径は、シリンダチューブ１０の内周面と外側ピストン部３２の外周面３２ｃとの間に形成される流路断面積が、給排ポート３０Ａの流路断面積以上となるように設定される。

また、第１ロッドアッシー３０の外側ピストン部３２の外周面３２ａには、第１シール部材３４が設けられる。第１シール部材３４が設けられることにより、外側ピストン部３２の外周面３２ａとシリンダチューブ１０の内周面との間の隙間を通じたロッド側室２と反ロッド側室５との連通が遮断される。

第２ロッドアッシー４０の第１内側ピストン部４２には、第１内側ロッド側室３に対して作動油を給排するための内側給排ポート４０Ａが径方向に貫通して複数形成される。内側給排ポート４０Ａが開口する第１内側ピストン部４２の外周面４２ａには、内側給排ポート４０Ａの径よりも溝幅が大きい環状溝４２ｂが周方向に沿って形成される。環状溝４２ｂと第１内側ロッド側室３との間の第１内側ピストン部４２の外周面４２ｃの外径は、第１ロッドアッシー３０の内周面と第１内側ピストン部４２の外周面４２ｃとの間に、内側給排ポート４０Ａの流路断面積以上の流路断面積が確保されるように設定される。

また、第２ロッドアッシー４０の第１内側ピストン部４２の外周面４２ａには、第２シール部材４４が設けられる。第２シール部材４４が設けられることにより、第１内側ピストン部４２の外周面４２ａと第１ロッドアッシー３０の内周面との間の隙間を通じた第１内側ロッド側室３と反ロッド側室５との連通が遮断される。

第３ロッドアッシー５０の第２内側ロッド部５１には、油圧シリンダ１００に対して作動油を給排する図示しない外部装置に接続される給排通路としての中空部５１ａと、中空部５１ａと第２内側ロッド側室４とを連通する連通孔５１ｂと、が形成される。また、第２内側ロッド部５１には、第２取付部６２に形成された通路６４と、中空部５１ａと、を接続する接続通路５１ｃが形成される。

また、第３ロッドアッシー５０の第２内側ピストン部５２の外周面には、第３シール部材５４が設けられる。第３シール部材５４が設けられることにより、第２内側ピストン部５２の外周面と第２ロッドアッシー４０の内周面との間の隙間を通じた第２内側ロッド側室４と反ロッド側室５との連通が遮断される。

第１ロッドアッシー３０が最収縮位置にある状態において、ロッド側室２は、給排ポート３０Ａ、内側給排ポート４０Ａ及び連通孔５１ｂを通じて中空部５１ａと連通するとともに、給排ポート３０Ａを通じて第１内側ロッド側室３と連通し、給排ポート３０Ａ及び内側給排ポート４０Ａを通じて第２内側ロッド側室４と連通する。

また、第２ロッドアッシー４０が最収縮位置にある状態において、第１内側ロッド側室３は、内側給排ポート４０Ａ及び連通孔５１ｂを通じて中空部５１ａと連通するとともに、内側給排ポート４０Ａを通じて第２内側ロッド側室４と連通する。

したがって、ロッド側室２、第１内側ロッド側室３及び第２内側ロッド側室４への作動油の供給と、ロッド側室２、第１内側ロッド側室３及び第２内側ロッド側室４からの作動油の排出とは、第２内側ロッド部５１に形成された中空部５１ａを通じて行われることになる。

また、第２内側ロッド部５１には、油圧シリンダ１００に対して作動油を給排する外部装置に接続されるパイプ状の給排管５５が設けられる。給排管５５は、一端が反ロッド側室５に臨んで開口するように第２内側ロッド部５１に組み込まれており、具体的には、中空部５１ａを軸方向に貫通するようにして第２内側ロッド部５１に接合される。また、第２内側ロッド部５１には、第２取付部６２に形成された通路６３と、給排管５５の他端側と、を接続する接続通路５１ｄが形成される。

このように給排管５５の一端が反ロッド側室５において開口しているため、反ロッド側室５への作動油の供給及び反ロッド側室５からの作動油の排出は、第２内側ロッド部５１に設けられた給排管５５を通じて行われることになる。

次に、図１～４を参照して、油圧シリンダ１００の作動について説明する。なお、以下では、油圧シリンダ１００が、第１取付部６１が鉛直方向上方側に位置し、第２取付部６２が鉛直方向下方側に位置するようにして駆動対象機器に取り付けられている場合について説明する。

油圧シリンダ１００が伸長作動する際には、給排管５５を通じて図示しないポンプ等の油圧源から反ロッド側室５に作動油が供給され、ロッド側室２、第１内側ロッド側室３及び第２内側ロッド側室４内の作動油が中空部５１ａを通じて図示しないタンクに排出される。油圧シリンダ１００の伸長作動では、第１ロッドアッシー３０、第２ロッドアッシー４０、第３ロッドアッシー５０の順番で、シリンダチューブ１０に対して相対移動する。

油圧シリンダ１００が図１に示す最収縮状態から伸長作動する際には、給排管５５を通じて反ロッド側室５に作動油が供給される。ここで、反ロッド側室５の圧力を受ける受圧面積は、第１ロッドアッシー３０が最も大きく、第３ロッドアッシー５０が最も小さく形成される。つまり、内側のピストン部ほど受圧面積が小さい。よって、油圧シリンダ１００が最収縮状態から伸長作動する際には、まず、第１ロッドアッシー３０に対してシリンダチューブ１０が相対移動する。具体的には、図２に示すように、シリンダチューブ１０が第１ロッドアッシー３０に対して上方（図２中上側）へ移動する。なお、シリンダチューブ１０の底部に形成された凹部１０Ａは、第１ロッドアッシー３０の外側ピストン部３２の内径よりも大きな内径を有するため、反ロッド側室５に導かれた作動油の圧力は、凹部１０Ａを通じて外側ピストン部３２に作用する。

第１ロッドアッシー３０に対してシリンダチューブ１０が相対移動すると、ロッド側室２の作動油は、給排ポート３０Ａ、内側給排ポート４０Ａ及び連通孔５１ｂを通じて中空部５１ａに導かれて外部へと排出される。

そして、図２に示すように、第１ロッドアッシー３０に対してシリンダチューブ１０が最も伸長した状態、すなわち、シリンダヘッド１１が第１ロッドアッシー３０の外側ピストン部３２に当接するまでシリンダチューブ１０が上方へと移動した状態となると、次は、反ロッド側室５の圧力によって、第３ロッドアッシー５０よりも受圧面積が大きい第２ロッドアッシー４０に対してシリンダチューブ１０及び第１ロッドアッシー３０が相対移動することになる。具体的には、図３に示すように、シリンダチューブ１０及び第１ロッドアッシー３０が第２ロッドアッシー４０に対して上方（図３中上側）へ移動する。

第２ロッドアッシー４０に対して第１ロッドアッシー３０が相対移動すると、第１内側ロッド側室３の作動油は、内側給排ポート４０Ａ及び連通孔５１ｂを通じて中空部５１ａに導かれて外部へと排出される。

そして、図３に示すように、第２ロッドアッシー４０に対して第１ロッドアッシー３０が最も伸長した状態、すなわち、第１ロッドアッシー３０の第１支持部３３が第２ロッドアッシー４０の第１内側ピストン部４２に当接するまでシリンダチューブ１０及び第１ロッドアッシー３０が上方へと移動した状態となると、次は、反ロッド側室５の圧力によって、第３ロッドアッシー５０に対してシリンダチューブ１０、第１ロッドアッシー３０及び第２ロッドアッシー４０が相対移動することになる。具体的には、図４に示すように、シリンダチューブ１０、第１ロッドアッシー３０及び第２ロッドアッシー４０が第３ロッドアッシー５０に対して上方（図４中上側）へ移動する。

第３ロッドアッシー５０に対して第２ロッドアッシー４０が相対移動すると、第２内側ロッド側室４の作動油は、連通孔５１ｂを通じて中空部５１ａに導かれて外部へと排出される。

そして、図４に示すように、第３ロッドアッシー５０に対して第２ロッドアッシー４０が最も伸長した状態、すなわち、第２ロッドアッシー４０の第２支持部４３が第３ロッドアッシー５０の第２内側ピストン部５２に当接するまでシリンダチューブ１０、第１ロッドアッシー３０及び第２ロッドアッシー４０が上方へと移動した状態となると、油圧シリンダ１００は最伸長状態となる。

油圧シリンダ１００が収縮作動する際には、中空部５１ａを通じて油圧源からロッド側室２、第１内側ロッド側室３及び第２内側ロッド側室４に作動油が供給され、反ロッド側室５の作動油が給排管５５を通じてタンクに排出される。油圧シリンダ１００の収縮作動では、第３ロッドアッシー５０、第２ロッドアッシー４０、第１ロッドアッシー３０の順番で、シリンダチューブ１０に対して相対移動する。

なお、油圧シリンダ１００は、シリンダチューブ１０及び第１取付部６１に連結される駆動対象機器の自重により収縮作動してもよい。この場合、ロッド側室２、第１内側ロッド側室３及び第２内側ロッド側室４に作動油を供給する必要はなく、ロッド側室２、第１内側ロッド側室３及び第２内側ロッド側室４には、タンクから作動油が吸い込まれることになる。

ここで、図１に示すように、上記構成の油圧シリンダ１００が最収縮状態にあるときに、外部から引張方向の荷重、例えば、第１取付部６１を図１において上方へと引き上げる荷重が急に作用すると、シリンダチューブ１０が、第１ロッドアッシー３０から離れる方向に移動しようとすることで、ロッド側室２は急激に圧縮されることになる。

圧縮されるロッド側室２からは給排ポート３０Ａを通じて作動油が排出されるが、給排ポート３０Ａの内径は比較的小さく形成されることから、ロッド側室２が急激に圧縮された場合には、給排ポート３０Ａが絞りとなってロッド側室２内の作動油は排出されにくくなる。

このようにロッド側室２内の作動油が排出されず、ロッド側室２内の圧力が急激に上昇すると、ロッド側室２をシールするシール部材が外れたり、シリンダチューブ１０が膨張したりすることで油圧シリンダ１００が破損するおそれがある。

また、ロッド側室２内の圧力が上昇すると、第１ロッドアッシー３０は、シリンダチューブ１０とともに上方へと引き上げられ、第２ロッドアッシー４０から離れた状態となるが、外部からの荷重が油圧シリンダ１００に対して作用しなくなると、第１ロッドアッシー３０は再び第１スナップリング３５を介して第２ロッドアッシー４０と接触した状態へと戻る。このように第１ロッドアッシー３０と第２ロッドアッシー４０とが離れた状態から接触した状態へと瞬時に戻ったり、離れた状態と接触した状態とが繰り返されたりすると、第１ロッドアッシー３０と第２ロッドアッシー４０との間に介在する第１スナップリング３５に不規則な荷重がかかり、第１スナップリング３５が破損するおそれがある。

これに対し、本実施形態の油圧シリンダ１００では、ロッド側室２が急激に圧縮された場合であっても、ロッド側室２からの作動油が円滑に排出されるように、給排ポート３０Ａに加えて、排出ポート３０Ｂを設けている。

排出ポート３０Ｂは、図５に示すように、給排ポート３０Ａと同様に、第１ロッドアッシー３０の外側ピストン部３２に設けられる。なお、図５は、図１のＡ－Ａに沿う断面を示す断面図であり、第１ロッドアッシー３０以外の部材については省略して示している。

具体的には、排出ポート３０Ｂは、一端が環状溝３２ｂにおいて開口し、他端が第１ロッドアッシー３０の内周面において開口するように、外側ピストン部３２を径方向に貫通して複数形成される。そして、環状溝３２ｂとロッド側室２との間の外側ピストン部３２の外周面３２ｃの外径は、シリンダチューブ１０の内周面と外側ピストン部３２の外周面３２ｃとの間に形成される流路断面積が、給排ポート３０Ａの総流路断面積（Ａ１）と排出ポート３０Ｂの総流路断面積（Ａ２）とを合わせた合計流路断面積（Ａ１＋Ａ２）以上となるように設定される。

このように給排ポート３０Ａに加えて、排出ポート３０Ｂを設けたことにより、ロッド側室２が急激に圧縮された場合であってもロッド側室２の作動油は円滑に排出されることになる。これにより、油圧シリンダ１００が最収縮状態にあるときに外部から引張方向の荷重が作用したとしてもロッド側室２の圧力の上昇が抑制され、結果として、油圧シリンダ１００の破損を防止することができる。また、ロッド側室２の圧力の上昇が抑制されることで、ロッド側室２の圧力の上昇に起因して第１スナップリング３５が破損等することも防止することができる。

なお、給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂを通じてロッド側室２から排出された作動油は、第２ロッドアッシー４０に設けられた内側給排ポート４０Ａを流れることになるが、内側給排ポート４０Ａの総流路断面積（Ａ３）が、給排ポート３０Ａと排出ポート３０Ｂとの合計流路断面積（Ａ１＋Ａ２）よりも大きいと、結果的に給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂは絞りとなってしまう。

そこで、本実施形態では、給排ポート３０Ａと排出ポート３０Ｂとの合計流路断面積（Ａ１＋Ａ２）を、内側給排ポート４０Ａの総流路断面積（Ａ３）よりも大きくすることにより、給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂが絞りとなることを抑制している。つまり、給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂの方が内側給排ポート４０Ａよりも作動油が流れやすい構成としている。

これにより、ロッド側室２と第１内側ロッド側室３とは、給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂを通じて連通され、ほぼ１つの圧力室となる。このように圧力室の容積を実質的に拡張させることによって、ロッド側室２が急激に圧縮され、ロッド側室２の圧力が上昇したとしても、ロッド側室２と連通する第１内側ロッド側室３へと圧力が解放されるため、ロッド側室２の圧力が急激に上昇することは抑制される。

また、同様の理由により、給排ポート３０Ａと排出ポート３０Ｂとの合計流路断面積（Ａ１＋Ａ２）を、内側給排ポート４０Ａの総流路断面積（Ａ３）よりも大きくするとともに、内側給排ポート４０Ａの総流路断面積（Ａ３）を、中空部５１ａと第２内側ロッド側室４とを連通する連通孔５１ｂの流路断面積（Ａ４）よりも大きくして、給排ポート３０Ａと排出ポート３０Ｂとの合計流路断面積（Ａ１＋Ａ２）を、連通孔５１ｂの流路断面積（Ａ４）よりも大きくすることが好ましい。

このように、給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂの方が内側給排ポート４０Ａよりも作動油が流れやすく、さらに、内側給排ポート４０Ａの方が連通孔５１ｂよりも作動油が流れやすい構成とすることによって、ロッド側室２が急激に圧縮され、ロッド側室２の圧力が上昇したとしても、ロッド側室２と連通する第１内側ロッド側室３へと圧力が解放され、さらには第１内側ロッド側室３と連通する第２内側ロッド側室４へも圧力が解放されるため、ロッド側室２の圧力が急激に上昇することは抑制される。

また、本実施形態では、給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂは、第１ロッドアッシー３０の外側ロッド部３１ではなく、外側ロッド部３１よりも径方向における肉厚が厚い外側ピストン部３２に設けられる。このように比較的肉厚が厚い外側ピストン部３２に給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂを設けることで、第１ロッドアッシー３０の剛性を低下させることなく、給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂの内径を大きくしたり、数を増やしたりして、中空部５１ａとロッド側室２とを連通する流路の合計流路断面積（Ａ１＋Ａ２）を容易に拡大させることが可能である。

なお、給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂは、外側ロッド部３１に設けられていてもよい。この場合、外側ロッド部３１の剛性の低下を抑制するために、給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂは、周方向または軸方向に所定の間隔をあけて配置されることが好ましい。また、給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂの一方を外側ロッド部３１に設け、他方を外側ピストン部３２に設けてもよく、この場合も合計流路断面積（Ａ１＋Ａ２）を容易に増大させることが可能である。

なお、給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂの両方または何れか一方が外側ロッド部３１に設けられる場合、第１ロッドアッシー３０が最も伸長した際に、シリンダヘッド１１に設けられた図示しないシール部材が、外側ロッド部３１に設けられた給排ポート３０Ａや排出ポート３０Ｂのエッジによって傷ついてしまうおそれがある。このため、外側ロッド部３１に給排ポート３０Ａや排出ポート３０Ｂを設ける場合には、第１ロッドアッシー３０が最も伸長した際に、シリンダヘッド１１に設けられたシール部材にこれらのポートが接しないように、これらのポートを外側ピストン部３２から軸方向において所定の範囲内に配置することが好ましく、例えば、第１ロッドアッシー３０に設けられる給排ポート３０Ａと排出ポート３０Ｂとの軸方向における間隔については、外側ピストン部３２の軸方向長さ以下に設定することが好ましい。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

上記構成の油圧シリンダ１００では、給排通路である中空部５１ａとロッド側室２とが、給排ポート３０Ａに加えて、排出ポート３０Ｂを通じて連通している。このように中空部５１ａとロッド側室２とを、給排ポート３０Ａに加えて、排出ポート３０Ｂを通じて連通させることによって、最収縮状態にある油圧シリンダ１００に対して、引張方向の荷重が外部から急に作用したとしても、ロッド側室２内の作動油は給排ポート３０Ａに加えて、排出ポート３０Ｂから排出されることになる。これによりロッド側室２の圧力が急激に上昇することが抑制され、結果として、油圧シリンダ１００が破損することを防止することができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態において、油圧シリンダ１００は、シリンダチューブ１０内に３つのロッド部（第１ロッドアッシー３０，第２ロッドアッシー４０，第３ロッドアッシー５０）が径方向において重なって設けられた三段式の油圧シリンダ１００である。これに対し、油圧シリンダ１００は、シリンダチューブ１０内に二つのロッド部が径方向に重なって設けられた二段式のものであってもよいし、四つ以上のロッド部が径方向において重なって設けられたものであってもよい。また、油圧シリンダ１００は、給排通路を有する一つのロッド部のみがシリンダチューブ１０内に設けられたものであってもよい。

また、上記実施形態において、排出ポート３０Ｂは、単なる貫通孔で形成されている。排出ポート３０Ｂは、ロッド側室２から作動油が排出される際に作動油の流路となればよいことから、排出ポート３０Ｂには、ロッド側室２から排出される作動油の流れのみを許容するチェック弁が設けられてもよい。これにより、上述の効果を奏するとともに、第１ロッドアッシー３０が収縮位置に戻る際の第１ロッドアッシー３０の収縮速度を制御することができる。

また、上記実施形態において、内側給排ポート４０Ａは、第１内側ピストン部４２に設けられている。これに代えて、内側給排ポート４０Ａは、第１内側ロッド部４１に形成されてもよい。なお、第２ロッドアッシー４０の剛性の低下を抑制するためには、内側給排ポート４０Ａは、第１内側ロッド部４１よりも第１内側ピストン部４２に設けられることが好ましい。

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、シリンダチューブ１０と、シリンダチューブ１０に挿入されるロッド部である外側ロッド部３１、第１内側ロッド部４１及び第２内側ロッド部５１と、外側ロッド部３１の端部に設けられシリンダチューブ１０内をロッド側室２と反ロッド側室５とに区画する外側ピストン部３２と、を備え、第２内側ロッド部５１は、ロッド側室２に対して作動油を給排する給排通路である中空部５１ａを有し、中空部５１ａとロッド側室２とは、外側ロッド部３１または外側ピストン部３２に設けられた給排ポート３０Ａと、外側ロッド部３１または外側ピストン部３２に設けられた排出ポート３０Ｂと、を通じて連通する。

この構成では、給排通路である中空部５１ａとロッド側室２とが、給排ポート３０Ａに加えて、排出ポート３０Ｂを通じて連通している。このように中空部５１ａとロッド側室２とを、給排ポート３０Ａに加えて、排出ポート３０Ｂを通じて連通させることによって、最収縮状態にある油圧シリンダ１００に対して、引張方向の荷重が外部から急に作用したとしても、ロッド側室２内の作動油は給排ポート３０Ａに加えて、排出ポート３０Ｂから排出されることになる。これによりロッド側室２の圧力が急激に上昇することが抑制され、結果として、油圧シリンダ１００が破損することを防止することができる。

また、ロッド部は、筒状の外側ロッド部３１と、外側ロッド部３１の内周面に沿って摺動する第１内側ピストン部４２が端部に設けられた第１内側ロッド部４１と、を有し、ロッド側室２は、シリンダチューブ１０と外側ロッド部３１との間に形成され、第１内側ロッド部４１または第１内側ピストン部４２には、外側ロッド部３１と第１内側ロッド部４１との間に形成される第１内側ロッド側室３と、給排通路である中空部５１ａと、を連通する内側給排ポート４０Ａが設けられ、給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂは、外側ロッド部３１または外側ピストン部３２に設けられ、内側給排ポート４０Ａを通じて中空部５１ａと連通し、給排ポート３０Ａの流路断面積（Ａ１）と排出ポート３０Ｂの流路断面積（Ａ２）とを合わせた合計流路断面積（Ａ１＋Ａ２）は、内側給排ポート４０Ａの流路断面積（Ａ３）よりも大きい。

この構成では、給排ポート３０Ａの流路断面積（Ａ１）と排出ポート３０Ｂの流路断面積（Ａ２）とを合わせた合計流路断面積（Ａ１＋Ａ２）を、内側給排ポート４０Ａの流路断面積（Ａ３）よりも大きくすることにより、給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂが絞りとなることを抑制している。つまり、給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂの方が内側給排ポート４０Ａよりも作動油が流れやすい構成となっている。

これにより、ロッド側室２と第１内側ロッド側室３とは、給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂを通じて連通され、ほぼ１つの圧力室となる。このように圧力室の容積を実質的に拡張させることによって、ロッド側室２が急激に圧縮され、ロッド側室２の圧力が上昇したとしても、第１内側ロッド側室３へと圧力が解放されるため、ロッド側室２の圧力が急激に上昇することを抑制することができる。

また、給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂの何れか一方は外側ピストン部３２に設けられる。

この構成では、給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂの何れか一方が外側ピストン部３２に設けられる。このように外側ロッド部３１よりも径方向における肉厚が厚い外側ピストン部３２に給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂの何れかまたは両方を設けることによって、第１ロッドアッシー３０の剛性を低下させることなく、給排ポート３０Ａ及び排出ポート３０Ｂの内径を大きくしたり、数を増やしたりして、中空部５１ａとロッド側室２とを連通する流路の断面積を容易に拡大することができる。これによりロッド側室２の圧力が急激に上昇することが抑制され、結果として、油圧シリンダ１００が破損することを防止することができる。

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。

１００・・・油圧シリンダ（流体圧シリンダ）、２・・・ロッド側室、３・・・第１内側ロッド側室（内側ロッド側室）、４・・・第２内側ロッド側室、５・・・反ロッド側室、１０・・・シリンダチューブ、３０・・・第１ロッドアッシー、３０Ａ・・・給排ポート、３０Ｂ・・・排出ポート、３１・・・外側ロッド部（ロッド部）、３２・・・外側ピストン部（ピストン部）、４０・・・第２ロッドアッシー、４０Ａ・・・内側給排ポート、４１・・・第１内側ロッド部（内側ロッド部，ロッド部）、４２・・・第１内側ピストン部（内側ピストン部）、５０・・・第３ロッドアッシー、５１・・・第２内側ロッド部（ロッド部）、５１ａ・・・中空部（給排通路）、５２・・・第２内側ピストン部

Claims (3)

1. シリンダチューブと、
   前記シリンダチューブに挿入されるロッド部と、
   前記ロッド部の端部に設けられ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ピストン部と、を備え、
   前記ロッド部は、前記ロッド側室に対して作動流体を給排する給排通路を有し、
   前記給排通路と前記ロッド側室とは、前記ピストン部のみに設けられた給排ポートと、前記ピストン部のみに設けられた排出ポートと、を通じて連通し、
   前記給排ポート及び前記排出ポートの一端は、前記ピストン部の外周面に形成された環状溝にそれぞれ開口し、
   前記環状溝と前記ロッド側室との間の前記ピストン部の外周面の外径は、前記シリンダチューブの内周面と前記ピストン部の外周面との間に形成され前記環状溝と前記ロッド側室とを連通する流路の断面積が、前記給排ポートの流路断面積と前記排出ポートの流路断面積とを合わせた合計流路断面積以上となるように設定されることを特徴とする流体圧シリンダ。
2. 前記ロッド部は、前記ピストン部が端部に設けられた筒状の外側ロッド部と、前記外側ロッド部の内周面に沿って摺動する内側ピストン部が端部に設けられた内側ロッド部と、を有し、
   前記ロッド側室は、前記シリンダチューブと前記外側ロッド部との間に形成され、
   前記内側ロッド部または前記内側ピストン部には、前記外側ロッド部と前記内側ロッド部との間に形成される内側ロッド側室と、前記給排通路と、を連通する内側給排ポートが設けられ、
   前記給排ポート及び前記排出ポートは、前記ピストン部のみに設けられ、前記内側給排ポートを通じて前記給排通路と連通し、
   前記給排ポートの流路断面積と前記排出ポートの流路断面積とを合わせた前記合計流路断面積は、前記内側給排ポートの流路断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。
3. 前記ロッド部は、前記ピストン部が端部に設けられた筒状の外側ロッド部と、前記外側ロッド部の内周面に沿って摺動する第１内側ピストン部が端部に設けられた第１内側ロッド部と、前記第１内側ロッド部の内周面に沿って摺動する第２内側ピストン部が端部に設けられた第２内側ロッド部と、を有し、
   前記ロッド側室は、前記シリンダチューブと前記外側ロッド部との間に形成され、
   前記第１内側ロッド部または前記第１内側ピストン部には、前記外側ロッド部と前記第１内側ロッド部との間に形成される第１内側ロッド側室と、前記給排通路と、を連通する内側給排ポートが設けられ、
   前記第２内側ロッド部には、前記第１内側ロッド部と前記第２内側ロッド部との間に形成される第２内側ロッド側室と、前記給排通路と、を連通する連通孔が設けられ、
   前記給排ポート及び前記排出ポートは、前記ピストン部のみに設けられ、前記内側給排ポート及び前記連通孔を通じて前記給排通路と連通し、
   前記合計流路断面積は、前記内側給排ポートの流路断面積及び前記連通孔の流路断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。

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