JPH0718445B2 - 排圧式保持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は環状の外側部材とその内部に嵌挿される内側部
材とを、相対移動自在としたり、相対移動不可能に両者
を固定状態に保持する排圧式保持装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から外側部材と内側部材とを相対移動自在としたり
固定状態とするための各種の提案がなされている。

その従来例としては、、特公昭38−24290号公報、特公
昭45−22076号公報、特公昭45−29346号公報、特公昭48
−22074号公報等がある。

しかしながら、これらの公報に記載されたいずれの手段
においても、高圧油を送給することにより、外側部材と
内側部材との一方を他方に向けて、半径方向に膨張変形
または縮径変形させて、両部材を一体的に固定状態とさ
せ、その高圧油を解除することにより両部材が相対移動
できるようにしている。従って、例えば油圧源に何らか
の故障が発生して、高圧油の送給が万一停止されてしま
うと、両部材が相対移動可能な状態となって、不用意に
両部材の相対移動が起こり、不測の事故等が発生するお
それがあった。

前述したような問題点を解決するため、従来から高圧流
体を送給した時に外側部材を半径方向に膨張させて内外
の両部材を相対移動自在とさせ、その高圧流体を排除し
た時に両部材をしまり嵌めとさせて固定状態に保持する
排圧式保持装置が提案され使用されている。すなわち、
この装置においては、外側部材の一種であるシリンダと
内側部材の一種であるピストンとの間に油圧を付与し、
シリンダの周壁を膨脹させることによりピストンを駆動
できるようにし、油圧を解除するとシリンダが元の状態
に戻り、ピストンを固定保持するようになされている。

しかし、このような構造では、しまり嵌めにより固定保
持するために、ピストンおよびシリンダを共に高速度
鋼、ステンレス等の強靭な材料によって製しているの
で、シリンダの内周面とピストンの外周面との間にかじ
りが生じたり、内外周面間に送給した高圧油の漏洩が生
じたり、組立て途中にシリンダとピストンがしまり嵌め
されてしまって、以後ピストンを挿入できなくなる事故
等が生じるおそれがあった。

そのため、従来から、特表昭58−501285号公報に示すよ
うに、シリンダとピストンとの間に例えば青銅等のシリ
ンダやピストンに対して硬度の低い材料からなる筒状ラ
イナを介設し、前記ピストンの外周面とライナの内周面
との間に油圧を与えて、前記ライナと共にシリンダを膨
脹させることにより、ピストンを駆動できるようにした
ものがある。この装置においては、油圧が解除された状
態でピストンを固定保持できるので、極めて安全性が高
く、しかも、ライナが比較的柔かい材料で形成されてい
るので、ピストンに対するかじり等が発生することがな
く、組立て時に組立て不可能となるような場合が発生す
ることもない。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、ライナを用いた従来の装置においては、次よう
な不都合があった。

この種の排圧式保持装置は固定保持を確実に行なう必要
があるため、固定保持に関与する部分を厳格な寸法精度
のもとで製しなければならない。そのためには前記従来
例においては、シリンダおよびピストンだけではなくラ
イナも含めて極めて高い寸法精度が要求される。この寸
法精度としては、真円度、真筒度、同心度、真直度等が
ある。従って、このような多種多様な寸法精度を満しな
がらシリンダ、ピストンおよびライナを製するには極め
て高い加工精度および測定精度等が要求され、製造が困
難であるとともに、コストも高価なものとなっていた。
また、シリンダとピストンとを直接ではなくライナを介
して相対移動できないように固定保持するものであるた
め、その固定保持の確実性を担保するために、シリンダ
およびピストンに焼入れ、焼戻し等の熱処理を行なう必
要があり、より製造が困難なものとなってしまうという
問題点を有していた。また、前記従来例においては、複
数のライナを軸方向に連続するようにして、シリンダと
ピストンとの間に配設するものであるために、シリンダ
とピストンとがライナを介して所定の摩擦力を作用させ
られて所定速度をもって摩擦摺動しながら相対移動して
いるブレーキ動作中に、各ライナもごくわずかであるが
軸方向移動ができないようにして保持されているシリン
ダもしくはピストンに対して相対移動するので、前記シ
リンダおよびピストンが相対移動の途中に一時停止する
ようないわゆるノッキングが発生し、振動の原因となっ
たり、そのノッキングに伴う動作音が発生するという不
都合があった。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ブレ
ーキ動作中にノッキングや動作音を発生させることなく
極めて良好な固定保持能力を有し、しかも高い寸法精度
や加工精度が不要となり、そして熱処理も不要であっ
て、極めて容易に製造することができ、コストもすこぶ
る低廉な排圧式保持装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため本発明に係る排圧式保持装置
は、環状の外側部材内に内側部材を嵌挿するとともに、
前記外側部材の内周面と内側部材の外周面との間に高圧
流体を給排自在に形成し、前記高圧流体を送給すること
により前記外側部材を膨張させて外側部材と内側部材と
を相対移動自在とさせ、前記高圧流体を排出することに
より前記外側部材と内側部材とをしまり嵌めとさせて両
部材を相対移動できない固定状態に保持する排圧式保持
装置において、前記外側部材および内側部材をしまり嵌
めとさせて両部材を相対移動できない固定状態に保持で
きる材料により形成するとともに、外側部材の内周面お
よび内側部材の外周面のいずれか一方に、他方の材料に
対して所定硬度差を有する金属を盛付けて固定し、その
後当該固定した金属を前記しまり嵌めを形成する寸法に
仕上げて金属層を一体に形成したことを特徴とする。

〔作 用〕

本発明の排圧式保持装置によれば、外側部材と内側部材
とが一方に一体的に形成した硬度の異なる金属層をもっ
て他方と圧接するようになされているので、両部材間に
かじり等が発生することを防止することができ、しか
も、高圧流体が排出された状態で両部材を固定保持する
ことができ、更に前記金属層は内側部材または外側部材
に対して盛付けて固定されているために、固定されてい
る部材に対して相対移動するものではないものであるた
めに、ブレーキ動作中にノッキングや動作音を発生させ
ることなく前記外側部材および内側部材を相対移動させ
ることができるので、極めて高い安全性を確保すること
ができる。また、硬度の異なる金属層を両部材のいずれ
か一方に一体的に形成し、その金属層と他方の部材とが
しまり嵌めとなるように製すればよいので、両部材に対
する高い寸法精度および加工精度が要求されず、さら
に、熱処理も不要となるので、容易にかつ安価に製造す
ることができるものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図から第５図を参照して説
明する。

第１図から第３図は本発明の一実施例を示したもので、
外側部材に円筒形のシリンダ１を用い、内側部材にピス
トン２を用いたものである。このシリンダ１およびピス
トン２は、共にCr−Mo鋼、STK鋼等の強靭な材料によっ
て製せられている。そして、前記ピストン２の外周面に
は、前記シリンダ１の材料に対する所定の硬度差を有す
る青銅等の金属層３が一体的に形成されている。この金
属層３は、該金属を溶融してピストン２の外周面に盛付
けるようにして溶着して固定した後、外周面を円筒研磨
して一体に形成するようになされている。更に、ピスト
ン２はシリンダ１内に、金属層３の外周面とシリンダ１
の内周面との間に作動油等の高圧流体が送給されていな
い自由状態において、両者がしまり嵌めによって相対移
動不可能にして固定状態に保持されるように内挿されて
いる。また、このピストン２の一端部には、このピスト
ン２より小径とされたロッド４が一体に形成されてい
る。

また、前記ピストン２の両端部の外周には、前記シリン
ダ１の内周面に密着する封止部材5,5が周設されてお
り、前記ピストン２の外周面すなわち金属層３の外周面
には、本実施例においては、軸方向および周方向にそれ
ぞれ適当数の溝６が所定間隔を有するようにして刻設さ
れている。また、前記シリンダ１の前記ロッド４側端部
には、中央部に前記ロッド４を貫通させる貫通孔７が穿
設された蓋部材８が螺合等の手段により取付けられてお
り、前記シリンダ１の他端部には、板状の閉塞部材９が
前記シリンダ１の他端部を覆うように溶接等により固着
されている。前記シリンダ１の外周面であって前記ピス
トン２の各封止部材5,5より内側に該当する位置には、
高圧流体を前記シリンダ１とピストン２との間に導入す
る高圧流体給排孔10が穿設されており、前記シリンダ１
の前記蓋部材８および閉塞部材９の外周には、それぞれ
ピストン２を軸方向に駆動するための駆動用オイルを前
記ピストン２の両端面部分に導入するピストン用オイル
孔11,11が穿設されている。また、蓋部材８とシリンダ
１との間にはＯリング等の封止部材12が介装されてお
り、ロッド４との間にはメカニカルシール等の封止部材
13が介装されている。更に、軸方向端部にはダストシー
ル14が介装されている。

次に、本実施例の作用を説明する。

本実施例においては、シリンダ１の内周面と金属層３の
外周面との間に高圧流体を送給していない通常の状態で
は、第１図および第２図に示すように、縮径状態のシリ
ンダ１によりピストン２がしまり嵌めによって固定保持
されており、ピストン２は駆動することができない。

そして、ピストン２を駆動する場合は、まず、高圧流体
給排孔10から高圧流体を供給すると、各溝６を介して高
圧流体が金属層３とシリンダ１との間に導通され、この
圧力によりシリンダ１が半径方向外方に膨脹して、第３
図に示すように、ピストン２の固定保持を解除する。そ
して、この状態で、ピストン用オイル孔11からオイルを
供給することにより、ピストン２を軸方向長Ｌの範囲内
で所望量駆動させる。この場合、蓋部材８のピストン用
オイル孔11からオイルを供給すると、ピストン２は第１
図の右方向に移動し、閉塞部材９のピストン用オイル孔
11からオイルを供給すると、ピストン２は同図の左方向
に移動する。

そして、高圧流体給排孔10を通してシリンダ１と金属層
３との間から高圧流体を排出すると、シリンダ１に加わ
っていた圧力が低下するので、シリンダ１が弾性により
縮径して元の状態に戻り、ピストン２を再び固定保持す
る。

また、高圧流体の送給量を加減して、シリンダ１により
ピストン２へある程度の締め付け力を付与させながら、
ピストン２をブレーキをかけながら所望の速度で軸方向
移動させるようにしてもよい。この際、本実施例におい
ては、金属層３がピストン２に対して相対移動しないも
のであるために、従来例のようなノッキングや動作音を
発生させることなくピストン２が所定速度で移動させら
れる。

したがって、本実施例においては、ピストン２の外周面
に金属層３が形成されており、この金属層３を介して、
シリンダ１の内周面に圧接するようになされているの
で、シリンダ１に対するかじり等が発生することを防止
することができ、しかも、高圧流体が排出された状態で
ピストン２を固定保持できるので、極めて高い安全性を
確保することができる。また、前記金属層３は例えばピ
ストン２へ盛付けて、その後研磨するだけで形成するこ
とができるので、ピストン２に対する高い寸法精度およ
び加工精度が要求されず、さらに、熱処理も不要となる
ので、容易にかつ安価に製造することができる。

なお、ピストン２の外周面に金属層３を一体的に形成す
る手段として本発明（本実施例）において採用している
「金属を盛付けて固定する」の意味は、嵌合力等の機械
的力をもって両者を固定するものではなく、両者の金属
同士の結合力をもって固定させるものであり、例えば、
前記のように直接ピストン２に溶融金属を少量ずつ盛上
げたり、噴射して盛上げて溶着させたり、蒸着等の金属
膜形成方法により形成することを意味する。

また、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
必要に応じて変更することができるものであり、例えば
第４図に示すようにピストン２に代えて回転軸15を、回
転可能としたり固定状態に保持できるようにしてもよ
い。本実施例においては、金属層３および封止部材5,5
をシリンダ１の内周面に設けている。また、金属層３は
軸方向に複数に分割したり、各分割金属層を軸方向に所
定間隔だけ離間させ、その環状の間隔部へも高圧流体が
給排されるように形成してもよい。また、第５図に示す
ように、内側部材をピストン２に連結されているロッド
４とし、外側部材をこのロッド４の軸方向移動を支承す
るロッド支承部16とし、このロッド支承部16の内側面に
溝６が刻設されている金属層３および封止部材5,5等を
設けてもよい。

次に、本発明に基づいて製した排圧式保持装置の動作の
信頼性の実験結果を説明する。

実験に係る本発明装置の説明 第１図に示すものと同様な構成を有し、ピストン２（金
属層３）の外径が100mm、ロッド４の直径が56mm、スト
ロークが30mmであり、シリンダ１による保持解除力が30
0Kg/cm²、固定保持力すなわちピストン２が支承可能な
負荷が15tの設計条件を満たす本発明装置を用いた。

１）作動試験 ピストンをストローク位置から固定解除、全ストローク
の前進、固定保持、固定解除、全ストロークの後退の連
続動作を繰り返し2500回行ない、ストローク位置におけ
る固定保持力の変化を測定した作動試験の結果を第６図
Ａ線に示す。第６図Ｂ線はＡ線の各値の設計条件に対す
る割合を示している。この場合、高圧流体としての作動
油温度は23℃〜38℃であり、気温は22℃〜28℃であっ
た。

この結果によれば、2000回以上動作させるとわずかなが
ら、固定保持力が低下するが、それでも、設計値15tよ
りも極めて高い保持力を得ることができることがわか
る。

２）固定保持力試験 ピストンの各ストローク位置における固定保持力を測定
した結果を第７図に示す。

ここで、第７図中Ａ線は、前記の作動試験を2500回終了
した場合における各ストローク位置の固定保持力を示し
ている。同図Ｂ線およびＣ線はそれぞれの後スリップ耐
久試験を20回および40回行なった時の固定保持力を示し
ている。また、固定保持力はピストン２に付与される単
位面積当りの値としており、設計条件の15tは約191Kg/c
m²に相当する。

ここでスリップ耐久試験とは、高圧流体を排出して固定
保持状態にあるピストン２に対して、ロッド４に過負荷
を掛けてピストン２を全ストローク移動させることをい
う。

この結果によれば、最も低い保持力の場合でも、ピスト
ンを確実に保持できる力を有していることがわかる。

３）その他の試験 前述した各作動試験を行なった後に、ストロークの各位
置の固定保持力試験を２回、最低作動圧力および固定保
持力の応答性試験を行ない、70回以上のスリップ耐久試
験を行なった。

すなわち、このスリップ耐久試験においては、固定保持
後ピストンへの負荷圧力を昇圧させてピストンがストロ
ーク０の位置からスリップを開始する時のピストンにか
かる圧力を求めたが、そのスリップ開始圧力は定格の固
定保持力より十分に大きく維持されたままであった。

また、各ストローク位置におけるスリップ耐久試験を行
なったが、同様に十分大きな固定保持力が維持されてい
た。

また油温や室温等を使用環境の変化を考慮して種々に変
えて前記と同様な各試験や応答試験を行なったが、全範
囲において十分大きな固定保持力を得るとともに、早期
応答性を得ることができた。

以上の各実験結果からも、本発明装置の動作の信頼性が
高いことがわかる。

〔発明の効果〕

本発明に係る排圧式保持装置は以上説明したように構成
され作用するものであり、しかも各種の実験結果にも示
すように極めて高い信頼性をもって固定保持を行なうこ
とができるものであり、ブレーキ動作中にノッキングや
動作音を発生させることなく極めて良好な固定保持能力
を有し、しかも高い寸法精度や加工精度が不要となり、
そして熱処理も不要であって、極めて容易に製造するこ
とができ、コストもすこぶる低廉となる等の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の排圧式保持装置の一実施例を示す一部
を断面とした正面図、第２図は第１図のII−II線に沿っ
た断面図、第３図は保持解除力が付与されている状態の
第２図と同様の断面図、第４図および第５図はそれぞれ
本発明の他の適用例を示す概略構成図、第６図は固定保
持力の作動回数に対する変化特性図、第７図はシリンダ
の各ストローク位置における固定保持力を示す線図であ
る。 １……シリンダ、２……ピストン、３……金属層、４…
…ロッド、５……封止部材、６……溝、８……蓋部材、
９……閉塞部材、10……高圧流体給排孔、11……ピスト
ン用オイル孔,15……回転軸、16……ロッド支承部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭59−208207（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭47−202（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭39−6975（ＪＰ，Ｙ１) 特表 昭58−501285（ＪＰ，Ａ) ＪＩＳハンドブック「油圧・空気圧」 1988．Ｐ．716．Ｐ．720，日本規格協会, 1988年４月12日発行。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】環状の外側部材内に内側部材を嵌挿すると
   ともに、前記外側部材の内周面と内側部材の外周面との
   間に高圧流体を給排自在に形成し、前記高圧流体を送給
   することにより前記外側部材を膨脹させて外側部材と内
   側部材とを相対移動自在とさせ、前記高圧流体を排出す
   ることにより前記外側部材と内側部材とをしまり嵌めと
   させて両部材を相対移動できない固定状態に保持する排
   圧式保持装置において、前記外側部材および内側部材を
   しまり嵌めとさせて両部材を相対移動できない固定状態
   に保持できる材料により形成するとともに、外側部材の
   内周面および内側部材の外周面のいずれか一方に、他方
   の材料に対して所定硬度差を有する金属を盛付けて固定
   し、その後当該固定した金属を前記しまり嵌めを形成す
   る寸法に仕上げて金属層を一体に形成したことを特徴と
   する排圧式保持装置。