JPH0835504A - 流体圧シリンダのクッション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クッション行程の初期でのショックの低減を
クッションリングの割溝に頼ることなく、かつ併せて、
油圧シリンダの伸縮速度に対応する衝撃吸収能力の確保
とクッション特性のバラつきの低減とを図る。 【構成】 ピストンロッド４の小径部２０内に大きな内
径と略等しい長さをもつクッションリング２１を配設し
てこれら小径部２０とクッションリング２１との間に環
状隙間からなる流路１１を形成し、この流路１１の両端
をクッションリング２１に穿った放射溝２１ａ，２１ｂ
で外側部分に開口させると共に、当該流路１１の略中央
に位置してクッション行程からの戻り行程時においての
みチェックバルブ機能を発揮するシール部材１５を配設
したフローティング型のクッション装置を備えた流体圧
シリンダにおいて、シール部材１５よりも先端側部分の
クッションリング２１の内周面を加工して薄肉部２１ｃ
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、油圧等による流体圧
シリンダのクッション装置に関し、さらに詳しくは、フ
ローティング型のこの種のクッション装置におけるクッ
ション特性の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、流体圧シリンダに用いられている
フローティング型のクッション装置としては、例えば、
実開昭６３−２４４０９号公報にみられるようなものが
知られている。

【０００３】すなわち、このものは、図５に示すよう
に、外部からシリンダ１内に対してピストンナット２で
固定したピストン３を有するピストンロッド４を摺動自
在に挿入し、このピストン３をシリンダ１の内壁に摺接
させることで当該シリンダ１の内部を二つの油室Ａ，Ｂ
に区画している。

【０００４】これら油室Ａ，Ｂは、ピストンロッド４と
シリンダヘッド５との間の環状隙間６およびシリンダボ
トム７に形成した通油孔８からそれぞれ給排ポート９，
１０を通して外部に通じている。

【０００５】ピストンナット２とピストン３を挟んでピ
ストンロッド４の外周面には、環状隙間からなる流路１
１，１２を存して厚肉円筒からなるクッションリング１
３，１４がそれぞれ配設してある。

【０００６】これら流路１１，１２の両端は、クッショ
ンリング１３，１４の両端部分に設けた放射溝１３ａ，
１３ｂと同じく放射溝１４ａ，１４ｂを通してそれぞれ
外側部に開口している。

【０００７】そして、当該流路１１，１２の略中央部分
には、クッション行程からの戻り行程時においてのみチ
ェックバルブ機能を発揮するシール部材１５，１６が配
設してある。

【０００８】かくして、上記したクッション装置は、伸
縮動作する油圧シリンダが伸長端側の作動端近くに達し
てクッションリング１３がシリンダヘッド５内に、或い
は圧縮端側近くに達してクッションリング１４が通油孔
８に嵌入し始めると、これらクッションリング１３，１
４で環状隙間６或いは通油孔８が絞られる。

【０００９】これにより、油室Ａ或いは油室Ｂから環状
隙間６または通油孔８を通して給排ポート９，１０に排
出されていた作動油の流動抵抗が増大し、これら油室Ａ
或いは油室Ｂ内の作動油圧力（クッション圧）が上昇し
てピストン３にブレーキ作用が働き、油圧シリンダはク
ッション行程に入る。

【００１０】一方、逆方向の戻り行程にあっては、クッ
ションリング１３，１４が環状隙間６或いは通油孔８か
ら抜け出る間、シール部材１５，１６がチェックバルブ
機能を発揮して流路１１，１２から供給作動油を油室
Ａ，Ｂに流し、ピストン３の速やかな動作を確保する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のクッション装置にあっては、クッションリング１３，
１４がシリンダヘッド５或いは通油孔８に嵌入し始める
クッション行程の初期において、クッションリング１
３，１４によりこれら環状隙間６または通油孔８の開口
面積が急激に狭められ、油圧シリンダの伸縮速度によっ
ては、油室Ａ或いは油室Ｂに発生するクッション圧が急
上昇してショックを発生することになる。

【００１２】そこで、このショックの発生を極力低減す
るためと、その後、ピストン３を滑らかに減速させて停
止にもっていくために、実際の実施に際しては、クッシ
ョンリング１３，１４の外周面に先端側に向かって深
く、かつ、末広状に拡がる軸方向の割溝（或いはテーパ
面や切欠き）１７，１８を形成している。

【００１３】これにより、クッション行程の初期におけ
る環状隙間６と通油孔８の絞り開口面積をこれら割溝１
７，１８で大きく保ってショックの低減を図ると共に、
その後は当該絞り開口面積を割溝１７，１８により漸減
させてピストン３を滑らかに停止にもっていくようにし
ているのが普通である。

【００１４】しかし、このものにあっては、割溝１７，
１８等でつくられる環状隙間６と通油孔８の絞り開口面
積が、ピストン３の作動速度（油圧シリンダの伸縮速
度）に関係なくストローク位置で一義的に決まることか
ら、油圧シリンダの伸縮速度の高低によって衝撃吸収能
力にバラつきが生じる。

【００１５】その結果、例えば、当該油圧シリンダをパ
ワーショベル等の作業用シリンダとして使用した場合
に、高速での作業時にピストン３がシリンダ１側に激し
く衝突してバケットから土砂が落下してしまうなどの不
都合を生じる。

【００１６】また、そればかりでなく、実際の使用に当
ってクッションリング１３，１４の外周面に割溝１７，
１８等の加工を施す必要があるので、当該割溝１７，１
８等の加工後におけるクッションリング１３，１４の内
部残留応力にアンバランスが生じ、これらクッションリ
ング１３，１４の真円度に狂いが生じてクッション特性
（衝撃緩和特性）が大きくバラつくという問題点をも有
する。

【００１７】したがって、この発明の目的は、クッショ
ン行程の初期におけるショックの低減をクッションリン
グの割溝に頼ることなく、かつ併せて、油圧シリンダの
伸縮速度に対応する衝撃吸収能力の確保と、クッション
特性のバラつきの低減をも図ることのできる流体圧シリ
ンダのクッション装置を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明において、上記
した目的は、ピストンロッドに形成した小径部内に当該
小径部の直径よりも大きい内径を有し、かつ、軸方向長
さの略等しいクッションリングを配設してこれらクッシ
ョンリングと小径部との間に環状隙間からなる流路を形
成し、この流路の両端をクッションリングの両端外側部
に開口させると共に、当該流路の略中央に位置してクッ
ション行程からの戻り行程時においてのみチェックバル
ブ機能を発揮するシール部材を配設したフローティング
型のクッション装置を備えた流体圧シリンダにおいて、
上記シール部材よりも先端側部分のクッションリングの
内周面を加工して薄肉部とすることにより達成される。

【００１９】さらに、好ましくは、クッションリングの
内周面における薄肉部を先端側に向かって拡がるテーパ
面として形成するなり、或いは、環状の拡径溝で形成し
てやる。

【００２０】

【作用】すなわち、この種のフローティング型のクッシ
ョン装置にあっては、油圧シリンダがクッション行程に
入って油室内にクッション圧が発生したときに、シール
部材よりも先端側の部分のクッションリングの内周面に
は当該クッション圧が作用しなくなる。

【００２１】そのために、クッション行程に入ると同時
にクッションリングは、その内外周面に作用するクッシ
ョン圧の圧力分布差によって薄肉部とした先端側の部分
が内方に撓んで縮径する。

【００２２】しかも、この縮径の度合いは、そのときの
クッション行程における負荷の大小によって決まるクッ
ション圧に対応して変化する。

【００２３】その結果、シリンダヘッドとクッションリ
ングとでつくられる環状隙間の絞り開口面積は、油圧シ
リンダの伸縮速度やストローク位置に関係なく負荷の大
小に対応して変化し、かくして、常に衝撃吸収能力を適
切に保つと共に、クッション行程の初期から全般に亙っ
てのショックの発生を低減しながら滑らかに油圧シリン
ダの伸縮動作を停止させる。

【００２４】また、上記の場合において、薄肉部をクッ
ションリングの先端側内周面に周方向全体に亙って外周
面と同芯に形成すればよいので、当該薄肉部の加工後に
おけるクッションリングの内部残留応力にアンバランス
が生じて真円度に狂いの生じる恐れがなく、これによっ
て、クッション特性のバラつきをも防止することにな
る。

【００２５】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明するが、その説明に際しては、先に述べた従来例
とクッションリングの構成のみが異なり、かつ、クッシ
ョンリングは伸側と圧側とで同様の構成をとり得ること
から、ここでは伸側におけるクッション装置の部分につ
いてのみ図示して説明する。

【００２６】図１に示す実施例において、シリンダ１内
に摺動自在に挿入したピストン３からは、当該ピストン
３を担うピストンロッド４がシリンダ１の端部に嵌着し
たシリンダヘッド５を貫通して外方に延びており、この
ピストン３によってシリンダ１内に油室Ａを区画してい
る。

【００２７】上記油室Ａは、ピストンロッド４とシリン
ダヘッド５との間につくられた環状隙間６からシリンダ
ヘッド５の内周面の環状溝１９および給排ポート９を通
して外部に通じている。

【００２８】ピストン３に隣接して、ピストンロッド４
の外周面には小径部２０が形成してあり、この小径部２
０内に対して厚肉円筒状のクッションリング２１を嵌挿
してある。

【００２９】クッションリング２１の内径は小径部２０
の直径よりも大きく、かつ、軸方向長さは小径部２０の
全長に略等しく、これによって、小径部２０とクッショ
ンリング２１との間に環状隙間からなる流路１１を形成
している。

【００３０】流路１１の両端は、クッションリング２１
の先端側部分に設けた放射溝２１ａと基端側部分に穿っ
た放射溝２１ｂを通してそれぞれ外側部に開口してい
る。

【００３１】ピスロンロッド４の小径部２０の外周面に
は、流路１１の略中央部分に位置して凹部を形作る環状
溝２２を形成し、この環状溝２２内に軸方向の長さが当
該環状溝２２の軸方向の長さよりも短いシール部材１５
を軸方向に移動可能に配置してある。

【００３２】シール部材１５は、内周面からピストン３
側の側面に亙って延びる溝２３を有し、かつ、内外周面
が環状溝２２の底面とクッションリング２１の内周面と
に摺接し、当該シール部材１５でクッションリング２１
の半径方向への動きを規制することで上記流路１１を確
保している。

【００３３】なお、特に図示はしないが、上記環状溝２
２をピストンロッド４の小径部２０側に設ける代わりに
クッションリング２１の内周面側に設け、かつ、シール
部材１５の外周面からピストン３側の側面に亙って溝２
３を形成するようにしてもよい。

【００３４】そして、この図１における実施例の場合に
あっては、シール部材１５よりも先端側部分のクッショ
ンリング２１の内周面を、先端方向に向かって拡がるテ
ーパ面２４とすることで当該部分を薄肉部２１ｃとして
形成したのである。

【００３５】なお、上記図１の実施例にあっては、クッ
ションリング２１の先端側内周面をテーパ面２４とする
ことで薄肉部２１ｃを形成したが、このようにする代わ
りに図４に示すごとく、クッションリング２１の先端側
内周面に環状の拡径溝２５を形成して薄肉部２１ｃとし
てもよい。

【００３６】次に、上記図１の実施例の作用について説
明する。

【００３７】ピストン３がシリンダヘッド５側に向って
押されると、当該ピストン３で油室Ａ内の作動油を環状
隙間６から環状溝１９および給排ポート９を通して外部
に押し出しつつ油圧シリンダは伸長動作する。

【００３８】油圧シリンダが伸長動作して作動端近くに
達し、図２に示すようにクッションリング２１の先端部
分がシリンダヘッド５内に嵌入し始めるようになると、
このクッションリング２１で環状隙間６が絞られる。

【００３９】そのために、油室Ａから環状隙間６を通し
て給排ポート９に排出されていた作動油の流動抵抗が増
大し、油室Ａ内の作動油圧力（クッション圧）が上昇し
てピストン３にブレーキ作用が働き、油圧シリンダはク
ッション行程に入る。

【００４０】このように、油圧シリンダがクッション行
程に入り始めると、それまで放射溝２１ａを通して油室
Ａに通じていたシール部材１５よりも先端側の流路１１
の部分が環状隙間６側に通じるようになる。

【００４１】これにより、シール部材１５よりも先端側
の流路１１の部分には、油室Ａ内に生じたクッション圧
が作用しなくなる。

【００４２】そのために、当該流路１１の部分の作動油
圧力が低下し、この作動油圧力の低下によってシール部
材１５が小径部２２のシリンダヘッド５側の側面に押し
付けられ、流路１１を遮断する。

【００４３】また、同時に、当該クッション圧がシール
部材１５よりも先端側の部分のクッションリング２１の
内周面に作用しなくなること、および、このクッション
リング２１の先端側の部分が薄肉部２１ｃとなっている
ことにより、クッションリング２１の内外周面に作用す
るクッション圧の圧力分布の力関係で当該クッションリ
ング２１の先端側の部分が図２のように縮径する。

【００４４】次いで、クッション行程の進行によりシリ
ンダヘッド５へとクッションリング２１が嵌合していく
と、それに伴い、当該クッションリング２１の外周面に
作用するクッション圧の圧力勾配部分の長さが増大する
ことから、クッションリング２１の先端側部分の縮径の
度合いが次第に減少してクッション行程の途中で零とな
る。

【００４５】そして、以後は、クッションリング２１の
内外周面に作用するクッション圧の圧力分布による力が
逆転してクッションリング２１の基端側部分が拡径ぎみ
となり、図３に示す状態に達する。

【００４６】以上のように、クッション行程時におい
て、クッションリング２１によりつくられる環状隙間６
の絞り開口面積の大きさは、クッション行程の初期で最
大となり、以後クッション行程の進行に伴って滑らかに
減少していくことになる。

【００４７】しかも、この場合において、クッションリ
ング２１の先端側部分の縮径の度合いは、基端側部分の
拡径と同様にそのときのクッション行程における負荷の
大小によって決まるクッション圧に対応して変化する。

【００４８】したがって、クッションリング２１でつく
られる環状隙間６の絞り開口面積の大きさは、油圧シリ
ンダの伸縮速度やストローク位置に関係なく負荷の大小
に対応してのみ変化することになる。

【００４９】かくして、クッションリング２１の先端側
部分の縮径によってクッション行程の初期に発生するシ
ョックを低減しつつ、油圧シリンダの伸縮速度に対応す
る衝撃吸収能力の確保とクッション特性のバラつきの低
減とを図ることになる。

【００５０】一方、上記の状態から油圧シリンダが圧縮
動作する戻り行程では、給排ポート９から送り込まれる
圧力作動油でシール部材１５が環状溝２２のピストン３
側の側面に押し付けられ、溝２３を通して流路１１を開
通状態に保つ。

【００５１】これにより、給排ポート９から送り込まれ
た圧力作動油は、クッションリング２１の先端側の放射
溝２１ａから上記流路１１および基端側の放射溝２１ｂ
を通して油室Ａに流入し、戻り行程でのピストン３の推
進力を円滑にする。

【００５２】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１の発明によ
れば、シール部材よりも先端側のクッションリングの部
分を薄肉部とし、この薄肉部をクッション圧で縮径可能
としてクッションリングによる絞り開口面積の制御を行
うことにより、クッション行程の初期における絞り開口
面積を大きく保ってショックの低減を図ることが可能に
なる。

【００５３】しかも、その後のクッション行程の進行に
当っても、油圧シリンダの伸縮速度に伴って変化するク
ッション圧に対応して上記クッションリングの縮径の度
合いを漸減させることにより、油圧シリンダの伸縮速度
に対応する衝撃吸収能力の確保とクッション特性のバラ
つきの低減とを図ってピストンを滑らかに停止させるこ
とができる。

【００５４】したがって、例えば、当該油圧シリンダを
パワーショベル等の作業用シリンダとして使用した場合
にも、バケットからの土砂の落下や機体への衝撃の伝達
が防止される。

【００５５】請求項２の発明によれば、クッションリン
グの内周面を加工して薄肉部を形成するに当り、当該ク
ッションリングの内周面を先端側に向かって拡がるテー
パ面で形成したことにより、当該薄肉部が円周方向全体
に亙って外周面と同芯状態となり、薄肉部加工時の残留
応力の影響がなくなるのでクッションリングの真円度に
狂いの生じることがなくなる。

【００５６】したがって、上記請求項１の効果に加え
て、製品毎によるクッション特性のバラつきをも抑制す
ることができるばかりか、従来の割溝加工に比べてその
加工も容易となってコストの低減をも図り得る。

【００５７】また、請求項３の発明によれば、薄肉部の
加工に当ってテーパ面の代わりに環状の拡径溝としたこ
とにより、上記請求項２の発明に比べてその効果を保持
しつつさらに薄肉部の加工がより容易となってコストの
低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による流体圧シリンダのクッション装
置の一実施例を示す要部縦断正面図である。

【図２】同上、クッション行程の初期における状態を示
す要部縦断正面図である。

【図３】同じく、クッション行程の終期近くの状態を示
す要部縦断正面図である。

【図４】この発明による流体圧シリンダのクッション装
置の他の実施例を示す要部縦断正面図である。

【図５】従来のクッション装置を備えた流体圧シリンダ
の部分縦断正面図である。

【符号の説明】

１ シリンダ ３ ピストン ４ ピストンロッド ６ 環状隙間 ９ 給排ポート １１ 流路 １５ シール部材 ２０ 小径部 ２１ クッションリング ２１ａ，２１ｂ 放射溝 ２１ｃ 薄肉部 ２２ 環状溝 ２３ 溝 ２４ テーパ面 ２５ 拡径溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンロッドに形成した小径部内に当
   該小径部の直径よりも大きい内径を有し、かつ、軸方向
   長さの略等しいクッションリングを配設してこれらクッ
   ションリングと小径部との間に環状隙間からなる流路を
   形成し、この流路の両端をクッションリングの両端外側
   部に開口させると共に、当該流路の略中央に位置してク
   ッション行程からの戻り行程時においてのみチェックバ
   ルブ機能を発揮するシール部材を配設したフローティン
   グ型のクッション装置を備えた流体圧シリンダにおい
   て、上記シール部材よりも先端側部分のクッションリン
   グの内周面を加工して薄肉部としたことを特徴とする流
   体圧シリンダのクッション装置。
2. 【請求項２】 クッションリングの内周面を加工して薄
   肉部を形成するに当り、当該クッションリングの内周面
   を先端側に向かって拡がるテーパ面で形成した請求項１
   の流体圧シリンダのクッション装置。
3. 【請求項３】 クッションリングの内周面を加工して薄
   肉部を形成するに当り、当該クッションリングの内周面
   に穿った環状の拡径溝で形成した請求項１の流体圧シリ
   ンダのクッション装置。