JPH11132203A

JPH11132203A - 油圧シリンダのクッション装置

Info

Publication number: JPH11132203A
Application number: JP31102997A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Yasuoka; 友彦安岡; Akinori Ro; 明徳盧; Mitsuhiro Yoshimoto; 光宏吉本
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1997-10-28
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 1999-05-18
Anticipated expiration: 2017-10-28
Also published as: JP3391241B2

Abstract

(57)【要約】【目的】クッションリングの厚みを増大させてその強
度の向上を図らなくても、クッション作用を有効に発揮
させ、かつクッションリングの内外面における差圧によ
ってシリンダチューブ内のボトム室やロッド室が異常に
高圧になるのを防止できるようにする。【構成】ピストンロッド２２の小径部２２ａ側の端面
に連結して設けたリング嵌合軸２９にクッションリング
２８を遊嵌状態にして嵌合して、一端側には、クッショ
ンリング２８の抜け止めのための大径のストッパ部３０
が形成されている。クッションリング２８の前後の端面
にはそれぞれ凹溝３１，３２が設けられている。クッシ
ョンリング２８がクッション流路２６内に進入してスト
ッパ部３０に当接すると、クッションリング２８の外面
側における円環状の絞り流路に加えて、内面側の円環状
の隙間に連通して、凹溝３１により規定される固定絞り
流路が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧アクチュエー
タ等として用いられる油圧シリンダのストロークエンド
近傍で緩衝作用を発揮するクッション装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】油圧アクチュエータとして用いられる油
圧シリンダは、ピストンロッドに連結して設けたピスト
ンをシリンダ内で摺動させるように構成されており、シ
リンダの内部はピストンによりロッド室とボトム室とに
区画形成されている。ピストンロッドの先端部と、シリ
ンダの端部とをそれぞれ所定の部材間に枢着して設けら
れる。ボトム室側に圧油を供給し、ロッド室側をタンク
に連通させると、ピストンロッドが伸長することにな
り、また逆にロッド室側に圧油を供給して、ボトム室側
をタンクに接続すると、ピストンロッドが縮小する。油
圧シリンダにおけるピストンロッドとシリンダとの間に
大きな荷重が作用している状態で、伸長または縮小方向
に作動させると、そのストロークエンドで大きな衝撃が
加わる。とりわけ、シリンダ側が固定側部材に連結さ
れ、ピストンロッドが可動側部材に連結した状態で、可
動側部材にピストンロッドを縮小させる方向に極めて大
きな荷重が作用している状態で油圧シリンダを縮小させ
ると、そのストロークエンドで極めて大きな衝撃が作用
することになる。

【０００３】以上のことから、油圧シリンダには、その
ピストンロッドのストロークエンド近傍での衝撃を緩和
するためのクッション装置が設けられる。クッション装
置は、ロッド室なりボトム室なりからの作動油の排出流
路を絞ることによりこれらの室内に背圧を立たせるよう
にするのが一般的である。例えば、縮小側におけるクッ
ション装置にあっては、ピストンロッドの端部に所定の
外径を有するクッション部材を連設し、またボトム室に
は作動油流通路に通じるクッション流路を形成して、ス
トロークエンド近傍でクッション部材をクッション流路
内に嵌入させるようになし、このクッション部材のクッ
ション流路内への進入により流路を絞るようにする。

【０００４】より円滑なクッション作用を発揮させて、
滑らかに停止させるには、クッションストロークを所定
の長さに設定すると共に、クッション部材の外径とクッ
ション流路の孔径との径差をできるだけ小さくして、流
路断面積をできるだけ小さくしなければならない。この
ように、クッション部材とクッション流路との径差を小
さくすると、加工誤差や組み付け誤差等により、クッシ
ョン部材の軸芯がクッション流路の軸芯に対して僅かに
ずれていただけでも、金属接触によるカジリ，フィレッ
ティングが生じて、摩耗粉等が発生し、甚だしい場合に
はクッション部材等を損傷させる等のおそれがある。従
って、クッション部材の外径とクッション流路の内径と
の径差を小さくするのには限界がある。また、この径差
をあまり小さくしすぎると、ピストンロッドの伸長時
に、作動油流通路からシリンダのボトム室への圧油の供
給時の流路断面積も小さくなるから、クッション部材が
クッション流路から抜け出るまでは、ボトム室内への圧
油の供給が円滑に行われず、その間はピストンの移動速
度が低下するだけでなく、クッション部材がクッション
流路から抜け出る時に、騒音が生じることにもなる。

【０００５】以上の点を考慮して、クッション機能を発
揮する方向において、流路断面積を極めて小さくして
も、クッション部材がクッション流路と金属接触せず、
かつクッション部材がクッション流路から抜け出す方向
においては、流路断面積を増大させるようにしたクッシ
ョン装置は、例えば実開平２−３３９号公報や、実開平
６−６２２０７号公報に提案されている。ここで、実開
平２−３３９号公報においては、ロッド室側及びボトム
室側のクッション装置が示されており、また実開平６−
６２２０７号公報には、ボトム室側のクッション装置が
示されている。

【０００６】そこで、実開平６−６２２０７号公報に示
されているクッション装置の一例を図６及び図７に基づ
いて説明する。まず、図６において、１はシリンダ、２
はピストン、３はピストンロッドである。シリンダ１は
円筒形をしたシリンダチューブ１ａを有し、このシリン
ダチューブ１ａの一端には、キャップ１ｂが連結・固着
されており、他端側にはロッド導出部１ｃが固着して設
けられている。ピストン２はピストンロッド３の一端側
の部位に固定されている。図７から明らかなように、ピ
ストンロッド３にはその端部が縮径されたピストン装着
部３ａとなっており、このピストン装着部３ａにピスト
ン２が嵌合され、かつピストン装着部３ａにナット４を
螺合して締着することによって、ピストン２はピストン
ロッド３のピストン装着部３ａの段差部とナット４との
間に挾持するようにして固定される。ピストン２はシリ
ンダ１内をボトム室５とロッド室６とに区画形成するも
のであり、ボトム室５及びロッド室６にはそれぞれ作動
油流通路７，８が設けられている。

【０００７】ボトム室５に通じる作動油流通路７に圧油
を供給し、ロッド室６に通じる作動油流通路８をタンク
に接続すると、ピストン２がロッド導出部１ｃ側に摺動
変位してピストンロッド３が伸長する。また、作動油流
通路８に圧油を供給し、作動油流通路７をタンクに接続
すると、ピストン２がキャップ１ｂ側に摺動変位して、
ピストンロッド３が縮小する。従って、シリンダ１にお
けるキャップ１ｂに設けた取付部９と、ピストンロッド
３の先端に設けた取付部１０とを、例えばそれぞれ固定
側部材と可動側部材との間に枢着すると、可動側部材を
駆動できるようになる。

【０００８】ピストンロッド３の伸長方向及び縮小方向
のストロークエンド近傍でクッション作用を発揮するク
ッション装置を備えている。このうち、ピストンロッド
３の縮小方向のストロークエンド近傍におけるクッショ
ン装置の構成を図７に示す。ピストンロッド３のピスト
ン装着部３ａからは、さらにこのピストン装着部３ａよ
り小径となったリング挿嵌部３ｂが延在されており、こ
のリング挿嵌部３ｂにはクッションリング１１が遊嵌状
に嵌合されており、またリング挿嵌部３ｂの端部には、
このクッションリング１１の内径より大きな外径を有す
るストッパ部材１２がボルト１３により連結・固着され
ている。そして、リング挿嵌部３ｂにはクッションリン
グ１１が遊嵌状に嵌合されている。

【０００９】一方、キャップ１ｂには、作動油流通路７
に通じるクッション流路１４が形成されている。ここ
で、クッション流路１４は、シリンダチューブ１ａの内
径より小さい円形の通路からなり、ピストンロッド３が
縮小して、クッションリング１１がこのクッション流路
１４内に入り込むと、このクッション流路１４を介して
流出するボトム室５側の戻り油の流路が絞られることに
なり、その結果ボトム室５内に背圧が生じて、ピストン
ロッド３の縮小方向におけるクッション作用を発揮させ
るものである。

【００１０】このために、クッションリング１１と、ク
ッション流路１４及びリング挿嵌部３ｂ、さらにストッ
パ部材１２は以下の寸法関係を持たせている。まず、ス
トッパ部材１２の外径寸法は、クッションリング１１の
内径と外径との間の寸法となっている。これによって、
クッションリング１１はリング挿嵌部３ｂから抜け出す
のを防止している。また、クッション流路１４を形成す
る壁面１４ａの内径はクッションリング１１の外径より
僅かに大きいものであり、この径差分がボトム室５から
の戻り油の流路、即ち円環状の絞り流路を形成する。さ
らに、クッションリング１１の内径はリング挿嵌部３ｂ
の外径より所定の寸法だけ大きくなっている。これによ
って、クッションリング１１がクッション流路１４に進
入するクッション行程時には閉鎖され、クッション流路
１４から脱出する時にのみ流路を開いて、クッションリ
ング１１の内面とリング挿嵌部３ｂの外面との間に作動
油の流路を形成する一方向流路として機能する。

【００１１】ここで、一方向流路は、ピストンロッド３
が縮小して、クッションリング１１がクッション流路１
４に進入する際には、作動油が流れることはなく、逆に
ピストンロッド３が伸長して、クッションリング１１が
クッション流路１４から抜け出そうとする際に、作動油
流通路７側からボトム室５側に向けて作動油を流すもの
である。このために、クッションリング１１の軸芯方向
の長さはピストンロッド３におけるピストン装着部３ａ
とリング挿嵌部３ｂとの段差と、ストッパ部材１２との
間の間隔より短くなっており、かつクッションリング１
１の段差に対面する側の端面には半径方向に貫通するよ
うに複数の凹溝１５が形成されており、ストッパ部材１
２側の面は平坦面となり、かつストッパ部材１２のクッ
ションリング１１との対向面も平坦面となっており、こ
れらが面接触すると、その間が密閉状態になって、シー
ル機能を発揮する。従って、ボトム室５側と作動油流通
路７側との差圧によりクッションリング１１がストッパ
部材１２と当接すると、クッションリング１１の内面と
リング挿嵌部３ｂの外面との間の一方向流路が形成され
ない。これとは逆に、クッションリング１１がピストン
ロッド３のピストン装着部３ａとリング挿嵌部３ｂとの
段差と当接すると、クッションリング１１とストッパ部
材１２との間から、一方向流路を経て、凹溝１５に至る
流路が形成されるようになっている。なお、クッション
リング１１のストッパ部材１２に対向する面の外周側に
は呼び込みテーパ部１１ａが形成されている。

【００１２】以上のように構成することによって、ピス
トンロッド３が伸長状態にある時において、作動油流通
路８を油圧ポンプ等の油圧源に接続し、作動油流通路７
をタンクに接続すると、ロッド室６が高圧になり、ボト
ム室５が低圧になるから、ピストンロッド３が縮小す
る。この時に、ピストンロッド３に縮小方向に大きな荷
重が作用していると、ロッド室６とボトム室５との間の
差圧が極めて大きくなり、ピストンロッド３が急速に縮
小されることになる。しかしながら、ストロークエンド
近傍に至ると、クッションリング１１がクッション流路
１４内に進入してクッション行程に入り、戻り油の流路
が絞られる。この結果、ボトム室５側に背圧が発生する
ことになり、ピストン２に作用するロッド室６の圧力と
ボトム室５側の圧力との差が減少して動きが減速され
る。ここで、ボトム室５内は作動油流通路７より圧力が
高くなるから、この圧力の作用でクッションリング１１
がストッパ部材１２に圧接される。これにより、クッシ
ョンリング１１とピストンロッド３におけるリング挿嵌
部３ｂとの間の隙間からなる一方向流路が閉鎖される。
従って、戻り油はクッションリング１１とクッション流
路１４との間の隙間からしか流れないので、流路が著し
く絞られることになり、ボトム室５側がさらに高圧にな
り、しかもクッションリング１１のクッション流路１４
内への進入度合いに応じて絞り流路の長さが長くなるか
ら、ストロークエンドに近づくと、ボトム室５内の背圧
がさらに増大する。このクッション作用によりストロー
クエンドにおいて、円滑に停止することになり、衝撃が
著しく緩和される。

【００１３】ここで、クッションリング１１はピストン
ロッド３のリング挿嵌部３ｂに遊嵌されていることか
ら、このクッションリング１１がクッション流路１４内
に入り込むと、ピストンロッド３全体またはそのリング
挿嵌部３ｂとは無関係に、クッション流路１４側に倣う
ようになる。従って、クッションリング１１の外径寸法
とクッション流路１４を構成する内壁１４ａの内径との
寸法差を極僅かなものとし、絞り流路の流路断面積を極
めて小さくし、より大きなクッション作用を発揮するよ
うにしても、クッションリング１１は内壁１４ａと金属
接触してカジリやフレッティング等が発生するおそれは
なく、その間が損傷したり、また摩耗粉が発生したりす
るおそれはない。

【００１４】一方、ピストンロッド３の縮小方向におけ
るストロークエンドから伸長させるには、作動油流通路
７に圧油が供給される。この結果、クッションリング１
１が押動されて、ピストンロッド３のピストン装着部３
ａとリング挿嵌部３ｂとの間の段差と当接して、クッシ
ョンリング１１とストッパ部材１２との間から、クッシ
ョンリング１１の内面とリング挿嵌部３ｂの外面との間
の一方向流路を経て、凹溝１５に至る流路が形成される
ようになり、クッションリング１１の外面側の流路に加
えて、この一方向流路も形成されるから、流路断面積が
大きくなって、円滑かつ迅速にピストンロッド３が伸長
することになり、クッションリング１１がクッション流
路１４から抜け出す際の騒音もなくなる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、クッション
リング１１がクッション流路１４内に嵌入した時には、
ストッパ部材１２とクッションリング１１との当接によ
って、一方向流路が形成されないことから、このクッシ
ョンリング１１とピストンロッド３のリング挿嵌部３ｂ
との間の円環状の隙間は閉鎖されたチャンバとなる。こ
れに対して、クッションリング１１の外周面とクッショ
ン流路１４を構成する内壁１４ａとの間には円環状絞り
流路が形成される。クッションリング１１がクッション
流路１４内に進入すると、このクッションリング１１の
内外面に図８に示した圧力分布を有する液圧が作用す
る。

【００１６】クッションリング１１の内面側には半径方
向外向きの液圧が作用するが、クッションリング１１の
内周側は閉鎖されたチャンバとなっているから、その全
長にわたってほぼ等しい圧力が半径方向外向きに作用す
る。この圧力はボトム室５と実質的に同じ圧力である。
一方、クッションリング１１の外面側には半径方向内向
きに液圧が作用する。このクッションリング１１の外面
側は円環状の通路となっているから、作用する液圧は軸
線方向に向けて勾配が生じる。即ち、クッションリング
１１の基端側（図８の右側）はボトム室５内に臨み、先
端側（図８の左側）は作動油通路７に臨んでおり、ボト
ム室５内は高圧であり、作動油通路７側はタンク圧とな
っている。従って、クッションリング１１の外周面にお
いて、その基端側では実質的にボトム室５内の圧力が作
用し、先端側では殆ど圧力が作用しない状態となり、軸
線方向に向けて大きな圧力勾配が生じることになる。

【００１７】クッションリング１１には、その基端側で
は内面側と外面側とに作用する液圧はバランスが取れる
が、先端側では実質的に内面側から半径方向外向きに押
圧する液圧のみが作用することになる。従って、シリン
ダ１に作用する負荷が極めて大きい場合には、クッショ
ンリング１１がクッション流路１４内にある程度の深さ
まで進入すると、ボトム室５内の圧力が極めて高い圧力
状態になる。この結果、クッションリング１１の先端側
の部位の内面側に作用する過大な液圧で半径方向外向き
に拡開するように変形させられる。これによって、クッ
ションリング１１の外周側に形成される円環状絞り流路
の流路面積が減少してボトム室５側がクッション作用に
とって必要以上にまで高圧となってしまう。また、そう
なると、クッションリング１１の内外面における差圧が
益々大きくなり、その性質上極めて細くなっている円環
状絞り流路そのものが閉鎖されてしまうという事態も発
生する。従って、ピストン２がロック状態になってクッ
ション作用を発揮させることができなくなるという事態
も発生する。このように、ボトム室５内の圧力が異常に
高くなったり、密閉状態になったりすると、クッション
リング１１，ストッパ部１２を損傷させたり、クッショ
ンリング１１とシリンダチューブ１ａの内面との間の摩
擦による摩耗の増大、かじり等が発生するという不都合
も生じることになる。

【００１８】以上のことから、クッションリングの内外
面に対する差圧でクッションリングが変形しないように
保持するには、クッションリングの強度を向上させて、
内外面に作用する液圧の差で変形しないようにしなけれ
ばならない。このためには、クッションリングの厚みを
大きくすることが考えられるが、そうするとシリンダ装
置全体が大型化するという問題点が生じる。

【００１９】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、クッションリングの厚みを増大させてその強度
の向上を図らなくても、クッション作用を有効に発揮さ
せ、かつクッションリングの内外面における差圧によっ
てシリンダチューブ内のボトム室やロッド室が異常に高
圧になるのを防止できるようにすることにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、シリンダ内にピストンロッドに連結
したピストンを摺動可能に装着してなり、このピストン
の少なくとも一方側のストローク端近傍でクッション作
用を発揮させるために、前記シリンダにはクッション流
路を形成すると共に、前記ピストンロッドまたはピスト
ンの先端から延在させた軸部に前後一対のストッパ部を
設けて、これら両ストッパ部の間には、前記クッション
流路内に位置する時に、外面側と内面側とにそれぞれ円
環状隙間が形成されるクッションリングを所定の間隔だ
け軸線方向に移動可能に嵌合させて設け、このクッショ
ンリングの外周側の円環状隙間は前記クッション流路内
の絞り流路となし、かつこのクッションリングの前後の
端面とそれぞれ相対面するストッパ部とが当接した時に
内面側の円環状隙間に連通して、クッション流路内を流
れる流路を形成するための流路構成部を設け、前記クッ
ションリングがクッション流路内に進入する時に流路を
形成する側の流路構成部は所定の流路面積を有する固定
絞りを構成するものであることをその特徴とするもので
ある。

【００２１】ここで、クッション作用をより効率的に発
揮させ、かつクッション流路からの抜け出しを円滑に行
うようにするには、クッションリングの両端面に形成さ
れる固定絞りとなる流路構成部は、シリンダに最大荷重
が作用した時の最小流量を流すものとすれば良い。ま
た、クッションリングはピストンの前後いずれの側、即
ちボトム室側，ロッド室側のいずれか一方、または双方
に設けることができる。さらに、クッション行程に入る
と、クッションリングをクッション流路に円滑に嵌入さ
せるようにするには、クッションリングのクッション流
路への進入側の外周側端面に呼び込みテーパ部を設ける
構成とするのが好ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。而して、油圧シリンダの全体構成
については、図６に示したものと格別差異はない。そし
て、図１には油圧シリンダのクッション装置の構成を示
し、図２にその作動状態を示す。なお、以下において
は、ピストンの先端側にクッションリングを設ける構成
としたものとして説明するが、ピストンの基端側、即ち
ピストンロッドの延在側にも同様のクッションリングを
設けることができるのは言うまでもない。

【００２３】而して、図中において、２０はシリンダで
あって、このシリンダ２０はシリンダチューブ２０ａの
端部にキャップ２０ｂを連結・固着されている。シリン
ダチューブ２０ａ内にはピストン２１が摺動可能に装着
されており、このピストン２１にはピストンロッド２２
が連結されている。このピストン２１のピストンロッド
２２への連結は、ピストンロッド２２の先端に小径部２
２ａを設けて、ピストン２１をこの小径部２２ａに嵌合
させてナット２３で締着している。そして、ピストン２
１によりシリンダ２０内はボトム室２４とロッド室２５
とに区画形成されており、ボトム室２４には所定の孔径
を有するクッション流路２６を介して作動油流通路２７
に連通している。以上の構成については前述した従来技
術のものと格別の差異はない。

【００２４】ここで、ピストンロッド２２が縮小する方
向に変位して、そのストロークエンド近傍に至ると、ク
ッション流路２６内で流路を絞ることによりクッション
作用を発揮させるクッション装置が設けられている。

【００２５】このクッション装置の構成としては、クッ
ションリング２８を有し、このクッションリング２８は
ピストンロッド２２の小径部２２ａ側の端面に連結して
設けたリング嵌合軸２９に遊嵌状態にして嵌合されてい
る。リング嵌合軸２９は、内部にボルト挿通孔２９ａが
軸芯方向に貫通する状態に穿設されており、その一端側
には、クッションリング２８の抜け止めのために、大径
のストッパ部３０が形成されている。ピストンロッド２
２の小径部２２ａの端面にはリング嵌合軸２９の端部が
嵌合されるめす印籠部２２ｂが形成されており、従って
リング嵌合軸２９はこのめす印籠部２２ｂに印籠嵌合さ
せることによって、その軸芯がピストンロッド２２の軸
芯と一致する状態にして連結し、ボルト挿通孔２９ａに
ボルト３１を挿通させて、ピストンロッド２２に螺入す
ることによりリング嵌合軸２９はピストンロッド２２の
端面に連結・固定されるようになっている。

【００２６】クッションリング２８はリング嵌合軸２９
に遊嵌されているが、リング嵌合軸２９の先端にはスト
ッパ部３０が形成されており、クッションリング２８の
ストッパ部３０に当接した時に、その間に絞り流路を形
成するために、このクッションリング２８の先端側端面
には１乃至複数箇所の凹溝３１が半径方向に貫通するよ
うに穿設されている。また、クッションリング２８のピ
ストンロッド２２の小径部２２ａの端面に対向する面に
も半径方向に貫通する複数の凹溝３２が形成されてい
る。従って、この小径部２２ａは他方のストッパ部を構
成する。ここで、凹溝３１，３２はクッションリング２
８の内面側の円環状隙間に連通して、クッション流路２
６内を流れる流路を形成するための流路構成部を構成す
るものであり、その数は任意であるが、各々の円周方向
におけるピッチ間隔は等間隔となるように設定される。
従って、クッションリング２８がストッパ部３０と当接
しても、また小径部２２ａに当接しても、これら凹溝３
１，３２及びクッションリング２８の内面とリング嵌合
軸２９との間の円環状の隙間からなる双方向通路とな
る。さらに、クッションリング２８のストッパ部３０に
対面する側の外周縁部には呼び込みテーパ部２８ａが形
成されている。

【００２７】ここで、図１に示したように、クッション
流路２６を構成する内壁２６ａの内径をＡ，クッション
リング２８の外径をＢ，ストッパ部２９ａの外径をＣ，
クッションリング２８の内径をＤ，リング嵌合軸２９の
周胴部の外径をＥとした時に、Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄ＞Ｅなる
寸法関係となっている。そして、ＡとＢとの寸法差によ
りクッション作用を行う時における円環状の絞り流路の
流路面積が形成される。従って、より有効にクッション
作用を発揮するには、その寸法差をできるだけ小さくす
る。また、Ｂ＞Ｃ＞Ｄなる関係は、クッションリング２
８の抜け止めのためであり、Ｃは呼び込みテーパ部２８
ｂの端部の直径より小さくするのが好ましい。ＤとＥと
の寸法差は、クッションリング２８の内周面とリング嵌
合軸２９の外周面との間に円環状隙間を形成するための
ものである。さらに、クッションリング２８の全長Ｌ₁
と、ストッパ部３０から、他方のストッパ部として機能
するピストンロッド２２の端面までの間隔Ｌ₂ とを比較
すると、Ｌ₁ ＜Ｌ₂ なる寸法関係を持たせている。これ
によって、クッションリング２８はＬ₁ とＬ₂ との寸法
差分だけ軸線方向に動けるようになる。

【００２８】さらに、凹溝３１，３２のうちの凹溝３２
の総開口面積はクッションリング２８の内周面とリング
嵌合軸２９の外周面との間の円環状隙間の流路面積に依
存する。好ましくは、凹溝３２の開口面積は円環状隙間
の流路面積とほぼ等しいか、または凹溝３２の開口面積
の方が広くなるように設定しておく。従って、凹溝３２
は格別絞り機能を発揮することはない。これに対して、
凹溝３１の総開口面積は凹溝３２の総開口面積より遥か
に小さいものとなし、絞り流路となるように設定する。
従って、クッション行程において、ボトム室２４側から
作動油通路２７側への流路は、クッション流路２６内
で、クッションリング２８の外周面とクッション流路２
６を構成する内壁２６ａとの間の円環状に形成される絞
り流路と、クッションリング２８の内側から凹溝３１を
通る絞り流路とからなる。円環状の絞り流路はクッショ
ンリング２８がクッション流路２６内に進入するに応じ
て流路抵抗が大きくなるために可変絞りを構成し、クッ
ションリング２８の内側から凹溝３１を通る絞り流路は
クッション行程がどの位置であっても、絞り量が一定と
なった固定絞りを構成する。従って、この固定絞りを構
成する凹溝３１は、シリンダ２０に最大荷重が作用した
時に、クッション作用を発揮させるために最小限の流量
を確保するために必要な面積を確保するように設定す
る。

【００２９】ピストン２１が移動して、ストロークエン
ド近傍に至り、クッションリング２８がクッション流路
２６に対面する位置にまで変位する。そうすると、図３
にあるように、クッション流路２６を形成する孔壁のエ
ッジ部分にクッションリング２８の呼び込みテーパ部２
９ａが当接して、クッションリング２８がクッション流
路２６に倣うように変位する。このために、クッション
リング２８は図３のＰの位置を支点として先端側が上方
に持ち上げられようとする。しかも、このクッションリ
ング２８のクッション流路２６の近接によりボトム室２
４からクッション流路２６に向けての流路が急激に制限
されるから、クッションリング２８はストッパ部３０に
当接する方向に変位する。従って、クッションリング２
８の内周エッジがリング嵌合軸２９の外周面に対して片
当り状態で摺動する。

【００３０】クッションリング２８がある程度クッショ
ン流路２６内に進入すると、図１に示したように、クッ
ションリング２８の軸芯がクッション流路２６の軸芯と
一致する状態になる。これと共に、クッションリング２
８の端面がストッパ部３０に圧接される。従って、クッ
ションリング２８とリング嵌合軸２９との間の円環状隙
間は、凹溝３１を介してのみ作動油通路２７に通じるよ
うになる。この結果、ボトム室２４と作動油流通路２７
との間における流路は、クッション流路２６の内壁２６
ａの内径Ａとクッションリング２８の外径Ｂとの径差に
よる円環状の流路と凹溝３１により規制されるクッショ
ンリング２８の内面側の流路となり、流路面積が絞られ
るから、ボトム室２４側に背圧が生じて、クッション作
用が発揮される。しかも、クッションリング２８がクッ
ション流路２６内に進入すればするほど、クッションリ
ング２８の外面側の円環状の絞り流路が長くなり、流路
抵抗が大きくなるから、より大きなクッション作用を発
揮し、円滑かつ滑らかにストロークエンドで停止して、
停止時の衝撃が著しく緩和される。

【００３１】これに対して、最縮小状態からピストンロ
ッド２２が伸長する際には、作動油流通路２７側に圧油
が供給され、またボトム室２４は拡大しようとするか
ら、この差圧によりクッションリング２８が軸芯方向に
移動して、ピストンロッド２２の端面と当接して、スト
ッパ部３０から離間することになる。この結果、クッシ
ョンリング２８とクッション流路２６の内壁２６ａとの
間の流路に加えて、図４に示したように、クッションリ
ング２８の端面とストッパ部３０との間からクッション
リング２８とリング嵌合軸２９との間の円環状の通路を
通り、さらにクッションリング２８の凹溝３２を通って
ボトム室２４に流れる流路が形成されるから、流路断面
積は縮小方向と比較してかなり大きくなる。従って、ピ
ストンロッド２２の伸長動作が円滑に行われ、クッショ
ンリング２８がクッション流路２６から抜け出す際に、
騒音が発生する等のおそれはない。

【００３２】ここで、凹溝３１により規定される固定絞
り流路としては、シリンダ２０に最大荷重が作用した時
に、ピストン２１のストロークエンド近傍で必要なクッ
ションを持たせるのに必要な流路面積と同等のものとす
るのが好ましい。ただし、クッション行程において、ク
ッションリング２８の内面側に作用する液圧で、このク
ッションリング２８がクッション流路２６の内壁２６ａ
に押し付けられる程度にまで変形するおそれがない場合
には、それより小さい流路面積とすることもできる。ま
た、クッションリング２８とクッション流路２６の内壁
２６ａとの間に形成される円環状の絞り流路の流路面積
は、この凹溝３１で確保される固定絞り流路を勘案して
設定する。即ち、クッションリングとクッション流路の
内壁との間に形成される円環状隙間だけで絞り流路を形
成する場合と比較して、固定絞り流路を設けた分だけ流
路面積を小さくするのが好ましい。

【００３３】以上のように、凹溝３１をクッション行程
時における絞り流路として機能させることによって、ク
ッションリング２８の内面側に作用する液圧は図５
（ａ）に示したようになり、このクッションリング２８
の内側の隙間を完全に閉鎖状態にした時と比較して、そ
の先端部での半径方向外向きの押圧力が低減される。こ
の結果、クッションリング２８の先端側内面に過大な液
圧が作用して、クッション流路２６を構成する内壁２６
ａに押し付けられる程度にまで変形することはない。従
って、その間に摩擦が生じて摩耗の発生や、金属同士の
摺接によるかじり等の発生を防止できる。また、たとえ
シリンダ２０に極端に大きな荷重が作用し、クッション
リング２８がある程度拡径するように変形して、クッシ
ョンリング２８とクッション流路２６の内壁２６ａとの
間における円環状の絞り流路が実質的に閉鎖された状態
になったとしても、同図（ｂ）に示したように、最低限
固定絞りを構成する凹溝３１を通る絞り流路による流量
Ｑ分が確保されることになり、ボトム室２４内が異常に
高圧になったり、ボトム室２４から作動油通路２７への
流路が実質的に閉鎖されてしまうという事態が生じるお
それはない。従って、シリンダ２０を構成する各部が有
効に保護される。

【００３４】しかも、クッションリング２８に極めて制
限された固定絞り流路が形成されるのは、このクッショ
ンリング２８がクッション流路２６内に進入してクッシ
ョン行程が開始した時であり、逆にクッションリング２
８がクッション流路２６から離脱しようとする場合に
は、ボトム室２４内の圧力が作動油通路２７内の圧力よ
り低くなるから、クッションリング２８はピストンロッ
ド２２の小径部２２ａの端面と当接する状態に変位し、
かつストッパ部３０から離間することになる。この結
果、作動油通路２７からは、クッションリング２８の外
周側だけでなく、その内周側におけるリング嵌合軸２９
との間の円環状の隙間から凹溝３２を介してボトム室２
４内に作動油が流入することになる。そして、この凹溝
３２は絞り機能を発揮するようにはなっていないので、
クッション行程時より流路面積が広くなる。この結果、
ピストンロッド２２の伸長方向への移動は円滑かつ迅速
に行われ、クッションリング２８がクッション流路２６
から抜け出す時に騒音が発生する等の不都合を生じるこ
とはない。

【００３５】要するに、クッションリング２８の前後の
両端にそれぞれ異なる流路面積を有する凹溝３１，３２
を形成するだけで、クッションリング２８の内面側に形
成される円環状の隙間を介して、シリンダ２０のクッシ
ョン行程時にはボトム室２４側から作動油通路２７への
最低流量を確保する固定の絞り流路を形成し、またクッ
ションリング２８がクッション流路２６から抜け出す際
には最大流量が流れるように、流路面積の切換機能を発
揮させるようになっている。この結果、クッション行程
時には所望のクッション特性を持たせ、かつクッション
流路からの離脱を円滑かつ迅速に行わせることができる
ようになる。

【００３６】なお、前述したシリンダ２０の構成におい
て、ピストンロッド２２とリング嵌合軸２８とを別個の
部材で構成し、ストッパ部３０をリング嵌合軸２８と一
体に構成したのは、加工上及びメンテナンス性等の観点
からのもので、またピストンロッド２２の端面にめす印
籠部２２ｂを形成して、リング嵌合軸２８をこのめす印
籠部２２ｂに印籠嵌合させるようにしたのは、両者の調
芯性を良好ならしめるためのものである。しかしなが
ら、シリンダにおけるクッションリングを嵌合させる部
位の構造は、以上のものに限定されない。また、流路構
成体としては、前述したように、クッションリングの端
面に形成される凹溝に限定されるのではなく、例えばス
トッパ部側に溝を設けるように構成する等としても良
い。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、クッシ
ョン行程時において、クッションリングの外周側の円環
状隙間を絞り流路とすると共に、このクッションリング
の端面がストッパ部と当接した時に内面側の円環状隙間
に連通して、その端面とストッパ部との間に所定の流路
面積を有する固定絞りを形成する流路構成部を設けるよ
うにしているから、クッションリングの厚みを増大させ
てその強度の向上を図らなくても、クッション作用を有
効に発揮させ、かつクッションリングの内外面における
差圧によってシリンダチューブ内のボトム室やロッド室
が異常に高圧になるのを防止できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示すクッション装
置を備えた油圧シリンダの要部断面図である。

【図２】クッションリングのクッション流路に入る前の
状態の作用説明図である。

【図３】クッションリングのクッション流路に進入開始
状態の作用説明図である。

【図４】ピストンロッドの伸長開始状態を示す作用説明
図である。

【図５】クッションリングに作用する液圧分布と、クッ
ション行程における流量の変化を示す説明図である。

【図６】油圧シリンダの全体構成を示す断面図である。

【図７】従来技術によるクッション装置を備えた油圧シ
リンダの要部断面図である。

【図８】図７のクッション装置におけるクッションリン
グに作用する液圧分布を示す図である。

【符号の説明】

２０シリンダ２１ピス
トン２２ピストンロッド２４ボト
ム室２５ロッド室２６クッ
ション流路２６ａ内壁２７作動
油通路２８クッションリング２８ａ呼
び込みテーパ部２９リング嵌合軸３０スト
ッパ部３１，３２凹溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダ内にピストンロッドに連結した
ピストンを摺動可能に装着してなり、このピストンの少
なくとも一方側のストローク端近傍でクッション作用を
発揮させるために、前記シリンダにはクッション流路を
形成すると共に、前記ピストンロッドまたはピストンの
先端から延在させた軸部に前後一対のストッパ部を設け
て、これら両ストッパ部の間には、前記クッション流路
内に位置する時に、外面側と内面側とにそれぞれ円環状
隙間が形成されるクッションリングを所定の間隔だけ軸
線方向に移動可能に嵌合させて設け、このクッションリ
ングの外周側の円環状隙間は前記クッション流路内の絞
り流路となし、かつこのクッションリングの前後の端面
とそれぞれ相対面するストッパ部とが当接した時に内面
側の円環状隙間に連通して、クッション流路内を流れる
流路を形成するための流路構成部を設け、前記クッショ
ンリングがクッション流路内に進入する時に流路を形成
する側の流路構成部は所定の流路面積を有する固定絞り
を構成するものであることを特徴とする油圧シリンダの
クッション装置。
【請求項２】前記クッションリングに設けられ、固定
絞りを構成する流路構成部は、前記シリンダに最大荷重
が作用した時の最小流量を流すものであることを特徴と
する請求項１記載の油圧シリンダのクッション装置。
【請求項３】前記クッションリングは、前記ピストン
の先端に連結して設けた軸部に遊嵌され、このクッショ
ンリングはピストンと、軸部の先端に設けたストッパ部
との間で移動可能な構成としたことを特徴とする請求項
１記載の油圧シリンダのクッション装置。
【請求項４】前記クッションリングは、前記ピストン
ロッドに遊嵌され、このピストンロッドには、クッショ
ンリングの移動を規制するためのストッパ部を嵌合させ
て設ける構成としたことを特徴とする請求項１記載の油
圧シリンダのクッション装置。
【請求項５】前記クッションリングの前記ストッパ部
側の外周側端面には呼び込みテーパ部を形成する構成と
したことを特徴とする請求項３または請求項４記載の油
圧シリンダのクッション装置。