JPH11173308A - Hydraulic cylinder with cushion device - Google Patents

Hydraulic cylinder with cushion device

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Publication number
JPH11173308A
JPH11173308A JP36164297A JP36164297A JPH11173308A JP H11173308 A JPH11173308 A JP H11173308A JP 36164297 A JP36164297 A JP 36164297A JP 36164297 A JP36164297 A JP 36164297A JP H11173308 A JPH11173308 A JP H11173308A
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JP
Japan
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cushion
piston rod
piston
ring
cylinder
Prior art date
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Pending
Application number
JP36164297A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomohiko Yasuoka
友彦 安岡
Akinori Ro
明徳 盧
Mitsuhiro Yoshimoto
光宏 吉本
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To keep durability of a piston rod in an excellent state by increasing the strength of the portion of a step required for arrangement of a cushion device without increasing the diameter of the piston rod to a value more than necessary and performing in particular a large scale of heat treatment. SOLUTION: A step D2 is formed between a ring mounting device 3b formed to mount a cushion ring 11, of which a cushion device consists, on a piston rod 3 and a rod body 3a. A curved part C in a shape curved in a recessed part is formed at the transfer part from the vertical wall V of the step D2 to the outer peripheral surface R of a ring mount part 3b. By partially quenching a portion, ranging from the curved part C to a vertical wall V, throughout the whole periphery thereof in addition to a plan of dispersion of a stress to form a partial quenched layer H, strength is partially improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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に、その伸長側に変
位した時に緩衝作用を発揮するクッション装置を備えた
クッション装置付き油圧シリンダに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydraulic cylinder used as a hydraulic actuator or the like, and to a hydraulic cylinder with a cushion device provided with a cushion device that exerts a buffering action when displaced to the extension side.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art A hydraulic cylinder used as a hydraulic actuator is configured so that a piston connected to a piston rod slides in the cylinder, and the interior of the cylinder is divided into a rod chamber and a bottom chamber by the piston. The compartment is formed. The distal end of the piston rod and the end of the cylinder are pivotally mounted between predetermined members. If pressure oil is supplied to the bottom chamber and the rod chamber is connected to the tank, the piston rod will extend, and conversely, pressure oil will be supplied to the rod chamber and the bottom chamber will be connected to the tank. Then, the piston rod contracts. When the hydraulic cylinder is operated in the extension or contraction direction with a large load acting between the piston rod and the cylinder, a large impact is applied at the stroke end.

【0003】以上のことから、大きな負荷が作用する油
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、シリンダにおけるロッド室
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
よって、これらの室内に背圧を立たせるのが一般的であ
る。例えば、ピストンロッドの伸長側で作動するクッシ
ョン装置は、ピストンロッドに所定の外径を有するクッ
ションリングを嵌合させて設け、またロッド室には作動
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がクッション
流路内に進入するのに応じて流路を絞ることによりロッ
ド室内に背圧を発生させることができる。
[0003] As described above, a hydraulic cylinder on which a large load acts is provided with a cushion device for reducing an impact near the stroke end of the piston rod. In general, a cushion device narrows a flow path for discharging hydraulic oil from a rod chamber or a bottom chamber in a cylinder so as to establish a back pressure in these chambers. For example, a cushion device that operates on the extension side of a piston rod is provided by fitting a cushion ring having a predetermined outer diameter to a piston rod, and a cushion flow passage that communicates with a hydraulic oil passage is formed in a rod chamber. The cushion member is fitted into the cushion flow path near the stroke end, and the pressure is narrowed as the cushion member enters the cushion flow path, thereby generating a back pressure in the rod chamber. it can.

【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。
[0004] By exerting a smoother cushioning effect,
In order to stop smoothly, the cushion stroke must be set to a predetermined length, the diameter difference between the outer diameter of the cushion member and the hole diameter of the cushion flow path must be as small as possible, and the cross-sectional area of the flow path must be as small as possible. No. As described above, if the diameter difference between the cushion member and the cushion flow path is reduced, even if the axis of the cushion member is slightly displaced with respect to the axis of the cushion flow path due to a processing error, an assembly error, or the like, metal contact does not occur. As a result, there is a possibility that abrasion powder or the like may be generated due to the occurrence of galling and fitting, and in a severe case, the cushion member or the like may be damaged. Therefore, there is a limit in reducing the diameter difference between the outer diameter of the cushion member and the inner diameter of the cushion flow path. If the diameter difference is too small, the flow path cross-sectional area at the time of supply of pressurized oil from the hydraulic oil flow passage to the bottom chamber of the cylinder becomes small when the piston rod is extended. Until the cushion member escapes from the bottom chamber, the supply of the pressure oil to the bottom chamber is not smoothly performed. During that time, not only does the movement speed of the piston decrease, but also noise occurs when the cushion member escapes from the cushion flow path.

【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
ョン装置は従来から知られている。
[0005] In consideration of the above points, even if the cross-sectional area of the flow path is extremely small in the direction in which the cushion function is exhibited, the cushion member does not come into metallic contact with the cushion flow path.
A cushion device that increases the cross-sectional area of the flow path in the direction in which the cushion member comes out of the cushion flow path is conventionally known.

【0006】公知のクッション装置の一例を図2及び図
3に基づいて説明する。まず、図2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。ピストンロッド3
は、図3から明らかなように、ロッド本体3aの先端側
にリング装着部3b,ピストン装着部3cの順に小径化
された2段の段差d1 ,d2 を持つ形状となっている。
まず、最も小径のピストン装着部3cにはピストン2が
嵌合されると共にナット4が締着されるようになってお
り、このナット4の締め付け力によりピストン2をピス
トン装着部3cとリング装着部3bとの間の段差d1
押し付けるようにして固定される。従って、ピストン2
はナット4の締め付け力により常にこの段差d1 に圧接
されている。そして、このピストン2によって、シリン
ダ1内がボトム室5とロッド室6とに区画形成される。
そして、これらボトム室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。
An example of a known cushion device will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. First, in FIG. 2, 1 is a cylinder, 2 is a piston, and 3 is a piston rod. The cylinder 1 has a cylindrical cylinder tube 1a, a cap 1b is connected and fixed to one end of the cylinder tube 1a, and a rod lead-out portion 1c is fixed to the other end side. . Piston 2 is piston rod 3
Is fixed to a part on one end side. Piston rod 3
, As is clear from FIG. 3, it has a shape with a step d 1, d 2 of the two-stage which is smaller in diameter on the tip side of the rod main body 3a ring mounting portion 3b, in order of the piston attachment portion 3c.
First, the piston 2 is fitted into the smallest-diameter piston mounting portion 3c and a nut 4 is fastened. The tightening force of the nut 4 allows the piston 2 to be connected to the piston mounting portion 3c and the ring mounting portion. It is fixed as pressed against the step d 1 between 3b. Therefore, piston 2
Is constantly pressed against the step d 1 by the tightening force of the nut 4. The piston 2 defines the inside of the cylinder 1 into a bottom chamber 5 and a rod chamber 6.
The bottom chamber 5 and the rod chamber 6 are provided with hydraulic oil passages 7, 8, respectively.

【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。
When pressure oil is supplied to the hydraulic oil flow passage 7 communicating with the bottom chamber 5 and the hydraulic oil flow passage 8 communicating with the rod chamber 6 is connected to the tank, the piston 2 slides toward the rod outlet portion 1c and slides. The piston rod 3 extends. When hydraulic oil is supplied to the hydraulic oil passage 8 and the hydraulic oil passage 7 is connected to the tank, the piston 2 slides toward the cap 1b and the piston rod 3 contracts. Therefore, the mounting portion 9 provided on the cap 1b of the cylinder 1 and the piston rod 3
For example, when the mounting portion 10 provided at the front end of the movable member is pivotally connected between the fixed member and the movable member, the movable member can be driven.

【0008】そこで、以下にピストンロッド3の伸長方
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
クッション装置について説明する。なお、ピストンロッ
ド3の縮小方向にも同様のクッション装置が設けられる
が、その図示は省略する。ピストンロッド3の中間径と
なったリング装着部3bは、クッションリング11を装
着するためのものである。クッションリング11は、そ
の内径がリング装着部3bの外径より所定の寸法だけ大
きく、かつ軸線方向の長さはリング装着部3bより所定
の寸法だけ短いものとなっている。これによって、クッ
ションリング11とリング装着部3bとの間には円環状
の隙間が形成され、またクッションリング11はピスト
ン2の端面に当接する状態と、リング装着部3bとロッ
ド本体部3cとの間の段差d2 に当接する状態となるよ
うに、制限された範囲で移動可能となっている。
Accordingly, a cushion device which exerts a cushioning function near the stroke end in the extension direction of the piston rod 3 will be described below. A similar cushion device is also provided in the contracting direction of the piston rod 3, but illustration thereof is omitted. The ring mounting portion 3b having an intermediate diameter of the piston rod 3 is for mounting the cushion ring 11. The inner diameter of the cushion ring 11 is larger by a predetermined dimension than the outer diameter of the ring mounting section 3b, and the length in the axial direction is shorter than the ring mounting section 3b by a predetermined dimension. Thereby, an annular gap is formed between the cushion ring 11 and the ring mounting portion 3b, and the cushion ring 11 is in contact with the end surface of the piston 2 and the state between the ring mounting portion 3b and the rod body 3c. It is movable within a limited range so as to come into contact with the step d2 between the two .

【0009】一方、シリンダ1におけるロッド導出部1
cには作動油流通路8に通じるクッション流路12が形
成されている。ここで、クッション流路12は、ロッド
導出部1cの内壁面12aで囲まれたシリンダチューブ
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が伸長して、クッションリング11がこのクッシ
ョン流路12内に入り込むと、このクッション流路12
を介して流出するロッド室6側の戻り油の流路が絞られ
ることになり、その結果ロッド室6内に背圧が生じるこ
とになり、この背圧によってピストンロッド3の伸長方
向におけるクッション作用を発揮する。
On the other hand, the rod lead-out portion 1 of the cylinder 1
A cushion flow path 12 communicating with the hydraulic oil flow path 8 is formed in c. Here, the cushion flow path 12 is composed of a circular path smaller than the inner diameter of the cylinder tube 1a surrounded by the inner wall surface 12a of the rod lead-out portion 1c, the piston rod 3 extends, and the cushion ring 11 12, the cushion flow path 12
The flow path of the return oil on the side of the rod chamber 6 that flows out through the hole is restricted, and as a result, a back pressure is generated in the rod chamber 6, and the back pressure causes the cushioning action in the extending direction of the piston rod 3. Demonstrate.

【0010】クッションリング11は、クッション流路
12とロッド室6との差圧に基づいて移動するものであ
り、ロッド室6内が高圧になるとクッションリング11
は段差d2 に当接し、逆にクッション流路12側に高圧
が作用すると、クッションリング11はピストン2の端
面に当接する。クッションリング11の内面とピストン
ロッド3におけるリング装着部3bの外面との間に円環
状の隙間が形成されるが、この円環状隙間を一方向流路
として機能させる。即ち、クッションリング11が段差
2 に当接している際(ピストンロッド3の伸長ストロ
ークエンド近傍に至った時)にはこの円環状隙間を流路
として機能させず、クッションリング11がピストン2
に当接している際(ピストンロッド3の縮小ストローク
開始時)にはこの円環状隙間をクッション流路12側か
らロッド室6側に作動油を流す流路としての機能を発揮
させる。このように、円環状隙間を一方向流路として機
能させるために、クッションリング11のピストン2に
対面する側の端面には複数の溝13を厚み方向に貫通す
る状態に形成している。そして、この複数の溝13によ
る合計の流路断面積は、円環状隙間による流路断面積と
ほぼ等しくする。さらに、クッションリング11がクッ
ション流路12内に進入する際に、円滑かつ確実にクッ
ション流路12に入り込むようにするために、このクッ
ションリング11の段差d2 に対面する側の外周縁部に
は呼び込みテーパ部11aが形成されている。
The cushion ring 11 moves based on the pressure difference between the cushion flow path 12 and the rod chamber 6. When the pressure in the rod chamber 6 becomes high, the cushion ring 11 moves.
Abuts on the step d 2, and when a high pressure acts on the cushion flow path 12 side, the cushion ring 11 abuts on the end face of the piston 2. An annular gap is formed between the inner surface of the cushion ring 11 and the outer surface of the ring mounting portion 3b of the piston rod 3, and this annular gap functions as a one-way flow path. That is, when the cushion ring 11 is in contact with the step d 2 (when the piston rod 3 reaches the vicinity of the end of the extension stroke), the annular gap does not function as a flow path, and the cushion ring 11
(When the reduction stroke of the piston rod 3 is started), the annular gap functions as a flow path for flowing hydraulic oil from the cushion flow path 12 to the rod chamber 6. As described above, in order to allow the annular gap to function as a one-way flow path, a plurality of grooves 13 are formed in the end face of the cushion ring 11 on the side facing the piston 2 so as to penetrate in the thickness direction. Then, the total flow path cross-sectional area by the plurality of grooves 13 is made substantially equal to the flow path cross-sectional area by the annular gap. Further, when the cushion ring 11 enters the cushion flow channel 12, in order to smoothly and surely enter the cushion flow channel 12, an outer peripheral edge of the cushion ring 11 on the side facing the step d 2 is provided. Is formed with an attraction taper portion 11a.

【0011】従って、ピストンロッド3が縮小状態にあ
る時において、作動油流通路7を油圧ポンプ等の油圧源
に接続し、作動油流通路8をタンクに接続すると、ボト
ム室5が高圧になり、ロッド室6が低圧になるから、ピ
ストンロッド3が伸長する。この時に、ピストンロッド
3に伸長方向に大きな負荷が作用していると、ボトム室
5とロッド室6との間の差圧が極めて大きくなり、ピス
トンロッド3が急速に変位する。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12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、ロッド室6側に背圧
が発生するから、ピストン2の両面に作用するボトム室
5の圧力とロッド室6側の圧力との差が減少して動きが
減速される。この時には、ロッド室6内は作動油流通路
8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が段差d2 に圧接されて一方向流路が閉鎖
される結果、戻り油はクッションリング11とクッショ
ン流路12との間の隙間からしか流れないので、ロッド
室6側がさらに高圧になり、しかもクッションリング1
1のクッション流路12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、ロッド室6内の背圧がさらに増大して、ストローク
エンドで円滑に停止することになり、衝撃が著しく緩和
される。
Therefore, when the hydraulic oil passage 7 is connected to a hydraulic source such as a hydraulic pump and the hydraulic oil passage 8 is connected to a tank when the piston rod 3 is in the contracted state, the pressure in the bottom chamber 5 becomes high. Since the pressure in the rod chamber 6 becomes low, the piston rod 3 extends. At this time, if a large load acts on the piston rod 3 in the extension direction, the pressure difference between the bottom chamber 5 and the rod chamber 6 becomes extremely large, and the piston rod 3 is rapidly displaced. However, near the stroke end, the cushion ring 11 enters the cushion flow path 12 and enters the cushion stroke, and the flow path of the return oil is narrowed. As a result, a back pressure is generated on the rod chamber 6 side, so that the difference between the pressure of the bottom chamber 5 acting on both surfaces of the piston 2 and the pressure on the rod chamber 6 side is reduced, and the movement is decelerated. At this time, since the rod chamber 6 pressure than the working fluid flow passage 8 is increased, as a result of the cushion ring 11 by the action of this pressure unidirectional flow path is pressed against the step d 2 is closed, the return oil cushion Since the gas flows only through the gap between the ring 11 and the cushion flow path 12, the pressure in the rod chamber 6 becomes higher and the cushion ring 1
Since the length of the throttle flow path increases in accordance with the degree of entry into the first cushion flow path 12, when approaching the stroke end, the back pressure in the rod chamber 6 further increases and smoothly stops at the stroke end. And the impact is remarkably reduced.

【0012】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12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12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12を構成する内内壁面12a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は内内壁面12a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。
The cushion ring 11 is a piston rod 3
When the cushion ring 11 enters the cushion flow path 12, the entire piston rod 3 or its ring insertion portion 3 b is loosely fitted into the ring insertion portion 3 b.
Irrespective of this, it follows the cushion flow path 12 side. Accordingly, the dimensional difference between the outer diameter of the cushion ring 11 and the inner diameter of the inner inner wall surface 12a constituting the cushion flow path 12 is made very small, the flow path cross-sectional area of the throttle flow path is made extremely small, and a larger cushion is provided. Even if the function is exerted, there is no danger that the cushion ring 11 is in metal contact with the inner inner wall surface 12a to cause galling, fretting, etc., and there is no danger that the space between them may be damaged or abrasion powder may be generated. Absent.

【0013】一方、ピストンロッド3をそのストローク
エンドから縮小させるために、作動油流通路8に圧油を
供給すると、この作動油通路8からの圧力の作用でクッ
ションリング11が押動されて、段差壁13から離間し
てピストン2に当接する。この結果、クッションリング
11の外面側の流路に加えて、クッションリング11と
ピストン2との間に溝13を含む一方向流路が形成され
るから、流路断面積が増大してピストンロッド3は円滑
かつ迅速に伸長し、クッションリング11がクッション
流路12から抜け出す際の騒音もなくなる。
On the other hand, when pressurized oil is supplied to the hydraulic oil flow passage 8 in order to reduce the piston rod 3 from its stroke end, the cushion ring 11 is pushed by the action of the pressure from the hydraulic oil passage 8, It separates from the step wall 13 and contacts the piston 2. As a result, in addition to the flow path on the outer surface side of the cushion ring 11, a one-way flow path including the groove 13 is formed between the cushion ring 11 and the piston 2. 3 is extended smoothly and quickly, and the noise when the cushion ring 11 comes out of the cushion flow path 12 is also eliminated.

【0014】以上のようなストロークエンドにおけるク
ッション作用は、油圧シリンダに対して大きな負荷が作
用する場合に、そのストロークエンドでの衝撃を緩和す
るために必要となる。油圧シリンダをアクチュエータと
して、しかも極めて大きな負荷が作用する過酷な条件下
で用いられるものの一例として、例えば図4に示した油
圧ショベルのフロント作業機構がある。同図において、
20は下部走行体、21は上部旋回体であって、上部旋
回体21には土砂の掘削等の作業を行うフロント作業機
構22が装着されている。フロント作業機構22は、上
部旋回体21に俯仰動作可能に連結したブーム23と、
このブーム23の先端に軸24を中心として上下方向に
回動可能に連結したアーム25と、このアーム25の先
端に軸26を介して連結され、この軸26の軸回りに回
動可能なバケット27を有する。これらフロント作業機
構22を構成するブーム23,アーム25及びバケット
27は、それぞれブームシリンダ23a,アームシリン
ダ25a及びバケットシリンダ27aにより駆動され
る。また、バケットシリンダ27aのバケット27への
連結はリンク機構28を介して行われる。
[0014] The cushioning action at the stroke end as described above is necessary to reduce the impact at the stroke end when a large load acts on the hydraulic cylinder. One example of a hydraulic cylinder used as an actuator under severe conditions in which an extremely large load acts is a front working mechanism of a hydraulic shovel shown in FIG. In the figure,
Reference numeral 20 denotes a lower traveling body, and reference numeral 21 denotes an upper revolving body. The upper revolving body 21 is provided with a front working mechanism 22 for performing operations such as excavation of earth and sand. The front working mechanism 22 includes a boom 23 connected to the upper swing body 21 so as to be capable of raising and lowering,
An arm 25 connected to a tip of the boom 23 so as to be rotatable up and down around a shaft 24, and a bucket connected to a tip of the arm 25 via a shaft 26 and rotatable around the axis of the shaft 26. 27. The boom 23, the arm 25, and the bucket 27 constituting the front working mechanism 22 are driven by a boom cylinder 23a, an arm cylinder 25a, and a bucket cylinder 27a, respectively. The connection of the bucket cylinder 27a to the bucket 27 is performed via a link mechanism 28.

【0015】これら各シリンダ23a,25a,27a
に作用する負荷の大きさとしては、ブームシリンダ23
aが最大で、次いでアームシリンダ25aに作用する負
荷が大きい。また、バケットシリンダ27aは、負荷自
体としては、これらブームシリンダ23aやアームシリ
ンダ25aと比較して小さいものである。ただし、ブー
ムシリンダ23a及びアームシリンダ25aは土砂の掘
削動作に邪魔にならない部位に装着されているから、あ
る程度大型の油圧シリンダを用いることができるが、バ
ケットシリンダ27aは、掘削時に土砂等に衝当する可
能性がある等から、ブームシリンダ23aやアームシリ
ンダ25aと比較すると、外径寸法が制約されることに
なり、小型の油圧シリンダを用いなければならない。い
ずれにしろ、土砂の掘削等の作業を行う際には、フロン
ト作業機構22の駆動用の油圧アクチュエータとしての
各シリンダ23a,25a,27aは極めて大きな負荷
が作用している状態で、繰り返し頻繁に伸長させたり、
縮小させたりすることになる。これらの油圧シリンダに
おけるピストンロッドは直接負荷が作用するものであ
り、またシリンダに対して摺動するものであることか
ら、その強度等は作用する負荷の大きさや性質等に応じ
て適宜設定される。
Each of these cylinders 23a, 25a, 27a
The load acting on the boom cylinder 23
a is the largest, and then the load acting on the arm cylinder 25a is large. The bucket cylinder 27a has a smaller load as compared with the boom cylinder 23a and the arm cylinder 25a. However, since the boom cylinder 23a and the arm cylinder 25a are mounted on a portion that does not hinder the excavation operation of the earth and sand, a hydraulic cylinder having a certain size can be used. Therefore, the outer diameter is restricted as compared with the boom cylinder 23a and the arm cylinder 25a, and a small hydraulic cylinder must be used. In any case, when performing work such as excavation of earth and sand, each of the cylinders 23a, 25a, and 27a as hydraulic actuators for driving the front working mechanism 22 is repeatedly and frequently used in a state where an extremely large load is applied. Stretching,
Or shrink it. Since the piston rod in these hydraulic cylinders directly acts on the load and slides on the cylinder, the strength and the like are appropriately set according to the magnitude and properties of the acting load. .

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】ところで、油圧ショベ
ルのフロント作業機構を駆動するための油圧シリンダ等
のように、極めて高い負荷が作用する状態で頻繁に伸縮
するように作動する油圧シリンダにあっては、ピストン
ロッド3に対して引っ張り方向及び圧縮方向に大きな荷
重が繰り返し作用することになる。この結果、ピストン
ロッド3はこの繰り返し作用する荷重により損傷するお
それがある。とりわけ、ピストンロッド3にはクッショ
ンリング11を装着するために、段差d2 が設けられて
いることから、この段差d2 に応力が集中する結果とな
り、この部位における損傷が激しく、甚だしい場合には
折損に至るという問題点がある。
A hydraulic cylinder, such as a hydraulic cylinder for driving a front working mechanism of a hydraulic shovel, which operates so as to expand and contract frequently under an extremely high load is applied. Means that a large load repeatedly acts on the piston rod 3 in the pulling direction and the compression direction. As a result, the piston rod 3 may be damaged by the load acting repeatedly. In particular, since the piston rod 3 is provided with a step d 2 for mounting the cushion ring 11, stress is concentrated on the step d 2 , resulting in severe damage at this portion and in severe cases, There is a problem of breaking.

【0017】従って、ピストンロッド3の強度を向上さ
せる必要がある。このための方策として、ピストンロッ
ド3を太径化することが考えられる。ただし、ピストン
ロッド3にはピストン2が連結されており、このピスト
ン2は所定の受圧面積を持たせなければならないことか
ら、ピストンロッド3を太径化すると、ピストン2も大
径化させなければならず、従って油圧シリンダの全体構
成が大型化すると共に重量化してしまう。しかも、前述
したバケットシリンダ27aのように、設置スペースに
制約がある場合には、外径の大きな大型化の油圧シリン
ダを用いることはできない。
Therefore, it is necessary to improve the strength of the piston rod 3. As a measure for this, it is conceivable to increase the diameter of the piston rod 3. However, since the piston 2 is connected to the piston rod 3 and this piston 2 must have a predetermined pressure receiving area, if the diameter of the piston rod 3 is increased, the diameter of the piston 2 must also be increased. Therefore, the overall configuration of the hydraulic cylinder is increased in size and weight. In addition, when the installation space is limited as in the above-described bucket cylinder 27a, a large-sized hydraulic cylinder having a large outer diameter cannot be used.

【0018】以上のように、ピストンロッド3を太径化
させて、その強度の向上を図るのは必ずしも得策ではな
い。また、ピストンロッド3の強度の向上を図るための
他の方策として、焼き入れ等の熱処理により強度の向上
を図ることが考えられる。しかしながら、油圧シリンダ
のストロークが長い場合には、ピストンロッド3の全長
もそれだけ長くなる。従って、このような長尺のピスト
ンロッド3を焼き入れ処理を行うと、極めて高価なもの
となってしまうという欠点がある。従って、油圧シリン
ダにクッションリングを用いたクッション装置を設ける
と、衝撃の低減による低騒音化、振動の抑制等といった
極めて有利な点があるにも拘らず、実際に油圧シリンダ
にクッション装置を設ける上で、ピストンロッドの強度
の観点等から大きな制約があるのが現状である。
As described above, it is not always advisable to increase the diameter of the piston rod 3 to improve its strength. As another measure for improving the strength of the piston rod 3, it is conceivable to improve the strength by heat treatment such as quenching. However, when the stroke of the hydraulic cylinder is long, the overall length of the piston rod 3 is correspondingly long. Therefore, if such a long piston rod 3 is quenched, there is a disadvantage that it becomes extremely expensive. Therefore, when the cushion device using the cushion ring is provided in the hydraulic cylinder, the cushion device is actually provided in the hydraulic cylinder in spite of the extremely advantageous points such as low noise due to reduction of impact, suppression of vibration, and the like. At present, there is a great restriction from the viewpoint of the strength of the piston rod and the like.

【0019】以上のような従来技術の課題を解決するた
めに、本発明者等は、油圧シリンダにクッション装置を
設けるに当って、ピストンロッドに作用する荷重につい
て鋭意研究を行ったところ、以下に示したような知見を
得ることにより、発明を完成するに至った。而して、本
発明の目的とするところは、ピストンロッドを必要以上
に太径化したり、また格別大掛かりな熱処理を行うこと
なく、クッション装置を設けるために必要な段差の部位
を部分的に強度を向上させて、ピストンロッドの耐久性
を良好に保てるようにすることにある。
In order to solve the problems of the prior art as described above, the present inventors have conducted intensive research on the load acting on the piston rod in providing the hydraulic cylinder with the cushion device. By obtaining the knowledge shown, the inventors have completed the invention. Thus, the object of the present invention is to partially increase the diameter of the piston rod without necessity, or to perform the extraordinarily large heat treatment without partially strengthening the portion of the step required for providing the cushion device. To improve the durability of the piston rod.

【0020】まず、図5に示したように、ピストンロッ
ド3に大きな慣性負荷Fが作用している状態において、
ピストンロッド3を伸長させるためにボトム室5に負荷
Fに打ち勝つだけの圧力を作用させると、この圧力がピ
ストン2の受圧面2aに対して矢印方向に作用すること
になり、この結果、ピストンロッド3には軸線方向に圧
縮される方向の荷重が作用する。逆に、伸長しているピ
ストンロッド3を縮小させる際にはロッド室6内に圧力
を作用させるが、この結果、ピストン2のロッド室6側
の受圧面2bに負荷Fに打ち勝つだけの圧力が矢印方向
に作用するから、ピストンロッド3には引っ張り方向の
荷重が作用する。
First, as shown in FIG. 5, when a large inertial load F is acting on the piston rod 3,
When a pressure enough to overcome the load F is applied to the bottom chamber 5 to extend the piston rod 3, this pressure acts on the pressure receiving surface 2a of the piston 2 in the direction of the arrow, and as a result, the piston rod A load is applied to 3 in a direction compressed in the axial direction. Conversely, when the extending piston rod 3 is contracted, pressure is applied to the inside of the rod chamber 6. As a result, pressure enough to overcome the load F is exerted on the pressure receiving surface 2 b of the piston 2 on the rod chamber 6 side. Since it acts in the direction of the arrow, a load in the pulling direction acts on the piston rod 3.

【0021】ここで、ピストンロッド3が全長にわたっ
て均一な直径となっておれば、その強度の点であまり大
きな問題とはならないが、ピストンロッド3にはピスト
ン2とクッションリング11とを装着するために、2つ
の段差d1 ,d2 が形成されている。このために、これ
ら段差d1 ,d2 の部位に圧縮荷重及び引っ張り荷重に
基づく集中応力が発生する。ここで、慣性負荷Fがピス
トンロッド3に作用している状態で、油圧シリンダが伸
長したり、縮小したりすると、ピストン装着部3cから
リング嵌合部3bへの段差d1 とリング嵌合部3bから
ロッド本体3aへの段差d2 とには、それぞれ図6に示
した応力が作用することになる。同図において、点線は
段差d1 での集中応力を示し、また段差d2 における集
中応力を実線で示す。
Here, if the piston rod 3 has a uniform diameter over the entire length, there is no significant problem in terms of its strength, but since the piston rod 3 has the piston 2 and the cushion ring 11 attached thereto, In this case, two steps d 1 and d 2 are formed. For this reason, concentrated stress based on the compressive load and the tensile load is generated at these steps d 1 and d 2 . Here, in a state where the inertial load F is acting on the piston rod 3, or the hydraulic cylinder is extended, when or reduced, the step d 1 and the ring fitting portion from the piston attachment portion 3c to the ring fitting portion 3b the level difference d 2 to the rod main body 3a from 3b, stress shown in FIG. 6, respectively, it will act. In the figure, the dotted line indicates the stress concentration in the step d 1, also shows the stress concentration in the step d 2 in solid lines.

【0022】ここで、ピストン2は段差d1 とナット4
との間に挾持されており、強力な締め付け力によりピス
トン2は段差d1 に圧接されている。従って、段差d1
に作用する荷重としては、この圧接力の分だけ初期的に
引っ張り力が作用した状態となっており、この部位での
荷重値そのものは高いが、油圧シリンダの作動時におけ
る油圧による応力の変動幅は比較的小さい。これに対し
て、クッションリング11に一方向流路を形成できるよ
うに構成したことによって、段差d2 の部位には格別の
外力が作用していないから、油圧シリンダの作動時に作
用する油圧による圧縮荷重及び引っ張り荷重により、こ
の段差d2 の部位に作用する圧縮時の応力と、引っ張り
時の応力との変動幅は大きくなり、しかも慣性負荷が大
きければ大きいほど、応力の変動幅は極めて大きくな
る。
Here, the piston 2 has a step d 1 and a nut 4
And the piston 2 is pressed against the step d 1 by a strong tightening force. Therefore, the step d 1
As the load acting on the hydraulic cylinder, the tensile force is initially applied by the amount of this pressure contact force, and the load value itself at this part is high, but the fluctuation range of the stress due to the hydraulic pressure during the operation of the hydraulic cylinder Is relatively small. In contrast, by the structure so as to form a one-way flow path in the cushion ring 11, because the site of the step d 2 is not applied is special external force, compression by hydraulic pressure acting upon the hydraulic cylinder actuating the load and tensile load, the fluctuation range of the compressive stress during a stress when tensile acting on the site of the step d 2 becomes large and the larger the inertial load, the fluctuation range of the stress becomes extremely large .

【0023】また、ピストンロッド3における段差d2
の部位に作用するのは、圧縮応力と引っ張り応力だけで
ない。ピストンロッド3を圧縮させる方向に負荷が作用
する際に、通常は、このピストンロッド3には軸線方向
にのみ力が作用するのではなく曲げ方向にも力が働くこ
とになる。ここで、ピストンロッド3の先端はピストン
2に連結されているから、ピストンロッド3に作用する
曲げ力の支点位置はこのピストン2への連結部である。
そしてこのピストンロッド3に大きな負荷で圧縮される
際に曲げ方向の荷重が作用した時に、、ピストンロッド
3に段差があると、この段差部分に応力が集中して、こ
の段差部分で折れ曲げられようとする。ただし、段差が
支点となるピストンの位置乃至その近傍に存在している
場合には、当該の段差は曲げに対する強度は比較的強い
が、支点位置から遠ざかれば遠ざかる程、曲げに対する
強度は低下する。以上のことから、ピストンロッド3に
は2段の段差があるが、最も脆弱なのは段差d2 の部位
である。
The step d 2 in the piston rod 3
It is not only the compressive stress and the tensile stress that act on the part. When a load acts in the direction of compressing the piston rod 3, normally, a force acts on the piston rod 3 not only in the axial direction but also in the bending direction. Here, since the distal end of the piston rod 3 is connected to the piston 2, the fulcrum position of the bending force acting on the piston rod 3 is a connection portion to the piston 2.
When a large load is applied to the piston rod 3 and a load is applied in the bending direction, if there is a step in the piston rod 3, stress concentrates on the step and is bent at the step. To try. However, when the step exists at or near the position of the piston serving as a fulcrum, the step has relatively high strength against bending, but the farther from the fulcrum position, the lower the strength against bending. . From the above, the piston rod 3 there is a stepped two stage, the most vulnerable are part of the step d 2.

【0024】そして、段差d1 はピストン2を固定する
ためのものであるのに対して、段差d2 はクッション作
用を発揮させるためのものである。従って、ピストン2
から段差d2 までの距離はクッションストロークに依存
する。ストロークエンドで衝撃がなく、円滑に停止させ
るためには、クッションストロークをある程度は長くす
る必要がある。そうすると、ピストン2から段差d2
での距離が長くなって、曲げ力が作用した時における強
度が著しく低下してしまう。また、段差d2 をピストン
2に近づけると、クッション機能が低下することにな
る。
The step d 1 is for fixing the piston 2, whereas the step d 2 is for exerting a cushion effect. Therefore, piston 2
Distance from to the step d 2 is dependent on the cushion stroke. In order to stop smoothly at the stroke end without any impact, it is necessary to lengthen the cushion stroke to some extent. Then, the distance from the piston 2 to the step d 2 is longer, the intensity at the time when the bending force is applied is remarkably reduced. Also, when the step d 2 is brought closer to the piston 2, the cushion function is reduced.

【0025】以上のように、油圧シリンダに大きな負荷
が作用している状態で伸長させたり、縮小させたりする
動作を繰り返し頻繁に行うと、圧縮及び引っ張り荷重と
曲げ荷重との複合的な荷重の作用によって、油圧シリン
ダのピストンロッド3に2段設けた段差d1 ,d2 のう
ちの段差d2 の部位で金属疲労を起こして、その表面に
亀裂が発生する。そして、このような亀裂が生じたまま
作動を継続すると、やがてはその部分で折損してしまう
という事態が発生する。
As described above, if the operation of extending and contracting the hydraulic cylinder while the large load is acting on the hydraulic cylinder is repeatedly and frequently performed, the composite load of the compression / tensile load and the bending load can be reduced. action by, causing metal fatigue at the site of the step d 2 of the step d 1, d 2 provided 2-stage piston rod 3 of the hydraulic cylinder, cracks are generated on its surface. Then, if the operation is continued with such a crack generated, a situation may occur in which the portion is eventually broken.

【0026】以上のことから、クッション装置を構成す
るクッションリングを装着するために設けた段差の部位
における表面の強度を部分的に高くすれば、ピストンロ
ッドを太径化させたり、また全体に焼き入れを行ったり
して、油圧シリンダを構成するピストンロッドに必要以
上の強度を持たせなくても良いということになる。
From the above, if the strength of the surface at the stepped portion provided for mounting the cushion ring constituting the cushion device is partially increased, the diameter of the piston rod can be increased or the entire piston rod can be sintered. This means that the piston rod constituting the hydraulic cylinder does not have to have more strength than necessary, for example, by inserting it.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】従って、本発明において
採用した構成の特徴としては、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
のピストンの伸長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、前記シリンダにクッション流路
を形成し、また前記ピストンロッドの途中位置に段差を
設けることにより小径のリング挿嵌部を形成して、この
リング挿嵌部にクッションリングを遊嵌状態に装着し、
このクッションリングには前記ピストンと当接した時
に、このクッションリングの内面からシリンダ内に通じ
る流路を形成したものであって、このピストンロッドに
は、段差を形成する部位にその全周にわたって部分焼き
入れ層を形成する構成としたことにある。
Therefore, a feature of the structure adopted in the present invention is that a piston connected to a piston rod is slidably mounted in a cylinder, and the vicinity of a stroke end on the extension side of the piston is provided. In order to exert a cushioning effect, a cushion flow path is formed in the cylinder, and a small-diameter ring insertion portion is formed by providing a step at an intermediate position of the piston rod, and a cushion is formed in the ring insertion portion. Attach the ring in a loose fit state,
The cushion ring has a flow passage formed from the inner surface of the cushion ring to the inside of the cylinder when the cushion ring comes into contact with the piston. The quenching layer is formed.

【0028】ここで、ピストンロッドにおける段差は垂
直壁を有するが、この垂直壁から小径側の外周面への移
行部に凹状に湾曲する曲面面を形成し、部分焼き入れ層
をこの曲面部から垂直壁にかけての部位に設けるのが、
強度向上の観点からさらに好ましい。
Here, the step in the piston rod has a vertical wall, and a curved surface which is concavely curved is formed at the transition from the vertical wall to the outer peripheral surface on the smaller diameter side, and the partially quenched layer is formed from the curved surface. To be provided in the part over the vertical wall,
It is more preferable from the viewpoint of improving strength.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】そこで、以下に図1に基づいて本
発明の実施の一形態について説明する。油圧シリンダ及
びこの油圧シリンダに装着されるクッション装置の全体
構成としては、前述した従来技術のものと格別の差はな
いので、同一または均等な構成要素については、それと
同一の符号を付して、その説明は省略するものとする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The overall configuration of the hydraulic cylinder and the cushion device mounted on the hydraulic cylinder is not particularly different from that of the above-described conventional technology, so that the same or equivalent components are denoted by the same reference numerals. The description is omitted.

【0030】まず、ピストンロッド3において、クッシ
ョンリング11が装着されるリング装着部3bとロッド
本体3aとの間に形成される段差D2 を、その形状の変
化を緩和するために、垂直壁Vからリング装着部3bの
外周面Rへの移行部を直角に形成するのではなく凹状に
湾曲した形状の曲面部Cを形成している。これによっ
て、この部分に急激な変化点を生じさせず、ある程度の
応力の分散が図られることになる。ここで、垂直面Vは
クッションリング11が当接して、一方向流路を閉鎖さ
せるものであるから、垂直面Vはクッションリング11
の端面が確実に当接できるようにするために、ある程度
の幅を有しており、かつこの幅分の面精度は極めて高く
している。
[0030] First, in the piston rod 3, a step D 2 of the cushion ring 11 is formed between the ring mounting portion 3b and the rod body 3a which is mounted, in order to alleviate the change of its shape, the vertical wall V The transition portion from the to the outer peripheral surface R of the ring mounting portion 3b is not formed at a right angle, but forms a curved surface portion C having a concavely curved shape. As a result, a sharp change point is not generated in this portion, and a certain degree of stress dispersion is achieved. Here, since the vertical surface V is for the cushion ring 11 to contact and close the one-way flow path, the vertical surface V is
Has a certain width to ensure that the end faces thereof can abut, and the surface accuracy for this width is extremely high.

【0031】しかも、この段差D2 の部位には全周にわ
たって部分焼き入れを行うことにより部分焼き入れ層H
を形成する。ここで、焼き入れは、基本的には、最も応
力が集中する部位である曲面部Cに対して行うが、垂直
壁Vの部位にはクッションリング11が圧接されること
から、この垂直壁Vの強度を向上するために、この垂直
壁Vの部位も部分焼き入れ層Hに含ませる。
In addition, a partial quenching layer H is formed by partially quenching the portion of the step D 2 over the entire circumference.
To form Here, quenching is basically performed on the curved surface portion C where the stress is most concentrated, but since the cushion ring 11 is pressed against the portion of the vertical wall V, the vertical wall V In order to improve the strength of the vertical hardening layer, the portion of the vertical wall V is also included in the partially hardened layer H.

【0032】既に説明したように、大きな負荷が作用し
ている状態で油圧シリンダを作動させると、ピストンロ
ッド3には、圧縮,引っ張り,曲げの各荷重が作用する
ことになり段差D2 の部位に応力が集中する。しかも、
繰り返し頻繁に圧縮と引っ張りとの交互作用による金属
疲労が生じる。従って、この箇所に焼き入れを行うこと
によって、表面の強度が向上することになり、金属疲労
による表面亀裂の発生を抑制できる。また、クッション
リング11によるクッション作用を遺憾なく発揮させる
には、段差D2 の位置は、ピストンロッド3のピストン
2への連結部からかなりの距離を持たせる必要がある。
このために、段差D2 には大きな曲げ力が作用するが、
焼き入れによる強度向上により、座屈のおそれがない。
[0032] As already described above, when the large load is to operate the hydraulic cylinder while acting, the piston rod 3, the compression, tension, site of the step D 2 will be the load is applied in bending Stress is concentrated on Moreover,
Metal fatigue is caused by the interaction between compression and tension repeatedly and frequently. Therefore, by quenching this portion, the strength of the surface is improved, and the occurrence of surface cracks due to metal fatigue can be suppressed. Further, in order to exert no regret cushioning by the cushion ring 11, the position of the step D 2, it is necessary to have a significant distance from the connecting portion to the piston 2 of the piston rod 3.
For this reason, a large bending force acts on the step D 2 ,
There is no fear of buckling due to the strength improvement by quenching.

【0033】また、段差D2 における垂直壁Vには、ク
ッションリング11が当接するが、クッション行程にお
いて、クッション流路12に連なる作動油流路8とシリ
ンダ1におけるロッド室6との差圧が最大になると、ク
ッションリング11は極めて強力に垂直壁Vに押し付け
られる。しかも、クッションリング11のこの垂直壁V
に押し付けられる面は呼び込み用のテーパ部11aが形
成されているために、幅が狭くなっている。また、ピス
トンロッド3の縮小時において、クッションリング11
のクッション流路12からの抜け出しをより円滑にする
には、一方向流路の流路面積を大きくするために、クッ
ションリング11の内径をできるだけ大きくする必要が
あり、そうするとクッションリング11の垂直壁Vへの
当接面の面積が著しく制約されることになる。従って、
単位面積当りの面圧が高くなるが、垂直壁Vも部分焼き
入れが行われているから、クッションリング11の押し
付けによる変形や損傷等が生じるおそれはない。この結
果、一方向流路の流路面積を大きくできるようになるか
ら、クッションリング11のクッション流路12からの
抜け出しをより円滑に行える。
The cushion ring 11 abuts on the vertical wall V at the step D 2. During the cushion stroke, the pressure difference between the hydraulic oil passage 8 connected to the cushion passage 12 and the rod chamber 6 in the cylinder 1 is increased. At its maximum, the cushion ring 11 is pressed very strongly against the vertical wall V. Moreover, this vertical wall V of the cushion ring 11
The surface pressed against is narrower in width because of the tapered portion 11a for attracting. When the piston rod 3 is contracted, the cushion ring 11
In order to make the escape from the cushion flow path 12 smoother, it is necessary to increase the inner diameter of the cushion ring 11 as much as possible in order to increase the flow area of the one-way flow path. The area of the contact surface to V is significantly restricted. Therefore,
Although the surface pressure per unit area increases, the vertical wall V is also partially quenched, so that there is no possibility that the cushion ring 11 is deformed or damaged due to pressing. As a result, the flow path area of the one-way flow path can be increased, so that the cushion ring 11 can escape from the cushion flow path 12 more smoothly.

【0034】このように、クッションリング11を有す
るクッション装置を油圧シリンダに装着するに当って、
ピストンロッド3に段差D2 を設けたことによる強度低
下を、焼き入れによりより補強しているが、焼き入れ層
Hはピストンロッド3の全長のうちの一部分にだけ設け
られている。従って、ピストンロッド3の長さは焼き入
れ処理を行う範囲に全く影響を及ぼさず、油圧シリンダ
のストロークを長くするためにピストンロッド3の全長
が極めて長くなったとしても、焼き入れを行う範囲は変
わらない。この結果、部分焼き入れ処理によるコストア
ップは最小限に抑制できる。
As described above, when the cushion device having the cushion ring 11 is mounted on the hydraulic cylinder,
The reduction in strength due to the provision of the step D 2 in the piston rod 3 is further reinforced by quenching, but the quenched layer H is provided only on a part of the entire length of the piston rod 3. Therefore, the length of the piston rod 3 has no effect on the range in which the quenching process is performed. Even if the entire length of the piston rod 3 is extremely long in order to increase the stroke of the hydraulic cylinder, the range in which the quenching is performed is limited. does not change. As a result, cost increase due to the partial quenching process can be suppressed to a minimum.

【0035】以上のように、部分焼き入れを行うことに
よって、ピストンロッド3を太径化させることなく、そ
のピストン2への連結部からある程度離れた位置に段差
2によるリング装着部3bを形成して、所望のクッシ
ョン特性を発揮するクッションリング11を装着できる
ことから、油圧ショベルにおいては、直径が制約される
バケットシリンダ27aにクッション装置を装着するこ
とも可能になる。バケットシリンダ27aはバケット2
7による掘削時に地面に食い込ませるために、極めて強
力な駆動力が必要となり、土砂をすくい上げる瞬間に
は、急激に負荷が解消されるから、短いサイクルで大き
な圧縮荷重と引っ張り荷重とがピストンロッドに作用す
る。また、地面の締め固めを行う際には、バケット27
により繰り返し頻繁に衝撃的な荷重を作用させる。従っ
て、バケットシリンダ27aにおけるピストンロッドに
は強い圧縮及び引っ張り方向の力が極めて頻繁に作用
し、また同時に曲げ方向にも極めて大きな力が作用す
る。それにも拘らず、バケットシリンダ27aの直径に
は制約があるために、そのピストンロッドを太径化して
強度を向上させることはできない。このために、従来は
バケットシリンダ27aにはクッション装置を装着でき
ないとされていた。しかしながら、部分焼き入れを行っ
て、段差部分の強度を向上できることから、バケットシ
リンダ27aにもクッション装置を装着することができ
るようになり、油圧ショベルの作動時における低騒音
化、振動の抑制等に資するところは極めて大きい。
[0035] As described above, by performing a partial hardening, without the piston rod 3 is thick diameter, forming a ring mounting portion 3b due to the step D 2 to some extent away from the connecting portion to its piston 2 Since the cushion ring 11 exhibiting the desired cushion characteristics can be mounted, the hydraulic excavator can also mount the cushion device on the bucket cylinder 27a whose diameter is restricted. Bucket cylinder 27a is bucket 2
In order to cut into the ground at the time of excavation by 7, an extremely strong driving force is required, and at the moment of scooping up the earth and sand, the load is suddenly canceled, so that a large compressive load and a tensile load are applied to the piston rod in a short cycle. Works. Also, when compacting the ground, the bucket 27
And repeatedly apply a shocking load. Therefore, a strong compression and pulling force acts very frequently on the piston rod of the bucket cylinder 27a, and at the same time, a very large force acts on the bending direction. Nevertheless, since the diameter of the bucket cylinder 27a is restricted, it is not possible to increase the diameter of the piston rod to improve the strength. For this reason, conventionally, it has been considered that the cushion device cannot be attached to the bucket cylinder 27a. However, since the strength of the stepped portion can be improved by performing the partial quenching, the cushion device can also be mounted on the bucket cylinder 27a, and the noise can be reduced during the operation of the excavator, and the vibration can be suppressed. The benefits are huge.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、クッシ
ョンリングを装着するために設けられるピストンロッド
の段差の箇所に部分焼き入れを行うことによって、その
部位の強度を向上させるようにしているから、ピストン
ロッドを必要以上に太径化したり、また格別大掛かりな
熱処理を行うことなく、この段差の強度が増してピスト
ンロッドの耐久性を良好に保つことができる等の効果奏
する。
As described above, according to the present invention, the strength of the piston rod provided for mounting the cushion ring is improved by partially quenching the step at the step. Therefore, the effect of increasing the strength of the step and maintaining the durability of the piston rod can be achieved without increasing the diameter of the piston rod more than necessary or performing particularly large heat treatment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示すピストンロッドの要部
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a piston rod showing an embodiment of the present invention.

【図2】油圧シリンダの全体構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an entire configuration of a hydraulic cylinder.

【図3】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。
FIG. 3 is a sectional view of a main part of a hydraulic cylinder provided with a cushion device according to a conventional technique.

【図4】クッション装置付き油圧シリンダが用いられる
機械の一例としての油圧ショベルの全体構成図である。
FIG. 4 is an overall configuration diagram of a hydraulic shovel as an example of a machine using a hydraulic cylinder with a cushion device.

【図5】ピストンロッドに作用する力を示す説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a force acting on a piston rod.

【図6】ピストンロッドに形成される2つの段差に作用
する応力線図である。
FIG. 6 is a stress diagram acting on two steps formed on the piston rod.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリンダ 2 ピスト
ン 3 ピストンロッド 4 ボトム
室 5 ロッド室 7,8 作
動油流路 11 クッションリング 12 クッ
ション流路 H 部分焼き入れ層 C 曲面部 R 水平面 V 垂直壁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylinder 2 Piston 3 Piston rod 4 Bottom chamber 5 Rod chamber 7, 8 Hydraulic oil flow path 11 Cushion ring 12 Cushion flow path H Partially hardened layer C Curved surface part R Horizontal plane V Vertical wall

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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、このピストンの伸
長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、前記シリンダにクッション流路を形成し、また
前記ピストンロッドの途中位置に段差を設けることによ
り小径のリング挿嵌部を形成して、このリング挿嵌部に
クッションリングを遊嵌状態に装着し、このクッション
リングには前記ピストンと当接した時に、このクッショ
ンリングの内面からシリンダ内に通じる流路を形成した
ものにおいて、前記ピストンロッドには、前記段差を形
成する部位にその全周にわたって部分焼き入れ層を形成
する構成としたことを特徴とするクッション装置付き油
圧シリンダ。
A piston connected to a piston rod is slidably mounted in a cylinder, and a cushion flow path is formed in the cylinder in order to exert a cushioning action near a stroke end on an extension side of the piston. A small-diameter ring insertion portion is formed by providing a step at an intermediate position of the piston rod, and a cushion ring is loosely fitted to the ring insertion portion. When abutting, a flow path communicating from the inner surface of the cushion ring to the inside of the cylinder is formed, and the piston rod has a configuration in which a partially quenched layer is formed over the entire circumference of a portion where the step is formed. A hydraulic cylinder with a cushion device.
【請求項2】 前記ピストンロッドの段差により形成さ
れる垂直壁から小径側の外周面への移行部に凹状に湾曲
する曲面面を形成し、前記部分焼き入れ層は、この曲面
部から垂直壁にかけての部位に形成されていることを特
徴とする請求項1記載のクッション装置付き油圧シリン
ダ。
2. A curved surface that is concavely curved is formed at a transition from the vertical wall formed by the step of the piston rod to the outer peripheral surface on the smaller diameter side, and the partially quenched layer is formed by the vertical wall from the curved surface. The hydraulic cylinder with a cushion device according to claim 1, wherein the hydraulic cylinder is formed at a portion extending to the end.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2018180555A1 (en) * 2017-03-31 2018-10-04 住友重機械工業株式会社 Shovel

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