JPS61119874A

JPS61119874A - シリンダ装置

Info

Publication number: JPS61119874A
Application number: JP23978484A
Authority: JP
Inventors: Hisayoshi Hashimoto; 橋本　久義; Morio Tamura; 田村　盛雄
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1984-11-14
Filing date: 1984-11-14
Publication date: 1986-06-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、油圧シリンダ、空圧シリン）゛として使用さ
れるシリンダ装置に関し、特にピストンロッドの軽量化
を図るようにしたシリンダ装置に関するものである。

〔従来技術〕

一般に、シリンダ装置は、アクチ為二一タの代表例とし
て各糧油空圧機器に使用されているが、かかるシリンダ
装置は両端が施蓋されたチ為−プと、該チューブ内を二
つの油室に画成するように該チ息−プ内に摺動可能に挿
嵌されたピストンと、一端が該ピストンに固着され、他
端が前記チ＆−グ外に突出したピストンロッドとからな
り丸軸方向９曲げ方向の荷重を受承する念め、前記ピス
トンロッドは金属材により形成されている。

このようなシリンダ装置として、従来第３図に示すもの
が知られている。

即ち、図面にお９て、ｌは例えば金ＩＡ製の筒体からな
るチューブで、該チェーｆｌの両端はへラドカバー２．
ロツドカバー３によって施蓋され、該ヘッドカバー２に
は給排ボート４とクッション部材嵌入穴５が形成され、
ａ　、　）ｌ）カバー３には給排ポート６が形成されて
いる。７はデ晶−グｌ内に摺動可能に挿嵌されたピスト
ンで、該ピストン７によりチムープｌ内は２つの油室Ａ
　、ＢＫ画成されている０８は中実な金属材からなるピ
ストンロットで、該ピストンロット８の一端はピストン
嵌合部８Ａとなってピストン７が嵌合され、該ピストン
嵌合部８Ａの先端側はねじ部８Ｂとなってピストン締付
用のナツト９が螺着でれ、さらにねじ部８Ｂの先端側は
ストロークエンドにおいてクッシ、ン部材嵌入穴５に嵌
入することによってクッシ、ン作用を与えるり、ショア
部材部８Ｃとなっている。一方、前記ピストンロッド８
の他端側はロッドカバー３から外部に突出し、その先端
には取付アイ１０が設けられている。

そして、給排ポート４．６のうち一方の給排ポート４に
流体を供給すると、室Ａ側が高圧と、なってピストン７
は図中左側に変位し、室Ｂ内の流体は給排ポート６から
排出され、逆に給排ポート６に流体を供給すると、ピス
トン７が図中右方に変位し、そのストロークエンドでは
り、シ、ン部材部８Ｃがり、シ、ン部材嵌入穴５に嵌入
し、所定のクッション作用を与えつつ減速するようにな
っている。

然るに、前述した従来技術によるシリンダ装置にあって
は、ピストンロッド８は中実な金属材、一般に鉄系金属
材によって形成されているため、次のような問題点がめ
った。第１に、ピストンロッドは金属材によって一体成
形されているため、重量が大となり、起動時、停止時の
過渡応答が大きくなって高精度な位置決めが困難である
という欠点がある。第２に、例えば高所作業車、油圧シ
胃ベル、油圧クレーン等の如くフロント部分（作業装置
〕を備えた建設・土工機械にあってはゲームシリンダ、
アームシリンダ等のシリンダ装置を使用するが、ピスト
ンロット８の重量が重いため７ｏント部分全体の重量が
重くなり、掘削、旋回等に大きな動力を必要とする欠点
がある。第３に、ピストンロッド８の重量が大きいため
、加工作業。

取扱い等に不便であるという欠点がある。

〔発明が解決しよ５とする問題点〕本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑みなされたも
ので、ピストンロットの重量を軽減することにより、シ
リンダ全体を軽量化しうるようにしたシリンダ装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、本発明のシリンダ装置が採
用する構成の特徴は、ピストンロットを軽量な芯材から
なる軸芯部材と、該軸芯部材の外周側く設けられた軽ｉ
ｔな強度材からなる強度負担層と、該強度負担層の外周
側に設けられた硬度材からなる硬化層とから構成したこ
とにある。

ここで、軸芯部材ｆｔ！成する軽ｔな芯材としては、金
屑製骨材を円筒状に組立ててなる骨材組立体、三次元セ
ラミック（内部に多数の気泡を含む多孔質セラミック）
等の無機質材、エンジニアリングプラスチック等の高性
能樹脂材、アルミニウム系軽金属材料等が使用式れる。

また、強度負担層となる強度材としては、炭素繊維、ガ
ラス繊維、アラミド繊維等の高強度繊維もしくはこれに
準する高強度繊維からなる糸状繊維または織布状（テー
プ状）繊維に、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬
化性樹脂を含浸させたものを、前記軸芯部材の外周にフ
ィラメントワインディング法またはテープワインディン
グ法により巻回し、熱硬化させることにより形成された
糸状繊維材料もしくは織布状繊維材料が使用される。

さらに、硬化層となる硬化材としては、酸化クロム、ア
ルミナ、ジルコニア等の被膜が用いられ、これらは溶射
、メ、キ、コーティング等の手段で形成される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図および第２図に基づき詳
細に述べる。なお、前述した従来技術と同一構成要素に
は同一符号を付し、その説明を省略する。

然るに、１１は本実施例によるピストンロット９を示し
、該ピストンロット１１は軽量な芯材からなる軸芯部材
１２と、該軸芯部材１２の外周側に設けられた軽量な強
度材からなる強度負担層１３と、該強度負担層１３の外
周側に設けられた硬度材からなる硬化層１４とから構成
されている。

ここで、軸芯部材１２は軽量な芯材が用いられ、当該芯
材としては例えば金属性骨材を円筒状に組立ててなる骨
材組立材、内部に多数の気泡を含む三次元セラミック、
エンジニアリングプラスチック、アルミニワム材等が適
用される。そして、前記芯材からなる軸芯部材１２はピ
ストンロッド１１のロッド本体を形成する大径部１２Ａ
と、該大径部１２Ａの一端側にこれよりも小径に形成さ
れ、ピストン嵌合部の芯材をなす中径部１２Ｂと、該中
径部１２Ｂの先端側にこれよりもさらに小径に形成され
、クッション部材部の芯材をなす小径部１２Ｃとから構
成され、これらは前述した各材料をもりて一体成形され
ている〇一方、強度負担層１３は前記軸芯部材１２の大径部１２
Ａ、中径部１２Ｂ、小径部１２Ｃの外周仰にそれぞれ大
径強度負担要部１３Ａ、中径強度負担層部１３Ｂ、小径
強度負担要部１３Ｃとして形成される。そして、前記各
強度負担要部１３Ａ〜１３Ｃは、熱硬化性樹脂を含浸さ
せた軽量な強度材からなる糸状繊維材料を、軸芯部材１
２０大径部１２Ａ、中径部１２Ｂ、小径部１２Ｃに例え
ばフィラメントワインディング法により一定巻角で所定
の厚みに交差巻付けし、その後熱硬化させることにより
形成される。ここで、前記糸状繊維材料としては、例え
ば炭素繊維、がラス繊維、アラミド繊維等の軽量な強度
材が使用され、該糸状繊維材料に含浸された熱硬化性樹
脂としては、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の
樹脂材が使用される。

さらに、硬化層１４は前記強度負担層１３の各強度負担
要部１３Ａ−１３０の外周側に大径硬化層１４Ａ、中径
硬化層１４Ｂ、小径硬化層１４ｃとして形成されると共
に、軸芯部材１２の大径部１２Ａと中径部１２Ｂの段部
、中径部１２Ｂと小径部１２Ｃの段部に段部硬化層１４
Ｄ、１４にとしてそれぞれ形成され、かつ小径部１２Ｃ
および小径強度負担層１００端面に端面硬化層１４Ｆと
して形成され、全周にわたって被覆層となっている。こ
こで、硬化層１４としては、強度負担層１３の外周に溶
射、メ、中、コーティング等の手段で形成された酸化ク
ロム、アルミナ、ジルコニア等の被膜が適用される。

かくして、硬化層１４の中径硬化層１４Ｂ外周面がピス
トン嵌合部となってピストン７が嵌合され、核中径硬化
層１４Ｂに形成したねじ部１５にピストン締付用ナツト
９を螺着することによりピストン７ｔ−固着している。

また、硬化層１４の小径硬化層１４Ｃの外周面はクッシ
璽ン部材となってクッション部材嵌入穴５に嵌入し、ス
トロークエンドでり、ジョン作用を与えるようになって
いる。

本実施例は前述のように構成されるが、次にぎストンロ
ッド１１の製造方法について述べる。

まず、軽量な芯材、例えば三次セラミックによって軸芯
部材１２を成形する。この軸芯部材１２は大径部１２Ａ
、中径部１２Ｂ、小径部１２Ｃからなる図示の如き形状
に構成される。

次に、軸芯部材１２０大径部１２Ａ、中径部１２Ｂ、小
径部１２Ｃの各外周に、熱硬化性樹脂を含浸させた糸状
繊維材料をフィラメントワインディング法により所定の
巻角で交差巻付けし、必要な厚みに仕上げる。この後、
前述のように巻回された糸状繊維材料を熱硬化させるた
め、軸芯部材１２と一緒に硬化炉に入れ、含浸されてい
る熱硬化性樹脂を硬化させる。これＫより、軸芯部材１
２と強度負担層１３とが一体化され、該軸芯部材１２０
強度を高めることができる。

さらに、前述のように形成された軸芯部材１２と強度負
担層１３との一体化物の外周全体にわたり硬化層１４を
形成する。この硬化層１４の形成に際しては溶射、メ、
キ、コーティング等の手段が用いられ、例えばクロムメ
、ギ被膜、アルミナ被膜、ジルコニア被膜等として構成
される。

かくして、前述のように製造されたピストンロッＩ’ｌ
ｌにピストン７を嵌合し、ねじ部１５にナツト９を締着
する。そして、ピストン７とピストンロッド１１の組立
体をチ為−プ１内に挿入し、該チ為−プ・１０両端とへ
、ドカパー２１口、ドカパー３を溶接すればよい。

本実施例は前述のように製造されるが、シリンダ装置と
しての作動は従来技術のものと格別質わるところがない
。

然るに、本実施例によればピストンロッド１１としての
強度は主として強度負担層１３で負担し、シール作用、
摺動作用等に必要な硬度、および耐食性、耐摩耗性等は
硬化層１４で負担する。従って、強度負担の少ない中央
部分は軽量す軸芯部材１２を使用し、最大限の軽量化を
図るようになっている。この結果、ピストン−ラド１１
全体としての軽量化を図ることができ、過渡応答性を高
めることができると共に、シリンダの起動、停止を円滑
に行なうことができ、しかも建設・土木機械のフロント
として使用する場合にも小さな動力で足らすことができ
る。

本発明の実施例は以上の如くであるが、実施例では強度
負担層１３の成形方法として糸状繊維材料を用いたフィ
ラメントワインディング法を例に挙げたが、テープワイ
ンディング法を用いてもよい。即ち、テープワインディ
ング法とした場合には、糸状繊維材料に代えて、織布状
ないしテープ状の繊維材料に熱硬化性樹脂を含浸させた
ものを、軸芯部材１２に巻回すればよい。

また、実施例では、軸芯部材１２の大径部１２Ａと中径
部１２Ｂとの間の段部には強度負担層を形成していない
が、北部にも強度負担層を形成し、ピストンロッド１１
に対する径方向の強度をさらに高める構成としてもよい
。

さらに、実施例ではピストンロッド１１の先端側にり、
７．７部材を形成し、ストロークエンドにおいてクッシ
、ン部材嵌入穴５に嵌入させる構成としたが、必ずしも
このような構成とする必要がないことは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明に係るシリンダ装置は以上詳細に述べた如くであ
って、ピストンロッドの重量を軽量化することができる
から、シリンダ装置全体としての重量を軽量化すること
ができる。従って、シリンダ装置の過渡応答性を高め、
起動、停止を円滑ならしめることができると共に、油圧
ショベル等の建設・土工機械のフロントに使用する場合
、フロントの軽量化を達成し、小さな動力で掘削、旋回
動作を行なわせることができる。さらに、ピストンロッ
ドの軽量化により、シリンダ装置の取扱いが簡単となる
等、幾多の優れた効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例に係り、第１図は
シリンダ装置の縦断面図、第２図は第１図中の要部拡大
図、第３図は従来技術によるシリン／装置の縦断面図で
ある。１・・・チューブ、２・・・ヘッドカバー、３・・・ロ
ッドカバー、４，６・・・給排ポート、７・・・ピスト
ン、１１・・・ピストンロッド、１２・・・軸芯部材、
１３・・・強度負担層、１４・・・硬化層、１５・・・
ねじ部。

Claims

【特許請求の範囲】

両端が施蓋されたチューブと、該チューブ内を二つの油
室に画成するように該チューブ内に摺動可能に挿嵌され
たピストンと、一端が該ピストンに固着され、他端が前
記チューブ外に突出したピストンロッドとからなるシリ
ンダ装置において、前記ピストンロッドを、軽量な芯材
からなる軸芯部材と、該軸芯部材の外周側に設けられた
軽量な強度材からなる強度負担層と、該強度負担層の外
周側に設けられた硬度材からなる硬化層とから構成した
ことを特徴とするシリンダ装置。