JPS626325Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ピストンのストロークエンドにおい
て、限られたスペースで４段階のクツシヨン作用
を行ないうるようにしたシリンダ装置に関するも
のである。

一般に、シリンダ装置は重量物を動かすもので
あるが、急速に動かすと大きな慣性エネルギが生
じ、それがシリンダ装置のロツドを介してピスト
ンに伝わる。慣性エネルギによつて生じた力はス
トロークエンドにおいて吸収しなくてはならない
が、この力を十分に吸収しえないときにはシリン
ダ装置を破損する恐れがある。そこで、この種の
シリンダ装置にはピストンがストロークエンドに
おいてシリンダカバーに接触する前に慣性エネル
ギの大部分を吸収するためにシリンダカバーにク
ツシヨン装置が設けられている。

従来、この種のクツシヨン装置を備えたシリン
ダ装置として第１図乃至第３図に示すものが知ら
れている。即ち、図面においてシリンダ１の端面
にはヘツドカバー２とロツドカバー３とからなる
シリンダカバーが設けられている。ヘツドカバー
２には後述のクツシヨン部材が嵌入する穴４、該
穴４と同軸でかつ該穴４よりも大径の通路５、該
通路５と連通する給排ポート６が形成され、同様
にロツドカバー３にも穴７、通路８、給排ポート
９が形成されている。前記ロツドカバー３にはロ
ツド１０が摺動可能に案内され、該ロツド１０に
はシリンダ１内を油室Ａ，Ｂに画成するピストン
１１がロツクナツト１２により固着して設けら
れ、該ピストン１１はシリンダ１内に摺動可能に
挿嵌されている。ピストン１１のヘツドカバー２
側端面にはロツクナツト１２を介してクツシヨン
部材１３が設けられ、またピストン１１のロツド
カバー３側端面には該ピストン１１に接して他の
クツシヨン部材１４が設けられている。ここで、
クツシヨン部材１３，１４はロツド１０、ピスト
ン１１等と一体加工されたクツシヨンプランジ
ヤ、または同心性確保のため、ロツド１０に挿嵌
されたゴムリングの外周に嵌着されたクツシヨン
リング等が用いられる。

このような従来技術によるシリンダ装置におい
て、例えば給排ポート９から通路８、穴７を介し
て油室Ｂに圧油が供給されると、ピストン１１は
縮小行程となつて高速で図中右方に変位し、クツ
シヨン行程に入り、クツシヨン部材１３は穴４に
嵌入する。この際、クツシヨン部材１３はテーパ
状となつているから、穴４に嵌入するにしたがつ
て油室Ａ内が高圧となり、ピストン１１に対する
抵抗となると共に、穴４の内周面と、クツシヨン
部材１３の外周面との間の環状絞り通路の通路面
積が絞られ、この絞り通路を流れる油液の流動抵
抗によつてピストン１１にクツシヨン作用を与え
る。一方、給排ポート６から、通路５、穴４を介
して油室Ａに圧油が供給され、ピストン１１が伸
長行程となつて図中左方に変位し、クツシヨン部
材１４が穴７に嵌入するときも、前述と同様にし
てクツシヨン作用を与える。

しかし、このようにして構成される従来技術に
よるシリンダ装置においては幾多の欠点があつ
た。即ち、第１にクツシヨン作用の大きさはクツ
シヨン部材１３の円筒部長さLcと穴４の絞り通
路長さLsとの関係で定まり、クツシヨン作用を
大きくするには前記Lc，Lsの距離を長くしなく
てはならず、シリンダ全体の長さが大となつてし
まう欠点があつた。逆に、限られた長さのシリン
ダではクツシヨン作用を犠牲にしなくてはならな
い欠点があつた。第２に、従来技術によるクツシ
ヨン特性は第３図中の曲線イに示す如く１段階の
クツシヨン特性で、所定の減速が行なわれた後は
クツシヨン行程内においてもクツシヨン作用は行
なわれず、ストロークエンドにおいてピストン１
１がシリンダカバーに衝突して該ピストン１１が
停止するものであるため、シリンダカバー２の加
速度特性は第３図中の曲線ロに示す如くストロー
クエンドで極めて高い加速度を示す。即ち、第３
図から明らかなように、従来技術によるクツシヨ
ン装置においてはシリンダカバーが慣性エネルギ
を吸収することとなり、ひいてはシリンダ装置を
早期に破損する原因となる欠点があつた。第３
に、ヘツドカバー２には軸方向に穴４と、該穴４
と接する通路５と、該通路５から半径方向に延び
る給排ポート６とが形成されているため、ヘツド
カバー２の軸方向長さが長くなつてしまう欠点が
あつた。また、ロツドカバー３についても同様の
欠点があつた。第４に、クツシヨン作用を与える
位置は穴４の内周面と、クツシヨン部材１３の外
周面との間の環状絞り通路のみであるため、該環
状絞り通路のクリアランス、油液の粘性がクツシ
ヨン性能に大きな影響を及ぼしてしまう欠点があ
つた。第５に、上記第４の欠点を除去し環状絞り
通路の同心性を維持するため、加工精度、組立精
度を高めなくてはならない欠点があつた。

本考案はこのような従来技術によるシリンダ装
置の欠点を改良したもので、以下これを第４図乃
至第１１図に示す実施例と共に説明する。

まず、第４図乃至第８図は本考案の第１の実施
例を示し、前述したもの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に、２１はピス
トン１１のヘツドカバー２側端面にロツクナツト
１２を介して設けられたクツシヨン部材で、該ク
ツシヨン部材２１は外周面が軸線方向に円筒状と
なつた円筒部２１Ａと、該円筒部２１Ａの先端に
形成され外周面がテーパ状円錐面となつたテーパ
部２１Ｂとから構成される。また、２２はヘツド
カバー２に形成され前記クツシヨン部材２１が嵌
入する有底状のクツシヨン室を示し、該クツシヨ
ン室２２は内周面が円筒状となつた円筒穴２２Ａ
と、該円筒穴２２Ａの奥所に位置し該円筒穴２２
Ａよりも小径となつて内周面が円筒状となつた小
径穴２２Ｂと、前記円筒穴２２Ａと小径穴２２Ｂ
との境界位置に形成された円環状の段差部２２Ｃ
とから形成される。

また、円筒穴２２Ａの長さLtとすると、該円
筒穴２２Ａの長さLtは円筒部２１Ａの長さLcと
ほぼ等しい長さに形成されており、該円筒穴２２
Ａのほぼ中間部位には給排ポート２３が開口して
いる。そして、クツシヨン部材２１がクツシヨン
室２２に嵌入するとき円筒部２１Ａ外周面と円筒
穴２２内周面との間には円環状の絞り通路Ｃが長
さLsにわたつて形成される（第４図参照）。クツ
シヨン部材２１が長さLsだけ進入した後、給排
ポート２３はクツシヨン部材２１の変位に伴つて
徐徐に開口面積が絞られる（第５図参照）。

また、クツシヨン部材２１の円筒部２１Ａが給
排ポート２３を閉塞した後、該クツシヨン部材２
１の進行に従つて円筒部２１Ａ外周面と円筒穴２
２Ａ内周面との間に円環状の絞り通路Ｄが形成さ
れ、クツシヨン部材２１とクツシヨン室２２との
間には油液が封じ込まれて準背圧室２４を形成す
る（第５図参照）。さらに、クツシヨン部材２１
が進入して、そのテーパ部２１Ｂが小径穴２２Ｂ
内に嵌入すると、該テーパ部２１Ｂ外周面と段差
部２２Ｃとの間にオリフイスＥが形成されると共
に、テーパ部２１Ｂと小径穴２２Ｂとの間に準背
圧室２４よりは高圧となつて油液が封じ込まれる
背圧室２５が形成される（第６図参照）。

このように構成されるシリンダ装置において、
従来技術のものと同様にロツドカバー３側の給排
ポート９に圧油が供給されると、ピストン１１は
図中右方に変位して縮小行程となる。クツシヨン
部材２１の円筒部２１Ａがクツシヨン室２２に嵌
入すると同時に油室Ａから給排ポート２３に流れ
る油液の流れが絞り通路Ｃによつて絞られ、この
際の油液の流動抵抗によつて減衰力を発生し、ク
ツシヨン作用が開始される。さらにクツシヨン部
材２１がクツシヨン室２２内に向け進入するに従
つて流動抵抗が増大し、ピストン１１の減速は大
となる。クツシヨン部材２１の円筒部２１Ａが絞
り通路長さLsだけストロークする間減速が継続
する。

次に、前述の状態からさらにクツシヨン部材２
１が変位すると、円筒部２１Ａによつて給排ポー
ト２３の開口面積が徐々に絞られ、テーパ部２１
Ｂが該給排ポート２３を通過すると開口面積は零
となる。この間、油液の流動抵抗は増大し、ピス
トン１１の減速も増大する。

次に、第５図に示す如くテーパ部２１Ｂが給排
ポート２３を通過すると絞り通路Ｄが形成される
と共にクツシヨン室２２内に準背圧室２４が形成
される。この準背圧室２４内の油液は絞り通路Ｄ
を介して給排ポート２３から排出されるだけであ
るから、該準背圧室２４内には所定圧の背圧を発
生し、ピストン１１に対する抵抗となると共に絞
り通路Ｄを流れる油液の流動抵抗により、ピスト
ン１１の減速はより増大する。

さらに、第６図に示す如くピストン１１がスト
ロークエンドに近づいて、クツシヨン部材２１の
テーパ部２１Ｂが小径穴２２Ｂに嵌入すると、小
径穴２２Ｂ内に背圧室２５が形成されると共に、
テーパ部２１Ｂと段差部２２Ｃとの間に円環状の
オリフイスＥが形成される。この結果、オリフイ
スＥの開口面積が絞られるに従つて背圧室２５内
は密閉室状態となつて背圧が高まり、ピストン１
１に対する抵抗はより大となつて減速も増大し、
同時に、背圧室２５内の油液がオリフイスＥを介
して絞り通路Ｄに流出するときの抵抗力によつて
最終段階のクツシヨン作用が与えられる。このと
き、オリフイスＥはオリフイス絞りとなるから、
油液の粘度、油温の影響を受けることがなく、ク
ツシヨン作用を与えることができる。

以上の点から、ピストン１１の速度と変位との
関係およびヘツドカバーの加速度は第７図のよう
に表わされ、また各室の圧力と変位との関係は第
８図のように表わされる。即ち、第６図において
曲線ハはクツシヨン特性を示し、点Ｑはクツシヨ
ン作用の開始時点、点Ｒはクツシヨン部材２１が
長さLsだけ進入し、給排ポート２３の閉塞を開
始する時点、点Ｓは給排ポート２３を完全に閉塞
し、絞り通路Ｄと準背圧室２４の形成を開始する
時点、点Ｔはテーパ部２１Ｂが小径穴２２Ｂに嵌
入し、オリフイスＥと背圧室２５の形成を開始す
る時点、点Ｕはピストン１１がストロークエンド
となつた位置を示し、また曲線ニはヘツドカバー
２の加速度特性を示す。また、第７図においてP₁
は油室Ｂ内圧力、P₂は油室Ａ内圧力、P₃は準背圧
室２４内圧力、P₃′は背圧室２５内圧力（圧力P₃
とP₃′は連続的に発生する）、P₄は給排ポート２３
の圧力を示す。そして、区間QRは油室Ａ内圧力
P₂が徐々に高まつて抵抗を与えると共に絞り通路
Ｃによつてピストン１１が減速される第１段階の
クツシヨン特性を示し、区間RSは前記クツシヨ
ン作用に加えて給排ポート２３が絞られることに
よつてピストン１１が減速される第２段階のクツ
シヨン特性を示し、区間STは絞り通路Ｄが形成
されると共に、準背圧室２４が形成されることに
よつて圧力P₃が徐々に高まりピストン１１が減速
される第３段階のクツシヨン特性を示し、さらに
TUはオリフイスＥが形成されるとと共に、背圧
室２５内の圧力P₃′が油室Ａ内の圧力P₂近傍まで
高まることによつてピストン１１が緩やかに停止
する第４段階のクツシヨン特性を示す。これ故、
前述した従来技術によるこの種のクツシヨン装置
の如く１段階のものと比較して４段階による良好
なクツシヨン特性を得ることができる。また、ヘ
ツドカバー２の加速度特性は曲線ニに示すように
殆んど変化がなく、該ヘツドカバー２に何ら衝撃
を与えることがない。

一方、前述の説明はヘツドカバー２側にクツシ
ヨン装置を設けた場合について述べたが、第９図
に示す第２の実施例のようにロツドカバー３側に
設けてもよいものである。即ち、第９図において
ピストン１１のロツドカバー３側には該ピストン
１１に接してクツシヨン部材３１が設けられ、該
クツシヨン部材３１は円筒部３１Ａとテーパ部３
１Ｂとから形成される。また、ロツドカバー３に
は前記クツシヨン部材３１が嵌入するクツシヨン
室３２が形成され、該クツシヨン室３２は円筒穴
３２Ａと、小径穴３２Ｂと、該円筒穴３２Ａと小
径穴３２Ｂとの境界位置に形成された段差部３２
Ｃとからなる。さらに、円筒穴３２Ａの中間部位
には給排ポート３３が開口している。

従つて、油室Ａに圧油が供給され、ピストン１
１が伸長行程となつて図中左方に変位し、クツシ
ヨン部材３１がクツシヨン室３２に嵌入したき
も、第７図に示す特性と同様に４段階のクツシヨ
ン特性を与えることができる。その他の作動につ
いては前述した縮小行程の場合と変るところがな
いので省略する。

さらに、第１０図および第１１図は本考案の第
３、第４の実施例を示し、第１の実施例と同一構
成要素には同一符号を付すものとするに、これら
各実施例の特徴はピストン１１が縮小行程から伸
長行程に移るとき、クツシヨン部材２１の抜け出
しを良好ならしめるように構成したものである。

即ち、第１０図に示す第３の実施例において
は、クツシヨン部材２１にテーパ溝４１を形成
し、該テーパ溝４１はクツシヨン部材２１の先端
に向つて溝を深くするようにしたものである。従
つて、縮小行程においてクツシヨン部材２１がク
ツシヨン室２２に嵌入するに従つて、テーパ溝４
１が浅くなり、減速が増大する。一方、ピストン
１１が伸長行程となると、給排ポート２３からの
油液はテーパ溝４１を介して背圧室２５に直ちに
供給され、第１の実施例の如くオリフイスＥのみ
を介して背圧室２５に油液を供給するのに比較
し、クツシヨン部材２１の抜け出しをスムーズに
行なうことができる。

次に、第１１図に示す第４の実施例において
は、給排ポート２３から油室Ａにのみ油液の流通
を許す逆止弁４２を設けると共に、給排ポート２
３から準背圧室２４にのみ油液の流通を許す逆止
弁４３を設けたことにある。従つて、給排ポート
２３に油液が供給され、ピストン１１が伸長行程
となつたとき、該給排ポート２３からの油液は逆
止弁４２，４３をそれぞれ介して油室Ａ、準背圧
室２４に供給されるから、第３の実施例と同様に
クツシヨン部材２１の抜け出しを良好ならしめる
ことができる。

本考案に係るシリンダ装置は以上詳細に述べた
如くであつて、下記各項の効果を奏する。

クツシヨン部材がクツシヨン室に嵌入すると
き、絞り通路Ｃによる第１段階のクツシヨン作
用と、給排ポートの開口面積を絞つていく第２
段階のクツシヨン作用と、絞り通路Ｄと準背圧
室による第３段階のクツシヨン作用と、クツシ
ヨン部材のテーパ部が小径穴に進入するときオ
リフイスＥと背圧室とを形成することによる第
４段階のクツシヨン作用によつて、多段的にク
ツシヨン特性を与えることができるから、従来
技術のように１段階のものと比較してピストン
を滑らかに減速することができ、しかもストロ
ークエンド時にシリンダに発生する高応力を下
げ、フイーリングのようなクツシヨン効果を得
ることができる。

ピストンは滑らかに減速されるから、従来技
術の如くストロークエンドでピストンがシリン
ダカバーに衝突することがなく、また第７図に
示す如くシリンダカバーの加速度特性は殆んど
変化しない。従つて、シリンダカバーやピスト
ンを破損する恐れがなく、ひいてはピストン装
置の寿命を延すことができる。

クツシヨン部材の進入に従つて絞り通路によ
る減速が２段階であり、給排ポートを閉塞した
後は絞り通路Ｄと準背圧室が形成されるから、
該絞り通路Ｄのクリアランスを大きくとること
ができ、しかもテーパ部が小径穴に嵌入した後
に形成されるオリフイスはオリフイス絞りとし
て作用するから、粘度、油温の影響を受けるこ
となくピストン速度を滑らかに安定して減速す
ることができる。

従来技術によるシリンダカバーと外形寸法を
変ることなく、より大きなクツシヨン効果を与
えることができ、またシリンダカバーの軸方向
寸法を短かくすることができる。

クツシヨン効果を大きくすることができるか
ら、従来技術のように同心性を高める必要がな
く、従つて加工精度、組立精度を低下させるこ
とができ、加工工数も低減させることができ
る。

クツシヨン部材にテーパ溝を形成し、または
背圧室にのみ油液の流通を許す逆止弁を設けれ
ば、クツシヨン部材の抜け出しを良好ならしめ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は従来技術によるシリンダ装
置を示し、第１図はその全体構成を示す縦断面
図、第２図は半断面とした第１図の部分拡大図、
第３図はクツシヨン特性およびシリンダカバーの
加速度特性を示す線図、第４図乃至第９図は本考
案の第１の実施例を示し、第４図乃至第６図はそ
れぞれ異なる作動状態を示すヘツドカバー側の部
分縦断面図、第７図はクツシヨン特性およびシリ
ンダカバーの加速度特性を示す線図、第８図は各
室の圧力特性を示す線図、第９図は本考案の第２
の実施例を示すロツドカバー側の部分縦断面図、
第１０図および第１１図は本考案の第３、第４の
実施例を示すヘツドカバー側の部分縦断面図であ
る。 １……シリンダ、２……ヘツドカバー、３……
ロツドカバー、１０……ロツド、１１……ピスト
ン、２１，３１……クツシヨン部材、２１Ａ，３
１Ａ……円筒部、２１Ｂ，３１Ｂ……テーパ部、
２２，３２……クツシヨン室、２２Ａ，３２Ａ…
…円筒穴、２２Ｂ，３２Ｂ……小径穴、２２Ｃ，
３２Ｃ……段差部、２３，３３……給排ポート、
２４……準背圧室、２５……背圧室、Ａ，Ｂ……
室、Ｃ，Ｄ……絞り通路、Ｅ……オリフイス。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダ内にはロツドを有するピストンを摺動
   可能に設け、該ピストン端面に接してまたは端面
   近傍に円筒部と、該円筒部先端に形成されたテー
   パ部とからなるクツシヨン部材を設け、前記シリ
   ンダを施蓋するシリンダカバーの少くとも一側に
   は前記クツシヨン部材が嵌入する有底状のクツシ
   ヨン室を設け、該クツシヨン室は前記円筒部が嵌
   入する円筒穴と、該円筒穴の奥所に位置し前記ク
   ツシヨン部材のテーパ部が嵌入する小径穴と、該
   小径穴と円筒穴との境界位置に形成された段差部
   とから形成し、しかも前記クツシヨン室の円筒穴
   にはその中間部位に給排ポートを開口させるよう
   に構成してなるシリンダ装置。