KR20160145541A - 실린더 장치 - Google Patents

Abstract

실린더에 진퇴 가능하게 삽입된 피스톤 로드를 구비하는 실린더 장치이며, 피스톤 로드는, 실린더의 외부로 연장되는 로드부와, 로드부의 단부에 연결되어 실린더 내를 미끄럼 이동 가능하게 이동하는 피스톤을 갖고, 로드부는, 로드부의 내부에 형성되어 실린더의 피스톤측실과 연통하는 로드 내 공간과, 로드 내 공간과 실린더의 로드측실을 접속하는 제1 연통로와, 제1 연통로에 교환 가능하게 설치되는 오리피스 플러그를 갖고, 피스톤은, 오리피스 플러그의 일부를 덮도록 로드부에 연결된다.

Description

실린더 장치 {CYLINDER DEVICE}

본 발명은, 완충기나 액추에이터로서 사용되는 실린더 장치에 관한 것이다.

JP2005-227270A에는, 피스톤과, 피스톤이 미끄럼 이동 가능하게 장착되는 실린더를 구비하는 서스펜션 실린더가 개시되어 있다. 피스톤은, 바닥이 있는 통 형상의 피스톤 본체와, 피스톤 본체의 상부 외주측에 설치된 통 형상의 링 부재로 구성되어 있다.

피스톤 본체와 실린더의 사이에는, 환상의 캐비티가 마련되어 있다. 피스톤 본체에는, 소정 개수의 제1 오리피스가 주위 방향으로 이격되어 형성되어 있다. 각 제1 오리피스는, 피스톤 본체의 내부 공간과 캐비티를 연통하도록 형성되어 있다. 또한, 피스톤 본체에는, 제1 오리피스와는 길이 방향의 상이한 위치에, 소정 개수의 제2 오리피스가 주위 방향으로 이격되어 형성되어 있다. 각 제2 오리피스의 외측에는, 체크 볼이 설치되어 있다.

JP2005-227270A에 기재된 서스펜션 실린더에 있어서, 감쇠력을 조정 가능하도록, 제1 오리피스 대신에, 피스톤 본체의 오일 통로에 오리피스 플러그를 장착하는 것이 생각된다. 그 경우에는, 사용 중에 오리피스 플러그가 느슨해져, 피스톤 본체의 오일 통로로부터 탈락할 우려가 있다.

오리피스 플러그의 느슨해짐을 방지하기 위해, 피스톤 본체의 오일 통로 내에 오리피스 플러그의 저면이 접촉하는 시트면을 설치하고, 시트면에 대해 오리피스 플러그를 높은 체결 토크로 장착하는 것이 생각된다. 그러나, 이와 같이 구성한 경우에는, 피스톤 본체의 오일 통로의 구멍 가공이 복잡해진다.

본 발명은, 간편한 방법으로 오리피스 플러그의 탈락을 방지하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 실린더와, 당해 실린더에 진퇴 가능하게 삽입된 피스톤 로드를 구비하는 실린더 장치이며, 상기 피스톤 로드는, 상기 실린더의 외부로 연장되는 로드부와, 상기 로드부의 단부에 연결되어 상기 실린더 내를 미끄럼 이동 가능하게 이동하고, 상기 실린더 내를 피스톤측실과 로드측실로 구획하는 피스톤을 갖고, 상기 로드부는, 상기 로드부의 내부에 형성되어 상기 실린더의 상기 피스톤측실과 연통하는 로드 내 공간과, 상기 로드 내 공간과 상기 실린더의 상기 로드측실을 접속하는 제1 연통로와, 상기 제1 연통로에 교환 가능하게 설치되는 오리피스 플러그를 갖고, 상기 피스톤은, 상기 오리피스 플러그의 일부를 덮도록 상기 로드부에 연결된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 완충기의 단면도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 피스톤 로드의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 단면도이다.
도 4는 도 3의 부분 확대도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 부분 단면도로, 도 3과는 상이한 단면을 도시한다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 관한 실린더 장치에 대해 설명한다.

<제1 실시 형태>

본 제1 실시 형태에서는, 실린더 장치가 차량에 탑재되는 완충기(100)인 경우에 대해, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

완충기(100)는, 예를 들어 차량의 차체와 차축 사이에 개재 장착되고, 감쇠력을 발생시켜 차체의 진동을 억제하는 장치이다.

완충기(100)는, 통 형상의 실린더(1)와, 실린더(1)에 진퇴 가능하게 삽입된 피스톤 로드(2)를 구비한다. 본 실시 형태에서는, 완충기(100)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 실린더(1)가 상측, 피스톤 로드(2)가 하측으로 되는 방향으로 차량에 탑재된다.

피스톤 로드(2)는, 실린더(1)의 외부로 연장되는 로드부(11)와, 로드부(11)의 단부에 연결되어 실린더(1) 내를 미끄럼 이동 가능하게 이동하는 피스톤(12)을 구비한다.

실린더(1) 내는 피스톤(12)에 의해 피스톤측실(13)과 로드측실(14)로 구획되고, 피스톤측실(13)과 로드측실(14)에는 작동 유체로서의 작동유가 봉입된다. 또한, 실린더(1) 내에는, 실린더(1)에 대한 피스톤 로드(2)의 진입 및 퇴출에 수반되는 실린더(1) 내의 용적 변화를 이용하여 스프링 작용을 얻기 위한 가스가 봉입된다.

실린더(1)의 단부에는, 피스톤 로드(2)의 로드부(11)가 미끄럼 이동 가능하게 삽입 관통하는 실린더 헤드(3)가 설치된다. 실린더 헤드(3)는, 원통 형상의 본체부(3a)와, 본체부(3a)와 비교하여 대직경인 플랜지부(3b)를 갖는다. 실린더 헤드(3)는, 플랜지부(3b)가 볼트(4)에 의해 실린더(1)의 단부에 체결됨으로써, 실린더(1)에 고정된다. 실린더 헤드(3)의 본체부(3a)의 내주면에는, 로드부(11)의 외주면에 미끄럼 접촉하는 시일 부재(7)나 더스트 시일(8)이 설치된다.

실린더(1)에 있어서의 실린더 헤드(3)의 반대측의 단부에는, 보텀 부재(5)가 접합된다. 보텀 부재(5)는, 완충기(100)를 차량에 장착하기 위한 장착부(5a)를 갖는다.

로드부(11)는 원통 형상 부재이며, 내부에 실린더(1)의 피스톤측실(13)과 연통하는 로드 내 공간으로서의 로드 내실(16)을 갖는다. 로드부(11)는, 로드 내실(16)과 실린더(1)의 로드측실(14)을 접속하는 제1 연통로(18) 및 제2 연통로(19)와, 제1 연통로(18)에 교환 가능하게 설치되고 통과하는 작동유에 대해 저항을 부여하여 감쇠력을 발생하는 오리피스 플러그(20)와, 제2 연통로(19)에 설치되고 로드 내실(16)로부터 로드측실(14)로의 작동유의 흐름만을 허용하는 역지 밸브(21)를 구비한다.

로드부(11)에 있어서의 실린더(1)로부터 연장되는 측의 단부에는, 로드 헤드(6)가 설치된다. 로드부(11)에 있어서의 피스톤(12)측의 개구 단부는 피스톤측실(13)에 연통되고, 피스톤(12)과 반대측의 개구 단부는 로드 헤드(6)에 의해 밀봉된다. 이와 같이, 로드 내실(16)은, 일단부가 피스톤측실(13)에 연통됨과 함께, 타단부가 로드 헤드(6)에 의해 밀봉된다.

로드 헤드(6)는, 피스톤 로드(2)보다 대직경으로 형성되고 완충기(100)의 수축 작동 시의 스트로크 엔드를 규정하는 스토퍼부(6a)와, 완충기(100)를 차량에 장착하기 위한 장착부(6b)를 갖는다. 스토퍼부(6a)에는, 완충기(100)의 수축 작동 시에 스트로크 엔드에서의 실린더 헤드(3)와 로드 헤드(6)의 충돌을 방지하는 환상의 쿠션 링(10)이 설치된다.

완충기(100)가 수축 작동하였을 때에는, 피스톤측실(13) 및 로드 내실(16)의 압력이 상승하여 역지 밸브(21)가 개방되므로, 피스톤측실(13) 및 로드 내실(16)의 작동유는 오리피스 플러그(20) 및 역지 밸브(21)를 통해 로드측실(14)에 유입된다. 한편, 완충기(100)가 신장 작동하였을 때에는, 로드측실(14)의 압력이 상승하여 역지 밸브(21)가 페쇄되므로, 로드측실(14)의 작동유는 오리피스 플러그(20)만을 통해 피스톤측실(13) 및 로드 내실(16)에 유입된다. 이와 같이, 완충기(100)가 발생하는 감쇠력은, 신장 작동 시의 쪽이 수축 작동시보다 커진다. 이에 의해, 차량이 노면상의 돌기부에 올라탄 것과 같은 경우에는, 완충기(100)는 비교적 원활하게 수축 작동하고, 그 후, 신장 작동할 때에 큰 감쇠력을 발생하여, 노면으로부터 차체에 입력되는 진동을 효과적으로 감쇠시킨다.

이하에서는, 오리피스 플러그(20) 및 역지 밸브(21)에 대해 상세하게 설명한다.

제1 연통로(18)와 제2 연통로(19)는, 로드부(11)의 내외주면에 개구부를 갖고, 직경 방향으로 관통하여 형성된다. 제1 연통로(18)와 제2 연통로(19)는, 로드부(11)의 축방향으로는 대략 동일한 위치에 형성되고, 로드부(11)의 주위 방향으로는 상이한 위치에 형성된다.

제1 연통로(18)는, 그 내경이 균일하게 형성된다. 제1 연통로(18)의 내주면에는, 로드부(11)의 외주면측에 암나사(18a)가 형성되는 한편, 로드부(11)의 내주면측에는 암나사가 형성되지 않는다.

오리피스 플러그(20)는, 외주면에 형성되고 제1 연통로(18)의 암나사(18a)와 나사 결합하는 수나사(20a)와, 작동유의 흐름을 교축하는 오리피스부(20b)를 갖는다. 오리피스 플러그(20)는, 제1 연통로(18) 내에 나사 결합하여 체결되고, 오리피스 플러그(20)가 발생하는 감쇠력은 오리피스부(20b)의 직경에 따라 정해진다.

제2 연통로(19)는, 로드부(11)의 외주면에 개구되는 대직경부(19a)와, 로드부(11)의 내주면에 개구되고 대직경부(19a)와 비교하여 소직경인 소직경부(19b)를 갖는다. 역지 밸브(21)는, 대직경부(19a)와 소직경부(19b)의 사이에 형성된 환상의 시트면(21a)과, 대직경부(19a) 내에 수용되고 소직경부(19b)의 내경보다 큰 직경을 갖는 볼(21b)을 갖는다. 대직경부(19a)측의 압력이 소직경부(19b)측의 압력보다 큰 경우에는, 볼(21b)이 시트면(21a)에 착좌하여 대직경부(19a)측으로부터 소직경부(19b)측으로의 작동유의 흐름이 차단된다. 한편, 소직경부(19b)측의 압력이 대직경부(19a)측의 압력보다 큰 경우에는, 볼(21b)이 시트면(21a)에서 이격되어, 소직경부(19b)측으로부터 대직경부(19a)측으로의 작동유의 흐름이 허용된다.

피스톤(12)은 원통 형상 부재이며, 로드부(11)에 체결되는 체결부(25)와, 로드부(11)의 외주면을 따라 설치되는 링부(26)를 구비한다. 체결부(25)의 내경은 로드부(11)의 내경과 대략 동일하고, 링부(26)의 내경은 로드부(11)의 외경과 대략 동일하다. 이와 같이, 체결부(25)의 내경은, 링부(26)의 내경과 비교하여 소직경으로 형성된다. 이에 의해, 피스톤(12)의 내주에는, 체결부(25)와 링부(26)의 경계에, 직경 방향으로 편평한 환상 단부면(27)이 형성된다. 한편, 체결부(25)의 외주면과 링부(26)의 외주면은 동일하며 연속해서 형성된다. 즉, 피스톤(12)의 외경은 축방향으로 균일하다. 단, 피스톤(12)의 외경은 축방향으로 균일할 필요는 없다.

체결부(25)에는, 축방향을 따라 형성되고 환상 단부면(27)에 개구되는 체결 구멍(25a)이 형성된다. 체결 구멍(25a)은, 주위 방향으로 소정 간격을 두고 복수 형성된다. 로드부(11)에도, 축방향을 따라 형성되고 단부면(11a)에 개구되는 체결 구멍(11b)이 형성된다. 체결 구멍(11b)은, 주위 방향으로 체결 구멍(25a)과 동일한 간격을 두고 복수 형성된다.

피스톤(12)을 로드부(11)에 연결할 때에는, 피스톤(12)의 환상 단부면(27)과 로드부(11)의 단부면(11a)이 접촉할 때까지 피스톤(12)의 링부(26) 내에 로드부(11)를 삽입시켜, 체결 구멍(25a)과 체결 구멍(11b)을 일치시킨다. 이 상태에서, 볼트(29)를 체결 구멍(25a)으로부터 체결 구멍(11b)에 걸쳐 체결한다. 이와 같이 하여, 피스톤(12)은 로드부(11)에 고정된다.

피스톤(12)이 로드부(11)에 연결된 상태에서는, 피스톤(12)의 링부(26)는 제1 연통로(18)에 있어서의 로드부(11)의 외주면의 개구부의 일부를 폐쇄한다. 즉, 피스톤(12)은, 제1 연통로(18)에 있어서의 로드부(11)의 외주면의 개구부의 일부를 폐쇄하도록 로드부(11)에 연결된다. 이와 같이, 피스톤(12)은, 링부(26)가 오리피스 플러그(20)의 일부를 덮도록 로드부(11)에 연결된다. 이에 의해, 오리피스 플러그(20)가 제1 연통로(18)로부터 로드측실(14)로 탈락하는 것이 방지된다. 제1 연통로(18)의 내주면에 있어서의 로드부(11)의 내주면측에는 암나사가 형성되어 있지 않으므로, 오리피스 플러그(20)가 로드 내실(16)로 탈락하는 일도 없다. 이와 같이, 로드부(11)에 연결되는 피스톤(12)에 의해, 오리피스 플러그(20)의 탈락을 방지할 수 있다.

또한, 피스톤(12)이 로드부(11)에 연결된 상태에서는, 피스톤(12)의 링부(26)는 제2 연통로(19)에 있어서의 로드부(11)의 외주면의 개구부의 일부를 폐쇄한다. 즉, 피스톤(12)은 링부(26)가 역지 밸브(21)의 일부를 덮도록 로드부(11)에 연결된다. 이에 의해, 역지 밸브(21)의 볼(21b)이 제2 연통로(19)로부터 로드측실(14)로 탈락하는 것이 방지된다. 볼(21b)은, 그 직경이 제2 연통로(19)의 소직경부(19b)의 내경보다 크기 때문에, 로드 내실(16)로 탈락하는 일도 없다. 이와 같이, 로드부(11)에 연결되는 피스톤(12)에 의해, 역지 밸브(21)의 탈락도 방지할 수 있다.

오리피스 플러그(20) 및 역지 밸브(21)의 탈락을 방지하기 위해서는, 피스톤(12)의 링부(26)의 축방향 길이를 적절하게 설정할 필요가 있다. 구체적으로는, 링부(26)의 축방향 길이는, 링부(26)의 선단부가 오리피스 플러그(20)의 일부에 겹치면서, 오리피스부(20b)의 유로를 감소시키지 않도록 설정함과 함께, 또한 역지 밸브(21)의 볼(21b)이 제2 연통로(19)의 대직경부(19a)로부터 탈락하지 않도록 설정할 필요가 있다.

오리피스 플러그(20)를 교환하기 위해서는, 볼트(29)를 풀어 제거하여 피스톤(12)과 로드부(11)의 고정을 해제하고, 피스톤(12)을 로드부(11)로부터 제거한다. 이에 의해, 오리피스 플러그(20)의 단부면이 제1 연통로(18)에 있어서의 로드부(11)의 외주면의 개구부에 노출된다. 이 상태에 있어서, 로드부(11)의 외주면측으로부터 오리피스 플러그(20)에 공구를 장착하여 오리피스 플러그(20)를 회전시킴으로써, 제1 연통로(18)로부터 오리피스 플러그(20)를 제거한다. 그리고, 원하는 직경의 오리피스부(20b)를 갖는 오리피스 플러그(20)를, 공구를 사용하여 제1 연통로(18)에 체결한다.

이와 같이, 오리피스 플러그(20)의 교환은, 피스톤(12)을 로드부(11)로부터 제거하고, 제1 연통로(18)에 나사 결합하여 체결된 오리피스 플러그(20)를, 공구를 사용하여 교환함으로써 행해진다. 이와 같이 하여, 오리피스부(20b)의 직경이 상이한 오리피스 플러그(20)로의 교환은 간단하게 행할 수 있으므로, 완충기(100)가 발생하는 감쇠력을 간단하게 조정할 수 있다.

이상의 제1 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 효과를 발휘한다.

로드 내실(16)과 로드측실(14)을 접속하는 제1 연통로(18)를 로드부(11)에 설치하고, 제1 연통로(18)를 흐르는 작동유를 교축함으로써 감쇠력을 발생시키는 구조의 완충기(100)에 있어서, 본 실시 형태에서는 제1 연통로(18)에 교환 가능하게 오리피스 플러그(20)가 설치되므로, 원하는 감쇠력 특성을 얻을 수 있다. 또한, 피스톤(12)은 오리피스 플러그(20)의 일부를 덮도록 로드부(11)의 단부에 연결되므로, 진동에 의해 오리피스 플러그(20)가 느슨해져, 탈락하는 것이 방지된다. 이와 같이, 간편한 방법으로 오리피스 플러그(20)의 탈락을 방지할 수 있다.

또한, 오리피스 플러그(20)는 피스톤(12)에 의해 탈락이 방지되므로, 오리피스 플러그(20)를 로드부(11)에 장착하는 것에 있어서, 나사 고정제나 코킹 등의 느슨해짐 방치 처치가 불필요해진다. 느슨해짐 방지 처치가 불필요해지는 결과로서, 오리피스 플러그(20)의 교환을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.

또한, 오리피스 플러그(20)의 느슨해짐을 방지하기 위해, 오리피스 플러그(20)를 높은 체결 토크로 체결하기 위한 시트면을 제1 연통로(18) 내에 설치할 필요가 없으므로, 제1 연통로(18)는 내경을 균일하게 가공하여 암나사(18a)를 형성하는 것만으로 구성할 수 있다. 이와 같이, 제1 연통로(18)의 가공은 용이해진다.

또한, 제1 연통로(18)의 내경이 균일하고 교축부가 존재하지 않으므로, 오리피스 플러그(20)의 오리피스부(20b)만으로 감쇠 작용이 발휘된다. 따라서, 작동유의 점성의 영향을 받기 어렵기 때문에, 점성 변화에 대한 감쇠력 특성의 변화를 작게 할 수 있어, 감쇠력의 조정을 행하기 쉽다.

이하에, 본 제1 실시 형태의 변형예에 대해 설명한다.

(1) 오리피스 플러그(20)를 복수 설치하도록 해도 된다. 이 경우에는, 제1 연통로(18)는, 로드부(11)의 주위 방향으로 복수 형성되고, 각 제1 연통로(18)에 오리피스 플러그(20)가 체결된다. 피스톤(12)은, 각 오리피스 플러그(20)의 일부를 덮도록 로드부(11)에 연결된다.

(2) 상기 실시 형태에서는, 오리피스 플러그(20)는 제1 연통로(18)에 나사 결합하여 체결되는 구성이다. 이 대신에, 오리피스 플러그(20)를 제1 연통로(18)에 압입해도 된다.

(3) 상기 실시 형태에서는, 제1 연통로(18)는 내경이 균일하게 형성되는 구성이다. 이 대신에, 로드 내실(16)로의 오리피스 플러그(20)의 탈락을 방지하기 위해, 제1 연통로(18)에 있어서의 로드 내실(16)측의 내경을 약간 작게 하도록 해도 된다.

(4) 상기 실시 형태에서는, 완충기(100)는 실린더(1) 내에 봉입된 가스에 의해 스프링 작용을 얻는 구성이다. 이 대신에, 완충기(100)와는 별체로, 차체와 차륜 사이에 현가 스프링을 설치하도록 해도 된다.

(5) 상기 실시 형태에서는, 피스톤(12)은 볼트(29)에 의해 로드부(11)에 고정되는 구성이다. 이 대신에, 피스톤(12)을 로드부(11)의 외주에 나사에 의해 고정하도록 해도 된다.

<제2 실시 형태>

본 제2 실시 형태에서는, 실린더 장치가 유체압 공급원으로부터 공급되는 작동 유체에 의해 신축 작동하여 부하를 구동하는 액추에이터(200)인 경우에 대해, 도 3∼도 5를 참조하여 설명한다.

액추에이터(200)는, 예를 들어 유압 셔블에 탑재되는 버킷 실린더로서 사용되고, 액추에이터(200)가 신축 작동함으로써 유압 셔블의 버킷이 회동한다.

액추에이터(200)는, 통 형상의 실린더(31)와, 실린더(31)에 진퇴 가능하게 삽입된 피스톤 로드(32)를 구비한다.

피스톤 로드(32)는, 실린더(31)의 외부로 연장되는 로드부(41)와, 로드부(41)의 단부에 연결되어 실린더(1) 내를 미끄럼 이동 가능하게 이동하는 피스톤(42)을 구비한다.

실린더(31) 내는 피스톤(42)에 의해 피스톤측실(43)과 로드측실(44)로 구획되고, 피스톤측실(43)과 로드측실(44)에는 작동 유체로서의 작동유가 봉입된다. 피스톤측실(43)과 로드측실(44)은, 전환 밸브를 통해 유압 공급원으로서의 유압 펌프 또는 탱크에 접속된다. 피스톤측실(43) 및 로드측실(44) 중 한쪽이 유압 펌프에 접속된 경우에는, 다른 쪽이 탱크에 접속된다. 액추에이터(200)는, 유압 펌프로부터 피스톤측실(43) 또는 로드측실(44)로 작동유가 유도되어 피스톤 로드(32)가 축방향으로 이동함으로써 신축 작동한다.

실린더(31)의 단부에는, 피스톤 로드(32)의 로드부(41)가 미끄럼 이동 가능하게 삽입 관통하는 실린더 헤드(33)가 설치된다. 실린더 헤드(33)는, 원통 형상의 본체부(33a)와, 본체부(33a)와 비교하여 대직경인 플랜지부(33b)를 갖는다. 실린더 헤드(33)는, 플랜지부(33b)가 볼트(34)에 의해 실린더(31)의 단부에 체결됨으로써 실린더(31)에 고정된다. 실린더 헤드(33)의 본체부(33a)의 내주면에는, 로드부(41)의 외주면에 미끄럼 접촉하는 시일 부재(37), 더스트 시일(38) 및 베어링(39)이 설치된다.

실린더(31)에 있어서의 실린더 헤드(33)의 반대측의 단부에는, 보텀 부재(35)가 접합된다. 보텀 부재(35)는, 액추에이터(200)를 유압 셔블에 장착하기 위한 장착부(35a)를 갖는다.

로드부(41)는, 선단부에 형성된 소직경부(41a)와, 실린더 헤드(33)의 내주면에 미끄럼 접촉하고, 소직경부(41a)와 비교하여 직경이 큰 대직경부(41b)를 갖는다. 로드부(41)의 외주에는, 소직경부(41a)와 대직경부(41b)의 경계에, 직경 방향으로 편평한 환상의 숄더 단부면(41c)이 형성된다. 소직경부(41a)에는 수나사가 형성된다.

피스톤(42)은, 원통 형상 부재이며, 내주에 암나사가 형성되어 로드부(41)에 체결되는 체결부(57)와, 로드부(41)의 외주면을 따라 설치되는 링부(58)를 구비한다. 링부(58)의 내경은, 체결부(57)의 내경과 비교하여 대직경으로 형성된다. 이에 의해, 피스톤(42)의 내주에는, 체결부(57)와 링부(58)의 경계에, 직경 방향으로 편평한 환상 단부면(42c)이 형성된다.

피스톤(42)을 로드부(41)에 연결할 때에는, 피스톤(42)의 환상 단부면(42c)과 로드부(41)의 숄더 단부면(41c)이 접촉할 때까지, 피스톤(42)의 체결부(57)를 로드부(41)의 소직경부(41a)에 나사 결합시켜, 소정의 체결 토크로 피스톤(42)을 체결한다.

로드부(41)에 있어서의 실린더(1)로부터 연장되는 측의 단부에는, 로드 헤드(36)가 설치된다. 로드 헤드(36)에는, 액추에이터(200)를 유압 셔블에 장착하기 위한 장착부(36a)가 형성된다.

로드부(41)의 내부에는, 축유 통로(51)와 신유 통로(52)가 축방향으로 배열되어 형성된다. 신유 통로(52)는, 로드부(41)에 있어서의 피스톤(42)측의 단부면에 개구되어 형성되어, 피스톤측실(43)에 연통된다. 축유 통로(51)는, 로드부(41)에 있어서의 피스톤(42)측의 단부면에 개구되는 개구부가 플러그(53)에 의해 밀봉되어, 피스톤측실(43)에 연통되지 않는다. 로드부(41)의 피스톤(42)측에는, 일단부가 로드부(41)의 외주면에 개구됨과 함께, 타단부가 축유 통로(51)에 연통되는 메인 연통로(54)가 직경 방향으로 형성된다. 축유 통로(51)는 메인 연통로(54)를 통해 로드측실(44)에 연통된다. 축유 통로(51)가 청구항에 기재된 로드 내 공간에 상당한다.

로드부(41)의 로드 헤드(36)측에는, 로드부(41)의 외주면에 개구됨과 함께 축유 통로(51)와 신유 통로(52) 각각에 연통되는 급배 포트(55, 56)가 직경 방향으로 형성된다. 급배 포트(55, 56)에는 유압 배관이 접속되고, 그 유압 배관은 전환 밸브를 통해 유압 펌프 또는 탱크에 접속된다. 이와 같이, 2개의 급배 포트(55, 56)는, 피스톤 로드(32)의 선단부측에 형성되므로, 피스톤 로드(32)가 상측, 실린더(31)가 하측으로 되도록 액추에이터(200)를 장착함으로써, 급배 포트(55, 56)에 접속되는 유압 배관이 지면으로부터 멀어져, 유압 배관의 손상을 방지할 수 있다.

로드측실(44)이 축유 통로(51)를 통해 유압 펌프에 접속되고, 피스톤측실(43)이 신유 통로(52)를 통해 탱크에 접속되었을 때에는, 로드측실(44)에 작동유가 공급되고, 피스톤측실(43)의 작동유가 탱크로 배출된다. 이에 의해, 피스톤 로드(32)가 도 3 중 하측 방향으로 이동하여 액추에이터(200)는 수축 작동한다.

한편, 피스톤측실(43)이 신유 통로(52)를 통해 유압 펌프에 접속되고, 로드측실(44)이 축유 통로(51)를 통해 탱크에 접속되었을 때에는, 피스톤측실(43)에 작동유가 공급되고, 로드측실(44)의 작동유가 탱크로 배출된다. 이에 의해, 피스톤 로드(32)가 도 3 중 상측 방향으로 이동하여 액추에이터(200)는 신장 작동한다.

액추에이터(200)는, 신장 작동 시의 스트로크 단부 부근에서 피스톤 로드(32)를 감속시키는 쿠션 작용을 발휘한다. 이하에서는, 쿠션 작용에 대해 설명한다.

로드부(41)는, 축유 통로(51)와 실린더(31)의 로드측실(44)을 접속하는 제1 연통로(48) 및 제2 연통로(49)와, 제1 연통로(48)에 교환 가능하게 설치되고 통과하는 작동유에 대해 저항을 부여하여 감쇠력을 발생하는 오리피스 플러그(60)와, 제2 연통로(49)에 설치되고 축유 통로(51)로부터 로드측실(44)로의 작동유의 흐름만을 허용하는 역지 밸브(61)를 구비한다.

액추에이터(200)의 신장 작동 시에 있어서, 피스톤 로드(32)가 통상 스트로크 영역에 있는 경우에는, 로드측실(44)의 작동유는 메인 연통로(54)로부터 축유 통로(51)를 통해 급배 포트(55)로 유도되어 배출된다. 한편, 액추에이터(200)의 신장 작동 시에 있어서, 피스톤 로드(32)가 스트로크 단부 부근에 있는 경우에는(도 3 및 도 4에 도시하는 상태), 메인 연통로(54)가 베어링(39)의 내측에 진입하여 메인 연통로(54)의 유로 면적이 서서히 감소한다. 메인 연통로(54)의 유로 면적이 감소하여 로드측실(44)의 압력이 상승하면, 로드측실(44)의 작동유는 오리피스 플러그(60)를 통해서도 배출되고, 메인 연통로(54)가 차단된 후에는 로드측실(44)의 작동유는 오리피스 플러그(60)만을 통해 배출되게 된다. 이와 같이, 피스톤 로드(32)가 스트로크 단부 부근에 있는 경우에는, 로드측실(44)의 압력이 상승하여 피스톤 로드(32)가 감속한다. 이와 같이 하여 쿠션 작용이 발휘된다. 또한, 쿠션 작용이 발휘되고 있는 동안, 로드측실(44)의 작동유가 역지 밸브(61)를 통해 배출되는 일은 없다.

또한, 로드부(41)에 있어서의 메인 연통로(54)와 제1 연통로(48) 사이에, 일단부가 로드부(41)의 외주면에 개구됨과 함께 타단부가 축유 통로(51)에 개구되는 서브 연통로를 복수 형성하도록 해도 된다. 이 경우에는, 액추에이터(200)의 신장 작동의 과정에서 메인 연통로(54)가 차단된 후에는 서브 연통로가 차례로 차단되어 가, 최종적으로는 로드측실(44)의 작동유는 오리피스 플러그(60)만을 통해 배출되게 된다. 이와 같이 구성하면, 메인 연통로(54)가 차단된 후에, 쿠션 작용이 급격하게 발휘되는 것을 방지할 수 있다.

액추에이터(200)가 최신장 상태로부터 수축 작동할 때에는, 축유 통로(51)로부터 역지 밸브(61)를 통해 로드측실(44)로 작동유가 유입되므로, 액추에이터(200)는 빠르게 수축 작동을 개시한다.

쿠션 작용이 발휘되고 있는 쿠션 동작 시의 로드측실(44)의 압력인 쿠션 압력은, 오리피스 플러그(60)에 의해 조정된다. 즉, 오리피스 플러그(60)를 교환함으로써, 쿠션 작용의 효과의 정도를 자유롭게 조정할 수 있다.

제1 연통로(48)와 제2 연통로(49)는, 로드부(41)의 직경 방향으로 형성되고, 일단부가 로드부(41)의 외주면에 개구됨과 함께 타단부가 축유 통로(51)에 개구되어 형성된다. 제1 연통로(48)와 제2 연통로(49)는 로드부(41)의 축방향으로는 대략 동일한 위치에 형성되고, 로드부(41)의 주위 방향으로는 상이한 위치에 형성된다.

제1 연통로(48)는 그 내경이 균일하게 형성된다. 제1 연통로(48)의 내주면에는, 로드부(41)의 외주면측에 암나사(48a)가 형성되는 한편, 축유 통로(51)측에는 암나사는 형성되지 않는다.

오리피스 플러그(60)는, 외주면에 형성되고 제1 연통로(48)의 암나사(48a)와 나사 결합하는 수나사(60a)와, 작동유의 흐름을 교축하는 오리피스부(60b)를 갖는다. 오리피스 플러그(60)는 제1 연통로(48) 내에 나사 결합되어 체결되고, 오리피스 플러그(60)가 발생하는 감쇠력은 오리피스부(60b)의 직경에 따라 정해진다.

제2 연통로(49)는, 로드부(41)의 외주면에 개구되는 대직경부(49a)와, 로드부(41)의 내주면에 개구되고 대직경부(49a)와 비교하여 소직경인 소직경부(49b)를 갖는다. 역지 밸브(61)는, 대직경부(49a)와 소직경부(49b)의 사이에 형성된 환상의 시트면(61a)과, 대직경부(49a) 내에 수용되고 소직경부(49b)의 내경보다 큰 직경을 갖는 볼(61b)을 갖는다. 대직경부(49a)측의 압력이 소직경부(49b)측의 압력보다 큰 경우에는, 볼(61b)이 시트면(61a)에 착좌하여 대직경부(49a)측으로부터 소직경부(49b)측으로의 작동유의 흐름이 차단된다. 한편, 소직경부(49b)측의 압력이 대직경부(49a)측의 압력보다 큰 경우에는, 볼(61b)이 시트면(61a)에서 이격되어, 소직경부(49b)측으로부터 대직경부(49a)측으로의 작동유의 흐름이 허용된다.

피스톤(42)이 로드부(41)에 연결된 상태에서는, 피스톤(42)의 링부(58)는 제1 연통로(48)에 있어서의 로드부(41)의 외주면 개구부의 일부를 폐쇄한다. 즉, 피스톤(42)은, 링부(58)가 오리피스 플러그(60)의 일부를 덮도록 로드부(41)에 연결된다. 이에 의해, 오리피스 플러그(60)가 제1 연통로(48)로부터 로드측실(44)로 탈락하는 것이 방지된다. 제1 연통로(48)의 내주면에 있어서의 축유 통로(51)측에는 암나사가 형성되어 있지 않으므로, 오리피스 플러그(60)가 축유 통로(51)로 탈락하는 일도 없다. 이와 같이, 로드부(41)에 연결되는 피스톤(42)에 의해, 오리피스 플러그(60)의 탈락을 방지할 수 있다.

또한, 피스톤(42)이 로드부(41)에 연결된 상태에서는, 피스톤(42)의 링부(58)는 제2 연통로(49)에 있어서의 로드부(41)의 외주면의 개구부의 일부를 폐쇄한다. 즉, 피스톤(42)은, 링부(58)가 역지 밸브(61)의 일부를 덮도록 로드부(41)에 연결된다. 이에 의해, 역지 밸브(61)의 볼(61b)이 제2 연통로(49)로부터 로드측실(44)로 탈락하는 것이 방지된다. 볼(61b)은, 그 직경이 제2 연통로(49)의 소직경부(49b)의 내경보다 크기 때문에, 축유 통로(51)로 탈락하는 일도 없다. 이와 같이, 로드부(41)에 연결되는 피스톤(42)에 의해, 역지 밸브(61)의 탈락도 방지할 수 있다.

오리피스 플러그(60) 및 역지 밸브(61)의 탈락을 방지하기 위해서는, 피스톤(42)의 링부(58)의 축방향 길이를 적절하게 설정할 필요가 있다. 구체적으로는, 링부(58)의 축방향 길이는, 링부(58)의 선단부가 오리피스 플러그(60)의 일부에 겹치면서, 오리피스부(60b)의 유로를 감소시키지 않도록 설정함과 함께, 또한 역지 밸브(61)의 볼(61b)이 제2 연통로(49)의 대직경부(49a)로부터 탈락하지 않도록 설정할 필요가 있다.

오리피스 플러그(60)를 교환하기 위해서는, 피스톤(42)과 로드부(41)의 나사 결합을 해제하여, 피스톤(42)을 로드부(41)로부터 제거한다. 이에 의해, 오리피스 플러그(60)의 단부면이 제1 연통로(48)에 있어서의 로드부(41)의 외주면의 개구부에 노출된다. 이 상태에 있어서, 로드부(41)의 외주면측으로부터 오리피스 플러그(60)에 공구를 장착하여 오리피스 플러그(60)를 회전시킴으로써, 제1 연통로(48)로부터 오리피스 플러그(60)를 제거한다. 그리고, 원하는 직경의 오리피스부(60b)를 갖는 오리피스 플러그(60)를, 공구를 사용하여 제1 연통로(48)에 체결한다.

이와 같이, 오리피스 플러그(60)의 교환은, 피스톤(42)을 로드부(41)로부터 제거하고, 제1 연통로(48)에 나사 결합하여 체결된 오리피스 플러그(60)를 공구를 사용하여 교환함으로써 행해진다. 이와 같이 하여, 오리피스부(60b)의 직경이 상이한 오리피스 플러그(60)로의 교환은 간단하게 행할 수 있으므로, 쿠션 작용의 효과의 정도를 간단하게 조정할 수 있다.

본 제2 실시 형태에 있어서도, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 발휘한다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다.

본원은 2014년 4월 17일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2014-85190호에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (4)

1. 실린더와, 당해 실린더에 진퇴 가능하게 삽입된 피스톤 로드를 구비하는 실린더 장치이며,
   상기 피스톤 로드는,
   상기 실린더의 외부로 연장되는 로드부와,
   상기 로드부의 단부에 연결되어 상기 실린더 내를 미끄럼 이동 가능하게 이동하고, 상기 실린더 내를 피스톤측실과 로드측실로 구획하는 피스톤을 갖고,
   상기 로드부는,
   상기 로드부의 내부에 형성되어 상기 실린더의 상기 피스톤측실과 연통되는 로드 내 공간과,
   상기 로드 내 공간과 상기 실린더의 상기 로드측실을 접속하는 제1 연통로와,
   상기 제1 연통로에 교환 가능하게 설치되는 오리피스 플러그를 갖고,
   상기 피스톤은, 상기 오리피스 플러그의 일부를 덮도록 상기 로드부에 연결되는, 실린더 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 로드 내 공간과 상기 실린더의 상기 로드측실을 접속하는 제2 연통로와,
   상기 제2 연통로에 설치되고 상기 로드 내 공간으로부터 상기 로드측실로의 작동 유체의 흐름만을 허용하는 역지 밸브를 더 구비하고,
   상기 피스톤은, 상기 역지 밸브의 일부를 덮도록 상기 로드부에 연결되는, 실린더 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 실린더 장치는, 차체의 진동을 억제하는 완충기이며,
   상기 오리피스 플러그는, 통과하는 작동 유체에 대해 저항을 부여하여 감쇠력을 발생하는, 실린더 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 실린더 장치는, 유체압 공급원으로부터 상기 실린더에 공급되는 작동 유체에 의해 신축 작동하여 부하를 구동하는 액추에이터이며,
   상기 오리피스 플러그는, 통과하는 작동 유체에 대해 저항을 부여하여 상기 액추에이터의 신장 작동 시의 스트로크 단부 부근에서 상기 피스톤 로드를 감속시키는 쿠션 작용을 발휘하는, 실린더 장치.

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