WO2010122891A1

WO2010122891A1 - シリンダチューブの配管固定構造

Info

Publication number: WO2010122891A1
Application number: PCT/JP2010/056042
Authority: WO
Inventors: 原貴彦
Original assignee: カヤバ工業株式会社
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2010-10-28
Also published as: KR20110005309A; CN102084137B; KR101248660B1; US20110073719A1; EP2423516B1; CN102084137A; EP2423516A1; US8413934B2; EP2423516A4

Abstract

シリンダチューブ (2) の外周面 (2a) に装着したバンド (10) に固定されたブラケット (20) が配管 (4) を支持する。バンド (10) はラジアル方向へ外向きに突出する第1のタブ (11a) と、ラジアル方向へ外向きに突出する第2のタブ (11b) を備える。配管 (4) を支持するブラケット (20) は一対の脚板部 (20a) と脚板部 (20a) を結合する脚板部 (20a) と一体形成された頂板部 (20b) とからなる逆U字形断面に形成される。一対の脚板部 (20a) を第1のタブ (11a) と第2のタブ (11b) にボルトで固定することで、小型かつ軽量の配管固定構造が実現する。

Description

シリンダチューブの配管固定構造

　この発明は、流体圧シリンダなどのシリンダチューブの外周の近傍に作動流体の配管を固定するための構造に関する。

　作業機のブームを駆動する流体圧シリンダは、作動流体の配管を例えばシリンダチューブの側面に固定している。配管の振動の防止、配管接続部のゆるみ止め、及びシリンダチューブを含めた配置スペースのコンパクト化を考慮すると、配管はシリンダチューブに近接した状態で配置することが望ましい。
　日本国特許庁が２００８年に発行したＪＰ２００８−０５７６０６Ａは、そのための配管のシリンダチューブへの固定構造を提案している。
　この従来技術が提案する配管固定構造は、シリンダチューブに締め付けた一対のバンドと、一方のバンドに溶接した板金製のブラケットとを備え、ブラケットにはブロック状のクランプがボルトとナットで固定される。配管はクランプとブラケットに挟持される。

　この配管構造において、シリンダチューブに対する配管の取り付け位置の変更や、シリンダチューブの外径の変更に対応するには、その都度部品の寸法やバンドに対するブラケットの溶接位置を変更しなければならない。
　また、ブロック状のクランプを使用しているため、配管の径が大きくなるとクランプの径も大きくせざるを得ない。結果として、クランプとブラケットを含めて配管構造が大型化し、重量も増大する。さらに、ブラケットをバンドに溶接するので、振動等の外力でバンドが破損しないよう、バンドの肉厚を厚くする必要がある。この点も、配管構造の重量増大の要因となる。
　この発明の目的は、したがって、小型かつ軽量であって、シリンダチューブの径や配管の取付位置の変更に対する対応範囲が広いシリンダチューブの配管固定構造を実現することである。
　以上の目的を達成するために、この発明は、シリンダチューブに配管を支持する配管固定構造において、シリンダチューブの外周に締め付けられるバンド、バンドはラジアル方向へ外向きに突出する第１のタブと、ラジアル方向へ外向きに突出する第２のタブを備える、と、配管を支持するブラケット、ブラケットは一対の脚板部と脚板部を結合する脚板部と一体形成された頂板部とからなる逆Ｕ字形断面に形成され、一対の脚板部は第１のタブと第２のタブにボルトで固定される、とを備えている。
　この発明はまた、シリンダチューブに配管を支持する流体圧シリンダにおいて、シリンダチューブの外周に締め付けられるバンド、バンドはラジアル方向へ外向きに突出する第１のタブと、ラジアル方向へ外向きに突出する第２のタブを備える、と、配管を支持するブラケット、ブラケットは一対の脚板部と脚板部を結合する脚板部と一体形成された頂板部とからなる逆Ｕ字形断面に形成され、一対の脚板部は第１のタブと第２のタブにボルトで固定される、とを備えている。
　この発明の詳細並びに他の特徴や利点は、明細書の以下の記載の中で説明されるとともに、添付された図面に示される。

　ＦＩＧ．１はこの発明の実施形態による配管固定構造を示す流体圧シリンダ要部の切断状態の斜視図である。
　ＦＩＧ．２はこの発明の実施形態によるバンドとブラケットの斜視図である。
　ＦＩＧ．３はブラケットとこの発明の実施形態によるクランプの側面図である。
　ＦＩＧ．４はブラケットとクランプの正面図である。
　ＦＩＧｓ．５Ａと５Ｂはこの発明の実施形態によるタブとボルトの位置を説明するバンドとブラケットの側面図、及びボルトの位置関係を説明するダイアグラムである。
　ＦＩＧ．６はこの発明の別の実施形態によるバンドの側面図である。

　図面のＦＩＧ．１を参照すると、例えば作業機械のブーム等を駆動する流体圧シリンダ１はシリンダチューブ２の内側に構成され、配管４を介して供給される作動流体圧により作動する。作動流体は例えば作動油で構成される。作動油の代わりに水溶性代替液あるいはエアを用いることも可能である。
　配管４はこの発明による配管固定構造のもとでシリンダチューブ２の外周に固定される。
　配管固定構造は、シリンダチューブ２の外周面２ａに巻いて固定される一対のバンド１０と、バンド１０に固定されるブラケット２０と、配管４をブラケット２０との間で挟持するクランプ４０とを備える。配管４は図に示すようにこの配管固定構造を介してシリンダチューブ２と並行に支持される。
　ＦＩＧｓ．２と３を参照すると、バンド１０は板金を用いて構成される。バンド１０は、シリンダチューブ２の外周面２ａに固定される帯板状の本体部１０ｂと、シリンダチューブ２の外周面２ａに固定した本体部１０ｂの軸方向の両端からラジアル方向外向きに突出する第１対のタブ１１ａと、第１対のタブ１１ａから角度間隔θをあけて設けられた同様の第２対のタブ１１ｂとからなる。本体部１０ｂはシリンダチューブ２の略半周をカバーすべく、略１８０度の円弧状断面に形成される。本体部１０ｂの円周方向の両端にはラジアル方向に折り曲げられた結合部１０ａがそれぞれ形成される。各結合部１０ａには結合孔１０ｃが形成される。
　再びＦＩＧ．１を参照すると、バンド１０のシリンダチューブ２への固定は次のように行う。すなわち、２組のバンド１０を用いて、一方のバンド１０の結合部１０ａがもう一方のバンド１０の結合部１０ａに相対するようにシリンダチューブ２をとり囲み、相対する結合部１０ａの結合孔１０ｃに貫通させたボルト５の先端をナット６に螺合させる。ナット６は各バンド１０の一方の結合部１０ａにあらかじめ溶接により固定される。
　シリンダチューブ２の外径をＤとすると、バンド１０の本体部１０ｂの横断面は曲率半径が略Ｄ／２の円弧をなす。
　バンド１０は所定の形状に切り抜いた板金をプレス成型することで、本体部１０ｂ、結合部１０ａ、第１対のタブ１１ａ、及び第２対のタブ１１ｂをあらかじめ一体に形成する。外径の異なるシリンダチューブ２にこの配管固定構造を適用する場合には、曲率半径Ｒがシリンダチューブ２の外径Ｄの１／２のバンドを適用する。
　第１対のタブ１１ａと第２対のタブ１１ｂには、ブラケット２０を固定するための固定孔１２がそれぞれ同軸上に形成される。バンド１０とブラケット２０の相対位置を微調整するために、固定孔１２は好ましくはラジアル方向の長孔に形成する。
　ブラケット２０は１対の脚板部２０ａと、脚板部２０ａを結合する脚板部２０ａと一体形成された頂板部２０ｂとからなり、これらによる逆Ｕ字形断面を有する。この図では頂板部２０ｂをフラットに形成しているが、頂板部２０ｂをアーチ状の断面に形成することも可能である。
　脚板部２０ａには円形断面の第１のボルト孔２２と、長円形断面の第２のボルト孔２３が形成される。長円形断面の第２のボルト孔２３は第１のボルト孔２２の中心と第２のボルト孔２３の中心を結ぶボルト孔基準線Ｇに沿って形成される。より正確には、長円形断面の長軸がボルト孔基準線Ｇ上に位置するように形成される。ブラケット２０のふたつの第１のボルト孔２２は同軸上に位置し、ふたつの第２のボルト孔２３は同軸上に位置する。
　ブラケット２０は両脚板部２０ａの内面が第１対のタブ１１ａと第２対のタブ１１ｂの外面に嵌合するように、横断方向の寸法が設定される。
　ＦＩＧｓ．３と４を参照すると、ブラケット２０の両脚板部２０ａの２つの第１のボルト孔２２と、その内側に位置する第１対のタブ１１ａの２つの固定孔１２にボルト７が貫通し、貫通端にナット１７が締め付けられている。また、両脚板部２０ａの２つの第２のボルト孔２３と、その内側に位置する第２対のタブ１１ｂの２つの固定孔１２にボルト８が貫通し、貫通端にナット１８を締め付けられている。ブラケット２０はこのようにしてバンド１０に固定される。
　ブラケット２０には配管４を受け入れるための切欠２０ｄが形成される。切欠２０ｄはブラケット２０をバンド１０を介してシリンダチューブ２に固定した状態で、シリンダチューブ２の中心軸Ｏ２の方向から眺めた場合に、ラジアル方向外向きの円弧状断面を有する。
　ブラケット２０は切欠２０ｄを含めてあらかじめ所定の形状に切り抜いた板金をプレス成型することで−体に形成される。
　クランプ４０は頂板部２０ｂにボルト９とナット１９により固定される平板状の基部４０ａと、基部４０ａの一端に一体に形成された先端部４０ｂからなる。ブラケット２０の頂板部２０ｂには、基部４０ａを固定するための穴２０ｅが形成される。ナット１９はあらかじめ穴２０ｅの周囲に溶接で固定される。先端部４０ｂはブラケット２０の切欠２０ｄに相対する円弧状断面に形成される。クランプ４０はあらかじめ所定の形状に切り抜いた板金をプレス成型することで形成される。
　配管４をブラケット２０に固定する際は、配管４を切欠２０ｄに着座させた状態でクランプ４０の基部４０ａを頂板部２０ｂにボルト９とナット１９で固定する。これにより、配管４はブラケット２０とブラケット２０に片持ち支持されたクランプ４０とに挟持され、切欠２０ｄからの脱落を阻止される。
　ここで、ブラケット２０の切欠２０ｄの円弧状断面とクランプ４０の先端部４０ｂの円弧状断面はともに半径Ｒに設定される。この配管固定構造は、半径Ｒの配管４Ａと、それより小径の配管４Ｂあるいはさらに小径の配管４Ｃを支持することを想定して設計される。つまり、半径Ｒはブラケット２０が支持可能な配管の最大径に等しく設定される。この配管固定構造を配管４Ｂまたは配管４Ｃに適用する場合には、先端部４０ｂの円弧状断面の半径Ｒをより小さくしたクランプ４０を使用する。つまり、この配管固定構造によれば、クランプ４０の交換のみでブラケット２０を交換せずに半径Ｒの異なる複数の配管４に対応することができる。
　一方、クランプ４０を図のラジアル方向に弾性変形可能なバネ材で形成すれば、同一のクランプ４０を用いて切欠２０ｄに径の異なる配管４を保持することができる。その意味で、クランプ４０を基部４０ａを固定した片持ち構造とすることは、クランプ４０のラジアル方向の弾性変形を可能にするために好ましい。
　ＦＩＧ．５Ａを参照すると、シリンダチューブ２の中心軸Ｏ２と第１対のタブ１１ａの固定孔１２の中心Ｏ７とを結ぶ直線Ｆ１と、シリンダチューブ２の中心軸Ｏ２と第２対のタブ１１ｂの固定孔１２の中心Ｏ８を結ぶ直線Ｆ２は角度θをなす。角度θは前述のように第１対のタブ１１ａと第２対のタブ１１ｂとの角度間隔に相当する。
　この配管固定構造においては、シリンダチューブ２の外径Ｄの変化に応じて異なる径のバンド１０が使用される。一方、ブラケット２０に関しては、異なる径のバンド１０に対して同一のブラケット２０が使用される。
　図において、第２のボルト８は長円形の第２のボルト孔２３の中央を貫通している。この時のシリンダチューブ２の外径Ｄを標準径とする。標準径より大きい外径Ｄのシリンダチューブ２にバンド１０を適用する場合には、対応して径の大きいバンド１０が用いられる。この場合に、第２のボルト８の第２のボルト孔２３の貫通位置は、第２のボルト孔２３の中央よりも第１のボルト孔２２から離れる方向へと変位する。逆に標準径より小さい外径Ｄのシリンダチューブ２の場合には、対応して径の小さいバンド１０が用いられる。この場合に、第２のボルト８の第２のボルト孔２３の貫通位置は、第２のボルト孔２３の中央よりも第１のボルト孔２２に近づく方向へと変位する。
　このように、シリンダチューブ２の外径Ｄの違いに応じて異なる径のバンド１０が使用される。いずれの径のバンド１０においても、直線Ｆ１とＦ２の角度θが一定に保たれるよう、第１のタブ１１ａと第２のタブ１１ｂの形成位置をあらかじめ設定する。
　一方、バンド１０の径の違いによらず同一のブラケット２０を使用するために、この配管固定構造においては、第１のボルト７の中心Ｏ７を通り、直線Ｆ１と直交する直線Ｅと、前述のボルト孔基準線Ｇとがなす角度αを、直線Ｆ１とＦ２がなす角度θの１／２に設定する。
　図において、シリンダチューブ２の中心軸Ｏ２から第１のボルト７の中心Ｏ７に至る距離と、シリンダチューブ２の中心軸Ｏ２から第２のボルト８の中心Ｏ８に至る距離は等しく設定される。この距離をＬとする。距離Ｌは次式で表される。
　Ｌ＝Ｄ／２＋Ｈ
　ただし、距離Ｈ＝シリンダチューブ２の外周面２ａから第１のボルト７の中心Ｏ７または第２のボルト８の中心Ｏ８までの距離。
　距離Ｈは配管４がシリンダチューブ２と干渉しないようにあらかじめ設定される。距離Ｈはバンド１０の径によらず一定とする。
　ＦＩＧ．５Ｂを参照すると、直線Ｆ１に沿った第１のボルト７の中心Ｏ７と第２のボルト８の中心Ｏ８との距離Ｘは次式で表される。
　Ｘ＝Ｌ・（１−ｃｏｓθ）
　直線Ｆ１と直交する直線Ｅに沿った第１のボルト７の中心Ｏ７と第２のボルト８の中心Ｏ８の距離Ｙは次式で表される。
　Ｙ＝Ｌ・ｓｉｎθ
　さらに、第１のボルト７の中心Ｏ７と第２のボルト８の中心Ｏ８との距離Ｚは次式で表される。

　異なる径のバンド１０を使用すると、距離Ｚも変化する。第２のボルト孔２３の長さＰは、したがって、距離Ｚの最大値と最小値に対応して設定する。
　以上のように、この配管固定構造においては、径の異なるバンド１０に関して、角度θと距離Ｈがそれぞれ一定値に保たれるように、第１のタブ１１ａと第２のタブ１１ｂを配置する一方、ブラケット２０の第２のボルト孔２３をボルト孔基準線Ｇに沿った長孔に形成する。
　この設定により、様々な径のバンド１０に固定されたブラケット２０は、常にバンド１０に対してＦＩＢ．５Ａに示す角度αと距離Ｈを保つ。したがって、外径Ｄの異なるシリンダチューブ２に配管４を固定する場合でも、同一のブラケット２０を用いてシリンダチューブ２と配管４の距離と位置関係を常に一定に保つことができる。
　なお、第２のボルト孔２３を長孔に形成する代わりに丸孔に形成し、第１のボルト孔２２をボルト孔基準線Ｇに沿った長孔に形成しても良い。
　以上のように、この配管固定構造によれば、異なる径のバンド１０と、一種類のブラケット２０とを用いて、様々な外径Ｄのシリンダチューブ２に様々な半径Ｒの配管４を距離と位置関係を一定に保ったまま固定することができる。したがって、配管固定構造が必要とする部品数を減らすことができ、配管４のシリンダチューブ２への固定に要するコストを削減できる。
　また、バンド１０、ブラケット２０、クランプ４０は所定の形状に切り抜いた板金をそれぞれプレス成型することで形成されるので、配管固定構造の構成部品を容易に製造でき、かつ軽量化が可能である。ブラケット２０はタブ１１ａ、１１ｂに固定される両脚板部２０ａと脚板部２０ａを結合する脚板部２０ａとからなる逆Ｕ字形断面に形成されるため、配管４の支持に関して高い剛性を有する。
　この実施形態において、ブラケット２０は１本の配管４を支持しているが、ブラケット２０が複数の配管を支持するように構成することも可能である。
　この実施形態においては、一対のタブ１１ａ（１１ｂ）とブラケット２０の両脚板部２０ａとを貫通するボルト７（８）にナット１７（１８）を螺合させることで、ブラケット２０をバンド１０に固定している。しかしながら、一方のタブ１１ａ（１１ｂ）と一方の脚板部２０ａをボルトとナットで結合するようにして、合計４本のボルトと４個のナットで、ブラケット２０をバンド１０に固定するようにしても良い。この場合は、各脚板部２０ａが各タブ１１ａ（１１ｂ）に個別に固定されるので、脚板部２０ａの倒れ方向に関する支持剛性をさらに高められる。
　さらに、ブラケット２０のバンド１０への固定構造は、ボルトとナットによる固定構造に限定されない。
　この実施形態において、クランプ４０は基部４０ａを頂板部２０ｂにボルト９とナット１９で固定した片持ち構造で支持している。しかしながら、クランプ４０の基部４０ａと反対側の先端部４０ｂの先端に別の基部を設け、２つの基部をそれぞれ個別にボルトでブラケット２０に固定することも可能である。
　ＦＩＧ．６を参照して、バンド１０の構成に関するこの発明の第２の実施形態を説明する。
　この実施形態によるバンド１０の本体部１０ｂの外周には等しい角度間隔θで５対のタブ１１ａ−１１ｅが形成される。このように本体部１０ｂの外周に３対以上のタブを形成することで、ブラケット２０のバンド１０への周方向の取付位置に関する選択肢を増やすことができる。さらに、本体部１０ｂの外周に４対以上のタブを形成すれば、一個のバンド１０に２基のブラケット２０を固定することも可能である。
　以上の説明に関して２００９年４月２３日を出願日とする日本国における特願２００９−１０４８８７号及び特願２００９−１０４８８９号、の内容をここに引用により合体する。
　以上、この発明をいくつかの特定の実施例を通じて説明してきたが、この発明は上記の各実施例に限定されるものではない。当業者にとっては、クレームの技術範囲でこれらの実施例にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。

　以上のように、この発明は作業機械用の流体圧シリンダに適しているが、適用対象はこれに留まらない。
　この発明の実施例が包含する排他的性質あるいは特長は以下のようにクレームされる。

Claims

　シリンダチューブ（２）に配管（４）を支持する配管固定構造において：
　シリンダチューブ（２）の外周（２ａ）に締め付けられるバンド（１０）、バンド（１０）はラジアル方向へ外向きに突出する第１のタブ（１１ａ）と、ラジアル方向へ外向きに突出する第２のタブ（１１ｂ）を備える、と；
　配管（４）を支持するブラケット（２０）、
　ブラケット（２０）は一対の脚板部（２０ａ）と脚板部（２０ａ）を結合する脚板部（２０ａ）と一体形成された頂板部（２０ｂ）とからなる逆Ｕ字形断面に形成され、一対の脚板部（２０ａ）は第１のタブ（１１ａ）と第２のタブ（１１ｂ）にボルトで固定される、と
　を備える。
　請求項１の配管固定構造において、ブラケット（２０）は一対の脚板部（２０ａ）が第１のタブ（１１ａ）と第２のタブ（１１ｂ）に固定された状態で、シリンダチューブ（２）の軸方向から眺めた場合に外向きの円弧状断面を有する、配管（４）を支持する切欠（２０ｄ）を有する。
　請求項１または２の配管固定構造において、バンド（１０）とブラケット（２０）はそれぞれプレス加工により形成される。
　請求項１から３のいずれかの配管固定構造において、シリンダチューブ（２）は中心軸（Ｏ２）を有し、ブラケット（２０）は第１のボルト孔（２２）と第２のボルト孔（２３）を有し、第１のタブ（１１ａ）と第２のタブ（１１ｂ）には固定孔（１２）がそれぞれ形成され、第１のタブ（１１ａ）の固定孔（１２）と第２のタブ（１１ｂ）の固定孔（１２）は中心軸（Ｏ２）を中心に角度θをなし、第１のボルト孔（２２）と第１のタブ（１１ａ）の固定孔（１２）とを貫通してブラケット（２０）を第１のタブ（１１ａ）に固定する第１のボルト（７）と、第２のボルト孔（２３）と第２のタブ（１１ｂ）の固定孔（１２）とを貫通してブラケット（２０）を第２のタブ（１１ｂ）に固定する第２のボルト（８）とを備え、第１のボルト孔（２２）と第２のボルト孔（２３）の少なくとも一方を、第１のボルト孔（２２）の中心と第２のボルト孔（２３）の中心を結ぶボルト孔基準線（Ｇ）の方向に延びる長孔に形成し、中心軸（Ｏ２）と第１のタブ（１１ａ）の固定孔（１２）の中心とを結ぶ直線（Ｆ１）に直交し、かつ第１のボルト（７）の中心を通る直線（Ｅ）と、ボルト孔基準線（Ｇ）とがなす角度αを、α＝１／２・θに設定する。
　請求項４の配管固定構造において、バンド（１０）は固定孔（１２）が中心軸（Ｏ２）と並行な軸上に重なるように配置された一対の第１のタブ（１１ａ）と、固定孔（１２）が中心軸（Ｏ２）と並行な軸上に重なるように配置された一対の第２のタブ（１１ｂ）とを備え、第１のボルト孔（２２）は一対の脚板部（２０ａ）の各々に形成され、第２のボルト孔（２３）は一対の脚板部（２０ａ）の各々に形成され、第１のボルト（７）は一対の脚板部（２０ａ）の第１のボルト孔（２２）と一対の第１のタブ（１１ａ）の固定孔（１２）とを貫通し、第２のボルト（８）は一対の脚板部（２０ａ）の第２のボルト孔（２３）と一対の第２のタブ（１１ｂ）の固定孔（１２）とを貫通する。
　請求項５の配管固定構造において、バンド（１０）は円周方向に角度θをあけて配置された３個以上のタブ（１１ａ−１１ｅ）を備える。
　請求項５または６の配管固定構造において、第１のタブ（１１ａ）の固定孔（１２）と第２のタブ（１１ｂ）の固定孔（１２）はともにラジアル方向の長孔に形成される。
　請求項５から７のいずれかの配管固定構造において、頂板部（２０ｂ）はフラットに形成され、配管固定構造は頂板部（２０ｂ）に固定される基部（４０ａ）と、切欠（２０ｄ）に相対する円弧状断面を有する基部（４０ａ）と一体に形成された先端部（４０ｂ）とを備え、切欠（２０ｄ）と先端部（４０ｂ）の間で配管（４）を挟持するクランプ（４０）、をさらに備える。
　請求項１から８のいずれかの配管固定構造において、バンド（１０）は略１８０度の円弧状断面をなし、周方向の両端に結合孔（１０ｃ）を有するとともに、一対のバンド（１０）を結合孔（１０ｃ）が相対するようにシリンダチューブ（２）の外周に配置し、相対する結合孔（１０ｃ）をボルトとナットで締め付けることにより、シリンダチューブ（２）の外周に固定される。
　シリンダチューブ（２）に配管（４）を支持する流体圧シリンダ（１）において：
　シリンダチューブ（２）の外周（２ａ）に締め付けられるバンド（１０）、バンド（１０）はラジアル方向へ外向きに突出する第１のタブ（１１ａ）と、ラジアル方向へ外向きに突出する第２のタブ（１１ｂ）を備える、と；
　配管（４）を支持するブラケット（２０）、
　ブラケット（２０）は一対の脚板部（２０ａ）と脚板部（２０ａ）を結合する脚板部（２０ａ）と一体形成された頂板部（２０ｂ）とからなる逆Ｕ字形断面に形成され、一対の脚板部（２０ａ）は第１のタブ（１１ａ）と第２のタブ（１１ｂ）にボルトで固定される、と；
　を備える。