WO2016185982A1

WO2016185982A1 - 液圧シリンダ

Info

Publication number: WO2016185982A1
Application number: PCT/JP2016/064049
Authority: WO
Inventors: 大輔末吉; 直英瀧本; 渡部　剛; 暢秀木谷
Original assignee: Ｋｙｂ株式会社
Priority date: 2015-05-15
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2016-11-24
Also published as: US20180149176A1; JP2016217382A; CN107532624A; KR20180006895A; JP6637255B2; DE112016002191T5; US10626893B2

Abstract

油圧シリンダ（１００）は、シリンダチューブ（１０）と、ピストン（２０）と、ピストンロッド（３０）と、軸受（５０）と、シール（６０）と、を備え、軸受（５０）は、ピストン（２０）の軸方向に貫通する貫通路（５３）を有する。シール（６０）は、ロッド側室（１３）内の圧力が反ロッド側室（１４）内の圧力よりも高いときにはロッド側室（１３）から貫通路（５３）を経て反ロッド側室（１４）へ向かう作動油の流れを許容する。

Description

液圧シリンダ

　本発明は、単動型の液圧シリンダに関する。

　単動型の液圧シリンダでは、シリンダチューブの内部空間がピストンによってロッド側室と反ロッド側室とに仕切られる。反ロッド側室は、シリンダチューブのボトムに形成される給排ポートを通じて液圧源に接続される。ピストンは、ピストンの外周に設けられる軸受により、シリンダチューブに対して摺動自在に支持される。

　ＪＰ２０００－１７０７１１Ａには、反ロッド側室からロッド側室に漏出した作動液を反ロッド側室に排出するチェック弁機構を備える単動型の液圧シリンダが開示されている。このチェック弁機構は、ピストンの外周に設けられるシールとしてのＵリングと、ピストンに設けられる通孔とで構成される。

　Ｕリングは、リップを反ロッド側室側に向けて配置される。通孔は、Ｕリングに対向すると共に反ロッド側室に開口する。ロッド側室内の圧力が反ロッド側室内の圧力よりも高いときには、Ｕリングは潰れる。その結果、ロッド側室内の作動液は、Ｕリングの外周及び通孔を通って反ロッド側室へ排出される。

　しかしながら、ＪＰ２０００－１７０７１１Ａに開示されるピストンの通孔は、軸受よりもピストンの径方向内側に形成される。そのため、ロッド側室内の作動液は、反ロッド側室へ排出されるまでに、Ｕリングの外周からピストンの径方向内側に向かって比較的長い距離を流れる必要がある。したがって、通路の長さに起因する流れ抵抗が大きく、ロッド側室の作動液がチェック弁機構の通路を通って反ロッド側室へ排出されない虞がある。

　本発明は、ロッド側室に溜まった作動液をより確実に反ロッド側室へ排出することができる液圧シリンダを提供することを目的とする。

　本発明のある態様によれば、液圧シリンダは、シリンダチューブと、シリンダチューブに収容され、シリンダチューブの内部を、ロッド側室と作動液が給排される反ロッド側室とに仕切るピストンと、ピストンに連結されるピストンロッドと、ピストンの外周に設けられピストンをシリンダチューブに対して摺動自在に支持する軸受と、ピストンの外周に設けられる環状のシールと、を備え、軸受は、ピストンの軸方向に貫通する貫通路を有し、シールは、ロッド側室内の圧力が反ロッド側室内の圧力以下のときには反ロッド側室から貫通路を経てロッド側室へ向かう作動液の流れを遮断し、ロッド側室内の圧力が反ロッド側室内の圧力よりも高いときにはロッド側室から貫通路を経て反ロッド側室へ向かう作動液の流れを許容する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る液圧シリンダの断面図であり、液圧シリンダの収縮状態を示す。図２は、本発明の第１実施形態に係る液圧シリンダの断面図であり、液圧シリンダの伸長状態を示す。図３は、図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。図４は、図１におけるＢ部の拡大断面図であり、ロッド側室内の圧力が反ロッド側室内の圧力以下である状態を示す。図５は、図２におけるＣ部の拡大断面図であり、ロッド側室内の圧力が反ロッド側室内の圧力よりも高い状態を示す。図６は、本発明の第１実施形態の他の例に係る液圧シリンダの断面図である。図７は、貫通路の他の例を示す断面図であり、図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図に対応する図である。図８は、図７に示される貫通路の周辺の拡大断面図であり、図１におけるＢ部の拡大断面図に対応する図である。図９は、貫通路のさらに他の例を示す断面図であり、図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図に対応する図である。図１０は、図９に示される貫通路の周辺の拡大断面図であり、図１におけるＢ部の拡大断面図に対応する図である。図１１は、本発明の第２実施形態に係る液圧シリンダの拡大断面図であり、ロッド側室内の圧力が反ロッド側室内の圧力以下である状態を示す。図１２は、本発明の第２実施形態に係る液圧シリンダの拡大断面図であり、ロッド側室内の圧力が反ロッド側室内の圧力よりも高い状態を示す。図１３は、本発明の第３実施形態に係る液圧シリンダの拡大断面図であり、ロッド側室内の圧力が反ロッド側室内の圧力以下である状態を示す。図１４は、本発明の第３実施形態に係る液圧シリンダの拡大断面図であり、ロッド側室内の圧力が反ロッド側室内の圧力よりも高い状態を示す。図１５は、本発明の第４実施形態に係る液圧シリンダの拡大断面図である。図１６は、本発明の第５実施形態に係る液圧シリンダの拡大断面図であり、ロッド側室内の圧力が反ロッド側室内の圧力以下の状態を示す。図１７は、本発明の第５実施形態に係る液圧シリンダの拡大断面図であり、ロッド側室内の圧力が反ロッド側室内の圧力よりも高い状態を示す。

　以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。ここでは、作動液として作動油が用いられる油圧シリンダについて説明するが、本実施形態は、作動液として作動水等の他の液体が用いられる液圧シリンダに適用可能である。

　＜第１実施形態＞
　まず、図１から図５を参照して、本発明の第１実施形態に係る油圧シリンダ１００について説明する。

　図１及び図２は、油圧シリンダ１００の断面図である。図１及び図２に示すように、油圧シリンダ１００は、シリンダチューブ１０と、シリンダチューブ１０内に摺動自在に収容されるピストン２０と、ピストン２０と結合されるピストンロッド３０と、を備える。

　シリンダチューブ１０は、筒状のチューブ１１と、チューブ１１の一端に設けられるシリンダボトム１２とを有する。チューブ１１の他端の開口にはシリンダヘッド４０が嵌合される。シリンダボトム１２がチューブ１１の一方の開口を塞ぎ、シリンダヘッド４０がチューブ１１の他方の開口を塞ぐ。以下において、チューブ１１の他方の開口を「ヘッド側開口」とも称する。

　ピストン２０はシリンダヘッド４０側に突出する突起部２１を有する。ピストンロッド３０のシリンダボトム１２側端面には窪み３１が形成され、窪み３１に突起部２１が嵌合される。

　ピストンロッド３０は、ピストン２０からシリンダチューブ１０の軸に沿って延び、ヘッド側開口を通ってシリンダチューブ１０から突出する。シリンダヘッド４０はピストンロッド３０を摺動自在に支持する。つまり、ピストンロッド３０は、シリンダチューブ１０に移動自在に挿入される。

　シリンダチューブ１０の内部は、ピストン２０によって、シリンダヘッド４０側に位置するロッド側室１３と、シリンダボトム側に位置する反ロッド側室１４と、に仕切られる。シリンダボトム１２には給排ポート１５が形成され、反ロッド側室１４が給排ポート１５と連通する。

　給排ポート１５は、制御弁（不図示）を通じて、油圧供給部としてのポンプ（不図示）と、作動油貯留部としてのタンク（不図示）と、に選択的に接続される。制御弁は、ポンプから反ロッド側室１４への作動油の供給と、反ロッド側室１４からタンクへの作動油の排出と、を制御する。

　給排ポート１５が制御弁を通してポンプに接続されると、ポンプから吐出された作動油が給排ポート１５を通じて反ロッド側室１４へ供給される。その結果、ピストン２０及びピストンロッド３０がシリンダヘッド４０側へ移動し、油圧シリンダ１００は伸長する（図２参照）。このとき、ロッド側室１３は圧縮される。

　給排ポート１５が制御弁を通してタンクに接続されると、ピストン２０及びピストンロッド３０は、ピストンロッド３０に連結された負荷（不図示）の重さによりシリンダボトム１２側へ移動し、油圧シリンダ１００は収縮する（図１参照）。このとき、反ロッド側室１４内の作動油が給排ポート１５を通じてタンクへ排出される。ロッド側室１３は膨張する。

　また、油圧シリンダ１００は、ピストン２０をシリンダチューブ１０に対して摺動自在に支持する環状の軸受５０と、ピストン２０の外周面２３とシリンダチューブの内周面１６との間を塞ぐ環状のシール６０と、をさらに備える。軸受５０及びシール６０はピストン２０の外周に設けられる。

　このような油圧シリンダ１００では、反ロッド側室１４内の作動油がシール６０から漏れたり、シリンダチューブ１０の内周面１６に付着した作動油がシール６０により掻き取られたりして、ロッド側室１３に作動油が溜まることがある。ロッド側室１３に溜まった作動油は、ピストン２０の移動に伴うロッド側室１３の収縮を阻害し、ピストン２０の移動範囲すなわち油圧シリンダ１００の伸縮範囲を狭める。

　本実施形態に係る油圧シリンダ１００は、伸縮範囲の狭小化を防止するために、ロッド側室１３に溜まった作動油を反ロッド側室１４に排出するチェック弁機構を備える。このようなチェック弁機構について、図３から図５を用いて説明する。

　図３は、図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。図４は反ロッド側室１４の圧力が高い状態にある油圧シリンダ１００の軸受５０及びシール６０の周辺（図１におけるＢ部）の拡大断面図であり、図５はロッド側室１３の圧力が高い状態にある油圧シリンダ１００の軸受５０及びシール６０の周辺（図２におけるＣ部）の拡大断面図である。

　図３及び図４に示すように、ピストン２０は、外周面２３に形成される環状の軸受溝２４及び環状のシール溝２５を有する。軸受５０は軸受溝２４に配置され、シール６０はシール溝２５に配置される。

　ピストン２０の外径Ｄ２は軸受５０の外径Ｄ１よりも小さい。したがって、ピストン２０が軸受５０によりシリンダチューブ１０に対して支持された状態では、ピストン２０の外周面２３とシリンダチューブ１０の内周面１６との間に隙間２６が存在する。以下において、ピストン２０の外周面２３とシリンダチューブ１０の内周面１６との間の隙間を「ピストン隙間２６」とも称する。

　軸受５０の外径Ｄ１は、シリンダチューブ１０の内径Ｄ３とほぼ等しい。したがって、軸受５０はシリンダチューブ１０の内周面１６に接し、ピストン２０の移動に伴ってシリンダチューブ１０の内周面１６上を摺動する。

　軸受５０の外周面５１には溝５２が形成される。溝５２は、ピストン２０の軸方向に延びピストン隙間２６と連通する。溝５２及びシリンダチューブ１０の内周面１６により、軸受５０を貫通する貫通路５３が画定される。

　シール溝２５は、軸受溝２４よりもロッド側室１３側に形成される。換言すれば、シール６０は、軸受５０よりもロッド側室１３側に位置する。したがって、ロッド側室１３内の圧力はピストン隙間２６を通じてシール６０に作用し、反ロッド側室１４内の圧力はピストン隙間２６及び貫通路５３を通じてシール６０に作用する。

　シール溝２５のロッド側室１３側の壁２５ａは、シール６０がロッド側室１３側へ移動するのを制限する第１制限部として機能する。したがって、シール６０に反ロッド側室１４側から作動油の圧力が作用しても、シール６０がピストン２０から外れるのを防止することができる。

　シール溝２５の反ロッド側室１４側の壁２５ｂは、シール６０が反ロッド側室１４側へ移動するのを制限する第２制限部として機能する。したがって、シール６０にロッド側室１３側から作動油の圧力が作用しても、シール６０がピストン２０から外れるのを防止することができる。

　シール６０は、環状の基部６１と、基部６１の内側から反ロッド側室１４側へ延びる第１延在部６２と、基部６１の外側から反ロッド側室１４側へ延びる第２延在部６３と、を有する。第２延在部６３と第１延在部６２との間には隙間６４が存在する。

　第１及び第２延在部６２，６３の間に隙間６４が存在するので、シール６０に作動油の圧力が作用したときにシール６０は変形する。具体的には、ロッド側室１３側から作動油の圧力がシール６０に作用したときには、作動油がシール６０の外側から隙間６４へ向かって基部６１及び第２延在部６３を押すので、シール６０は第２延在部６３が第１延在部６２へ近づくように変形する。また、反ロッド側室１４側から作動油の圧力がシール６０に作用したときには、作動油が隙間６４に流入して隙間６４が拡大するので、シール６０は第２延在部６３が第１延在部６２から離れるように変形する。

　ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力以下のときには、シール６０は第２延在部６３が第１延在部６２から離れるように変形する。そのため、図４に示すように、第１延在部６２がピストン２０に押し付けられ、第２延在部６３がシリンダチューブ１０に押し付けられる。これにより、シール６０は、反ロッド側室１４から貫通路５３を経てロッド側室１３へ向かう作動油の流れを遮断する。

　ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高いときには、シール６０は第２延在部６３が第１延在部６２に近づくように変形する。そのため、図５に示すように、第２延在部６３がシリンダチューブ１０から離れる。これにより、シール６０は、反ロッド側室１４から貫通路５３を経てロッド側室１３へ向かう作動油の流れを許容する。

　シール６０が作動油の流れを許容することにより、ロッド側室１３に溜まった作動油はピストン隙間２６及び貫通路５３を通って反ロッド側室１４へ排出される。したがって、油圧シリンダ１００の伸長時に、ロッド側室１３を十分に縮小させることができ、油圧シリンダ１００の伸長ストロークを十分に確保することができる。

　このように、本実施形態では、チェック弁機構がシール６０と貫通路５３とで構成される。チェック弁機構により、油圧シリンダ１００の伸縮範囲の狭小化を防止することができる。

　本実施形態では、ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高いときには、ロッド側室１３内の作動油は軸受５０を貫通する貫通路５３を経て反ロッド側室１４に流れるので、ピストン２０に通路を設ける必要がない。そのため、ロッド側室１３から反ロッド側室１４への作動油の排出は、シール６０の外周からピストン２０の径方向内側へ向かう流れをほとんど必要としない。したがって、ロッド側室１３から反ロッド側室１４までの通路における流れ抵抗が小さくなり、ロッド側室１３に溜まった作動油をより確実に反ロッド側室１４へ排出することができる。

　なお、本実施形態では、シール６０は、シール６０に作動油の圧力が作用していない状態では、断面がＵ字形状、すなわち第１及び第２延在部６２，６３が平行に延びかつ第１及び第２延在部６２，６３の根元は丸みを帯びる形状を有する。このような形状を有するシール６０は「Ｕリング」とも呼ばれる。本実施形態のシール６０はＵリングに限られず、Ｖリングといったシールであってもよい。

　また、本実施形態では、シール６０が軸受５０よりもロッド側室１３側に配置されるが、図６に示すようにシール６０は軸受５０よりも反ロッド側室１４側に配置されてもよい。この場合には、ロッド側室１３内の圧力はピストン隙間２６及び貫通路５３を通じてシール６０に作用し、反ロッド側室１４内の圧力はピストン隙間２６を通じてシール６０に作用する。

　シール６０が軸受５０よりも反ロッド側室１４側に配置される場合（図６参照）、反ロッド側室１４から軸受５０への作動油の流れがシール６０により遮断される。そのため、軸受５０とチューブ１１との間の摺動面に作動油が十分に供給されず、摺動性及び耐久性が低下する虞がある。

　シール６０が軸受５０よりもロッド側室１３側に配置される場合（図１等参照）には、反ロッド側室１４から軸受５０への作動油の流れはシール６０により遮断されない。そのため、軸受５０とチューブ１１との間の摺動面に作動油が十分に供給され、摺動性及び耐久性を高めることができる。このような理由から、シール６０を、軸受５０よりもロッド側室１３側に配置することが好ましい。

　さらに、貫通路５３は、軸受５０の外周面５１に形成される溝５２とシリンダチューブ１０の内周面１６とで画定される形態に限られない。図７及び図８に示すように、貫通路５３は、軸受５０の内周面５４に形成される溝５２とピストン２０の外周面２３とで形成されてよい。図７及び図８に示される形態では、次の効果を奏する。

　軸受５０は、ピストン２０と共に移動するので、ピストン２０の移動に伴ってシリンダチューブ１０の内周面１６上を摺動する。そのため、貫通路５３が軸受５０の外周面５１に形成される溝５２とシリンダチューブ１０の内周面１６とで形成される場合（図３及び図４参照）、溝５２の縁がシリンダチューブ１０の内周面１６上を摺動する。その結果、溝５２（貫通路５３）が変形する虞がある。

　図７及び図８に示すように、貫通路５３が軸受５０の内周面５４に形成される溝５２とピストン２０の外周面２３とで形成される場合、溝５２の縁はシリンダチューブ１０の内周面１６上を摺動しない。また、軸受５０はピストン２０と共に移動するので、ピストン２０がシリンダチューブ１０に対して移動しても溝５２の縁はピストン２０の外周面２３上をほとんど摺動しない。したがって、溝５２（貫通路５３）の変形を防ぐことができ、ロッド側室１３に溜まった作動油をより確実に反ロッド側室１４へ排出することができる。

　後述するバックアップリング７０（図１３及び図１４参照）を使用したとき、シール６０はロッド側室１３からの力を受けて第１延在部６２がピストン２０から離れるように変形する。つまり、ピストン２０とシール６０との間を作動油が流れる。貫通路５３を軸受５０の内周面５４に形成される溝５２とピストン２０の外周面２３とで形成することにより、バックアップリング７０を使用したときに曲がり通路が減る。したがって、ロッド側室１３から反ロッド側室１４までの通路における流れ抵抗を減らすことができる。

　図９及び図１０に示すように、貫通路５３は軸受５０の内周と外周との両方に設けられてもよい。さらに、貫通路５３は、軸受５０をピストン２０の軸方向に貫通する貫通穴により構成されてもよい。

　もっとも、貫通路５３は、軸受５０の溝５２とシリンダチューブ１０の内周面１６とで画定されることが好ましい。シリンダチューブ１０の内周面１６が軸受５０の溝５２とで貫通路を画定するので、貫通路５３は曲がり通路を経ることなくピストン２０の外周面２３とシリンダチューブ１０の内周面１６との間のピストン隙間２６と連通する。したがって、ロッド側室１３から反ロッド側室１４までの通路における流れ抵抗を減らすことができ、ロッド側室１３に溜まった作動油をより確実に反ロッド側室１４へ排出することができる。

　次に、油圧シリンダ１００の動作について、図１から図５を用いて説明する。

　まず、油圧シリンダ１００の反ロッド側室１４に作動油が供給される場合について説明する。

　図示しないポンプから吐出された作動油が給排ポート１５を通じて反ロッド側室１４に供給されると、ピストン２０及びピストンロッド３０がシリンダヘッド４０側へ移動し、油圧シリンダ１００は伸長する。このとき、ロッド側室１３は圧縮される。

　ロッド側室１３内に作動油が溜まっていた場合、ピストン２０がシリンダヘッド４０に近づくと、ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４の圧力よりも高くなる。このとき、図５に示すように、シール６０は、ロッド側室１３側から作動油の圧力を受けて、第２延在部６３が第１延在部６２に近づくように変形する。その結果、ロッド側室１３から貫通路５３を経て反ロッド側室１４へ向かう作動油の流れがシール６０により許容される。

　ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４の圧力よりも高いので、ロッド側室１３内に溜まった作動油がピストン隙間２６及び貫通路５３を通って反ロッド側室１４へ排出される。したがって、油圧シリンダ１００の伸長時に、ロッド側室１３を十分に縮小させることができ、油圧シリンダ１００の伸長ストロークを十分に確保することができる。つまり、油圧シリンダ１００の伸縮範囲の狭小化を防止することができる。

　次に、反ロッド側室１４内の作動油が排出される場合について説明する。

　反ロッド側室１４内の作動油が給排ポート１５を通じて排出されると、ピストン２０及びピストンロッド３０がシリンダボトム１２側へ移動し、油圧シリンダ１００は収縮する。このとき、ロッド側室１３は膨張する。

　ロッド側室１３内は負圧になることによって、ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４の圧力よりも低くなる。このとき、図４に示すように、シール６０は、反ロッド側室１４側から作動油の圧力を受けて、第２延在部６３が第１延在部６２から離れるように変形する。その結果、収縮時、ロッド側室１３から貫通路５３を経て反ロッド側室１４へ向かう作動油の流れはシール６０により遮断される。したがって、反ロッド側室１４からロッド側室１３への作動油の漏出を防止することができ、ポンプから吐出された作動油の圧力をより効率的にピストン２０に作用させることができる。

　以上の第１実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

　ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高いときには、ロッド側室１３内の作動油は軸受５０に設けられる貫通路５３を経て反ロッド側室１４に流れるので、ピストン２０に通路を設ける必要がない。そのため、ロッド側室１３から反ロッド側室１４への作動油の排出は、シール６０の外周からピストン２０の径方向内側へ向かう流れをほとんど必要としない。したがって、ロッド側室１３から反ロッド側室１４までの通路における流れ抵抗が小さくなり、ロッド側室１３に溜まった作動油をより確実に反ロッド側室１４へ排出することができる。

　シリンダチューブ１０の内周面１６が軸受５０の溝５２とで貫通路５３を画定するので、貫通路５３は曲がり通路を経ることなくピストン２０の外周面２３とシリンダチューブ１０の内周面１６との間のピストン隙間２６と連通する。したがって、ロッド側室１３から反ロッド側室１４までの通路における流れ抵抗を減らすことができ、ロッド側室１３に溜まった作動油をより確実に反ロッド側室１４へ排出することができる。

　＜第２実施形態＞
　次に、図１１及び図１２を参照して、本発明の第２実施形態に係る油圧シリンダ２００について説明する。なお、第１実施形態における構成と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。また、以下において、「厚み」とは、シール６０の径方向における寸法を意味する。

　図１１及び図１２は本実施形態に係るシール６０の周辺の拡大断面図である。図１１はロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力以下である状態を示し、図１２はロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高い状態を示す。

　図１１及び図１２に示すように、シール６０の第２延在部６３の厚みは、第１延在部６２の厚みよりも薄い。そのため、第２延在部６３の剛性は第１延在部６２の剛性よりも低い。

　ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高いときには、第２延在部６３がシール６０の径方向内側に曲がる（図１２参照）。その結果、第２延在部６３がシリンダチューブ１０の内周面１６から離れ、第２延在部６３とシリンダチューブ１０との間により大きな隙間が形成される。

　このように、本実施形態では、第２延在部６３の剛性が第１延在部６２の剛性よりも低いので、第２延在部６３は第１延在部６２よりも変形し易い。そのため、ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高いときに、第２延在部６３とシリンダチューブ１０との間に隙間（通路）が形成される。

　第２延在部６３とシリンダチューブ１０との間の通路は、曲がり通路を経ることなくピストン隙間２６と連通する。したがって、ロッド側室１３から反ロッド側室１４までの通路における流れ抵抗を減らすことができ、ロッド側室１３に溜まった作動油をより確実に反ロッド側室１４へ排出することができる。

　また、基部６１の外径Ｄ４はシリンダチューブ１０の内径Ｄ３よりも小さい。そのため、基部６１とシリンダチューブ１０との間には隙間が存在する。

　第２延在部６３の外径Ｄ５は、ロッド側室１３側から反ロッド側室１４側へ向かうほど大きく、第２延在部６３の外周面は先端のみがシリンダチューブ１０に接する（図１１参照）。つまり、第２延在部６３の外周面のうち先端以外の他の部分と、シリンダチューブ１０との間には隙間が存在する。

　シール６０とシリンダチューブ１０との間の部分的な隙間により、ロッド側室１３内の圧力は、第２延在部６３の外周面の先端側まで作用する。そのため、ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高いときには、第２延在部６３が第１延在部６２に向かって変形し易い。したがって、第２延在部６３とシリンダチューブ１０との間に隙間（通路）がより容易に形成される（図１２参照）。

　シール６０におけるロッド側室１３側の端部の外径すなわち基部６１の外径Ｄ４は、シール溝２５におけるロッド側室１３側の壁２５ａ（第１制限部）の外径Ｄ６よりも小さい。そのため、シール６０に反ロッド側室１４側から作動油の圧力が作用しても、シール６０がシール溝２５からはみ出ず、ピストン隙間２６に入り込まない。したがって、ピストン隙間２６への入り込みによるシール６０の損傷を防止することができる。

　第２実施形態に係る油圧シリンダ１００の動作については、第１実施形態に係る油圧シリンダ１００の動作とほぼ同じなので、ここではその説明を省略する。

　以上の第２実施形態によれば、第１実施形態が奏する効果に加え、以下に示す効果を奏する。

　第２延在部６３は、ピストン２０の径方向における寸法が第１延在部６２よりも小さいので、第２延在部６３の剛性は第１延在部６２の剛性よりも低く、第２延在部６３は第１延在部６２よりも変形し易い。そのため、ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高いときに、第２延在部６３とシリンダチューブ１０との間に通路が形成される。この通路は曲がり通路を経ることなくピストン隙間２６と連通する。したがって、ロッド側室１３から反ロッド側室１４までの通路における流れ抵抗を減らすことができ、ロッド側室１３に溜まった作動油をより確実に反ロッド側室１４へ排出することができる。

　基部６１の外径Ｄ４がシリンダチューブ１０の内径Ｄ３よりも小さくかつ第２延在部６３の外径Ｄ５がロッド側室１３から反ロッド側室１４へ向かうほど大きいので、シール６０とシリンダチューブ１０との間に部分的な隙間が形成される。そのため、ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高いときに、第２延在部６３の外周面の先端まで作動油の圧力が作用し、第２延在部６３が第１延在部６２に向かって変形し易い。したがって、第２延在部６３とシリンダチューブ１０との間に通路をより確実に形成することができる。この通路は曲がり通路を経ることなくピストン隙間２６と連通する。したがって、ロッド側室１３から反ロッド側室１４までの通路における流れ抵抗を減らすことができ、ロッド側室１３に溜まった作動油をより確実に反ロッド側室１４へ排出することができる。

　基部６１の外径Ｄ４が、シール溝２５におけるロッド側室１３側の壁２５ａの外径Ｄ６よりも小さいので、シール６０に反ロッド側室１４側から力が作用しても、シール６０がシール溝２５からはみ出ず、ピストン隙間２６に入り込まない。したがって、ピストン隙間２６への入り込みによるシール６０の損傷を防止することができる。

　＜第３実施形態＞
　次に、図１３及び図１４を参照して、本発明の第３実施形態に係る油圧シリンダ３００について説明する。なお、第１実施形態における構成と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

　図１３及び図１４は本実施形態に係るシール６０の周辺の拡大断面図である。図１３はロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力以下である状態を示し、図１４はロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高い状態を示す。

　図１３及び図１４に示すように、本実施形態では、ピストン２０は、第１及び第２実施形態における軸受溝２４及びシール溝２５（図４及び図５参照）を有さない。

　ピストン２０の外周面２３には、軸受５０及びシール６０よりもロッド側室１３側に段部２７が形成される。段部２７は、シール６０がロッド側室１３側へ移動するのを制限する第１制限部として機能する。

　また、ピストン２０の外周面２３には、軸受５０及びシール６０よりも反ロッド側室１４側にストッパ２８が設けられる。ストッパ２８は、シール６０が反ロッド側室１４側へ移動するのを制限する第２制限部として機能する。

　段部２７とシール６０との間には、環状のバックアップリング７０が設けられる。バックアップリング７０は、シリンダチューブ１０の内周面１６に接する。また、バックアップリング７０の剛性はシール６０の剛性よりも高い。

　バックアップリング７０は、ピストン隙間２６からピストン２０の径方向内側へ延びシール６０へ至るリング通路７１を有する。したがって、ロッド側室１３内の圧力は、ピストン隙間２６及びリング通路７１を経てシール６０に作用する。

　ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高いときには、シール６０にはロッド側室１３側から作動油の圧力が作用し、シール６０は第１延在部６２が第２延在部６３に近づくように変形する。そのため、図１４に示すように、第１延在部６２がピストン２０から離れる。つまり、シール６０は、反ロッド側室１４からピストン隙間２６、リング通路７１及び貫通路５３を経てロッド側室１３へ向かう作動油の流れを許容する。

　シール６０が作動油の流れを許容することにより、ロッド側室１３に溜まった作動油はピストン隙間２６、リング通路７１及び貫通路５３を通って反ロッド側室１４へ排出される。したがって、油圧シリンダ１００の伸長時に、ロッド側室１３を十分に縮小させることができ、油圧シリンダ１００の伸長ストロークを十分に確保することができる。

　バックアップリング７０がシリンダチューブ１０の内周面１６に接しているので、シール６０に反ロッド側室１４側から力が作用しても、シール６０は、ピストン隙間２６に入り込まない。したがって、ピストン隙間２６への入り込みによるシール６０の損傷を防止することができる。

　第３実施形態に係る油圧シリンダ３００の動作については、第１実施形態に係る油圧シリンダ１００の動作とほぼ同じなので、ここではその説明を省略する。

　以上の第３実施形態によれば、第１実施形態が奏する効果に加え、以下に示す効果を奏する。

　バックアップリング７０がシリンダチューブ１０の内周面１６に接して設けられるので、シール６０に反ロッド側室１４側から作動油の圧力が作用しても、シール６０は段部２７とシリンダチューブ１０との間のピストン隙間２６へ入り込まない。したがって、ピストン隙間２６への入り込みによるシール６０の損傷を防止することができる。

　＜第４実施形態＞
　次に、図１５を参照して、本発明の第４実施形態に係る油圧シリンダ４００ついて説明する。なお、第１及び第３実施形態における構成と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

　図１５は本実施形態に係るシール６０の周辺の拡大断面図であり、ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力以下である状態を示す。図１５に示すように、シール６０は、基部６１に一体に設けられるバックアップ部６５を有する。バックアップ部６５は、シール６０の径方向外側であって段部２７側に位置する。バックアップ部６５の剛性は、シール６０の他の部分（基部６１、並びに第１及び第２延在部６２，６３）の剛性よりも高い。

　バックアップ部６５がシール６０の径方向外側であって段部２７側に設けられるので、シール６０に反ロッド側室１４側から作動油の圧力が作用しても、シール６０は、ピストン隙間２６に入り込まない。したがって、ピストン隙間２６への入り込みによるシール６０の損傷を防止することができる。

　第４実施形態に係る油圧シリンダ４００の動作については、第１実施形態に係る油圧シリンダ１００の動作とほぼ同じなので、ここではその説明を省略する。

　以上の第４実施形態によれば、第１実施形態が奏する効果に加え、以下に示す効果を奏する。

　バックアップ部６５がシール６０の径方向外側であって段部２７側に設けられるので、シール６０に反ロッド側室１４側から作動油の圧力が作用しても、シール６０は段部２７とシリンダチューブ１０との間のピストン隙間２６へ入り込まない。したがって、ピストン隙間２６への入り込みによるシール６０の損傷を防止することができる。

　＜第５実施形態＞
　次に、図１６及び図１７を参照して、本発明の第５実施形態に係る油圧シリンダ５００について説明する。なお、第１実施形態における構成と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

　図１６及び図１７は本実施形態に係るシール６０の周辺の拡大断面図である。図１６はロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力以下である状態を示し、図１７はロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高い状態を示す。

　図１６及び図１７に示すように、シール溝２５におけるピストン２０の軸方向に互いに対向する壁２５ａ，２５ｂ（第１及び第２制限部）間の寸法Ｌ１は、シール６０の寸法Ｌ２よりも大きい。

　したがって、シール６０は、反ロッド側室１４側から作動油の圧力を受けたときにはロッド側室１３側に移動し、シール溝２５におけるロッド側室１３側の壁２５ａ（第１制限部）に押し付けられる（図１６参照）。また、シール６０は、ロッド側室１３側から作動油の圧力を受けたときには反ロッド側室１４側に移動し、シール溝２５における反ロッド側室１４側の壁２５ｂ（第２制限部）に押し付けられる（図１７参照）。

　ピストン２０の外径Ｄ２は、シール溝２５の壁２５ａと、シール６０が壁２５ａに押し付けられた状態で第１延在部６２の反ロッド側室１４側の先端が位置する地点Ｐとの間の範囲において、ほぼ一定である。そのため、シール６０がシール溝２５におけるロッド側室１３側の壁２５ａ（第１制限部）に押し付けられた状態（図１６参照）では、第１及び第２延在部６２，６３が、それぞれ、ピストン２０及びシリンダチューブ１０に十分に押し付けられる。したがって、シール６０とシリンダチューブ１０との間に隙間が形成されにくく、反ロッド側室１４からロッド側室１３への作動油の漏出をより確実に防ぐことができる。

　また、ピストン２０の外径Ｄ２は、地点Ｐからシール溝２５の壁２５ｂへ向かうほど小さい。そのため、シール６０がシール溝２５における反ロッド側室１４側の壁２５ｂ（第２制限部）に押し付けられた状態（図１７参照）では、第１及び第２延在部６２，６３が、それぞれ、ピストン２０及びシリンダチューブ１０に十分に押し付けられない。したがって、シール６０とシリンダチューブ１０との間に隙間が形成され易く、ロッド側室１３内の作動油を反ロッド側室１４へより確実に排出することができる。

　なお、ピストンの外径Ｄ２が、シール溝２５の壁２５ａから壁２５ｂへ向かうほど小さい形態であっても、シール６０が壁２５ｂに押し付けられた状態でシール６０とシリンダチューブ１０との間に隙間が形成され易い。しかし、この形態では、ピストン２０の外径Ｄ２が壁２５ａと地点Ｐとの間においてほぼ一定である形態（図１５に示される形態）に比べて、シール６０が壁２５ａに押し付けられた状態でシール６０とシリンダチューブ１０との間に隙間が形成され易い。このような理由から、シール溝２５におけるピストンの外径Ｄ２は、壁２５ａと地点Ｐとの間の範囲においてほぼ一定であることがより好ましい。

　第５実施形態に係る油圧シリンダ５００の動作については、第１実施形態に係る油圧シリンダ１００の動作とほぼ同じなので、ここではその説明を省略する。

　以上の第５実施形態によれば、第１実施形態が奏する効果に加え、以下に示す効果を奏する。

　シール溝２５におけるピストン２０の外径Ｄ２は、ロッド側室１３側から反ロッド側室１４へ向かうほど小さい。そのため、ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高いときには、シール６０とシリンダチューブ１０との間に隙間が形成され易い。したがって、ロッド側室１３内の作動油を反ロッド側室１４へより確実に排出することができる。

　以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

　本実施形態では、油圧シリンダ１００，２００，３００，４００，５００は、シリンダチューブ１０と、シリンダチューブ１０に収容され、シリンダチューブ１０の内部を、ロッド側室１３と作動油が給排される反ロッド側室１４とに仕切るピストン２０と、ピストン２０に連結されるピストンロッド３０と、ピストン２０の外周に設けられピストン２０をシリンダチューブ１０に対して摺動自在に支持する軸受５０と、ピストン２０の外周に設けられる環状のシール６０と、を備え、軸受５０は、ピストン２０の軸方向に貫通する貫通路５３を有し、シール６０は、ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力以下のときには反ロッド側室１４から貫通路５３を経てロッド側室１３へ向かう作動油の流れを遮断し、ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高いときにはロッド側室１３から貫通路５３を経て反ロッド側室１４へ向かう作動油の流れを許容することを特徴とする。

　この構成では、ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高いときには、ロッド側室１３内の作動油は軸受５０に設けられる貫通路５３を経て反ロッド側室１４に流れるので、ピストン２０に通路を設ける必要がない。したがって、ロッド側室１３から反ロッド側室１４までの通路における流れ抵抗を減らすことができ、ロッド側室１３に溜まった作動油をより確実に反ロッド側室１４へ排出することができる。

　また本実施形態では、貫通路５３は、軸受５０の外周面５１に形成されピストン２０の軸方向に延びる溝５２と、シリンダチューブ１０の内周面１６とで画定されることを特徴とする。

　この構成では、シリンダチューブ１０の内周面１６が軸受５０の溝５２とで貫通路５３を画定するので、貫通路５３は曲がり通路を経ることなくピストン２０の外周面２３とシリンダチューブ１０の内周面１６との間のピストン隙間２６と連通する。したがって、ロッド側室１３から反ロッド側室１４までの通路における流れ抵抗を減らすことができ、ロッド側室１３に溜まった作動油をより確実に反ロッド側室１４へ排出することができる。

　また本実施形態では、シール６０は、基部６１と、基部６１の内側から反ロッド側室１４側へ延びる第１延在部６２と、基部６１の外側から反ロッド側室１４側へ延び、第１延在部６２との間に隙間６４を有する第２延在部６３と、を有し、シール６０は、ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高いときに第２延在部６３が第１延在部６２に近づくことにより、ロッド側室１３から貫通路５３を経て反ロッド側室１４へ向かう作動油の流れを許容することを特徴とする。

　この構成では、第２延在部６３が第１延在部６２に近づくので、第２延在部６３とシリンダチューブ１０との間に通路が形成される。この通路は曲がり通路を経ることなくピストン２０の外周面２３とシリンダチューブ１０の内周面１６との間のピストン隙間２６と連通する。したがって、ロッド側室１３から反ロッド側室１４までの通路における流れ抵抗を減らすことができ、ロッド側室１３に溜まった作動油をより確実に反ロッド側室１４へ排出することができる。

　また本実施形態では、第２延在部６３は、シール６０の径方向における寸法が第１延在部６２よりも小さいことを特徴とする。

　この構成では、第２延在部６３は、シール６０の径方向における寸法が第１延在部６２よりも小さいので、第２延在部６３の剛性は第１延在部６２の剛性よりも低く、第２延在部６３が第１延在部６２よりも変形し易い。そのため、ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高いときに、第２延在部６３とシリンダチューブ１０との間に通路が形成される。この通路は曲がり通路を経ることなくピストン２０の外周面２３とシリンダチューブ１０の内周面１６との間のピストン隙間２６と連通する。したがって、ロッド側室１３から反ロッド側室１４までの通路における流れ抵抗を減らすことができ、ロッド側室１３に溜まった作動油をより確実に反ロッド側室１４へ排出することができる。

　また、本実施形態では、基部６１の外径Ｄ４はシリンダチューブ１０の内径Ｄ３よりも小さく、第２延在部６３の外径Ｄ５は、ロッド側室１３から反ロッド側室１４へ向かうほど大きいことを特徴とする。

　この構成では、基部６１の外径Ｄ４がシリンダチューブ１０の内径Ｄ３よりも小さくかつ第２延在部６３の外径Ｄ４がロッド側室１３から反ロッド側室１４へ向かうほど大きいので、シール６０とシリンダチューブ１０との間に部分的な隙間が形成される。そのため、ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高いときに、ロッド側室１３内の圧力が第２延在部６３の外周面の先端まで作動油の圧力が作用し、第２延在部６３が第１延在部６２に向かって変形し易い。したがって、第２延在部６３とシリンダチューブ１０との間に通路をより確実に形成することができる。この通路は曲がり通路を経ることなくピストン２０の外周面２３とシリンダチューブ１０の内周面１６との間のピストン隙間２６と連通する。したがって、ロッド側室１３から反ロッド側室１４までの通路における流れ抵抗を減らすことができ、ロッド側室１３に溜まった作動油をより確実に反ロッド側室１４へ排出することができる。

　また本実施形態では、ピストン２０は、ピストン２０の外周におけるシール６０よりもロッド側室１３側に設けられロッド側室１３側へのシール６０の移動を制限するシール溝２５の壁２５ａ又は段部２７を有することを特徴とする。

　この構成では、シール溝２５の壁２５ａ又は段部２７がロッド側室１３側へのシール６０の移動を制限するので、シール６０に反ロッド側室１４側から作動油の圧力が作用しても、シール６０がピストン２０から外れるのを防止することができる。

　また本実施形態では、シール６０におけるロッド側室１３側の端部の外径Ｄ４は、シール溝２５の壁２５ａの外径Ｄ６よりも小さいことを特徴とする。

　この構成では、シール６０におけるロッド側室１３側の端部の外径Ｄ４がシール溝２５の壁２５ａの外径Ｄ６よりも小さいので、シール６０に反ロッド側室１４側から作動油の圧力が作用しても、シール６０はシール溝２５の壁２５ａからはみ出ず、ピストン２０とシリンダチューブ１０との間のピストン隙間２６に入り込まない。したがって、ピストン２０とシリンダチューブ１０との間のピストン隙間２６への入り込みによるシール６０の損傷を防止することができる。

　また本実施形態では、シール６０とシール溝２５の壁２５ａとの間にシリンダチューブ１０の内周面１６に接して設けられ、シール６０よりも高い剛性を有するバックアップリング７０をさらに備えることを特徴とする。

　この構成では、バックアップリング７０がシリンダチューブ１０の内周面１６に接して設けられるので、シール６０に反ロッド側室１４側から作動油の圧力が作用しても、シール６０はピストン２０とシリンダチューブ１０との間のピストン隙間２６へ入り込まない。したがって、ピストン２０とシリンダチューブ１０との間のピストン隙間２６への入り込みによるシール６０の損傷を防止することができる。

　また本実施形態では、シール６０は、シール６０の径方向外側かつシール溝２５の壁２５ａ側に設けられシール６０の他の部分よりも高い剛性を有するバックアップ部６５を有することを特徴とする。

　この構成では、バックアップ部６５がシール６０の径方向外側かつシール溝２５の壁２５ａ側に設けられるので、シール６０に反ロッド側室１４側から作動油の圧力が作用しても、シール６０はピストン２０とシリンダチューブ１０との間のピストン隙間２６へ入り込まない。したがって、ピストン２０とシリンダチューブ１０との間のピストン隙間２６への入り込みによるシール６０の損傷を防止することができる。

　また本実施形態では、ピストン２０は、ピストン２０の外周におけるシール６０よりも反ロッド側室１４側に設けられ反ロッド側室１４側へのシール６０の移動を制限するシール溝２５の壁２５ｂを有し、シール溝２５の壁２５ａ，２５ｂ間の間隔は、シール６０におけるピストン２０の軸方向の寸法よりも大きく、ピストンの外径Ｄ２は、シール溝２５の壁２５ａから壁２５ｂへ向かうほど小さいことを特徴とする。

　この構成では、ピストン２０の外径Ｄ２は、シール溝２５の壁２５ａから壁２５ｂへ向かうほど小さい。そのため、ロッド側室１３内の圧力が反ロッド側室１４内の圧力よりも高いときには、シール６０とシリンダチューブ１０との間に隙間が形成され易い。したがって、ロッド側室１３内の作動油を反ロッド側室１４へより確実に排出することができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　本願は２０１５年５月１５日に日本国特許庁に出願された特願２０１５－１０００３１に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims

　シリンダチューブと、
　前記シリンダチューブに収容され、前記シリンダチューブの内部を、ロッド側室と作動液が給排される反ロッド側室とに仕切るピストンと、
　前記ピストンに連結されるピストンロッドと、
　前記ピストンの外周に設けられ前記ピストンを前記シリンダチューブに対して摺動自在に支持する軸受と、
　前記ピストンの外周に設けられる環状のシールと、を備え、
　前記軸受は、前記ピストンの軸方向に貫通する貫通路を有し、
　前記シールは、前記ロッド側室内の圧力が前記反ロッド側室内の圧力以下のときには前記反ロッド側室から前記貫通路を経て前記ロッド側室へ向かう作動液の流れを遮断し、前記ロッド側室内の圧力が前記反ロッド側室内の圧力よりも高いときには前記ロッド側室から前記貫通路を経て前記反ロッド側室へ向かう作動液の流れを許容する、液圧シリンダ。
　請求項１に記載の液圧シリンダであって、
　前記貫通路は、前記軸受の外周面に形成され前記ピストンの軸方向に延びる溝と、前記シリンダチューブの内周面とで画定される、液圧シリンダ。
　請求項１に記載の液圧シリンダであって、
　前記シールは、
　基部と、
　前記基部の内側から前記反ロッド側室側へ延びる第１延在部と、
　前記基部の外側から前記反ロッド側室側へ延び、前記第１延在部との間に隙間を有する第２延在部と、を有し、
　前記シールは、前記ロッド側室内の圧力が前記反ロッド側室内の圧力よりも高いときに前記第２延在部が前記第１延在部に近づくことにより、前記ロッド側室から前記貫通路を経て前記反ロッド側室へ向かう作動液の流れを許容する、液圧シリンダ。
　請求項３に記載の液圧シリンダであって、
　前記第２延在部は、前記シールの径方向における寸法が前記第１延在部よりも小さい、液圧シリンダ。
　請求項３に記載の液圧シリンダであって、
　前記基部の外径は前記シリンダチューブの内径よりも小さく、
　前記第２延在部の外径は、前記ロッド側室から前記反ロッド側室へ向かうほど大きい、液圧シリンダ。
　請求項１に記載の液圧シリンダであって、
　前記ピストンは、前記ピストンの外周における前記シールよりも前記ロッド側室側に設けられ前記ロッド側室側への前記シールの移動を制限する環状の第１制限部を有する、液圧シリンダ。
　請求項６に記載の液圧シリンダであって、
　前記シールにおける前記ロッド側室側の端部の外径は、前記第１制限部の外径よりも小さい、液圧シリンダ。
　請求項６に記載の液圧シリンダであって、
　前記シールと前記第１制限部との間に前記シリンダチューブの内周面に接して設けられ、前記シールよりも高い剛性を有するバックアップリングをさらに備える、液圧シリンダ。
　請求項６に記載の液圧シリンダであって、
　前記シールは、前記シールの径方向外側かつ前記第１制限部側に設けられ前記シールの他の部分よりも高い剛性を有するバックアップ部を有する、液圧シリンダ。
　請求項６に記載の液圧シリンダであって、
　前記ピストンは、前記ピストンの外周における前記シールよりも前記反ロッド側室側に設けられ前記反ロッド側室側への前記シールの移動を制限する環状の第２制限部を有し、
　前記第１及び第２制限部間の間隔は、前記シールにおける前記ピストンの軸方向の寸法よりも大きく、
　前記ピストンの外径は、前記第１制限部から前記第２制限部へ向かうほど小さい、液圧シリンダ。