WO2017057132A1 - 流体圧シリンダ - Google Patents

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WO2017057132A1
WO2017057132A1 PCT/JP2016/077848 JP2016077848W WO2017057132A1 WO 2017057132 A1 WO2017057132 A1 WO 2017057132A1 JP 2016077848 W JP2016077848 W JP 2016077848W WO 2017057132 A1 WO2017057132 A1 WO 2017057132A1
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WO
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collar
rod
cushion bearing
piston
spacer
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PCT/JP2016/077848
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English (en)
French (fr)
Inventor
小林 信行
平井 達也
真二 佐藤
Original Assignee
Kyb-Ys株式会社
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Publication date
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Priority to EP16851306.7A priority patent/EP3358199B1/en
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    • F15B15/14Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423Component parts; Constructional details
    • F15B15/1457Piston rods
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
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    • F15B2211/755Control of acceleration or deceleration of the output member

Definitions

  • the present invention relates to a fluid pressure cylinder.
  • a fluid pressure cylinder is provided with a cushion mechanism that generates a cushion pressure near the stroke end of the piston rod to decelerate the piston rod (JP6-40326Y2).
  • the piston rod has a normal diameter portion and a small diameter portion formed to have a smaller diameter than the normal diameter portion.
  • the piston is connected to the piston rod so as to face the step portion between the normal diameter portion and the small diameter portion.
  • a cylindrical cushion bearing is provided on the outer periphery of the small diameter portion of the piston rod so as to be movable between the stepped portion and the piston rod.
  • the inner diameter of the cushion bearing is larger than the outer diameter of the small diameter portion, and a gap (inner peripheral gap) is formed between the cushion bearing and the small diameter portion.
  • the cylinder head has a bore formed so that a cushion bearing can enter.
  • the cushion bearing enters the bore of the cylinder head before the extended position.
  • the cushion bearing is pressed against the step of the piston rod by the pressure in the rod side chamber, and the flow of the working fluid from the rod side chamber to the port is limited only to the gap (outer circumferential gap) between the cushion bearing and the bore. .
  • Resistance is given to the flow of the working fluid that moves from the rod side chamber to the port through the outer circumferential clearance, and the piston decelerates.
  • the cushion bearing disclosed in JP6-40326Y2 has a gap with the piston rod, so that it tilts with respect to the piston rod and moves in the radial direction with respect to the piston rod.
  • the tilt or movement of the cushion bearing may occur even after the cushion bearing has entered the bore of the cylinder head, and an unintended gap (passage) may be formed between the stepped portion and the cushion bearing.
  • the working fluid in the rod side chamber not only moves to the port through the outer circumferential clearance, but also moves to the port through the unintended passage, and the flow of the working fluid is desired.
  • the resistance is not given. That is, the rod side chamber and the port communicate with each other through an unintended passage, and the cushion performance is reduced.
  • An object of the present invention is to provide a fluid pressure cylinder that can prevent a decrease in cushion performance.
  • a fluid pressure cylinder includes a cylinder tube, a piston slidably received in the cylinder tube and defining a rod side chamber in the cylinder tube, a piston rod connected to the piston, and a rod side chamber. And a port for supplying the working fluid from the outside to the rod side chamber and discharging the working fluid in the rod side chamber to the outside, and the piston rod reaching the stroke end.
  • a cushion bearing that restricts the flow of the working fluid discharged from the rod side chamber through the port, and a restricting portion that is provided on the piston rod so as to face the piston across the cushion bearing and restricts the movement of the cushion bearing in the axial direction.
  • the diameter on the outer periphery of the piston rod between the cushion bearing and the restriction And the end surfaces of the cushion bearing and the collar facing each other are inclined symmetrically with respect to the central axis of the piston rod, and the end surfaces of the restricting portion and the collar facing each other Is formed in a planar shape crossing the central axis.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a hydraulic cylinder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view around the cushion bearing, showing a state where the piston rod is in a normal stroke region.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the head side port, showing a state where the piston rod is in the normal stroke region.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view around the head-side port, showing a state where the piston rod is in the vicinity of the stroke end.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the cushion bearing, the collar, and the spacer, showing a state in which the central axes of the cushion bearing, the collar, and the spacer are coincident with each other.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the cushion bearing, the collar, and the spacer, showing a state in which the central axes of the cushion bearing, the collar, and the spacer are coincident with each other
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the cushion bearing, the collar, and the spacer, showing a state in which the cushion bearing is inclined with respect to the spacer.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the cushion bearing, the collar, and the spacer, showing a state in which the cushion bearing is displaced in the radial direction with respect to the spacer.
  • FIG. 8 is a sectional view of the cushion bearing, the collar, and the spacer, and shows another example of the cushion bearing and the collar.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the head-side port, showing a state immediately after the hydraulic cylinder starts to contract.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the cushion bearing, the collar, and the spacer, and shows the state where the cushion bearing is assembled to the spacer in the reverse direction.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the cushion bearing, the collar, and the spacer, showing a state where the collar is assembled to the spacer in the reverse direction.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the cushion bearing, the collar, and the spacer, and shows another example of the first and second spacer steps.
  • the hydraulic cylinder 100 is used as an actuator mounted on a machine such as a construction machine or an industrial machine.
  • the hydraulic cylinder 100 is used as an arm cylinder mounted on a hydraulic excavator.
  • a hydraulic cylinder 100 includes a cylindrical cylinder tube 10, a piston 20 that is slidably accommodated in the cylinder tube 10, and a piston rod 30 that is slidably inserted into the cylinder tube 10. .
  • One end of the piston rod 30 is connected to the piston 20, and the other end extends to the outside of the cylinder tube 10.
  • the one open end 11 of the cylinder tube 10 is closed by the cylinder head 40.
  • the cylinder head 40 is formed in an annular shape and slidably supports the piston rod 30.
  • the other open end 12 of the cylinder tube 10 is closed by a cylinder bottom 50.
  • the hydraulic cylinder 100 is mounted on a machine such as a construction machine or an industrial machine using a connecting portion 30a provided on the other end of the piston rod 30 and a connecting portion 50a provided on the cylinder bottom 50.
  • the piston 20 partitions the inside of the cylinder tube 10 into a rod side chamber 13 and an anti-rod side chamber 14.
  • the rod side chamber 13 is defined by the cylinder tube 10
  • the anti-rod side chamber 14 is defined by the cylinder tube 10, the piston 20 and the cylinder bottom 50.
  • the cylinder tube 10 is provided with a head side port 15 that communicates with the rod side chamber 13 and a bottom side port 16 that communicates with the non-rod side chamber 14.
  • the head side port and the bottom side port may be simply referred to as “ports”.
  • the ports 15 and 16 are selectively connected to a hydraulic pump (not shown) or a tank (not shown) through a switching valve (not shown). When one of the ports 15 and 16 communicates with the hydraulic pump by the switching valve, the other communicates with the tank.
  • the hydraulic cylinder 100 further includes an annular cushion bearing 60 provided on the outer periphery of the piston rod 30 and a cylindrical portion 41 provided on the inner periphery of the cylinder tube 10.
  • the cylindrical portion 41 is formed integrally with the cylinder head 40 so that the cushion bearing 60 can be received.
  • the piston rod 30 includes a rod main body 31 extending from the piston 20 to the outside of the cylinder tube 10 and an annular spacer 36 through which the rod main body 31 is inserted.
  • the rod main body 31 has a small diameter portion 32 having an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the spacer 36 and a large diameter portion 33 having an outer diameter larger than the outer diameter of the small diameter portion 32.
  • the large diameter portion 33 is provided continuously to the small diameter portion 32, and a rod step portion 34 is formed between the large diameter portion 33 and the small diameter portion 32.
  • the small diameter portion 32 is inserted into the spacer 36 and attached to the piston 20 by screwing.
  • the spacer 36 includes an annular spacer main body 37 extending in the axial direction, and a flange 38 that protrudes radially outward from the end of the spacer main body 37 on the rod step 34 side.
  • the spacer body 37 is sandwiched between the piston 20 and the rod step portion 34 by screwing the piston 20 into the small diameter portion 32. That is, the space between the piston 20 and the rod step 34 is ensured by the spacer body 37.
  • the cushion bearing 60 is provided on the outer periphery of the spacer body 37.
  • the inner diameter of the cushion bearing 60 is larger than the outer diameter of the spacer body 37. Therefore, the cushion bearing 60 is movable in the radial direction with respect to the spacer body 37.
  • the outer diameter of the cushion bearing 60 is larger than the outer diameter of the collar portion 38. That is, the flange 38 faces the piston 20 with the cushion bearing 60 interposed therebetween, and restricts the movement of the cushion bearing 60 in the axial direction.
  • the collar part 38 may be called a "restriction part.”
  • a groove (slit) 61 extending from the inner peripheral surface of the cushion bearing 60 to the outer peripheral surface is formed on the end surface 60 a of the cushion bearing 60 facing the piston 20.
  • a groove (slit) 62 extending in the axial direction is formed on the outer peripheral surface of the cushion bearing 60.
  • An annular collar 70 is provided between the cushion bearing 60 and the collar portion 38.
  • the inner diameter of the collar 70 is larger than the outer diameter of the spacer body 37, and the collar 70 is movable in the radial direction.
  • a groove (slit) 71 extending from the inner peripheral surface of the collar 70 to the outer peripheral surface is formed on the end surface 70 a of the collar 70 facing the collar portion 38.
  • annular inner peripheral passage 81 is formed between the inner peripheral surface of the cushion bearing 60 and the collar 70 and the outer peripheral surface of the spacer main body 37. Is done.
  • the dimension in the axial direction of the cushion bearing 60 and the collar 70 is smaller than the dimension between the piston 20 and the flange 38. Therefore, the cushion bearing 60 and the collar 70 are movable in the axial direction between the piston 20 and the flange portion 38.
  • the piston rod 30 since the piston rod 30 has the spacer 36 and the spacer 36 has the flange portion 38, the spacer 36 pressed by the piston 20 and the flange portion 38 pressed by the collar 70 are formed of the same material as the rod body 31. There is no need to do. Therefore, the rod main body 31 can be formed of an inexpensive and low-strength material, and the spacer 36 including the flange portion 38 can be formed of an expensive and high-strength material, and the piston rod 30 can be prevented from increasing in cost. The strength of can be increased.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the head-side port 15 and shows a state where the piston rod 30 is in a normal stroke region (a state where the cushion bearing 60 does not enter the cylindrical portion 41).
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the head-side port 15 and shows a state where the piston rod 30 has reached the vicinity of the stroke end (a state where the cushion bearing 60 has entered the cylindrical portion 41).
  • the outer diameter of the cylindrical portion 41 is substantially equal to the inner diameter of the cylinder tube 10, and the cylindrical portion 41 is fitted to the cylinder tube 10.
  • Seal members 42 and 43 are disposed between the cylindrical portion 41 and the cylinder tube 10. The sealing members 42 and 43 prevent hydraulic oil from leaking from the gap between the outer peripheral surface of the cylindrical portion 41 and the inner peripheral surface of the cylinder tube 10.
  • the inner diameter of the cylindrical portion 41 is larger than the outer diameter of the large diameter portion 33 of the rod main body 31. Therefore, when the piston rod 30 is in the normal stroke region, an annular passage 82 is formed by the inner peripheral surface of the cylindrical portion 41 and the outer peripheral surface of the large diameter portion 33, and the rod side chamber 13 and the port 15 are connected through the annular passage 82. Communicate. That is, when the piston rod 30 is in the normal stroke region and the hydraulic cylinder 100 is extended, the hydraulic oil in the rod side chamber 13 is discharged from the port 15 through the annular passage 82.
  • the outer diameter of the cushion bearing 60 is substantially equal to the inner diameter of the cylindrical portion 41. Therefore, in the state where the cushion bearing 60 has entered the cylindrical portion 41, the rod side chamber 13 and the port 15 include the outer peripheral passage 83 formed by the groove 62 of the cushion bearing 60 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 41, and the inner peripheral portion. It communicates only through the passage 81.
  • the hydraulic oil in the rod side chamber 13 moves to the port 15 only through the inner peripheral passage 81 and the outer peripheral passage 83. Since the flow passage cross sections of the inner peripheral passage 81 and the outer peripheral passage 83 are smaller than those of the annular passage 82 (see FIG. 3), resistance is given to the flow of hydraulic oil discharged from the rod side chamber 13 through the port 15. As a result, the pressure in the rod side chamber 13 increases and the piston rod 30 decelerates.
  • the piston 20 and the collar 70 can be moved according to the operation of the hydraulic cylinder 100, specifically according to the pressure in the rod side chamber 13. It moves to and from the heel part 38.
  • the cushion bearing 60 and the collar 70 move in a direction approaching the collar portion 38 due to a pressure difference between the rod side chamber 13 and the port 15. As a result, the cushion bearing 60 contacts the collar 70, and the collar 70 contacts the collar portion 38.
  • a communication passage 84 that communicates the inner peripheral passage 81 and the port 15 is formed by the groove 71 and the collar portion 38 of the collar 70.
  • the cross section of the communication passage 84 is smaller than the cross section of the inner peripheral passage 81. Therefore, a resistance is mainly given to the flow of the hydraulic oil that moves from the rod side chamber 13 to the port 15 through the inner peripheral passage 81 and the communication passage 84 mainly in the communication passage 84.
  • the rod side chamber 13 and the port 15 communicate with each other through the outer peripheral passage 83 and also through the inner peripheral passage 81 and the communication passage 84.
  • the groove 62 is not provided on the outer peripheral surface of the cushion bearing 60, and the rod side chamber 13 and the port 15 may communicate with each other only through the inner peripheral passage 81 and the communication passage 84.
  • the groove 70 is not provided in the collar 70, and the rod side chamber 13 and the port 15 may communicate with each other only through the outer peripheral passage 83.
  • the groove 62 of the cushion bearing 60 may not extend between both ends of the cushion bearing 60, and the rod side chamber 13 and the port 15 communicate with each other when the cushion bearing 60 enters the cylindrical portion 41. It is only necessary to have a length of
  • the outer peripheral passage 83 is not limited to the form formed by the groove 62 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 41.
  • the outer peripheral surface of the cushion bearing 60 may be formed in a planar shape without the groove 62, and the outer peripheral passage 83 may be formed in an annular shape between the outer peripheral surface of the cushion bearing 60 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 41.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the cushion bearing 60, the collar 70, and the spacer 36, and shows a state in which the central axes of the cushion bearing 60, the collar 70, and the spacer 36 are coincident.
  • FIG. 5 shows a part of the piston 20.
  • the end surfaces 60 b and 70 b of the cushion bearing 60 and the collar 70 facing each other are inclined symmetrically with respect to the central axis of the spacer 36.
  • the end surface 60b of the cushion bearing 60 is inclined such that the radially inner edge 60c is positioned on the flange 38 side with respect to the radially outer edge 60d.
  • the end surface 70b of the collar 70 is inclined such that the radially inner edge 70c is positioned on the flange 38 side with respect to the radially outer edge 70d.
  • “Inclined symmetrically with respect to the central axis of the spacer 36” is not limited to the form in which the portions of the end faces 60b and 70b at the opposite positions with respect to the central axis of the spacer 36 are inclined at the same angle. Includes forms that are inclined at different angles.
  • end surfaces 70a and 38a of the collar 70 and the collar portion 38 facing each other are formed in a planar shape that crosses the central axis of the collar 70 and the collar portion 38, respectively.
  • the end faces 70b and 38a are formed substantially perpendicular to the central axis.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the cushion bearing 60, the collar 70, and the spacer 36, and shows a state in which the cushion bearing 60 is inclined with respect to the spacer 36.
  • Such an inclination of the cushion bearing 60 is generated, for example, when the cylindrical portion 41 is inclined with respect to the piston rod 30.
  • the inclination of the cylindrical portion 41 depends on the processing accuracy and mounting accuracy of the piston 20, the piston rod 30, the cylinder head 40, and the like.
  • end surfaces 60b and 70b are formed substantially perpendicular to the central axis of the spacer 36, when the cushion bearing 60 is inclined with respect to the spacer 36, a partial gap is formed between the end surface 60b and the end surface 70b. The There is a possibility that hydraulic oil in the rod side chamber 13 (see FIG. 4 etc.) leaks from this gap and the cushion performance is lowered.
  • the end surfaces 60 b and 70 b are inclined symmetrically with respect to the central axis of the spacer 36. Therefore, as shown in FIG. 6, even if the cushion bearing 60 is inclined with respect to the spacer 36, the end surface 60b is in sliding contact with the end surface 70b, so that a gap is not easily formed between the end surface 60b and the end surface 70b. Therefore, an unintended passage is unlikely to be formed between the end surface 60b and the end surface 70b, and a decrease in cushion performance can be prevented.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the cushion bearing 60, the collar 70, and the spacer 36, and shows a state where the cushion bearing 60 is displaced in the radial direction with respect to the spacer 36.
  • Such a displacement of the cushion bearing 60 is caused by the displacement of the cylindrical portion 41 in the radial direction with respect to the piston rod 30, for example, similarly to the inclination of the cushion bearing 60.
  • the collar 70 Since the collar 70 is provided so as to be movable in the radial direction, the collar 70 also moves in accordance with the displacement of the cushion bearing 60 as shown in FIG. Therefore, even if the end surfaces 60b and 70b are symmetrically inclined with respect to the central axis of the spacer 36, it is difficult to form a gap between the end surface 60b and the end surface 70b.
  • end surfaces 70a, 38a of the collar 70 and the collar portion 38 facing each other are formed substantially perpendicular to the central axis of the spacer 36, even if the collar 70 moves in the radial direction with respect to the collar portion 38, the end surface 70a. It is difficult to form a gap between the end face 38a and the end face 38a. Therefore, it is difficult to form an unintended passage between the end surface 60b and the end surface 70b and between the end surface 70a and the end surface 38a, and it is possible to prevent a decrease in cushion performance.
  • the end surfaces 60b and 70b may be flat.
  • the end surfaces 60b and 70b are preferably curved surfaces, and more preferably part of a virtual spherical surface.
  • the end faces 70 a and 38 a are formed substantially perpendicular to the central axis of the spacer 36, but the end faces 70 a and 38 a only need to cross the central axis of the spacer 36, and are relative to the central axis of the spacer 36. It may be inclined.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the port 15 and shows a state immediately after the hydraulic cylinder 100 starts the contraction operation. Note that immediately before the hydraulic cylinder 100 starts the contraction operation, as shown in FIG. 4, the cushion bearing 60 contacts the collar 70 and the collar 70 contacts the collar portion 38.
  • the hydraulic oil flows into the groove 71 of the collar 70.
  • the pressure of the hydraulic oil in the groove 71 acts on the bottom surface (pressure receiving surface) 71 a of the groove 71 to press the collar 70 and the cushion bearing 60. That is, the bottom surface 71 a of the groove 71 receives the pressure of the hydraulic oil supplied from the port 15 in a direction away from the flange portion 38 in a state where the collar 70 is in contact with the flange portion 38.
  • the collar 70 and the cushion bearing 60 move when the bottom surface 71a of the groove 71 receives the pressure of the hydraulic oil, the collar 70 can be prevented from sticking to the collar portion 38. Due to the movement of the collar 70 and the cushion bearing 60, a gap is formed between the collar 70 and the collar portion 38 as shown in FIG. The hydraulic oil from the port 15 flows into the inner peripheral passage 81 through this gap.
  • the inner peripheral passage 81 and the rod side chamber 13 communicate with each other through the groove 61 of the cushion bearing 60. Therefore, the hydraulic oil in the inner peripheral passage 81 can be supplied to the rod side chamber 13.
  • the rod side chamber 13 and the port 15 communicate with each other through the inner peripheral passage 81 immediately after the hydraulic cylinder 100 starts the contraction operation. Therefore, even when the cushion bearing 60 is not removed from the cylindrical portion 41, the hydraulic oil is easily supplied to the rod side chamber 13. Therefore, the responsiveness of the hydraulic cylinder 100 can be improved.
  • a first spacer step (first rod step) 37 a that faces the piston 20 with a part of the cushion bearing 60 interposed therebetween is formed on the outer peripheral surface of the spacer body 37.
  • the first spacer step 37a is formed by making the outer diameter of the spacer body 37 different from the first spacer step 37a.
  • a bearing step portion 60e facing the first spacer step portion 37a is formed on the inner peripheral surface of the cushion bearing 60.
  • the bearing step portion 60e is formed by making the inner diameter of the cushion bearing 60 different from the bearing step portion 60e.
  • a second spacer step (second rod step) 37b facing the piston 20 with the cushion bearing 60 and a part of the collar 70 interposed therebetween is formed on the outer peripheral surface of the spacer body 37.
  • the second spacer step portion 37b is formed by making the outer diameter of the spacer body 37 different from the second spacer step portion 37b.
  • a collar step portion 70e facing the second spacer step portion 37b is formed on the inner peripheral surface of the collar 70.
  • the color step portion 70e is formed by making the inner diameter of the collar 70 different from the color step portion 70e.
  • the dimension L1 from the first spacer step 37a to the piston 20 is larger than the dimension L2 from the bearing step 60e to the end surface 60a. Therefore, the cushion bearing 60 does not protrude from the spacer 36 when the cushion bearing 60 is assembled to the spacer 36 in the correct orientation.
  • the dimension L1 is smaller than the dimension L3 of the cushion bearing 60 in the axial direction. Therefore, as shown in FIG. 10, when the cushion bearing 60 is assembled to the spacer 36 in the reverse direction, the cushion bearing 60 protrudes from the spacer 36. Therefore, it can be easily determined whether or not the cushion bearing 60 is assembled to the spacer 36 in an appropriate direction.
  • the dimension L4 from the second spacer step 37b to the piston 20 is larger than the dimension L5 from the collar step 70e to the end surface 60a when the cushion bearing 60 and the collar 70 are combined. Therefore, when the cushion bearing 60 and the collar 70 are assembled to the spacer 36 in the correct orientation, the cushion bearing 60 does not protrude from the spacer 36.
  • the dimension L4 is smaller than the dimension L6 obtained by combining the cushion bearing 60 and the collar 70 in the axial direction. Therefore, as shown in FIG. 11, when the collar 70 is assembled to the spacer 36 in the reverse direction, the cushion bearing 60 protrudes from the spacer 36. Therefore, it can be easily determined whether or not the cushion bearing 60 is assembled to the spacer 36 in an appropriate direction.
  • the first spacer step portion 37a is formed by making the outer diameter of the spacer body 37 different from the first spacer step portion 37a as a boundary, but is not limited to this form.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing another example of the first and second spacer steps 37a and 37b.
  • the first spacer step 37 a may be formed by providing the spacer 36 with a rib 37 c that protrudes radially outward from the spacer body 37.
  • the second spacer step 37b may be formed by a rib 37d that protrudes radially inward from the spacer body 37.
  • the bearing step portion 60e is formed by changing the inner diameter of the cushion bearing 60 with the bearing step portion 60e as a boundary, but is not limited to this form.
  • the bearing step portion 60 e may be formed by providing the cushion bearing 60 with a rib that protrudes radially inward from the cushion bearing 60.
  • the collar step portion 70e may be formed by a rib that protrudes radially inward from the collar 70.
  • the end surface 60b of the cushion bearing 60 and the end surface 70b of the collar 70 are formed to be symmetrically inclined with respect to the central axis of the spacer 36, even if the cushion bearing 60 is inclined, the end surface 60b and the end surface 70b are not intended. It is difficult to form a gap.
  • the collar 70 is movable in the radial direction, even if the cushion bearing 60 is displaced, it is difficult to form an unintended gap between the end surface 60b of the cushion bearing 60 and the end surface 70b of the collar 70.
  • the collar 70 and the end faces 70a, 38a of the collar portion 38 are formed in a plane shape that crosses the center of the spacer 36, even if the collar 70 moves in the radial direction, the collar 70 has an end face 70a and an end face of the collar portion 38. It is difficult to form an unintended gap between 38a.
  • the cylinder tube 10 the piston 20 that is slidably accommodated in the cylinder tube 10, defines the rod side chamber 13 in the cylinder tube 10, the piston rod 30 that is connected to the piston 20, and the rod side chamber 13.
  • a port 15 for supplying hydraulic oil from the outside to the rod side chamber 13 and discharging the hydraulic oil in the rod side chamber 13 to the outside, and a piston rod 30 movably provided on the outer periphery of the piston rod 30. Is provided on the piston rod 30 so as to face the piston 20 with the cushion bearing 60 sandwiched between the cushion bearing 60 and the cushion bearing 60 for restricting the flow of the hydraulic oil discharged from the rod side chamber 13 through the port 15 when reaching the stroke end.
  • the flange 38 for restricting the movement of the cushion bearing 60 of the cushion, and the cushion A collar 70 provided on the outer periphery of the piston rod 30 between the ring 60 and the collar portion 38 so as to be movable in the radial direction.
  • End surfaces 60b, 70b of the cushion bearing 60 and the collar 70 facing each other are The end faces 38a and 70a of the collar portion 38 and the collar 70 facing each other are formed in a plane that crosses the central axis.
  • the end surfaces 60b and 70b of the cushion bearing 60 and the collar 70 facing each other are inclined symmetrically with respect to the central axis of the piston rod 30, so that even if the cushion bearing 60 is inclined with respect to the piston rod 30, the end surface 60b. It is difficult to form a gap between the end face 70b and the end face 70b. Further, since the collar 70 is movable in the radial direction, the collar 70 also moves with the displacement of the cushion bearing 60, and it is difficult to form a gap between the end faces 60b and 70b.
  • the cushion bearing 60 and the spacer 36 each have a bearing step portion 60e and a first spacer step portion 37a facing each other, and a dimension L1 from the first spacer step portion 37a to the piston 20 is It is smaller than the dimension L3 of the cushion bearing 60 in the axial direction.
  • the cushion bearing 60 is assembled to the spacer 36 in the opposite direction.
  • the cushion bearing 60 protrudes from the spacer 36. Therefore, it can be easily determined whether or not the cushion bearing 60 is assembled to the spacer 36 in an appropriate direction.
  • the collar 70 and the spacer 36 have a collar step portion 70e and a second spacer step portion 37b that face each other, and the dimension L4 from the second spacer step portion 37b to the piston 20 is an axis. This is smaller than the dimension L6 of the cushion bearing 60 and the collar 70 in the direction.
  • the dimension L4 from the second spacer step 37b to the piston 20 is smaller than the dimension L6 of the cushion bearing 60 and the collar 70 in the axial direction.
  • the cushion bearing 60 protrudes from the spacer 36. Therefore, it can be easily determined whether the collar 70 is assembled to the spacer 36 in an appropriate direction.
  • an inner peripheral passage 81 is formed between the cushion bearing 60 and the piston rod 30, and between the collar 70 and the piston rod 30, and the rod side chamber 13 and the port 15 are connected to the inner periphery. It communicates through the passage 81.
  • the rod side chamber 13 and the port 15 communicate with each other through the inner peripheral passage 81, so that the hydraulic oil in the rod side chamber 13 moves toward the port 15 through the inner peripheral passage 81 when the cushion bearing 60 restricts the flow of the hydraulic oil. Move. Therefore, an increase in pressure in the inner peripheral passage 81 can be prevented, and the inner peripheral passage 81 can have a resistance imparting function.
  • a communication path 84 that connects the inner peripheral path 81 and the port 15 is formed between the collar 70 and the collar portion 38.
  • the inner peripheral passage 81 and the port 15 communicate with each other by the communication passage 84, so that the hydraulic oil in the rod side chamber 13 passes through the inner peripheral passage 81 and the communication passage 84 when the cushion bearing 60 restricts the flow of the hydraulic oil. Move towards port 15. Therefore, the communication path 84 can have a resistance imparting function.
  • the collar 70 is relatively movable in the axial direction with respect to the piston rod 30, and the pressure of the hydraulic oil supplied from the port 15 is applied from the flange portion 38 while being in contact with the flange portion 38. It has a pressure receiving surface that is received in the direction of separation.
  • the collar 70 since the collar 70 has a pressure receiving surface that receives the pressure of the hydraulic oil in a direction away from the flange portion 38, the collar 70 has a flange portion due to the hydraulic oil pressure from the port 15 when the hydraulic cylinder 100 is contracted. A gap is formed between the flange 38 and the flange 38. Therefore, the hydraulic oil from the port 15 can be supplied to the rod side chamber 13 through the gap between the cushion bearing 60 and the piston rod 30, and the responsiveness of the hydraulic cylinder 100 can be improved.
  • the cylinder tube 10 further includes a cylindrical portion 41 that is formed so as to be able to receive the cushion bearing 60.
  • the outer periphery of the cushion bearing 60 is provided.
  • An outer peripheral passage 83 that connects the rod side chamber 13 and the port 15 is formed between the surface and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 41.
  • the outer peripheral passage 83 can have a resistance imparting function.
  • the piston rod 30 includes a rod main body 31 having a rod step portion 34 facing the piston 20, and a spacer that is provided on the outer periphery of the rod main body 31 and secures an interval between the piston 20 and the rod step portion 34.
  • the cushion bearing 60 and the collar 70 are provided on the outer periphery of the spacer 36, and the spacer 36 has a flange 38.
  • the piston rod 30 has the spacer 36 that secures the distance between the piston 20 and the rod step portion 34, and the spacer 36 has the flange portion 38, so that it is pressed by the spacer 36 pressed by the piston 20 and the collar 70. It is not necessary to form the flange portion 38 with the same material as the rod body 31. Therefore, the rod main body 31 can be formed of an inexpensive and low-strength material, and the spacer 36 including the flange portion 38 can be formed of an expensive and high-strength material, and the piston rod 30 can be prevented from increasing in cost. The strength of can be increased.
  • the spacer 36 may not have the flange portion 38 as the restricting portion, and the restricting portion may be provided in the rod main body 31.
  • the piston rod 30 may not have the spacer 36.
  • the spacer 36 of the piston rod 30 and the rod body 31 may be integrally formed. By integrally molding the spacer 36 and the rod main body 31, the number of parts of the hydraulic cylinder 100 can be reduced.
  • the first and second spacer step portions 37a and 37b of the spacer 36 are connected to the piston rod 30 by the first and second rods. It is formed as a step.
  • the outer peripheral passage 83 may not be formed between the cushion bearing 60 and the cylindrical portion 41.
  • the rod side chamber 13 and the port 15 may communicate with each other through a through hole formed in the spacer 36 or a through hole formed in the cushion bearing 60.
  • the pressure receiving surface is not limited to the bottom surface 71 a of the groove 71.
  • a gap is formed between the end face 70a of the collar 70 and the end face 38a of the collar portion 38, and flows into this gap.
  • the pressure of the hydraulic oil may be applied to the end surface 70a. That is, the end surface 70a formed in a rough surface shape may be used as the pressure receiving surface. Also by making the end face 70a rough, sticking between the collar 70 and the collar portion 38 can be prevented.
  • the communication path 84 is not limited to the form formed by the groove 71 and the collar portion 38 of the collar 70. Instead of the groove 71 formed in the collar 70, a groove may be formed in the collar portion 38, and the communication path 84 may be formed by the groove and the end surface 70 a of the collar 70. That is, the communication path 84 only needs to be formed between the collar 70 and the collar part (restriction part) 38.
  • the inner peripheral passage 81 and the port 15 communicate with each other through a through hole formed in the collar 70 or a through hole formed in the collar portion 38 instead of the communication passage 84 between the collar 70 and the collar portion 38. Also good.
  • the inner peripheral passage 81 and the port 15 may communicate with each other through a groove formed in the end surface 60 b of the cushion bearing 60. That is, the inner peripheral passage 81 and the port 15 may communicate with each other through another passage without providing the communication passage 84 between the collar 70 and the collar portion 38.
  • the collar end surface 70a may be formed in a flat shape.
  • the inner peripheral passage 81 is not limited to an annular shape.
  • a groove formed in the spacer 36, a groove formed in the cushion bearing 60, or a groove formed in the collar 70 may be used as the inner peripheral passage 81.
  • the rod side chamber 13 and the port 15 communicate with each other through a through hole formed in the spacer 36, a through hole formed in the cushion bearing 60, or a through hole formed in the collar 70 instead of the inner peripheral passage 81. Also good.
  • the cushion The bearing 60 may be tilted or displaced. In the hydraulic cylinder 100, it is difficult to form an unintended passage even when the cushion bearing 60 is inclined or displaced. Therefore, it is possible to prevent the rod side chamber 13 and the port 15 from communicating with each other through an unintended passage, and it is possible to prevent a decrease in cushion performance.

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Abstract

油圧シリンダ100は、ピストンロッド30の外周に移動自在に設けられるクッションベアリング60と、クッションベアリング60を挟んでピストン20と対向してピストンロッド30に設けられる鍔部38と、クッションベアリング60と鍔部38との間でピストンロッド30の外周に径方向に移動自在に設けられたカラー70と、を備える。クッションベアリング60とカラー70の端面60b,70bは、ピストンロッド30の中心軸に関して対称に中心軸に対して傾斜しており、鍔部38とカラー70の端面38a,70aは、中心軸を横切る平面状に形成されている。

Description

流体圧シリンダ
 本発明は、流体圧シリンダに関する。
 一般的に、流体圧シリンダは、ピストンロッドのストローク端付近でクッション圧を発生させてピストンロッドを減速させるクッション機構を備えている(JP6-40326Y2)。
 JP6-40326Y2に開示される流体圧シリンダでは、ピストンロッドは、通常径部と、通常径部と比較して小径に形成された小径部と、を有する。ピストンは、通常径部と小径部との間の段部に対向するようにピストンロッドに連結される。ピストンロッドの小径部の外周には筒状のクッションベアリングが段部とピストンロッドとの間で移動自在に設けられる。クッションベアリングの内径は小径部の外径よりも大きく、クッションベアリングと小径部との間には隙間(内周隙間)が形成される。
 また、JP6-40326Y2に開示される流体圧シリンダでは、シリンダヘッドは、クッションベアリングが進入可能に形成されたボアを有する。流体圧シリンダの伸長作動時には、クッションベアリングは、伸び切り位置の手前でシリンダヘッドのボアに進入する。このとき、クッションベアリングはロッド側室内の圧力によりピストンロッドの段差に押し付けられ、ロッド側室からポートへの作動流体の流通は、クッションベアリングとボアとの間の隙間(外周隙間)のみに限定される。ロッド側室から外周隙間を通じてポートに移動する作動流体の流れに抵抗が与えられ、ピストンは減速する。
 JP6-40326Y2に開示されるクッションベアリングは、ピストンロッドとの間に隙間を有するので、ピストンロッドに対して傾くとともに、ピストンロッドに対して径方向に移動する。クッションベアリングの傾き又は移動は、クッションベアリングがシリンダヘッドのボアに進入した後でも生じることがあり、段部とクッションベアリングとの間に意図しない隙間(通路)が形成されることがある。
 ピストンロッドのストローク端付近で意図しない通路が形成されると、ロッド側室内の作動流体は、外周隙間を通じてポートへ移動するだけでなく、意図しない通路を通じてポートへ移動し、作動流体の流れに所望の抵抗が与えられない。つまり、ロッド側室とポートとが意図しない通路を通じて連通し、クッション性能が低下する。
 本発明は、クッション性能の低下を防ぐことができる流体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、流体圧シリンダは、シリンダチューブと、シリンダチューブに摺動自在に収容されシリンダチューブ内にロッド側室を画定するピストンと、ピストンに連結されたピストンロッドと、ロッド側室に連通し、外部からの作動流体をロッド側室に供給するとともにロッド側室内の作動流体を外部に排出するためのポートと、ピストンロッドの外周に移動自在に設けられ、ピストンロッドがストローク端に達する際にロッド側室からポートを通じて排出される作動流体の流れを絞るクッションベアリングと、クッションベアリングを挟んでピストンと対向してピストンロッドに設けられ、軸方向へのクッションベアリングの移動を制限する制限部と、クッションベアリングと制限部との間でピストンロッドの外周に径方向に移動自在に設けられたカラーと、を備え、クッションベアリングとカラーの互いに対向する端面は、ピストンロッドの中心軸に対して対称的に傾斜しており、制限部とカラーの互いに対向する端面は、中心軸を横切る平面状に形成されている。
図1は、本発明の実施形態に係る油圧シリンダの一部断面図である。 図2は、クッションベアリング周辺の拡大断面図であり、ピストンロッドが通常ストローク域にある状態を示す。 図3は、ヘッド側ポート周辺の拡大断面図であり、ピストンロッドが通常ストローク域にある状態を示す。 図4は、ヘッド側ポート周辺の拡大断面図であり、ピストンロッドがストローク端付近にある状態を示す。 図5は、クッションベアリング、カラー及びスペーサの断面図であり、クッションベアリング、カラー及びスペーサの中心軸が一致している状態を示す。 図6は、クッションベアリング、カラー及びスペーサの断面図であり、クッションベアリングがスペーサに対して傾いている状態を示す。 図7は、クッションベアリング、カラー及びスペーサの断面図であり、クッションベアリングがスペーサに対して径方向にずれた状態を示す。 図8は、クッションベアリング、カラー及びスペーサの断面図であり、クッションベアリング及びカラーの他の例を示す。 図9は、ヘッド側ポート周辺の拡大断面図であり、油圧シリンダが収縮作動を開始した直後の状態を示す。 図10は、クッションベアリング、カラー及びスペーサの断面図であり、クッションベアリングが逆向きにスペーサに組み付けられた状態を示す。 図11は、クッションベアリング、カラー及びスペーサの断面図であり、カラーが逆向きにスペーサに組み付けられた状態を示す。 図12は、クッションベアリング、カラー及びスペーサの断面図であり、第1及び第2スペーサ段部の他の例を示す。
 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、作動流体として作動油が用いられる油圧シリンダについて述べるが、作動水等の他の流体が作動流体として用いられてもよい。
 まず、本発明の実施形態に係る油圧シリンダ100の構造について説明する。油圧シリンダ100は、建設機械及び産業機械といった機械に搭載されるアクチュエータとして用いられる。例えば、油圧シリンダ100は、油圧ショベルに搭載されるアームシリンダとして用いられる。
 図1に示すように、油圧シリンダ100は、筒状のシリンダチューブ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、シリンダチューブ10に進退自在に挿入されるピストンロッド30と、を備える。ピストンロッド30の一端はピストン20に連結され、他端はシリンダチューブ10の外側へと延在する。
 シリンダチューブ10の一方の開口端11は、シリンダヘッド40によって閉塞される。シリンダヘッド40は環状に形成されており、ピストンロッド30を摺動自在に支持する。シリンダチューブ10の他方の開口端12は、シリンダボトム50によって閉塞される。
 油圧シリンダ100は、ピストンロッド30の他端に設けられる連結部30aと、シリンダボトム50に設けられる連結部50aと、を用いて建設機械及び産業機械といった機械に搭載される。
 ピストン20は、シリンダチューブ10の内部をロッド側室13と反ロッド側室14とに区画する。具体的には、ロッド側室13は、シリンダチューブ10、ピストン20及びシリンダヘッド40により画定され、反ロッド側室14は、シリンダチューブ10、ピストン20及びシリンダボトム50により画定される。
 シリンダチューブ10には、ロッド側室13に連通するヘッド側ポート15と、反ロッド側室14に連通するボトム側ポート16と、が設けられる。以下において、ヘッド側ポート及びボトム側ポートを、単に「ポート」と称することもある。
 ポート15,16は、切換弁(不図示)を通じて油圧ポンプ(不図示)又はタンク(不図示)に選択的に接続される。切換弁によりポート15,16の一方が油圧ポンプに連通した場合には、他方がタンクに連通する。
 油圧ポンプからの作動油がポート15を通じてロッド側室13に供給されると、ピストン20及びピストンロッド30が反ロッド側室14を縮小する方向に移動し、油圧シリンダ100は収縮作動する。このとき、反ロッド側室14内の作動油は、ポート16を通じて排出される。
 油圧ポンプからの作動油がポート16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がロッド側室13を縮小する方向に移動し、油圧シリンダ100は伸長作動する。このとき、ロッド側室13内の作動油は、ポート15を通じて排出される。
 また、油圧シリンダ100は、ピストンロッド30の外周に設けられる環状のクッションベアリング60と、シリンダチューブ10の内周に設けられた円筒部41と、を更に備える。円筒部41は、クッションベアリング60を受入可能にシリンダヘッド40と一体に形成されている。
 油圧シリンダ100の伸長作動時において、ピストンロッド30がストローク端に達する際にクッションベアリング60が円筒部41に進入することにより、ロッド側室13からポート15を通じて排出される作動油の流れが絞られる。その結果、ストローク端近傍での油圧シリンダ100の伸長速度が減速される。
 以下、クッションベアリング60の周辺の構造及びクッションベアリング60による作動油の流れの絞りについて、図2から図12を参照してより詳細に説明する。
 まず、ピストンロッド30の構造について説明する。図2に示すように、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の外側まで延在するロッド本体31と、ロッド本体31が挿通する環状のスペーサ36と、を有する。
 ロッド本体31は、スペーサ36の内径と略等しい外径を有する小径部32と、小径部32の外径と比較して大きい外径を有する大径部33と、を有する。大径部33は小径部32に連続して設けられ、大径部33と小径部32との間にロッド段部34が形成される。小径部32は、スペーサ36を挿通するとともに、螺合によりピストン20に取り付けられる。
 スペーサ36は、軸方向に延在する環状のスペーサ本体37と、スペーサ本体37におけるロッド段部34側の端部から径方向外側に環状に突出する鍔部38と、を有する。スペーサ本体37は、ピストン20を小径部32に螺合することにより、ピストン20とロッド段部34とに挟持される。つまり、ピストン20とロッド段部34との間隔は、スペーサ本体37によって確保される。
 次に、クッションベアリング60の構造について説明する。
 クッションベアリング60はスペーサ本体37の外周に設けられる。クッションベアリング60の内径はスペーサ本体37の外径と比較して大きい。したがって、クッションベアリング60はスペーサ本体37に対して径方向に移動可能である。
 クッションベアリング60の外径は、鍔部38の外径と比較して大きい。つまり、鍔部38はクッションベアリング60を挟んでピストン20と対向し、軸方向へのクッションベアリング60の移動を制限する。以下において、鍔部38を「制限部」と称することもある。
 ピストン20と対向するクッションベアリング60の端面60aには、クッションベアリング60の内周面から外周面まで延在する溝(スリット)61が形成される。クッションベアリング60の外周面には軸方向に延在する溝(スリット)62が形成される。
 クッションベアリング60と鍔部38との間には、環状のカラー70が設けられる。カラー70の内径は、スペーサ本体37の外径と比較して大きく、カラー70は径方向に移動可能である。
 鍔部38と対向するカラー70の端面70aには、カラー70の内周面から外周面まで延在する溝(スリット)71が形成される。
 クッションベアリング60及びカラー70の内径がスペーサ本体37の外径よりも大きいので、クッションベアリング60及びカラー70の内周面とスペーサ本体37の外周面との間には環状の内周通路81が形成される。
 また、クッションベアリング60とカラー70とを合わせた軸方向における寸法は、ピストン20と鍔部38との間の寸法よりも小さい。したがって、クッションベアリング60とカラー70とはピストン20と鍔部38との間で軸方向に移動可能である。
 本実施形態では、ピストンロッド30がスペーサ36を有しスペーサ36が鍔部38を有するので、ピストン20により押し付けられるスペーサ36、及びカラー70により押し付けられる鍔部38をロッド本体31と同じ材料で形成する必要がない。したがって、ロッド本体31を安価で低強度の材料で形成するとともに鍔部38を含むスペーサ36を高価で高強度の材料で形成することができ、ピストンロッド30のコスト増加を抑制しつつピストンロッド30の強度を高めることができる。
 次に、円筒部41の構造について説明する。図3は、ヘッド側ポート15の周辺の拡大断面図であり、ピストンロッド30が通常ストローク域にある状態(クッションベアリング60が円筒部41に進入していない状態)を示す。図4は、ヘッド側ポート15の周辺の拡大断面図であり、ピストンロッド30がストローク端付近に達した状態(クッションベアリング60が円筒部41に進入した状態)を示す。
 図3に示すように、円筒部41の外径はシリンダチューブ10の内径と略等しく、円筒部41はシリンダチューブ10に嵌合している。円筒部41とシリンダチューブ10との間にはシール部材42,43が配置されている。シール部材42,43により、円筒部41の外周面とシリンダチューブ10の内周面との間の隙間からの作動油の漏出が防止される。
 円筒部41の内径は、ロッド本体31の大径部33の外径と比較して大きい。したがって、ピストンロッド30が通常ストローク域にある状態では、円筒部41の内周面と大径部33の外周面とにより環状通路82が形成され、環状通路82を通じてロッド側室13とポート15とが連通する。つまり、ピストンロッド30が通常ストローク域にあり油圧シリンダ100が伸長作動する場合には、ロッド側室13内の作動油は、環状通路82を通じてポート15から排出される。
 図4に示すように、クッションベアリング60の外径は円筒部41の内径と略等しい。したがって、クッションベアリング60が円筒部41に進入した状態では、ロッド側室13とポート15とは、クッションベアリング60の溝62と円筒部41の内周面とにより形成される外周通路83、及び内周通路81を通じてのみ、連通する。
 伸長作動時には、ロッド側室13内の作動油は、内周通路81及び外周通路83を通じてのみ、ポート15に移動する。内周通路81及び外周通路83の流路断面は環状通路82(図3参照)と比較して小さいので、ロッド側室13からポート15を通じて排出される作動油の流れに抵抗が与えられる。その結果、ロッド側室13内の圧力が上昇し、ピストンロッド30が減速する。
 クッションベアリング60及びカラー70は、円筒部41に進入した状態でも軸方向に移動可能であるため、油圧シリンダ100の作動に応じて、具体的にはロッド側室13内の圧力に応じてピストン20と鍔部38との間で移動する。
 具体的には、油圧シリンダ100の伸長作動時には、ロッド側室13とポート15との圧力差により、クッションベアリング60及びカラー70は鍔部38へ近づく方向に移動する。その結果、クッションベアリング60がカラー70に接し、カラー70が鍔部38に接する。
 カラー70が鍔部38に接した状態では、内周通路81とポート15とを連通する連通路84がカラー70の溝71と鍔部38とにより形成される。連通路84の流路断面は内周通路81の流路断面と比較して小さい。そのため、ロッド側室13から内周通路81及び連通路84を通じてポート15へ移動する作動油の流れには、主に連通路84において抵抗が与えられる。
 本実施形態では、クッションベアリング60が円筒部41に進入した状態では、ロッド側室13とポート15とは、外周通路83を通じて連通するとともに、内周通路81及び連通路84を通じて連通するが、この形態に限られない。例えば、クッションベアリング60の外周面に溝62が設けられておらず、ロッド側室13とポート15とが、内周通路81及び連通路84を通じてのみ連通してもよい。また、カラー70に溝71が設けられておらず、ロッド側室13とポート15とが外周通路83を通じてのみ連通してもよい。
 また、クッションベアリング60の溝62は、クッションベアリング60の両端間に渡って延在していなくてもよく、クッションベアリング60が円筒部41に進入した状態において、ロッド側室13とポート15とを連通する長さを有していればよい。
 外周通路83は、溝62と円筒部41の内周面とにより形成される形態に限られない。例えば、クッションベアリング60の外周面が溝62のない面状に形成され、外周通路83がクッションベアリング60の外周面と円筒部41の内周面との間に環状に形成されていてもよい。
 図5は、クッションベアリング60、カラー70及びスペーサ36の断面図であり、クッションベアリング60、カラー70及びスペーサ36の中心軸が一致している状態を示す。図5には、ピストン20の一部が示されている。図5に示すように、クッションベアリング60とカラー70の互いに対向する端面60b,70bは、スペーサ36の中心軸に対して対称的に傾斜している。
 具体的には、クッションベアリング60の端面60bは、径方向内側の縁60cが径方向外側の縁60dよりも鍔部38側に位置するように傾斜している。カラー70の端面70bは、クッションベアリング60の端面60bと同様に、径方向内側の縁70cが径方向外側の縁70dよりも鍔部38側に位置するように傾斜している。
 なお、「スペーサ36の中心軸に対して対称的に傾斜する」とは、スペーサ36の中心軸に対して正反対の位置にある端面60b,70bの部分が同じ角度で傾斜する形態に限られず、異なる角度で傾斜している形態を含む。
 また、カラー70と鍔部38の互いに対向する端面70a,38aは、それぞれ、カラー70及び鍔部38の中心軸を横切る平面状に形成される。具体的には、端面70b,38aは、中心軸に略垂直に形成される。
 図6は、クッションベアリング60、カラー70及びスペーサ36の断面図であり、クッションベアリング60がスペーサ36に対して傾いた状態を示す。クッションベアリング60のこのような傾きは、例えば、円筒部41がピストンロッド30に対して傾くことにより生じる。円筒部41の傾きは、ピストン20、ピストンロッド30及びシリンダヘッド40等の加工精度や取付精度に依存する。
 仮に、端面60b,70bがスペーサ36の中心軸に略垂直に形成されていた場合、クッションベアリング60がスペーサ36に対して傾くと、端面60bと端面70bとの間に部分的な隙間が形成される。ロッド側室13(図4等参照)内の作動油がこの隙間から漏出し、クッション性能が低下するおそれがある。
 本実施形態では、端面60b,70bがスペーサ36の中心軸に対して対称的に傾斜している。そのため、図6に示すように、クッションベアリング60がスペーサ36に対して傾いても、端面60bが端面70bに沿って摺接するため、端面60bと端面70bとの間に隙間が形成され難い。したがって、端面60bと端面70bとの間に意図しない通路が形成されにくく、クッション性能の低下を防止することができる。
 図7は、クッションベアリング60、カラー70及びスペーサ36の断面図であり、クッションベアリング60がスペーサ36に対して径方向にずれた状態を示す。クッションベアリング60のこのようなずれは、クッションベアリング60の傾きと同様に、例えば円筒部41がピストンロッド30に対して径方向にずれることにより生じる。
 カラー70が径方向に移動可能に設けられるので、図7に示すように、クッションベアリング60のずれに伴ってカラー70も移動する。したがって、端面60b,70bがスペーサ36の中心軸に対して対称的に傾斜していても、端面60bと端面70bとの間に隙間が形成され難い。
 また、カラー70と鍔部38の互いに対向する端面70a,38aがスペーサ36の中心軸に略垂直に形成されるので、カラー70が鍔部38に対して径方向に移動しても、端面70aと端面38aとの間に隙間が形成され難い。したがって、端面60bと端面70bとの間、及び端面70aと端面38aとの間に意図しない通路が形成され難く、クッション性能の低下を防止することができる。
 このように、本実施形態では、クッションベアリング60の傾き及びずれが生じても、意図しない通路が形成され難く、ロッド側室13とポート15とが意図しない通路により連通するのを防ぐことができる。したがって、クッション性能の低下を防止することができる。
 図8に示すように、端面60b,70bは、平面であってもよい。端面60b,70bは、曲面であることが好ましく、仮想球面の一部であることがより好ましい。仮想球面の一部となるように端面60b,70bを形成することにより、クッションベアリング60が傾いても端面60bと端面70bとの間に隙間がより形成され難くなり、クッション性能の低下をより確実に防止することができる。
 本実施形態では、端面70a,38aがスペーサ36の中心軸に略垂直に形成されているが、端面70a,38aは、スペーサ36の中心軸を横切っていればよく、スペーサ36の中心軸に対して傾いていてもよい。
 図9は、ポート15の周辺の拡大断面図であり、油圧シリンダ100が収縮作動を開始した直後の状態を示す。なお、油圧シリンダ100が収縮作動を開始する直前では、図4に示すように、クッションベアリング60がカラー70に接しカラー70が鍔部38に接する。
 不図示のポンプからの作動油がポート15に供給されると、作動油は、カラー70の溝71に流入する。溝71内の作動油の圧力は、溝71の底面(受圧面)71aに作用し、カラー70及びクッションベアリング60を押圧する。つまり、溝71の底面71aは、カラー70が鍔部38に接した状態で、ポート15から供給される作動油の圧力を鍔部38から離間する方向に受ける。
 溝71の底面71aが作動油の圧力を受けることによりカラー70及びクッションベアリング60が移動するので、カラー70が鍔部38に張り付くのを防止することができる。カラー70及びクッションベアリング60の移動により、図9に示すように、カラー70と鍔部38との間に隙間が形成される。ポート15からの作動油は、この隙間を通じて内周通路81に流入する。
 クッションベアリング60がピストン20に接した状態では、内周通路81とロッド側室13とはクッションベアリング60の溝61を通じて連通する。したがって、内周通路81内の作動油をロッド側室13に供給することができる。
 このように、本実施形態では、油圧シリンダ100が収縮作動を開始した直後に、ロッド側室13とポート15とが内周通路81を通じて連通する。そのため、クッションベアリング60が円筒部41から抜けていない状態であっても、ロッド側室13に作動油が供給されやすい。したがって、油圧シリンダ100の応答性を向上させることができる。
 再び図5を参照する。スペーサ本体37の外周面には、クッションベアリング60の一部を挟んでピストン20と対向する第1スペーサ段部(第1ロッド段部)37aが形成される。第1スペーサ段部37aは、第1スペーサ段部37aを境にスペーサ本体37の外径を異ならせることによって形成されている。
 クッションベアリング60の内周面には、第1スペーサ段部37aと対向するベアリング段部60eが形成される。ベアリング段部60eは、ベアリング段部60eを境にクッションベアリング60の内径を異ならせることによって形成されている。
 また、スペーサ本体37の外周面には、クッションベアリング60とカラー70の一部とを挟んでピストン20と対向する第2スペーサ段部(第2ロッド段部)37bが形成される。第2スペーサ段部37bは、第2スペーサ段部37bを境にスペーサ本体37の外径を異ならせることによって形成されている。
 カラー70の内周面には、第2スペーサ段部37bと対向するカラー段部70eが形成される。カラー段部70eは、カラー段部70eを境にカラー70の内径を異ならせることによって形成されている。
 第1スペーサ段部37aからピストン20までの寸法L1は、ベアリング段部60eから端面60aまでの寸法L2と比較して大きい。したがって、クッションベアリング60が正しい向きでスペーサ36に組み付けられた状態では、クッションベアリング60はスペーサ36から突出しない。
 寸法L1は、軸方向におけるクッションベアリング60の寸法L3と比較して小さい。したがって、図10に示すように、クッションベアリング60が逆向きにスペーサ36に組み付けられた場合、クッションベアリング60はスペーサ36から突出する。したがって、クッションベアリング60がスペーサ36に適切な向きで組み付けられたかどうかを容易に判別することができる。
 第2スペーサ段部37bからピストン20までの寸法L4は、クッションベアリング60とカラー70とを合わせた状態でのカラー段部70eから端面60aまでの寸法L5と比較して大きい。したがって、クッションベアリング60及びカラー70が正しい向きでスペーサ36に組み付けられた状態では、クッションベアリング60はスペーサ36から突出しない。
 寸法L4は、軸方向におけるクッションベアリング60とカラー70とを合わせた寸法L6と比較して小さい。したがって、図11に示すように、カラー70が逆向きにスペーサ36に組み付けられた場合、クッションベアリング60はスペーサ36から突出する。したがって、クッションベアリング60がスペーサ36に適切な向きで組み付けられたかどうかを容易に判別することができる。
 このように、本実施形態では、クッションベアリング60及びカラー70が適切な向きでスペーサ36に組み付けられたか同かを容易に判別することができ、油圧シリンダ100の組み立てが容易になる。
 本実施形態では、第1スペーサ段部37aは、第1スペーサ段部37aを境にスペーサ本体37の外径を異ならせることにより形成されるが、この形態に限られない。図12は、第1及び第2スペーサ段部37a,37bの他の例を示す断面図である。図12に示すように、スペーサ本体37から径方向外側に突出するリブ37cをスペーサ36に設けることにより、第1スペーサ段部37aを形成してもよい。同様に、第2スペーサ段部37bは、スペーサ本体37から径方向内側に突出するリブ37dにより形成されていてもよい。
 また、本実施形態では、ベアリング段部60eは、ベアリング段部60eを境にクッションベアリング60の内径を異ならせることにより形成されるが、この形態に限られない。例えば、クッションベアリング60から径方向内側に突出するリブをクッションベアリング60に設けることにより、ベアリング段部60eを形成してもよい。同様に、カラー段部70eは、カラー70から径方向内側に突出するリブにより形成されていてもよい。
 次に、油圧シリンダ100の作動について、図1から図7及び図9から図11を参照して説明する。
 まず、油圧シリンダ100の伸長作動について説明する。
 ポート16から作動油が供給されると、ピストン20及びピストンロッド30がロッド側室13を縮小する方向に移動するとともに、ロッド側室13内の作動油は環状通路82及びポート15を通じて排出される。
 ピストン20及びピストンロッド30が更に移動すると、クッションベアリング60が円筒部41に進入する。このとき、ロッド側室13からポート15へ移動する作動油の流れがクッションベアリング60により絞られる。その結果、この流れに抵抗が付与され、ロッド側室13内の圧力が上昇し、ピストンロッド30が減速する。
 クッションベアリング60の端面60b及びカラー70の端面70bがスペーサ36の中心軸に対して対称的に傾斜して形成されるので、クッションベアリング60が傾いても、端面60bと端面70bとの間に意図しない隙間が形成され難い。
 また、カラー70が径方向に移動可能であるので、クッションベアリング60がずれても、クッションベアリング60の端面60bとカラー70の端面70bとの間に意図しない隙間が形成され難い。
 更に、カラー70及び鍔部38の端面70a,38aがスペーサ36の中心を横切る平面状に形成されるので、カラー70が径方向に移動しても、カラー70の端面70aと鍔部38の端面38aとの間に意図しない隙間が形成され難い。
 したがって、クッション性能の低下を防ぐことができる。
 次に、油圧シリンダ100の収縮作動について説明する。
 ポート15から作動油が供給されると、カラー70の溝71に作動油が供給され、カラー70が押圧される。カラー70及びクッションベアリング60が移動し、カラー70と鍔部38との間に隙間が形成される。ポート15からの作動油は、この隙間及び内周通路81を通じてロッド側室13に供給される。
 ロッド側室13への作動油の供給により、ピストン20及びピストンロッド30が反ロッド側室14を縮小する方向に移動し、油圧シリンダ100が収縮する。反ロッド側室14内の作動油は、ポート16を通じて排出される。
 本実施形態では、クッションベアリング60が円筒部41内に進入している状態であってもロッド側室13に作動油が供給されるので、油圧シリンダ100の応答性を向上させることができる。
 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、シリンダチューブ10と、シリンダチューブ10に摺動自在に収容され、シリンダチューブ10内にロッド側室13を画定するピストン20と、ピストン20に連結されたピストンロッド30と、ロッド側室13に連通し、外部からの作動油をロッド側室13に供給するとともにロッド側室13内の作動油を外部に排出するためのポート15と、ピストンロッド30の外周に移動自在に設けられ、ピストンロッド30がストローク端に達する際にロッド側室13からポート15を通じて排出される作動油の流れを絞るクッションベアリング60と、クッションベアリング60を挟んでピストン20と対向してピストンロッド30に設けられ、軸方向へのクッションベアリング60の移動を制限する鍔部38と、クッションベアリング60と鍔部38との間でピストンロッド30の外周に径方向に移動自在に設けられたカラー70と、を備え、クッションベアリング60とカラー70の互いに対向する端面60b,70bは、ピストンロッド30の中心軸に対して対称的に傾斜しており、鍔部38とカラー70の互いに対向する端面38a,70aは、中心軸を横切る平面状に形成されている。
 この構成では、クッションベアリング60とカラー70の互いに対向する端面60b,70bがピストンロッド30の中心軸に関して対称に傾斜しているので、クッションベアリング60がピストンロッド30に対して傾いても、端面60bと端面70bとの間に隙間が形成され難い。また、カラー70が径方向に移動可能であるので、クッションベアリング60のずれに伴ってカラー70も移動し、端面60bと70bとの間に隙間が形成され難い。さらに、カラー70と鍔部38の互いに対向する端面70a,38aが中心軸を横切る平面状に形成されるので、カラー70が径方向に移動しても、端面70aと端面38aとの間に隙間が形成され難い。したがって、クッション性能の低下を防ぐことができる。
 また、本実施形態では、クッションベアリング60及びスペーサ36は、それぞれ、互いに対向するベアリング段部60e及び第1スペーサ段部37aを有し、第1スペーサ段部37aからピストン20までの寸法L1は、軸方向におけるクッションベアリング60の寸法L3と比較して小さい。
 この構成では、第1スペーサ段部37aからピストン20までの寸法L1が、軸方向におけるクッションベアリング60の寸法L3と比較して小さいので、クッションベアリング60が逆向きにスペーサ36に組み付けられた場合には、クッションベアリング60がスペーサ36から突出する。したがって、クッションベアリング60がスペーサ36に適切な向きで組み付けられたかどうかを容易に判別することができる。
 また、本実施形態では、カラー70及びスペーサ36は、それぞれ、互いに対向するカラー段部70e及び第2スペーサ段部37bを有し、第2スペーサ段部37bからピストン20までの寸法L4は、軸方向におけるクッションベアリング60とカラー70とを合わせた寸法L6と比較して小さい。
 この構成では、第2スペーサ段部37bからピストン20までの寸法L4が、軸方向におけるクッションベアリング60とカラー70とを合わせた寸法L6と比較して小さいので、カラー70が逆向きにスペーサ36に組み付けられた場合には、クッションベアリング60がスペーサ36から突出する。したがって、カラー70がスペーサ36に適切な向きで組み付けられたかどうかを容易に判別することができる。
 また、本実施形態では、クッションベアリング60とピストンロッド30との間、及びカラー70とピストンロッド30との間には内周通路81が形成されており、ロッド側室13とポート15とが内周通路81を通じて連通している。
 この構成では、内周通路81を通じてロッド側室13とポート15とが連通するので、クッションベアリング60が作動油の流れを絞る際にロッド側室13内の作動油は内周通路81を通じてポート15に向かって移動する。したがって、内周通路81における圧力の上昇を防ぐことができるとともに、内周通路81に抵抗付与機能を持たせることができる。
 また、本実施形態では、カラー70と鍔部38との間には、内周通路81とポート15とを連通する連通路84が形成されている。
 この構成では、連通路84により内周通路81とポート15とが連通するので、クッションベアリング60が作動油の流れを絞る際にロッド側室13内の作動油は内周通路81及び連通路84を通じてポート15に向かって移動する。したがって、連通路84に抵抗付与機能を持たせることができる。
 また、本実施形態では、カラー70は、ピストンロッド30に対して軸方向に相対移動自在であり、鍔部38に接した状態で、ポート15から供給される作動油の圧力を鍔部38から離間する方向に受ける受圧面を有する。
 この構成では、カラー70が作動油の圧力を鍔部38から離間する方向に受ける受圧面を有するので、カラー70は、油圧シリンダ100の収縮作動時に、ポート15からの作動油の圧力により鍔部38から離間し、鍔部38との間に隙間を形成する。したがって、ポート15からの作動油を、クッションベアリング60とピストンロッド30との間の隙間を通じてロッド側室13に供給することができ、油圧シリンダ100の応答性を向上させることができる。
 また、本実施形態では、シリンダチューブ10に設けられ、クッションベアリング60を受入可能に形成された円筒部41を更に有し、クッションベアリング60が円筒部41に進入した状態において、クッションベアリング60の外周面と円筒部41の内周面との間にロッド側室13とポート15とを連通する外周通路83が形成される。
 この構成では、クッションベアリング60が円筒部41に進入した状態においてロッド側室13とポート15とが外周通路83により連通するので、クッションベアリング60が作動油の流れを絞る際にロッド側室13内の作動油は外周通路83を通じてポート15に向かって移動する。したがって、外周通路83に抵抗付与機能を持たせることができる。
 また、本実施形態では、ピストンロッド30は、ピストン20と対向するロッド段部34を有するロッド本体31と、ロッド本体31の外周に設けられピストン20とロッド段部34との間隔を確保するスペーサ36と、を有し、クッションベアリング60及びカラー70は、スペーサ36の外周に設けられており、スペーサ36が鍔部38を有する。
 この構成では、ピストンロッド30がピストン20とロッド段部34との間隔を確保するスペーサ36を有しスペーサ36が鍔部38を有するので、ピストン20により押し付けられるスペーサ36、及びカラー70により押し付けられる鍔部38をロッド本体31と同じ材料で形成する必要がない。したがって、ロッド本体31を安価で低強度の材料で形成するとともに鍔部38を含むスペーサ36を高価で高強度の材料で形成することができ、ピストンロッド30のコスト増加を抑制しつつピストンロッド30の強度を高めることができる。
 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。
 例えば、スペーサ36は制限部としての鍔部38を有していなくてもよく、制限部はロッド本体31に設けられていてもよい。ピストンロッド30の外径が十分に大きい場合などの油圧シリンダ100の仕様によっては、ピストンロッド30はスペーサ36を有しなくてもよい。ピストンロッド30のスペーサ36とロッド本体31とが一体的に形成されてもよい。スペーサ36とロッド本体31との一体成形により、油圧シリンダ100の部品数を削減することができる。
 ピストンロッド30のスペーサ36とロッド本体31とが一体的に形成されてている場合には、スペーサ36の第1及び第2スペーサ段部37a,37bは、ピストンロッド30に第1及び第2ロッド段部として形成される。
 クッションベアリング60と円筒部41との間に外周通路83が形成されていなくてもよい。ロッド側室13とポート15とは、スペーサ36に形成される貫通孔、又はクッションベアリング60に形成される貫通孔を通じて連通してもよい。
 受圧面は、溝71の底面71aに限られない。カラー70の端面70aを粗い面状に形成する(端面70aの粗度を大きくする)ことによってカラー70の端面70aと鍔部38の端面38aとの間に隙間を形成し、この隙間に流入した作動油の圧力を端面70aに作用させてもよい。つまり、粗い面状に形成された端面70aを受圧面としてもよい。端面70aを粗い面状とすることによっても、カラー70と鍔部38との貼り付きを防止することができる。
 連通路84は、カラー70の溝71と鍔部38とにより形成される形態に限られない。カラー70に形成される溝71に代えて、鍔部38に溝が形成されこの溝とカラー70の端面70aとによって連通路84が形成されていてもよい。つまり、連通路84は、カラー70と鍔部(制限部)38との間に形成されていればよい。
 内周通路81とポート15とは、カラー70と鍔部38との間の連通路84に代えて、カラー70に形成される貫通孔又は鍔部38に形成される貫通孔を通じて連通していてもよい。クッションベアリング60の端面60bに形成される溝を通じて内周通路81とポート15とが連通していてもよい。つまり、カラー70と鍔部38との間の連通路84にを設けることなく他の通路を通じて内周通路81とポート15とが連通していてもよい。カラー70と鍔部38との間に連通路84が形成されない場合には、カラー端面70aを平面状に形成してもよい。
 内周通路81は環状の形態に限られない。例えば、スペーサ36に形成される溝、クッションベアリング60に形成される溝、又はカラー70に形成される溝が内周通路81として用いられてもよい。ロッド側室13とポート15とは、内周通路81に代えて、スペーサ36に形成される貫通孔、クッションベアリング60に形成される貫通孔、又はカラー70に形成される貫通孔を通じて連通していてもよい。
 内周通路81が環状に形成されていない場合、及び内周通路81が形成されていない場合であっても、ピストン20、ピストンロッド30及びシリンダヘッド40等の加工精度や取付精度によっては、クッションベアリング60の傾きやずれが生じることがある。油圧シリンダ100では、クッションベアリング60の傾きやずれが生じても意図しない通路が形成され難い。したがって、ロッド側室13とポート15とが意図しない通路により連通するのを防ぐことができ、クッション性能の低下を防止することができる。
 本願は2015年10月1日に日本国特許庁に出願された特願2015-195786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 (8)

  1.  流体圧シリンダであって、
     シリンダチューブと、
     前記シリンダチューブに摺動自在に収容され、前記シリンダチューブ内にロッド側室を画定するピストンと、
     前記ピストンに連結されたピストンロッドと、
     前記ロッド側室に連通し、外部からの作動流体を前記ロッド側室に供給するとともに前記ロッド側室内の作動流体を外部に排出するためのポートと、
     前記ピストンロッドの外周に移動自在に設けられ、前記ピストンロッドがストローク端に達する際に前記ロッド側室から前記ポートを通じて排出される作動流体の流れを絞るクッションベアリングと、
     前記クッションベアリングを挟んで前記ピストンと対向して前記ピストンロッドに設けられ、軸方向への前記クッションベアリングの移動を制限する制限部と、
     前記クッションベアリングと前記制限部との間で前記ピストンロッドの外周に径方向に移動自在に設けられたカラーと、を備え、
     前記クッションベアリングと前記カラーの互いに対向する端面は、前記ピストンロッドの中心軸に対して対称的に傾斜しており、
     前記制限部と前記カラーの互いに対向する端面は、前記中心軸を横切る平面状に形成されている、
    流体圧シリンダ。
  2.  請求項1に記載の流体圧シリンダであって、
     前記クッションベアリング及び前記ピストンロッドは、それぞれ、互いに対向するベアリング段部及び第1ロッド段部を有し、
     前記第1ロッド段部から前記ピストンまでの寸法は、軸方向における前記クッションベアリングの寸法と比較して小さい、
    流体圧シリンダ。
  3.  請求項1に記載の流体圧シリンダであって、
     前記カラー及び前記ピストンロッドは、それぞれ、互いに対向するカラー段部及び第2ロッド段部を有し、
     前記第2ロッド段部から前記ピストンまでの寸法は、軸方向における前記クッションベアリングと前記カラーとを合わせた寸法と比較して小さい、
    流体圧シリンダ。
  4.  請求項1に記載の流体圧シリンダであって、
     前記クッションベアリングと前記ピストンロッドとの間、及び前記カラーと前記ピストンロッドとの間には内周通路が形成されており、前記ロッド側室と前記ポートとが前記内周通路を通じて連通する、
    流体圧シリンダ。
  5.  請求項4に記載の流体圧シリンダであって、
     前記カラーと前記制限部との間には、前記内周通路と前記ポートとを連通する連通路が形成されている、
    流体圧シリンダ。
  6.  請求項1に記載の流体圧シリンダであって、
     前記カラーは、前記ピストンロッドに対して軸方向に相対移動自在であり、前記制限部に接した状態で、前記ポートから供給される作動流体の圧力を前記制限部から離間する方向に受ける受圧面を有する、
    流体圧シリンダ。
  7.  請求項1に記載の流体圧シリンダであって、
     前記シリンダチューブに設けられ、前記クッションベアリングを受け入れ可能に形成された円筒部を更に有し、
     前記クッションベアリングが前記円筒部に進入した状態において、前記クッションベアリングの外周面と前記円筒部の内周面との間に前記ロッド側室と前記ポートとを連通する外周通路が形成される、
    流体圧シリンダ。
  8.  請求項1に記載の流体圧シリンダであって、
     前記ピストンロッドは、
      前記ピストンと対向するロッド段部を有するロッド本体と、
      前記ロッド本体の外周に設けられ前記ピストンと前記ロッド段部との間隔を確保するスペーサと、を有し、
     前記クッションベアリング及び前記カラーは、前記スペーサの外周に設けられており、
     前記スペーサは、前記制限部を有する、流体圧シリンダ。
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