WO2023176410A1

WO2023176410A1 - 流体圧シリンダ

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Publication number: WO2023176410A1
Application number: PCT/JP2023/007149
Authority: WO
Inventors: 夏樹谷川
Original assignee: Ｋｙｂ株式会社
Priority date: 2022-03-18
Filing date: 2023-02-27
Publication date: 2023-09-21
Also published as: JP2023137714A

Abstract

油圧シリンダ（１００）は、ロッド部材（６０）と、ロッドヘッド（７５）と、を備え、ロッド部材（６０）は、ロッド側室（１）及び反ロッド側室（５）の一方に作動流体を導く第一ロッド内通路（６３）と、ロッド側室（１）及び反ロッド側室（５）の他方に作動流体を導く環状の第二ロッド内通路（６４）と、を有し、ロッドヘッド（７５）は、ロッドヘッド（７５）外と第一ロッド内通路（６３）とを連通する第一通路（８０）と、ロッドヘッド（７５）外と第二ロッド内通路（６４）とを連通する第二通路（８１）と、を有し、第二通路（８１）は、ロッドヘッド（７５）の外面に開口する主通路（８１ａ）と、主通路（８１ａ）から枝分かれして設けられ第二ロッド内通路（６４）にそれぞれ連通する複数の分岐通路（８１ｂ）と、を有する。

Description

流体圧シリンダ

　本発明は、流体圧シリンダに関するものである。

　ＪＰ２０２１－１４３７０４Ａには、シリンダチューブと、シリンダチューブに摺動自在に挿入されシリンダチューブ内にロッド側室と反ロッド側室を区画するピストン部と、シリンダチューブに挿入されるロッド部材と、ロッド部材内に設けられ反ロッド側室へ作動流体を導く管部材と、を備える流体圧シリンダが開示されている。ロッド部材内には中空部が形成され、中空部はロッド側室に連通する。また、ロッド部材は、流体圧シリンダを駆動対象に取り付けるための取付部を有し、取付部に設けられる二つの流路が管部材と中空部にそれぞれ連通する。

　ＪＰ２０２１－１４３７０４Ａに記載のような流体圧シリンダでは、二つの流路が取付部に設けられるため、流路断面積が確保し難く、二つの流路で生じる圧力損失が大きいという問題がある。取付部を大きくして二つの流路の断面積を大きくすると、流体圧シリンダが大型化してしまう。

　本発明は、流体圧シリンダを大型にせずに圧力損失を小さく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挿入され前記シリンダチューブ内にロッド側室と反ロッド側室を区画するピストン部と、前記シリンダチューブに挿入され一方の端部が前記ピストン部に連結されるロッド部材と、前記ロッド部材の他方の端部に設けられるロッドヘッドと、を備え、前記ロッド部材は、前記ロッド部材内に設けられ前記ロッド側室及び前記反ロッド側室の一方に作動流体を導く第一ロッド内通路と、前記第一ロッド内通路を囲うように前記ロッド部材内に設けられ前記ロッド側室及び前記反ロッド側室の他方に作動流体を導く環状の第二ロッド内通路と、を有し、前記ロッドヘッドは、前記ロッドヘッド外と前記第一ロッド内通路とを連通する第一通路と、前記ロッドヘッド外と前記第二ロッド内通路とを連通する第二通路と、を有し、前記第二通路は、前記ロッドヘッドの外面に開口する主通路と、前記主通路から枝分かれして設けられ前記第二ロッド内通路にそれぞれ連通する複数の分岐通路と、を有する。

図１は本発明の実施形態に係る油圧シリンダの断面模式図であり、最収縮状態を示す図である。図２はロッドヘッドを拡大して示す平面図である。図３はロッドヘッドを拡大して示す斜視図である。図４はロッドヘッドを図３におけるＡ方向から見た拡大図である。図５は本発明の実施形態に係る油圧シリンダの断面模式図であり、第一ピストンが伸長位置にあり、第二ピストン及び第三ピストンが収縮位置にある状態を示す図である。図６は本発明の実施形態に係る油圧シリンダの断面模式図であり、第一ピストン及び第二ピストンが伸長位置にあり、第三ピストンが収縮位置にある状態を示す図である。図７は本発明の実施形態に係る油圧シリンダの断面模式図であり、最伸長状態を示す図である。図８は本発明の実施形態の変形例２に係るロッドヘッドの断面模式図である。図９は本発明の実施形態の変形例３に係るロッドヘッドの断面模式図である。図１０は本発明の実施形態の変形例４に係るロッドヘッドの突出部の拡大断面図である。

　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。

　図１～４を参照して、本発明の実施形態に係る多段式流体圧シリンダ１００について説明する。以下では、多段式流体圧シリンダ１００が作動油を作動流体として駆動する多段式油圧シリンダ１００（以下、単に「油圧シリンダ１００」と称する。）である場合について説明する。

　油圧シリンダ１００は、対象に取り付けられ、伸縮することで対象を駆動させる。例えば、油圧シリンダ１００は、ダンプトラックの荷台と車体との間に取り付けられ荷台を昇降させるホイストシリンダである。油圧シリンダ１００が伸長することで荷台が傾斜し、荷台の積載物が排出される。

　図１に示すように、油圧シリンダ１００は、有底筒状のシリンダチューブ１０と、シリンダチューブ１０に摺動自在に挿入されシリンダチューブ１０内にロッド側室１と反ロッド側室５を区画するピストン部２０と、シリンダチューブ１０に挿入され一方の端部がピストン部２０に連結されるロッド部材６０と、シリンダチューブ１０の底部に設けられるシリンダ側取付部７０と、ロッド部材６０の他方の端部に設けられるロッド側取付部としてのロッドヘッド７５と、を備える。なお、図１は、油圧シリンダ１００が最も収縮した状態を示す断面模式図である。

　油圧シリンダ１００は、シリンダ側取付部７０とロッドヘッド７５とを介して、シリンダチューブ１０が鉛直上方側に位置し、ロッド部材６０が鉛直下方側に位置するようにして対象に取り付けられる。また、油圧シリンダ１００は、ロッドヘッド７５に対してシリンダ側取付部７０が略鉛直方向、すなわち上下方向に沿って変位するように対象に取り付けられる。なお、油圧シリンダ１００が取り付けられる方向はこれに限定されず、シリンダチューブ１０が鉛直下方側に位置し、ロッド部材６０が鉛直上方側に位置するように取り付けられてもよい。また、油圧シリンダ１００は、水平方向に伸縮作動するように対象に取り付けられてもよい。

　ピストン部２０は、シリンダチューブ１０の内周面を摺動する第一ピストン３０と、第一ピストン３０の内周面を摺動する第二ピストン４０と、第二ピストン４０の内周面を摺動しロッド部材６０が連結される第三ピストン５０と、を有する。シリンダチューブ１０の開口部には、ピストン部２０の第一ピストン３０を摺動自在に支持するシリンダヘッド１１が設けられる。

　ロッド側室１は、第一ロッド側室２と、第二ロッド側室３と、第三ロッド側室４と、を有する。第一ロッド側室２は、シリンダチューブ１０、シリンダヘッド１１、及び第一ピストン３０によって区画される。第二ロッド側室３は、第一ピストン３０及び第二ピストン４０によって区画される。第三ロッド側室４は、第二ピストン４０、第三ピストン５０、及びロッド部材６０によって区画される。

　反ロッド側室５は、シリンダチューブ１０、ピストン部２０、ロッド部材６０によって区画される。このようにして、シリンダチューブ１０内にロッド側室１と反ロッド側室５とが区画される。

　シリンダヘッド１１の内周面には、第一ピストン３０の外周面との間の隙間を封止するシール部材（図示省略）が設けられる。

　シリンダチューブ１０の底部には、反ロッド側室５に開口する凹部１０ａが形成される。凹部１０ａの内径は、第一ピストン３０の内径よりも大きく形成される。これにより、凹部１０ａに導かれる作動油の圧力が第一ピストン３０に作用する。

　第一ピストン３０は、筒状の第一本体部３１と、第一本体部３１の一端部から径方向外側に突出して形成されシリンダチューブ１０の内周面に摺接する円筒状の第一摺接部３２と、第一本体部３１の他端部から径方向内側に突出して形成され第二ピストン４０を摺動自在に支持する円筒状の第一支持部３３と、第一摺接部３２の外周面に設けられる第一ピストンリング３４と、を有する。

　第一本体部３１には、径方向に貫通する第一連通ポート３０Ａが第一摺接部３２に隣接する位置に形成される。第一ロッド側室２は、第二ピストン４０が最収縮位置にある状態において、第一連通ポート３０Ａを通じて第二ロッド側室３と連通する。

　第一摺接部３２は、シリンダチューブ１０の底部とシリンダヘッド１１との間で摺動する。第一ピストン３０は、第一摺接部３２がシリンダチューブ１０の底部に当接することで最収縮位置が規定され、シリンダヘッド１１に当接することで最伸長位置が規定される。

　第一支持部３３の内周面には、第二ピストン４０の外周面との間の隙間を塞ぐシール部材（図示省略）が設けられる。

　第一ピストンリング３４は、環状部材である。第一ピストンリング３４により、第一摺接部３２の外周面とシリンダチューブ１０の内周面との間の隙間を通じた第一ロッド側室２と反ロッド側室５との連通が遮断される。

　また、第一摺接部３２の外周面には、シリンダチューブ１０の内周面に摺接するブッシュ（図示省略）が設けられる。ブッシュがシリンダチューブ１０の内周面に摺接することにより、第一ピストン３０がシリンダチューブ１０に摺動自在に支持される。

　第一本体部３１の内周面の環状溝には、第二ピストン４０に係合可能な第一スナップリング２５が装着される。第一スナップリング２５は、第二ピストン４０からの第一ピストン３０の脱落を規制する。

　第二ピストン４０は、第一ピストン３０と同様の構成を有する。具体的には、図１に示すように、第二ピストン４０は、筒状の第二本体部４１と、第二本体部４１の一端部から径方向外側に突出して形成され第一ピストン３０の内周面に摺接する円筒状の第二摺接部４２と、第二本体部４１の他端部から径方向内側に突出して形成されロッド部材６０を摺動自在に支持する円筒状の第二支持部４３と、第二摺接部４２の外周面に設けられる第二ピストンリング４４と、を有する。

　第二本体部４１には、径方向に貫通する第二連通ポート４０Ａが第二摺接部４２に隣接する位置に形成される。第二ロッド側室３は、第三ピストン５０が最収縮位置にある状態において、第二連通ポート４０Ａを通じて第三ロッド側室４に連通する。

　第二摺接部４２は、第一ピストン３０の第一スナップリング２５と第一支持部３３との間で摺動する。第二ピストン４０は、第二摺接部４２が第一スナップリング２５に当接することで最収縮位置が規定され、第一支持部３３に当接することで最伸長位置が規定される。

　第二支持部４３の内周面には、ロッド部材６０の外周面との間の隙間を塞ぐシール部材（図示省略）が設けられる。

　第二ピストンリング４４は、第一ピストンリング３４と同様の環状部材である。第二ピストンリング４４により、第二ピストン４０の第二摺接部４２の外周面と第一ピストン３０の第一本体部３１の内周面との間の隙間を通じた第二ロッド側室３と反ロッド側室５との連通が遮断される。

　第二摺接部４２の外周面には、第一ピストン３０の内周面に摺接するブッシュ（図示省略）が設けられる。ブッシュが第一ピストン３０の内周面に摺接することにより、第二ピストン４０が第一ピストン３０に摺動自在に支持される。

　第二本体部４１の内周面の環状溝には、第三ピストン５０に係合可能な第二スナップリング２６が装着される。第二スナップリング２６は、第三ピストン５０からの第二ピストン４０の脱落を規制する。

　第三ピストン５０は、第二ピストン４０の内周面に摺接する環状の第三摺接部５２と、第三摺接部５２の外周面に設けられる第三ピストンリング５４と、を有する。第三摺接部５２の内周面には、環状のフランジ部５３が形成され、フランジ部５３が複数のボルトを介してロッド部材６０の先端部に連結される。

　第三摺接部５２は、第二ピストン４０の第二スナップリング２６と第二支持部４３との間で摺動する。第三ピストン５０は、第三摺接部５２が第二スナップリング２６に当接することで最収縮位置が規定され、第二支持部４３に当接することで最伸長位置が規定される。

　第三ピストンリング５４は、第一，第二ピストンリング３４，４４と同様の環状部材である。第三ピストンリング５４により、第三ピストン５０の第三摺接部５２の外周面と第二ピストン４０の第二本体部４１の内周面との間の隙間を通じた第三ロッド側室４と反ロッド側室５との連通が遮断される。

　また、第三摺接部５２の外周面には、第二ピストン４０の内周面に摺接するブッシュ（図示省略）が設けられる。ブッシュが第二ピストン４０の内周面に摺接することにより、第三ピストン５０が第二ピストン４０に摺動自在に支持される。

　図１に示すように、ロッド部材６０は、有底円筒状に形成され、底部６１に第三ピストン５０の第三摺接部５２が連結され、開口部６２にロッドヘッド７５が連結される。ロッド部材６０は、第三ピストン５０と共にシリンダチューブ１０内を軸方向に移動する。

　ロッド部材６０の中空部内には、パイプ状の配管６５がロッド部材６０の軸方向に延びて設けられる。配管６５は、一方の端部が反ロッド側室５に開口し、他方の端部がロッドヘッド７５に開口する。具体的には、配管６５は、ロッド部材６０の底部６１の中心を軸方向に貫通する第一貫通孔６１ａに一方の端部が挿入され、圧入や溶接等により第一貫通孔６１ａに固定される。つまり、配管６５の一方の端部は、中心がロッド部材６０の中心軸Ｏと一致するように設けられる。また、配管６５の他方の端部は、ロッドヘッド７５内（後述する配管取付孔７７ｄ）に挿入され、圧入や溶接等によりロッドヘッド７５内に固定される。配管６５内には、第一ロッド内通路６３が形成される。第一ロッド内通路６３を通じて反ロッド側室５に作動油が給排される。

　ロッド部材６０内には、配管６５の外側に第二ロッド内通路６４が形成される。具体的には、第二ロッド内通路６４は、ロッド部材６０の内周面と配管６５の外周面との間に環状に形成される。第二ロッド内通路６４は、ロッド部材６０の底部６１に形成された第二貫通孔６１ｂを通じて第三ロッド側室４に連通する。第二ロッド内通路６４を通じてロッド側室１に作動油が給排される。

　このように、ロッド部材６０は、ロッド部材６０内に設けられ反ロッド側室５に作動油を導く第一ロッド内通路６３と、第一ロッド内通路６３を囲うようにロッド部材６０内に設けられロッド側室１に作動油を導く環状の第二ロッド内通路６４と、を有する。

　図２及び図３に示すように、ロッドヘッド７５は、取付対象に取り付けられる円筒状の取付部７６と、ロッド部材６０と連結される連結部７７と、取付部７６の外面から突出する突出部７８と、を有する。

　取付部７６は、ロッドヘッド７５の本体を構成する。連結部７７は、取付部７６と連続して設けられる。連結部７７は、端面７７ｃに開口して設けられ配管６５の端部が挿入されて取り付けられる配管取付孔７７ｄを有する。端面７７ｃは、ロッド部材６０の開口部６２の端面に突き合わされて溶接等により接続される。配管取付孔７７ｄの内径は、配管６５の外径と略同じに形成される。配管取付孔７７ｄには、配管６５の端部が挿入されて圧入や溶接等により取り付けられる。

　突出部７８は、一方の側面がロッド部材６０の外周面と連続し、他方の側面が取付部７６の外周面と連続して設けられる。具体的には、突出部７８は、連結部７７を介してロッド部材６０の外周面と連続するとともに取付部７６に対して傾斜して形成されたロッド側傾斜側面７８ａと、取付部７６の外周面と連続するとともに取付部７６に対して傾斜して形成されたロッドヘッド側傾斜側面７８ｂと、を有する。ロッド側傾斜側面７８ａとロッドヘッド側傾斜側面７８ｂは、互いに平行に形成される。突出部７８は、ロッド部材６０の中心軸Ｏを含むとともに取付部７６に平行な断面（図１に示す断面）において、ロッド側傾斜側面７８ａとロッド部材６０の外周面との成す角が鈍角になるように傾斜して突出する。

　ロッドヘッド７５は、ロッドヘッド７５外と第一ロッド内通路６３とを連通する第一通路８０と、ロッドヘッド７５外と第二ロッド内通路６４とを連通する第二通路８１と、を有する。反ロッド側室５には、第一通路８０及び第一ロッド内通路６３を通じて外部に設けられるポンプ（図示せず）またはタンク（図示せず）が選択的に接続されて作動油が給排される。ロッド側室１には、第二通路８１及び第二ロッド内通路６４を通じて外部に設けられるポンプまたはタンクが選択的に接続されて作動油が給排される。

　第一通路８０は、突出部７８の突出方向の先端面７８ｃ及び連結部７７の配管取付孔７７ｄに開口する。第一通路８０は、突出部７８の先端面７８ｃから直線上に延びる通路８０ａと、配管取付孔７７ｄから軸方向に延びるとともに通路８０ａに連通する通路８０ｂと、を有する。通路８０ｂは、配管取付孔７７ｄと同心状に設けられる。第一通路８０は、流路断面積が一様になるように設けられる。

　図４に示すように、本実施形態では、配管取付孔７７ｄ及び第一通路８０の通路８０ｂの開口は、ロッド部材６０の中心軸Ｏからずれて設けられる。つまり、配管取付孔７７ｄに取り付けられる配管６５の端部及び通路８０ｂは、その中心がロッド部材６０の中心軸Ｏからずれて設けられる。このように、第一ロッド内通路６３及び配管６５は、一方の端部がロッド部材６０の中心軸Ｏと一致し、他方の端部がロッド部材６０の中心軸Ｏからずれるように、ロッド部材６０内で緩やかに傾斜して設けられる。図４においては、中心軸Ｏからの配管取付孔７７ｄ及び通路８０ｂの開口のずれを誇張して示している。なお、配管取付孔７７ｄ及び第一通路８０の通路８０ｂの開口は、ロッド部材６０の中心軸Ｏと一致して設けられてもよい。

　図３，４に示すように、第二通路８１は、突出部７８の先端面７８ｃ及び連結部７７の端面７７ｃに開口する。第二通路８１は、突出部７８の先端面７８ｃにおいて第一通路８０よりも取付部７６側に開口する。第二通路８１は、ロッドヘッド７５の外面に開口する主通路８１ａと、主通路８１ａの端部から枝分かれして設けられ第二ロッド内通路６４にそれぞれ連通する複数の分岐通路８１ｂと、を有する。本実施形態では、分岐通路８１ｂは二つ設けられる。具体的には、主通路８１ａは、突出部７８の先端面７８ｃから直線上に延びて設けられる。分岐通路８１ｂは、主通路８１ａからロッドヘッド７５の垂直方向（図２における紙面垂直方向）に枝分かれするとともに、連結部７７の端面７７ｃまで互いに平行に直線上に延びて設けられる。分岐通路８１ｂは、第一通路８０の通路８０ａには連通せずに、図１，２に示す平面図において通路８０ａと交差して設けられる。言い換えれば、第一通路８０の通路８０ａは、二つの分岐通路８１ｂの間を横切るように設けられ、二つの分岐通路８１ｂの間には、第一通路８０の通路８０ａが位置する。主通路８１ａ及び分岐通路８１ｂは、流路断面積がそれぞれ一様になるように設けられる。また、主通路８１ａの流路断面積は、二つの分岐通路８１ｂの流路断面積の合計以上になるように設けられる。なお、分岐通路８１ｂは、二つ以上の複数が設けられてもよい。

　図４に示すように、第一ロッド内通路６３に対する通路８０ｂの開口と第二ロッド内通路６４に対する分岐通路８１ｂの二つの開口とは、それぞれの中心を結んだ形状が三角形状になるように設けられる。具体的には、ロッド部材６０の中心軸Ｏを通る仮想線Ｂで端面７７ｃを二つの半円に分けた際に、一方の半円（図４における右側の半円）内に通路８０ｂの開口の中心が位置し、他方の半円（図４における左側の半円）内に分岐通路８１ｂの二つ開口の中心が位置する。

　ここで、油圧シリンダでは、作動油を導く流路の流路断面積が小さいと、当該流路で生じる圧力損失が大きくなる。仮に本実施形態のような油圧シリンダにおいて、第二通路に複数の分岐通路が設けられず第二通路が分岐の無い一本の通路である場合では、第二通路の流路断面積を大きくするためには第二通路の径を大きくすることが考えられる。しかしながら、第二通路の径は、連通する第二ロッド内通路よりも大きくすることができない。特に、第二ロッド内通路は環状であるため、第二通路の径を大きくし難い。第二ロッド内通路を大きくすることにより第二通路の径を大きくすると、ロッド部材の径が大きくなるため、油圧シリンダが大型になってしまう。

　これに対して、本実施形態の油圧シリンダ１００では、第二通路８１の一部を複数の分岐通路８１ｂで構成することで、第二通路８１の一部の合計流路断面積を大きくすることができる。言い換えれば、第二ロッド内通路６４の径を大きくせずに複数の分岐通路８１ｂの合計流路断面積を大きくすることができる。また、第二通路８１の主通路８１ａは、第二ロッド内通路６４に直接連通しない。そのため、第二ロッド内通路６４の径を大きくせずに主通路８１ａの径を大きくし、主通路８１ａの流路断面積を大きくすることができる。よって、油圧シリンダ１００を大型にせずに、第二通路８１で生じる圧力損失を小さくすることができる。

　また、本実施形態の油圧シリンダ１００では、突出部７８の先端面７８ｃにおいて、第二通路８１が第一通路８０よりも取付部７６に開口し、第一通路８０が第二通路８１の複数の分岐通路８１ｂの間を横切るように設けられる。そのため、図８に示す後述の変形例２のように第一通路８０が第二通路８１の複数の分岐通路８１ｂの間を横切らないように設けられる構成と比較し、第一通路８０（具体的には、第一通路８０の通路８０ｂ）を短くすることができる。よって、ロッドヘッド７５をコンパクトにすることができる。

　次に、図１、図５～図７を参照して、油圧シリンダ１００の作動について説明する。なお、以下では、油圧シリンダ１００が、シリンダ側取付部７０が鉛直上方側に位置し、ロッドヘッド７５が鉛直下方側に位置するようにして対象に取り付けられている場合について説明する。

　油圧シリンダ１００が伸長作動する際には、第一通路８０を通じてポンプ等の油圧源（図示省略）から反ロッド側室５に作動油が供給され、第一，第二，第三ロッド側室２，３，４の作動油が第二通路８１を通じてタンク（図示省略）に排出される。油圧シリンダ１００の伸長作動では、第一ピストン３０、第二ピストン４０、第三ピストン５０の順番で、シリンダチューブ１０に対して相対移動する。

　油圧シリンダ１００が図１に示す最収縮状態から伸長作動する際には、第一通路８０を通じて反ロッド側室５に作動油が供給される。ここで、反ロッド側室５の圧力を受ける受圧面積は、第一ピストン３０が最も大きく、第三ピストン５０が最も小さく形成される。つまり、内側のピストンほど受圧面積が小さい。よって、油圧シリンダ１００が最収縮状態から伸長作動する際には、まず、第一ピストン３０に対してシリンダチューブ１０が相対移動する。具体的には、図５に示すように、シリンダチューブ１０が第一ピストン３０に対して上方（図５中上側）へ移動する。

　第一ピストン３０とシリンダチューブ１０が相対移動すると、第一ロッド側室２の作動油は、第一連通ポート３０Ａ、第二ロッド側室３、第二連通ポート４０Ａ、第三ロッド側室４、第二貫通孔６１ｂ、及び第二ロッド内通路６４を通じて第二通路８１に導かれて排出される。

　図５に示すように、シリンダヘッド１１が第一ピストン３０に当接する、第一ピストン３０の伸長ストローク端までシリンダチューブ１０が移動すると、反ロッド側室５の圧力によって第三ピストン５０よりも受圧面積が大きい第二ピストン４０に対してシリンダチューブ１０及び第一ピストン３０が相対移動する。具体的には、図６に示すように、シリンダチューブ１０及び第一ピストン３０が第二ピストン４０に対して上方（図６中上側）へ移動する。

　第一ピストン３０と第二ピストン４０が相対移動すると、第二ロッド側室３の作動油は、第二連通ポート４０Ａ、第三ロッド側室４、第二貫通孔６１ｂ、及び第二ロッド内通路６４を通じて第二通路８１に導かれて排出される。

　図６に示すように、第一ピストン３０の第一支持部３３が第二ピストン４０に当接する、第二ピストン４０の伸長ストローク端までシリンダチューブ１０及び第一ピストン３０が移動すると、反ロッド側室５の圧力を受けて第三ピストン５０に対してシリンダチューブ１０、第一ピストン３０、及び第二ピストン４０が相対移動する。具体的には、図７に示すように、シリンダチューブ１０、第一ピストン３０、及び第二ピストン４０が第三ピストン５０に対して上方（図７中上側）へ移動する。

　第三ピストン５０と第二ピストン４０が相対移動すると、第三ロッド側室４の作動油は第二貫通孔６１ｂ、及び第二ロッド内通路６４を通じて第二通路８１に導かれて排出される。シリンダチューブ１０、第一ピストン３０、及び第二ピストン４０は、第二ピストン４０の第二支持部４３が第三ピストン５０に当接するまで移動する。このようにして、図７に示すように、油圧シリンダ１００は最伸長状態となる。

　油圧シリンダ１００が収縮作動する際には、第二通路８１、第二ロッド内通路６４、及び第二貫通孔６１ｂを通じて油圧源から第一，第二，第三ロッド側室２，３，４に作動油が供給され、反ロッド側室５の作動油が第一ロッド内通路６３及び第一通路８０を通じてタンクに排出される。油圧シリンダ１００の収縮作動では、第三ピストン５０、第二ピストン４０、及び第一ピストン３０が、この順番でシリンダチューブ１０に対して相対移動する。もしくは、油圧シリンダ１００は、シリンダチューブ１０及びシリンダ側取付部７０に連結される駆動対象機器の自重により収縮作動する。その場合は、第一，第二，第三ロッド側室２，３，４に作動油を供給する必要がない。

　以上の本実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

　油圧シリンダ１００では、第二通路８１の複数の分岐通路８１ｂがそれぞれ第二ロッド内通路６４に作動油を導く。第二通路８１の一部を複数の分岐通路８１ｂで構成することで、第二ロッド内通路６４の径を大きくせずに第二通路８１の流路断面積を大きくすることができる。よって、油圧シリンダ１００を大型にせずに、第二通路８１で生じる圧力損失を小さくすることができる。

　油圧シリンダ１００では、第二通路８１が第一通路８０よりも取付部７６に開口し、第一通路８０が第二通路８１の複数の分岐通路８１ｂの間を横切るように設けられるため、第一通路８０を短くすることができる。よって、ロッドヘッド７５をコンパクトにすることができる。

　次に、本実施形態の変形例について説明する。

　＜変形例１＞
　上記実施形態では、第一ロッド内通路６３が反ロッド側室５に連通し、第二ロッド内通路６４がロッド側室１に連通する。これに限らず、油圧シリンダ１００は、第一ロッド内通路６３がロッド側室１に連通し、第二ロッド内通路６４が反ロッド側室５に連通する構成であってもよい。具体的には、第一ロッド内通路６３がロッド部材６０内で径方向に曲がって形成されて第三ロッド側室４に連通し、第二ロッド内通路６４がロッド部材６０の底部６１を軸方向に貫通するように形成されて反ロッド側室５に連通する。この構成であっても、上記実施形態と同様の効果を奏する。

　＜変形例２＞
　上記実施形態では、第二通路８１の分岐通路８１ｂが、図１，２に示す平面図において、第一通路８０の通路８０ａと交差して設けられる。これに限らず、油圧シリンダ１００では、第二通路８１が、図１，２に示す平面図において、第一通路８０と交差しないで設けられてもよい。具体的には、図８に示すように、第二通路８１は、突出部７８の先端面７８ｃにおいて第一通路８０よりもロッド側傾斜側面７８ａ側に開口し、分岐通路８１ｂが図８に示す平面図において、第一通路８０の通路８０ａと交差しないで設けられる。

　上記実施形態では、分岐通路８１ｂが図１，２に示す平面図において通路８０ａと交差し、二つの分岐通路８１ｂの間に通路８０ａが位置する。そのため、第二ロッド内通路６４の径を大きくせずに分岐通路８１ｂの径を大きくしようとしても、二つの分岐通路８１ｂの間の距離を通路８０ｂよりも大きくしなければならず、分岐通路８１ｂの径を大きくすることに制限がある。これに対し、本変形例では、二つの分岐通路８１ｂの間に第一通路８０の通路８０ａが位置しない。言い換えれば、通路８０ａは、複数の分岐通路８１ｂの間に位置しないように延びて設けられる。そのため、第二ロッド内通路６４の径を大きくせずに分岐通路８１ｂの径を大きくし、分岐通路８１ｂの合計流路断面積を大きくすることができる。

　さらに、図４に示すように、上記実施形態では、配管６５の端部及び第一通路８０の通路８０ｂの中心がロッド部材６０の中心軸Ｏからずれて設けられる。これにより、第二ロッド内通路６４に対する二つの分岐通路８１ｂの開口面積を、限られたスペースのなかで最大限確保することができる。そのため、本変形例のように二つの分岐通路８１ｂの間に第一通路８０の通路８０ａが位置しない構成とすることで、分岐通路８１ｂの径をより大きくし、分岐通路８１ｂの合計流路断面積をより大きくすることができる。

　＜変形例３＞
　上記実施形態では、ロッドヘッド７５は突出部７８を有し、突出部７８の先端面７８ｃに第一通路８０及び第二通路８１が開口する。これに限らず、図９に示すように、ロッドヘッド７５が突出部７８を有さず、連結部７７の側面に第一通路８０及び第二通路８１が開口して設けられてもよい。第一通路８０の通路８０ａ及び第二通路８１の主通路８１ａは、互いに１８０度離間して開口する。このような構成であっても、上記変形例２と同様に、第二ロッド内通路６４の径を大きくせずに分岐通路８１ｂの径を大きくできる。さらに、図４に示すように第一通路８０の通路８０ｂの中心をロッド部材６０の中心軸Ｏからずれて設けることにより、第二ロッド内通路６４に対する二つの分岐通路８１ｂの開口面積を、限られたスペースのなかで最大限確保することができる。

　＜変形例４＞
　上記実施形態では、ロッドヘッド７５は、ロッドヘッド７５外と第一ロッド内通路６３とを連通する第一通路８０と、ロッドヘッド７５外と第二ロッド内通路６４とを連通する第二通路８１と、を有する。これに加えて、図１０に示すように、ロッドヘッド７５は、第一通路８０と第二通路８１とを連通可能な第三通路８２と、第三通路８２に設けられるリリーフ弁９０と、を有してもよい。第三通路８２は、突出部７８のロッド側傾斜側面７８ａに開口し、リリーフ弁９０は、当該開口から挿入されて第三通路８２に設けられる。リリーフ弁９０は、第二通路８１の圧力が第一通路８０の圧力よりも所定値以上大きくなると開弁し、第二通路８１から第一通路８０への作動油の流れを許容する。このように、本変形例では、第三通路８２及びリリーフ弁９０が突出部７８に設けられる。

　油圧シリンダには、伸長作動中に伸長速度を超えて油圧シリンダを強制的に伸長させるような外力が作用する可能性がある。例えば、ダンプトラックの荷台と車体との間に取り付けられ、伸長することで荷台を傾斜させ積載物を排出する油圧シリンダでは、積載物が一気に排出されると、荷台の端部にある排出直前の積載物の重さにより瞬間的に荷台が車体との連結部を支点として回転するような力を受ける。これにより、油圧シリンダには、伸長作動中に伸長速度を超えて油圧シリンダを強制的に伸長させるような外力が作用する。この場合、反ロッド側室では作動油の供給が追い付かず負圧となり、ロッド側室では作動油の排出が追い付かず圧力が上昇する。この状態において、油圧シリンダに作用する外力がなくなると、反ロッド側室が負圧となっているため油圧シリンダが瞬間的に収縮する。これにより、油圧シリンダ内で衝撃が発生するおそれがある。

　これに対して、本変形例の油圧シリンダ１００では、ロッドヘッド７５に第三通路８２及びリリーフ弁９０が設けられ、リリーフ弁９０は、第二通路８１の圧力が第一通路８０の圧力よりも所定値以上大きくなると第二通路８１から第一通路８０への作動油の流れを許容する。よって、リリーフ弁９０のリリーフ圧を調整することで、油圧シリンダ１００の伸長作動中に伸長速度を超えて油圧シリンダ１００を強制的に伸長させるような外力が作用した際には、ロッド側室１から第三通路８２を通じて反ロッド側室５に作動油を導くことができる。よって、油圧シリンダ１００が瞬間的に収縮して衝撃が発生するということが防止される。さらに、油圧シリンダ１００では、第三通路８２及びリリーフ弁９０がロッド側室１及び反ロッド側室５に近いロッドヘッド７５に設けられるため、反ロッド側室５が負圧になることを効果的に防止することができる。

　また、本変形例の油圧シリンダ１００では、第三通路８２が突出部７８のロッド側傾斜側面７８ａに開口し、リリーフ弁９０が当該開口から挿入されて設けられるため、リリーフ弁９０の取り付けや調整及び交換を容易に行うことができる。さらに、リリーフ弁９０は、突出部７８においてロッド部材６０の外周面と連続するロッド側傾斜側面７８ａに設けられる。突出部７８では、ロッドヘッド側傾斜側面７８ｂよりもロッド側傾斜側面７８ａの方が突出方向の寸法が長く形成される。よって、リリーフ弁９０をロッド側傾斜側面７８ａに設けることで、取付部７６からの突出部７８の突出量が小さくてもリリーフ弁９０を設けるためのスペースが確保できるため、油圧シリンダ１００をコンパクトにすることができる。

　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。

　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に摺動自在に挿入されシリンダチューブ１０内にロッド側室１と反ロッド側室５を区画するピストン部２０と、シリンダチューブ１０に挿入され一方の端部がピストン部２０に連結されるロッド部材６０と、ロッド部材６０の他方の端部に設けられるロッドヘッド７５と、を備え、ロッド部材６０は、ロッド部材６０内に設けられロッド側室１及び反ロッド側室５の一方に作動流体を導く第一ロッド内通路６３と、第一ロッド内通路６３を囲うようにロッド部材６０内に設けられロッド側室１及び反ロッド側室５の他方に作動流体を導く環状の第二ロッド内通路６４と、を有し、ロッドヘッド７５は、ロッドヘッド７５外と第一ロッド内通路６３とを連通する第一通路８０と、ロッドヘッド７５外と第二ロッド内通路６４とを連通する第二通路８１と、を有し、第二通路８１は、ロッドヘッド７５の外面に開口する主通路８１ａと、主通路８１ａから枝分かれして設けられ第二ロッド内通路６４にそれぞれ連通する複数の分岐通路８１ｂと、を有する。

　この構成では、第一ロッド内通路６３を囲うようにロッド部材６０内に環状の第二ロッド内通路６４が設けられ、第二通路８１の複数の分岐通路８１ｂがそれぞれ第二ロッド内通路６４に作動流体を導く。このように、第二通路８１の一部を複数の分岐通路８１ｂで構成することで、第二ロッド内通路６４の径を大きくせずに第二通路８１の流路断面積を大きくすることができる。よって、第二通路８１で生じる圧力損失を小さくすることができる。

　また、油圧シリンダ１００では、第一通路８０は、複数の分岐通路８１ｂの間に位置しないように延びて設けられる。

　この構成では、複数の分岐通路８１ｂの間に第一通路８０が位置しない。そのため、第二ロッド内通路６４の径を大きくせずに分岐通路８１ｂの径を大きくし、分岐通路８１ｂの合計流路断面積を大きくすることができる。

　また、油圧シリンダ１００では、第一ロッド内通路６３は、第一通路８０との連通部がロッド部材６０の中心からずれて設けられる。

　この構成では、第一ロッド内通路６３がロッド部材６０の中心軸からずれて設けられることで、第二通路８１の複数の分岐通路８１ｂが第二ロッド内通路６４に連通する面積を最大限確保することができる。

　また、油圧シリンダ１００では、ロッドヘッド７５は、取付対象に取り付けられる円筒状の取付部７６と、取付部７６の外面から突出する突出部７８と、をさらに有し、第一通路８０及び第二通路８１は、突出部７８の突出方向の先端面７８ｃに開口して設けられ、第二通路８１の開口は、第一通路８０の開口よりも取付部７６側に設けられ、第一通路８０は、複数の分岐通路８１ｂの間を横切るように設けられる。

　この構成では、第二通路８１が第一通路８０よりも取付部７６に開口し、第一通路８０が第二通路８１の複数の分岐通路８１ｂの間を横切るように設けられるため、第一通路８０を短くすることができる。よって、ロッドヘッド７５をコンパクトにすることができる。

　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。

　本実施形態では、多段式の流体圧シリンダを例に挙げて説明したが、ロッド部材内にロッド側室及び反ロッド側室に作動流体を導くロッド内通路が設けられる流体圧シリンダであれば、多段式ではない流体圧シリンダにも適用できる。

　本願は２０２２年３月１８日に日本国特許庁に出願された特願２０２２－４４０４７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

　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挿入され前記シリンダチューブ内にロッド側室と反ロッド側室を区画するピストン部と、
　前記シリンダチューブに挿入され一方の端部が前記ピストン部に連結されるロッド部材と、
　前記ロッド部材の他方の端部に設けられるロッドヘッドと、を備え、
　前記ロッド部材は、
　前記ロッド部材内に設けられ前記ロッド側室及び前記反ロッド側室の一方に作動流体を導く第一ロッド内通路と、
　前記第一ロッド内通路を囲うように前記ロッド部材内に設けられ前記ロッド側室及び前記反ロッド側室の他方に作動流体を導く環状の第二ロッド内通路と、を有し、
　前記ロッドヘッドは、
　前記ロッドヘッド外と前記第一ロッド内通路とを連通する第一通路と、
　前記ロッドヘッド外と前記第二ロッド内通路とを連通する第二通路と、を有し、
　前記第二通路は、
　前記ロッドヘッドの外面に開口する主通路と、
　前記主通路から枝分かれして設けられ前記第二ロッド内通路にそれぞれ連通する複数の分岐通路と、を有する流体圧シリンダ。
　請求項１に記載の流体圧シリンダであって、
　前記第一通路は、前記複数の分岐通路の間に位置しないように延びて設けられる流体圧シリンダ。
　請求項２に記載の流体圧シリンダであって、
　前記第一ロッド内通路は、前記第一通路との連通部が前記ロッド部材の中心からずれて設けられる流体圧シリンダ。
　請求項１に記載の流体圧シリンダであって、
　前記ロッドヘッドは、
　取付対象に取り付けられる円筒状の取付部と、
　前記取付部の外面から突出する突出部と、をさらに有し、
　前記第一通路及び前記第二通路は、前記突出部の突出方向の先端面に開口して設けられ、
　前記第二通路の前記開口は、前記第一通路の前記開口よりも前記取付部側に設けられ、
　前記第一通路は、前記複数の分岐通路の間を横切るように設けられる流体圧シリンダ。