JPH0133683B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0133683B2
JPH0133683B2 JP58089841A JP8984183A JPH0133683B2 JP H0133683 B2 JPH0133683 B2 JP H0133683B2 JP 58089841 A JP58089841 A JP 58089841A JP 8984183 A JP8984183 A JP 8984183A JP H0133683 B2 JPH0133683 B2 JP H0133683B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
piston rod
cylinder
rod
outer piston
Prior art date
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Expired
Application number
JP58089841A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59217005A (en
Inventor
Eiichi Kato
Kenichi Oomori
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hino Motors Ltd filed Critical Hino Motors Ltd
Priority to JP8984183A priority Critical patent/JPS59217005A/en
Publication of JPS59217005A publication Critical patent/JPS59217005A/en
Publication of JPH0133683B2 publication Critical patent/JPH0133683B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/30Hydraulic or pneumatic motors or related fluid control means therefor
    • F16H2061/307Actuators with three or more defined positions, e.g. three position servos

Landscapes

  • Actuator (AREA)
  • Gear-Shifting Mechanisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、トリプルピストンシリンダ装置に係
り、特にピストンロツドを変位させるための力が
受圧面積との関係で小さくなる場合に、弾性体に
よる押圧力を付加し、ピストンロツドを変位させ
る力を均等化しながらピストンロツドを所定の4
点位置に簡易な構成によつて設定し得るようにし
たシリンダ装置に関する。 従来のシングルピストンシリンダ装置において
は、そのピストンに固着されたピストンロツドを
2点には確実に設定することはできるが、該2点
位置に2点の中間位置を加えた4点位置、例えば
トランスミツシヨンの自動変速操作等において必
要とされる4点位置に確実に設定することはでき
ないとう欠点があつた。 また実開昭55−1009には、ロツドを多段的に位
置決めさせることを目的としたステツプが開示さ
れているが、該従来例はダブルピストン式を採用
したものであり、車輛のトランスミツシヨンの変
速操作用の如く非常にきめ細かな位置制御を行わ
せるには性能的に劣るものであり、本願発明とは
その構成、作用及び効果が異なるものである。ま
た特公昭47−50687には、トリプルピストンを用
いた弁操作機構が開示されているが、該従来例は
制限体(本願の「ストツパ12」に相当)をシリ
ンダ自体に固定してなるものであつて、本願発明
とはその構成が異なるものである。また実開昭53
−109594には、2つの戻しばねをピストンの付勢
用に用いた多段シリンダのストローク調整装置が
開示されているが、該従来例は単に各ピストンが
一方向に該ばねの弾発力によつて戻されるように
した構成を開示しただけのものであり、各ピスト
ンの直径の差から生ずる力の差を考慮して該戻し
ばねを用いる如き考察を加えたものではなく、本
願発明とはその目的、構成及び作用効果が異なる
ものである。 本発明は、上記した従来技術の欠点を除くため
になされたものであつて、その目的とするところ
は、シリンダの中にトリプルピストンを相対的に
変位可能に収容することによつて、簡易な構成で
ピストンロツドを確実に4点位置に設定すること
ができるようにすることである。また他の目的
は、4つのセレクト位置を持つトランスミツシヨ
ンのセレクト操作を単一のシリンダ装置で行い得
るようにすることである。更に他の目的は、ピス
トンロツドを変位させるための力が受圧面積との
関係で特に小さい場合に圧縮ばねのばね力を付加
することによつて、ピストンロツドを変位させる
ための力を均等化することであり、またこれによ
つてピストンロツド及びその関連部品の寸法を大
きくしなくてよいようにし、小型でかつ軽量なシ
リンダ装置を提供することである。 要するに本発明は、シリンダと、該シリンダ内
に摺動自在に収容され一端が開口し他の一端が壁
部を有して密閉された中空の外側ピストンと、該
外側ピストン内に摺動自在に収容された第1の中
間ピストンと第2の中間ピストンとからなる中間
ピストンと、該第1の中間ピストンと該第2の中
間ピストンの間に位置してこれら両中間ピストン
の移動を制限するように前記外側ピストンの内周
面に装着されたストツパと、前記中間ピストン内
に摺動自在に収容され前記第2の中間ピストンの
一端を貫通し前記シリンダの一端を摺動自在に貫
通したピストンロツドが一体的に形成された内側
ピストンとを備え、該ピストンロツドの直径を
D0、前記内側ピストンの直径をD1、前記中間ピ
ストンの直径をD2、前記外側ピストンの直径を
D3とした場合、 D3>D2>D1>D0 の関係にあり、かつ前記シリンダの中空部内に収
容され前記外側ピストンを前記ピストンロツド側
に付勢して前記各部材の直径の差から生ずる力の
差を均等化するための弾性体を備え、更に前記シ
リンダは、前記外側ピストンを最大量前記ピスト
ンロツド側に変位させるための第1の流体ポート
と、前記外側ピストンの中空部に連通し、前記第
1の中間ピストンを前記外側ピストン内で前記ピ
ストンロツド側に最大量変位させるための第2の
流体ポートと、前記外側ピストン、前記第2の中
間ピストン及び前記内側ピストンを前記ピストン
ロツドの反対側に最大量変位させるための第3の
流体ポートとを備え、前記外側ピストンと前記中
間ピストンと前記内側ピストンとの相対的な変位
並びに前記外側ピストンの壁部及び前記ストツパ
との相互作用により前記ピストンロツドを所定の
4点位置に設定し得るようにし、かつ前記ピスト
ンロツドの反対側に最大量変位したときの前記外
側ピストンを前記ピストンロツド側に前記弾性体
による押圧力を付加して変位させるように構成し
たことを特徴とするものである。 以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明す
る。本発明に係るトリプルピストンシリンダ装置
1は、シリンダ2と、外側ピストン3と、第1及
び第2の中間ピストン4a,4bとからなる中間
ピストン4と、内側ピストン5と、弾性体の一例
たる圧縮ばね6とを備えている。 シリンダ2は、密閉構造とされており、図中右
端2aには、内側ピストン5と一体的に形成され
たピストンロツド5aが、シール部材8を介して
摺動自在に貫通する穴部2bが形成されている。
またシリンダ2は、外側ピストン3をピストンロ
ツド5a側に最大量変位させるための第1の流体
ポートP1と、外側ピストン3の中空部3aに連
通し、第1の中間ピストン4aを外側ピストン3
内でピストンロツド5a側に最大量変位させるた
めの第2の流体ポートP2と、外側ピストン3と
第2の中間ピストン4bと内側ピストン5とをピ
ストンロツド5aの反対側に最大量変位させるた
めの第3の流体ポートP3とを備えている。そし
てこれらの各流体ポートは、夫々スプール制御弁
(図示せず)等を介してエアやオイル等の流体供
給源(図示せず)に接続されている。 外側ピストン3は、シリンダ2の中空部2c内
にシール部材9を介して摺動自在に収容されてい
て、中空に形成されており、図中左端は壁部3b
によつて密閉され、開口した図中右端には、シリ
ンダ2の中空部2cに連通する溝3cが設けられ
ている。また外側ピストン3の図中下部には、第
2の流体ポートP2と中空部3aとを連通させる
溝3dと、該溝及び中空部3aとに連通する連通
穴3eと、シリンダ2の図中下部に形成された排
出穴2eに連通する溝3gとが夫々設けられてい
る。そして外側ピストン3は、ストロークl1の範
囲でシリンダ2内を左右に摺動し得るようになつ
ている。 第1の中間ピストン4aは、外側ピストン3内
にシール部材10を介して摺動自在に収容されて
いて、中空に形成されており、図中左端には壁部
4cが形成され、該壁部には、外側ピストン3の
中空部3aに連通する穴4dが形成されている。
また第1の中間ピストン4aは、図中右端に形成
された開口端4eが外側ピストン3の内周面中間
部に埋設されたストツパ12に当接することによ
つて、そのストロークl2が規制されるようになつ
ている。そしてストロークl2の範囲で外側ピスト
ン3内を左右に摺動し得るようになつている。 第2の中間ピストン4bは、外側ピストン3内
にシール部材13を介して摺動自在に収容されて
いて、第1の中間ピストン4aと同一形状に形成
されており、図中右端に形成された壁部4fの穴
4gには、ピストンロツド5aが貫通している。
また第2の中間ピストン4bは、図中左端に形成
された開口端4hが外側ピストン3のストツパ1
2に当接することによつて、そのストロークl3
規制されるようになつている。そしてストローク
l3の範囲で外側ピストン3内を左右に摺動し得る
ようになつている。 なお、このように中間ピストン4を第1の中間
ピストン4aと第2の中間ピストン4bの2つに
分割したのは、第2の中間ピストン4bを固定し
ておいてストロークl2を単独で得ることができ、
次に第1の中間ピストン4aを固定しておいてス
トロークl3−l1を更に単独で得ることができるよ
うにするためである。 内側ピストン5は、第1及び第2の中間ピスト
ン4a,4b内にシール部材15を介して摺動自
在に収容されていて、ストロークl3とl4の和の範
囲で単独又は第2の中間ピストン4bを伴つて外
側ピストン3内を左右に摺動し得るようになつて
おり、右側にはピストンロツド5aが一体的に形
成されている。 そして外側ピストン3と、第1及び第2の中間
ピストン4a,4bからなる中間ピストン4と、
内側ピストン5との相対的な変位により、ピスト
ンロツド5aを所定の4点位置Q1,Q2,Q3及び
Q4に設定し得るように構成されている。 圧縮ばね6は、シリンダ2の中空部2c内に配
置されており、その両端部は、シリンダ2の左端
2g及び外側ピストン3の壁部3bに夫々形成さ
れた凹部2h,3hに収容されるようになつてい
る。そして該圧縮ばねによつて外側ピストン3
は、ピストンロツド5a側に付勢されるようにな
つている。 本発明は、上記のように構成されており、以下
その作用について説明する。まずピストンロツド
5aを最右端の第1位置Q1に設定する場合を第
1図により説明する。矢印B1で示す如く流体を
第1の流体ポートP1に流入させると、外側ピス
トン3は最右端位置に変位して停止する。同時に
矢印B2で示す如く流体を第2の流体ポートP2
流入させると、溝3d及び連通穴3eを通つて該
流体は中空部3a内に流入し、第1の中間ピスト
ン4aはストツパ12に当たる位置に変位して停
止し、また内側ピストン5は第2の中間ピストン
4bを伴つて該第2のピストンの壁部4fがシリ
ンダ2の右端2aに当たる最右端位置に変位して
停止する。この結果、外側ピストン3と内側ピス
トン5が共に最右端に変位して停止することとな
り、ピストンロツド5aは第1位置Q1に設定さ
れる。従つて、例えばこの第1位置Q1がセレク
トされることによつてトランスミツシヨンは第5
速又は第6速ギヤにシフト可能となる。 次にピストンロツド5aを中間の第2位置Q2
に設定する場合について第2図により説明する。
第1図の状態を維持したまま矢印B3で示す如く
流体を第3の流体ポートP3に流入させる。この
場合、第1及び第3の流体ポートP1,P3に流入
する流体の圧力Pは同一とし、シリンダ2の中空
部2cの断面積S1、ピストンロツド5aの断面積
をS2、圧縮ばね6のばね力をfとすると、外側ピ
ストン3を図中右方向に押圧する力F1は、F1
PS1+fであり、これに対して外側ピストン3を
図中左方向に押圧する力F2は、F2=P(S1−S2
=PS1−PS2であり、力F1は力F2よりPS2+fに
相当する分だけ大きい。 従つて外側ピストン3は停止しており、第2の
中間ピストン4bが左方に動いて内側ピストン5
が左方に押圧されて第2の中間ピストン4bがス
トツパ12に当たるまでストロークl3−l1の範囲
で左方に変位して停止する。この結果、第1図の
状態からピストンロツド5aはストロークl3−l1
の分だけ左方に移動して第2位置Q2に設定され
る。従つて例えば第2位置Q2がセレクトされる
ことでトランスミツシヨンは第3速又は第4速ギ
ヤにシフト可能となる。 次にピストンロツド5aを中間の第3位置Q3
に設定する場合について第3図により説明する。
第2図の状態を維持したまま第2の流体ポート
P2からの流体の供給を停止すると、内側ピスト
ン5は、第1の中間ピストン4aを伴つて該第1
の中間ピストン4aの壁部4cが外側ピストン3
の壁部3bに当たるまでストロークl2の範囲で左
方に変位して停止する。この結果、第2図の状態
からピストンロツド5aはストロークl2の分だけ
左方に移動して第3位置Q3に設定される。従つ
て、例えば第3位置Q3がセレクトされることで
トランスミツシヨンは第1速又は第2速ギヤにシ
フト可能となる。 次にピストンロツド5aを最大端の第4位置
Q4に設定する場合について、第4図により説明
する。第3図の状態を維持したまま第1の流体ポ
ートP1からの流体の供給を停止すると、外側ピ
ストン3は、その壁部3bがシリンダ2の左端2
gに当たるまで最左端位置に変位して停止する。
同時に内側ピストン5も第1の中間ピストン4a
を伴つて外側ピストン3と共に左方向に変位す
る。この結果、外側ピストン3と内側ピストン5
が共に最左端位置に変位して停止することとな
り、ピストンロツド5aは第4位置Q4に設定さ
れる。従つて、例えば第4位置Q4がセレクトさ
れることでトランスミツシヨンはリバースギヤに
シフト可能となる。 以上のようにピストンロツド5aは、流体の流
入制御又は流出制御によつて4点位置Q1,Q2
Q3及びQ4に確実に設定される。 ここで各位置Q1,Q2,Q3,Q4から他の位置に
変位するときに、ピストンロツド5aを変位させ
る力Fについて説明する。ピストンロツド5aの
直径をD0とし、内側ピストン5の直径D1をmD0
中間ピストン4の直径D2をmD0+nD0、外側ピス
トン3の直径D3をmD0+2nD0とする(m及びn
は定数)。また第1、第2及び第3の流体ポート
P1,P2,P3に流入する流体の圧力Pはすべて同
一とし、また圧縮ばね6のばね力をfとする。 そして第1位置Q1から第2位置Q2に、第2位
置Q2から第3位置Q3に、第3位置Q3から第4位
置Q4に夫々変位するときにピストンロツド5a
を変位させる力を夫々F12,F23,F34とすると、 F12=π/4{(m+n)2−m2−1}D2 0P F23=π/4(m2−1)D2 0P F34=π/4{(m+2n)2−1}D2 0P−f となる。 また第4位置Q4から第3位置Q3に、第3位置
Q3から第2位置Q2に、第2位置Q2から第1位置
Q1に夫々変位するときにピストンロツド5aを
変位させる力を夫々F43,F32,F21とすると、 F43=π/4D2 0P+f F32=π/4{(m+n)2−m2+1}D2 0P F21=π/4m2D2 0P となる。上式に、例えばm=2、n=1又はm=
3、n=1を夫々代入すると第1表に示す如くな
る。
The present invention relates to a triple piston cylinder device, and particularly when the force for displacing the piston rod becomes small in relation to the pressure receiving area, the piston rod can be moved while equalizing the force for displacing the piston rod by applying a pressing force by an elastic body. the given 4
The present invention relates to a cylinder device that can be set at a point position with a simple configuration. In a conventional single piston cylinder device, the piston rod fixed to the piston can be reliably set at two points, but it is possible to set the piston rod at two points plus two intermediate positions, such as a transmission. The disadvantage is that it is not possible to reliably set the four points required for automatic gear shifting operations. Furthermore, Japanese Utility Model Application No. 55-1009 discloses a step for the purpose of positioning a rod in multiple stages, but this conventional example adopts a double piston type, and is suitable for vehicle transmissions. It is inferior in performance to perform very fine position control such as for speed change operation, and its structure, operation, and effect are different from the present invention. Furthermore, Japanese Patent Publication No. 47-50687 discloses a valve operating mechanism using a triple piston, but the conventional example has a limiter (corresponding to the "stopper 12" of the present application) fixed to the cylinder itself. However, the structure is different from the present invention. Also, Jitsukai Showa 53
-109594 discloses a stroke adjustment device for a multistage cylinder that uses two return springs to bias the pistons, but in this conventional example, each piston simply moves in one direction by the elastic force of the springs. The present invention merely discloses a configuration in which the pistons are brought back and returned, and does not include considerations such as using the return spring in consideration of the difference in force caused by the difference in the diameter of each piston. They have different purposes, configurations, and effects. The present invention has been made to eliminate the drawbacks of the prior art described above, and its purpose is to accommodate a triple piston in a cylinder so as to be relatively displaceable. To ensure that the piston rod can be set at four points with the configuration. Another object is to enable a single cylinder device to perform a selection operation for a transmission having four selection positions. A further object is to equalize the force for displacing the piston rod by adding the spring force of the compression spring when the force for displacing the piston rod is particularly small in relation to the pressure-receiving area. It is also an object of the present invention to provide a compact and lightweight cylinder device that eliminates the need to increase the dimensions of the piston rod and its related parts. In short, the present invention provides a cylinder, a hollow outer piston slidably housed within the cylinder, the hollow outer piston having one end open and the other end having a wall and being sealed; An intermediate piston consisting of a first intermediate piston and a second intermediate piston housed therein; and an intermediate piston located between the first intermediate piston and the second intermediate piston so as to limit the movement of these intermediate pistons. a stopper attached to the inner circumferential surface of the outer piston, and a piston rod slidably accommodated in the intermediate piston and passing through one end of the second intermediate piston and slidably passing through one end of the cylinder. an integrally formed inner piston, the diameter of the piston rod being
D 0 is the diameter of the inner piston, D 1 is the diameter of the intermediate piston, D 2 is the diameter of the outer piston.
In the case of D 3 , the relationship D 3 > D 2 > D 1 > D 0 exists, and the outer piston accommodated in the hollow part of the cylinder is biased toward the piston rod to reduce the difference in diameter of each member. and a first fluid port for displacing the outer piston toward the piston rod by a maximum amount, the cylinder communicating with a hollow portion of the outer piston. a second fluid port for displacing the first intermediate piston a maximum amount within the outer piston toward the piston rod; and a second fluid port for displacing the first intermediate piston within the outer piston toward the piston rod; a third fluid port for providing a maximum amount of lateral displacement, the relative displacement of the outer piston, the intermediate piston, and the inner piston and interaction with the wall of the outer piston and the stopper The piston rod is configured to be able to be set at four predetermined positions, and the outer piston is displaced by applying a pressing force by the elastic body to the piston rod side when the piston rod is displaced by the maximum amount to the opposite side of the piston rod. It is characterized by the fact that The present invention will be explained below based on embodiments shown in the drawings. The triple piston cylinder device 1 according to the present invention includes a cylinder 2, an outer piston 3, an intermediate piston 4 consisting of first and second intermediate pistons 4a and 4b, an inner piston 5, and a compressor that is an example of an elastic body. It is equipped with a spring 6. The cylinder 2 has a sealed structure, and a hole 2b is formed at the right end 2a in the figure, through which a piston rod 5a integrally formed with the inner piston 5 slides through via a seal member 8. ing.
Further, the cylinder 2 communicates with a first fluid port P1 for displacing the outer piston 3 by the maximum amount toward the piston rod 5a side, and a hollow portion 3a of the outer piston 3, so that the first intermediate piston 4a is connected to the outer piston 3.
A second fluid port P2 for displacing the outer piston 3, the second intermediate piston 4b, and the inner piston 5 by the maximum amount toward the opposite side of the piston rod 5a. 3 fluid ports P3 . Each of these fluid ports is connected to a fluid supply source (not shown) such as air or oil via a spool control valve (not shown) or the like. The outer piston 3 is slidably housed in the hollow part 2c of the cylinder 2 via a seal member 9, and is formed hollow, and the left end in the figure is connected to the wall part 3b.
A groove 3c communicating with the hollow portion 2c of the cylinder 2 is provided at the open right end in the figure. Further, in the lower part of the outer piston 3 in the figure, there is a groove 3d that communicates with the second fluid port P2 and the hollow part 3a, a communication hole 3e that communicates with the groove and the hollow part 3a, and a communication hole 3e in the figure of the cylinder 2. A groove 3g communicating with the discharge hole 2e formed in the lower part is provided. The outer piston 3 is configured to be able to slide left and right within the cylinder 2 within a stroke l 1 range. The first intermediate piston 4a is slidably housed in the outer piston 3 via a seal member 10, and is formed hollow, with a wall 4c formed at the left end in the figure. A hole 4d communicating with the hollow portion 3a of the outer piston 3 is formed in the outer piston 3.
Further, the stroke l 2 of the first intermediate piston 4a is regulated by the opening end 4e formed at the right end in the figure coming into contact with a stopper 12 buried in the middle part of the inner circumferential surface of the outer piston 3 . It is becoming more and more common. It is designed to be able to slide left and right within the outer piston 3 within the range of stroke l2 . The second intermediate piston 4b is slidably housed in the outer piston 3 via a seal member 13, and is formed in the same shape as the first intermediate piston 4a, and is formed at the right end in the figure. A piston rod 5a passes through the hole 4g of the wall portion 4f.
Further, the second intermediate piston 4b has an open end 4h formed at the left end in the figure at the stopper 1 of the outer piston 3.
2, the stroke l3 is regulated. and stroke
It is designed to be able to slide left and right inside the outer piston 3 within a range of l3 . The reason why the intermediate piston 4 is divided into two parts, the first intermediate piston 4a and the second intermediate piston 4b, is because the second intermediate piston 4b is fixed and the stroke l 2 is obtained independently. It is possible,
Next, the first intermediate piston 4a is fixed so that the stroke l 3 -l 1 can be obtained independently. The inner piston 5 is slidably housed in the first and second intermediate pistons 4a and 4b via a sealing member 15, and can be used alone or in the second intermediate piston within the range of the sum of strokes l3 and l4 . It is designed to be able to slide left and right inside the outer piston 3 together with the piston 4b, and a piston rod 5a is integrally formed on the right side. and an outer piston 3 and an intermediate piston 4 consisting of first and second intermediate pistons 4a and 4b;
Due to the relative displacement with the inner piston 5, the piston rod 5a is moved to four predetermined positions Q 1 , Q 2 , Q 3 and
It is configured so that it can be set to Q 4 . The compression spring 6 is arranged in the hollow part 2c of the cylinder 2, and its both ends are accommodated in recesses 2h and 3h formed in the left end 2g of the cylinder 2 and the wall part 3b of the outer piston 3, respectively. It's getting old. and by the compression spring the outer piston 3
is biased toward the piston rod 5a. The present invention is configured as described above, and its operation will be explained below. First, the case where the piston rod 5a is set to the rightmost first position Q1 will be explained with reference to FIG. When fluid is allowed to flow into the first fluid port P1 as shown by arrow B1 , the outer piston 3 is displaced to the rightmost position and stops. At the same time, when fluid is caused to flow into the second fluid port P2 as shown by arrow B2 , the fluid flows into the hollow portion 3a through the groove 3d and the communication hole 3e, and the first intermediate piston 4a is moved to the stopper 12. The inner piston 5, together with the second intermediate piston 4b, is displaced to the rightmost position where the wall portion 4f of the second piston hits the right end 2a of the cylinder 2 and stops. As a result, both the outer piston 3 and the inner piston 5 are displaced to the rightmost end and stopped, and the piston rod 5a is set at the first position Q1 . Therefore, for example, by selecting this first position Q1 , the transmission
It becomes possible to shift to 5th or 6th gear. Next, move the piston rod 5a to the intermediate second position Q 2
The case where the setting is made will be explained with reference to FIG.
While maintaining the state shown in FIG. 1, fluid is allowed to flow into the third fluid port P3 as shown by arrow B3 . In this case, the pressure P of the fluid flowing into the first and third fluid ports P 1 and P 3 is the same, the cross-sectional area S 1 of the hollow part 2c of the cylinder 2, the cross-sectional area of the piston rod 5a S 2 , and the compression spring If the spring force of 6 is f, then the force F 1 that presses the outer piston 3 in the right direction in the figure is F 1 =
PS 1 +f, and on the other hand, the force F 2 that presses the outer piston 3 to the left in the figure is F 2 = P (S 1 - S 2 )
= PS 1 - PS 2 , and the force F 1 is larger than the force F 2 by an amount corresponding to PS 2 +f. Therefore, the outer piston 3 is at rest, and the second intermediate piston 4b moves to the left to move the inner piston 5.
is pushed leftward, and the second intermediate piston 4b is displaced leftward within a stroke range of l 3 -l 1 until it hits the stopper 12 and stops. As a result, from the state shown in FIG. 1, the piston rod 5a has a stroke of l 3 −l 1
It is moved to the left by the amount of and is set to the second position Q2 . Thus, for example, by selecting the second position Q2 , the transmission can be shifted into the third or fourth gear. Next, move the piston rod 5a to the third intermediate position Q 3
The case of setting will be explained with reference to FIG.
While maintaining the state shown in Figure 2, open the second fluid port.
When the supply of fluid from P 2 is stopped, the inner piston 5, together with the first intermediate piston 4a,
The wall 4c of the intermediate piston 4a is the outer piston 3.
It is displaced to the left within the range of stroke l 2 until it hits the wall 3b of , and then stops. As a result, the piston rod 5a moves to the left by the stroke l2 from the state shown in FIG. 2 and is set at the third position Q3 . Therefore, by selecting the third position Q3 , for example, the transmission can be shifted to the first or second gear. Next, move the piston rod 5a to the fourth maximum position.
The case of setting Q 4 will be explained with reference to FIG. When the supply of fluid from the first fluid port P 1 is stopped while maintaining the state shown in FIG.
It moves to the leftmost position until it hits g and stops.
At the same time, the inner piston 5 also becomes the first intermediate piston 4a.
is displaced to the left together with the outer piston 3. As a result, the outer piston 3 and the inner piston 5
Both are displaced to the leftmost position and stopped, and the piston rod 5a is set at the fourth position Q4 . Therefore, by selecting the fourth position Q4 , for example, the transmission can be shifted to reverse gear. As described above, the piston rod 5a is moved to four positions Q 1 , Q 2 ,
Definitely set to Q 3 and Q 4 . Here, the force F that displaces the piston rod 5a when it is displaced from each position Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 to another position will be explained. The diameter of the piston rod 5a is D 0 , the diameter D 1 of the inner piston 5 is mD 0 ,
Let the diameter D 2 of the intermediate piston 4 be mD 0 +nD 0 and the diameter D 3 of the outer piston 3 be mD 0 +2nD 0 (m and n
is a constant). and first, second and third fluid ports.
It is assumed that the pressures P of the fluids flowing into P 1 , P 2 , and P 3 are all the same, and the spring force of the compression spring 6 is f. When the piston rod 5a is displaced from the first position Q1 to the second position Q2 , from the second position Q2 to the third position Q3 , and from the third position Q3 to the fourth position Q4, the piston rod 5a
Let F 12 , F 23 , and F 34 be the forces that displace the F 12 = π/4 {(m+n) 2 − m 2 −1} D 2 0 P F 23 = π/4 (m 2 −1) D 2 0 P F 34 =π/4{(m+2n) 2 −1}D 2 0 P−f. Also, from the fourth position Q 4 to the third position Q 3 , the third position
Q 3 to second position Q 2 , second position Q 2 to first position
Let F 43 , F 32 , and F 21 be the forces that displace the piston rod 5a when they are displaced to Q 1 respectively, then F 43 = π/4D 2 0 P+f F 32 = π/4 {(m+n) 2 −m 2 +1}D 2 0 P F 21 =π/4m 2 D 2 0 P. In the above formula, for example, m=2, n=1 or m=
3, and by substituting n=1, it becomes as shown in Table 1.

【表】 第1表において分かるように、力F34の場合の
圧力Pの係数は15又は24と他の場合に比べて非常
に大きいのに対して、力F43の場合の圧力Pの係
数は0.25と他の場合に比べて非常に小さくなつて
いるがこの場合、圧縮ばね6のばね力fが付加さ
れて力F43を増加させている。また力F34は、ばね
力fによつて減少しているが、圧力Pの係数が非
常に大きくなつているので、ばね力fの減少はほ
とんど影響がなく無視してよい。 以上の如くピストンロツド5aを第4位置Q4
から第3位置Q3に変位させるときのように、該
ピストンロツドを変位させる力が特に小さい場合
には、圧縮ばね6によつてばね力fが付加されて
大きくなるので、ピストンロツド5aを変位させ
るための力が均等化され特にピストンロツド5a
の直径D0を大きくする必要がない。従つて内側
ピストン5、中間ピストン4、外側ピストン3及
びシリンダ2の各直径も特に大きくする必要がな
いので、シリンダ装置1は小型でかつ軽量とな
る。 なお、弾性体6は、上記実施例においては、コ
イルばね状の圧縮ばねによつて説明したが、圧縮
ばねに代えてベローズ状等の空気ばねやゴム材を
使用してもよい。また外側ピストン3のピストン
ロツド5a側の端部を引張ばねで引張つて該外側
ピストンをピストンロツド5a側に付勢するよう
にしてもよい。また上記説明において、流体は空
気でもオイルでもよい。 本発明は、上記のように構成され、作用するも
のであるから、シリンダの中にトリプルピストン
が相対的に変位可能に収容されているので、簡易
な構成でピストンロツドを確実に4点位置に設定
することができるもので、4つのセレクト位置を
持つトランスミツシヨンのセレクト操作を単一の
シリンダ装置で行うことができ、またその他広範
囲の用途に応用することができる効果がある。ま
たピストンロツドを変位させるための力が受圧面
積との関係で特に小さい場合に圧縮ばねのばね力
が付加されているので、ピストンロツドを変位さ
せるための力が均等化される効果が得られる。ま
たこの結果ピストンロツド及びその関連部品の寸
法を大きくする必要がなくなり、小型でかつ軽量
なシリンダ装置を提供することができ、極めて優
れた効果が得られる。
[Table] As can be seen in Table 1, the coefficient of pressure P in the case of force F 34 is 15 or 24, which is very large compared to other cases, whereas the coefficient of pressure P in case of force F 43 is 0.25, which is very small compared to the other cases, but in this case, the spring force f of the compression spring 6 is added to increase the force F43 . Further, the force F 34 is reduced by the spring force f, but since the coefficient of the pressure P has become very large, the reduction in the spring force f has almost no effect and can be ignored. As described above, move the piston rod 5a to the fourth position Q 4
When the force for displacing the piston rod 5a is particularly small, as in the case of displacing the piston rod from the piston rod 5a to the third position Q3, the spring force f is added by the compression spring 6 and increases, so that the force required to displace the piston rod 5a is increased. The forces of the piston rod 5a are equalized, especially the piston rod 5a.
There is no need to increase the diameter D0 . Therefore, the diameters of the inner piston 5, intermediate piston 4, outer piston 3, and cylinder 2 do not need to be particularly large, so the cylinder device 1 becomes small and lightweight. In the above embodiment, the elastic body 6 is described as a compression spring in the form of a coiled spring, but an air spring in the form of a bellows or a rubber material may be used instead of the compression spring. Alternatively, the end of the outer piston 3 on the piston rod 5a side may be pulled by a tension spring to bias the outer piston toward the piston rod 5a. Furthermore, in the above description, the fluid may be air or oil. Since the present invention is constructed and operates as described above, the triple piston is accommodated in the cylinder so that it can be relatively displaced, so the piston rod can be reliably set at the four-point position with a simple construction. This has the effect that the selection operation of a transmission having four selection positions can be performed with a single cylinder device, and that it can be applied to a wide range of other uses. Furthermore, since the spring force of the compression spring is added when the force for displacing the piston rod is particularly small in relation to the pressure receiving area, the effect of equalizing the force for displacing the piston rod can be obtained. Further, as a result, there is no need to increase the dimensions of the piston rod and its related parts, and a compact and lightweight cylinder device can be provided, resulting in extremely excellent effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は本発明の実施例に係り、第1図はピスト
ンロツドが最右端の第1位置に設定された場合を
示すトリプルピストンシリンダ装置の縦断面図、
第2図はピストンロツドが中間の第2位置に設定
された場合を示す縦断面図、第3図はピストンロ
ツドが中間の第3位置に設定された場合を示す縦
断面図、第4図はピストンロツドが最左端の第4
位置に設定された場合を示す縦断面図である。 1はトリプルピストンシリンダ装置、2はシリ
ンダ、2cは該シリンダの中空部、3は外側ピス
トン、3aは該外側ピストンの中空部、4は中間
ピストン、4aは第1の中間ピストン、4bは第
2の中間ピストン、5は内側ピストン、5aはピ
ストンロツド、6は弾性体の一例たる圧縮ばね、
P1は第1の流体ポート、P2は第2の流体ポート、
P3は第3の流体ポートである。
The drawings relate to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a triple piston cylinder device showing a case where the piston rod is set at the rightmost first position;
Fig. 2 is a longitudinal sectional view showing the case where the piston rod is set at the intermediate second position, Fig. 3 is a longitudinal sectional view showing the case where the piston rod is set at the intermediate third position, and Fig. 4 is a longitudinal sectional view showing the case where the piston rod is set at the intermediate third position. 4th leftmost
FIG. 1 is a triple piston cylinder device, 2 is a cylinder, 2c is a hollow part of the cylinder, 3 is an outer piston, 3a is a hollow part of the outer piston, 4 is an intermediate piston, 4a is a first intermediate piston, 4b is a second 5 is an inner piston, 5a is a piston rod, 6 is a compression spring which is an example of an elastic body,
P 1 is the first fluid port, P 2 is the second fluid port,
P3 is the third fluid port.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 シリンダと、該シリンダ内に摺動自在に収容
され一端が開口し他の一端が壁部を有して密閉さ
れた中空の外側ピストンと、該外側ピストン内に
摺動自在に収容された第1の中間ピストンと第2
の中間ピストンとからなる中間ピストンと、該第
1の中間ピストンと該第2の中間ピストンの間に
位置してこれら両中間ピストンの移動を制限する
ように前記外側ピストンの内周面に装着されたス
トツパと、前記中間ピストン内に摺動自在に収容
され前記第2の中間ピストンの一端を貫通し前記
シリンダの一端を摺動自在に貫通したピストンロ
ツドが一体的に形成された内側ピストンとを備
え、該ピストンロツドの直径をD0、前記内側ピ
ストンの直径をD1、前記中間ピストンの直径を
D2、前記外側ピストンの直径をD3とした場合、 D3>D2>D1>D0 の関係にあり、かつ前記シリンダの中空部内に収
容され前記外側ピストンを前記ピストンロツド側
に付勢して前記各部材の直径の差から生ずる力の
差を均等化するための弾性体を備え、更に前記シ
リンダは、前記外側ピストンを最大量前記ピスト
ンロツド側に変位させるための第1の流体ポート
と、前記外側ピストンの中空部に連通し、前記第
1の中間ピストンを前記外側ピストン内で前記ピ
ストンロツド側に最大量変位させるための第2の
流体ポートと、前記外側ピストン、前記第2の中
間ピストン及び前記内側ピストンを前記ピストン
ロツドの反対側に最大量変位させるための第3の
流体ポートとを備え、前記外側ピストンと前記中
間ピストンと前記内側ピストンとの相対的な変位
並びに前記外側ピストンの壁部及び前記ストツパ
との相互作用により前記ピストンロツドを所定の
4点位置に設定し得るようにし、かつ前記ピスト
ンロツドの反対側に最大量変位したときの前記外
側ピストンを前記ピストンロツド側に前記弾性体
による押圧力を付加して変位させるように構成し
たことを特徴とするトリプルピストンシリンダ装
置。
[Scope of Claims] 1. A cylinder, a hollow outer piston that is slidably housed in the cylinder and that is open at one end and sealed with a wall at the other end, and a hollow outer piston that is slidably housed within the outer piston. a first intermediate piston and a second freely housed intermediate piston;
and an intermediate piston mounted on the inner circumferential surface of the outer piston so as to be located between the first intermediate piston and the second intermediate piston and to restrict movement of both intermediate pistons. and an inner piston integrally formed with a piston rod that is slidably housed in the intermediate piston and passes through one end of the second intermediate piston and slidably passes through one end of the cylinder. , the diameter of the piston rod is D 0 , the diameter of the inner piston is D 1 , the diameter of the intermediate piston is
D 2 , and when the diameter of the outer piston is D 3 , there is a relationship of D 3 > D 2 > D 1 > D 0 , and the outer piston is accommodated in the hollow part of the cylinder and urges the outer piston toward the piston rod. and an elastic body for equalizing the force difference caused by the difference in diameter of each member, and the cylinder further includes a first fluid port for displacing the outer piston by a maximum amount toward the piston rod. a second fluid port communicating with the hollow portion of the outer piston for displacing the first intermediate piston by a maximum amount toward the piston rod within the outer piston; and a third fluid port for displacing the inner piston a maximum amount opposite the piston rod, the relative displacement of the outer piston, the intermediate piston, and the inner piston and the wall of the outer piston. and the piston rod can be set at four predetermined positions by interaction with the stopper, and a pressing force by the elastic body is applied to the outer piston toward the piston rod when the piston rod is displaced by the maximum amount to the opposite side of the piston rod. A triple piston cylinder device characterized in that it is configured to be displaced by adding.
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