JPH0247601B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0247601B2
JPH0247601B2 JP59220841A JP22084184A JPH0247601B2 JP H0247601 B2 JPH0247601 B2 JP H0247601B2 JP 59220841 A JP59220841 A JP 59220841A JP 22084184 A JP22084184 A JP 22084184A JP H0247601 B2 JPH0247601 B2 JP H0247601B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
diameter
piston rod
cylinder
outer piston
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP59220841A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6199707A (en
Inventor
Hideji Ogawara
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Hino Motors Ltd filed Critical Hino Motors Ltd
Priority to JP22084184A priority Critical patent/JPS6199707A/en
Publication of JPS6199707A publication Critical patent/JPS6199707A/en
Publication of JPH0247601B2 publication Critical patent/JPH0247601B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/08Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
    • F15B11/12Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action
    • F15B11/121Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action providing distinct intermediate positions
    • F15B11/123Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action providing distinct intermediate positions by means of actuators with fluid-operated stops

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Actuator (AREA)
  • Gear-Shifting Mechanisms (AREA)

Description

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

技術分野 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、この受圧
面積を部分的に増大させることにより押圧力の減
少を防止し、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
確実に停止させることができるようにしたトリプ
ルピストンシリンダ装置に関する。 従来技術 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点には確実に停止させることはできるが、該2
点位置に2点の中間位置を加えた4点位置、例え
ばが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点位置に確実に停止させること
はできないという欠点があつた。また例えば特開
昭59−159405に開示されているように、シリンダ
内に互いに相対的に変位し得る複数のピストンを
摺動自在に収容して4点位置を出すことができる
複数ピストンによるシリンダ装置も考えられる
が、シリンダの内径をピストンの全可動範囲で同
一にすると、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くなつてしまう
場合が生じ、この欠点を解消するためには、各ピ
ストンの外径を大きくしなければならず、この結
果シリンダ装置が大型化すると共に重量が増大し
てしまうという欠点が生ずる。 目 的 本発明は、上記した従来技術の欠点を除ために
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点位置に停止させるこ
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
関係で特に小さくなるピストンの可動範囲におい
て、部分的にシリンダの内径を増大させてこの受
圧面積の減少を防止し、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
を大きくしなくてもよいようにし、小型でかつ軽
量なシリンダ装置を提供することである。 構 成 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該壁部を有する端部の直径が
他の部分の直径よりも大きく形成された中空の外
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の中間ピストンとの間に位置してこ
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
ピストンの前記端部以外の部分を直径D3、該外
側ピストンの前記端部の直径をD4とした場合、 D4>D3>D2>D1>D0 の関係にあり、かつ前記シリンダは、前記外側ピ
ストンの前記ピストンロツドと反対側の前記端部
の可動範囲の内径が他の部分の内径よりも大きく
形成されると共に、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
変位させる場合に前記端部の直径を大きくしたこ
とによる受圧面積の増大によつて押圧力を増大さ
せ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には、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とが形成されている。
そしてこれらの各流体ポートは、夫々スプール制
御弁(図せず)等を介してエアやオイル等の流体
供給源(図せず)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。 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に停止させることができるように構成されて
いる。 またシリンダ2は、外側ピストン3のピストン
ロツド5aと反対側の端部3fの可動範囲(スト
ロークl1の範囲)の内径(=端部3fの直径)D4
が他の部分の内径(=外側ピストン3の直径)
D3より大きく形成され、該外側ピストン3がピ
ストンロツド5aの方向に移動するときの受圧面
積の増大が図られている。 作 用 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に停止させる場合を
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
に流入させると、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に停止す
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
に停止させる場合について第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
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のうち内径がD4の部分の断面積をA4
その他の内径がD3である部分の断面積をA3、ピ
ストンロツド5aの断面積をA2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
=PA4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(A3−A2)=
PA3−PA2であり、断面積A4>A3であるので力
F1は力F2よりP(A4−A3+A2)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停止する。
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
に停止させる場合について第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に停止する。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を最左端の第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に停止す
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に確実に停止する。 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、同じく直径D4
kD3とする(m,n及びk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)}D0 2P F23=π/4(m2−1)D0 2P F34=π/4{(m+2n)2−1)}D0 2P 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/4{(k2−1)(m+2n)2+1)}D0 2P F32=π/4{(m+n)2−m2−1)}D0 2P F21=π/4m2D0 2P となる。ここで内径D4とD3とが同一の場合には
F43=π/4D0 2Pであるから内径D4をD3よりも大き くしたことによつて力F43はπ/4(k2−1)(m+ 2n)2D0 2Pだけ増加したことになる。上式に、例
えばm=2,n=1又はm=3,n=1,k=
1.3を夫々代入すると第1表に示す如くなる。
Technical Field The present invention relates to a triple piston cylinder device, and in particular, when the force for displacing a piston rod becomes small in relation to the pressure receiving area, the reduction in pressing force is prevented by partially increasing the pressure receiving area. The present invention relates to a triple piston cylinder device capable of reliably stopping a piston rod at four predetermined positions while equalizing the force for displacing the piston rod. Prior Art In a conventional single piston cylinder device, the piston rod fixed to the piston can be reliably stopped at two points;
There is a drawback in that it is not possible to reliably stop the motor at a four-point position, which is a four-point position plus two intermediate positions, for example, a four-point position required for an automatic gear change operation of a transmission. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-159405, a cylinder device with a plurality of pistons that can slidably accommodate a plurality of pistons that can be displaced relative to each other in a cylinder and can output four-point positions. However, if the inner diameter of the cylinder is made the same throughout the piston's entire movable range, the force for displacing the piston rod may become particularly small in relation to the pressure-receiving area. , the outer diameter of each piston must be increased, resulting in a disadvantage that the cylinder device becomes larger and heavier. Purpose 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 surely stop a piston rod at four points with a simple configuration. Another object is to enable a single cylinder device to perform a selection operation for a transmission having four selection positions. Still another object is to partially increase the inner diameter of the cylinder to prevent a decrease in the pressure receiving area in the piston movable range where the force for displacing the piston rod is particularly small in relation to the pressure receiving area. It is an object of the present invention to equalize the force for displacement, thereby making it unnecessary to increase the dimensions of the piston rod and its related parts, and to provide a compact and lightweight cylinder device. Configuration In short, the present invention includes a cylinder, and a cylinder that is slidably housed in the cylinder, one end is open, the other end is sealed with a wall, and the diameter of the end with the wall is smaller than that of the other parts. an intermediate piston consisting of a hollow outer piston formed larger than a diameter; a first intermediate piston and a second intermediate piston slidably housed within the outer piston; a stopper mounted on the inner circumferential surface of the outer piston so as to be located between the second intermediate piston and to limit movement of both intermediate pistons;
an inner piston integrally formed with a piston rod that is slidably housed in the intermediate piston, passes through one end of the second intermediate piston, and slidably passes through one end of the cylinder; The diameter is D0 , the diameter of the inner piston is D1 , the diameter of the intermediate piston is D2 , the diameter of the outer piston other than the end is D3 , and the diameter of the end of the outer piston is D4. In this case, there is a relationship of D 4 > D 3 > D 2 > D 1 > D 0 , and the inner diameter of the movable range of the end of the outer piston opposite to the piston rod is smaller than that of the other portion. a first fluid port configured to be larger than the inner diameter of the piston rod and communicated with a hollow portion of the outer piston for displacing the outer piston toward the piston rod by a maximum amount; a second fluid port for displacing the outer piston, the second intermediate piston, and the inner piston by a maximum amount toward the piston rod; and a third fluid port for displacing the outer piston, the second intermediate piston, and the inner piston a maximum amount opposite the piston rod. a fluid port capable of setting the piston rod in a predetermined four-point position by relative displacement of the outer piston, the intermediate piston, and the inner piston and interaction with the outer piston wall and the stopper. and when the outer piston is displaced to the side opposite to the piston rod by the maximum amount, the pressing force is increased by increasing the pressure receiving area by increasing the diameter of the end portion. This feature is characterized in that it is configured so that it can be displaced. 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, and an inner piston 5. 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.
The cylinder 2 also has a first fluid port P1 for displacing the outer piston 3 by the maximum amount toward the piston rod 5a, and a first fluid port P1 that communicates with the hollow portion 3a of the outer piston 3 to move the first intermediate piston 4a to the outer piston 3. A second fluid port P2 for displacing the piston rod 5a by the maximum amount within the piston rod 5a side, and an outer piston 3
and a third fluid port P3 for displacing the second intermediate piston 4b and the inner piston 5 by the maximum amount to the opposite side of the piston rod 5a.
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 inside 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 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 stopped at Q4 . In addition, the cylinder 2 has an inner diameter (=diameter of the end 3f) D 4 of the movable range (range of stroke l 1 ) of the end 3f of the outer piston 3 opposite to the piston rod 5a.
is the inner diameter of other parts (=diameter of outer piston 3)
It is formed larger than D 3 to increase the pressure receiving area when the outer piston 3 moves in the direction of the piston rod 5a. Effects The present invention is configured as described above, and its effects will be explained below. First, the case where the piston rod 5a is stopped at 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, the fluid is transferred to the second fluid port P 2 as shown by arrow B 2
When the fluid flows into the hollow part 3a through the groove 3d and the communication hole 3e, the first intermediate piston 4a is displaced to a position where it hits the stopper 12 and stops, and the inner piston 5 is moved to the position where it hits the stopper 12. Together with the intermediate piston 4b, the wall portion 4f of the second piston moves to the rightmost position corresponding to 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 stopped at the first position Q1 . Therefore, for example, by selecting this first position Q1 , the transmission can be shifted to the fifth or sixth gear. Next, move the piston rod 5a to the intermediate second position Q 2
The case where the motor is stopped 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, and the cross-sectional area of the portion of the hollow portion 2c of the cylinder 2 with an inner diameter of D 4 is A 4 ,
Assuming that the cross-sectional area of the other portion whose inner diameter is D 3 is A 3 and the cross-sectional area of the piston rod 5a is A 2 , the force F 1 that presses the outer piston 3 in the right direction in the figure is F 1
= PA 4 , 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 (A 3 - A 2 ) =
Since PA 3 −PA 2 and the cross-sectional area A 4 > A 3 , the force
F 1 is greater than force F 2 by an amount corresponding to P(A 4 −A 3 +A 2 ). 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
Move to the left by the amount of and stop at 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 where the motor is stopped will be explained with reference to FIG. When the supply of fluid from the second fluid port P2 is stopped while maintaining the state shown in FIG. is displaced to the left within the range of stroke l 2 until it hits the wall 3b of the outer piston 3 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 stops 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 leftmost fourth 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 stopped 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 ,
Make sure to stop at 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 ,
The diameter D 2 of the intermediate piston 4 is mD 0 + nD 0 , the diameter D 3 of the outer piston 3 is mD 0 + 2nD 0 , and the diameter D 4 is also
kD 3 (m, n and k are constants). Also, the first
It is assumed that the pressures P of the fluids flowing into the second and third fluid ports P 1 , P 2 , and P 3 are all the same. 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 0 2 P F 23 = π/4 (m 2 −1) D 0 2 P F 34 =π/4 {(m+2n) 2 −1)}D 0 2 P. 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/4 {(k 2 −1) (m+2n) 2 +1)}D 0 2 P F 32 =π/4 {(m+n) 2 −m 2 −1)}D 0 2 P F 21 =π/4m 2 D 0 2 P. Here, if the inner diameters D 4 and D 3 are the same,
Since F 43 = π/4D 0 2 P, by making the inner diameter D 4 larger than D 3 , the force F 43 increases by π/4(k 2 −1) (m+ 2n) 2 D 0 2 P. That's what I did. In the above formula, for example, m=2, n=1 or m=3, n=1, k=
By substituting 1.3 into each, it becomes as shown in Table 1.

【表】 ここで内径D4=D3の場合には、力F43は第1表
の上下段ともF43=π0.25D0 2Pであるので、内径
D4=1.3D3としたことで力F43は18.24倍に増大し
たことになる。 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くなる
場合にも、内径D4をD3に比べて大きくしたこと
によつてピストンロツド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。 なお上記説明において、流体は空気でもオイル
でもよい。 効 果 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
を相対的に変位可能に収容したので、簡易な構成
でピストンロツドを確実に4点位置に停止させる
ことができる効果が得られる。また、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効果があり、
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。更には、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くなるピスト
ンの可動範囲において、部分的にシリンダの内径
を増大させたのでこの受圧面積の減少を防止する
ことができ、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ができ、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
し得る効果が得られる。
[Table] Here, when the inner diameter D 4 = D 3 , the force F 43 is F 43 = π0.25D 0 2 P in both the upper and lower rows of Table 1, so the inner diameter
By setting D 4 = 1.3D 3 , the force F 43 increases by 18.24 times. As described above, move the piston rod 5a to the fourth position Q 4
Even when the force for displacing the piston rod 5a is particularly small, such as when displacing the piston rod 5a from the piston rod 5a to the third position Q3 , the inner diameter D4 is made larger than the piston rod D3 . The forces are equalized, especially the diameter of the piston rod 5a.
There is no need to increase D 0 . 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. Note that in the above description, the fluid may be air or oil. Effects Since the present invention is configured 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 stopped at four points with a simple configuration. You can get the effect that you want. In addition, there is an effect that the selection operation of a transmission with four selection positions can be performed with a single cylinder device.
There are other effects that can be applied to a wide range of uses. Furthermore, in the movable range of the piston, where the force for displacing the piston rod is particularly small in relation to the pressure-receiving area, the inner diameter of the cylinder is partially increased, making it possible to prevent this reduction in the pressure-receiving area. The force for displacing the piston rod can be equalized, and as a result, there is no need to increase the dimensions of the piston rod and its related parts, and the effect of providing a compact and lightweight cylinder device is achieved.

【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位置に停止した場合を示
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位置に停止し
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位置に停止し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
に停止し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、3fは端
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、D3,D4はシリンダ
の内径、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 embodiments of the present invention; FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a triple piston cylinder device showing the case where the piston rod is stopped at the rightmost first position, and FIG. Fig. 3 is a longitudinal sectional view showing the case where the piston rod is stopped at the middle third position, and Fig. 4 is a longitudinal sectional view showing the case where the piston rod is stopped at the leftmost fourth position. It is. 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, 3f is an end, 4 is an intermediate piston, 4a is a first intermediate piston, 4b is the second intermediate piston, 5 is the inner piston, 5a is the piston rod, D 3 and D 4 are the inner diameters of the cylinder, P 1 is the first fluid port, P 2 is the second fluid port, P 3 is the third fluid port. This is the 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
れ該壁部を有する端部の直径が他の部分の直径よ
りも大きく形成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
間ピストンと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前記端
部以外の部分の直径をD3、該外側ピストンの前
記端部の直径をD4とした場合、 D4>D3>D2>D1>D0 の関係にあり、かつ前記シリンダは、前記外側ピ
ストンの前記ピストンロツドと反対側の前記端部
の可動範囲の内径が他の部分の内径よりも大きく
形成されると共に、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変位
させる場合に前記端部の直径を大きくしたことに
よる受圧面積の増大によつて押圧力を増大させて
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, which is slidably housed in the cylinder, one end is open, the other end is sealed with a wall, and the diameter of the end with the wall is smaller than that of the other parts. an intermediate piston consisting of a hollow outer piston formed larger than a diameter; a first intermediate piston and a second intermediate piston slidably housed within the outer piston; a stopper mounted on the inner circumferential surface of the outer piston so as to be located between the second intermediate piston and to limit the movement of the two intermediate pistons; an inner piston integrally formed with a piston rod passing through one end of the second intermediate piston and slidably passing through one end of the cylinder;
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 other than the end, and D 4 is the diameter of the end of the outer piston . In the case of _ a first fluid port formed larger than the inner diameter and for displacing the outer piston to the piston rod side by a maximum amount; and a third fluid port for displacing the outer piston, the second intermediate piston, and the inner piston by a maximum amount toward the opposite side of the piston rod. and the piston rod can be set at four predetermined positions by the relative displacement of the outer piston, the intermediate piston, and the inner piston, and the interaction with the wall of the outer piston and the stopper. , and when the outer piston is displaced by the maximum amount to the opposite side of the piston rod, when the outer piston is displaced toward the piston rod, the pressing force is increased by increasing the pressure receiving area by increasing the diameter of the end portion. A triple piston cylinder device characterized in that it is configured to
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