JPH0481041B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は油圧応用機器に関し、特に、ピストン
ロツドの作動速度及び作用応力を変動させること
ができる、作動力変更可能な油圧シリンダーに関
する。

〔従来の技術〕

油圧ポンプ等で発生させられた油圧により直線
方向に運動する機構に油圧シリンダーが従来から
知られている。この油圧シリンダーは、建設機
械、車輌、ジヤツキ、工作機械等に盛んに用いら
れている。従来の油圧シリンダーは、内部中空の
シリンダー本体とこのシリンダー本体内に摺動自
在に挿通されたピストンロツドとから構成されて
おり、シリンダー本体の内部断面積により作動速
度、作用応力が設定されてしまうものであつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の様に、シリンダー本体の内部断面積は油
圧シリンダーの製造時に決定されてしまう。この
断面積は設備に組入れたり、機械に組立ててしま
うと変更することが不可能なものである。このた
め、油圧シリンダーの能力を変更しようとすれば
供給する油圧の量を多くするか、油圧力を増大し
なければならず、同一吐出量の油圧ポンプを使用
する限り、油圧シリンダーの伸縮速度及び作用応
力は油圧ポンプの能力により決まつてしまうもの
であつた。このため、油圧シリンダーの能力は設
計の段階でおのずと決まつてしまい、油圧シリン
ダーを組み込んだ装置の操作時においてその能力
を変更しようとすれば、油圧ポンプを変更しなけ
ればならないものとなり、実際には不可能に近い
ことであつた。

〔問題を解決するための手段〕 本発明は、一端をシリンダーボトムにより閉鎖
され、他端には摺動口を形成したシリンダーヘツ
ドを固着したシリンダーチユーブと、このシリン
ダーチユーブ内で摺動し、左右側を貫通する摺動
口を形成したピストンと、このピストンの摺動口
と内部を連通させるようにピストンの一側にその
先端を固着した円筒形のピストンロツドと、シリ
ンダーチユーブ内のシリンダーボトムとピストン
の間で摺動する制御ピストンと、ピストンの摺動
口に挿通され、その先端を制御ピストンの一側に
固着した案内ロツドと、シリンダーボトムに凹形
に穿つて形成した制御孔と、制御ピストンの他側
に固着され、制御孔と出没できる制御ロツドと、
制御ピストンの両側面に貫通された導通口と、ピ
ストンとピストンロツドで区画されたシリンダー
チユーブの内部空間に連通する戻りポートと、制
御ピストンがシリンダーボトムに接触した状態の
ときに、ピストンと制御ピストンによつて区画さ
れたシリンダーチユーブの内部空間に連通する作
動ポートと、制御孔に連通する制御ポートとから
構成されたことを特徴とする作動力変更可能な油
圧シリンダーを提供するものである。

〔作用〕

本発明では、油圧ポンプからの圧力油をシリン
ダーチユーブとピストンロツドによつて形成され
た空間内に供給し、シリンダーチユーブ内でピス
トンを摺動させるものである。この場合、ピスト
ンロツドの移動速度を早くさせる場合には、制御
ピストンをシリンダーボトムに接触させる。この
ため、圧力油はシリンダーチユーブの断面積から
ピストンロツドの断面積を差し引いた面積に作用
し、圧力油が作用する断面積を小さくし、ピスト
ンロツドの移動速度を早めさせる。また、ピスト
ンロツドによる作用応力を増大させる場合には、
制御ピストンをピストン側に移動させ、制御ピス
トンとピストンを密着させる。このため、制御ピ
ストンの断面積が圧力油の作用する面積となり、
圧力油が作用する断面積が大きくなり、これによ
りピストンロツドの出力を増大させることができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。

本実施例では、本発明の油圧シリンダーを高所
作業車に応用した例に付いて説明する。

車体１の前後左右にはそれぞれ前輪２と後輪３
が軸支してあり、車体１が自由に移動できる構成
となつており、車体１の下部にはエンジン、油圧
ポンプ等を収納した源動箱４が取付けてある。こ
の車体１の上面一端には一対の軸支片５が間隔を
置いて固着してあり、この軸支片５間には断面四
角形の内部中空をした下外ブーム６が挿入してあ
り、軸支片５と下外ブーム６とはピン７によつて
上下に揺動自在に連結してある。前記車体１の上
面であつて軸支片５と反対の位置の左右にはそれ
ぞれ一対のピン止め８が固着してあり、このピン
止め８と下外ブーム６の外側との間には俯抑用の
油圧シリンダー９が介在させてある。

前記下外ブーム６の先端は四角形に開口してお
り、この開口には断面四角形をした内部中空の中
ブーム１０が摺動自在に挿通してあり、中ブーム
１０の先端開口からは同様に断面四角形で内部中
空の先ブーム１１が摺動自在に挿通してある。先
ブーム１１の先端は断面四角形をした内部中空の
上外ブーム１２が挿通してあり、先ブーム１１の
先端と上外ブーム１２の上端とは連結固着してあ
り、先ブーム１１外周と上外ブーム１２の間には
等間隔の〓間が形成してある。

この下外ブーム６、上外ブーム１２はそれぞれ
車体１の長さの半分程度の長さに設定してあり、
中ブーム１０と先ブーム１１はそれぞれ車体１の
長さとほぼ同じ長さに設定してあり、下外ブーム
６、中ブーム１０、先ブーム１１、上外ブーム１
２により伸縮ブーム体１３が形成されている。こ
の伸縮ブーム体１３の内部には図示しない油圧シ
リンダーが設けてあり、この油圧シリンダーによ
つて中ブーム１０、先ブーム１１、上外ブーム１
２は下外ブーム６より伸長し、伸縮ブーム体１３
の全長を変動させることができる。

そして、第１図中符号１６は車体１とほぼ同一
の床面積を持つ平坦な昇降台であり、この昇降台
１６の下面一端には間隔を置いて一対の軸支片１
４が固着してある。両軸支片１４間には上外ブー
ム１２が挿入されており、軸支片１４と上外ブー
ム１２とはピン１５により回動自在に連結されて
いる。また、昇降台１６の下面であつて軸支片１
４と反対の位置の両側にはそれぞれ一対のピン止
め１７が固着してあり、各ピン止め１７と上外ブ
ーム１２の両側の間にはそれぞれ水平位置修正用
の油圧シリンダー１８が介在させてある。なお、
昇降台１６の上面周囲には手摺り１９が植設して
ある。

次に、第５図は前述の油圧シリンダー９の内部
を示すもので、この油圧シリンダー９の外殻は円
筒形をした内部中空のシリンダーチユーブ２１に
より形成されている。このシリンダーチユーブ２
１の一端（図中下方）はシリンダーボトム２２で
閉鎖されており、他端（図中上方）はシリンダー
チユーブ２１の内径より径小であり、外部に連通
する摺動口を開口したシリンダーヘツド２３が固
着してある。また、シリンダーボトム２２の中央
であつて、シリンダーチユーブ２１の内部と対向
する面には、内径が小さい制御孔２６が凹形に穿
つて形成してある。

前記シリンダーチユーブ２１内には、中央に摺
動口を貫通開口して円環形状をしたピストン２８
がシリンダーチユーブ２１の内周壁３５と気密に
なるように摺動自在に挿通してある。このピスト
ン２８の上面には、内部が中空でパイプ状をした
ピストンロツド２９の先端が連結してあり、ピス
トンロツド２９の内部空間とピストン２８に形成
してある摺動口は連通させてある。このため、シ
リンダーチユーブ２１の内部上半分はピストン２
８とピストンロツド２９により閉鎖された圧力室
Ｃが形成されている。そして、ピストンロツド２
９の外周はシリンダーヘツド２３の摺動口と気密
に接触させてあり、ピストンロツド２９の上半分
はシリンダーヘツド２３の外部に突出させてあ
る。

そして、前記ピストン２８の中央に開口した摺
動口には円柱形をした細長い案内ロツド３０が気
密にかつ摺動自在に挿通してある。この案内ロツ
ド３０に上端には径大となつた案内体３８を形成
してあり、この案内体３８の外周はピストンロツ
ド２９の内周壁３６と気密にかつ摺動自在に接触
させてある。このため、案内ロツド３０はピスト
ンロツド２９の内部空間に出没することができ、
この案内体３８によつてピストンロツド２９の上
半分の内部空間は圧力室Ｄが形成されている。

また、シリンダーチユーブ２１の内部であつ
て、ピストン２８とシリンダーボトム２２の間に
は、このシリンダーチユーブ２１の内周壁３５と
気密に接触して摺動する制御ピストン３１が挿通
してあり、この制御ピストン３１の一側面（図中
上面）には案内ロツド３０の下端が固着してあ
る。このため、ピストン２８、案内ロツド３０、
制御ピストン３１によりシリンダーチユーブ２１
の内部空間には圧力室Ａが形成されたことにな
る。そして、制御ピストン３１の下面中央には制
御ロツド３７が突起するように固着してあり、こ
の制御ロツド３７は前記制御孔２６に出没自在に
挿入される位置にある。このため、制御孔２６に
制御ロツド３７が挿入されたときには、制御孔２
６の奥には圧力室Ｂが形成されることになる。こ
の制御ピストン３１には、その両側の面を結ぶよ
うにして、第５図中上下に渡つて導通口３２が貫
通開口してあり、制御孔３３内には制御ロツド３
７と密着するＯリング３３が設けてある。

また、このシリンダーチユーブ２１の側面であ
つてその上下には、圧力室Ａと連通する作動ポー
ト２４と、圧力室Ｃと連通する戻しポート２５が
設けてある。この作動ポート２４の設置した位置
は、シリンダーボトム２２に制御ピストン３１が
密着した状態のときに、作動ポート２４が制御ピ
ストン３１の上面に位置するように配置してあ
る。さらに、前記制御孔２６の奥には外部のパイ
プと連通させる制御ポート２７が設けてある。ま
た、ピストンロツド２９の上部には、内部にある
圧力室Ｄと連通した排出ポート３４が設けてあ
る。

また、第６図は本実施例の油圧シリンダー９を
作動させるための油圧回路を示すものである。

圧力油を溜める油タンク４１には油圧ポンプ４
２の吸引側が連通してあり、油圧ポンプ４２の吐
出側には３方に切換える切換弁４３と電磁弁４４
が並列に接続してある。この切換弁４３の出力の
一方には、圧力制御回路４５を介して作動ポート
２４が連結してあり、戻りポート２５には圧力制
御回路４６を介して油圧シリンダー１８の押し出
し側が連結してあり、油圧シリンダー１８の吐出
側には切換弁４３を連結してある。また、前記電
磁弁４４には逆止弁を介して制御ポート２７が連
結してあり、電磁弁４４には操作のための制御ス
イツチ４７が接続してある。そして、排出ポート
３４には油タンク４１に続くドレン４８が連結し
てある。

次に、本実施例の作用を説明する。

第２図、第３図は昇降ブーム体１３を縮小して
昇降台６１６を最下位置に降した状態を示すもの
で、この状態で昇降台１６上に作業員が搭乗する
と共に、資材を載置して昇降台１６を上昇させ
る。

まず、昇降台１６を上昇させるには源動箱４内
にあるエンジンを作動させて油圧を発生させ、各
油圧シリンダー９，１８、及び伸縮ブーム１３内
の図示しない油圧シリンダーにそれぞれ油圧を供
給することにより行う。伸縮ビーム１３内の油圧
シリンダーに油圧を供給すると中ブーム１０を下
外ブーム６より摺動させて引き出させるととも
に、先ブーム１１を中ブーム１０より摺動させて
引き出させ、ピン７，１５間の間隔を拡大させ
る。また、油圧シリンダー９が伸長することでピ
ン７を中心として下外ブーム６を俯仰させ、伸縮
ブーム体１３を車体１に対して傾斜させるように
持ち上げる。このとき、伸縮ブーム体１３の伸長
速度と油圧シリンダー９による伸縮ブーム１３の
傾動速度を同調させると上外ブーム１２のピン１
５は車体１に対して垂直方向に上昇することにな
る。

また、油圧シリンダー１８の伸長力によつて昇
降台１６はピン１５を中心に回動し、上外ブーム
１２と昇降台１６の角度を拡大させるように作用
する。このとき、油圧シリンダー９と１８の伸長
量を同期させることにより昇降台１６は車体１に
対して常に平行となり、車体１、伸縮ブーム１
３、昇降台１６は側面から視てＺ字形に形成され
る。この昇降台１６を所定の高さ位置まで上昇し
たならば、作業員が各油圧シリンダー９，１８の
作動を停止させると昇降台１６はその高さ位置に
保持され、高所での組立、修理、塗装等の作業を
行うことができる。

次に、油圧シリンダー９の動作をさらに詳しく
説明する。

第５図における状態が通常の作動状態であり、
室内ロツド３０の下端は制御孔２６内に挿入され
ていて、制御ピストン３１の下面はシリンダーボ
トム２２の上面に密着している。この状態では、
ピストンロツド２９の伸長速度は早く、作動応力
は小さくなるように設定される。

この第５図の状態で切換弁４３を正方向に投入
し、油圧制御回路４５、作動ポート２４よりシリ
ンダーチユーブ２１内の圧力室Ａに油圧を供給す
る。すると、圧力油は圧力室Ａで作用し、ピスト
ン２８を圧力によつて図中上方に押し上げる。こ
のため、ピストン２８は内周壁３５に沿つて摺動
し、ピストンロツド２９はシリンダーヘツド２３
より引出される。ピストン２８と内周壁３５、ピ
ストン２８と案内ロツド３０、シリダーヘツド２
３とピストンロツド２９とは気密に接触している
ため、圧力油が漏れることはない。

このピストン２８の移動に伴い、圧力室Ｃの容
積は減少するが、この圧力室Ｃ内の圧力油は戻り
ポート２５より押出され、圧力制御回路４６を介
して油圧シリンダー１８に供給され、油圧シリン
ダー１８を伸長させる。油圧シリンダー１８の吐
出側から吐出された圧力油は切換弁４３を介して
油タンク４１に戻ることになる。

この動作における油圧シリンダー９の機能は、
ピストンロツド２９の伸縮速度を速くさせたい場
合である。前述のように、案内ロツド３０はシリ
ンダーチユーブ２１内で移動せず、ピストン２
８、ピストンロツド２９のみが移動する。このた
め、作動ポート２４から注入した圧力油は、シリ
ンダーチユーブ２１の内断面積から案内ロツド３
０の断面積を差引いた円環形状の断面部分に加え
られている。このことから、ピストンロツド２９
の移動速度は、従来の油圧シリンダーのようにそ
の内部空間に圧力油が充満されて作用するのと相
違し、従来の同一内径のピストンチユーブ２１の
油圧シリンダーの伸長速度に比べて速くなる。

次に、昇降台１６に搭載した荷重が重い場合に
は油圧シリンダー９の作用応力を大きくし、伸縮
ブーム体１３を力強く持ち上げなければならな
い。この作用応力の切換え操作では、制御スイツ
チ４７を押動して電磁弁４４を作動させ、油圧ポ
ンプ４２からの圧力油の一部を制御ポート２７に
伝えることで行う。

第５図の状態では電磁弁４４が開き、圧力油が
制御ポート２７を介して圧力室Ｂに注入される
と、この圧力油は圧力室Ｂで膨張して制御ロツド
３７を押し上げる作用をする。この制御ロツド３
７が制御孔２６を摺動して押し上げられると、案
内ロツド３０、制御ピストン３１も図中で上方に
移動し、案内ロツド３０はピストン２８の摺動口
に接触しながら、制御ピストン３１はピストンチ
ユーブ２１の内周壁３５に接触しながら気密に摺
動することになる。第７図は制御ピストン３１が
摺動し、その外周が作動ポート２４の開口より上
に位置し、移動の途中の状態を示すものである。
この制御ピストン３１の移動の際に、シリンダー
チユーブ２１内の圧力油は導通口３２を通じて流
動できるため、案内ロツド３０に移動において圧
力油が存在しても負担が無い。

前述のように、圧力室Ｂに圧力油が充満するこ
とで制御ロツド３７が制御孔２６から押し出さ
れ、ついには制御ロツド３７の下端が制御孔２６
より引き出されることになる（第７図の次の状態
となる）。この後は、作動ポート２４から圧力油
が制御ピストン３１の下面にある圧力室Ｅに加え
られているため、案内ロツド３０、制御ピストン
３１、制御ロツド３７はなおもピストン２８の方
向に押動される。そして、ついには第８図に示す
様にピストン２８の下面と制御ピストン３１の上
面が密着し、ピストン２８、ピストンロツド２
９、案内ロツド３０、制御ピストン３１、制御ロ
ツド３７は一体となつてシリンダーチユーブ２１
内を摺動するようになる。この第８図の状態とな
ると、作動ポート２４から注入された圧力油は制
御ピストン３１、制御ロツド３７の全断面積に作
用し、シリンダーチユーブ２１の内径の全断面積
に圧力油が加えられることになる。このため、ピ
ストン２８およびピストンロツド２９はこの制御
ピストン３１、制御ロツド３７による押し上げ力
でシリンダーヘツド２３から押し出されることに
なり、その作用応力は増大される。

次に、油圧シリンダー９のピストンロツド２９
をシリンダーチユーブ２１内に押入れてその全長
を短縮しようとする場合には、切換弁４３は逆転
させ、油圧ポンプ４３からの圧力油を油圧シリン
ダー１８に伝える。この油圧シリンダー１８から
吐出された圧力油は圧力制御回路４６を介して戻
りポート２５よりシリンダーチユーブ２１の上部
空間に流入する。そして、この圧力油はピストン
２８を押下げるように作用し、ピストン２８、ピ
ストンロツド２９、案内ロツド３０、制御ピスト
ン３１、制御ロツド３７を一体にしてシリンダー
チユーブ２１内で下方に摺動され、油圧シリンダ
ー９の全長は短縮される。そして、シリンダーチ
ユーブ２１における制御ピストン３１より下部の
圧力室Ｅに残つている圧力油は、作動ポート２４
より圧力制御回路４５、切換弁４３を介して油タ
ンク４１に戻る。ピストン２８が最下位置にまで
摺動すると制御ロツド３７は制御孔２６内に押込
まれ、第５図の状態に復帰することになる。

〔発明の効果〕

本発明は上述の様に構成したので、油圧シリン
ダーをその動作の目的に併せてピストンロツドの
伸縮速度と作用応力を変動させることができ、単
純な動作しか期待できない従来の油圧シリンダー
に比べて応用性が広くなるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す高所作業車の
斜視図、第２図は同上の昇降台の高さを低くした
状態の側面図、第３図は同上の正面図、第４図は
昇降台を持ち上げて高さを高くさせた状態の側面
図、第５図は油圧シリンダーの断面図、第６図は
油圧回路図、第７図、第８図は油圧シリンダーの
作動状態を示す説明図である。 ９……油圧シリンダー、２１……シリンダーチ
ユーブ、２２……シリンダーボトム、２３……シ
リンダーヘツド、２６……制御孔、２８……ピス
トン、２９……ピストンロツド、３０……案内ロ
ツド、３１……制御ピストン、３７……制御ロツ
ド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一端をシリンダーボトムにより閉鎖され、他
   端には摺動口を形成したシリンダーヘツドを固着
   したシリンダーチユーブと、このシリンダーチユ
   ーブ内で摺動し、左右側を貫通する摺動口を形成
   したピストンと、このピストンの摺動口と内部を
   連通させるようにピストンの一側にその先端を固
   着した円筒形のピストンロツドと、シリンダーチ
   ユーブ内のシリンダーボトムとピストンの間で摺
   動する制御ピストンと、ピストンの摺動口に挿通
   され、その先端を制御ピストンの一側に固着した
   案内ロツドと、シリンダーボトムに凹形に穿つて
   形成した制御孔と、制御ピストンの他側に固着さ
   れて、制御孔と出没できる制御ロツドと、制御ピ
   ストンの両側面に貫通された導通口と、ピストン
   とピストンロツドで区画されたシリンダーチユー
   ブの内部空間に連通する戻りポートと、制御ピス
   トンがシリンダーボトムに接触した状態のとき
   に、ピストンと制御ピストンによつて区画された
   シリンダーチユーブの内部空間に連通する作動ポ
   ートと、制御孔に連通する制御ポートとから構成
   されたことを特徴とする作動力変更可能な油圧シ
   リンダー。