JPH0678761B2

JPH0678761B2 - シリンダのクッション装置

Info

Publication number: JPH0678761B2
Application number: JP20719085A
Authority: JP
Inventors: 定昭原
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1985-09-19
Filing date: 1985-09-19
Publication date: 1994-10-05
Anticipated expiration: 2009-10-05
Also published as: JPS6267307A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、当該シリンダのピストンがストロークエン
ドに達したとき、その衝撃を緩和するクッション装置に
関する。

（従来の技術）第３図に示した従来の装置は、当該シリンダＳ内をピス
トン１によってロッド側室２とボトム側室３とに区画し
ている。

そして、上記ロッド側室２は給排ポート４に直接連通し
ているが、ボトム側室３は円筒状穴５を介して給排ポー
ト６に連通している。

また、ボトム側室３に臨ませたピストン１の側面には円
柱７を突出させ、ピストン１のストロークエンド部分で
この円柱７が円筒状穴５に侵入するようにしている。

たま、円柱７が円筒状穴５に侵入すると、円筒状穴５の
流路面積が実質的に減少するので、ボトム側室３から給
排ポートに流出していた流体に抵抗が付与されるととも
に、この抵抗によって所期のクッション効果が発揮され
る。

（本発明が解決しようとする問題点）上記のようにした従来の装置では、円筒７が円筒状穴５
内をストロークする長さによって、クッション機能を発
揮する工程長さが決定されるが、この円柱７のストロー
ク分だけ、当該シリンダＳの全長を長くしなければなら
ない。

しかし、シリンダの全長を長くすればするほど、当該シ
リンダの軽量化に支障を来たすとともに、その取り付け
容積が増大するという問題があった。

また、この従来の装置では、円筒状穴５の内径と円柱７
の外径との差からなる環状すき間によって、クッション
の効き具合が決まるので、一度組み立てらたシリンダに
おいて、ピストンの減速率を調整してクッションの効き
具合を調整することができないという問題があった。

さらに、上記減速率は、環状すき間の1/2の値に対して
３乗に比例して変化するため、当該環状すき間のわずか
な差によって、減速率が相違してくる。そのために、上
記円筒状穴５と円柱７との寸法をμｍ単位で精度管理し
なければならず、それだけ加工が難しくなる問題もあっ
た。

その発明の第１の目的は、シリンダの全長を長くしなく
てもよいクッション装置を提供することである。

また、第２の目的は、当該シリンダの減速率を任意に調
整できる装置を提供することである。

さらに、第３の目的は、厳格な寸法管理を必要とする従
来の円筒状穴や円柱を不要にした装置を提供することで
ある。

（問題点を解決する手段）この発明は、上記の目的を達成するために、供給圧や供
給流量等、当該シリンダの作動状況を検出する１つ又は
複数の検出器と、この検出器の出力信号が入力するとと
もに、その信号に応じて所定の電気信号を出力する主制
御器と、この主制御器からの電気信号に応じた制御動作
をするカウンターバランス弁と、上記シリンダのピスト
ンがいずれの方向に移動しているかを検出する移動方向
検出器と、上記ピストンがストローク端近傍に達したこ
とを検出する位置検出器と、これら移動方向検出器から
の信号と位置検出器からの信号とが同時に入力したと
き、所定の信号を出力して、その出力信号を上記主制御
器に伝達する補助制御器とを備え、補助制御器から主制
御器に信号が伝達したとき、シリンダのピストンの移動
速度を減速させる信号が、上記主制御器から出力される
構成にしている。

（本発明の作用）この発明は、上記のように構成したので、当該シリンダ
の作動状況に応じてカウンターバランス弁が機能すると
ともに、カウンター負荷が作用したときも、その状況に
応じてシリンダの移動速度を制御する。

また、当該シリンダのピストンがストローク端近傍に達
したとき、位置検出器でそれを検出してカウンターバラ
ンス弁を機能させ、ピストンの移動速度を減速させる。

（本発明の効果）上記のようにカウンターバランス弁を機能させてクッシ
ョン効果を発揮させるようにしたので、当該シリンダに
特別な機能を設ける必要がない。

したがって、当該シリンダの全長を長くしなくてもよ
く、その分、軽量化に役立つとともに、取り付け容量も
小さくできる。

また、カウンターバランス弁を用いたので、従来のよう
に円筒状穴や円柱の加工精度が要求されることがない。

さらに、位置検出器で検出したピストン位置からクッシ
ョン効果を発揮させるようにしたので、その検出位置を
任意に調整すれば、クッション効果を発揮させるストロ
ークを調整できるとともに、当該クッションの効き具合
も調整できる。

（本発明の実施例）第１、２図に示した実施例は、負荷Ｗを昇降させるシリ
ンダＳのロッド側室10を、通路11を介して切換弁Ｖに接
続する一方、ボトム側室12には通路13を接続するととも
に、この通路13にオペレートチェック弁14及びカウンタ
ーバランス弁Ｃを接続している。

そして、上記オペレートチェック弁14は、通常、カウン
ターバランス弁Ｃからボトム側室12への流通のみを許容
し、その逆の流れを阻止するが、通路11側の圧力がこの
オペレートチェック弁14に作用したときに開弁して逆の
流れも許容する構成にしている。

また、上記カウンターバランス弁Ｃは、その本体15に第
１〜４ポート16〜19を形成している。

そして、上記第１ポート16は、通路20を介して、上記切
換弁Ｖに接続し、第２ポート17は上記通路13に接続する
とともに、第３ポート18はタンクＴに接続している。さ
らに、第４ポート19は、パイロットポンプPPに接続して
いる。

この本体15には、弁孔21を形成するとともに、この弁孔
21の一端を閉塞部材22でふさぐとともに、他端には、励
磁電流に応じてプッシュロッド23aのストローク量を制
御する比例ソレノイド23を設けている。

そして、上記弁孔21にし、制御スプールCVを内装すると
ともに、この制御スプールCVにはパイロットスプールPV
を移動自在に内装している。上記制御スプールCVは、上
記閉塞部材22側に設けたばね受け24との間にスプリング
25を介在させ、通常は、このスプリング25の作用で、比
例ソレノイド23に隣接して設けたスペーサ26の端面に接
触させている。

さらに、上記パイロットスプールPVは、ばね受け24のロ
ッド部24a先端面との間にスプリング27を介在させ、通
常は、このパイロットスプールPVが、上記スペーサ26の
内径に形成した段部26aに接触するようにしている。

そして、上記パイロットスプールPVの先端、すなわち、
上記スプリング27とは反対端に、比例ソレノイド23のプ
ッシュロッド23aが作用するようにしているが、これら
両スプールPV及びCVの具体的な構成は次のとおりであ
る。

すなわち、上記制御スプールCVは、上記第１ポート16と
対応する第１環状凹部28を形成するとともに、この第１
環状凹部28側に向って先細りとなる制御部29を形成して
いる。そして、制御スプールCVがスプリング25に抗して
移動したとき、その移動位置に応じて制御部29が機能
し、第１ポート16と第２ポート17との連通時の開度を制
御するようにしている。

また、上記第１環状凹部28以外に、第２環状凹部30、第
３環状凹部31を形成するとともに、スペーサ26側のパイ
ロット室39に開放された環状通路32を形成している。

上記第２環状凹部30は、制御スプールCVの移動位置に関
係なく、常に、第３ポート18に連通するとともに、この
環状凹部30の底部に形成した孔33を介して、制御スプー
ルCVの中空部34に連通する関係にしている。

また、第３環状凹部31は、同じく制御スプールCVの移動
位置に関係なく、常に、第４ポート19に連通するが、こ
の環状凹部31の底部に形成した孔35は、上記パイロット
スプールPVの移動位置に応じて開閉するようにしてい
る。つまり、両スプールCV、PSが図示のノーマル位置に
あるとき、上記孔35がパイロットスプールPVでふさがれ
るが、パイロットスプールPVがスプリング27に抗して移
動すると、この孔35とパイロットスプールPVに形成した
環状溝36とが連通する。

さらに、上記環状通路32は、制御スプールCVに形成の孔
37を介して、上記環状溝36に常時連通する関係にしてい
る。

そして、パイロットスプールPVには、連通孔38を形成し
ているが、両スプールCV、PSが図示の位置関係にある状
態から制御スプールCVのみがスプリング25に抗して移動
したとき、上記連通孔38がパイロット室39側に開口する
ようにしている。

しかして、上記比例ソレノイド23を励磁すると、その励
磁電流に応じてプッシュロッド23aがストロークすると
ともに、そのストローク量に応じてパイロットスプール
PVを、スプリング27に抗して移動させる。

このようにパイロットスプールPVが移動すると、第３環
状凹部31と環状溝36とが連通するので、パイロットポン
プPPからの圧油は、第４ポート19→第３環状凹部31→孔
35→環状溝36→孔37→環状通路32を経由して、パイロッ
ト室39に流入し、その圧力が制御スプールCVの端面に作
用する。

このパイロット圧が作用すると、制御スプールCVがスプ
リング25に抗して移動するとともに、制御スプールCVの
孔35がパイロットスプールPVでふさがれる位置で停止す
る。このようにして制御スプールCVが停止した位置に応
じて、第１ポート16と第２ポート17との開度が決まる
が、それは結局比例ソレノイド23の励磁電流に比例す
る。

つまり、上記制御スプールCVは、パイロットスプールPV
に追随して移動するとともに、制御スプールCVがパイロ
ットスプールPVに追いついて、両スプールCV、PSが図示
の相対関係を維持したときに、当該制御スプールCVが停
止するので、この制御スプールCVの移動量は、パイロッ
トスプールPVの移動量と比例する。そして、このパイロ
ットスプールPVの移動量は、上記のようにプッシュロッ
ド23aのストロークに比例するが、このプッシュロッド2
3aのストロークは、比例ソレノイド23の励磁電流に比例
するので、当該制御スプールCVの移動量は、比例ソレノ
イド23の励磁電流に比例することになる。

いま、切換弁Ｖを図示の中立位置から左側位置に切換え
るとともに、比例ソレノイド23の励磁電流を最大にし
て、上記制御部29における開度を最大にすれば、第１ポ
ート16と第２ポート17間は、フリーフローの状態にな
る。

したがって、ポンプＰの吐出油は、通路20→第１ポート
16→第１環状凹部28→全開状態の制御部29→第２ポート
17→オペレートチェック弁14を経由して、ボトム側室12
に供給されるとともに、ロッド側室10の油が通路11を経
由してタンクに戻るので、当該負荷Ｗが上昇する。

また、切換弁Ｖを図面右側位置に切換えると、ポンプＰ
からの圧油がロッド側室10に供給されるとともに、その
供給圧がオペレートチェック弁14に作用してそれを開弁
させる。

これと同時に、前記比例ソレノイド23を励磁させて、上
記制御器29の開度を定めておけば、その開度に応じて、
ボトム側室12からの戻り油がタンクＴに戻るので、上記
負荷Ｗが下降する。

そして、この負荷Ｗの下降速度は、制御部29の開度に応
じて定まるが、その開度は、比例ソレノイド23の励磁電
流によって制御される。

なお、上記の状態から比例ソレノイド23の通電を遮断す
ると、パイロットスプールPVがスプリング27の作用で図
面右方向に移動し、連通孔38とパイロット室39とを連通
させる。したがって、当該パイロット室39は、孔33→第
２環状凹部30→第３ポート18を経由して、タンクＴに連
通する。

パイロット室39がタンクＴに連通するので、制御スプー
ルCVは、スプリング25の作用で、パイロットスプールPV
に追随して図面右方向に移動するとともに、図示の位置
に復帰する。

そして、上記のように制御部29の開度を定めるための励
磁電流を制御するのが、第１図に示した主制御器Ｄであ
る。

この主制御器Ｄは、演算部40と一次遅れ回路41とを主要
素にし、この一次遅れ回路41からの信号をアンプ42を介
して前記比例ソレノイド23に伝達し、当該信号に応じた
励磁電流が得られるようにしている。

そして、前記通路11には圧力検出器43を接続し、この圧
力検出器43で検出した圧力信号P₁を、上記演算部40に入
力するとともに、この演算部40では、当該圧力信号P₁と
目標圧力信号P_crとの差を演算し、その演算結果を一次
遅れ回路41に入力する。

上記一次遅れ回路41では、上記差に移動速度の係数であ
るαを乗じて移動速度ｙを求める。すなわち、＝α
（P₁−P_cr）を求める。

そして、さらにこのを積分して、当該制御スプールCV
の変位を算出し、このバルブ変位信号をアンプ42を経由
して、励磁電流として比例ソレノイド23に入力する。つ
まり、上記圧力P₁が目標圧力P_crに安定するように、励
磁電流を制御する。

上記のようにして目標圧力信号P_crと通路11の圧力信号P
₁との差を求めて制御するが、この目標圧力信号は、P
_cr0〜P_cr3を選択できるようにし、当該シリンダＳの作
動状況に応じて、目標圧力信号を定めるようにしている
が、この目標圧力信号を選択するのが、補助制御器Ｈ、
移動方向検出器Ｇ及び位置検出器Ｋである。

上記移動方向検出器Ｇは、切換弁Ｖの操作レバーに接続
した第１スイッチ44と第２スイッチ45からなる。そし
て、切換弁Ｖを図面右側位置に切換えて、ピストンPSを
ボトム側室のストローク端Ｅ方向に移動させているとき
は、第１スイッチ44が閉じて下降信号を出力する。ま
た、切換弁Ｖを左側位置に切換えてピストンPSをロッド
側のストローク端Ｆ方向に移動させているときには、第
２スイッチ45が閉じて上昇信号を出力する。

上記位置検出器Ｋも、第１スイッチ46と第２スイッチ47
とからなり、ピストンPSがボトム側室のスローク端近傍
すなわち特定点Ｅ′にあるとき、上記第１スイッチ46が
閉じて信号を出力し、ピストンPSがロッド側の特定点
Ｆ′にあるとき、上記第２スイッチ47が閉じて信号を出
力する。

さらに、上記補助制御器Ｈは、第１〜３切換器48〜50を
主要素にしてなるもので、第１切換器48の端子51は前記
演算部40に常時接続している。

そして、この第１切換器48の一方の接点52は第２切換器
49の端子53に常時接続し、他力の接点54には目標圧力信
号P_cr1が常時入力しているが、通常は、端子51と接点52
とが接続するようにしている。ただし、移動方向検出器
Ｇの第１スイッチ44と位置検出器Ｋの第１スイッチ46と
から出力される信号が同時にアンド回路55に入力したと
き、端子51と他方の接点54とが接続するようにしてい
る。

また、第２切換器49の一方の接点56には目標圧力信号P
_cr0が常時入力しているが、他方の接点57は第３切換器5
0の端子58に常時接続している。そして、通常は端子53
と接点56とが接続しているが、当該ピストンPSの上昇時
に、移動方向検出器Ｇの第２スイッチ45からの出力信号
が、制御回路59を介してこの第２切換器49に入力する
と、端子53と接点57とが接続するようにしている。

さらに、第３切換器50の一方の接点60には目標圧力信号
P_cr2を常時入力し、他方の接点61には目標圧力信号P_cr3
を常時入力している。

そして、通常は端子58と接点60とが接続しているが、移
動方向検出器Ｇの第２スイッチ45と位置検出器Ｋの第２
スイッチ47とから出力される信号が同時にアンド回路62
に入力したとき、端子58と他方の接点61とが接続するよ
うにしている。

以上の構成に対して、上記圧力信号P₁の最低値をP₁Ｎと
し、ピストンPSが特定点Ｆ′からストローク端Ｆに向っ
て移動するときの圧力信号P₁の最大値をP₁Ｍとすると、
P_cr2＜P₁Ｎ＜P_cr0＜P_cr1かつP₁Ｍ＜P_cr3となるように設
定している。

しかして、切換弁Ｖが中立位置にあり、ピストンPSが停
止しているとき、通路11内には供給流量が流れないの
で、圧力信号P₁はP₁＝P₁Ｎとなって最小になる。このと
き、補助制御器Ｈの各切換器が図示の状態を保つので、
P_cr＝P_cr0となっている。そして、P₁Ｎ＜P_cr0と設定さ
れているので（P₁−P_cr）＜０となり、比例ソレノイド2
3の励磁電流が０となる。したがって、カウンターバラ
ンス弁Ｃの制御部29が全閉状態を維持する。

次に、切換弁Ｖを図面右側位置に切換えて、ピストンPS
をボトム側室の特定点Ｅ′に向けて移動させると、移動
方向検出器Ｇの第１スイッチ44の下降信号がアンド回路
55に入力する。しかし、ピストンPSが上記位置Ｅ′に達
するまでは、位置検出器Ｋの第１スイッチ46からの下降
信号が上記アンド回路50入力しないので、補助制御器Ｈ
の第１切換器48が図示の状態を維持し、目標圧力信号P
_cr0が主制御器Ｄに入力する。

したがって、カウンターバランス弁Ｃは、通路11内の圧
力P₁が目標圧力信号P_cr0に安定するように制御部29の開
度が調整される。

そして、ピストンPSが上記位置Ｅ′に達すると、移動方
向検出器Ｇの第１スイッチ44の下降信号と位置検出器Ｋ
の第１スイッチ46の下降信号とが同時にアンド回路55に
入力するので、第１切換器48が切換わって端子51と接点
54とが接続し、主制御器Ｄには目標圧力信号P_cr1が入力
する。

ただし、ピストンPSが位置Ｅ′に達しても、通路11内の
圧力はP₁＝P_cr0で安定したままなので、演算部40から出
力される（P₁−P_cr1）の値は、（P₁−P_cr1）＜０にな
る。

そして、上記一次遅れ回路41とアンプ42の作用で、（P₁
−P_cr）が（P₁−P_cr1）＝０、つまりP₁−P_cr1になるま
で、比例ソレノイド23の励磁電流を減少させるので、当
該カウンターバランス弁Ｃの制御部29の開度がより小さ
くなる。

このように制御部29の開度がより小さくなれば、通路13
を通過する単位時間当りの流量が減少するので、ピスト
ンPSの移動速度が減速され、クッション効果を発揮す
る。

さらに、ピストンPSを上昇させるために、切換弁Ｖを図
面左側位置に切換えると、移動方向検出器Ｇの第２スイ
ッチ45からの上昇信号が制御回路59を介して第２切換器
49に入力するので、この第２切換器49が切換わって端子
53と接点57とが接続される。

このとき、ピストンPSが上記ロッド側室10の特定点Ｆ′
に達していなければ、アンド回路62には移動方向検出器
Ｇの信号のみが入力するので、第３切換器50が図示の位
置を保持する。したがって、接点60に入力された圧力信
号P_cr2が演算部40に入力し、目標圧力信号P_cr＝P_cr2と
なる。

上記目標圧力信号P_cr2は、P_cr2＜P₁Ｎに設定しているの
で、演算部40の出力（P₁−P_cr）は（P₁−P_cr）＞０とな
る。したがって、比例ソレノイド23に対する励磁電流が
最大となり、当該カウンターバランス弁Ｃの制御部29が
全開になって、フリーフローの状態を維持する。

上記のようにしてピストンPSが上昇し続けて、それが前
記特定点Ｆ′に達すると、位置検出器Ｋの第２スイッチ
47からも信号が出力されるので、アンド回路62には移動
方向検出器Ｇの出力信号と位置検出器Ｋの出力信号とが
同時に入力する。したがって、アンド回路62から信号が
出力されるとともに、その信号によって第３切換器50が
切換わり、端子58と接点61とが接続され、演算部40には
圧力信号P_cr3が入力され、その目標圧力信号P_crがP_cr＝
P_cr3となる。

そして、ピストンPSがボトム側のストローク端Ｅと特定
点Ｆ′との間を、その特定点Ｆ′に向って上昇するとき
には、圧力信号P₁に対して、P₁≦P₁ＭとなるP₁Ｍが必ず
存在する。そこで、P_cr3を上記のようにP₁Ｍ＜P_cr3とな
るように設定しておけば、ピストンPSが特定点Ｆ′から
ストローク端Ｆに向って上昇する間、演算部40の出力で
ある（P₁−P_cr）が、常に（P₁−P_cr）＜０となる。した
がって、一次遅れ回路41の出力である変位信号ｙは、係
数αと積分器の作用で徐々に減少していき、比例ソレノ
イド23の励磁電流も徐々に減少する。

このように励磁電流が徐々に減少するので、カウンター
バランス弁Ｃの制御部29の開度は、全開状態から徐々に
減少し、ボトム側室12に供給される流体の単位時間当り
の流量が徐々に少なくなる。そのために、ピストンPSが
特定点Ｆ′からストローク端Ｆに向って移動する過程
で、その移動速度が減速され、クッション効果を発揮す
ることになる。

なお、目標圧力信号P_cr1とP_cr3とを上記設定範囲内で任
意に選択するとともに、位置検出器の第１スイッチ46と
第２スイッチ47との取り付け位置を調整することで、特
定点Ｅ′及びＦ′の位置を変更できる。したがって、ク
ッションの効き具合、すなわちピストンPSの減速率や、
クッション行程長さの外部調整も簡単になる。

また、第１、２スイッチ4647の変りに、ピストンPSの変
位を検出する変位検出器を用いてもよいし、あるいは切
換弁Ｖの操作レバーやスプールの変位を検出する変位検
出器を用いるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

図面第１、２図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は回路図、第２図はカウンターバランス弁の断面図、
第３図は従来のクッション装置を設けたシリンダの断面
図である。Ｓ…シリンダ、PS…ピストン、Ｃ…カウンターバランス
弁、Ｄ…主制御器、Ｈ…補助制御器、43…圧力検出器、
Ｇ…移動方向検出器、Ｋ…位置検出器、63…流量検出
器、64…回転数検出器、65…圧力検出器、60…位置検出
器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】供給圧や供給流量等、当該シリンダの作動
状況を検出する１つ又は複数の検出器と、この検出器の
出力信号からの入力信号と、目標信号との差を検出する
とともに、その差をゼロにするための所定の電気信号を
出力する主制御器と、この主制御器からの電気信号に応
じた制御動作をするカウンターバランス弁と、上記シリ
ンダのピストンがいずれの方向に移動しているかを検出
する移動方向検出器と、上記ピストンがストローク端近
傍に達したことを検出する位置検出器と、これら移動方
向検出器からの信号と位置検出器からの信号とが同時に
入力したとき、所定の信号を出力して、その出力信号を
上記主制御器に伝達する補助制御器とを備え、補助制御
器から主制御器に信号が伝達したとき、シリンダのピス
トンの移動速度を減速させる信号が、上記主制御器から
出力される構成にしたシリンダのクッション装置。