JPH0835505A - 流体圧シリンダのクッション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フローティング型のクッション装置をもつ流
体圧シリンダのクッション行程の終期における過度なク
ッション圧の高圧化を阻止する。 【構成】 ピストンロッド４の小径部２０内に大きな内
径と略等しい長さをもつクッションリング２１を配設し
てこれら両者の間に環状の流路１１を形成し、この流路
１１の両端を放射溝２１ａ，２１ｂで外側部分に開口さ
せると共に、流路１１の略中央に位置してクッション行
程からの戻り行程時においてのみチェックバルブ機能を
発揮するシール部材１５を配設したフローティング型の
クッション装置を備えた流体圧シリンダにおいて、クッ
ションリング２１の外周面に基端側へと向かって断面積
を漸増する軸方向の圧力開放流路２４を形成し、かつ、
クッションリング２１の軸方向長さをクッション行程に
おいて当該クッションリング２１が嵌合するシリンダヘ
ッド５側の環状隙間６の長さよりも長く構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、油圧等による流体圧
シリンダのクッション装置に関し、さらに詳しくは、フ
ローティング型のこの種のクッション装置におけるクッ
ション特性の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、流体圧シリンダに用いられている
フローティング型のクッション装置としては、例えば、
実開昭６３−２４４０９号公報にみられるようなものが
知られている。

【０００３】すなわち、このものは、図５に示すよう
に、外部からシリンダ１内に対してピストンナット２で
固定したピストン３を有するピストンロッド４を摺動自
在に挿入し、このピストン３をシリンダ１の内壁に摺接
させることで当該シリンダ１の内部を二つの油室Ａ，Ｂ
に区画している。

【０００４】これら油室Ａ，Ｂは、ピストンロッド４と
シリンダヘッド５との間の環状隙間６およびシリンダボ
トム７に形成した通油孔８からそれぞれ給排ポート９，
１０を通して外部に通じている。

【０００５】ピストンナット２とピストン３を挟んでピ
ストンロッド４の外周面には、環状隙間からなる流路１
１，１２を存して厚肉円筒からなるクッションリング１
３，１４がそれぞれ配設してある。

【０００６】これら流路１１，１２の両端は、クッショ
ンリング１３，１４の両端部分に設けた放射溝１３ａ，
１３ｂと同じく放射溝１４ａ，１４ｂを通してそれぞれ
外側部に開口している。

【０００７】そして、当該流路１１，１２の略中央部分
には、クッション行程からの戻り行程時においてのみチ
ェックバルブ機能を発揮するシール部材１５，１６が配
設してある。

【０００８】かくして、上記したクッション装置は、伸
縮動作する油圧シリンダが伸長端側の作動端近くに達し
てクッションリング１３がシリンダヘッド５内に、或い
は圧縮端側近くに達してクッションリング１４が通油孔
８に嵌入し始めると、これらクッションリング１３，１
４で環状隙間６或いは通油孔８が絞られる。

【０００９】これにより、油室Ａ或いは油室Ｂから環状
隙間６または通油孔８を通して給排ポート９，１０に排
出されていた作動油の流動抵抗が増大し、これら油室Ａ
或いは油室Ｂ内の作動油圧力（クッション圧）が上昇し
てピストン３にブレーキ作用が働き、油圧シリンダはク
ッション行程に入る。

【００１０】一方、逆方向の戻り行程にあっては、クッ
ションリング１３，１４が環状隙間６或いは通油孔８か
ら抜け出る間、シール部材１５，１６がチェックバルブ
機能を発揮して流路１１，１２から供給作動油を油室
Ａ，Ｂに流し、ピストン３の速やかな動作を確保する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のクッション装置にあっては、クッションリング１３，
１４がシリンダヘッド５或いは通油孔８に嵌入し始める
クッション行程の初期において、クッションリング１
３，１４によりこれら環状隙間６または通油孔８の開口
面積が急激に狭められ、油圧シリンダの伸縮速度によっ
ては、油室Ａ或いは油室Ｂに発生するクッション圧が急
上昇してショックを発生することになる。

【００１２】そこで、このショックの発生を極力低減す
るためと、その後、ピストン３を滑らかに減速させて停
止にもっていくために、実際の実施に際しては、クッシ
ョンリング１３，１４の外周面に先端側に向かって深
く、かつ、末広状に拡がる軸方向の割溝（或いはテーパ
面や切欠き）１７，１８を形成している。

【００１３】これにより、クッション行程の初期におけ
る環状隙間６と通油孔８の絞り開口面積をこれら割溝１
７，１８で大きく保ってショックの低減を図ると共に、
その後は当該絞り開口面積を割溝１７，１８により漸減
させてピストン３を滑らかに停止にもっていくようにし
ているのが普通である。

【００１４】しかし、このようにしたとしても、クッシ
ョン行程においてクッションリング１３，１４の内外周
面に作用するクッション圧の関係が、例えば、クッショ
ンリング１３の部分のみを取り出して示した図６および
図７のようになることから、以下に述べるような不都合
をもたらす。

【００１５】すなわち、クッションリング１３の先端が
シリンダヘッド５に嵌入して油圧シリンダがクッション
行程に入り始めたときに、油室Ａ内に生じたクッション
圧でシール部材１５がシリンダヘッド５の側に移動し、
流路１１を遮断してクッション圧がシール部材１５より
も先端側のクッションリング１３の内周面には作用しな
いことになる。

【００１６】そのために、図６に示すクッション行程の
初期にあっては、クッションリング１３の内外周面に作
用するクッション圧の圧力分布差によってクッションリ
ング１３は縮径側に力を受ける。

【００１７】しかし、クッション行程が進行するのに伴
い、当該クッションリング１３の外周面に作用する圧力
分布の圧力勾配部分が増大し、クッションリング１３の
外周面側に作用するクッション圧の圧力分布による力は
次第に低下していく。

【００１８】そして、この力は、クッション行程の途中
において、内周面側の圧力分布による力とバランスし、
それ以後は、逆に内周面側の圧力分布による力の方が大
きくなってクッションリング１３は拡径側に力を受ける
ことになる。

【００１９】これにより、クッション行程の終期にあっ
ては、クッションリング１３による環状隙間６の絞り開
口面積が小さくなってクッション圧が上昇すると共に、
図７に示すように、クッションリング１３の内外周面に
作用するクッション圧の圧力分布差も最大となることか
ら、クッションリング１３が拡径方向に最大に膨張す
る。

【００２０】その結果、環状隙間６の絞り開口面積が設
定値以上に減少して油室Ａ内に発生するクッション圧が
異常に上昇し、所期のクッション特性が得られなくなる
ばかりか、シリンダ１自体が膨張して作動油洩れを起こ
すという恐れをも生じる。

【００２１】そこで、上記した不具合を解消するために
は、より大きい強度の材料を用いてクッションリング１
３を作ってやればよいが、それでは、材料費が嵩んでコ
スト高になるという不都合をもつ。

【００２２】勿論、クッションリング１３を厚肉に構成
して耐圧強度を持たせる手段もあるが、内径側に肉厚を
もたせると必然的にピストンロッド４におけるピストン
３の装着部の径が小径となって、ピストン３との当接面
における面圧が大きくなり過ぎる。

【００２３】そのために、ピストンロッド４におけるピ
ストン３の装着部の径をも小径とせざるを得なくなり、
ピストンロッド４に対するピストン３の装着部に強度不
足をもたらすことになる。

【００２４】そうかと言って、逆に外径側に肉厚を持た
せたのでは、クッションリング１３がシリンダヘッド５
内に嵌入したときの絞り開口面積を所定値に保つため
に、当該肉厚の増加によってクッションリング１３の外
径が大きくなった分だけシリンダヘッド５とクッション
リング１３間の隙間を小さくしてやらざるを得ない。

【００２５】その結果、クッション行程時でのシリンダ
ヘッド５とクッションリング１３のカジリ等を考慮して
これらを高精度に加工しなければならないので、製作に
手数が掛かるばかりか著しくコスト高にになるという不
都合をもたらす。

【００２６】したがって、この発明の目的は、フローテ
ィング型のクッション装置をもつ流体圧シリンダのクッ
ション行程の終期における過度なクッション圧の高圧化
を阻止することのできる流体圧シリンダのクッション装
置を提供することである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】この発明において、上記
した目的は、ピストンロッドに形成した小径部内に当該
小径部の直径よりも大きい内径を有し、かつ、軸方向長
さの略等しいクッションリングを配設してこれらクッシ
ョンリングと小径部との間に環状隙間からなる流路を形
成し、この流路の両端をクッションリングの両端外側部
に開口させると共に、当該流路の略中央に位置してクッ
ション行程からの戻り行程時においてのみチェックバル
ブ機能を発揮するシール部材を配設したフローティング
型のクッション装置を備えた流体圧シリンダにおいて、
上記クッションリングの外周面に基端側に向かって断面
積を漸増する軸方向の圧力開放流路を形成し、かつ、ク
ッションリングの軸方向長さをクッション行程時におい
て当該クッションリングが嵌合するシリンダヘッド側の
環状隙間の長さよりも長く構成することによって達成さ
れる。

【００２８】

【作用】すなわち、上記のように構成することによっ
て、クッション行程の前半にあっては、クッションリン
グの内外周面に作用するクッション圧の圧力分布による
力でクッションリングが縮径し、絞り開口面積が大きく
なってクッション行程の初期でのショックの発生を小さ
くする。

【００２９】クッション行程が後半に入ると、上記クッ
ション圧の圧力分布による力が逆転してクッションリン
グが拡径し始め、環状隙間の絞り開口面積が小さくなる
ために油室からの戻り作動油は、当該クッションリング
の拡径に伴ってできたシール部材との間の環状隙間によ
ってその大方が絞られるようになる。

【００３０】さらにクッション行程が進んで終期に達す
ると、クッションリングに設けた圧力開放溝の先端側が
シリンダヘッドの環状隙間を突き抜けて給排ポート側に
開口する。

【００３１】この時点において、クッションリングの外
周面には圧力開放溝による油通路ができ、この油通路は
圧力開放溝の形状によりクッション行程が進むに連れて
油通路面積を増加させていくことから、クッション行程
の終期でのクッション圧の高圧化を阻止して油圧シリン
ダの急激な減速に伴うショックの発生を防止することに
なる。

【００３２】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明するが、その説明に際しては、先に述べた図５の
従来例とクッションリングの構成のみが異なり、しか
も、クッションリングは伸側と圧側とで同様の構成をと
り得ることから、ここでは先の図６および図７と同様に
伸側におけるクッション装置の部分についてのみ図示し
て説明する。

【００３３】図１において、シリンダ１内に摺動自在に
挿入したピストン３からは、当該ピストン３を担うピス
トンロッド４がシリンダ１の端部に嵌着したシリンダヘ
ッド５を貫通して外方に延びており、このピストン３に
よってシリンダ１内に油室Ａを区画している。

【００３４】上記油室Ａは、ピストンロッド４とシリン
ダヘッド５との間につくられた環状隙間６からシリンダ
ヘッド５の内周面の環状溝１９および給排ポート９を通
して外部に通じている。

【００３５】ピストン３に隣接して、ピストンロッド４
の外周面には小径部２０が形成してあり、この小径部２
０内に対して厚肉円筒状のクッションリング２１を嵌挿
してある。

【００３６】クッションリング２１の内径は小径部２０
の直径よりも大きく、かつ、軸方向長さは小径部２０の
全長に略等しく、これによって、小径部２０とクッショ
ンリング２１との間に環状隙間からなる流路１１を形成
している。

【００３７】流路１１の両端は、クッションリング２１
の先端側部分に設けた放射溝２１ａと基端側部分に穿っ
た放射溝２１ｂを通してそれぞれ外側部に開口してい
る。

【００３８】ピスロンロッド４の小径部２０の外周面に
は、流路１１の略中央部分に位置して凹部を形作る環状
溝２２を形成し、この環状溝２２内に軸方向の長さが当
該環状溝２２の軸方向の長さよりも短いシール部材１５
を軸方向に移動可能に配置してある。

【００３９】シール部材１５は、内周面からピストン３
側の側面に亙って延びる溝２３を有し、かつ、内外周面
が環状溝２２の底面とクッションリング２１の内周面と
に摺接し、当該シール部材１５でクッションリング２１
の半径方向への動きを規制することで上記流路１１を確
保している。

【００４０】なお、特に図示はしないが、上記環状溝２
２をピストンロッド４の小径部２０側に設ける代わりに
クッションリング２１の内周面側に設け、かつ、シール
部材１５の外周面からピストン３側の側面に亙って溝２
３を形成するようにしてもよい。

【００４１】そして、この実施例におけるクッション装
置にあっては、上記クッションリング２１の外周面に対
し基端側へと向かって断面積を漸増する軸方向の圧力開
放流路２４を形成し、かつ、クッションリング２１の軸
方向長さをクッション行程時において当該クッションリ
ング２１が嵌合するシリンダヘッド５側の環状隙間６の
長さよりも長く構成したのである。

【００４２】次に、上記した実施例の作用について説明
する。

【００４３】ピストン３がシリンダヘッド５側に向って
押されると、当該ピストン３で油室Ａ内の作動油を環状
隙間６から環状溝１９および給排ポート９を通して外部
に押し出しつつ油圧シリンダは伸長動作する。

【００４４】油圧シリンダが伸長動作して作動端近くに
達し、図２に示すようにクッションリング２１の先端部
分がシリンダヘッド５内に嵌入し始めるようになると、
このクッションリング２１で環状隙間６が絞られる。

【００４５】そのために、油室Ａから環状隙間６を通し
て給排ポート９に排出されていた作動油の流動抵抗が増
大し、油室Ａ内の作動油圧力（クッション圧）が上昇し
てピストン３にブレーキ作用が働き、油圧シリンダはク
ッション行程に入る。

【００４６】このように、油圧シリンダがクッション行
程に入り始めると、それまで放射溝２１ａを通して油室
Ａに通じていたシール部材１５よりも先端側の流路１１
の部分が環状隙間６側に通じるようになる。

【００４７】これにより、シール部材１５よりも先端側
の流路１１の部分には、油室Ａ内に生じたクッション圧
が作用しなくなる。

【００４８】そのために、当該流路１１の部分の作動油
圧力が低下し、この作動油圧力の低下によってシール部
材１５が小径部２２のシリンダヘッド５側の側面に押し
付けられ、流路１１を遮断する。

【００４９】また、同時に、当該クッション圧がシール
部材１５よりも先端側の部分のクッションリング２１の
内周面に作用しなくなるので、クッションリング２１
は、その内外周面に作用するクッション圧の圧力分布の
力関係で縮径し、環状隙間６の絞り開口面積が大きくな
ってクッション行程の初期でのショックの発生を小さく
する。

【００５０】続いて、この状態からクッション行程が進
行してクッションリング２１がシリンダヘッド５へと嵌
入していくと、それに伴い、当該クッションリング２１
の外周面に作用するクッション圧の圧力勾配部分の長さ
が増大していく（図３参照）ことから、クッションリン
グ２１の縮径の度合いは次第に減少していく。

【００５１】そして、例えば、図３にみられるようにク
ッション行程が半ばに達すると、上記内外周面に作用す
るクッション圧の圧力分布による力がバランスしてクッ
ションリング２１はクッション行程以前の通常の状態に
戻る。

【００５２】次いで、クッション行程がさらに進行して
後半に入ると、上記クッション圧の圧力分布による力が
逆転してクッションリング２１が拡径し始める。

【００５３】その結果、環状隙間６の絞り開口面積が小
さくなって油室Ａからの戻り作動油は、当該クッション
リング２１の拡径に伴ってできたシール部材１５との間
の環状隙間によってその大方が絞られるようになり、油
室Ａ内のクッション圧が上昇してピストン３の減速効果
を高める。

【００５４】さらにクッション行程が進んで終期に達す
ると、図４にみられるように、クッションリング２１に
設けた圧力開放流路２４の先端側がシリンダヘッド５の
環状溝１９内に突出して給排ポート９側に開口する。

【００５５】この時点において、クッションリング２１
の外周面には圧力開放流路２４による油通路ができ、こ
の油通路を通して油室Ａ内のクッション圧を給排ポート
９側に逃がす。

【００５６】しかも、この油通路は、当該圧力開放流路
２４の形状によりクッション行程が進むに連れて油通路
面積を増加させていく。

【００５７】その結果、クッション行程の終期でのクッ
ション圧の高圧化が阻止され、油圧シリンダの急激な減
速に伴うショックの発生を防止する。

【００５８】以上のように、クッション行程時におい
て、クッションリング２１によりつくられる環状隙間６
の絞り開口面積の大きさは、クッション行程の初期で最
大となり、以後クッション行程の進行に伴って滑らかに
減少していく。

【００５９】そして、この場合、クッションリング２１
の縮径および拡径の度合いは、そのときのクッション行
程における負荷の大小によって決まるクッション圧に対
応して変化することになるので、クッションリング２１
でつくられる絞り開口面積の大きさは、油圧シリンダの
伸縮速度やストローク位置に関係なく負荷の大小に対応
してのみ変化する。

【００６０】かくして、クッションリング２１の先端側
部分の縮径によってクッション行程の初期に発生するシ
ョックを低減しつつ、油圧シリンダの伸縮速度に対応す
る衝撃吸収能力の確保と、併せて、クッション行程の終
期でのクッション圧の過度な上昇を阻止することにな
る。

【００６１】一方、上記の状態から油圧シリンダが圧縮
動作する戻り行程では、給排ポート９から送り込まれる
圧力作動油でシール部材１５が環状溝２２のピストン３
側の側面に押し付けられ、溝２３を通して流路１１を開
通状態に保つ。

【００６２】これにより、給排ポート９から送り込まれ
た圧力作動油は、クッションリング２１の先端側の放射
溝２１ａから上記流路１１および基端側の放射溝２１ｂ
を通して油室Ａに流入し、戻り行程でのピストン３の推
進力を円滑にする。

【００６３】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
クッション行程の終期において、クッションリングの外
周面に軸方向へと向って形成した圧力開放流路により当
該クッションの外周面に油通路を生成し、この油通路を
通して油室内のクッション圧を逃がすようにしたので、
クッションリングの拡径に関係なくクッション行程の終
期での過度なクッション圧の上昇を阻止することができ
る。

【００６４】また、これにより、クッションリングおよ
びシリンダに耐圧強度を持たせる必要がなくなるので、
油圧シリンダの軽量化および低コスト化をも図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による流体圧シリンダのクッション装
置の一実施例を示す要部縦断正面図である。

【図２】同上、クッション行程の初期における状態を示
す要部縦断正面図である。

【図３】同じく、クッション行程半ばの状態を示す要部
縦断正面図である。

【図４】さらに、クッション行程の終期近くの状態を示
す要部縦断正面図である。

【図５】従来のクッション装置を備えた流体圧シリンダ
の部分縦断正面図である。

【図６】同上、従来装置におけるクッション行程の初期
の状態を示す要部縦断正面図である。

【図７】同じく、従来装置におけるクッション行程の終
期近くの状態を示す要部縦断正面図である。

【符号の説明】

１ シリンダ ３ ピストン ４ ピストンロッド ６ 環状隙間 ９ 給排ポート １１ 流路 １５ シール部材 ２０ 小径部 ２１ クッションリング ２１ａ，２１ｂ 放射溝 ２２ 環状溝 ２３ 溝 ２４ 圧力開放流路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンロッドに形成した小径部内に当
   該小径部の直径よりも大きい内径を有し、かつ、軸方向
   長さの略等しいクッションリングを配設してこれらクッ
   ションリングと小径部との間に環状隙間からなる流路を
   形成し、この流路の両端をクッションリングの両端外側
   部に開口させると共に、当該流路の略中央に位置してク
   ッション行程からの戻り行程時においてのみチェックバ
   ルブ機能を発揮するシール部材を配設したフローティン
   グ型のクッション装置を備えた流体圧シリンダにおい
   て、上記クッションリングの外周面に基端側へと向かっ
   て断面積を漸増する軸方向の圧力開放流路を形成し、か
   つ、クッションリングの軸方向長さをクッション行程時
   において当該クッションリングが嵌合するシリンダヘッ
   ド側の環状隙間の長さよりも長く構成したことを特徴と
   する流体圧シリンダのクッション装置。