JPH0968278A

JPH0968278A - シリンダ装置

Info

Publication number: JPH0968278A
Application number: JP24391395A
Authority: JP
Inventors: Koji Kawasaki; 浩二川崎; Akinori Ro; 明徳盧
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【目的】ピストンに衝撃的な荷重が加わった時にピス
トンとピストンロッドとを連結するためのねじ部におけ
る応力の分散を図り、それらに対する強度条件を緩和す
る。【構成】ピストン１３のピストンロッド１６への挿通
部は、嵌合部１３ａとめねじ部１３ｂとから構成されて
いる。嵌合部１３ａはピストンロッド１６のピストン挿
嵌部１６ｂに嵌合されて、ピストン１３を実質的に密嵌
状態で挿嵌させることにより、ピストン１３とピストン
ロッド１６との軸芯が一致する。ピストン１３のめねじ
部１３ｂと、ナット１８の内面に設けためねじ部１８ａ
とがピストンロッド１６のおねじ部１６ａに螺合され、
かつナット１８はその端面がピストン１３の端面に圧接
する状態にまで締め込まれる。この結果、ピストン１３
に作用する力は、ピストン１３のめねじ部１３ｂとピス
トンロッド１６のおねじ部１６ａとの間の螺合部と、ナ
ット１８のめねじ部１８ａと、ピストンロッド１６のお
ねじ部１６ａの螺合部とに分散される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業機械等の駆動
手段として用いられるシリンダ装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】産業機械に設けられる作動部を駆動する
アクチュエータとして油圧シリンダが用いられるが、油
圧シリンダは、シリンダチューブ内にピストンを摺動可
能に装着し、このピストンにピストンロッドを連結し
て、このピストンロッドをシリンダチューブから外部に
導出させてなるシリンダ装置を有し、このシリンダ装置
には、ロッド室及びボトム室に油圧配管が接続されて、
これらロッド室，ボトム室に圧油の給排を行うことによ
って、ピストンロッドを伸縮させて、シリンダチューブ
とピストンロッドとの間に連結した部材が駆動される。

【０００３】例えば、油圧ショベルのフロント作業機構
におけるブームシリンダとして用いる場合には、図４に
示したように、油圧シリンダＣのシリンダチューブＴ側
を油圧ショベルＳの上部旋回体Ｆに枢着し、ピストンロ
ッドＲ側をブームＢに枢着する。そして、この油圧シリ
ンダＣのシリンダチューブＴにおけるロッド室側に圧油
を供給すると、ピストンロッドＲが伸長して、ブームＢ
が上昇する。また、シリンダチューブＴのロッド室側に
圧油を供給すると、ピストンロッドＲが縮小して、ブー
ムＢが下降する。

【０００４】図５に従来技術のシリンダ装置の構成を示
す。図中において、１はシリンダチューブであって、こ
のシリンダチューブ１は一端が閉塞しており、他端は開
口している。そして、閉塞側の端部には取付部１ａが連
設され、他端部には筒状に形成したロッド導出部２が固
着して設けられている。シリンダチューブ１内には、ピ
ストン３が軸線方向に摺動可能に設けられている。ピス
トン３にはピストンロッド４が連結されており、このピ
ストンロッド４は、シリンダチューブ１に連結したロッ
ド導出部２を介して外部に導出されている。ピストンロ
ッド４の端部には取付部４ａが連設されている。シリン
ダチューブ１の内部は、ピストン３によってロッド室５
とボトム室６との２室に区画形成されており、これらロ
ッド室５及びボトム室６には圧油供給路が接続されてい
る。なお、図５には、これら圧油供給路のうち、ボトム
室６側の圧油供給路７が示され、図面上にはロッド室５
側の圧油供給路は表れていない。

【０００５】ピストン３とピストンロッド４とをアセン
ブルするために、ピストン３には挿通孔３ａが軸線方向
に穿設されており、ピストンロッド４の先端部分は細径
化され、この細径部４ｂは挿通孔３ａ内に挿通されてい
る。そして、このピストンロッド４の先端部分には、お
ねじ部４ｃが形成されており、このおねじ部４ｃには内
面にめねじ部８ａを設けたナット８が螺合されている。
さらに、ピストンロッド４の段差部とピストン３との間
にはカラー９が嵌合されている。従って、ピストンロッ
ド４にカラー９及びピストン３を挿通させ、次いでナッ
ト８をおねじ部４ｃに螺合させることによって、ピスト
ン３とピストンロッド４とがアセンブルされる。

【０００６】シリンダ装置は以上のように構成される
が、このシリンダ装置をブームシリンダとして用いる場
合には、シリンダチューブ１の取付部１ａは、上部旋回
体Ｆに枢着され、ピストンロッド４の先端の取付部４ａ
はブームＢに枢着するようにして取り付けられる。そし
て、シリンダチューブ１のロッド室５，ボトム室６の一
方に圧油を供給し、他方をタンクと連通させて、その圧
力によりピストンロッド４を伸長させるか、または縮小
させることによって、ブームＢを俯仰動作させることが
できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うに、油圧ショベルのフロント作業機構を構成するブー
ムは土砂の掘削という作業を行うに当っては、ブーム，
アーム及びバケットからなるフロント作業機構の全荷重
を支承しなければならず、また掘削時における抵抗及び
バケット内に収容させた土砂の重量等が加わることか
ら、シリンダ装置に作用する荷重は極めて大きいもので
ある。そして、バケットが地面と接触する際には、過大
な衝撃荷重も作用する。この荷重は、図６に示したよう
に、ピストン４からナット８に直接伝達され、ピストン
ロッド３とナット８との螺合部におけるねじ部分に対し
て剪断する方向にＦ₁ ，Ｆ₂ という力が作用する。とり
わけ、ねじ部分においては、第１のねじ嵌合部Ｓ₁ に最
大の力が働き、第２のねじ嵌合部Ｓ₂ ，第３のねじ嵌合
部Ｓ₃ の順に減少する。特に、第１のねじ嵌合部Ｓ₁ の
部分では、他のねじ嵌合部と比較して、応力が極端に集
中して、このねじ部に極めて大きな剪断力が作用する。
従って、ピストンロッド３及びナット８は、第１のねじ
嵌合部に作用する剪断力に耐えられるように極めて高い
強度を持たせる必要があり、その材質の選択の余地が狭
くなり、かつコスト的にも不利になる等といった問題点
がある。

【０００８】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、ピストンに衝撃的な
荷重が加わった時に、ピストンをピストンロッドに連結
するためのねじ部における応力の分散を図れるようにす
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明は、シリンダチューブと、このシリンダチ
ューブ内に設けたピストンと、このピストンに連結さ
れ、シリンダチューブ外に延在させたピストンロッドと
を有し、ピストンロッドをピストンに貫通させて、その
先端部におねじ部を形成して、このおねじ部にナットを
螺合させたシリンダ装置であって、前記ピストンには、
そのピストンロッドへの嵌合部分の一部分に、前記おね
じ部に螺合するめねじ部を設け、かつこのピストンを前
記ナットと当接させる構成としたことをその特徴とする
ものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】ピストンロッドにおけるおねじ部
に螺合するめねじ部は、ナットの嵌合部分だけでなく、
ピストンの嵌合部分にも形成し、ピストンロッドにピス
トンとナットとを螺合させる。ただし、ピストンとピス
トンロッドとの嵌合部において、全長にわたって螺合さ
せるのではなく、軸線方向の一部分のみにめねじ部を形
成しておく。これにより、ピストンはピストンロッドに
対して所定の長にわたってがたなく嵌合されて、ピスト
ンとピストンロッドとの軸芯が一致する状態に保持され
る。

【００１１】ピストンロッドには、ピストンとナットと
が螺合している。しかも、ナットをピストンロッドに螺
合させた時に、このナットの端面をピストンの端面に当
接させた状態に保持する。これによって、ピストンロッ
ドにおける螺合部分は、ピストンとナットとの２箇所に
分かれる。

【００１２】ピストンに作用する力が小さい時には、こ
のピストンとピストンロッドとの螺合部で実質的に荷重
を受承することができる。ピストンに大きな荷重、例え
ば衝撃荷重が作用すると、この荷重はピストンとピスト
ンロッドとの螺合部により受承されるが、ピストンとナ
ットとの当接部からナットとピストンロッドとの螺合部
にも作用するから、荷重は２箇所に分散されて、荷重の
集中による極端な剪断力が生じるという事態がなくな
る。これによって、ピストンロッドにおける螺合部にお
ける強度的な条件が緩和される。

【００１３】ピストンロッドに対するピストンの螺合部
とナットの螺合部との間には、スペースを設けなくても
良いが、ピストンとナットとを確実に面接触させた状態
にするためには、所定の間隔、例えばねじ部の１ピッチ
以上のスペースを持たせる方が好ましい。

【００１４】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。而して、図１はシリンダ装置の全体構成を示す断
面図であり、図２はその要部拡大図、さらに図３は作用
説明図である。

【００１５】図１において、１１はシリンダチューブで
あって、このシリンダチューブ１１の一端は閉塞した状
態に保持され、取付部１１ａが突出する状態に設けら
れ、他端は開口しており、この開口部に筒状のロッド導
出部１２が連結されている。ピストン１３はシリンダチ
ューブ１１内に摺動可能に設けられており、これにより
シリンダチューブ１１の内部は、ロッド室１４とボトム
室１５とに区画形成される。そして、ピストン１３には
ピストンロッド１６が連結されており、このピストンロ
ッド１６は、ロッド導出部１２から外部に導出されて、
その先端部分に取付部１７が設けられている。そして、
これら取付部１１ａ，１７には、相対的に動く部材、例
えば図４に示した油圧ショベルのフロント作業機構にお
けるブームシリンダ等として用いることができる。

【００１６】以上の点は、従来技術によるものと格別の
差異はない。しかしながら、ピストン１３とピストンロ
ッド１６との連結機構の構成は、従来技術のものと異な
っている。即ち、ピストンロッド１６には、ナット１８
が螺合されるが、このナット１８だけでなく、ピストン
１３の一部も螺合されるようになっている。このため
に、図２及び図３に示したように、ピストンロッド１６
は、取付部１７を連設した側の端部とは反対側には細径
化されており、この細径の部分は、先端側からおねじ部
１６ａ，ピストン挿嵌部１６ｂ及びカラー１９が嵌合さ
れるカラー挿嵌部１６ｃとなっている。

【００１７】ピストンロッド１６に嵌合されるピストン
１３は略円環状の部材であり、ピストン１３のピストン
ロッド１６への挿通部は、嵌合部１３ａとめねじ部１３
ｂとから構成されている。嵌合部１３ａはピストンロッ
ド１６のピストン挿嵌部１６ｂに嵌合されるものであ
る。従って、ピストンロッド１６におけるピストン挿嵌
部１６ｂの外径とピストン１３の嵌合部１３ａの内径と
はほぼ同じで、ピストン１３を実質的にがたなく密嵌状
態で挿嵌させることにより、ピストン１３とピストンロ
ッド１６との軸芯を一致させることができる。ピストン
１３のうちのめねじ部１３ｂは、ピストンロッド１６の
おねじ部１６ａに螺合される。そして、ピストン１３を
ピストンロッド１６に螺合するために、ピストン１３の
先端部における内周側の部位には、角形凹部１３ｃが形
成されており、この角形凹部１３ｃに締め付け用治具を
挿嵌させて、この治具を螺回することによって、ピスト
ン１３を、その外周における摺動面とは非接触状態で、
ピストンロッド１６に螺合させて、カラー１９と圧接す
る状態にまで締め込むことができる。

【００１８】ピストンロッド１６には、さらにナット１
８の内面に設けためねじ部１８ａが螺合されるようにな
っている。そして、このナット１８はその端面がピスト
ン１３の端面に圧接する状態にまで締め込まれる。ここ
で、ピストンロッド１６において、そのおねじ部１６ａ
にナット１８より前方の位置にピストン１３が螺合され
ているが、このピストン１３の螺合部とナット１８の螺
合部との間には、ピストン１３に設けた角形凹部１３ｃ
の分だけスペースが形成されているから、両部材の螺合
状態が相互に影響を及ぼすことがなくなり、ナット１８
は、その締め付けにより確実にピストン１３と全面で当
接する状態になる。

【００１９】本実施例は以上のように構成されるもので
あって、ピストンロッド１６には、予めロッド導出部１
２を嵌合させた状態で、まずカラー１９をカラー挿嵌部
１６ｃに嵌合させた状態で、ピストン１３を嵌合させ
る。ここで、ピストン１３には、めねじ部１３ｂが設け
られているから、ピストンロッド１６に嵌合させた状態
で、ピストン１３を螺回させることにより、その嵌合部
１３ａがピストン挿嵌部１６ｂにほぼ密嵌状態に嵌合さ
れ、かつカラー１９に圧接する状態にまで締め込まれ
る。そして、このピストン１３の締め込み作業は、角形
凹部１３ｃに締め込み用の治具を連結することにより、
ピストン１３の外周面とは非接触状態で行える。この後
に、ナット１８をピストンロッド１６のおねじ部１６ａ
に螺合させて、ピストン１３に圧接させる。このナット
１８は、その外周面はシリンダチューブ１１とは摺動し
ないものであるから、外周面をつかみ部とする締め付け
用の治具を用いることができる。

【００２０】以上のようにしてピストン１３がピストン
ロッド１６に組み付けられ、ピストン１３をシリンダチ
ューブ１１内に挿入して、ピストンロッド１６に挿嵌さ
せたロッド導出部１２をシリンダチューブ１１に連結す
ることによって、シリンダ装置が組み立てられる。

【００２１】このようにして組み立てられたシリンダ装
置をブームシリンダとして用いる場合には、図４におけ
る上部旋回体Ｆにシリンダチューブ１１側の取付部１１
ａを枢着し、ピストンロッド１６の先端に連設した取付
部１７をブームＢに取り付ける。そして、ロッド室１４
またはボトム室１５の一方に圧油を供給し、他方は作動
油タンクと接続する状態にすることによって、ブームＢ
を俯仰動作させることができる。

【００２２】ピストン１３に対する荷重が小さい時に
は、このピストン１３のめねじ部１３ａとピストンロッ
ド１６のおねじ部１６ａとの螺合部で支承される。例え
ば、土砂を掘削中において、バケットが地面に接触する
際等には、シリンダ装置に衝撃的な荷重が作用する。こ
の衝撃荷重によって、ピストンロッド１６及びピストン
１３に、図３にＦ₁ ，Ｆ₂ という力が作用すると、螺合
部分において、ねじ山を剪断する方向の力が働く。この
ねじ山に対する剪断力は、ナット１８のピストンロッド
１６への螺合部、特にその第１のねじ山に集中的に作用
するのではなく、まずピストン１３のめねじ部１３ｂと
ピストンロッド１６のおねじ部１６ａとの間の螺合部分
において、剪断力ｆ_a1，ｆ_a2として作用する。また、ピ
ストン１３はナット１８と当接しているから、このナッ
ト１８にも力が伝達されて、ナット１８のめねじ部１８
ａと、ピストンロッド１６のおねじ部１６ａとの螺合部
分に剪断力ｆ_b1，ｆ_b2として作用することになる。

【００２３】以上のように、２箇所で荷重を受けること
によって、応力の分散が図られるようになり、特に衝撃
荷重が作用した時に、ねじ部に極端に大きな剪断力が作
用することがなくなり、ピストンロッド１６、及びピス
トン１３，ナット１８に対する強度条件を緩和すること
ができる。従って、シリンダ装置の耐久性が向上するだ
けでなく、小型のシリンダ装置でより大きな荷重を受け
ることができるようになる。また、ピストンロッド１
６，ピストン１３及びナット１８を構成する材質の選択
の余地が広くなり、価格的な面で有利になるだけでな
く、軽量化，摺動性等を考慮した材質の選択が可能にな
る等の利点がある。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ピスト
ンを、そのピストンロッド挿通部の一部に螺合させ、か
つピストンロッドに螺合されるナットと当接させるよう
に構成したので、衝撃荷重等、過大な荷重がピストンに
加わった時にピストンとピストンロッドとを連結するた
めのねじ部における応力の分散を図ることができる等の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すシリンダ装置の断面図
である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】シリンダ装置におけるピストンロッドとピスト
ン及びナットの螺合部に作用する力を示す作用説明図で
ある。

【図４】シリンダ装置が取り付けられる装置の一例とし
ての油圧ショベルの外観図である。

【図５】従来技術によるシリンダ装置の断面図である。

【図６】図５の要部拡大図である。

【符号の説明】

１１シリンダチューブ１３ピストン１３ａ嵌合部１３ｂめねじ部１６ピストンロッド１６ａおねじ部１６ｂピストン挿嵌部１８ナット１８ａめねじ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダチューブと、このシリンダチュ
ーブ内に設けたピストンと、このピストンに連結され、
シリンダチューブ外に延在させたピストンロッドとを有
し、ピストンロッドをピストンに貫通させて、その先端
部におねじ部を形成して、このおねじ部にナットを螺合
させたシリンダ装置において、前記ピストンには、その
ピストンロッドへの嵌合部分の一部分に、前記おねじ部
に螺合するめねじ部を設け、かつこのピストンを前記ナ
ットと当接させる構成としたことを特徴とするシリンダ
装置。