JPS6030841B2 - 位置応動液圧シリンダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は位層応動液圧シリンダ （ｐｏｓｉｔｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｈｙｄｒａｕ
ｌｉｃｃｙｌ印ｄｅｒ）、すなわちサーボシリンダに関
する。

米国特許第２９６６８９１号及び同第３５１１１３４号
に開示された位層応動液圧シリンダでは、位置設定手段
の操作により動かされて作動流体をシリンダ内のピスト
ンのいずれかの側の圧力室に導入して当該ピストン及び
その村（すなわちロッド）を所定位置に動かす制御弁が
設けられており、この制御弁は、ピストン村に接続され
たスプリングと、該スプリングの反対側に設定されたダ
イヤフラムとに接続されており、ピストン村が位置設定
手段の設定した位置に近づくことに応じて増加又は減少
する上記スプリング力が、液圧により予め設定されたダ
イヤフラムの張力と複り合うようになることにより当該
制御弁が元の位置に戻されて上記作動流体のピストン内
の圧力室への導入を停止し、ピストン村を所要の設定位
置に位置決めするようになつている。

しかし、このようなシリンダにおいてはダイヤフラム装
置の張力を設定する構造が複雑となり、また、ばね力と
ダイヤフラムの張力の均り合いによる制御弁のフィード
バック操作は、当該制御弁のばたつきを生じさせること
があるので好ましくない。

更に、この種のシリンダにおいてはピストン村を浮動位
置すなわちシリンダの両方の圧力室をともに貯槽に運通
して、ピストン粁がそれに加えられる力により伸張、引
込みのどちらにも動けるようにしたものはない。本発明
は、上記の点に鑑み、構造が簡単で制御弁のフィードバ
ック操作が円滑に行え、またピストン村を浮動状態にす
ることもできる位暦応動液圧シリンダを提供することを
目的としている。

本発明に係る位暦応敷液圧シリンダは、次の如き基本的
構成を備えている。流体圧力源と流体貯槽とを包含する
液圧系統に使用する位暦応動液圧シリンダにあって、シ
リンダ本体と；シリンダ本体の孔内にその長さ方向で摺
動可能に収容され孔と共働して伸縮可能な圧力室を形成
しかつシリンダ本体の一端部から外部に延びているピス
トン・村組合せ体と；シリンダ本体の前記一端部とは反
対側の端部に装着され圧力室を流体源か貯槽に選択的に
接続するための中立位置のいずれかの側に可動な弁装置
と；弁装置を上記中立位置から上記のいずれかの側に動
かすための選択装置と；弁装置と、ピストン・村組合せ
体とに組合わせられ、選択装置による弁装置の動きに基
づきピストン・村組合せ体が動かされることに応動して
、弁装置を中立位置に戻すためのフィードバック装置で
あって、ピストン・村組合せ体とねじ係合され、それに
より、ピストン・村組合せ体が動くと、その動く量に比
例して回転されるようになされるとともに、該回転の数
に比例した量だけ弁装置が動いて該弁装置が中立位置に
戻るよう弁装置に接続された部村を包含しているフィー
ドバック装置と：シリンダ本体の上記反対側の端部に設
けられ、上記弁装置と上記流体圧力源との間に位置決め
され、上言己選択装置により、弁装置を流体圧力源に接
続する位置と、同弁装置を流体貯槽に接続する位置とに
選択的に位置決めされるようにしたフロート弁と：を有
している位置応動液圧シリンダ。

以上から判るように、本発明ではピストン・村組合せ体
が選択装置により選定された位置に動いた時点で弁装置
をその中立位置に戻すフィードバック装置のフィードバ
ック操作を、前述の従来装置のようにピストン・杵組合
せ体に接続されたばねとダイヤフラム装置との力の均合
いによるのではなく、フィードバック装置の部材とピス
トン・村組合せ体とのねじ係合等に基づき行うようにし
たので、ダイヤフラム装置及びそれに付随する装置の必
要がなく構造が簡単となり、しかも弁装置のばたつきも
なくすることができる。

更に、フロート弁の採用によりピストン・村組合せ体を
浮動状態にすることができる。以下、本発明を添付図面
に示した実施例に基づき詳細に説明する。以下に本発明
の好ましい実施態様について説明するにあたり、シリン
ダの外殻の前端部とは第１図ないし第３図と第６図とか
ら見て左側の端部を意味する。

同様に、シリンダの外殻の後端部とはこれらの図面から
見て右側の端部を意味する。第１図と第２図とを参照す
ると、本発明の位置応動液圧シリンダ１０が示してある
。シリンダ１０は後端部に農耕用トラクタの後部（図示
せず）の如き支持構造体にシリンダを取付ける取付けヨ
ーク１４を有するハウジング１２を包含している。ハウ
ジング１２内には前端部にトラクタにより引かれるすき
（図示せず）の如き端部々材を受けかつ支持するヨーク
１８を有する組合わせのピストン２４と樟１６が摺動可
能に収容されている。ヨーク１８に堅固に取付けた片持
ちアーム２０がハウジング１２と樺１６との間に相対的
な回転運動が生じないようハウジング１２に装着された
ブラケット２１に摺動可能に収容されている。また、ア
ーム２０に表示２３を印刻することにより、ハウジング
１２に相対的な樟１６の位置の視覚表示ができる。第２
図ないし第５図の断面図を参照すると、本発明のシリン
ダの内部の作動部品が示してある。

樟１６にはその後端部に保持装置２２によりピストン２
４が固着されこのピストンはハウジング１２の孔内で摺
動可能で、該孔を第１の圧力室（以下においては単に“
第１の室”とする）２６と第２の圧力室（以下において
は単に“第２の室とする）２８とに分割している。適当
な密封装置３０がこれら室間に流体が漏洩するのを防止
しハウジング１２の前端部は第２の室２８から液圧流体
が漏洩するのを防止する「０」リング３２と樟密封装置
３３とを収容している。第１と第２の室２６，２８のほ
かに、ハウジング１２はまた第２の室２８の後端部にま
で延びた空所３４も包含している。

空所３４は孔３５と貯槽に蓮通した口孔３６とを経て従
来技術の液圧流体系統の貯槽２０２に運適している（第
５図参照）。弁制御口孔３７内には梓１６と軸線方向で
並んで室２６，２８に流入したりそれから流出する流体
の流れを選択的に制御するため制御弁装置すなわち３位
置４方制御弁３８が収容されている。孔３７を画定する
壁には弁３８用の作用口孔を構成する複数の互いに間隔
をあげた環状溝が設けてあり、これらの口孔は第１の口
孔４０、第２の口孔４２、第３の口孔４４として示して
ある。口孔４０は通路４８を介して第１の室２６に蓮通
し、口孔４４は通路４６を介して第２の室２８に運通し
ている（第２図参照）。口孔４２は口孔５０を介して液
圧ポンプの如き遠隔の液圧源２００に接続されている（
第３図、第５図参照）。弁３８はシリンダの長さ方向軸
線に平行な方向に摺動し前進方向では第１のストッパ装
置すなわち孔の底９８Ａにより停止せしめられ後退方向
では第２のストッパ装置すなわち空所の肩部８により停
止せしめられることができる外側の口孔開閉装置５１を
包含している。口孔開閉装置５１には、それと同Ｄ状で
それぞれの側部が溝５３，５５，５７によりそれぞれ画
定された互いに間隔のあげてある環状突部５４，５６が
同心に配置されている。溝５３，５７はそれぞれ口孔３
６にまで延びた通路３６Ａと空所３４とに運通したそれ
ぞれのスロット５９，６１を介して貯槽に蓮適している
。突部５４，５６は中立位置で口孔４０，４４を口孔４
２から遮断するような構造にしてある。口孔開閉装置５
１が後方に運動すると口孔４２，４４間の流体を連絡さ
せ加圧流体が室２８に流入できるようにしまた口孔４０
が溝５３とスロット５９とを介して貯槽に蓮通される。
同様に、口孔開閉装置５１が前進運動すると口孔４２，
４０間を流体連絡させ加圧流体が室２６に流入できるよ
うにしまた口孔４４は溝５７とスロット６１とを介して
貯槽に蓮通させる。接続装置４９が口孔開閉装置５１内
に鞠線方向に収容され内側のオーバトラベル（ｏｖｅｒ
ｔｒａｖｅｌ）装置５２（後に説明する）に接続され、
接続装置４９は口孔開閉装置５１とオーバトラベル装置
５２との間に介在されワツシヤ９２がリング９４、９４
Ａと共轍しワツシャ９２Ａがリング９６，９６Ａと共働
することにより形成される保持装置により保持されたら
せんばね９０を備えている。

これらリングは口孔開閉装置５１とオーバトラベル装置
５２とのそれぞれの端部に設けた溝に位置決めされてい
る。ばね９０のそれぞれの端部はワッシャの１つに衝合
し他方ワッシャは保持リングに衝合している。このよう
に相互に接続することにより口孔開閉装置５１が肩部９
８に衝合し口孔開閉装置の運動が終るまでは口孔開閉装
置５１とオーバトラベル装置５２とが一緒に運動できる
ようにするが、肩部９８に衝合した後はオーバトラベル
装置が空所３４の後壁に衝合するまで運動を続けること
ができる。このオーバトラベル装置の単独の動きは、後
述するように、樟を第２図及び第３図に示す如き最も後
退させた（または引込めた）位置にしたり、当該位暦応
動液圧シリンダをフロート状態にするときに行われる。
前進運動では、口孔開閉装置５１とオーバトラベル装置
５２とは共に孔の底９８Ａにより停止せしめられる。接
続装置４９内に藤線方向に収容された管状のオーバトラ
ベル装置５２は長方形の孔８２を有する閉じた前端部８
０とこの端部から空所３４の後壁に設けた位置決め装置
８８にまで延びるようオーバトラベル装置５２の内部に
差込める偏倍装置すなわち圧縮ばね８６を内部に有する
開放した後端部８４とを包含している。オーバトラベル
装置５２の後端部には内面にねじ山を設けたナット７６
にねじ係合する外側にねじ山を設けた部分が形成されて
いる。

ナット７６は両側に２又状にしたアーム部材６８の耳状
突起７０，７２ぎ摺動可能に突出している２つのスロッ
ト７４Ａ，７４Ｂを有している。アーム部材６８はシー
ル６７を介してハウジング１２にピポツト式に支持され
ているピポット・シャフト６６に固定されシャフトから
ハウジング１２の外部にまで突出している。第１図に示
してあるように選択装置６３の一部分を形成しているク
ランク・アーム６４がハウジング１２の外部でシャフト
６６に固定されアーム部材６８に相対的に固定されてい
る。アーム６４は作業員が操作する制御レバー５８と四
分儀６０とから成る選択装置６３の別の部分と作用的に
接続されている制御ケーブル６２により作動せしめられ
る。ばね８６は、オーバトラベル装置５２のナット７６
を選択装置６３のアーム６８に係合しながら第３図で見
て左方へ偏崎し、それによりシャフト６６及びクランク
・アーム６４を第１図及び第２図で見て反時計方向に偏
筒する。

従って、口孔開閉装置５１とオーバトラベル装置の位置
は、ケーブルを介してばね８６の偏椅力に抗してクラン
ク・アーム６４に加えられる制御レバー５８からの引張
位置決め力によってのみ調節される。樟１６の位置を変
えることが所望の場合には、制御レバー５８を元の位置
から新たな位置に動かすことによりケーブル６２とアー
ム６４とを介してシャフト６６をピボット運動させアー
ム部材６８を運動させることによりナット７６を長さ方
向に運動させる。オーバトラベル装置５２がナット７６
にねじ係合しているので、このオーバトラベル装置は接
続装置４９と口孔開閉装置５１と同様に長さ方向に運動
する。従って、弁３８が長さ方向に運動するに従い、突
部５４，５６は運動方向如何により流体源を口孔４２を
介して口孔４０か４４に運速させ他方他の口孔を溝５３
か５７を介して貯槽に蓮通させそれにより樟１６を新ら
しい位置に向け前進または後退させるよう運動する。樺
１６を大きく後退させるように（例えば樺１６を第２図
に示すような最も後退させた位置にするように）制御レ
バー５８を動かすと、開閉装置５１はその環状突部５４
が口孔４２を閉塞する前に肩部９８に係合して停止され
、オーバトラベル装置５２のみが（援続装置のばね４９
を圧縮しながら）レバー５８によって動かされる選択装
置のアーム６９とともに後方（右方）に動かされる。本
発明では、次に述べる通り、フィードバック装置１００
を用いて、禅１６が所望の位置にきた時点で開閉装置５
１を中立位置（口孔４２を口孔４０，４２から遮断して
禅１６の伸縮を停止する位鷹）に戻すが、上記のように
オーバトラベル装置５２を大きく後退すれば、開閉装置
５１を中立位置に戻すためには、オーバトラベル装置を
後退した距離だけ前方に戻さねばならず、従って、その
分だけ樟を大きく後退することができる。もし、オーバ
トラベル装置が開閉装置５１と一体であるならば、開閉
装置５１をその突部５４が口孔を閉塞しない程度に動か
し、樺が少し後退して開閉装置が中立位置に戻った時点
で、再び開閉装置５１を後退するというような作業を繰
り返さねばならないことになる。いま述べた通り、樺１
６が一度び所望位置にされると、流体源は蓮通を絶たれ
る必要があり、このことは室２６と孔３７との間でハウ
ジング１２に設けた密封「０」リング９９を備えるジャ
ーナル１０２に回転可能に支持されたフィードバック装
置１００により自動的に行われる。

フィードバック装置１００はジャーナル１０２の前方に
樟１６に支持された起動装置すなわちピン１０６にねじ
係合するねじ状部分１０４を有している。保持装置すな
わちスナップ・リング１０３がフィードバック装置１０
０の長さ方向の前進運動を防止しまたフィードバック装
置１００の長さ方向運動とスラストとを防止するためス
ラスト・ワッシャ１０１を加えることができる。フィー
ドバック装置１００はまたジャーナル１０２の後方にオ
ーバトラベル装置５２の端部８０に設けた長円形の孔８
２に対応する形状を有しこの孔を貫通している突出した
旋回支軸１０８を包含している。つて、フィードバック
装置１００が回転運動するとオーバトラベル装置５２を
回転運動させる。ナット７６が部村６８により非回転に
保持されているので、ねじ係合により弁３８を中立位置
に戻すよう長さ方向に運動させる。フィードバック装置
１００を設けることにより、シリンダ１０は作業員の指
令信号に完全に位暦応動する。

実際に、制御レバー５８の位置が樟１６の位置を表示し
それに正比例する。更に、シリンダ１川ま室２６，２８
間で生じる流体の洩れによるピストン２４及び村１６の
位置の変化を自動的に補正する。すなわち、そのような
流体の洩れが生じると樺１６の位置が変化し、従ってフ
ィードバック装置１００を回転させ、それにより弁３８
が上述のフィードバック作用と同様に軸線方向（長さ方
向）で運動し、洩れによる位置の変化を補正するために
必要に応じて適当な口孔４０，４２を流体源が貯槽に蓮
通させる。例えば、第２図に示す状態において第２の室
２８から第１の室２６に流体が洩れたとすると梓１６は
左方すなわち前方へ動く。それによってフィードバック
装置１００は回転され、弁３８を、上述のフィードバッ
ク装置の説明からも判るように、右方すなわち後方へ動
かし、それにより第１の室２６を貯槽に、また、第２の
室２８を流体源に運通する。それにより、禅は元の位置
に向けて右方すなわち後方に向けて動かされる。樟が元
の位置に戻るに従ってフィードバック装置１００が上記
とは反対の方向に回転されて弁３８を中立位置に戻す。
更にまた、フィードバック装置１００は圧力規制弁１１
４と併用されるとシリンダー川こ梶１６に一定した出力
荷重をかけさせ、事実、シリンダー０は樟１６がどの位
置にあっても一定した力の発生器となる。フロート弁装
置すなわちフロート弁１１０（第３図）を加えると、シ
リンダー０を両方の室２６，２８が共に貯槽に蓮通され
る自由に浮動する状態にすることができ、従って、樺１
６はそれに外部の力をかけることにより自由に前進また
は後退せしめることができる。

フロート弁１１０は第４図と第５図との断面図から判る
ように口孔５０，４２間に差込むことができ通路３６Ａ
により貯槽に接続された弁□孔１１２内に摺動可能に収
容され更にまた偏橋装置すなわちばね１２２により部材
６８に圧接せしめられてそれと共に運動する。フロート
弁１１川ま両端が突起１１８，１１８ａにより画定され
た環状溝１１６と、孔１１２及び空所３４間を蓮通させ
る内側通路１１９とを有している。環状溝１１６は互い
に長さ方向でずれている口孔４２，５０間を流体達通さ
せるが、制御レバー５８が樟１６の最も後退した位置（
すなわち、制御レバーによって動かされるアーム６８が
第３図となる位置）を越えて動かされ、アーム６８によ
りオーバトラベル装置５２のナット７６が空所３４の後
壁に衛合するまで動かされると、フロート弁１１０は突
起１１８が口孔５０，４２間の蓮通を絶ち口孔４２が口
孔１１２と横孔３６Ａを介して貯槽に運遍するようにす
る。この場合、口孔開閉装置５１は肩部９８と係合する
位置となっており、口孔４０を溝５３に接続しているの
で、この位置では、両室２６，２８が貯槽に運通し梓１
６に外部の力をかけることにより梓１６を自由に調節で
きるようにする。本発明のシリンダは制御レバー５８を
位置決めすることにより作業員が樺１６を後退または前
進させることが所望の長さを選択することにより作動が
開始する。

制御レバー５８がこのように運動することによりシャフ
ト６６をピボット運動させまた部材６８を弧を画いて運
動させ耳状突起７０，７２にナット７６を押付けさせそ
れによりナットは弁３８と同様に前進または後退方向に
運動する。弁３８がこのように運動すると加圧流体が流
体源から室２６か２８に流れるようにさせ他方の室の流
体は貯槽に排出される。樺１６が前進または後退するに
従いフィードバック装置１００は回転し始めて弁３８を
回転させナット７６にねじ係合したりそれから離れたり
させ従ってナット７６に相対的に長さ方向に運動させる
。梓１６がその所望の位置に達すると、弁装置３８は中
立位置になるに十分な距離長さ方向に運動せしめられ口
孔４０，４４は流体源に接続された口孔４２から遮断さ
れるようになる。作業員がシリンダを浮動位置にするこ
とを所望する場合には、作業員は制御レバー５８を回動
して、アーム６８を最大樟後退位置（第２図及び第３図
に示す位置）よりも後退させて空所３４の後壁に衛合す
る位置とする。

上述のように、このようにすることにより、第１及び第
２の室２６，２８は共に貯槽に蓮通され、従って禅１６
はそれを引張るか押すことによりハウジング１２に相対
的に自由に運動せしめられる。第６図は別の実施例を示
しており、この実施例では上述した実施例におけるオ−
バトラベル装置５２及び接続装置５１が設けられていな
い。

従って、この装置においては、弁３８Ａが肩部９８に係
合するよう後退させられた状態で（図示しない）フロー
ト弁が口孔４２を流体源から遮断して貯槽と蓮適するよ
うにし、フローティング状態を形成する。従ってまた、
この装置において樟１６を後退させる場合に、弁３８Ａ
を最も後退させる位置は該弁３８Ａが肩部９８に衝合す
るより前方の位置に設定される。従って、以上前記した
目的を十分に達成する位層応動液圧シリンダについて説
明した。

本発明を特定の実施態様について説明したが、以上の説
明に照してこの実施態様に種々の変更および変形を加え
ることのできるということは当業者には理解できよう。
従って、このように変更および変形を加えたものも前記
した特許請求の範囲に含まれるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る位暦応動液圧シリンダの側面図、
第２図は本発明に係る位置応動液圧シリンダの断面図で
あり、樺が最も後退された位置にあり、且つ、該樟の位
置を制御する制御弁が中立位置に戻されている状態を示
す図、第３図は第２図の３一３線に沿い切断して示した
本発明の液圧シリンダの一部分の断面図、第４図は第２
図の４一４線に沿い切断して示した本発明の液圧シリン
ダの断面図、第５図は第３図の５−５線に沿い切断して
本発明の一体の弁の口孔と本発明のシリンダを使用でき
る液圧系統とを示す断面図、第６図は本発明の変形例の
実施態様を示す第３図に似たたた断面部分図である。 １０・・・シリンダ、１２・・・本体、１６・・・樟、
２４…ピストン、２６，２８・・・室、５１・・・弁開
閉装置、６３・・・選択装置、１００・・・フィードバ
ック装置。 Ｆ・Ｇ．４ ＦＩＧ．６ ○ 山 Ｎ ○ 止 め ○ Ｕ ＦＩＧ．５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流体圧力源と流体貯槽とを包含する液圧系統に使用
   する位置応動液圧シリンダにあつて、シリンダ本体と；
   シリンダ本体の孔内にその長さ方向で摺動可能に収容さ
   れ孔と共働して伸縮可能な圧力室を形成しかつシリンダ
   本体の一端部から外部に延びているピストン・杆組合せ
   体と；シリンダ本体の前記一端部とは反対側の端部に装
   着され圧力室を流体源か貯槽に選択的に接続するため中
   立位置のいずれかの側に可動な弁装置と；弁装置を上記
   中立位置から上記のいずれかの側に動かすための選択装
   置と；弁装置と、ピストン・杆組合せ体とに組合わせら
   れ、選択装置による弁装置の動きに基づきピストン・杆
   組合せ体が動かされることに応動して、弁装置を中立位
   置に戻すためのフイードバツク装置であつて、ピストン
   ・杆組合せ体とねじ係合され、それにより、ピストン・
   杆組合せ体が動くと、その動く量に比列して回転される
   ようになされるとともに、該回転の数に比列した量だけ
   弁装置が動いて該弁装置が中立位置に戻るよう弁装置に
   接続された部材を包含しているフイードバツク装置と；
   シリンダ本体の上記反対側の端に設けられ、上記弁装置
   と上記流体圧力源との間に位置決めされ、上記選択装置
   により、弁装置を流体圧力源に接続する位置と、同弁装
   置を流体貯槽に接続する位置とに選択的に位置決めされ
   るようにしたフロート弁と；を有している位置応動液圧
   シリンダ。