JPS626324Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、シリンダのストロークエンドにおい
て、限られたスペースで３段階のクツシヨン作用
を行ないうるようにしたシリンダ装置に関するも
のである。

一般に、シリンダ装置は重量物を動かすもので
あるが、急速に動かすと大きな慣性エネルギが生
じ、それがシリンダ装置のロツドを介してピスト
ンに伝わる。慣性エネルギによつて生じた力はス
トロークエンドにおいて吸収しなくてはならない
が、この力を十分に吸収しえないときにはシリン
ダ装置を破損する恐れがある。そこで、この種の
シリンダ装置にはピストンがストロークエンドに
おいてシリンダカバーに接触する前に慣性エネル
ギの大部分を吸収するためにシリンダカバーにク
ツシヨン装置が設けられている。

従来、この種のクツシヨン装置を備えたシリン
ダ装置として第１図乃至第３図に示すものが知ら
れている。即ち、図面においてシリンダ１の端面
にはヘツドカバー２とロツドカバー３とからなる
シリンダカバーが設けられている。ヘツドカバー
２には後述のクツシヨン部材が嵌入する穴４、該
穴４と同軸でかつ該穴４よりも大径の通路５、該
通路５と連通する給排ポート６が形成され、同様
にロツドカバー３にも穴７、通路８、給排ボート
９が形成されている。前記ロツドカバー３にはロ
ツド１０が摺動可能に案内され、該ロツド１０に
はシリンダ１内を油室Ａ，Ｂに画成するピストン
１１がロツクナツト１２により固着して設けら
れ、該ピストン１１はシリンダ１内に摺動可能に
挿嵌されている。ピストン１１のヘツドカバー２
側端面にはロツクナツト１２を介してクツシヨン
部材１３が設けられ、またピストン１１のロツド
カバー３側端面には該ピストン１１に接して他の
クツシヨン部材１４が設けられている。ここで、
クツシヨン部材１３，１４はロツド１０、ピスト
ン１１等と一体加工されたクツシヨンプランジ
ヤ、または同心性確保のため、ロツド１０に挿嵌
されたゴムリングの外周に嵌着されたクツシヨン
リング等が用いられる。

このような従来技術によるシリンダ装置におい
て、例えば給排ポート９から通路８、穴７を介し
て油室Ｂに圧油が供給されると、ピストン１１は
縮小行程となつて高速で図中右方に変位し、クツ
シヨン行程に入り、クツシヨン部材１３は穴４に
嵌入する。この際、クツシヨン部材１３はテーパ
状となつているから、穴４に嵌入するにしたがつ
て油室Ａ内が高圧となり、ピストン１１に対する
抵抗となると共に、穴４の内周面と、クツシヨン
部材１３の外周面との間の環状絞り通路の通路面
積が絞られ、この絞り通路を流れる油液の流動抵
抗によつてピストン１１にクツシヨン作用を与え
る。一方、給排ポート６から、通路５、穴４を介
して油室Ａに圧油が供給され、ピストン１１が伸
長行程となつて図中左方に変位し、クツシヨン部
材１４が穴７に嵌入するときも、前述と同様にし
てクツシヨン作用を与える。

しかし、このようにして構成される従来技術に
よるシリンダ装置においては、幾多の欠点があつ
た。即ち、第１にクツシヨン作用の大きさはクツ
シヨン部材１３の円筒部長さＬ_cと穴４の絞り通
路長さＬ_sとの関係で定まり、クツシヨン作用を
大きくするには前記Ｌ_c，Ｌ_sの距離を長くしなく
てはならず、シリンダ全体の長さが大となつてし
まう欠点があつた。逆に、限られた長さのシリン
ダではクツシヨン作用を犠牲にしなくてはならな
い欠点があつた。第２に、従来技術によるクツシ
ヨン特性は第３図中の曲線イに示す如く１段階の
クツシヨン特性で、所定の減速が行なわれた後は
クツシヨン行程内においてもクツシヨン作用は行
なわれず、ストロークエンドにおいてピストン１
１がシリンダカバーに衝突して該ピストン１１が
停止するものであるため、シリンダカバー２の加
速度特性は第３図中の曲線ロに示す如くストロー
クエンドで極めて加速度を示す。即ち、第３図か
ら明らかなように、従来技術によるクツシヨン装
置においてはシリンダカバーが慣性エネルギを吸
収することとなり、ひいてはシリンダ装置を早期
に破損する原因となる欠点があつた。第３に、ヘ
ツドカバー２には軸方向に穴４と、該穴４と接す
る通路５と、該通路５から半径方向に延びる給排
ポート６とが形成されているため、ヘツドカバー
２の軸方向長さが長くなつてしまう欠点があつ
た。また、ロツドカバー３についても同様の欠点
があつた。第４に、クツシヨン作用を与える位置
は穴４の内周面と、クツシヨン部材１３の外周面
との間の環状絞り通路のみであるため、該環状絞
り通路のクリアランス、油液の粘性がクツシヨン
性能に大きな影響を及ぼしてしまう欠点があつ
た。第５に、上記第４の欠点を除去し環状絞り通
路の同心性を維持するため、加工精度、組立精度
を高めなくてはならない欠点があつた。

本考案はこのような従来技術によるシリンダ装
置の問題点に鑑みなされたもので、クツシヨン部
材がクツシヨン室に嵌入するクツシヨン行程で３
段階のクツシヨン作用を与えることにより、ピス
トンの変位による慣性エネルギを確実に吸収し、
該ピストンを減速しうるようにしたシリンダ装置
を提供することにある。

上記問題点を解決するために、本考案は、シリ
ンダと、該シリンダ内に摺動可能に設けられ、該
シリンダ外に突出したロツドを有するピストン
と、該ピストンの端面に接してまたはその近傍に
設けられた円筒部を有すると共に、該円筒部の先
端に所定のテーパ角αをもつて形成されたテーパ
部を有するクツシヨン部材と、前記シリンダを施
蓋するシリンダカバーの少なくとも一側に設けら
れ、前記クツシヨン部材の円筒部とほぼ等しい長
さをもつた円筒穴を有すると共に、該円筒穴の奥
所に位置して前記テーパ部のテーパ角αより大な
るテーパ角βをもつて形成され該テーパ部が嵌入
可能なテーパ穴を有する有底状のクツシヨン室
と、該クツシヨン室の円筒穴とテーパ穴との境界
部を片寄せて該円筒穴の内周面に開口させた給排
ポートとを備え、前記クツシヨン室内にクツシヨ
ン部材が進入するとき、該クツシヨン部材が所定
ストローク変位するまで円筒穴内周面と円筒部外
周面との間で絞り通路を形成し、前記クツシヨン
部材が所定ストローク変位した後該クツシヨン部
材の変位に伴ない円筒部によつて前記給排ポート
の開口面積を徐々に絞り、さらに前記円筒部が給
排ポートを閉塞した後前記テーパ部がテーパ穴に
嵌入することによつて該テーパ穴内に背圧室を形
成することにより、３段階のクツシヨン作用を与
えるように構成したことにある。

このように構成することにより、クツシヨン部
材がクツシヨン室に進入するとき、円筒穴内周面
と円筒部外周面との間で形成される絞り通路を油
液が流れるときに第１段階のクツシヨン作用を発
揮し、クツシヨン部材がさらに変位して円筒部が
給排ポートの開口面積を徐々に絞つていき、これ
を完全に閉塞するまでの間に第２段階のクツシヨ
ン作用を発揮し、さらに給排ポートが完全に閉塞
された後にテーパ部がテーパ穴に嵌入するとき該
テーパ穴内に形成される背圧室の圧力を高め、該
背圧室からテーパ部先端とテーパ穴との間の環状
オリフイス絞りを介して流出する油液の抵抗力に
よつて第３段階のクツシヨン作用を発揮する。

以下、本考案の実施例を第４図乃至第８図に基
づき詳細に説明する。

まず、第４図乃至第７図は本考案の第１の実施
例を示し、前述したものと同一構成要素には同一
符号を付し、その説明を省略するに、２１はピス
トン１１のヘツドカバー２側端面にロツクナツト
１２を介して設けられたクツシヨン部材で、該ク
ツシヨン部材２１は外周面が軸線方向に円筒状と
なつた円筒部２１Ａと、該円筒部２１Ａの先端に
形成され外周面が所定のテーパ角αを有するテー
パ状円錐面となつたテーパ部２１Ｂとから構成さ
れる。また、２２はヘツドカバー２に形成され前
記クツシヨン部材２１が嵌入する有底状のクツシ
ヨン室を示し、該クツシヨン室２２は内周面が円
筒状となつた円筒穴２２Ａと、該円筒穴２２Ａの
奥所に位置し内周面が前記テーパ部２１Ｂのテー
パ角αより大なる所定のテーパ角βを有するテー
パ状の截頭円錐面となつたテーパ穴２２Ｂとから
形成される。そして、前記円筒部２１Ａの長さＬ
_cは円筒穴２２Ａの長さＬ_tとほぼ等しい長さに形
成され、またクツシヨン部材２１がクツシヨン室
２２に嵌入するとき、円筒部２１Ａ外周面と円筒
穴２２Ａ内周面との間には円環状の絞り通路Ｃが
長さＬ_sにわたつて形成される（第５図参照）。

また、円筒穴２２Ａにはテーパ穴２２Ｂとの境
界部２３側に片寄せて給排ポート２４が開口し、
該給排ポート２４はクツシヨン部材２１がクツシ
ヨン室２２に絞り通路長さＬ_sだけ進入した後、
該クツシヨン部材２１の変位に従つて徐々に開口
面積が絞られるように構成されている。

さらに、クツシヨン部材２１の円筒部２１Ａが
給排ポート２４を閉塞した後、該クツシヨン部材
２１のテーパ部２１Ｂとクツシヨン室２２のテー
パ穴２２Ｂとの間に背圧室２５が形成され（第５
図参照）、該背圧室２５はテーパ部２１Ｂの外周
面とテーパ穴２２Ｂの内周面との間に形成される
環状の絞り通路Ｄを介して給排ポート２４と連通
している。従つて、ピストン１１がストロークエ
ンドに近づいて給排ポート２４を閉塞したとき、
背圧室２５に発生する高圧流体によつて該ピスト
ン１１のストロークに対して抵抗を与えると共
に、絞り通路Ｄを介して背圧室２５から給排ポー
ト２４に流れる油液によつてクツシヨン作用が与
えられる。

このように構成されるシリンダ装置において、
従来技術のものと同様にロツドカバー３側の給排
ポート９に圧油が供給されると、ピストン１１は
図中右方に変位して縮小行程となる。クツシヨン
部材２１の円筒部２１Ａがクツシヨン室２２に嵌
入すると同時に油室Ａから給排ポート２４に流れ
る油液の流れが絞り通路Ｃによつて絞られ、この
際の油液の流動抵抗によつて減衰力を発生し、ク
ツシヨン作用が開始される。さらにクツシヨン部
材２１がクツシヨン室２２内に向け進入するに従
つて流動抵抗が増大し、ピストン１１の減速は大
となる。クツシヨン部材２１の円筒部２１Ａが絞
り通路長さＬ_sだけストロークする間減速が継続
する。

次に、前述の状態からさらにクツシヨン部材２
１が変位すると、円筒部２１Ａによつて給排ポー
ト２４の開口面積が徐々に絞られ、テーパ部２２
Ｂとの境界部２３に到達すると開口面積は零とな
る。この間、油液の流動抵抗はさらに増大し、ピ
ストン１１の減速も増大する。

さらに、第５図に示す如く、ピストン１１がス
トロークエンドに近づいてクツシヨン部材２１の
テーパ部２１Ｂがテーパ室２２Ｂに嵌入すると、
テーパ穴２２Ｂ内には背圧室２５が形成され、該
背圧室２５は密閉室状態となつて背圧を発生し、
ピストン１１に対する抵抗になつて減速はさらに
増大する。同時に、背圧室２５内の油液は絞り通
路Ｄを介して給排ポート２４から排出されるとき
の抵抗力によつてクツシヨン作用が与えられる。
このとき、絞り通路Ｄはオリフイス絞りと考える
ことができるから、油液の粘度、油温の影響を受
けることがなく、クツシヨン作用を与えることが
できる。特に、テーパ部２１Ｂのテーパ角αより
もテーパ穴２２Ｂのテーパ角βの方を大とするこ
とによつて薄刃オリフイスを構成することがで
き、前述の効果はさらに大である。

以上の点から、ピストン１１の速度と変位との
関係およびヘツドカバー２の加速度は第６図のよ
うに表わされ、また各室の圧力と変位との関係は
第７図のように表わされる。即ち、第６図におい
て曲線ハはクツシヨン特性線図を示し、点Ｑはク
ツシヨン作用の開始時点、点Ｒは円筒部２１Ａが
給排ポート２４の閉塞を開始する時点、点Ｓは円
筒部２１Ａが長さＬ_c≒Ｌ_tだけ進入して給排ポー
ト２４を閉塞し、背圧室２５の形成を開始する時
点、点Ｔはピストン１１がストロークエンドとな
つた位置を示し、一方曲線ニはヘツドカバー２の
加速度特性を示す。また、第７図においてP₁は油
室Ｂ内圧力、P₂は油室Ａ内圧力、P₃は背圧室２５
内圧力、P₄は給排ポート２４の圧力を示す（P₂，
P₃，P₄については第４図、第５図参照）。そして
区間QRは油室Ａ内圧力P₂が徐々に高まつて抵抗
を与えると共に絞り通路Ｃによつてピストン１１
が減速される第１段階のクツシヨン特性を示し、
区間RSは前記クツシヨン行程に加えて給排ポー
ト２４が徐々に絞られることによつてピストン１
１が減速される第２段階のクツシヨン特性を示
し、さらに区間STは給排ポート２４が絞られた
後背圧室２５に背圧P₃が発生すると共に絞り通路
Ｄを介して給排ポート２４から排出されるときの
抵抗力により、ピストン１１がスムーズに停止す
る第３段階のクツシヨン特性を示す。これ故、前
述した従来技術によるこの種のクツシヨン装置の
如く１段階のものと比較して３段階による良好な
クツシヨン特性を得ることができる。また、ヘツ
ドカバー２の加速度特性は曲線ニに示すように殆
んど変化がなく、何ら衝撃を与えることがない。

一方、前述の説明はヘツドカバー２側にクツシ
ヨン装置を設けた場合について述べたが、第８図
に示すようにロツドカバー３側に設けてもよいも
のである。即ち、第８図においてピストン１１の
ロツドカバー３側には該ピストン１１に接してク
ツシヨン部材３１が設けられ、該クツシヨン部材
３１は円筒部３１Ａとテーパ部３１Ｂとから形成
される。また、ロツドカバー３には前記クツシヨ
ン部材３１が嵌入するクツシヨン室３２が形成さ
れ、該クツシヨン室３２は円筒穴３２Ａとテーパ
穴３２Ｂとからなる。ここで、クツシヨン部材３
１の円筒部３１Ａの長さＬ_cは該円筒穴３２Ａの
長さＬ_tとほぼ等しい長さに形成されている。さ
らに、円筒穴３２Ａにはテーパ穴３２Ｂとの境界
部３３Ａ側に片寄せて給排ポート３４が開口して
いる。

従つて、油室Ａに圧油が供給され、ピストン１
１が伸長行程となつて図中左方に変位し、クツシ
ヨン部材３１がクツシヨン室３２に嵌入したとき
も、第６図に示す特性と同様に３段階のクツシヨ
ン特性を与えることができる。その他の作動につ
いては前述した縮小行程の場合と変わるところが
ないので省略する。

本考案に係るシリンダ装置は以上詳細に述べた
如くであつて、下記各項の効果を奏する。

クツシヨン部材がクツシヨン室に嵌入すると
き、絞り通路による第１段階のクツシヨン作用
と、給排ポートの開口面積を絞つていく第２段
階のクツシヨン作用と、クツシヨン部材のテー
パ部がクツシヨン室のテーパ穴に進入するとき
背圧室を形成することによる第３段階のクツシ
ヨン作用とによつて、多段的にクツシヨン特性
を与えることができるから、従来技術のように
１段階のものと比較してピストンを滑らかに減
速させることができる。

ピストンは滑らかに減速されるから、従来技
術の如くストロークエンドでピストンがシリン
ダカバーに衝突することがなく、また第６図に
示す如くシリンダカバーの加速度特性は殆んど
変化しない。従つて、シリンダカバーやピスト
ンを破損する恐れがなく、ひいてはピストン装
置の寿命を延すことができる。

クツシヨン部材の円筒部長さＬ_cとクツシヨ
ン室の円筒穴長さＬ_tをほぼ等しい長さとし、
該円筒穴にはテーパ穴側に片寄せて給排ポート
を形成したから、第１段階のクツシヨン作用を
与える絞り通路長さＬ_sを短かくすることが可
能となる。従つて、クツシヨン行程に入つたと
きピストンによつて画成される油室内の押込み
圧を低くすることができるから、クツシヨン作
用開始時の衝撃感を弱めることができる。

クツシヨン部材のテーパ部がクツシヨン室の
テーパ穴に嵌入するとき、絞り通路はオリフイ
ス絞りとして作用するから、粘度、油温の影響
を受けることなく、ピストン速度を滑らかに安
定して減速することができ、しかも背圧室に高
圧な背圧が発生するので、油室ＡまたはＢ内の
圧力が低い場合であつても、ストロークエンド
において十分なクツシヨン効果を得ることがで
きる。

従来技術によるシリンダカバーと外形寸法を
変えることなく、より大きなクツシヨン効果を
与えることができ、またシリンダカバーの軸方
向寸法を短かくすることができる。

クツシヨン効果を大きくすることができるか
ら、従来技術のように同心性を高める必要がな
く、従つて加工精度、組立精度を低下させるこ
とができ、加工工数も低減させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は従来技術によるシリンダ装
置を示し、第１図はその全体構成を示す縦断面
図、第２図は半断面とした第１図の部分拡大図、
第３図はクツシヨン特性およびシリンダカバーの
加速度特性を示す線図、第４図乃至第７図は本考
案の第１の実施例を示し、第４図および第５図は
それぞれ異なる作動状態を示すヘツドカバー側の
部分縦断面図、第６図はクツシヨン特性およびシ
リンダカバーの加速度特性を示す線図、第７図は
各室の圧力特性を示す線図、第８図は本考案の第
２の実施例を示すロツドカバー側の部分縦断面図
である。 １……シリンダ、２……ヘツドカバー、３……
ロツドカバー、１０……ロツド、１１……ピスト
ン、２１，３２……クツシヨン部材、２１Ａ，３
１Ａ……円筒部、２１Ｂ，３１Ｂ……テーパ部、
２２，３２……クツシヨン室、２２Ａ，３２Ａ…
…円筒穴、２２Ｂ，３２Ｂ……テーパ穴、２３，
３３……境界部、２４，３４……給排ポート、
Ａ，Ｂ……油室。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダと、該シリンダ内に摺動可能に設けら
   れ、該シリンダ外に突出したロツドを有するピス
   トンと、該ピストンの端面に接してまたはその近
   傍に設けられた円筒部を有すると共に、該円筒部
   の先端に所定のテーパ角αをもつて形成されたテ
   ーパ部を有するクツシヨン部材と、前記シリンダ
   を施蓋するシリンダカバーの少なくとも一側に設
   けられ、前記クツシヨン部材の円筒部とほぼ等し
   い長さと該円筒部が嵌入するときその外周面との
   間で絞り通路の形成が可能な穴径とをもつた円筒
   穴を有すると共に、該円筒穴の奥所に位置して前
   記テーパ部のテーパ角αより大なるテーパ角βを
   もつて形成され該テーパ部が嵌入するとき内部に
   背圧室の形成が可能なテーパ穴を有する有底状の
   クツシヨン室と、該クツシヨン室の円筒穴とテー
   パ穴との境界部に片寄せて該円筒穴の内周面に開
   口し前記円筒部の嵌入によつて徐々に開口面積が
   絞られる給排ポートとから構成してなるシリンダ
   装置。