(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダに摺動自由なピストンによりシリンダ室を画成し、このピストンと連結したピストンロッドにクッションリングを装着し、このクッションリングがピストンロッドのストロークエンド付近において嵌合する嵌入孔をシリンダ側に設け、シリンダ室は嵌入孔を経由してシリンダポートと連通するようにした流体圧シリンダのクッション装置において、前記クッションリングの内周面とピストンロッドの外周面との間にシリンダ室と連通する所定の間隙を設け、クッションリングと嵌入孔との嵌合隙間には前記シリンダ室と連通する導圧間隙を形成し、クッションリングの内周にはシールリングが配設され、このシールリングはシリンダ室の圧力が上昇したときにピストンロッド外周面との間隙を途中で遮断し、かつシリンダ室の圧力が低下したときに開放してシリンダポートと連通させ、前記シールリングは導圧間隙の先端とほぼ同位置においてクッションリングの内周面に配置されることを特徴とする流体圧シリンダのクッション装置。
【請求項２】
前記導圧間隙はクッションリング外周面に小径部を設けて形成する請求項１に記載の流体圧シリンダのクッション装置。
【請求項３】
前記導圧間隙はクッションリングの外周面にテーパ部を設けて形成する請求項１に記載の流体圧シリンダのクッション装置。
【請求項４】
前記導圧間隙は嵌入孔の内周面に拡径部を設けて形成する請求項１に記載の流体圧シリンダのクッション装置。
【請求項５】
前記導圧間隙はストロークエンドに達したときにもポートと連通しないようになっている請求項１に記載の流体圧シリンダのクッション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は流体圧シリンダのストロークエンドで制動をかけるクッション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、流体圧シリンダのフローティング型のクッション装置として、例えば実開昭６３−２４４０９号公報に開示されたものがある。
【０００３】
これは、図６にも示すように、シリンダ１にはピストン２が摺動自由に挿入され、その左右にシリンダ室３ａと３ｂを画成している。ピストン２に連結したピストンロッド４は、シリンダ１の端部のシリンダヘッド５を摺動自由に貫通し、この貫通部には軸受６とシール７とが並列に設けられる。
【０００４】
シリンダ１のシリンダ室３ａと連通してシリンダヘッド５にはポート８が形成され、このポート８から作動油がシリンダ室３ａに流入または流出する。
【０００５】
そして、このシリンダ１にあっては、ピストンロッド４が伸側に作動時に、そのストロークエンドに到達する付近で、ピストン２のシリンダヘッド５への機械的な衝突を防止するため、ピストンロッド４の油圧クッション効かすようになっている。
【０００６】
このため、ピストンロッド４にはピストン２に隣接してクッションリング１０が配設され、このクッションリング１０はストロークエンド付近でシリンダヘッド５の嵌入孔１１に嵌合し、収縮するシリンダ室３ａに作動油を封じ込め、その発生圧力（クッション圧力）によりピストン２の移動にブレーキをかけ、油圧的にクッション作用を生じるようになっている。
【０００７】
詳細には、図７にもあるように、嵌入孔１１の内周に摺接するクッションリング１０は、ピストンロッド４の段差部１２とピストン２との間に挟み込まれ、その両端面には縦溝１０ａと１０ｂが形成され、またピストンロッド４の外周との間には所定の間隙１４が形成される。
【０００８】
また、ピストンロッド４には環状溝１５が形成され、この環状溝１５にシールリング１３が配置される。このシールリング１３の幅は環状溝１５の幅よりも狭く、またシリンダ室３ａ側の側面には縦溝１３ａが形成されると共に、シールリング１３の外周はクッションリング１０の内周に密着し、その内周は環状溝１５の溝底とは所定の間隙を保持している。
【０００９】
したがって、ピストンロッド４の伸側作動時に、ピストン２がストロークエンド付近に到達すると、クッションリング１０が嵌入孔１１に侵入し、これにより収縮していくシリンダ室３ａからの作動油は、クッションリング１０と嵌入孔１１との微小な嵌合隙間を経由して絞り込まれるため、シリンダ室３ａには高いクッション圧力が発生し、ピストン２の移動に対して大きな制動力がかかり、ピストン２が機械的にシリンダヘッド５の内壁に衝突するのを防止する。
【００１０】
なお、このとき、シリンダ室３ａからクッションリング１０の縦溝１０ｂ、クッションリング１０とピストンロッド４との間隙１４に流れ込む作動油は、シールリング１３がシリンダ室３ａの圧力により、図中左側に押し付けられ、間隙１４を途中で遮断するため、クッションリング１０の内周側から逃げることはできない。
【００１１】
他方、ストロークエンドから逆方向にピストンロッド４が移動するとき、つまりポート８から作動油を供給するときは、嵌入孔１１にクッションリング１０が嵌合しているため、作動油の圧力によりシールリング１３を図中右側に押圧し、環状溝１５の側面との間に隙間ができる。このため、クッションリング１０の左側の縦溝１０ａ、内周の間隙１４、シールリング１３の隙間、縦溝１３ａ、内周の間隙１４、右側の縦溝１０ｂを経由して、ポート８とシリンダ室３ａとが連通し、作動油の流入を許容するため、これが吸込チェック弁として機能し、クッションリング１０が嵌入孔１１から抜け出すまでの間も、シリンダ室３ａがスムーズに拡大していく。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のクッション装置にあっては、ピストンロッド４の伸び切り付近で、図７のように、クッションリング１０が嵌入孔１１に侵入したとき、シリンダ室３の内部には高いクッション圧力が発生するが、クッションリング１０と嵌入孔１１との嵌合隙間に作用する圧力は、低圧のポート８側において最も低く、シリンダ室３ａ側において最も高くなる圧力勾配をもつ。
【００１３】
これに対して、クッションリング１０の内周側については、シールリング１３で遮断される位置までは、間隙１４の間隔もほぼ一定で、上記嵌合隙間に比較して大きいため、ほぼシリンダ室３ａの内圧と同じ圧力が均等に分布する。
【００１４】
したがって、クッションリング１０にかかる内周面と外周面の圧力が相違し、受圧面積そのものは、シールリング１３により途中で遮断されるため内周面の方が小さいが、平均圧力がはるかに大きいことから、この圧力差によりクッションリング１０は拡径方向に変形（膨張）する。
【００１５】
このため、とくにクッション行程の途中から後期にかけて、クッションリング１０の拡径に伴い嵌入孔１１に強く食い込み、収縮するシリンダ室３ａの密封度が高まり、シリンダ室３ａのクッション圧力が急激に上昇する。
【００１６】
この結果、ピストンロッド４の伸び切り付近でクッション作用が急激に強くなりすぎ、衝撃が発生するという問題があった。また、クッションリング１０と嵌入孔１１との間でのカジリや摩耗も大きく、クッション特性の安定性が損なわれる。
【００１７】
本発明はクッションリングの内外周面にかかる圧力差を無くすことより、その変形を防止し、安定したクッション特性を発揮させることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、シリンダに摺動自由なピストンによりシリンダ室を画成し、このピストンと連結したピストンロッドにクッションリングを装着し、このクッションリングがピストンロッドのストロークエンド付近において嵌合する嵌入孔をシリンダ側に設け、シリンダ室は嵌入孔を経由してシリンダポートと連通するようにした流体圧シリンダのクッション装置において、前記クッションリングの内周面とピストンロッドの外周面との間にシリンダ室と連通する所定の間隙を設け、クッションリングと嵌入孔との嵌合隙間には前記シリンダ室と連通する導圧間隙を形成し、クッションリングの内周にはシールリングが配設され、このシールリングはシリンダ室の圧力が上昇したときにピストンロッド外周面との間隙を途中で遮断し、かつシリンダ室の圧力が低下したときに開放してシリンダポートと連通させ、前記シールリングは導圧間隙の先端とほぼ同位置においてクッションリングの内周面に配置される。
【００２１】
第２の発明は、第１の発明において、前記導圧間隙はクッションリング外周面に小径部を設けて形成する。
【００２２】
第３の発明は、第１の発明において、前記導圧間隙はクッションリングの外周面にテーパ部を設けて形成する。
【００２３】
第４の発明は、第１の発明において、前記導圧間隙は嵌入孔の内周面に拡径部を設けて形成する。
【００２４】
第５の発明は、第１の発明において、前記導圧間隙はストロークエンドに達したときにもポートと連通しないようになっている。
【００２５】
【作用】
第１の発明では、ピストンロッドのストロークエンド付近でクッションリングが嵌入孔に侵入すると、収縮するシリンダ室からの作動油は、クッションリングと嵌入孔との嵌合隙間を経由して絞られ、シリンダ室に高いクッション圧力が発生し、これによりピストンの移動に大きな制動がかかる。
【００２６】
この場合、クッションリングの嵌入孔との嵌合隙間には、シリンダ室側において最も高くなるような圧力勾配で圧力が作用するが、このうち、導圧間隙がある部分については、ほぼシリンダ室と同一の圧力が分布する。
【００２７】
他方、クッションリングの内周面には、ピストンロッドとの間の間隙によりシリンダ室の高圧が導かれ、このためクッションリングの内周面と外周面にかかる圧力分布は均衡し、クッションリングの変形が防止される。
【００２８】
これによりストロークエンド付近でクッションリングが拡径して嵌入孔に食い込むようなことがなく、クッション圧力の急激な上昇を防ぎ、安定したクッション作用を発揮すると共に、クッションリングの嵌入孔に対する食いつきや摩耗も減じることができる。
【００２９】
また、クッションリングの内周に配置したシールリングにより、ストロークエンドでのクッション作用を保証する一方で、反対方向への移動開始時にはシールリングがクッションリング内周の間隙を開通して拡大するシリンダ室への作動油の吸込作用を許容し、スムーズに移動が開始できる。
【００３０】
また、シールリングの位置により、クッションリングの内、外周面にかかるクッション圧力の受圧面積がほぼ等しくなり、クッションリングの変形を確実に防止できる。
【００３１】
第２の発明では、導圧間隙がクッションリングの外周面の小径部により形成され、導圧間隙の大きさの設定が容易で、加工性も良好となる。
【００３２】
第３の発明では、導圧間隙がテーパ部により形成されるので、クッションリングの曲げ強度が連続的に変化し、局部的な荷重の集中が防止できる。
【００３３】
第４の発明では、導圧間隙が嵌入孔の拡径部により形成されるので、クッションリングの強度を低下させることがなく、加工性もよい。
【００３４】
第５の発明では、導圧間隙がストロークエンドでポートと連通することのないようにしたので、ストロークエンドで導圧間隙を経由して作動油がポート側に漏れることがなく、確実にクッション作用を行うことができる。
【００３５】
【実施例】
図１は本発明の実施例の要部を示す断面図であり、クッションリング１０の外周には、嵌入孔１１との嵌合面に導圧間隙２０を形成するために、段差部２２を介して小径部２１が設けられ、この小径部２１はピストン２との接合端まで延び、クッションリング１０が嵌入孔１１に侵入したときにも、導圧間隙２０は常にシリンダ室３ａと連通状態にある。
【００３６】
ただし、導圧間隙２０はピストンロッド４のストロークエンドにおいてポート８と連通することのないように設定してある。
【００３７】
クッションリング１０の内周に接触するシールリング１３は、この小径部２１が始まる段差部２２と軸方向のほぼ同一位置に配設され、これにより、クッション作用時にクッションリング１０の外周面に内周面と導圧のクッション圧力が作用してクッションリング１０のたわみを防止している。
【００３８】
その他の構成については、図７と同一のため、同一部位には同符号を付し、次に作用について説明する。
【００３９】
図２にもあるように、ピストンロッド４が伸側のストロークエンド付近に到達し、クッションリング１０が嵌入孔１１に侵入していくと、シリンダ室３ａの圧力が高まり、ピストン２にこの高圧が作用し、ピストンロッド４の伸び切りを油圧的に防ぐクッションが働く。
【００４０】
このときクッションリング１０の外周面には、小径部２１の部分については、シリンダ室３ａとほぼ同一の高圧が均等に作用し、段差部２２から先の嵌入孔１１との嵌合隙間には、ポート８に近づく侵入先方に向かって圧力が漸次低下していく圧力勾配を形成する。
【００４１】
これに対して、クッションリング１０の内周面には、シールリング１３が環状溝１５の一側面に密着して間隙１４が遮断されるまでの区間については、シリンダ室３ａの高圧とほぼ同一圧力が均等に作用する。なお、間隙１４のうち、シールリング１３よりも侵入先方については、低圧のポート圧力が作用する。
【００４２】
このため、クッションリング１０の内外周面にかかる圧力分布は、図２のように、互いにほぼ均衡したものとなり、クッションリング１０には拡径方向、あるいは縮径方向のいずれの方向にも大きな力が働かず、シールリング１３の変形が防止される。
【００４３】
したがって、従来のようにクッションリング１０が拡径方向に変形することにより嵌入孔１１に食い込み、クッション行程の後半でシリンダ室３ａのクッション圧力が急激に上昇し、衝撃が発生するという問題が確実に回避できると共に、クッションリング１０と嵌入孔１１の摺動摩耗が過度になったり、食いつきが起きてクッション特性が不安定になるという問題も解消できる。
【００４４】
次に図３の実施例を説明すると、これは、クッションリング１０と嵌入孔１１との嵌合隙間に形成する導圧間隙２０を、クッションリング１０の外周面にテーパ部２３を設けることにより形成する。なお、テーパ部２３の外径はピストン２との接合端に向かうほど小さくなる。
【００４５】
このようにしてクッションリング１０の外周面にテーパ部２３を形成することで、クッションリング１０の強度が軸方向に連続的に変化し、曲げ応力の局部的な集中が避けられる。
【００４６】
さらに、図４の実施例は、クッションリング１０の内周面にシールリング１３を配置しない、フローティングクッションとした実施例である。
【００４７】
この場合についても、クッションリング１０の外周に小径部２１を設け、内外周面にかかる圧力分布を概略均衡させることにより、クッションリング１０が拡径方向に大きくたわむことのないようにし、ストロークエンドでのクッション圧力の急上昇や、クッションリング１０の食い込み防止などが図れる。
【００４８】
以上の実施例では、クッションリング１０の侵入嵌合隙間に導圧間隙２０を形成するにあたり、クッションリング１０の外周に小径部２１やテーパ部２３を設けたが、図５の実施例のように、シリンダヘッド５の嵌入孔１１の内周面の一部を拡径して拡径部２４を設けてもよい。
【００４９】
拡径部２４の段差部２５の位置は、ピストンロッド４がストロークエンドまで侵入したときに、シールリング１３と対峙する位置とする。
【００５０】
このようにすると、クッションリング１０の外周面は同一径のままとなり、クッションリング１０の軸方向の曲げ強度を同一に保つことができる。
【００５１】
【発明の効果】
第１の発明によれば、ピストンロッドのストロークエンド付近においてクッションリングが嵌入孔に侵入すると、その嵌合隙間にはシリンダ室側において最も高くなるような圧力勾配で圧力が作用するが、このうち導圧間隙がある部分については、ほぼシリンダ室と同一の圧力が分布し、他方、クッションリングの内周面には、ピストンロッドとの間の間隙によりシリンダ室と同一の圧力が導かれ、このためクッションリングの内周面と外周面にかかる圧力分布は均衡し、クッションリングの変形が防止され、クッション圧力の急激な上昇を防ぎ、安定したクッション作用を発揮すると共に、クッションリングの嵌入孔に対する食いつきや摩耗も減じることができる。
【００５２】
また、クッションリングの内周に配置したシールリングにより、ストロークエンドでのクッション作用を保証する一方で、反対方向への移動開始時にはシールリングがクッションリング内周の間隙を開通し、拡大するシリンダ室への作動油の吸込作用を許容し、スムーズに移動が開始できる。
【００５３】
また、シールリングの位置により、クッションリングの内、外周面にかかるクッション圧力の受圧面積がほぼ等しくなり、クッションリングの変形を確実に防止できる。
【００５４】
第２の発明によれば、導圧間隙がクッションリングの外周面の小径部により形成され、導圧間隙の大きさの設定が容易で、加工性も良好となる。
【００５５】
第３の発明によれば、導圧間隙がテーパ部により形成されるので、クッションリングの曲げ強度が連続的に変化し、局部的な荷重の集中が防止できる。
【００５６】
第４の発明によれば、導圧間隙が嵌入孔の拡径部により形成されるので、クッションリングの強度を低下させることがなく、加工性もよい。
【００５７】
第５の発明によれば、導圧間隙がストロークエンドでポートと連通することのないようにしたので、ストロークエンドで導圧間隙を経由して作動油がポート側に漏れることがなく、確実にクッション作用を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の要部を示す断面図である。
【図２】同じくその作動状態を示す説明図である。
【図３】同じく第２の実施例の要部を示す断面図である。
【図４】同じく第３の実施例の要部を示す断面図である。
【図５】同じく第４の実施例の要部を示す断面図である。
【図６】従来例の全体的な断面図である。
【図７】同じくその要部を示す作動状態の説明図である。
【符号の説明】
２  ピストン
３ａ，３ｂ  シリンダ室
４  ピストンロッド
８  ポート
１０  クッションリング
１３  シールリング
１４  間隙
２０  導圧間隙
２１  小径部
２３  テーパ部
２４  拡径部
【図１】
0003659683.tif 000002
【図２】
0003659683.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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