(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンロッドが一体化されたピストンをシリンダチューブ内に設け、シリンダチューブ内を前記ピストンにて、基部室と、ピストンロッド側のエアー空間を有する先部室とに区画し、前記ピストンに基部室の作動油を先部室に逃がす通路と、この通路を開閉するポペット弁とを設け、前記ピストンがフルストロークすると、前記ポペット弁が先部室に設けた規制部材に突き当たって通路を開く油圧シリンダにおいて、
前記先部室に、隙間を有してピストンロッドを包囲する円筒体と、この円筒体のピストン側の端部に設けた環状の鍔部とにより補助室を区画形成し、
前記円筒体の周面に、基部室から先部室に流入した作動油の一部を補助室に逃がす逃がし穴を形成しているとともに、
前記鍔部の内周を前記通路よりもピストンロッド寄りに配置していることを特徴とする油圧シリンダ。
【請求項２】
前記鍔部が前記規制部材を兼ねる請求項１記載の油圧シリンダ。
【請求項３】
前記補助室を、先部室の先端開口を密封する蓋体と、前記円筒体及び鍔部と、シリンダチューブとにより囲まれる区間で構成している請求項１記載の油圧シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧シリンダに関するもので、特に油圧シリンダ内の先部室と作動油の収容タンクとを兼用している油圧シリンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に油圧シリンダは、シリンダロッドを一体化したピストンをシリンダチューブ内に設け、このピストンにてシリンダチューブ内を基部室とシリンダロッド側の先部室とに区画し、前記ピストンを油圧にて移動させることにより油圧シリンダを伸縮させるようになっている。
【０００３】
ところで、油圧シリンダの中には、作動油を収容するタンクを無くして先部室側を当該タンクと兼用するようにしたものがある（図８参照）。この種の油圧シリンダには、基部室９３と先部室９１とのシリンダロッド９４分の容積差を吸収するために、先部室９１に圧縮性のエアー空間９５が形成されている。また、先部室９１の所定位置には、小片からなる規制部材９６が局部的に突設されているとともに、ピストン９２には基部室９３と先部室９１とを連通させる通路９７が形成され、この通路９７にポペット弁９８が設けられている（図９参照）。
【０００４】
この油圧シリンダは、油圧ポンプにより基部ポート９３ａから基部室９３に圧油が供給されると、この圧油がポペット弁９８を押圧して通路９７を閉鎖することにより伸長していき、先部室９１の作動油は先部ポート９１ａからポンプの吸い込み側に排出される。そして、ピストン９２がフルストロークに達すると、ポペット弁９８が規制部材９６に当たって通路９７が開放され、基部室９３の作動油が先部室９１側に流れることにより、油圧シリンダの伸長が停止する。また、この状態から基部室９３の作動油を排出可能にすると、シリンダロッド９４に作用する外力により、基部室９３の作動油が基部ポート９３ａ及び先部ポート９１ａを通して先部室９１に戻り、油圧シリンダは縮小する。この際、ピストンロッド９４による基部室９３と先部室９１との容積差は、エアー空間９５にて吸収するようになっており、油圧シリンダの伸長時には、エアー空間９５のエアーが膨張して先部室９１の油面が低下し、油圧シリンダの縮小時には、エアーが圧縮されて先部室９１の油面が上昇するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記油圧シリンダにおいては、ピストン９２がフルストロークに達したときに、ポペット弁９８が規制部材９６に当たって通路９７が開放されるが、この際、先部室９１内の圧力に対して基部室９３の圧力が非常に大きいことから、基部室９３内の作動油が先部室９１内に勢いよく流入することになる。
ところが、ピストン９２がフルストローク移動した時点では、先部室９１内の油面が低下してピストン９２に接近しているため、先部室９１に流入した作動油は、油面を越えてエアー空間９５に吹き上げられて、当該エアー空間９５のエアーを巻き込むことになる。特に、前記規制部材９６が局部的に設けられているので、通路９７から先部室９１に流入した作動油は、規制部材９６によって流動抵抗を余り受けることなく分流されて、四方八方に吹き上げられることになる。このため、先部ポート９１ａから排出される作動油は多量の気泡を含んだ状態となる。
【０００６】
このように、作動油に多量の気泡が混在した状態で油圧ポンプにより油圧シリンダが伸縮されると、気泡の圧縮性によりピストン９２の押圧力が不安定になるとともに、ポペット弁９８の閉鎖状態が不安定となって、いわゆるチャタリングが発生したり、キャビテーションが発生したりする等の問題がある。
そこで本発明は、作動油に気泡が混在するのを防止し、ピストンの押圧力の安定化を図るとともに、ポペット弁のチャタリングやキャビテーションの発生を防止することができる油圧シリンダを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の油圧シリンダは、ピストンロッドが一体化されたピストンをシリンダチューブ内に設け、シリンダチューブ内を前記ピストンにて、基部室と、ピストンロッド側のエアー空間を有する先部室とに区画し、前記ピストンに基部室の作動油を先部室に逃がす通路と、この通路を開閉するポペット弁とを設け、前記ピストンがフルストロークすると、前記ポペット弁が先部室に設けた規制部材に突き当たって通路を開く油圧シリンダにおいて、前記先部室に、隙間を有してピストンロッドを包囲する円筒体と、この円筒体のピストン側の端部に設けた環状の鍔部とにより補助室を区画形成し、前記円筒体の周面に、基部室から先部室に流入した作動油の一部を補助室に逃がす逃がし穴を形成しているとともに、前記鍔部の内周を前記通路よりもピストンロッド寄りに配置していることを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
上記の構成の油圧シリンダによれば、前記鍔部を環状とし、その内周を前記通路よりもピストンロッド寄りに配置しているので、ピストンがフルストロークに達した際に通路を通して基部室から先部室に流入する作動油に対して、前記鍔部により流動抵抗を効果的に付与して、その流速を低下させることができる。また、前記作動油の大半を前記円筒体とピストンロッドとの間の隙間に導入し、その一部を円筒体の逃がし穴を通して補助室に逃がすことができるので、先部室に流入した作動油の圧力を低下させることができるとともに、作動油を補助室に逃がす際に、当該作動油の進行方向がほぼ直角に変化するので、その流速をさらに低下させることができる。このため、基部室から先部室に流入した作動油が、油面を大きく越えて先部室のエアー空間のエアーを巻き込むのを抑制することができる。
【０００９】
前記鍔部は、前記規制部材を兼ねているのが好ましく（請求項２）、この場合には、部品点数を少なくすることができるとともに、円筒体により規制部材を所定位置に位置決めすることができる。
【００１０】
前記補助室は、先部室の先端開口を密封する蓋体と、前記円筒体及び鍔部と、シリンダチューブとにより囲まれる区間で構成しているのが好ましく（請求項３）、この場合には、前記補助室を簡単に構成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２は本発明の油圧シリンダをダンプカーに使用した場合の全体図であり、図１はダンプカーの荷箱を格納した状態を示し、図２は荷箱をフルダンプさせた状態を示す。
ダンプカー１は、車体２上に荷箱３を後方傾動可能に軸支してあり、車体２と荷箱３との間には、テンションリンク４とリフトアーム５とからなるダンプリンク６が設けられ、前記ダンプリンク６に設けた油圧シリンダ７を伸長させることにより、荷箱３を後方に傾動させることができる。前記ダンプカー１は、荷箱３が格納されている状態すなわち図１の状態では、油圧シリンダ７は略水平状態となっており、荷箱３がフルダンプされた状態すなわち図２の状態では、油圧シリンダ７は約６０度前後に傾斜した状態となっており、油圧シリンダ７の取付位置によっては９０度近くになる場合もある。
【００１２】
前記油圧シリンダ７の油圧回路は、図３に示すように、車両のエンジン（図示せず）を駆動源とする油圧ポンプ８と前記油圧シリンダ７との間に切換弁９を設け、この切換弁９を操作レバー１０にて切り替えできるようになっている。前記切換弁１０は油圧シリンダ７を伸長させるブロック９Ａ、と油圧シリンダ７を停止させるブロック９Ｂと、油圧シリンダ７をフリーにするブロック９Ｃとの３ブロックにて形成されている。
【００１３】
油圧シリンダ７は、図４及び図５に示すように、シリンダチューブ１１内にピストン１４を設け、このピストン１４にて、シリンダチューブ１１内を基部室１２と先部室１３とに区画している。また、シリンダチューブ１１の先端開口は蓋体１５により密封されており、この蓋体１５の中央にはピストン１４と一体のピストンロッド１６を、密閉性を維持した状態で摺動自在に挿通させてある。
前記基部室１２には基部ポート１７が連通され、この基部ポート１７は油圧ポンプ８の吐出口に連通されている。また、先部室１３には先部ポート１８が連通され、この先部ポート１８は油圧ポンプ８の吸込口に連通されている。なお、前記先部ポート１８は、油圧シリンダ７をダンプリンク６に取り付けた状態で先部室１３内の作動油に常に浸漬されるように、下方に面している。
【００１４】
前記ピストン１４の一部には、図７に示すように、基部室１２と先部室１３とを連通させる通路１９が形成されている。この通路１９には、これを開閉させるポペット弁２０が挿通されており、油圧シリンダ７の伸縮時には、基部室１２側の油圧にてポペット弁２０を押圧して通路１９を閉鎖し、ピストン１４がフルストローク移動すると、先部室１３に設けられた規制部材２１にてポペット弁２０を押圧し、これにより通路１９を開放して基部室１２の作動油が先部室１３に流れるようになっている。なお、前記ポペット弁２０は先部ポート１８の近傍に設けてあり、通路１９を通った作動油を先部ポート１８から排出し易くしている。
【００１５】
前記先部室１３には、ピストンロッド１６を包囲した状態で環状の補助室２５が形成されている。この補助室２５は、ピストンロッド１６と同心に設けられた円筒体２３と、この円筒体２３のピストン１４側の端部に設けられた鍔部２２とにより区画されており、先部室１３の先端開口を密封する前記蓋体１５と、前記円筒体２３及び鍔部２２と、シリンダチューブ１１とにより囲まれる区間で構成されている。また、前記鍔部２２は、前記規制部材２１で兼用している。したがって、補助室２５を簡単且つコスト安価に構成することができる。
【００１６】
前記円筒体２３は、ピストンロッド１６との間に十分な隙間を形成できる内径に設定されているとともに、鍔部２２を先部ポート１８のやや上方に位置決めできる長さに設定されており、その内周は鍔部２２の内周縁と一致している。また、円筒体２３の他端部は、シリンダチューブ１１の蓋体１５に嵌合されている。
前記鍔部２２は外周がシリンダチューブ１１の内周に合致し、内周がピストン１４の通路１９よりもピストンロッド１６寄りに位置しており、ピストン１４がフルストローク移動したときに一側面にポペット弁２０が突き当たるようになっている。
【００１７】
前記円筒体２３の周面には、複数の逃がし穴２４が貫通形成されている（図６参照）。この逃がし穴２４は、基部室１２から通路１９を通して円筒体２３とピストンロッド１６との間の隙間に流入した作動油の一部を、補助室２５に逃がすためのものである。この逃がし穴２４は、鍔部２２に近接した位置に複数個、少し離れた位置に複数個それぞれ形成され、先部室１３と補助室２５との間で作動油がスムーズに移動できるようになっている。
【００１８】
以上の構成のダンプカーにおいて、荷箱３を格納した状態からダンプさせる場合には、図３に示す操作レバー１０を左側に傾けて切換弁９を右のブロック９Ａに切り替える。すると油圧ポンプ８からの作動油は、基部ポート１７を通過して基部室１２に入り、先部室１３の作動油は先部ポート１８から排出されて油圧ポンプ８に供給され、図１及び図４に示す状態からピストン１４が上昇して油圧シリンダ７が伸長する。前記油圧シリンダ７の伸長によりダンプリンク６が回動されて荷箱３が傾動する。この際、ポペット弁２０には基部室１２側から圧力が作用しているので通路１９を常に閉鎖した状態を保持している。
【００１９】
前記ピストン１４がフルストローク位置に達すると、図２に示すように荷箱３がフルダンプした状態になるが、図５及び図７に示すようにポペット弁２０が規制部材２１（鍔部２２）に当たって通路１９を開き、基部室１２の作動油が通路１９を通過して先部室１３に入るため、油圧シリンダ７の伸長が停止する。
【００２０】
また、基部室１２から通路１９を通って先部室１３に入る作動油は、基部室１２内と先部室１３内との圧力差が大きいことから急激に先部室１３に入り、一部は先部ポート１８から出て行くが、大半は鍔部２２により流動抵抗を受けて流速が低下した状態で、円筒体２３とピストンロッド１６との間の隙間に導入される。そしてこの隙間に導入された作動油の大半が、円筒体２３の逃がし穴２４を通して補助室２５に逃げるので、当該作動油の圧力を低下させることができる。また、作動油が補助室２５に逃げる際に、進行方向がほぼ直角に変化するので、その流速をさらに低下させることができる。このため、補助室２５に流入した作動油が、油面２７を大きく越えてエアー空間２６のエアーを巻き込むのを抑制することができる。一方、ピストンロッド１６と円筒体２３との間の隙間に残った作動油も、圧力及び流速が低下して油面２７からの飛び出しがほとんどない。このため、作動油に気泡が混在するのを効果的に防止することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の油圧シリンダによれば、ピストンがフルストローク位置に達したときに、基部室からピストンの通路を通って先部室に入る作動油が、先部室の油面から大きく飛びだそうとするのを抑制することができるので、作動油に気泡が混在するのを防止することができる。このため、油圧シリンダ伸長時におけるピストンの押圧力を安定させることができ、さらにポペット弁のチャタリングやキャビテーションの発生を防止することができる。
【００２２】
請求項２記載の油圧シリンダによれば、前記鍔部が前記規制部材を兼ねているので、その分、部品点数を少なくすることができるとともに、円筒体により規制部材を所定位置に位置決めすることができるので、規制部材の配置が容易となる。
【００２３】
請求項３記載の油圧シリンダによれば、前記補助室が、先部室の先端開口を密封する蓋体と、前記円筒体及び鍔部と、シリンダチューブとにより囲まれる区間で構成しているので、補助室を簡単に構成することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の油圧シリンダを装備したダンプカーの全体図である。
【図２】ダンプカーの荷箱をフルダンプさせた状態図である。
【図３】油圧回路図である。
【図４】図１の状態における油圧シリンダの拡大断面図である。
【図５】図２の状態における油圧シリンダの拡大断面図である。
【図６】円筒体及び規制部材の斜視図である。
【図７】図５の要部拡大図である。
【図８】従来の油圧シリンダの全体断面図である。
【図９】図８の要部拡大図である。
【符号の説明】
７  油圧シリンダ
１１  シリンダチューブ
１２  基部室
１３  先部室
１４  ピストン
１５  蓋体
１６  ピストンロッド
１９  通路
２０  ポペット弁
２１  規制部材
２２  鍔部
２３  円筒体
２４  逃がし穴
２５  補助室
２６  エアー空間
２７  油面
【図１】
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【図２】
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【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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【図８】
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【図９】
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