(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンロッドに形成した小径部の外周側に当該小径部の直径よりも大きい内径を有し、かつ、当該小径部と軸方向長さの略等しいクッションリングを配設して当該クッションリングをシリンダヘッド側又はシリンダボトム側の給排ポートに対向させ、上記クッションリングと小径部との間に環状隙間からなる流路を形成し、この流路の両端をクッションリングの両端外側部に開口させると共に、当該流路の略中央に位置してクッション行程からの戻り行程時においてのみ開弁するチェックバルブ機能を有するシール部材を配設したフローティング型のクッション装置を備えた流体圧シリンダにおいて，上記クッションリングの上記給排ポート側に対向する先端側部分の内周面を先端側に向って拡がるテーパ面として形成して当該先端側部分を薄肉部としたことを特徴とする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】
この発明は、油圧等による流体圧シリンダのクッション装置に関し、さらに詳しくは、フローティング型のこの種のクッション装置におけるクッション特性の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、流体圧シリンダに用いられているフローティング型のクッション装置としては、例えば、実開昭６３−２４４０９号公報にみられるようなものが知られている。
【０００３】
すなわち、このものは、図５に示すように、外部からシリンダ１内に対してピストンナット２で固定したピストン３を有するピストンロッド４を摺動自在に挿入し、このピストン３をシリンダ１の内壁に摺接させることで当該シリンダ１の内部を二つの油室Ａ，Ｂに区画している。
【０００４】
これら油室Ａ，Ｂは、ピストンロッド４とシリンダヘッド５との間の環状隙間６およびシリンダボトム７に形成した通油孔８からそれぞれ給排ポート９，１０を通して外部に通じている。
【０００５】
ピストンナット２とピストン３を挟んでピストンロッド４の外周面には、環状隙間からなる流路１１，１２を存して厚肉円筒からなるクッションリング１３，１４がそれぞれ配設してある。
【０００６】
これら流路１１，１２の両端は、クッションリング１３，１４の両端部分に設けた放射溝１３ａ，１３ｂと同じく放射溝１４ａ，１４ｂを通してそれぞれ外側部に開口している。
【０００７】
そして、当該流路１１，１２の略中央部分には、クッション行程からの戻り行程時においてのみチェックバルブ機能を発揮するシール部材１５，１６が配設してある。
【０００８】
かくして、上記したクッション装置は、伸縮動作する油圧シリンダが伸長端側の作動端近くに達してクッションリング１３がシリンダヘッド５内に、或いは圧縮端側近くに達してクッションリング１４が通油孔８に嵌入し始めると、これらクッションリング１３，１４で環状隙間６或いは通油孔８が絞られる。
【０００９】
これにより、油室Ａ或いは油室Ｂから環状隙間６または通油孔８を通して給排ポート９，１０に排出されていた作動油の流動抵抗が増大し、これら油室Ａ或いは油室Ｂ内の作動油圧力（クッション圧）が上昇してピストン３にブレーキ作用が働き、油圧シリンダはクッション行程に入る。
【００１０】
一方、逆方向の戻り行程にあっては、クッションリング１３，１４が環状隙間６或いは通油孔８から抜け出る間、シール部材１５，１６がチェックバルブ機能を発揮して流路１１，１２から供給作動油を油室Ａ，Ｂに流し、ピストン３の速やかな動作を確保する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来のクッション装置にあっては、クッションリング１３，１４がシリンダヘッド５或いは通油孔８に嵌入し始めるクッション行程の初期において、クッションリング１３，１４によりこれら環状隙間６または通油孔８の開口面積が急激に狭められ、油圧シリンダの伸縮速度によっては、油室Ａ或いは油室Ｂに発生するクッション圧が急上昇してショックを発生することになる。
【００１２】
そこで、このショックの発生を極力低減するためと、その後、ピストン３を滑らかに減速させて停止にもっていくために、実際の実施に際しては、クッションリング１３，１４の外周面に先端側に向かって深く、かつ、末広状に拡がる軸方向の割溝（或いはテーパ面や切欠き）１７，１８を形成している。
【００１３】
これにより、クッション行程の初期における環状隙間６と通油孔８の絞り開口面積をこれら割溝１７，１８で大きく保ってショックの低減を図ると共に、その後は当該絞り開口面積を割溝１７，１８により漸減させてピストン３を滑らかに停止にもっていくようにしているのが普通である。
【００１４】
しかし、このものにあっては、割溝１７，１８等でつくられる環状隙間６と通油孔８の絞り開口面積が、ピストン３の作動速度（油圧シリンダの伸縮速度）に関係なくストローク位置で一義的に決まることから、油圧シリンダの伸縮速度の高低によって衝撃吸収能力にバラつきが生じる。
【００１５】
その結果、例えば、当該油圧シリンダをパワーショベル等の作業用シリンダとして使用した場合に、高速での作業時にピストン３がシリンダ１側に激しく衝突してバケットから土砂が落下してしまうなどの不都合を生じる。
【００１７】
したがって、この発明の目的は、クッション行程の初期におけるショックの低減をクッションリングの割溝に頼ることなく，かつ併せて、油圧シリンダの伸縮速度に対応する衝撃吸収能力の確保を図ることのできる流体圧シリンダのクッション装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為、本発明の手段は、ピストンロッドに形成した小径部の外周側に当該小径部の直径よりも大きい内径を有し、かつ、当該小径部と軸方向長さの略等しいクッションリングを配設して当該クッションリングをシリンダヘッド側又はシリンダポトム側の給排ポートに対向させ、上記クッションリングと小径部との間に環状隙間からなる流路を形成し、この流路の両端をクッションリングの両端外側部に開口させると共に、当該流路の中央に位置してクッション行程からの戻り行程時においてのみ開弁するチェックバルブ機能を有するシール部材を配設したフローティング型のクッション装置を備えた流体圧シリンダにおいて、上記クッションリングの上記給排ポート側に対向する先端側部分の内周面を先端側に向ってなるテーパ面として形成して当該先端側部分を薄肉部としたことを特徴とするものである。
【００２０】
【作用】
すなわち、この種のフローティング型のクッション装置にあっては、油圧シリンダがクッション行程に入って油室内にクッション圧が発生したときに、シール部材よりも先端側の部分のクッションリングの内周面には当該クッション圧が作用しなくなる。
【００２１】
そのために、クッション行程に入ると同時にクッションリングは、その内外周面に作用するクッション圧の圧力分布差によって薄肉部とした先端側の部分が内方に撓んで縮径する。
【００２２】
しかも、この縮径の度合いは、そのときのクッション行程における負荷の大小によって決まるクッション圧に対応して変化する。
【００２３】
その結果、シリンダヘッドとクッションリングとでつくられる環状隙間の絞り開口面積は、油圧シリンダの伸縮速度やストローク位置に関係なく負荷の大小に対応して変化し、かくして、常に衝撃吸収能力を適切に保つと共に、クッション行程の初期から全般に亙ってのショックの発生を低減しながら滑らかに油圧シリンダの伸縮動作を停止させる。
【００２５】
【実施例】
以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明するが、その説明に際しては、先に述べた従来例とクッションリングの構成のみが異なり、かつ、クッションリングは伸側と圧側とで同様の構成をとり得ることから、ここでは伸側におけるクッション装置の部分についてのみ図示して説明する。
【００２６】
図１に示す実施例において、シリンダ１内に摺動自在に挿入したピストン３からは、当該ピストン３を担うピストンロッド４がシリンダ１の端部に嵌着したシリンダヘッド５を貫通して外方に延びており、このピストン３によってシリンダ１内に油室Ａを区画している。
【００２７】
上記油室Ａは、ピストンロッド４とシリンダヘッド５との間につくられた環状隙間６からシリンダヘッド５の内周面の環状溝１９および給排ポート９を通して外部に通じている。
【００２８】
ピストン３に隣接して、ピストンロッド４の外周面には小径部２０が形成してあり、この小径部２０内に対して厚肉円筒状のクッションリング２１を嵌挿してある。
【００２９】
クッションリング２１の内径は小径部２０の直径よりも大きく、かつ、軸方向長さは小径部２０の全長に略等しく、これによって、小径部２０とクッションリング２１との間に環状隙間からなる流路１１を形成している。
【００３０】
流路１１の両端は、クッションリング２１の給排ポート９側に対向する先端側部分に設けた放射溝２１ａと反対側の基端側部分に穿った放射溝２１ｂを通してそれぞれ外側部に開口している。
【００３１】
ピスロンロッド４の小径部２０の外周面には、流路１１の略中央部分に位置して凹部を形作る環状溝２２を形成し、この環状溝２２内に軸方向の長さが当該環状溝２２の軸方向の長さよりも短いシール部材１５を軸方向に移動可能に配置してある。
【００３２】
シール部材１５は、内周面からピストン３側の側面に亙って延びる溝２３を有し、かつ、内外周面が環状溝２２の底面とクッションリング２１の内周面とに摺接し、当該シール部材１５でクッションリング２１の半径方向への動きを規制することで上記流路１１を確保している。
【００３３】
なお、特に図示はしないが、上記環状溝２２をピストンロッド４の小径部２０側に設ける代わりにクッションリング２１の内周面側に設け、かつ、シール部材１５の外周面からピストン３側の側面に亙って溝２３を形成するようにしてもよい。
【００３４】
そして、この図１における実施例の場合にあっては、シール部材１５よりも先端側部分のクッションリング２１の内周面を、先端方向に向かって拡がるテーパ面２４とすることで当該部分を薄肉部２１ｃとして形成したのである。
【００３５】
なお、上記図１の実施例にあっては、クッションリング２１の先端側内周面をテーパ面２４とすることで薄肉部２１ｃを形成したが、このようにする代わりに図４に示すごとく、クッションリング２１の先端側内周面に環状の拡径溝２５を形成して薄肉部２１ｃとしてもよい。
【００３６】
次に、上記図１の実施例の作用について説明する。
【００３７】
ピストン３がシリンダヘッド５側に向って押されると、当該ピストン３で油室Ａ内の作動油を環状隙間６から環状溝１９および給排ポート９を通して外部に押し出しつつ油圧シリンダは伸長動作する。
【００３８】
油圧シリンダが伸長動作して作動端近くに達し、図２に示すようにクッションリング２１の先端部分がシリンダヘッド５内に嵌入し始めるようになると、このクッションリング２１で環状隙間６が絞られる。
【００３９】
そのために、油室Ａから環状隙間６を通して給排ポート９に排出されていた作動油の流動抵抗が増大し、油室Ａ内の作動油圧力（クッション圧）が上昇してピストン３にブレーキ作用が働き、油圧シリンダはクッション行程に入る。
【００４０】
このように、油圧シリンダがクッション行程に入り始めると、それまで放射溝２１ａを通して油室Ａに通じていたシール部材１５よりも先端側の流路１１の部分が環状隙間６側に通じるようになる。
【００４１】
これにより、シール部材１５よりも先端側の流路１１の部分には、油室Ａ内に生じたクッション圧が作用しなくなる。
【００４２】
そのために、当該流路１１の部分の作動油圧力が低下し、この作動油圧力の低下によってシール部材１５が小径部２２のシリンダヘッド５側の側面に押し付けられ、流路１１を遮断する。
【００４３】
また、同時に、当該クッション圧がシール部材１５よりも先端側の部分のクッションリング２１の内周面に作用しなくなること、および、このクッションリング２１の先端側の部分が薄肉部２１ｃとなっていることにより、クッションリング２１の内外周面に作用するクッション圧の圧力分布の力関係で当該クッションリング２１の先端側の部分が図２のように縮径する。
【００４４】
次いで、クッション行程の進行によりシリンダヘッド５へとクッションリング２１が嵌合していくと、それに伴い、当該クッションリング２１の外周面に作用するクッション圧の圧力勾配部分の長さが増大することから、クッションリング２１の先端側部分の縮径の度合いが次第に減少してクッション行程の途中で零となる。
【００４５】
そして、以後は、クッションリング２１の内外周面に作用するクッション圧の圧力分布による力が逆転してクッションリング２１の基端側部分が拡径ぎみとなり、図３に示す状態に達する。
【００４６】
以上のように、クッション行程時において、クッションリング２１によりつくられる環状隙間６の絞り開口面積の大きさは、クッション行程の初期で最大となり、以後クッション行程の進行に伴って滑らかに減少していくことになる。
【００４７】
しかも、この場合において、クッションリング２１の先端側部分の縮径の度合いは、基端側部分の拡径と同様にそのときのクッション行程における負荷の大小によって決まるクッション圧に対応して変化する。
【００４８】
したがって、クッションリング２１でつくられる環状隙間６の絞り開口面積の大きさは、油圧シリンダの伸縮速度やストローク位置に関係なく負荷の大小に対応してのみ変化することになる。
【００４９】
かくして、クッションリング２１の先端側部分の縮径によってクッション行程の初期に発生するショックを低減しつつ、油圧シリンダの伸縮速度に対応する衝撃吸収能力の確保を図ることになる。
【００５０】
一方、上記の状態から油圧シリンダが圧縮動作する戻り行程では、給排ポート９から送り込まれる圧力作動油でシール部材１５が環状溝２２のピストン３側の側面に押し付けられ、溝２３を通して流路１１を開通状態に保つ。
【００５１】
これにより、給排ポート９から送り込まれた圧力作動油は、クッションリング２１の先端側の放射溝２１ａから上記流路１１および基端側の放射溝２１ｂを通して油室Ａに流入し、戻り行程でのピストン３の推進力を円滑にする。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１の発明によれば、シール部材よりも先端側のクッションリングの部分を薄肉部とし、この薄肉部をクッション圧で縮径可能としてクッションリングによる絞り開口面積の制御を行うことにより、クッション行程の初期における絞り開口面積を大きく保ってショックの低減を図ることが可能になる。
【００５３】
しかも，その後のクッション行程の進行に当っても、油圧シリンダの伸縮速度に伴って変化するクッション圧に対応して上記クッションリングの縮径の度合いを漸減させることにより、油圧シリンダの伸縮速度に対応する衝撃吸収能力の確保を図ってピストンを滑らかに停止させることができる。
【００５４】
したがって、例えば、当該油圧シリンダをパワーショベル等の作業用シリンダとして使用した場合にも、バケットからの土砂の落下や機体への衝撃の伝達が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による流体圧シリンダのクッション装置の一実施例を示す要部縦断正面図である。
【図２】同上、クッション行程の初期における状態を示す要部縦断正面図である。
【図３】同じく、クッション行程の終期近くの状態を示す要部縦断正面図である。
【図４】この発明による流体圧シリンダのクッション装置の他の実施例を示す要部縦断正面図である。
【図５】従来のクッション装置を備えた流体圧シリンダの部分縦断正面図である。
【符号の説明】
１  シリンダ
３  ピストン
４  ピストンロッド
６  環状隙間
９  給排ポート
１１  流路
１５  シール部材
２０  小径部
２１  クッションリング
２１ａ，２１ｂ  放射溝
２１ｃ  薄肉部
２２  環状溝
２３  溝
２４  テーパ面
２５  拡径溝
【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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