(57)【要約】【課題】  シリンダチューブ内の流体の圧力が急激に上昇するのを効果的に抑えると共に、大きな衝撃や振動や騒音の発生を効果的に緩和させることができる流体圧シリンダの衝撃緩和機構を提供すること。【解決手段】  シリンダチューブ１内に摺動自在に配設されたピストン２の一端部に取り付けられたクッションボス３と、シリンダカバー７に設けられたクッションボス収納部５とを具備し、クッションボス３がクッションボス収納部５に進入する際に、クッション室４の流体の圧力が上昇しピストン２の速度が緩やかに減速される流体圧シリンダの衝撃緩和機構において、クッションボス３は、クッションボス収納部５に進入すべき部分に内部の流体の圧力により半径方向に弾性変形する薄肉の中空筒状部９を備えると共に、クッション室４内と薄肉の中空筒状部９の内部とを連通する流路１１を設けた。【選択図】図４
2006138361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダチューブと、該シリンダチューブ内に摺動自在に配設されたピストンと、該ピストンに連結されたピストンロッドと、該ピストンに連結されたクッションボスと、前記シリンダチューブの一端部に取り付けられたシリンダカバーと、クッションボス収納部であって前記シリンダカバーに設けられ前記クッションボスがその内部に自在に進入し、かつ退出することができるクッションボス収納部とを具備し、前記クッションボスが前記クッションボス収納部に進入する際に、前記ピストンとシリンダカバーの間の空間であるクッション室から前記クッションボスの外周面と前記クッションボス収納部の内周面との隙間を通って前記クッションボス収納部へ流れ込む流体の流量が制限されることで前記クッション室内の流体の圧力が上昇し、前記ピストンの速度が減速される流体圧シリンダの衝撃緩和機構において、
前記クッションボスは、薄肉の中空筒状部であってその内部空間が密閉された中空筒状部を備え、その内部空間の流体圧力により半径方向に弾性変形するように構成されると共に、該中空筒状部の内部空間と前記クッション室とを連通する少なくとも１つの流体流路を設けたことを特徴とする流体圧シリンダの衝撃緩和機構。
【請求項２】
シリンダチューブと、該シリンダチューブ内に摺動自在に配設されたピストンと、該ピストンに連結されたピストンロッドと、該ピストンに連結されたクッションボスと、前記シリンダチューブの一端部に取り付けられたシリンダカバーと、クッションボス収納部であって前記シリンダカバーに設けられ前記クッションボスがその内部に自在に進入し、かつ退出することができるクッションボス収納部とを具備し、前記クッションボスが前記クッションボス収納部に進入する際に、前記ピストンとシリンダカバーの間の空間であるクッション室から前記クッションボスの外周面と前記クッションボス収納部の内周面との隙間を通って前記クッションボス収納部へ流れ込む流体の流量が制限されることで前記クッション室内の流体の圧力が上昇し、前記ピストンの速度が減速される流体圧シリンダの衝撃緩和機構において、
前記クッションボス収納部を、前記シリンダカバーの内周部に挿入配置された薄肉の筒状部材を備えて構成し、前記シリンダカバーの内周面と前記薄肉の筒状部材の外周面との間に密閉された空間を形成し、前記薄肉の筒状部材は前記密閉された空間の流体圧力により半径方向に弾性変形するように構成され、前記密閉された空間と前記クッション室とを連通する少なくとも１つの流体流路を設けたことを特徴とする流体圧シリンダの衝撃緩和機構。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の流体圧シリンダの衝撃緩和機構において、
前記中空筒状部の内部空間と前記クッション室とを連通する流体流路、又は前記シリンダカバーの内周面と前記薄肉の筒状部材の外周面との間に形成された前記密閉された空間と前記クッション室とを連通する流体流路に少なくとも１つの絞りを設けたことを特徴とする流体圧シリンダの衝撃緩和機構。
【請求項４】
請求項１又２又は３に記載の流体圧シリンダの衝撃緩和機構において、
前記クッションボスの外周面、又は前記クッションボス収納部の内周面の少なくともいずれか一方に樹脂層を設け、且つ該樹脂層の樹脂は、低摩擦及び耐磨耗特性の良好な樹脂、又は該樹脂に強化用繊維を含ませた樹脂、又はさらに固体潤滑剤を含ませた樹脂であることを特徴とする流体圧シリンダの衝撃緩和機構。
【請求項５】
請求項４に記載の流体圧シリンダの衝撃緩和機構において、
前記樹脂層の樹脂は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フェノール樹脂（ＰＦ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）のいずれかであり、前記強化用繊維はガラス繊維、カーボン繊維のいずれかであり、前記固体潤滑剤はグラファイト、ポリテトラフルオロエチレンのいずれかであることを特徴とする流体圧シリンダの衝撃緩和機構。
【請求項６】
シリンダチューブと、該シリンダチューブの一端に取り付けられたシリンダカバーと、該シリンダチューブ内に摺動自在に配設されたピストンと、該ピストンに連結されたピストンロッドと、該ピストンに連結されたクッションボスとを備えた流体圧シリンダにおいて、
前記ピストンが前記シリンダカバーに接近して停止するストロークエンド部でのピストンの停止動作の衝撃を緩和する衝撃緩和機構として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の流体圧シリンダの衝撃緩和機構を備えたことを特徴とする流体圧シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体圧シリンダのストロークエンド部におけるピストンの停止動作の衝撃を緩和するクッション機能を備えた流体圧シリンダの衝撃緩和機構、及び該衝撃緩和機構を備えた流体圧シリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に、従来の流体圧シリンダの衝撃緩和機構の構成例を示す。この流体圧シリンダの衝撃緩和機構は、ピストンロッド１１７に連結されシリンダチューブ１０１内で摺動自在に配設されたピストン１０２の一端に取り付けられピストン１０２と一体的に運動するクッションボス１０３と、シリンダチューブ１０１の一端に取り付けられたシリンダカバー１０７に設けられたクッションボス収納部１０５とを具備して構成される。
【０００３】
ピストン１０２がシリンダチューブ１０１内を摺動しシリンダカバー１０７の近傍（ストロークエンド部）に接近すると、図２に示すように、クッションボス１０３がクッションボス収納部１０５に進入する。このとき、ピストン１０２とクッションボス１０３及びシリンダカバー１０７の間にクッション室１０４が形成される。クッションボス１０３の外周面とクッションボス収納部１０５の内周面との間に形成される隙間１０９の寸法が非常に小さく形成されていることと、ピストン１０２とシリンダカバー１０７との間に形成されたクッション室１０４とクッションボス収納部１０５とを連通する流路１１０に設けたクッションバルブ１０６が絞られた状態にすることで、クッション室１０４からクッションボス収納部１０５へ流入する流体の流量が急激に制限され、クッション室１０４の流体の圧力が上昇する。これによりピストン１０２の移動速度が減速され、クッション作用が生じる。
【０００４】
このように、ピストン１０２の一端に取り付けられたクッションボス１０３の外周部と、シリンダカバー１０７に設けたクッションボス収納部１０５の内周部との隙間１０９の寸法を微少とすることで、クッション室１０４からクッションボス収納部１０５へ流れ込む流体の流量を制限して調整し、ピストン１０２の速度を低減させながら運動エネルギーによる衝撃力を緩和している。従来の流体式衝撃緩和機構付き流体圧シリンダには、少なくともいずれか一方のストロークエンド部（端部）において、流体圧シリンダの慣性負荷又は外部負荷が大きい場合であってもピストン１０２の運動をできるだけ衝撃が少ない状態で停止させるために、上記のようなクッション機能を有する衝撃緩和機構が設けられている。
【０００５】
図１及び図２に示す衝撃緩和機構では、動作条件に合わせてクッションバルブ１０６の開度を調整して、クッション室１０４からクッションボス収納部１０５へ流入する流体の流量を調整する。クッション室１０４からクッションボス収納部１０５へ流入する流量は、クッションバルブ１０６を通過する流量と、クッションボス１０３とクッションボス収納部１０５との隙間１０９を通過する流量との合計である。隙間１０９の寸法は一定であるため、クッション室１０４からクッションボス収納部１０５へ流入する流体の流量を、クッションバルブ１０６によって調整できる範囲には制限が生じる。
【０００６】
一方、図３（ａ）は、特許文献１に開示された従来の流体圧シリンダの衝撃緩和機構の構成例を示す図である。この衝撃緩和機構は、クッションボス収納部１０５の開口部の内周に弾性シールリング部材１０８を取り付けている。そして、図３（ｂ）に示すように、クッション室１０４内の流体の圧力を弾性シールリング部材１０８のリップ部１０８ａに作用させてこれを変形させることで、クッションボス１０３の外周面とクッションボス収納部１０５の内周面との間に形成された隙間１０９を狭めるか又は閉塞させて、該隙間１０９を通ってクッション室１０４からクッションボス収納部１０５へ流入する流体の流量を極力抑えている。このため、クッション室１０４からクッションボス収納部１０５へ流入する流体の流量をクッションバルブ１０６によって調整することが容易となる。
【特許文献１】特開２００３−２６９４１６号公報
【非特許文献１】新版「油空圧便覧」、pp.260−261、（社）日本油空圧学会、オーム社（１９８９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、これら従来の流体圧シリンダの衝撃緩和機構には、以下の問題点があった。
【０００８】
（１）図１に示す衝撃緩和機構では、クッションボス１０３の外周面と、クッションボス収納部１０５の内周面との間に形成された隙間１０９の寸法は一定であるため、隙間１０９の寸法を大きくし過ぎるとシリンダの移動速度を低減できず運動エネルギーによる衝撃力を十分に緩和することができないので、ピストン１０２がシリンダカバー１０７に激しく衝突してしまう。一方，隙間１０９の寸法を小さくし過ぎると、クッションボス１０３の外周面とクッションボス収納部１０５の内周面とが接触し易くなる。特に、シリンダロッド先端に負荷が作用するなどの効果によりピストン１０２がシリンダチューブ１０１の軸中心から偏心した場合、あるいはシリンダチューブ１０１の軸に対して傾斜した場合は接触が顕著となってしまう。さらに、隙間１０９の寸法が小さ過ぎると、クッションボス１０３がクッションボス収納部１０５へ進入する際に、クッション室１０４で大きなサージ圧が発生してしまう。これらいずれの場合においても、大きな衝撃や振動や騒音の発生につながったり、流体圧シリンダの破損に至ってしまうという恐れがあった。
【０００９】
（２）図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す衝撃緩和機構のように弾性シールリング部材１０８を用いる場合は、変形させたリップ部１０８ａの内周面とクッションボス１０３の外周面との隙間１０９が狭くなり過ぎると、クッションボス１０３がクッションボス収納部１０５に進入する際に、クッション室１０４の流体圧力が急激に上昇し、大きなサージ圧が発生してしまう。これにより大きな衝撃や振動や騒音の発生につながったり、流体圧シリンダの破損に至ってしまう恐れがあった。特に流体圧シリンダに大きな慣性負荷又は外部負荷を作用させる場合においては、ピストン１０２の運動エネルギーが大きいため、クッション室１０４で一層大きなサージ圧が発生してしまい、流体圧シリンダが破損してしまうという問題が起こりやすい。
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、シリンダチューブ内の流体の圧力が急激に上昇するのを効果的に抑えると共に、大きな衝撃や振動や騒音の発生を効果的に緩和させることができ、さらにはクッションボスが容易にクッションボス収納部に進入できる流体圧シリンダの衝撃緩和機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、シリンダチューブと、該シリンダチューブ内に摺動自在に配設されたピストンと、該ピストンに連結されたピストンロッドと、該ピストンに連結されたクッションボスと、前記シリンダチューブの一端部に取り付けられたシリンダカバーと、クッションボス収納部であって前記シリンダカバーに設けられ前記クッションボスがその内部に自在に進入し、かつ退出することができるクッションボス収納部とを具備し、前記クッションボスが前記クッションボス収納部に進入する際に、前記ピストンとシリンダカバーの間の空間であるクッション室から前記クッションボスの外周面と前記クッションボス収納部の内周面との隙間を通って前記クッションボス収納部へ流れ込む流体の流量が制限されることで前記クッション室内の流体の圧力が上昇し、前記ピストンの速度が減速される流体圧シリンダの衝撃緩和機構において、前記クッションボスは、薄肉の中空筒状部であってその内部空間が密閉された中空筒状部を備え、その内部空間の流体圧力により半径方向に弾性変形するように構成されると共に、該中空筒状部の内部空間と前記クッション室とを連通する少なくとも１つの流体流路を設けたことを特徴とする流体圧シリンダの衝撃緩和機構である。
【００１２】
ここで本願の各請求項に記載の発明におけるストロークエンド部とは、シリンダチューブ内を摺動して移動するピストンの移動可能区間のうち、一方若しくは両方の終端部又は該終端部近傍の区間を意味するものとする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、シリンダチューブと、該シリンダチューブ内に摺動自在に配設されたピストンと、該ピストンに連結されたピストンロッドと、該ピストンに連結されたクッションボスと、前記シリンダチューブの一端部に取り付けられたシリンダカバーと、クッションボス収納部であって前記シリンダカバーに設けられ前記クッションボスがその内部に自在に進入し、かつ退出することができるクッションボス収納部とを具備し、前記クッションボスが前記クッションボス収納部に進入する際に、前記ピストンとシリンダカバーの間の空間であるクッション室から前記クッションボスの外周面と前記クッションボス収納部の内周面との隙間を通って前記クッションボス収納部へ流れ込む流体の流量が制限されることで前記クッション室内の流体の圧力が上昇し、前記ピストンの速度が減速される流体圧シリンダの衝撃緩和機構において、前記クッションボス収納部を、前記シリンダカバーの内周部に挿入配置された薄肉の筒状部材を備えて構成し、前記シリンダカバーの内周面と前記薄肉の筒状部材の外周面との間に密閉された空間を形成し、前記薄肉の筒状部材は前記密閉された空間の流体圧力により半径方向に弾性変形するように構成され、前記密閉された空間と前記クッション室とを連通する少なくとも１つの流体流路を設けたことを特徴とする流体圧シリンダの衝撃緩和機構である。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の流体圧シリンダの衝撃緩和機構において、前記中空筒状部の内部空間と前記クッション室とを連通する流体流路、又は前記シリンダカバーの内周面と前記薄肉の筒状部材の外周面との間に形成された前記密閉された空間と前記クッション室とを連通する流体流路に少なくとも１つの絞りを設けたことを特徴とする流体圧シリンダの衝撃緩和機構である。
【００１５】
ここで、薄肉の筒状部材は、その外径側（大径側）と内径側（小径側）とに、それぞれ表面を有するが、請求項２と請求項３でいう「外周面」とは、外径側の表面を指す。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１又２又は３に記載の流体圧シリンダの衝撃緩和機構において、前記クッションボスの外周面、又は前記クッションボス収納部の内周面の少なくともいずれか一方に樹脂層を設け、且つ該樹脂層の樹脂は、低摩擦及び耐磨耗特性の良好な樹脂、又は該樹脂に強化用繊維を含ませた樹脂、又はさらに固体潤滑剤を含ませた樹脂であることを特徴とする流体圧シリンダの衝撃緩和機構である。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の流体圧シリンダの衝撃緩和機構において、前記樹脂層の樹脂は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フェノール樹脂（ＰＦ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）のいずれかであり、前記強化用繊維はガラス繊維、カーボン繊維のいずれかであり、前記固体潤滑剤はグラファイト、ポリテトラフルオロエチレンのいずれかであることを特徴とする流体圧シリンダの衝撃緩和機構である。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、シリンダチューブと、該シリンダチューブの一端に取り付けられたシリンダカバーと、該シリンダチューブ内に摺動自在に配設されたピストンと、該ピストンに連結されたピストンロッドと、該ピストンに連結されたクッションボスとを備えた流体圧シリンダにおいて、前記ピストンが前記シリンダカバーに接近して停止するストロークエンド部でのピストンの停止動作の衝撃を緩和する衝撃緩和機構として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の流体圧シリンダの衝撃緩和機構を備えたことを特徴とする流体圧シリンダである。
【発明の効果】
【００１９】
本願請求項１に記載の発明によれば、クッションボスは、薄肉の中空筒状部であってその内部空間が密閉された中空筒状部を備え、その内部空間の流体圧力により半径方向に弾性変形するように構成されると共に、該中空筒状部の内部空間と前記クッション室とを連通する少なくとも１つの流体流路を設けたので、以下のような優れた効果がある。
【００２０】
（１）クッションボスがクッションボス収納部に進入することに伴い、クッション室の流体圧力の上昇に応じてクッションボス収納部へ進入したクッションボスの中空筒状部が弾性変形してクッションボスの当該部分の径が増大することで、クッションボスの外周面とクッションボス収納部の内周面との間に形成された隙間の寸法が緩やかに狭まるので、シリンダチューブ内の流体圧力が急激に上昇することがなく、ピストンの運動エネルギーによる衝撃を効果的に緩和させることができる。
【００２１】
（２）クッションボスのうち、クッションボス収納部に進入すべき部分の外周面とクッションボス収納部の内周面との間に形成された隙間の寸法がクッション室の圧力に応じて変化するので、従来の流体圧シリンダの衝撃緩和機構のように該隙間の寸法を厳しく調整する必要がなく、衝撃緩和機構の製作が簡単になる。
【００２２】
（３）クッションボスの半径方向に弾性変形する中空筒状部の厚さ寸法及び長さ寸法を流体圧シリンダの仕様に応じて自由に設計することができるので、好適な衝撃緩和機構を得ることができる。
【００２３】
（４）クッションボスの外周面とクッションボス収納部の内周面との隙間の寸法を大きくすることができるので、クッションボスがクッションボス収納部に進入する際にクッションボスの外周面とクッションボス収納部の内周面との接触を防ぐことが容易になる。
【００２４】
請求項２に記載の発明によれば、クッションボス収納部を、シリンダカバーの内周部に挿入配置された薄肉の筒状部材を備えて構成し、シリンダカバーの内周面と薄肉の筒状部材の外周面との間に密閉された空間を形成し、薄肉の筒状部材は密閉された空間の流体圧力により半径方向に弾性変形するように構成され、密閉された空間とクッション室とを連通する少なくとも１つの流体流路を設けたので、以下のような優れた効果がある。
【００２５】
（１）クッションボスがクッションボス収納部に進入することに伴い、クッション室の流体圧力の上昇に応じて薄肉の筒状部材が半径方向に弾性変形してクッションボス収納部に挿入配置された薄肉の筒状部材の内周面の径が縮小することで、クッションボスの外周面と前記薄肉の筒状部材の内周面との間に形成された隙間の寸法が緩やかに狭まるので、クッション室の流体圧力が急激に上昇することがなく、ピストンの運動エネルギーによる衝撃を効果的に緩和させることができる。
【００２６】
（２）クッションボスの外周面と前記薄肉の筒状部材の内周面との間に形成された隙間の寸法がクッション室の圧力に応じて変化するので、従来の流体圧シリンダの衝撃緩和機構のように該隙間の寸法を厳しく調整する必要がなく、衝撃緩和機構の製作が容易になる。
【００２７】
（３）クッションボス収納部に挿入配置される前記薄肉の筒状部材の厚さ寸法及び長さ寸法を流体圧シリンダの仕様に応じて自由に設計することができるので、好適な衝撃緩和機構を得ることができる。
【００２８】
（４）クッションボスの外周面とクッションボス収納部の内周面との隙間の寸法を大きくすることができるので、クッションボスがクッションボス収納部に進入する際にクッションボスの外周面とクッションボス収納部の内周面、即ちクッションボス収納部に挿入配置された薄肉の筒状部材の内周面との接触を防ぐことが容易になる。
【００２９】
請求項３に記載の発明によれば、中空筒状部の内部空間とクッション室とを連通する流体流路、又はシリンダカバーの内周面と薄肉の筒状部材の外周面との間に形成された密閉された空間とクッション室とを連通する流体流路に少なくとも１つの絞りを設けたので、中空筒状部の内部空間、又はシリンダカバーに形成した空間の内周面と薄肉の筒状部材の外周面との間に形成された密閉された空間の内部の密閉効果及び静圧効果が高まり、シリンダチューブ内の流体の圧力に脈動がある場合でも、その脈動の影響が中空筒状部の内部空間又はシリンダカバーに形成した空間の内周面と薄肉の筒状部材の外周面との間に形成された密閉された空間の内部に伝わることを十分に低減させることができ、中空筒状部又は薄肉の筒状部材が安定した状態で弾性変形することが可能となる。
【００３０】
請求項４、５に記載の発明によれば、クッションボスの外周面、又はクッションボス収納部の内周面の少なくともいずれか一方に樹脂層を設け、且つ該樹脂層の樹脂は、低摩擦及び耐磨耗特性の良好な樹脂、又は該樹脂に強化用繊維を含ませた樹脂、又はさらに固体潤滑剤を含ませた樹脂であるので、水を含む、油（４０℃で０．１Ｐ（０．０１Ｐａ・Ｓ）の粘度を有する）より低粘度の流体を作動流体とする流体圧シリンダにおいても、クッションボスの外周面とクッションボス収納部の内周面との滑らかな滑り運動が可能となり、摺動特性及び耐久性が向上する。
【００３１】
請求項６に記載の発明によれば、シリンダチューブと、シリンダチューブの一端に取り付けられたシリンダカバーと、シリンダチューブ内に摺動自在に配設されたピストンと、ピストンに連結されたピストンロッドを備えた流体圧シリンダにおいて、ピストンがシリンダカバーに接近して停止するストロークエンド部でのピストンの停止動作の衝撃を緩和する衝撃緩和機構として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の流体圧シリンダの衝撃緩和機構を備えたので、ピストンが停止する際の衝撃を小さく抑えることができ、運転時の振動、騒音の小さい流体圧シリンダを提供することができる。また、前記樹脂層を備えれば、さらに摺動特性や耐久性に優れた流体圧シリンダを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００３３】
図４乃至図７は、本発明（請求項１）にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の実施例（実施例１）を示す図である。この衝撃緩和機構は、シリンダチューブ１と、シリンダチューブ１内に摺動自在に配設されたピストン２と、ピストン２に連結されたピストンロッド１７と、ピストン２に連結されたクッションボス３と、シリンダチューブ１の端部に取り付けられたシリンダカバー７と、シリンダカバー７に設けられクッションボス３がその内部に自在に進入しかつ自在に退出することができるクッションボス収納部５とを具備する構成である。そして、この衝撃緩和機構は、クッションボス３がクッションボス収納部５に進入する際に、シリンダチューブ１内のピストン２とシリンダカバー７の間のクッション室４から、クッションボス３のクッションボス収納部５の中に進入すべき部分の外周面とクッションボス収納部５の内周面との隙間２１（図５参照）を通ってクッションボス収納部５内へ流れ込む流体の流量が制限されることにより、クッション室４内の流体の圧力が上昇し、ピストン２の摺動方向に沿った速度が緩やかに減速するようになっている。
【００３４】
ピストン２と一体に運動するクッションボス３はクッション室４に設置され、ピストンロッド１７はシリンダチューブ１内のピストン２に対してクッション室４と反対側の空間であるシリンダ室１６に設置されている。クッションボス３は、ピストン２と連結された基部２３と、該基部２３に一体に設けられた薄肉の薄肉の中空筒状部９とその先端部を塞いで設けられた円錐の先端部を切断した形状のテーパ部１４とを備えて構成され、ピストン２とクッションボス３の基部２３とはリング状の弾性密閉部材１３を介して連結されている。また、基部２３には、クッション室４からクッションボス３の薄肉の中空筒状部９の内部へ連通する流路１１が設けられ、該流路１１には絞り１２が形成されている。
【００３５】
クッションボス３がクッションボス収納部５へ進入する直前の状態を図４に示し、進入した直後の状態を図５に示す。また、クッションボス３がクッションボス収納部５にさらに深く進入した状態を図６、図７に示す。
【００３６】
図４において、シリンダ室１６に圧力流体が流入することによってピストン２が右方向に動かされたとき、クッションボス３の先端部がクッションボス収納部５に進入するまでの間、クッション室４内の流体はテーパ部１４とクッションボス収納部５の開口部との間に形成された空間２２を通ってクッションボス収納部５に流入し、ポート１８から外部へ排出される。続いてピストン２がさらに右方向に動かされて、図５に示すようにクッションボス３の先端のテーパ部１４がクッションボス収納部５に進入した際に、クッションボス３の薄肉の中空筒状部９の外周面とクッションボス収納部５の内周面との間に隙間２１ができる。この隙間２１の寸法は、図４における前記空間２２と比べると、はるかに小さいので、クッション室４からクッションボス収納部５へ流入する流体の流量が急激に低減する。このとき、クッション室４の流体は、その一部が絞られたクッションバルブ６を経由してクッションボス収納部５に流入すると共に、その他の流体は隙間２１を通ってクッションボス収納部５に流入し、これらはポート１８から外部へ排出される。このようにクッション室４からクッションボス収納部５に流入する流体の流量が制限されることで、クッション室４の流体の圧力が上昇してピストン２を図の左方向に押し戻す力が働き、クッション作用が生じる。
【００３７】
ここで、クッション室４で圧力が上昇した流体をクッション室４から流路１１を介して薄肉の中空筒状部９の内部へ導き、薄肉の中空筒状部９の内部とクッションボス収納部５との圧力差によって薄肉の中空筒状部９のクッションボス収納部５に進入した部分に弾性変形を生じさせて、これを外側に僅かに膨らませる。すると薄肉の中空筒状部９の外周面とクッションボス収納部５の内周面との隙間２１は一層狭くなり、クッション室４から隙間２１を経由してクッションボス収納部５に流入する流体の流量が一層減少し、クッション室４内の流体圧力がさらに上昇する。これによりさらに高いクッション機能が発揮されてピストン２が効果的に減速される。
【００３８】
さらにピストン２が右方向へ動かされることで、図６及び図７に示すように、クッションボス３がクッションボス収納部５に深く進入する。このとき、薄肉の中空筒状部９の内部とクッションボス収納部５との圧力差により薄肉の中空筒状部９の弾性変形が発生する部分の領域が、ピストン２の軸方向において拡大すると共にその半径方向への弾性変形量が増大する。ここで、薄肉の中空筒状部９の内部とクッション室４とは流路１１で連通しているので、この弾性変形領域及び弾性変形量はクッション室４の流体圧力に対応して変化することとなり、隙間２１の寸法はクッション室４の流体圧力に対応して変化する。したがって、隙間２１を経由してクッションボス収納部５へ流入する流体の流量がクッション室４の流体圧力に応じて自動的に調節され、衝撃緩和機構のクッション機能がより効果的に発揮され、ピストン２を十分に減速させることができる。
【００３９】
このように、クッションボス３の薄肉の中空筒状部９は、クッション室４の流体圧力に応じて半径方向へ弾性変形し、薄肉の中空筒状部９の外周面とクッションボス収納部５の内周面との隙間２１の寸法が変化するので、その隙間２１を経由してクッション室４からクッションボス収納部５へ流入する流体の流量をコントロールでき、衝撃緩和機構のクッション機能を効果的に調節することができる。また、クッションボス３に弾性変形によりその半径方向の寸法が変化する薄肉の中空筒状部９を設けたので、薄肉の中空筒状部９の外周面とクッションボス収納部５の内周面との間に形成された隙間２１を大きく設計することができる。このためクッションボス３がクッションボス収納部５に進入しやすく、クッションボス３の先端に設けたテーパ部１４をコンパクトに設計することも併せて可能になる。
【実施例２】
【００４０】
図８及び図９は、本発明（請求項１）にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の他の実施例（実施例２）を示す図である。この実施例２において、上記した実施例１と共通する部分には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。実施例２が実施例１と異なるのは、ピストン２と連結しているピストンロッド１７が、クッション室４側に配置されている点である。即ち、ピストンロッド１７は、ピストン２に対してクッションボス３と同じ側に取り付けられ、このピストンロッド１７は、クッションボス３の基部２３に連結され、クッションボス３の薄肉の中空筒状部９の内部を通り、テーパ部１４の中央の開口から突出して、クッションボス収納部５の内部を貫通してシリンダカバー７からシリンダチューブ１の外部に突出している。
【００４１】
図９は、この衝撃緩和機構において、ピストン２が右方向に動かされて、ピストンロッド１７のテーパ部１４がクッションボス収納部５に進入した状態を示す図である。ピストンロッド１７のテーパ部１４がクッションボス収納部５に進入した際に、隙間２１の寸法は図８における空間２２と比べるとはるかに小さいので、実施例１と同様、クッション室４からクッションボス収納部５へ流入する流体の流量が急激に低減する。また、クッション室４の流体は、クッションバルブ６を経由してクッションボス収納部５に流入すると共に、その一部が隙間２１を通ってクッションボス収納部５に流入し、これらはポート１８から外部へ排出される。このようにクッション室４からクッションボス収納部５に流入する流体の流量が制限されることで、クッション室４の流体の圧力が上昇してピストン２を図の左方向に押し戻す力が働き、クッション作用が生じることも、実施例１と同じである。
【００４２】
クッション室４で圧力が上昇した流体をクッション室４から流路１１を介して薄肉の中空筒状部９の内部へ導き、薄肉の中空筒状部９の内部（薄肉の中空筒状部９の内周面とピストンロッド１７の外周面の間の空間）とクッションボス収納部５との圧力差によって薄肉の中空筒状部９のクッションボス収納部５に進入した部分に弾性変形を生じさせて、これを外側に僅かに膨らませ、薄肉の中空筒状部９の外周面とクッションボス収納部５の内周面との隙間２１が一層狭くなり、クッション室４から隙間２１を経由してクッションボス収納部５に流入する流体の流量が一層減少し、クッション室４内の流体圧力がさらに上昇する。これによりさらに高いクッション機能が発揮されてピストン２が効果的に減速される。
【００４３】
さらにピストン２が右方向へ動かされることで、クッションボス３がクッションボス収納部５に深く進入すると、薄肉の中空筒状部９の内部とクッションボス収納部５との圧力差により、薄肉の中空筒状部９の弾性変形が発生する部分の領域がピストン２の軸方向において拡大すると共に、その半径方向への弾性変形量が増大するから、隙間２１を経由してクッションボス収納部５へ流入する流体の流量がクッション室４の流体圧力に応じて自動的に調節され、衝撃緩和機構のクッション機能がより効果的に発揮され、ピストン２を十分に減速させることができる。
【実施例３】
【００４４】
図１０及び図１１は、本発明（請求項２）にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の実施例（実施例３）を示す図である。この実施例３において、上記した実施例１と共通する部分には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。実施例３では、シリンダカバー７の内周側に形成された円柱状の空間２８の内部に薄肉の筒状部材１０を挿入配置している。該薄肉の筒状部材１０の外径を前記円柱状の空間２８の直径よりも小さくし、前二者の間において半径方向及びクッションボス収納部５の軸方向にそれぞれ一定の寸法を有した円筒状の空間２５を形成すると同時に薄肉の筒状部材１０の軸方向の両端部において弾性密封部材１５を用いることにより円筒状の空間２５を密閉空間とするように構成されている。また薄肉の筒状部材１０は弾性を有する部材として形成され、クッションボス収納部５の軸方向に沿った一部が、半径方向に変形する機能を備えている。さらにシリンダカバー７には密閉空間である円筒状の空間２５とクッション室４とを連通する流路２６が形成され、該流路２６には絞り２７が形成されている。
【００４５】
図１０は、クッションボス３がクッションボス収納部５へ進入する直前の状態を示す図で、図１１は進入した直後の状態を示す図である。図１０において、シリンダ室１６に圧力流体が流入することによってピストン２が右方向に動かされたとき、クッションボス３の先端部がクッションボス収納部５に進入するまでの間、クッション室４内の流体はテーパ部１４とクッションボス収納部５の開口部との間に形成された空間２０を通ってクッションボス収納部５に流入し、ポート１８から外部へ排出される。続いてピストン２がさらに右方向に動かされて、図１１に示すようにクッションボス３の先端のテーパ部１４がクッションボス収納部５に進入すると、クッションボス３の外周面とクッションボス収納部５を構成する薄肉の筒状部材１０の内周面との間に隙間２１が形成される。この隙間２１の寸法は図１０における空間２０に比べてはるかに小さいので、クッション室４からクッションボス収納部５へ流入する流体の流量が急激に低減する。このとき、クッション室４の中にある流体は、その一部が絞られたクッションバルブ６を経由してクッションボス収納部５に流入すると共に、その他の流体は隙間２１を通ってクッションボス収納部５に流入し、これらはポート１８から外部へ排出される。このようにクッション室４からクッションボス収納部５に流入する流体の流量が制限されることで、クッション室４の流体の圧力が上昇してピストン２を図の左方向に押し戻す力が働き、クッション作用が生じる。
【００４６】
さらに、クッション室４で圧力が上昇した流体が、クッション室４から絞り２７付き流路２６を通って薄肉の筒状部材１０とシリンダカバー７の内周側に形成された円柱状の空間２８と弾性密封部材１５を備えて構成された密閉空間である円筒状の空間２５に導かれるように構成されているので、円筒状の空間２５の流体の圧力により薄肉の筒状部材１０の一部に半径方向への弾性変形が生じて、薄肉の筒状部材１０はクッションボス収納部５の内側に向かって僅かに膨らむ。これにより、クッションボス３の外周面とクッションボス収納部５の内周面との隙間２１が一層狭くなり、クッション室４から隙間２１を経由してクッションボス収納部５へ流入する流体の流量が一層減少し、クッション室４内の流体圧力がさらに上昇する。これによりさらに高いクッション機能が発揮されてピストン２が効果的に減速される。
【００４７】
このように、円筒状の空間２５とクッション室４とは流路２６で連通しているので、薄肉の筒状部材１０の弾性変形領域及び弾性変形量はクッション室４の流体圧力に対応して変化することとなり、隙間２１の寸法はクッション室４の流体圧力に対応して変化する。したがって、隙間２１を経由してクッションボス収納部５へ流入する流体の流量がクッション室４の流体圧力に応じて自動的に調節され、衝撃緩和機構のクッション機能がより効果的に調節され、ピストン２を十分に減速させることができる。また、クッションボス収納部５の薄肉の筒状部材１０は弾性変形によりその半径方向の寸法を変化させることができるから、隙間２１を大きく設計することができる。このためクッションボス３がクッションボス収納部５に進入しやすく、クッションボス３の先端に設けたテーパ部１４をコンパクトに設計することも併せて可能になる。
【実施例４】
【００４８】
図１２及び図１３は、本発明（請求項２）にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の他の実施例（実施例４）を示す図である。実施例４において、上記した実施例３と共通する部分には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。実施例４が実施例３と異なるのは、ピストン２と連結しているピストンロッド１７が、クッション室４側に配置されている点である。即ち、ピストンロッド１７は、ピストン２に対してクッションボス３と同じ側に取り付けられ、このピストンロッド１７は、クッションボス３先端部のテーパ部１４に連結され、クッションボス収納部５の内部を貫通してシリンダカバー７からシリンダチューブ１の外部に突出している。
【００４９】
図１３は、この衝撃緩和機構において、ピストン２が右方向に動かされて、クッションボス３がクッションボス収納部５に進入した状態を示す図である。クッションボス３のテーパ部１４がクッションボス収納部５に進入すると、クッションボス３の外周面とクッションボス収納部５を構成する薄肉の筒状部材１０の内周面との間に隙間２１が形成される。この隙間２１の寸法は図１２における空間２０と比べてはるかに小さいので、クッション室４からクッションボス収納部５へ流入する流体の流量が急激に低減する。このとき、クッション室４の流体は、クッションバルブ６を経由してクッションボス収納部５に流入すると共に、その一部が隙間２１を通ってクッションボス収納部５に流入し、これらはポート１８から外部へ排出される。このようにクッション室４からクッションボス収納部５に流入する流体の流量が制限されることで、クッション室４の流体の圧力が上昇してピストン２を図の左方向に押し戻す力が働き、クッション作用が生じる。
【００５０】
さらに、クッション室４で圧力が上昇した流体が、クッション室４から絞り２７付き流路２６を通って薄肉の筒状部材１０の外表面とシリンダカバー７の内周側に形成された円柱状の空間２８と弾性密閉部材１５を備えて構成された密閉空間である円筒状の空間２５に導かれるように構成されているので、円筒状の空間２５の流体の圧力により薄肉の筒状部材１０の一部に半径方向への弾性変形が生じて、薄肉の筒状部材１０はクッションボス収納部５の内側に向かって僅かに膨らみ、クッションボス３の外周面とクッションボス収納部５の内周面との隙間２１が一層狭くなり、クッション室４から隙間２１を経由してクッションボス収納部５へ流入する流体の流量が一層減少し、クッション室４内の流体圧力がさらに上昇する。これによりさらに高いクッション機能が発揮されてピストン２が効果的に減速される。
【実施例５】
【００５１】
図１４は、本発明（請求項３）にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の実施例（実施例５）を示す図である。図１４（ａ）は、実施例１及び実施例２の衝撃緩和機構においてクッション室４からクッションボス３の薄肉の中空筒状部９の内部に連通する流路１１に、絞り１２を形成する実施例を示し、図１４（ｂ）は、実施例３及び実施例４の衝撃緩和機構においてクッション室４からシリンダカバー７に設けた円筒状の空間２５に連通する流路２６に、絞り２７を形成する実施例を示す。これらのように絞り１２及び絞り２７を設けることによって、弾性を有する薄肉の中空筒状部９の内部、及びシリンダカバー７に設けた円筒状の空間２５の内部の密閉効果及び静圧効果が高まり、クッション室４の流体の圧力に脈動がある場合でも、その脈動の影響を十分に低減させることができ、薄肉の中空筒状部９の内部とクッションボス収納部５との圧力差、又は円筒状の空間２５とクッションボス収納部５との圧力差により、薄肉の中空筒状部９又は薄肉の筒状部材１０が安定した状態で弾性変形することが可能となる。
【実施例６】
【００５２】
図１５、図１６は、本発明（請求項４、請求項５）にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の実施例（実施例６、実施例７）を示す図である。この実施例６、実施例７において、上記した実施例１、実施例３と共通する部分には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。実施例６が実施例１と異なる点は、クッションボス収納部５の内周面に樹脂層１９を設けた点である。また、実施例７が実施例３と異なるのは、クッションボス３の外周面に樹脂層２０を設けた点である。これら樹脂層１９、２０の樹脂は、低摩擦で且つ耐摩耗特性の良好な樹脂、又はこの低摩擦で且つ耐摩耗特性の良好な樹脂に強化用繊維を含ませた樹脂、または該樹脂にさらに固体潤滑材を含ませた樹脂であり、水潤滑条件においても、良好な低摩擦・耐摩耗特性を有する樹脂で構成されている。
【００５３】
上記した低摩擦で且つ耐摩耗特性の良好な樹脂として例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フェノール樹脂（ＰＦ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）のいずれかを用いることができ、場合によっては、これらの樹脂に強化用繊維としてガラス繊維又はカーボン繊維を含ませ、あるいはこの強化用繊維を含ませた樹脂にさらに固体潤滑材としてグラファイト又はポリテトラフルオロエチレンを含ませることができる。
【００５４】
これらの樹脂で構成される樹脂層１９、２０は、流体圧シリンダの作動流体が、例えば水を含む、油（４０℃で０．１Ｐ（０．０１Ｐａ・Ｓ）の粘度を有する）などの、比較的低粘度の流体である場合に極めて有用であり、クッションボス３の外周面とクッションボス収納部５の内周面とが接触した場合でもかじりを生じることがないため、流体圧シリンダの摺動特性及び耐久性が向上する。
【００５５】
シリンダチューブと、該シリンダチューブの一端に取り付けられたシリンダカバーと、該シリンダチューブ内に摺動自在に配設されたピストンと、該ピストンに連結されたピストンロッドと、該ピストンロッドに連結されたクッションボスとを備えた流体圧シリンダにおいて、ピストンがシリンダカバーに接近して停止するストロークエンド部におけるピストンの停止動作の衝撃を緩和する衝撃緩和機構として、上記各実施例に示した衝撃緩和機構を用いることで、シリンダカバー内の流体の圧力の急激な上昇を有効に抑制することができ、ピストンの停止における衝撃を小さく抑え、運転騒音、振動の小さい流体圧シリンダを提供することができる。また、衝撃緩和機構に上記した樹脂層を備えることで、さらに耐久性や摺動特性に優れた流体圧シリンダを提供することができる。
【００５６】
ここで、流体圧シリンダの従来の衝撃緩和機構と本発明にかかる衝撃緩和機構とによるクッション効果（衝撃緩和効果）の比較を図１７に示す。同図において、Ａは従来の衝撃緩和機構のクッション室の圧力変化であり、Ｂは本発明にかかる衝撃緩和機構のクッション室の圧力変化である。また、Ｃは従来の衝撃緩和機構のピストン速度の変化であり、Ｄは本発明にかかる衝撃緩和機構のピストン速度の変化である。また、ｃｒは従来の衝撃緩和機構のクッション室で発生する最大サージ圧力、ｃｅは本発明にかかる衝撃緩和機構のクッション室で発生する最大サージ圧力、ｅｒは従来の衝撃緩和機構を用いたときの下記するｄ項によるピストンの残留速度、ｅｅは本発明にかかる衝撃緩和機構を用いたときの下記するｄ項によるピストンの残留速度、ａはピストン速度、ｂはシリンダの背圧、ｃはクッションボスがクッションボス収納部に進入する際のクッション室の圧力変化、ｄはピストンに作用するシリンダ室の圧力及び摩擦力による影響を含むクッション室での圧力、ｅはｄ項によるピストンの残留速度、ｔはクッションボスがクッションボス収納部に進入した瞬間からの経過時間を示す。
【００５７】
図１７より明らかなように、本発明にかかる衝撃緩和機構は、従来の衝撃緩和機構と比較して、クッション室の最大サージ圧力を低く抑えることができ（ｃe＜ｃr）、且つピストン残留速度を小さくすることができる（ｅe＜ｅr）ことで、ピストンの運動エネルギーによる衝撃力を効果的に緩和することができる。
【００５８】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】従来の流体圧シリンダの衝撃緩和機構の構成例を示す図である。
【図２】従来の流体圧シリンダの衝撃緩和機構の構成例を示す図である。
【図３（ａ）】従来の流体圧シリンダの衝撃緩和機構の他の構成例を示す図である。
【図３（ｂ）】同図（ａ）に示す弾性シールリング部材の変形状態を示す図である。
【図４】本発明にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の構成例（実施例１）を示す図である。
【図５】本発明にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の構成例（実施例１）を示す図である。
【図６】本発明にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の構成例（実施例１）を示す図である。
【図７】本発明にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の構成例（実施例１）を示す図である。
【図８】本発明にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の構成例（実施例２）を示す図である。
【図９】本発明にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の構成例（実施例２）を示す図である。
【図１０】本発明にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の構成例（実施例３）を示す図である。
【図１１】本発明にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の構成例（実施例３）を示す図である。
【図１２】本発明にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の構成例（実施例４）を示す図である。
【図１３】本発明にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の構成例（実施例４）を示す図である。
【図１４】本発明にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の構成例（実施例５）を示す図である。
【図１５】本発明にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の構成例（実施例６）を示す図である。
【図１６】本発明にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構の構成例（実施例７）を示す図である。
【図１７】本発明にかかる流体圧シリンダの衝撃緩和機構と従来の流体圧シリンダの衝撃緩和機構のクッション効果の比較を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１    シリンダチューブ
２    ピストン
３    クッションボス
４    クッション室
５    クッションボス収納部
６    クッションバルブ
７    シリンダカバー
９    薄肉の中空筒状部
１０  薄肉の筒状部材
１１  流路
１２  絞り
１３  弾性密封部材
１４  テーパ部
１５  弾性密封部材
１６  シリンダ室
１７  ピストンロッド
１８  ポート
１９  樹脂層
２０  樹脂層
２１  隙間
２２  空間
２３  基部
２５  円筒状の空間
２６  流路
２７  絞り
２８  円柱状の空間
【図１】
2006138361.tif 000003
【図２】
2006138361.tif 000004
【図３（ａ）】
2006138361.tif 000005
【図３（ｂ）】
2006138361.tif 000006
【図４】
2006138361.tif 000007
【図５】
2006138361.tif 000008
【図６】
2006138361.tif 000009
【図７】
2006138361.tif 000010
【図８】
2006138361.tif 000011
【図９】
2006138361.tif 000012
【図１０】
2006138361.tif 000013
【図１１】
2006138361.tif 000014
【図１２】
2006138361.tif 000015
【図１３】
2006138361.tif 000016
【図１４】
2006138361.tif 000017
【図１５】
2006138361.tif 000018
【図１６】
2006138361.tif 000019
【図１７】
2006138361.tif 000020