(57)【要約】【課題】操作性が良好で作動流体の使用圧力を高くできる流体圧シリンダを提供する。【解決手段】一端に端板２１を有し且つ他端が開口したシリンダ本体２２と、シリンダ本体２２内に同軸に配置され且つ一端が端板２１を貫通する配管２３と、配管２３に摺動可能に外嵌し且つシリンダ本体２２に摺動可能に内接するピストン２４と、ピストン２４に一端が連なってシリンダ本体２２に摺動可能に内接し且つ他端がシリンダ本体２２の他端開口から外方へ突出する筒状のロッド２５と、配管２３の他端に連なり且つロッド２５が摺動し得るようにロッド２５に内接する端板２６と、ヘッド側流体室２７に外部から流体圧を付与するための第１の流体通路２８と、配管２３の他端からロッド側流体室２９に連通する第２の流体通路３０とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端にヘッド側の端板を有し且つ他端が開口したシリンダ本体と、
該シリンダ本体内に同軸に配置され且つ一端が前記端板を貫通する配管と、
該配管に摺動可能に外嵌し且つ前記シリンダ本体に摺動可能に内接するピストンと、
該ピストンに一端が連なって前記シリンダ本体に摺動可能に内接し且つ他端がシリンダ本体の他端開口から外方へ突出する中空状のロッドと、
前記配管の他端に連なり且つ前記ロッドが摺動し得るようにロッドに内接するロッド側の端板と、
シリンダ本体内面、ヘッド側の端板、及びピストンによって囲まれるヘッド側流体室にシリンダ本体の外部から連通する第１の流体通路と、
前記配管の他端からロッド内面、ロッド側の端板、及びピストンによって囲まれるロッド側流体室に連通する第２の流体通路とを備えたことを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項２】
シリンダ本体の一端の端板に基端側連結具を取り付け、
筒状のロッドの他端に先端側連結具を取り付けた請求項１に記載の流体圧シリンダ。
【請求項３】
筒状のロッドの他端を先端側連結具により塞ぐとともに、ロッド内面、ロッド側の端板、及び先端側連結具によって囲まれる空所を外部に連通させる空気通路を前記先端側連結具に設けた請求項２に記載の流体圧シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体圧シリンダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体圧シリンダは様々な機械や設備の駆動源として利用されている。図２は従来の流体圧シリンダの一例を示すもので、一端にヘッド側の端板１を有し且つ他端が開口したシリンダ本体２と、該シリンダ本体２に摺動可能に内接するピストン３と、前記シリンダ本体２の他端に取り付けた環状の端板４と、前記ピストン３に基端が固着され且つ端板４を摺動可能に貫通して先端がシリンダ本体２の外方へ突出するロッド５とを備えている。
【０００３】
シリンダ本体２の一端部には、シリンダ本体２内面、ヘッド側の端板１、及びピストン３によって囲まれるヘッド側流体室６にシリンダ本体２の外部から連通する第１の流体通路７が穿設されている。また、シリンダ本体２の他端部には、シリンダ本体２内面、ロッド側の端板４、及びピストン３によって囲まれるロッド側流体室８にシリンダ本体２の外部から連通する第２の流体通路９が穿設されている。
【０００４】
１０，１１は、ピストン３に嵌装したシール部材、１２は、ロッド側の端板４の孔４ａに嵌装したシール部材である。１３は、ヘッド側の端板１に取り付けたクレビスであり、該クレビス１３には、油圧ショベルのブームなどが連結される。１４は、ロッドの先端に取り付けたアイであり、該アイ１４には、前記ブームに枢支したアームなどが連結される。
【０００５】
この流体圧シリンダでは、ヘッド側の端板１の近くにピストン３が位置している状態で、第１の流体通路７に所定圧力の作動流体を供給すると、該第１の流体通路７からヘッド側流体室６内部に流体圧が付与され、ピストン３がロッド側の端板４へ向けて移動するとともに、ロッド５がシリンダ本体２から突き出し、ロッド側流体室８内部の作動流体が第２の流体通路９から外部へ送出される。
【０００６】
反対に、ロッド側の端板４の近くにピストン３が位置している状態で、第２の流体通路９に所定圧力の作動流体を供給すると、該第２の流体通路９からロッド側流体室８内部に流体圧が付与され、ピストン３がヘッド側の端板１へ向けて移動するとともに、ロッド５がシリンダ本体２へ引き込まれ、ヘッド側流体室６内部の作動流体が第１の流体通路７から外部へ送出される。
【０００７】
ピストン３のロッド側流体室８の受圧面積は、ピストン３のヘッド側流体室６に比べて、ロッド５の断面積の分だけ小さい。このため、ロッド５がシリンダ本体２に引き込まれる際の力（引張荷重）は、ロッド５がシリンダ本体２から突き出される際の力（押出荷重）よりも弱く、ロッド５がシリンダ本体２に引き込まれる際の移動速度は、ロッド５がシリンダ本体２から突き出される際の移動速度よりも速くなる。また、ロッド５がシリンダ本体２に引き込まれる際にヘッド側流体室６から送出される作動流体は、ポンプの作動流体吐出量に合わせて設定された配管径に対して過剰となり、流路抵抗によるエネルギー損失を起こす。
【０００８】
また、第１の油圧シリンダ及び第２の油圧シリンダのロッドの逆作動（ロッドがシリンダに引き込まれる動き）を同期させて速くする逆作動増速回路を備えたアクチュエータ駆動回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１６２２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ヘッド側流体室６及びロッド側流体室８に供給する作動流体の使用圧力を高くすれば、ピストン３の受圧面積が小さくて済み、シリンダ本体２及びピストン３を小径化することが可能になるが、ロッド５には、作動流体の使用圧力に関わりなく、座屈荷重に耐えられる断面二次モーメントが要求されるため、ロッド５の小径化には限界がある。
【００１１】
つまり、所定の行程を有して一定の荷重条件とで使用される流体圧シリンダでは、ロッド５の直径は変えられないので、ピストン３の外径とシリンダ本体２の内径との小径化を図ると、ピストン３のヘッド側流体室６の受圧面積に対するロッド側流体室８の受圧面積の割合は更に小さくなる。
【００１２】
よって、ロッド５の押出荷重と引張荷重との差、並びにロッド５突き出し時の移動速度とロッド５引き込み時の移動速度との差は更に拡がり、良好な操作性が得られない。
【００１３】
特許文献１のものは、二つの油圧シリンダのロッドを、間接的、あるいは直接連結しておくことが前提条件であり、油圧シリンダ単体には適用できない。
【００１４】
本発明は上述した実情に鑑みなしたもので、操作性が良好で作動流体の使用圧力を高くできる流体圧シリンダを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の流体圧シリンダでは、一端にヘッド側の端板を有し且つ他端が開口したシリンダ本体と、該シリンダ本体内に同軸に配置され且つ一端が前記端板を貫通する配管と、該配管に摺動可能に外嵌し且つ前記シリンダ本体に摺動可能に内接するピストンと、該ピストンに一端が連なって前記シリンダ本体に摺動可能に内接し且つ他端がシリンダ本体の他端開口から外方へ突出する中空状のロッドと、前記配管の他端に連なり且つ前記ロッドが摺動し得るようにロッドに内接するロッド側の端板と、シリンダ本体内面、ヘッド側の端板、及びピストンによって囲まれるヘッド側流体室にシリンダ本体の外部から連通する第１の流体通路と、前記配管の他端からロッド内面、ロッド側の端板、及びピストンによって囲まれるロッド側流体室に連通する第２の流体通路とを備えている。
【００１６】
また、請求項２に記載の流体圧シリンダでは、シリンダ本体の一端の端板に基端側連結具を取り付け、筒状のロッドの他端に先端側連結具を取り付けた構成とし、請求項３に記載の流体圧シリンダでは、筒状のロッドの他端を先端側連結具により塞ぐとともに、ロッド内面、ロッド側の端板、及び先端側連結具によって囲まれる空所を外部に連通させる空気通路を前記先端側連結具に設けた構成としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の流体圧シリンダによれば、下記のような優れた作用効果を奏し得る。
【００１８】
（１）ピストンに連なる筒状のロッドは外径が大きく、充分な断面二次モーメントが得られ、従前の棒状のロッドよりも小さな断面積で同等以上の座屈荷重に耐えられるので、ピストンのヘッド側流体室の受圧面積とロッド側流体室の受圧面積との差を小さくすることができ、ロッドがシリンダ本体に引き込まれる際の引張荷重とロッドがシリンダ本体から突き出される際の押出荷重との差、並びにロッドがシリンダ本体に引き込まれる際の移動速度とロッドがシリンダ本体から突き出される際の移動速度との差が縮まり、良好な操作性が得られる。
【００１９】
（２）充分な断面二次モーメントを有するロッドはもともと断面積が小さいので、シリンダ本体の内外径、ピストンの外径、ロッドの内外径を小さくして、流体圧シリンダの小型化を図り、作動流体の使用圧力を高くする場合でも、ピストンのヘッド側流体室の受圧面積に対するロッド側流体室の受圧面積の割合はあまり変わらず、前述した良好な操作性は損なわれない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の流体圧シリンダの一例を示す概念図である。
【図２】従来の流体圧シリンダの一例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２２】
図１は本発明の流体圧シリンダの一例を示すもので、一端にヘッド側の端板２１を有し且つ他端が開口したシリンダ本体２２と、該シリンダ本体２２内に同軸に配置固定され且つ一端が前記端板２１を貫通する配管２３と、該配管２３に摺動可能に外嵌し且つ前記シリンダ本体２２に摺動可能に内接する環状のピストン２４と、該ピストン２４に一端が連なって前記シリンダ本体２２に摺動可能に内接し且つ他端がシリンダ本体２２の他端開口から外方へ突出する筒状のロッド２５と、前記配管２３の他端に連なり且つ前記ロッド２５が摺動し得るようにロッド２５に内接するロッド側の端板２６とを備えている。
【００２３】
シリンダ本体２２の一端部には、シリンダ本体２２内面、ヘッド側の端板２１、及びピストン２４によって囲まれるヘッド側流体室２７にシリンダ本体２２の外部から連通する第１の流体通路２８が穿設されている。また、ロッド側の端板２６には、前記配管２３の他端からロッド２５内面、ロッド側の端板２６、及びピストン２４によって囲まれるロッド側流体室２９に連通する第２の流体通路３０が穿設されている。
【００２４】
配管２３は曲げ荷重を受けないので、ロッド側流体室２９に出入りする作動流体の流量に見合った流路断面積と、当該作動流体の使用圧力に耐え得る肉厚を有していればよい。
【００２５】
３１は、ピストン２４に嵌装したシール部材、３２，３３はピストン２４の孔２４ａに嵌装したシール部材、３４は、端板２６に嵌装したシール部材である。３５は、ヘッド側の端板２１に取り付けたクレビスであり、該クレビス３５２１には、油圧ショベルのブームなどが連結される。３６は、ロッドの先端に取り付けたアイであり、該アイ３６には、前記ブームに枢支したアームなどが連結される。このアイ３６には、ロッド２５内面、ロッド側の端板２６、及びアイ３６によって囲まれる空所３７を外部に連通させる空気通路３８が穿設されている。
【００２６】
図１に示す流体圧シリンダでは、ヘッド側の端板２１の近くにピストン２４が位置している状態で、第１の流体通路２８に所定圧力の作動流体を供給すると、該第１の流体通路２８からヘッド側流体室２７内部に流体圧が付与される。これにより、ピストン２４がロッド側の端板２６へ向けて移動するとともに、ロッド２５がシリンダ本体２２から突き出し、ロッド側流体室２９内部の作動流体が第２の流体通路３０、配管２３から外部へ送出される。このとき、ロッド２５の移動に伴って空所３７が拡がり、流体圧シリンダ外部の空気が空気通路３８を経て空所３７内へと流入する。
【００２７】
反対に、ロッド側の端板２６の近くにピストン２４が位置している状態で、配管２３に所定圧力の作動流体を供給すると、該配管２３、第２の流体通路３０からロッド側流体室２９内部に流体圧が付与される。これにより、ピストン２４がヘッド側の端板２１へ向けて移動するとともに、ロッド２５がシリンダ本体２２へ引き込まれ、ヘッド側流体室２７内部の作動流体が第１の流体通路２８から外部へ送出される。このとき、ロッド２５の移動に伴って空所３７が狭まり、該空所３７内の空気が空気通路３８を経て流体圧シリンダの外部へ流出する。
【００２８】
図１に示す流体圧シリンダでは、ピストン２４のヘッド側流体室２７における受圧面積とロッド側流体室２９における受圧面積との差は、当該ピストン２４に連なっている筒状のロッド２５の断面積に相当する。このロッド２５の外径はピストン２４と同径で、充分な断面二次モーメントが得られるので、中実棒状のロッドよりも小さな断面積で同等以上の座屈荷重に耐えられる。よって、ピストン２４のヘッド側流体室２７の受圧面積とロッド側流体室２９の受圧面積との差は、中実棒状のロッドを用いた場合に比べて小さくなる。
【００２９】
配管２３はシリンダ本体２２内のヘッド側流体室２７内及びロッド側流体室２９内の双方を通っているので、配管２３自体は、ピストン２４のヘッド側流体室２７の受圧面積とロッド側流体室２９の受圧面積との差に影響を与えていない。
【００３０】
このため、ロッド２５がシリンダ本体２２に引き込まれる際の力（引張荷重）とロッド２５がシリンダ本体２２から突き出される際の力（押出荷重）との差、並びにロッド２５がシリンダ本体２２に引き込まれる際の移動速度とロッド２５がシリンダ本体２２から突き出される際の移動速度との差は、ピストン２４よりも外径が小さい中実棒状のロッドを用いた場合に比べて縮まり、良好な操作性が得られる。
【００３１】
また、ピストン２４のロッド側流体室２９の受圧面積とヘッド側流体室２７との差が小さくなるので、ロッド２５がシリンダ本体２２に引込まれる際に、ヘッド側流体室２７から送出される作動流体の流量がポンプの作動流体吐出量に合わせて設定された配管径に対して過剰となる分が減少し、流路抵抗によるエネルギー損失が軽減される。
【００３２】
更に、充分な断面二次モーメントを有するロッド２５はもともと断面積が小さいので、シリンダ本体２２の内外径、ピストン２４の外径、ロッド２５の内外径を小さくして、流体圧シリンダの小型化を図り、作動流体の使用圧力を高くする場合でも、ピストン２４のヘッド側流体室２７の受圧面積に対するロッド側流体室２９の受圧面積の割合はあまり変わらず、前述した良好な操作性は損なわれない。
【００３３】
なお、本発明の流体圧シリンダは、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３４】
２１  端板
２２  シリンダ本体
２３  配管
２４  ピストン
２５  ロッド
２６  端板
２７  ヘッド側流体室
２８  第１の流体通路
２９  ロッド側流体室
３０  第２の流体通路
【図１】
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【図２】
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