(57)【要約】【課題】ヘッドボルトに働く引っ張り荷重が均一化される流体圧シリンダを提供する。【解決手段】最伸長状態にてピストン４０がシリンダヘッド３０に当接する流体圧シリンダ１であって、シリンダヘッド３０は、ヘッドボルト２が配置される締結領域Ａと、ヘッドボルト２が配置されない非締結領域Ｂと、最伸長状態にてピストン４０に当接する当接領域Ｃと、最伸長状態にてピストン４０に当接しない非当接領域Ｄと、を有し、当接領域Ｃをシリンダ中心軸Ｏについて締結領域Ａを含む角度範囲に設け、かつ非当接領域Ｄをシリンダ中心軸Ｏについて非締結領域Ｂの角度範囲内に設ける構成とした。【選択図】図１
2011047469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状をしたシリンダチューブと、
このシリンダチューブ内に摺動可能に収められるピストンと、
このピストンから延びるピストンロッドと、
このピストンロッドを摺動可能に支持するシリンダヘッドと、
このシリンダヘッドを前記シリンダチューブの開口端に締結する複数のヘッドボルトと、を備え、
最伸長状態にて前記ピストンが前記シリンダヘッドに当接する流体圧シリンダであって、
前記シリンダヘッドは、
前記ヘッドボルトが配置される締結領域と、
前記ヘッドボルトが配置されない非締結領域と、
最伸長状態にて前記ピストンに当接する当接領域と、
最伸長状態にて前記ピストンに当接しない非当接領域と、を有し、
前記当接領域をシリンダ中心軸について前記締結領域を含む角度範囲に設け、かつ前記非当接領域を前記シリンダ中心軸について前記非締結領域の角度範囲内に設けたことを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項２】
前記当接領域は、前記シリンダ中心軸について隣り合う前記ヘッドボルトの間隔角度と当接領域に配置される前記ヘッドボルトの本数との積の角度範囲に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。
【請求項３】
前記シリンダヘッドは前記ピストンに対峙する環状の基端面を有し、この基端面に開口する凹部が前記非当接領域にて形成されることを特徴とする請求項１または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、作動流体圧によって伸縮作動する流体圧シリンダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばパワーショベル等に用いられる流体圧シリンダ（油圧シリンダ）は、伸長作動するときにピストンがシリンダヘッドに当接すると、それ以上に伸長作動することが係止され、最伸長状態となる。
【０００３】
この種の流体圧シリンダは、シリンダチューブの開口端にシリンダヘッドが複数のヘッドボルトを介して締結される。
【０００４】
流体圧シリンダの最伸長状態にて、シリンダヘッドを締結する各ヘッドボルトには引っ張り荷重が働く。
【０００５】
シリンダヘッドの締結部において、各ヘッドボルトは、シリンダチューブの開口端に沿って環状に並んで設けられる。シリンダヘッドには、配管ジョイントが取付けられる配管取付座が形成されており、ヘッドボルトはこの配管取付座を避けるようにして配置される（図３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１５１９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の流体圧シリンダにあっては、複数のヘッドボルトが環状に並ぶシリンダヘッドの締結部において、複数のヘッドボルトが配置される締結領域と、ヘッドボルトが配置されない非締結領域とを持つ構造のため（図３参照）、流体圧シリンダが伸びきった最伸長状態にて、シリンダヘッドの全周に渡ってピストンが当接して荷重がかかると、締結領域と非締結領域の境界部の近傍に配置されるヘッドボルトに働く引っ張り荷重が他のヘッドボルトに比べて著しく大きくなり、ヘッドボルト及びシリンダヘッド等の大型化を招くという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ヘッドボルトに働く引っ張り荷重が均一化される流体圧シリンダ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】
【０００９】
本発明は、筒状をしたシリンダチューブと、このシリンダチューブ内に摺動可能に収められるピストンと、このピストンから延びるピストンロッドと、このピストンロッドを摺動可能に支持するシリンダヘッドと、このシリンダヘッドをシリンダチューブの開口端に締結する複数のヘッドボルトと、を備え、最伸長状態にてピストンがシリンダヘッドに当接する流体圧シリンダであって、シリンダヘッドは、ヘッドボルトが配置される締結領域と、ヘッドボルトが配置されない非締結領域と、最伸長状態にてピストンに当接する当接領域と、最伸長状態にてピストンに当接しない非当接領域と、を有し、当接領域をシリンダ中心軸について締結領域を含む角度範囲に設け、かつ非当接領域をシリンダ中心軸について非締結領域の角度範囲内に設けることを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、流体圧シリンダが伸びきった最伸長状態にて、シリンダヘッドは、締結領域を含む当接領域にてピストンに当接するため、ピストンからの荷重がヘッドボルトが配置される締結領域に対応した当接領域のみにかかり、ピストンからの荷重がヘッドボルトが配置されない非締結領域にかかることがなく、締結領域と非締結領域の境界部に近いヘッドボルトが負担する荷重割合が増大することを抑えられ、各ヘッドボルトが負担する荷重を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態を示す流体圧シリンダの断面図。
【図２】同じく流体圧シリンダの断面図。
【図３】同じくシリンダヘッドの平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は流体圧シリンダ１の収縮状態を示す縦断面図である。図２は流体圧シリンダ１の伸長状態を示す縦断面図である。
【００１４】
流体圧シリンダ１は、作動流体圧によって伸縮作動するアクチュエータであり、例えばパワーショベルのバケット等を駆動するのに用いられる。
【００１５】
なお、流体圧シリンダ１は、パワーショベルに限らず、他の機械、設備等に用いてもよい。
【００１６】
流体圧シリンダ（油圧シリンダ）１は、作動流体として、オイルが用いられるが、オイルの代わりに例えば水溶性代替液等の作動液を用いても良い。
【００１７】
流体圧シリンダ１は、円筒状のシリンダチューブ１０と、このシリンダチューブ１０に対して摺動可能に挿入される円柱状のピストンロッド２０とを備える。
【００１８】
シリンダチューブ１０は、その基端部にアイ部１９が設けられ、このアイ部１９が図示しないピンを介してパワーショベルのアームに回動可能に連結される。
【００１９】
ピストンロッド２０の先端部にアイ部２９が設けられ、このアイ部２９が図示しないピンを介してバケットに回動可能に連結される。
【００２０】
流体圧シリンダ１は、ピストンロッド２０の基端部にピストン４０が連結される。このピストン４０がシリンダチューブ１０の内側に摺動可能に収められる。シリンダチューブ１０の内側は、ピストン４０によってロッド側流体圧室５とエンド側流体圧室６とに仕切られる。ロッド側流体圧室５とエンド側流体圧室６とは、図示しない配管を介して流体圧ユニットに連通し、この流体圧ユニットからの加圧作動流体が選択的に供給される。
【００２１】
シリンダチューブ１０は、有底円筒状をしており、その先端開口部に円筒状のシリンダヘッド３０が取付けられる。
【００２２】
ピストンロッド２０は、シリンダチューブ１０に対してシリンダヘッド３０とピストン４０を介して摺動可能に支持される。
【００２３】
シリンダチューブ１０、ピストンロッド２０、シリンダヘッド３０、ピストン４０等は、シリンダ中心軸Ｏについて同軸上に配置される。
【００２４】
シリンダヘッド３０は、シリンダチューブ１０の内周面に嵌合するインロー部３１と、シリンダチューブ１０の開口端に着座する鍔状のフランジ部３３と、このフランジ部３３からピストンロッド２０に沿って延びるノーズ部３２とを有する。
【００２５】
円筒状のインロー部３１は、その外周面がシリンダチューブ１０の内周面に嵌合して固定される。インロー部３１とシリンダチューブ１０の間にはシール材６４が介装され、両者間の密封がはかられる。
【００２６】
円筒状のノーズ部３２の内周には、ブッシュ６１とメインシール６２とダストシール６３等が介装され、これらにピストンロッド２０の外周面が摺接する。
【００２７】
ブッシュ６１は、ピストンロッド２０の外周面に摺接することによって、ピストンロッド２０がシリンダヘッド３０に対して摺動可能に支持される。
【００２８】
メインシール６２は、ピストンロッド２０の外周面に摺接することによって、ロッド側流体圧室５を密封する。
【００２９】
ダストシール６３は、ピストンロッド２０の外周面に摺接することによって、ダスト等の侵入を防止する。
【００３０】
鍔状のフランジ部３３は、環状に拡がる座面３４を有し、この座面３４がシリンダチューブ１０の開口端面１３に着座する。
【００３１】
シリンダヘッド３０は、フランジ部３３を貫通する複数（１２本）のヘッドボルト２を介してシリンダチューブ１０に締結される。ヘッドボルト２は後述する配管取付座３６を避けるようにして配置される。
【００３２】
シリンダヘッド３０は、フランジ部３３の側部に配管取付座３６を有し、この配管取付座３６に図示しない配管ジョイントが取付けられる。この配管取付座３６に４つのネジ穴３７が開口される。このネジ穴３７に螺合する４本のボルトを介して配管ジョイントが配管取付座３６に締結される。
【００３３】
シリンダヘッド３０には、配管取付座３６に開口するポート３８が形成される。ポート３８は、シリンダ中心軸Ｏに直交する半径方向に延び、その一端が配管ジョイント及び配管を介して流体圧ユニットに連通し、その他端が間隙５１を介してロッド側流体圧室５に連通している。流体圧ユニットから配管及び配管ジョイントを介して供給される作動流体は、ポート３８、間隙５１を通って、ロッド側流体圧室５に導かれる。
【００３４】
パワーショベルの作動時、流体圧シリンダ１が作動流体圧によって伸縮作動することにより、パワーショベルのアームに対してバケットを揺動し、バケットによって掘削等の作業が行われる。
【００３５】
流体圧シリンダ１の収縮作動時、流体圧ユニットのポンプ側からの加圧作動流体がロッド側流体圧室５に供給され、エンド側流体圧室６の作動流体が流体圧ユニットのタンク側に戻されることにより、ピストンロッド２０がシリンダチューブ１０に引き込まれる。
【００３６】
一方、流体圧シリンダ１の伸長作動時、流体圧ユニットのポンプ側からの加圧作動流体がエンド側流体圧室６に供給され、ロッド側流体圧室５の作動流体が流体圧ユニットのタンク側に戻されることにより、ピストンロッド２０がシリンダチューブ１０から押し出される。
【００３７】
図２に示すように、流体圧シリンダ１が伸長作動し、ピストン４０がシリンダヘッド３０の基端面４５に当接すると、流体圧シリンダ１が伸びきった最伸長状態となる。この最伸長状態にて、シリンダヘッド３０を締結する複数のヘッドボルト２には引っ張り荷重が働く。流体圧シリンダ１の伸長作動時、流体圧シリンダ１はその推力に加えてパワーショベルのバケット等から外力が負荷されるため、ヘッドボルト２には大きな引っ張り荷重が働く可能性がある。
【００３８】
図３はシリンダヘッド３０を下方から見た平面図である。
【００３９】
シリンダヘッド３０は、図３に示す平面図上において、２つの締結領域Ａと２つの非締結領域Ｂとに分けられる。これらの締結領域Ａと非締結領域Ｂとは、シリンダ中心軸Ｏについて対称的に配置される。
【００４０】
２つの締結領域Ａには、複数（６本）のヘッドボルト穴３５がシリンダ中心軸Ｏを中心とする円周Ｓ上に均等な間隔を持って並ぶように配置される。隣り合うヘッドボルト穴３５はシリンダ中心軸Ｏについて均等な間隔角度Ｅを持つ。
【００４１】
締結領域Ａは、シリンダ中心軸Ｏについてヘッドボルト穴３５が配置される角度範囲とする。換言すると、締結領域Ａは、図３に示す平面図上において、シリンダ中心軸Ｏを通り、かつ両端のヘッドボルト穴３５の中心を通る２本のヘッドボルト穴中心線ａに挟まれる領域である。ヘッドボルト２の本数ｎ（６本）とすると、締結領域Ａは、シリンダ中心軸Ｏについて（ｎ−１）×Ｅの角度範囲とする。
【００４２】
非締結領域Ｂは、シリンダ中心軸Ｏについてヘッドボルト穴３５が配置されない角度範囲とする。
【００４３】
一方の非締結領域Ｂには、配管取付座３６に開口するポート３８と４つのネジ穴３７が配置される。ヘッドボルト穴３５は４つのネジ穴３７を避けるようにして配置されている。
【００４４】
そして本発明の要旨とするところであるが、ヘッドボルト２に働く引っ張り荷重を均一化するために、上記したヘッドボルト穴３５（ヘッドボルト２）の配置に対応して、シリンダヘッド３０の基端面４５に開口する一対の凹部４６が形成される。環状の基端面４５は、この凹部４６が形成されることによって、最伸長状態にてピストン４０に当接する当接領域Ｃ（図３に斜線を入れて示す）と、ピストン４０に当接しない非当接領域Ｄを持つ。
【００４５】
流体圧シリンダ１が伸びきった最伸長状態にて、当接領域Ｃではシリンダヘッド３０の基端面４５がピストン４０に当接するが、非当接領域Ｄでは凹部４６が開口するため、シリンダヘッド３０の基端面４５がピストン４０に当接しない。
【００４６】
ピストン４０に対峙する環状のシリンダヘッド３０の基端面４５において、最伸長状態にてピストン４０に当接する当接領域Ｃをシリンダ中心軸Ｏについて締結領域Ａを含む角度範囲に設け、最伸長状態にてピストン４０に当接しない非当接領域Ｄをシリンダ中心軸Ｏについて非締結領域Ｂの角度範囲内に設ける構成とする。
【００４７】
当接領域Ｃは、複数（６本）のヘッドボルト穴３５に対応してシリンダ中心軸Ｏについて均等な間隔角度Ｅを持つように設けられる。すなわち、当接領域Ｃは、シリンダ中心軸Ｏについて隣り合うヘッドボルト穴３５（ヘッドボルト２）の間隔角度Ｅと当接領域Ｃに配置されるヘッドボルト２の本数ｎ（６本）との積ｎ×Ｅの角度範囲に設けられる。
【００４８】
当接領域Ｃの両端は、締結領域Ａを含む角度範囲に対してθだけ大きい角度を持つ位置に設定される。θは、シリンダ中心軸ＯについてＥ／２の範囲とする。
【００４９】
図２に示すように、流体圧シリンダ１が伸びきって、ピストン４０がシリンダヘッド３０の基端面４５に当接する最伸長状態にて、環状の基端面４５は、締結領域Ａを含む当接領域Ｃにてピストン４０に当接し、ピストン４０からの荷重がヘッドボルト２が配置される締結領域Ａに対応した当接領域Ｃのみにかかり、各ヘッドボルト２が負担する荷重割合が均一化される。
【００５０】
これに対して、従来の流体圧シリンダにあっては、図３において非当接領域Ｄが設けられず、当接領域Ｃが全周に設けられ、最伸長状態にてピストンがシリンダヘッドの基端面の略全周に渡って当接する構成となっていたため、ピストンからシリンダヘッドにかかる荷重がヘッドボルトの配置に対応することなく環状に分布し、締結領域Ａと非締結領域Ｂの境界部近傍に配置されたヘッドボルトが負担する荷重割合が著しく大きくなっていた。
【００５１】
以上のように本実施の形態では、最伸長状態にてピストン４０がシリンダヘッド３０に当接する流体圧シリンダ１であって、シリンダヘッド３０は、ヘッドボルト２が配置される締結領域Ａと、ヘッドボルト２が配置されない非締結領域Ｂと、最伸長状態にてピストン４０に当接する当接領域Ｃと、最伸長状態にてピストン４０に当接しない非当接領域Ｄと、を有し、当接領域Ｃをシリンダ中心軸Ｏについて締結領域Ａを含む角度範囲に設け、かつ非当接領域Ｄをシリンダ中心軸Ｏについて非締結領域Ｂの角度範囲内に設ける構成とした。
【００５２】
上記構成に基づき、流体圧シリンダ１が伸びきった最伸長状態にて、シリンダヘッド３０は、締結領域Ａを含む当接領域Ｃにてピストン４０に当接するため、ピストン４０からの荷重がヘッドボルト２が配置される締結領域Ａに対応した当接領域Ｃのみにかかり、ピストン４０からの荷重がヘッドボルト２が配置されない非締結領域Ｂにかかることがなく、締結領域Ａと非締結領域Ｂの境界部に近いヘッドボルト２が負担する荷重割合が増大することを抑えられ、各ヘッドボルト２が負担する荷重を均一化することができる。
【００５３】
これにより、各ヘッドボルト２の外径を等しくしても、各ヘッドボルト２に生じる応力が均一化されるため、ヘッドボルト２の外径を小さくしてシリンダヘッド３０等の小型化がはかれる。
【００５４】
本実施の形態では、当接領域Ｃは、シリンダ中心軸Ｏについて隣り合うヘッドボルト２の間隔角度Ｅと当接領域Ｃに配置されるヘッドボルト２の本数ｎとの積ｎ×Ｅの角度範囲に設けられ、複数（６本）のヘッドボルト２に対応してシリンダ中心軸Ｏについて均等な間隔角度Ｅを持つ構成としたため、各ヘッドボルト２が負担する引っ張り荷重を均一化することができる。
【００５５】
なお、これに限らず、当接領域Ｃをシリンダ中心軸Ｏについて締結領域Ａと同一角度範囲に設定してもよい。この場合、締結領域Ａと非締結領域Ｂの境界部に近いヘッドボルト２が負担する荷重割合が小さくなる。
【００５６】
本実施の形態では、シリンダヘッド３０は、ピストン４０に対峙する環状の基端面４５と、この基端面４５に開口する凹部４６とを有し、この凹部４６が非当接領域Ｄにて形成される構成とした。
【００５７】
上記構成に基づき、最伸長状態にて、シリンダヘッド３０の基端面４５は、凹部４６が開口する非当接領域Ｄはピストン４０に当接せず、ピストン４０からの荷重がヘッドボルト２が配置される締結領域Ａに対応した当接領域Ｃのみにかかり、各ヘッドボルト２が負担する引っ張り荷重を均一化することができる。
【００５８】
なお、これに限らず、シリンダヘッドの基端面に対峙するピストンの端面に凹部を形成してもよい。
【００５９】
この場合、最伸長状態にて、当接領域Ｃではシリンダヘッド３０の基端面がピストン４０に当接するが、非当接領域Ｄではピストン４０の端面に凹部が開口するため、シリンダヘッド３０の基端面がピストン４０に当接しない。
【００６０】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【符号の説明】
【００６１】
１    流体圧シリンダ
２    ヘッドボルト
１０    シリンダチューブ
１３    開口端面
２０    ピストンロッド
３０    シリンダヘッド
３３    フランジ部
３５    ヘッドボルト穴
３６    配管取付座
４０    ピストン
４５    基端面
４６    凹部
【図１】
2011047469.tif 000003
【図２】
2011047469.tif 000004
【図３】
2011047469.tif 000005