(57)【要約】【課題】部品点数を最少にし、構造を簡単にする。【解決手段】ピストンロッド１０の先端のプランジャ１１と、キャップ３２の凹部３２ａに収納するカラー２０とを組み合わせる。カラー２０は、ボール３３、３３…を介して径方向、軸方向に移動可能に凹部３２ａに収納され、抜止めされており、ピストンロッド１０の縮み側のストロークエンドの近傍において、クッションチャンバＡからの油を絞ることによりクッション圧を発生させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンロッドのキャップ側の先端に突設するプランジャと、該プランジャが進入するカラーとを備えてなり、該カラーは、ポートに連通するキャップの凹部に径方向、軸方向に移動可能に収納して抜止めすることを特徴とする油圧シリンダのクッション機構。
【請求項２】
前記カラーは、外周に形成する保持溝と、前記凹部の内周に形成する保持溝とに共通に保持するボールを介して抜止めすることを特徴とする請求項１記載の油圧シリンダのクッション機構。
【請求項３】
前記カラーの内周には、前記プランジャの外周との間にすきまばめを形成する絞り部を形成することを特徴とする請求項１または請求項２記載の油圧シリンダのクッション機構。
【請求項４】
前記カラーの前端部には、前記プランジャの先細の先端部を導入する開拡部を形成することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載の油圧シリンダのクッション機構。
【請求項５】
前記カラーの前端には、外フランジを形成することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか記載の油圧シリンダのクッション機構。
【請求項６】
前記凹部の前端には、前記外フランジを収納する段部を形成することを特徴とする請求項５記載の油圧シリンダのクッション機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧シリンダのクッション機構、殊に油圧シリンダの縮み側のクッション機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧シリンダには、伸び側または縮み側のストロークエンドの衝撃を緩和するために、クッション機構を組み込むことがある。
【０００３】
従来の縮み側のクッション機構は、ピストンロッドの先端のピストンにプランジャを組み込み、プランジャを摺動自在に挿入する凹部をシリンダのキャップに形成して構成されている（たとえば特開２０００−４６０１０号公報）。なお、プランジャは、径方向、軸方向に移動可能に、いわゆるフローティング構造を介してピストンに付設されており、キャップの凹部は、ポートに連通されている。そこで、このものは、ピストンロッドの縮み側のストロークエンドの近傍において、プランジャの先端が凹部に進入すると、プランジャを介してポートが閉じられるため、クッション圧が発生して衝撃を緩和することができる。なお、クッション圧を発生した油は、プランジャと凹部との嵌合隙間を通って徐々に排出され、プランジャは、径方向、軸方向に移動して、凹部に対する調心機能を実現することができる。また、プランジャに逆止弁機構を組み込むことにより、縮み側のストロークエンドにあるピストンロッドを伸び側に円滑に駆動することも可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来技術によるときは、ピストンには、フローティング構造を介してプランジャを組み込むので、ピストンの形状が複雑になり、ピストンの強度を損うおそれがある上、プランジャに逆止弁機構を組み込めば、部品点数がさらに増加し、プランジャの構造も複雑化するという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、ピストンロッドの先端のプランジャと、キャップの凹部に収納するカラーとを組み合わせることによって、必要な部品点数を最少にし、全体構造を極めて簡単にすることができる油圧シリンダのクッション機構を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、ピストンロッドのキャップ側の先端に突設するプランジャと、プランジャが進入するカラーとを備えてなり、カラーは、ポートに連通するキャップの凹部に径方向、軸方向に移動可能に収納して抜止めすることをその要旨とする。
【０００７】
なお、カラーは、外周に形成する保持溝と、凹部の内周に形成する保持溝とに共通に保持するボールを介して抜止めすることができる。
【０００８】
また、カラーの内周には、プランジャの外周との間にすきまばめを形成する絞り部を形成してもよく、カラーの前端部には、プランジャの先細の先端部を導入する開拡部を形成してもよい。
【０００９】
さらに、カラーの前端には、外フランジを形成してもよく、凹部の前端には、外フランジを収納する段部を形成してもよい。
【００１０】
【作用】
かかる発明の構成によるときは、プランジャは、ピストンを装着するピストンロッドのキャップ側の先端に突設されており、したがって、ピストンに対し、何ら格別な加工を施す必要がない。また、カラーは、キャップの凹部に径方向、軸方向に移動可能に収納されており、プランジャに対し、必要な調心機能を実現することができる。なお、プランジャは、カラーに進入してポートを閉じることにより、クッションチャンバ（ピストンを介して仕切られるシリンダ内のキャップ側の空間をいう、以下同じ）内の油にクッション圧を発生させることができる。
【００１１】
カラーは、それ自体の外周に形成する保持溝と、凹部の内周に形成する保持溝とに共通に保持するボールを介し、径方向、軸方向に移動自在に凹部に収納して抜止めすることができる。ただし、ボールは、双方の保持溝に共通に係合するものとし、カラーは、たとえばプランジャの径２５ｍｍのとき、径方向、軸方向にそれぞれ約０．５〜１ｍｍ程度移動し得るように、凹部の内径、カラーの外径、各保持溝の形状、ボールの径などを設定するものとする。なお、保持溝内のボールは、カラーの外周に殆ど隙間なく一列に配列することが好ましいが、ボールの径を超えない程度の最大隙間があっても、実質的な問題がない。
【００１２】
カラーの内周に形成するすきまばめの絞り部は、クッション圧を発生した油を徐々にポートに流出させるが、カラーの軸方向の一部にのみ形成することにより、研磨部位を小さくして精度を容易に向上させることができる。なお、すきまばめの隙間は、たとえばプランジャの径２５ｍｍに対して１／１０〜３／１０ｍｍ程度とし、カラーの内外周は、それぞれ適切な硬度に表面処理することが好ましい。
【００１３】
カラーの前端部に開拡部を形成すれば、プランジャの先細の先端部を導入し易くし、プランジャやカラーの摩耗を最少にすることができる。
【００１４】
カラーの前端に形成する外フランジは、凹部の前端の外縁に密着してシール面を形成し、クッション圧を発生した油の漏れを防止する。なお、外フランジによるシール面は、ピストンロッドを伸び側に駆動する際に開き、ポートからの圧油の流入を許容する逆止弁機構として作用する。
【００１５】
凹部の前端の段部は、カラーの外フランジを収納し、キャップの前面にカラーを突出させないようにして凹部に収納させるとともに、ピストンロッドを伸び側に駆動する際に、ポートから流入する圧油の流れをピストンの移動方向に整えることができる。なお、このときの外フランジは、段部に密着してシール面を形成する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
油圧シリンダのクッション機構は、ピストンロッド１０のキャップ側の先端に突設するプランジャ１１と、プランジャ１１に対向するようにして配設するカラー２０とを備えてなる（図１）。ただし、カラー２０は、キャップ３２に形成する凹部３２ａに収納されている。
【００１８】
ピストンロッド１０には、ナット１２を介してピストン１３が固定されている。すなわち、ピストンロッド１０の先端部には、ピストン１３を貫通する取付部１４、ナット１２に適合する雄ねじ部１５が順に同軸に形成され、プランジャ１１は、雄ねじ部１５の先端に同軸に形成されている。なお、ピストン１３は、外周のウェアリング１３ａ、１３ａと、バックリング１３ｃ、バックアップリング１３ｄ、１３ｄを伴うシールリング１３ｂとを介し、シリンダ３１内に摺動自在に収納されている。ただし、図示のピストンロッド１０に対するピストン１３の固定構造、シリンダ３１に対するピストン１３のシール構造は、単なる一例である。プランジャ１１には、先細の先端部１１ａが形成され、先端部１１ａの端面の全周は、滑らかに丸められている。
【００１９】
キャップ３２は、全周の溶接部３１ａを介してシリンダ３１の一端に付設されており、キャップ３２の後部には、取付用のピン孔３２ｂが形成されている。ただし、キャップ３２の外部形状は、図示のクレビス形式やアイ形式に限らず、フランジ形式やフート形式などであってもよい。キャップ３２には、凹部３２ａの底部に連通するポート３２ｃが形成されている。
【００２０】
カラー２０には、前端の外フランジ２１、前端部の開拡部２２、内周の絞り部２３、外周の保持溝２４が形成されている。外フランジ２１は、凹部３２ａの前端の段部３２ｄに収納されており、開拡部２２は、プランジャ１１の先端部１１ａと同等以上の傾きにより、外フランジ２１の厚さ相当の幅に形成されている。また、絞り部２３は、開拡部２２につづけて、カラー２０の内周の軸方向の一部に形成されている。なお、絞り部２３は、プランジャ１１の外周との間に適切なすきまばめを形成するものとする。外周の保持溝２４は、外フランジ２１の後面からカラー２０の後端に至る軸方向のほぼ中間位置において、実質的に半円形より軸方向に微少寸法ｘだけ長い半長円形断面に形成されている。
【００２１】
カラー２０は、外周の保持溝２４と、凹部３２ａの内周の保持溝３２ｅとに共通に保持するボール３３、３３…を介し、径方向、軸方向に移動可能に凹部３２ａに収納され、抜止めされている。ただし、凹部３２ａ側の保持溝３２ｅは、ボール３３、３３…の径に適合する実質的に半円形断面に仕上げられており、カラー２０の保持溝２４に対し、全面的に対向することができる。キャップ３２には、ボール３３、３３…を保持溝２４、３２ｅに投入するための投入孔３２ｆが形成され、投入孔３２ｆは、凹部３２ａ側の保持溝３２ｅに連通するとともに、キャップ３２の外周に斜めに開口している。また、投入孔３２ｆは、たとえば樹脂製の栓３２ｇを介し、オーリング３２ｊ付きの止めねじ３２ｈによって油密に閉じられている。なお、ボール３３、３３…は、投入孔３２ｆを介し、カラー２０の外周を一巡するに足りる個数を保持溝２４、３２ｅに投入するものとする。
【００２２】
図示しないヘッド側のポートから圧油を供給し、ピストンロッド１０を縮み側に駆動すると（図１の矢印Ｋ１  方向）、プランジャ１１は、カラー２０内に進入し（同図の二点鎖線）、プランジャ１１の先端面がキャップ３２の凹部３２ａの底部に当接することにより、ピストンロッド１０が停止する。すなわち、プランジャ１１は、カラー２０を軸方向に貫通し、凹部３２ａの底部に当接してピストンロッド１０の縮み側のストロークエンドを規定している。なお、プランジャ１１は、先細の先端部１１ａが開拡部２２に導入され、カラー２０が径方向に移動して調心機能を実現することにより、カラー２０に円滑に進入することができる。また、プランジャ１１がカラー２０に進入するまでの間、シリンダ３１のクッションチャンバＡ内の油は、カラー２０、凹部３２ａ、ポート３２ｃを介して外部に排出される。
【００２３】
そこで、ピストンロッド１０の縮み側のストロークエンドの近傍において、プランジャ１１の先端部１１ａがカラー２０に進入したときを考えると（図２）、クッションチャンバＡ内の油Ｌは、プランジャ１１によってカラー２０の開口面積が絞られるため、クッションチャンバＡにクッション圧が発生し始める。したがって、カラー２０の外フランジ２１は、凹部３２ａの段部３２ｄに押し付けられ、段部３２ｄとの間にシール面を形成することができる。
【００２４】
つづいて、プランジャ１１の先端部１１ａがカラー２０の絞り部２３を通過すると（図３、図１の二点鎖線）、クッションチャンバＡからの油Ｌは、プランジャ１１の外周と絞り部２３との間のすきまばめの隙間を介して流れ、クッションチャンバＡ内に十分大きなクッション圧が発生する。そこで、ピストンロッド１０は、ストロークエンドに至る前に十分に減速され、過大な衝撃を発生するおそれがない。また、このとき、カラー２０の外フランジ２１、段部３２ｄの間には、油密のシール面が形成されており、油Ｌがカラー２０の外周を流れることがない。
【００２５】
ピストンロッド１０が縮み側のストロークエンドにあるとき（図４）、ポート３２ｃから圧油Ｌｐ  を供給すると、まず、圧油Ｌｐ  を介して凹部３２ａ内のカラー２０がピストンロッド１０の伸び方向（同図の矢印Ｋ２  方向）に移動し、外フランジ２１、段部３２ｄの間のシール面を開放する。そこで、ポート３２ｃからの圧油Ｌｐ  は、カラー２０の外周に沿ってクッションチャンバＡ内に流入し、ピストンロッド１０を伸び側に駆動することができる。なお、このとき、カラー２０の外周、凹部３２ａの内周の間や、外フランジ２１、段部３２ｄの間、外フランジ２１の周囲には、圧油Ｌｐ  を過大に絞らない程度の十分大きな隙間が存在するものとする。また、カラー２０は、外周のボール３３、３３…が保持溝２４、３２ｅの双方に係合することにより、ボール３３、３３…を介して抜止めされており、ピストンロッド１０が伸び側に移動しても、プランジャ１１とともに凹部３２ａから抜け出てしまうおそれがない。
【００２６】
なお、図２〜図４において、ボール３３、３３…の投入孔３２ｆは、図１と異なり、凹部３２ａの径方向に図示されている。すなわち、投入孔３２ｆは、図１のように、凹部３２ａの軸方向に傾けて形成してもよく、図２〜図４のように、凹部３２ａの径方向に形成してもよいものとする。
【００２７】
【他の実施の形態】
ボール３３、３３…の投入孔３２ｆは、キャップ３２に形成するに代えて、カラー２０に対し、カラー２０の前端面に開口するように形成することができる（図５）。投入孔３２ｆは、ボール３３、３３…が通る屈曲部３２ｆ１  を介してカラー２０側の保持溝２４に連通しており、止めねじ３２ｈを介し、カラー２０の前端側から油密に閉じられている。なお、カラー２０の前端面には、止めねじ３２ｈを締め付ける際に使用する回り止め工具用の複数の係合部２５、２５…が形成されており、図５には、単一の係合部２５のみが図示されている。
【００２８】
以上の説明において、プランジャ１１は、ピストンロッド１０に一体に形成するに代えて、ピストンロッド１０と別体に製作し、ピストンロッド１０の先端に取り付けてもよい。また、保持溝２４、３２ｅは、その任意の一方または双方を実質的に半長円形断面に形成することができる。さらに、凹部３２ａの段部３２ｄは、これを省略し、カラー２０の外フランジ２１を凹部３２ａの前端の外縁に直接係合させて密着させてもよい。
【００２９】
なお、ピストンロッド１０の縮み側のストロークエンドは、プランジャ１１の先端を凹部３２ａの底部に当接させるに代えて、ピストン１３のキャップ側の端面をキャップ３２の前面に当接させて規定することができる（図６）。ただし、図６（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ凹部３２ａの前端にカラー２０の外フランジ２１用の段部３２ｄを設ける場合、設けない場合を図示している。
【００３０】
図６（Ａ）、（Ｂ）において、ピストン１３は、ピストンロッド１０の取付部１４、雄ねじ部１５に対し、ナット１２を用いることなく固定されている。また、ピストン１３のキャップ側の外周には、ピストンロッド１０を伸び側に駆動する際の受圧用の小径部１３ｅが形成され、ピストン１３のキャップ側の端面には、ポート３２ｃからの圧油Ｌｐ  を小径部１３ｅに導くスリット１３ｆが径方向に形成されている。また、図６（Ｂ）のピストン１３には、キャップ３２の前面に突出するカラー２０の外フランジ２１を収納するために、プランジャ１１と同軸状の凹部１３ｇがキャップ側の端面に形成されている。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ピストンロッドの先端のプランジャと、プランジャに対向するカラーとを組み合わせることによって、カラーは、プランジャを挿入する際にクッションチャンバから流出する油の流れを絞り、クッションチャンバ内に適切なクッション圧を発生させることができる上、その形状や取付が単純であり、ピストン側に何ら格別な加工を施す必要がないから、部品点数を最少にして全体構造を極めて簡単にすることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】全体構成縦断面説明図
【図２】動作説明模式図（１）
【図３】動作説明模式図（２）
【図４】動作説明模式図（３）
【図５】他の実施の形態を示す要部構成模式図
【図６】他の実施の形態を示す要部構成模式説明図
【符号の説明】
１０…ピストンロッド
１１…プランジャ
１１ａ…先端部
２０…カラー
２１…外フランジ
２２…開拡部
２３…絞り部
２４…保持溝
３２…キャップ
３２ａ…凹部
３２ｃ…ポート
３２ｄ…段部
３２ｅ…保持溝
３３…ボール
【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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