(57)【要約】【課題】シリンダ装置の構成に格別の部品を設けなくても、シリンダのチャンバ内に異常な圧力が作用すると、その圧力を解放してシリンダ装置の保護を有効に図る。【解決手段】油圧シリンダ１のクッションストロークにおいて、ロッド側チャンバ４ｂ内に異常圧が作用したときの圧力を解放する機構として、圧力解放流路は、ピストンロッド６の第２の縮径部６ｂに形成した円環状溝２０と、ピストンロッド６の内部に設けた通路２１とから構成され、感圧作動手段はピストンロッド６、特にその第２の縮径部６ｂとピストン５とから構成される。ピストン５に最高設定圧が作用すると、第２の縮径部６ｂが伸長する方向に変形して、ピストン５の端面と段差壁Ｔとの間に隙間が生じ、この隙間から円環状溝２０及び通路２１を介して、ロッド側チャンバ４ｂ内の圧力がボトム側チャンバ４ａ側に解放される。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内にピストンとピストンロッドとからなるピストン−ロッドユニットを設け、前記ピストンによりシリンダ内を２つのチャンバに区画形成し、前記ピストンロッドに前記ピストンの少なくとも前記シリンダのロッド側チャンバに臨む側にクッション部材を装着し、また前記シリンダ内に、このチャンバと連通するクッション流路を形成し、前記ピストンがシリンダ内面を摺動して、そのストロークエンド近傍に変位して前記クッション部材がこのクッション流路内に嵌入した時に、前記チャンバからの戻り油の流出流路が絞られて、所定のクッション圧を発生させる構成としたものにおいて、
前記ピストン−ロッドユニットには、
前記チャンバ内の圧力が所定の最高設定圧を越えないように規制するために、前記チャンバ内の圧力を解放する圧力解放流路と、
常時にはこの圧力解放流路を閉鎖し、前記チャンバ内に前記最高設定圧が作用したときに、前記ピストンが前記ピストンロッドに沿って前記クッション部材から離間する方向に移動することにより前記圧力解放流路を開いて、このチャンバ内の圧力を低下させる感圧作動手段と
を備える構成としたことを特徴とするシリンダ装置。
【請求項２】
前記ピストンロッドには、前記ピストンが装着される端部側に段階的に縮径される複数段の段差を形成し、この段差はピストンロッドの最大径側から第１の縮径部を形成して、この第１の縮径部に前記クッション部材としてのクッションリングを嵌合させ、次いで第２の縮径部には前記ピストンを嵌合させ、さらにこの第２の縮径部にこのピストンを固定するナットが螺合されるねじ部を形成し、前記ピストンを前記第１の縮径部と第２の縮径部との間の段差面に当接させることによって、前記圧力解放流路を閉鎖状態に保持し、前記チャンバが前記最高設定圧になると、前記感圧作動手段により前記段差面から前記ピストンを離間させるように作動する構成としたことを特徴とする請求項１記載のシリンダ装置。
【請求項３】
前記感圧作動手段は、前記ピストンの受圧面に前記最高設定圧が作用すると前記ピストンロッドの前記第２の縮径部が軸線方向に伸長するように弾性変形すると共に、前記ピストンが前記段差面から離間する方向に変位し、かつこの最高設定圧が解除されると前記ピストンロッドが復元すると共に前記ピストンが前記段差面に当接するようにしたことを特徴とする請求項２記載のシリンダ装置。
【請求項４】
前記第２の縮径部には、その前記ピストンと前記ナットとの間に、前記ピストンの受圧面に前記最高設定圧が作用すると軸線方向に圧縮変形し、かつこの最高設定圧が解除されると復元する弾性リングを装着し、この弾性リングを前記感圧作動手段として構成したことを特徴とする請求項２記載のシリンダ装置。
【請求項５】
前記圧力解放流路は、前記第２の縮径部における前記第１の縮径部への段差部に形成される円環状溝と、この円環状溝に連通するように前記ピストンロッドに穿設した連通孔からなり、この連通孔の他端は低圧側のチャンバ内に開口させる構成としたことを特徴とする請求項２記載のシリンダ装置。
【請求項６】
前記圧力解放流路は、前記第２の縮径部における前記第１の縮径部への段差部に形成される円環状溝と、この第２の縮径部と前記ピストン及び前記ナットとの間に形成され、前記円環状溝に通じる通路とから構成され、この通路は低圧側のチャンバ内に臨む面に開口させる構成としたことを特徴とする請求項２記載のシリンダ装置。
【請求項７】
前記圧力解放流路は、前記第２の縮径部における前記第１の縮径部への段差部に形成される円環状溝と、この第２の縮径部と前記ピストンとの間に形成され、前記円環状溝に通じる通路とから構成され、この通路の他端は前記ピストンの低圧側のチャンバ内に臨む面に開口させる構成としたことを特徴とする請求項２記載のシリンダ装置。
【請求項８】
前記圧力解放流路は、前記第２の縮径部における前記第１の縮径部への段差部に形成した円環状溝と、前記戻り油の流出流路との間を連通するように、前記ピストンロッドに穿設した連通孔からなることを特徴とする請求項１記載のシリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧ショベル等の建設機械におけるフロント作業機の駆動手段等として用いられるシリンダ装置に関するものであり、特に油圧シリンダのストロークエンドでのクッション作用を発揮するように構成し、かつクッション作用時にシリンダ内の一部に極端に高い圧力が生じないようにしたシリンダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベルにおいては、フロント作業機を駆動するために、油圧を作動流体とするシリンダ装置、即ちブームシリンダ、アームシリンダ及びバケットシリンダ等の油圧シリンダが装着される。フロント作業機には極めて大きな荷重が作用することから、油圧シリンダのストロークエンドで剛体的に停止させると、極めて大きな衝撃が作用することになる。従って、この衝撃を吸収するために油圧を利用したクッション機構を備えている。クッション機構は、ピストンによりシリンダの内部を２つのチャンバに区画形成し、一方または双方のチャンバの端部における外部配管への接続部にシリンダの内径より小さい内径を有するクッション流路を形成し、またピストンロッドには、このクッション流路の内径より僅かに小さい外径を有するクッションリングを装着する構成としている。そして、このクッションリングがクッション流路に嵌入することによって、シリンダのチャンバから流出する流路がクッションリングとクッション流路を構成する周壁との間の狭い円環状の隙間に限定してシリンダ内のチャンバに背圧を生じさせ、この背圧によりピストンのストロークエンド近傍での移動速度を減速させるようにしている。
【０００３】
前述したクッション機構の特性としては、クッションリングがクッション流路に進入を開始したときに前述した円環状の隙間が形成され、ピストンのストロークエンドに至るまでクッションリングのクッション流路への進入長さが連続的に長くなることから、チャンバ内の背圧が連続的に上昇することになり、ストロークエンドに至ると、シリンダにおけるチャンバ内の圧力が最大になる。一般に、フロント作業機の駆動手段等として構成される油圧シリンダは、通常の作業状態において、最大の負荷が作用しても、損傷等が生じない強度を有するものであるが、使用の態様によっては、設定されている最大負荷を超える可能性がない訳ではない。このために、シリンダのクッション流路に通じる油道とシリンダ内のチャンバとの間にバイパス流路を形成し、このバイパス流路にリリーフ弁を設けて、シリンダ内のチャンバに過大な圧力が作用したときに、リリーフ弁を開いて、そのチャンバからクッション流路を経ないで直接油道に流出させるようになし、もってシリンダ装置を構成する各部に過大な力が作用しないように保護するようにしたものは、従来から知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１０３３１２号公報（第４−５頁、図１、図２）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シリンダ装置に作用する負荷が大きければ大きいほど、むしろクッション機能を発揮させる方がフロント作業機の作動による衝撃吸収を行なう上で必要である。しかしながら、シリンダ装置の機械的強度を超えるような負荷が作用する場合には、この油圧シリンダを保護するために、クッション機能を解除しなければならない。つまり、クッション行程において、シリンダ内のチャンバに作用する圧力が異常な程度にまで高くなると、シリンダ装置を構成する部品等を保護するために、クッション圧を解放する必要がある。
【０００６】
シリンダ装置を構成する各部において、クッション圧の影響を直接受けるのは、ピストン及びこのピストンをピストンロッドに固定するためのナットであり、またピストンロッドであり、さらにクッション機構がロッド側チャンバに設けられている場合には、シリンダチューブとヘッドカバーとの溶接部である。従って、これらのうち、最も強度の低い部材が破損するような圧力が作用したときに、クッション圧を解除するように、クッション特性を設定するのが望ましい。前述した従来技術においては、バイパス流路にリリーフ弁を設けていることから、その開放圧を前述したような異常な高圧に設定すると、このリリーフ弁の強度を著しく高めなければならず、このためにリリーフ弁が大型化する等といった問題点が生じる。
【０００７】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、シリンダ装置の構成に格別の部品を設けなくても、シリンダのチャンバ内に異常な圧力が作用すると、その圧力を解放することによって、シリンダ装置の保護を有効に図れるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明は、シリンダ内にピストンとピストンロッドとからなるピストン−ロッドユニットを設け、前記ピストンによりシリンダ内を２つのチャンバに区画形成し、前記ピストンロッドに前記ピストンの少なくとも前記シリンダのロッド側チャンバに臨む側にクッション部材を装着し、また前記シリンダ内に、このチャンバと連通するクッション流路を形成し、前記ピストンがシリンダ内面を摺動して、そのストロークエンド近傍に変位して前記クッション部材がこのクッション流路内に嵌入した時に、前記チャンバからの戻り油の流出流路が絞られて、所定のクッション圧を発生させる構成としたものであって、前記ピストン−ロッドユニットには、前記チャンバ内の圧力が所定の最高設定圧を越えないように規制するために、前記チャンバ内の圧力を解放する圧力解放流路と、常時にはこの圧力解放流路を閉鎖し、前記チャンバ内に前記最高設定圧が作用したときに、前記ピストンが前記ピストンロッドに沿って前記クッション部材から離間する方向に移動することにより前記圧力解放流路を開いて、このチャンバ内の圧力を低下させる感圧作動手段とを備える構成としたことをその特徴とするものである。
【０００９】
ピストンロッドにはピストンが固定されるが、このピストンロッドの具体的な構成としては、先端側、つまりシリンダの内部に位置する側における端部近傍から段階的に縮径される複数段の段差を形成し、この段差はピストンロッドの最大径側から縮径した第１の縮径部にクッション部材を嵌合させて設け、次の縮径部、即ち第２の縮径部にピストンを嵌合させ、さらにこの第２の縮径部にこのピストンを固定するために、ナットが螺合されるねじ部が形成される構成としたものが一般的に使用される。この場合において、ピストンは第１の縮径部と第２の縮径部との間の段差面に当接させるようにナットを締め付けることになる。
【００１０】
そこで、常時には、ピストンと段差面との間を密着させることによって、圧力解放流路を閉鎖状態に保持し、ピストンの移動により容積が縮小する側のチャンバ（高圧側のチャンバ）の内圧が最高圧になると、ピストンの受圧面に作用する圧力でピストンロッド、特にその第２の縮径部が軸線方向に伸長するように弾性変形するようになし、かつピストンが段差から離間する方向に変位することによって、圧力解放流路を開くようにすることができる。従って、この場合にはピストンロッドとピストンが感圧作動手段として機能する。この場合、最高圧として設定されるのは、ピストンロッドの第２の縮径部が塑性変形しない程度、つまり圧力が開放されると、その弾性力により元の状態に復帰できる程度のものとしなければならない。また、感圧作動手段の他の構成としては、ピストン自体を弾性部材で形成して、ピストンの受圧面に前述した最高設定圧が作用すると軸線方向に圧縮変形するものとしても良く、さらにピストンとナットとの間に弾性リングを介装する構成とすることもできる。いずれにしろ、最高設定圧が解放されると、元の状態に復元するものする。
【００１１】
圧力解放流路はピストン−ロッドユニットに形成される。そして、ピストンが第２の縮径部と第１の縮径部との間の段差部に形成されるものであることから、感圧作動手段が作動したときに、確実に流路形成がなされるように、第２の縮径部に円環状溝または円環状隙間を形成する。円環状溝と低圧側のチャンバ、つまりピストンの移動により容積が拡大するチャンバとの間を連通する通路を形成することによって、圧力解放流路とすることができる。この場合、ピストンロッドまたはピストンに円環状溝に連通する連通孔を穿設するか、ピストンロッドの外面と第２の縮径部とピストン及びナットとの間に円環状溝に通じる通路を設けて、これら連通孔や通路を他方のチャンバに開口させるようにする構成することができる。
【００１２】
また、クッション作用が行われる際において、クッション部材が嵌入する側のクッション流路はシリンダチューブまたはヘッドカバーに設けた油道を介して作動油タンクと連通することから、この油道に連通する通路を設けても、高圧のチャンバにおける圧力を解放することができる。具体的には、例えばピストンロッドに第２の縮径部における第１の縮径部への段差部に形成した円環状溝と戻り油の流出流路との間を連通させる連通孔を穿設する等の構成とすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の一形態について説明する。ここで、以下の説明においては、油圧シリンダのロッド側におけるクッション機構として構成したものを示すが、ボトム側のクッション機構も同様に構成することができるのは言うまでもない。
【００１４】
まず、図１及び図２において、１はシリンダ装置の一例としての油圧シリンダを示す。油圧シリンダ１はシリンダチューブ２を有し、このシリンダチューブ２の一端側は閉塞し、他端側は開口しており、この開口側端部にはヘッドカバー３が装着され、これらシリンダチューブ２とヘッドカバー３とでシリンダ４が構成される。そして、シリンダ４内には、ボトム側チャンバ４ａとロッド側チャンバ４ｂとに区画形成するピストン５が摺動可能に装着され、ピストン５にはピストンロッド６が連結されてピストン−ロッドユニットが構成される。そして、ピストンロッド６はヘッドカバー３から外部に導出されている。また、シリンダ４におけるボトム側チャンバ４ａ及びロッド側チャンバ４ｂには、それぞれ圧油の給排を行うための油道７ａ，７ｂが穿設されている。ボトム側の油道７ａはシリンダチューブ２の閉塞側端部に形成され、またロッド側の油道７ｂはヘッドカバー３に形成されている。
【００１５】
以上の構成を有する油圧シリンダ１は、例えば油圧ショベルのフロント作業機を構成するアームを駆動するためのものであるとすれば、ピストンロッド６の先端に設けた取付部８をアームに連結し、またシリンダチューブ２の端部に連設した取付部９をブームに連結して設ける。そして、ピストンロッド６が、シリンダ４内に進入する縮小時と、シリンダ４から突出する伸長時との双方のストロークエンド近傍で衝撃を油圧の作用により吸収するクッション機構を備えている。
【００１６】
縮小時のクッション機構は、シリンダチューブ２の閉塞側端部に嵌入部としてのボス孔１０を設けて、油道７ａをこのボス孔１０に開口させると共に、ピストン５の端面からボス孔１０に僅かな隙間で挿嵌される外径を有するクッション部材として機能する突出部１１をピストンロッド設ける構成としている。これによって、ピストンロッド６がシリンダ４内に進入して、縮小する方向にピストン５が変位して、そのストロークエンド近傍に至ると、突出部１１がボス孔１０に嵌入するようになり、この時にボトム側チャンバ４ａから油道７ａへの流路が制限されるために、ボトム側チャンバ４ａ内に圧力が生じることになり、しかもこの圧力は突出部１１のボス孔１０への嵌入長さに応じて増大する。この圧力がクッション圧となって、ピストン５を減速させて、衝撃を吸収する。
【００１７】
一方、伸長側のクッション機構におけるクッション部材としては、クッションリング１２が用いられる。ここで、ピストンロッド６は、このクッションリング１２が設けられている第１の縮径部６ａと、ピストン５が設けられている第２の縮径部６ｂとが形成されており、前述した突出部１１はピストンロッド６を構成するもっとも小径の部位である。また、ピストンロッド６において、ピストン５を固定するために、第２の縮径部６ｂの先端側はねじ部１３となっており、このねじ部１３にはピストン５を固定的に保持するためのナット１４が螺合されている。さらに、ヘッドカバー３には、クッションリング１２の外径より僅かに大きいクッション流路１５が形成されており、このクッション流路１５は油道７ｂと連通して、流出流路が形成される。
【００１８】
今、図１において、油圧シリンダ１における油道７ａを油圧ポンプＰに接続し、油道７ｂを作動油タンクＴと接続する状態にすると、ボトム側チャンバ４ａには油圧ポンプＰからの圧油が供給される。この結果、ボトム側チャンバ４ａ内の圧力が上昇して、この圧力の作用によりピストン５は、図１に矢印で示したように、シリンダ４内をヘッドカバー３側に向けて摺動変位し、このピストン５に連結したピストンロッド６を伸長させる。この時には、ロッド側チャンバ４ｂは作動油タンクＴに接続されているから、このロッド側チャンバ４ｂ内の作動油はピストンロッド６とヘッドカバー３との間を通って油道７ｂから作動油タンクＴに還流する。
【００１９】
この油圧シリンダ１の伸長ストロークエンド近傍になると、図２に示したように、クッションリング１２がヘッドカバー３におけるクッション流路１５内に嵌入することになる。その結果、ロッド側チャンバ４ｂから油道７ｂへの流出流路がクッションリング１２とクッション流路１５との径差分における環状の流路に制限され、その流路断面積が小さくなってロッド側チャンバ４ｂからの戻り油の流路が絞られる。従って、作動油タンクＴへの戻り油の流量が減少するから、ロッド側チャンバ４ｂ内にはクッション圧が生じるクッション室となる。そして、図３に示した状態がピストンロッド６の伸長方向のストロークエンドであるが、ピストン５が図２の状態から図３の状態にまで変位する間がクッションストローク区間となり、このクッションストローク区間において、クッションリング１２のクッション流路１５への進入長さが長くなると、その分だけ、戻り油の絞り流路が長くなるから、クッション室におけるクッション圧がほぼ連続的に上昇することになって、ストロークエンドに至るまでに油圧シリンダ１に作用する荷重が吸収される。
【００２０】
前述した構成を有する油圧シリンダ１は、それが装着される部材に作用する最大荷重を基準として強度設計がなされる。通常の作業時には油圧シリンダ１は円滑に作動するのに必要な耐久性を有している。ただし、油圧シリンダ１は必ずしも適正な状態でのみ作動させるとは限らず、その強度設計時に予測した最大荷重以上の荷重が作用するような態様が取られないとは限らない。そこで、異常な荷重が作用しても、油圧シリンダ１が損傷乃至破損しないような強度を持たせると、その分だけ高価格になると共に過剰品質でもあり、かつ極めて重量化することになる。
【００２１】
以上のことから、本発明においては、油圧シリンダ１において、クッションストロークにおいて、どの程度の異常圧が作用すると、どの部位が損傷したり、また破損したりするかという点から、クッション圧が上昇するに応じて、油圧シリンダ１における各部の損傷する可能性が生じる値を基準として、この値を超える異常圧が作用したときに、圧力を解放する機構を設ける構成とした。そこで、以下にこの異常圧の解放機構の構成について説明する。この異常圧の解放機構の構成としては、圧力解放流路と感圧作動手段とから構成される。
【００２２】
まず、圧力解放流路は、ピストンロッド６における第２の縮径部６ｂにおいて、第１の縮径部６ａとの境界部に形成した円環状溝２０と、ピストンロッド６内、特にその軸心方向に穿設され、一端がボトム側チャンバ４ａに開口し、他端が円環状溝２０に連通する通路２１とから構成される。ここで、通路２１の円環状溝２０への接続は、ピストンロッド６の軸心に対して直交する方向に設けられており、この軸心と直交する方向の通路部分は１箇所乃至複数箇所とする。
【００２３】
ピストン５は、ナット１４によって、ピストンロッド６における第１の縮径部６ａと第２の縮径部６ｂとの間の段差壁Ｔに圧接されており、通常の状態では、前述した円環状溝２０はロッド側チャンバ４ｂには連通していない。そこで、ピストン５を弾性部材で形成し、かつこのピストン５を段差壁Ｔに押圧しているナット１４をピストン５より剛性の高い部材で形成する。これによりピストン５の受圧面に極めて大きな圧力が作用すると、ピストンロッド６、特にその第２の縮径部６ｂが伸長変形する。その結果、ピストン５が段差壁Ｔから離間することになり、従ってこれらピストンロッド６とピストン５とが感圧作動手段として機能する。その結果、ピストン５の端面と段差壁Ｔとの間の隙間から円環状溝２０及び通路２１を介して、ロッド側チャンバ４ｂ内の圧力がボトム側チャンバ４ａ側に解放されることになる。なお、ピストン５はクッションリング１２にも当接しているが、このクッションリング１２がピストン５に固着しないようにするために、クッションリング１２のピストン５への当接側の端部にはその厚み方向に貫通する切り欠き１２ａが複数箇所形成されている。
【００２４】
以上のように構成することによって、ピストンロッド６として、所望の剛性を有する材料を選択することによって、クッション機構の作動時に油圧シリンダ１が損傷する可能性があるような圧力がロッド側チャンバ４ｂ内に生じることがなくなる。即ち、油圧シリンダ１のピストンロッド６の伸長時におけるストロークエンド近傍に至り、クッションリング１２がクッション流路１５内に進入すると、ピストン５の受圧面に高い圧力が作用することになる。この圧力が感圧作動手段により規定される最高設定圧になると、図４に示したように、ピストンロッド６、特にその第２の縮径部６ｂが伸長する方向に弾性変形すると共に、ピストン５はナット１４に圧接される。その結果、ピストン５と段差壁Ｔとの間に隙間が生じて、円環状溝２０がロッド側チャンバ４ｂに通じる状態となる。
【００２５】
円環状溝２０は通路２１を介してボトム側チャンバ４ａに連通しているので、ロッド側とボトム側との両チャンバ４ａ，４ｂ間が連通する。ボトム側チャンバ４ａにはポンプ圧が作用しているが、前述した感圧作動手段により規定される最高設定圧がロッド側チャンバ４ｂに作用しているということは、このポンプ圧より遥かに高い圧力が作用しているのであるから、このロッド側チャンバ４ｂ内の圧力が解放されて、少なくともそれ以上の圧力上昇が生じることはない。また、この圧力解放流路が形成されることによって、ロッド側チャンバ４ｂ内の圧力が低下したときには、ピストンロッド６がその弾性力により縮小する方向に変位して元の状態に復元する。その結果、ピストン５は段差壁Ｔに当接して、圧力解放流路が閉鎖される。従って、最高設定圧はピストンロッド６における第２の段差部６ｂが弾性限界を超えて塑性変形してしまうような力が加わらない範囲に抑制しなければならない。
【００２６】
例えば、図５に示した油圧ショベルにおいて、油圧シリンダ１を旋回体Ｒに装着したフロント作業機ＦのアームＡを駆動するためのものとして使用する場合には、取付部８がアームＡに連結され、取付部９がブームＢに連結される。この油圧ショベルにおいて、アーム上げ動作時には、油圧シリンダ１は、油道７ｂ側が油圧ポンプＰと接続され、油道７ａ側はタンクＴと接続されることによって、油圧シリンダ１のピストンロッド６が縮小する方向に作動する。この場合、油圧シリンダ１はアームＡ及びバケットＶ（さらに、バケットＶに土砂が入っているときには、この土砂の重量を含めて）を反重力方向に動かすことになる。従って、油圧シリンダ１には、その作動方向とは反対方向に負荷が作用するのであるから、油圧シリンダ１はあまり高速に作動することはない。このために、クッション行程に入っても、ボトム側チャンバ４ａ内の圧力が急激に上昇することはない。
【００２７】
一方、アーム下げ動作時には、油圧シリンダ１のピストンロッド６を伸長させる方向に作動させるが、このときにはアームＡ及びバケットＶは重力方向に変位する。従って、油圧シリンダ１のこの方向への作動時には、ピストンロッド６の伸長速度が前述した荷重分だけ増速されることになる。そして、バケットＶに土砂等が収容されている状態では、さらに伸長速度が増速されることになる。このアーム下げ動作は、通常は最高速度で油圧シリンダ１を作動させないように操作されるが、操作の態様によっては、ポンプＰの全流量がボトム側チャンバ４ａ内に供給できない訳ではない。また、バケットＶにはフックが設けられており、このフックに重量物を掛着してクレーン動作を行わせる場合もある。
【００２８】
もし、バケットＶに重量物を掛着した状態で、油圧シリンダ１のピストンロッド６が最高速度で作動するように、つまりポンプＰの全流量がボトム側チャンバ４ａに供給されたとする。そうすると、ピストン５が高速でヘッドカバー３側に変位することになって、そのストロークエンド近傍に至り、クッションリング１２がクッション流路１５内に進入すると、ロッド側チャンバ４ｂ内の圧力が異常に高くなる。その結果、ピストンロッド６の伸長が実質的に停止するロック状態となり、アームＡと、バケットＶ及びそれに掛着された重量物に極めて大きな慣性力がピストンロッド６に作用することになる。勿論、このような事態は異常なものであり、通常の使用状態ではないことから、ピストンロッド６にこのような慣性力が作用しても十分耐えられる強度を持たせるようにしようとすると、ピストンロッド６を必要以上太径化しなければならないことになる。
【００２９】
以上のことから、通常の使用状態で最大の慣性力が作用しても、耐えられる程度の強度をピストンロッド６に持たせるようになし、これを最高設定圧として、この圧力を越える異常圧がロッド側チャンバ４ｂ内に作用したときには、むしろロッド側チャンバ４ｂ内の圧力をある程度解放することによって、ストロークエンド近傍における衝撃吸収をより円滑に行なうことができ、ピストンロッド６（若しくは他の部位）の保護を図るようにしている。従って、感圧作動手段として機能するピストンロッド６における第２の段差部６ｂを前述した最高設定圧になると、弾性変形して圧力解放流路を開いて、ロッド側チャンバ４ｂ内の圧力が最高設定圧を超えないようにしている。
【００３０】
即ち、油圧シリンダ１を前述したように、アームＡの駆動用のシリンダとして使用する場合において、アームＡとバケットＶとの重量（若しくはバケットＶに土砂を収容した状態での重量）が作用している状態で、最高速で油圧シリンダ１が伸長して、クッション行程に入ったときに、図６に点線で示したように、衝撃を有効に吸収できるクッション圧を生じるような特性を持たせるようになし、同図に実線で示したように、異常なクッション圧が作用したときにおいて、同図に仮想線で示したように、そのままクッション圧を上昇させたときには、油圧シリンダ１が損傷する可能性がある場合には、最高設定圧をこの油圧シリンダ１が損傷する可能性のある圧力以下に抑制する。そして、この最高設定圧になると、ピストンロッド６の第２の縮径部６ｂが伸長する方向に弾性変形させて、それ以上の圧力が立たないように、円環状溝２０と通路２１とからなる圧力解放流路を開いて、その圧力をボトム側チャンバ４ａに解放する。これによって、油圧シリンダ１の保護が図られ、かつ衝撃の緩和という機能を十分発揮する。
【００３１】
ここで、圧力解放流路としては、ピストンロッド６内に穿設した通路２１だけでなく、例えば図７に示したように、ピストンロッド６の外周面におけるナット１４の螺合部を含めて、円環状溝２０からボトム側チャンバ４ａに至るキー溝状の通路２２として形成することができる。また、図８に示したように、ピストン５のピストンロッド６への嵌合部に螺旋状の溝２３を形成し、このピストン５のボトム側チャンバ４ａへの臨む面にこの溝２３の他端を開口させることもできる。さらに、図９にあるように、ピストン５の内径をピストンロッド６における第２の縮径部６ｂの外径より小さくして、その間に円環状隙間２４を形成すると共に、ピストン５とナット１４との当接面にボトム側チャンバ４ａと連通する溝２５を形成する構成とすることもできる。さらにまた、図１０に示したように、円環状溝２０とボトム側チャンバ４ａとの間の通路２６をピストン５に設けることもできる。
【００３２】
前述した各実施の形態では、ロッド側チャンバ４ｂ内の圧力をボトム側チャンバ４ａに解放するように構成している。従って、ボトム側チャンバ４ａ内の圧力が高くなる。その結果、ポンプＰに悪影響を及ぼす可能性があり、これを避けるには、図１１に示したように、円環状溝２０に通じる通路２７を第１の実施の形態とは反対方向に延在させ、クッションリング１２を越した位置において、ピストンロッド６の外周面に開口させる。このように構成すれば、圧力はタンクＴ側に解放されることになる。
【００３３】
一方、感圧作動手段としては、前述したようにピストン５だけではなく、ナット１４を弾性部材で形成することにより構成することもできるが、さらに図１２に示したように、ピストン５とナット１４との間に弾性リング３０を介装するように構成することもできる。このように、ピストン５及びナット１４とは別部材の弾性リング３０を設けることによって、この弾性リング３０に所望の弾性力を持たせることができる。従って、感圧作動手段による最高設定圧を任意に調整することができるようになる。さらに、ピストン５をナット１４より低い剛性を有する部材で構成し、異常なクッション圧が作用したときには、このピストン５自体が圧縮する方向に弾性変形するように構成すれば、ピストン５と段差壁Ｔとが離間するので、圧力解放流路を開くことができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シリンダ装置の構成に格別の部品を設けなくても、シリンダのチャンバ内に異常な圧力が作用すると、その圧力を解放してシリンダ装置の保護を有効に図れる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示すシリンダ装置の断面図である。
【図２】図１の要部拡大図であって、クッション行程に入った状態を示す断面図である。
【図３】図１の要部拡大図であって、シリンダのストロークエンドとなった状態を示す断面図である。
【図４】図１の要部拡大図であって、クッション行程でロッド側チャンバ内に最高設定圧が作用して感圧作動手段の作動状態を示す断面図である。
【図５】本発明のシリンダ装置を装着した機械の一例としての油圧ショベルの外観図である。油圧シリンダが
【図６】クッション行程におけるロッド側チャンバ内の圧力特性線図である。
【図７】圧力解放流路の第２の構成例を示す図２と同様の断面図である。
【図８】圧力解放流路の第３の構成例を示す図２と同様の断面図である。
【図９】圧力解放流路の第４の構成例を示す図２と同様の断面図である。
【図１０】圧力解放流路の第５の構成例を示す図２と同様の断面図である。
【図１１】圧力解放流路の第６の構成例を示す図２と同様の断面図である。
【図１２】感圧作動手段の他の構成例を示す図２と同様の断面図である。
【符号の説明】
１  油圧シリンダ
２  シリンダチューブ
３  ヘッドカバー
４  シリンダ
４ａ  ボトム側チャンバ
４ｂ  ロッド側チャンバ
５  ピストン
６  ピストンロッド
７ａ，７ｂ  油道
１２  クッションリング
１４  ナット
１５  クッション流路
２０  円環状溝
２１，２２，２４，２７  通路
２３，２６  溝
２５  円環状隙間
３０  弾性リング
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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