(57)【要約】【課題】ストロークエンドで衝撃力が発生すると共に、騒音を低減できる油圧シリンダーとする。【解決手段】ピストン１２に、制振金属単体のブロック体２１（振動減衰部材２０）を取付け、縮み作動のストロークエンドでブロック体２１がシリンダーチューブ１１を形成するシリンダーボトム１７に衝突するようにした油圧シリンダーで、ストロークエンドで衝撃力が発生すると共に、その衝突による振動を吸収減衰して騒音を低減できる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧シリンダーにおいて、
ピストン（１２）又はシリンダーチューブ（１１）に、ストロークエンドにおいてシリンダーチューブ（１１）又はピストン（１２）に衝突する振動減衰部材（２０）を取付けたことを特徴とする油圧シリンダー。
【請求項２】
振動減衰部材（２０）は、引張り強度１０ｋｇｆ／ｍｍ２以上で、かつ振動の対数減衰率が０．１以上である請求項１記載の油圧シリンダー。
【請求項３】
振動減衰部材（２０）は、制振金属単体より成るブロック体（２１）である請求項１又は２記載の油圧シリンダー。
【請求項４】
振動減衰部材（２０）は、ヤング率の異なる第１金属部材（２３）と第２金属部材（２４）を接触したもので、その接触した界面（２５）で振動が屈折して熱エネルギーに変化する吸振器（２２）である請求項１又は２記載の油圧シリンダー。
【請求項５】
振動減衰部材（２０）は、複数の薄板（２６）を重ね合わせたものである請求項１又は２記載の油圧シリンダー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として油圧ショベルの作業機を駆動する油圧シリンダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１に油圧ショベルが開示されている。
この油圧ショベルは、上部旋回体にブームをブーム用油圧シリンダーで上下揺動自在に取付け、このブームにアームをアーム用油圧シリンダーで上下揺動自在に取付け、このアームにバケットをバケット用油圧シリンダーとバケットリンクで上下回動自在に取付けてある。
特許文献２にクッション装置を備えた油圧シリンダーが開示されている。つまり、ピストンがストロークエンド付近に達してからストロークエンドまで移動する時には、ピストンとシリンダーチューブとで形成された作動油室から排出する油を絞ることでピストンをゆっくりと移動してクッション機能を発揮するようにした油圧シリンダーである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−９３２０９号公報
【特許文献２】
実公昭６３−１１２６０２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した油圧ショベルにおいては、バケット用油圧シリンダーを縮み作動してバケットを上方に回動し、バケット内の土砂を排出する際に、そのバケット用油圧シリンダーが縮みストロークエンドの時にピストンがシリンダーチューブに衝突して振動が発生し、その振動が油圧シリンダーの周囲に伝播して大きな騒音となっている。この衝突がバケットリンクの弾性により短時間のうちに複数回発生してさらに騒音を増大させている。
【０００５】
このことを解消するには、特許文献２に開示されたクッション装置を備えた油圧シリンダーを用いれば良いが、このようにすると、バケット用油圧シリンダーが縮みストロークエンドの時にピストンがシリンダチューブにゆっくりと当接するので、バケットに衝撃力が作用しないから、そのバケットの土砂落とし性が悪くなってしまう。
すなわち、通常はピストンをストロークエンドでシリンダチューブに衝突することでバケットに衝撃力を作用させることで、その表面に付着している土砂を落下して土砂落とし性を良くしているが、前述のようにクッション装置を備えた油圧シリンダーを用いた場合にはピストンがシリンダチューブに衝突しないからバケットの土砂落とし性が悪くなってしまう。
【０００６】
本発明は、前述の課題を鑑みなされたものであって、その目的は、土落とし性に影響のある低周波成分を残してストロークエンドで衝撃力が発生すると共に、騒音として耳に感じる高周波成分を遮断して騒音を低減できるようにした油圧シリンダーを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
第１の発明は、油圧シリンダーにおいて、ピストン１２又はシリンダーチューブ１１に、ストロークエンドにおいてシリンダーチューブ１１又はピストン１２に衝突する振動減衰部材２０を取付けたことを特徴とする油圧シリンダーである。
【０００８】
第１の発明によれば、ストロークエンドで振動減衰部材２０がシリンダーチューブ１１又はピストン１２に衝突するので、衝撃力が発生し、その衝突による振動、特に高周波成分は振動減衰部材２０で吸収減衰されて周囲に伝わる振動が低減する。
よって、ストロークエンドで衝撃力が発生すると共に、騒音を低減でき、油圧ショベルのバケット用の油圧シリンダーとして好ましい油圧シリンダーである。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において振動減衰部材２０は、引張り強度１０ｋｇｆ／ｍｍ２以上で、かつ振動の対数減衰率が０．１以上である油圧シリンダーである。
【００１０】
第２の発明によれば、ストロークエンドにおいて振動減衰部材２０がシリンダーチューブ１１又はピストン１２に強い力で衝突しても振動減衰部材２０が破損等することがないし、その衝突によって発生した振動を減衰することができる。
よって、油圧ショベルのバケット用の油圧シリンダーとして最も好ましい油圧シリンダーである。
【００１１】
第３の発明は、第１又は第２の発明において振動減衰部材２０は、制振金属単体より成るブロック体２１である油圧シリンダーである。
【００１２】
第３の発明によれば、ブロック体２１の厚さを変えることで、振動の対数減衰率を変更できる。
【００１３】
第４の発明は、第１又は第２の発明において振動減衰部材２０は、ヤング率の異なる第１金属部材２３と第２金属部材２４を接触したもので、その接触した界面２５で振動が屈折して熱エネルギーに変化する吸振器２２である油圧シリンダーである。
【００１４】
第４の発明によれば、振動の対数減衰率を大きくできる。
【００１５】
第５の発明は、第１又は第２の発明において振動減衰部材２０は、複数の薄板２６を重ね合わせたものである油圧シリンダーである。
【００１６】
第５の発明によれば、薄板２６の厚さ、枚数を変えることで振動の対数減衰率を変更できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、下部走行体１に上部旋回体２を旋回自在に取付け、この上部旋回体２にブーム３をブーム用の油圧シリンダ４で上下揺動自在に取付け、このブーム３にアーム５をアーム用の油圧シリンダ６で上下揺動自在に取付け、このアーム５にバケット７をバケット用の油圧シリンダー８、第１・第２バケットリンク９，１０で上下回動自在に取付けて油圧ショベルとしてある。
前記バケット用の油圧シリンダー８を伸び作動するバケット７が土砂掘削掬い込み方向に回動し、縮み作動するとバケット７が土砂排出方向に回動する。
【００１８】
前記バケット用の油圧シリンダー８は図２に示すように、シリンダーチューブ１１とピストン１２とシリンダーロッド１３を備え、伸び側の作動油室１４に圧油を供給すると伸び作動し、縮み側の作動油室１５に圧油を供給すると縮み作動する。
前記シリンダーチューブ１１は、筒体１６にシリンダーボトム１７とシリンダーヘッド１８を取付けたもので、前記シリンダーロッド１３はシリンダーヘッド１８の孔１９から突出していると共に、シリンダーボトム１７、シリンダヘッド１８には作動油通路１７ａ、１８ａがそれぞれ形成してある。
【００１９】
前記油圧シリンダー８のピストン１２又はシリンダーチューブ１１には、ストロークエンドでシリンダーチューブ１１又はピストン１２と衝突すると共に、その衝突による振動を減衰する振動減衰部材２０が設けてある。
例えば、ピストン１２に制振金属単体のブロック体２１をシリンダーボトム１７と対向した取付け、縮みストロークエンドでブロック体２１がシリンダーボトム１７に当接するようにしてある。
前記制振金属としては、Ｍｎ−０．２２Ｃｗ−０．０５Ｎｉ−０．０２Ｆｅ材が好ましい。
【００２０】
このようであるから、バケット用の油圧シリンダー８を縮み作動してストロークエンドとなると、ブロック体２１がシリンダーボトム１７に衝突するので、バケット７に衝撃力が伝播して土砂落とし性が良い。
また、前述の衝突により発生した振動、特に高周波成分は、制振金属で吸収・減衰されてピストン１２、シリンダーロッド１３、シリンダーチューブ１１、つまり油圧シリンダーの周囲に伝播することが防止されるから、騒音発生が低下する。
【００２１】
前記制振金属のブロック体２１は図３に示すように、シリンダーボトム１７に取付けても良い。この場合にはシリンダーボトム１７に凹部１７ｂを形成し、その凹部１７ｂに嵌合するように取付けることが好ましい。
また、図示を省略するが、前述の制振金属のブロック体２１はピストン１２にシリンダーヘッド１８と対向して取付けても良い。
【００２２】
前述の振動減衰部材２０は図４に示すように吸振器２２であっても良い。
例えば、ヤング率が異なる第１金属部材２３と第２金属部材２４を組み合わせ、振動が界面２５（接合面）で屈折して熱エネルギーに変換される吸振器２２とする。
具体的には、第１金属部材２３を、ヤング率の大きなＳ４５Ｃ材で円錐形状とし、第２金属部材２４をヤング率の小さな前述の制振金属又は銅で漏斗状の凹部２４ａを有する形状とし、この凹部２４ａに第１金属部材２３を嵌合してその接合面を界面２５とする。
前記第２金属部材２４をシリンダーボトム１７に取付け、縮みストロークエンドでピストン１２が第１金属部材２３に衝突するようにする。
これによって、ピストン１２が第１金属部材２３に衝突した際に発生した振動は、その界面２５で屈折して吸収減衰されるので、前述と同様に油圧シリンダーの周囲に伝播しない。
【００２３】
前記吸振器２２はピストン１２に取付けてシリンダーボトム１７に第２部材２４が衝突するようにしても良い。
また、吸振器２２をシリンダーヘッド１８に取付けても良いし、ピストン１２に取付けてシリンダーヘッド１８に衝突するようにしても良い。
【００２４】
前記振動減衰部材２０は図５に示すように複数の薄板２６を重ね合わせたものでも良い。
例えば、複数の薄板２６の孔２６ａに、押え板２７の孔２７ａを挿通したボルト２８を挿通し、このボルト２８をピストン１２のボルト穴１２ａに螺合して取付ける。
前記薄板２６は、Ｓ４５Ｃ材で、厚さ２．０ｍｍであるが、その薄板２６を制振金属としても良い。
【００２５】
次に騒音試験について説明する。
図１に示す油圧ショベルを用い、そのバケット７から７ｍ離れた地上１．５ｍの場合にマイクを設置し、そのバケット用の油圧シリンダー８を前述の各実施の形態及び従来の油圧シリンダーを用いてバケットを土砂排出位置とした時の前述の騒音低減効果を測定した。
【００２６】
その結果、従来の油圧シリンダー８を用いた場合の騒音に対して、図２、図３に示す油圧シリンダー８を用いた場合、騒音が２デシベル低下し、図４に示す油圧シリンダー８を用いた場合、騒音が３デシベル低下し、図５に示す油圧シリンダー８を用いた場合、騒音が７デシベル低下し、図５の薄板２６を制振金属とした油圧シリンダー８を用いた場合、騒音が９デシベル低下した。
【００２７】
また、前記振動減衰部材２０は、引張り強度１０ｋｇｆ／ｍｍ２以上で、かつ振動の対数減衰率が０．１以上であることが好ましい。
例えば、図２に示す油圧シリンダーにおいて、その制振金属の振動の対数減衰率を変えて騒音低減の実験を行ったところ、図６に示す結果となった。このことから、振動の対数減衰率が０．１以上となると急激に騒音が低下した。
【００２８】
前述の各実施の形態では、振動減衰部材２０をシリンダーボトム側とシリンダーヘッド側の一方に取付けるようにしたが、シリンダーボトム側とシリンダーヘッド側の両方にそれぞれ取付けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧ショベルの側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す油圧シリンダーの断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す油圧シリンダーの断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す油圧シリンダーの断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示す油圧シリンダーの断面図である。
【図６】振動の対数減衰率と低下した騒音の関係を示す図表である。
【符号の説明】
７…バケット、８…バケット用の油圧シリンダ、１１…シリンダーチューブ、１２…ピストン、１３…シリンダーロッド、１６…筒体、１７…シリンダーボトム、１８…シリンダーヘッド、２０…振動減衰部材、２１…ブロック体、２２…吸振器、２３…第１金属部材、２４…第２金属部材、２５…界面、２６…薄板。
【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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