(57)【要約】【課題】ストローク端における衝撃音を大幅に低減し且つコンパクト化を図ること。【解決手段】ヘッドカバーに設けられた送油管がピストンロッド及びピストンに設けられた穴に挿入されるように構成された流体圧シリンダ装置であって、穴の入口付近の内周面が送油管の先端付近の外周面によって塞がれるように構成され、かつ、ピストンとロッドカバーとの間にバネ２２が装着され、当該バネによって少なくともロッド側のストローク端の近辺においてピストンに対する復動方向の推力が発生するように構成されており、ピストンロッドがロッド側のストローク端の近辺に達したときに、穴の入口付近の内周面が送油管の先端付近の外周面によって塞がれて穴の入口付近の内周面の面積が実質的な受圧面積となって流体圧による往動方向の推力が低下し、往動方向の推力がバネ２２による復動方向の推力と釣り合うように構成される。【選択図】      図３
2005024042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダチューブ、前記シリンダチューブ内を移動するピストン、前記ピストンと一体的に移動するピストンロッド、前記シリンダチューブのヘッド側端面を閉塞するヘッドカバー、及び前記シリンダチューブのロッド側端面を閉塞するロッドカバーを有し、シリンダ室内に突出するように前記ヘッドカバーに設けられた送油管が前記ピストンロッド及び前記ピストンに設けられた穴に挿入されるように構成された流体圧シリンダ装置であって、
前記穴の入口付近の内周面と前記送油管の先端付近の外周面との間で所定のストロークにわたって絞りが形成され、かつ、前記ピストンと前記ロッドカバーとの間にバネが装着され、当該バネによって前記ピストンの少なくとも一部のストロークにおいて復動方向の推力が発生するように構成されており、
前記穴の入口付近の内周面に前記送油管の先端付近の外周面が突入して流路が絞られたストロークの間において、流体圧による往動方向の推力が、前記バネによる復動方向の推力の最大値と最小値との間にあるように設定されてなる、ことを特徴とする流体圧シリンダ装置。
【請求項２】
シリンダチューブ、前記シリンダチューブ内を移動するピストン、前記ピストンと一体的に移動するピストンロッド、前記シリンダチューブのヘッド側端面を閉塞するヘッドカバー、及び前記シリンダチューブのロッド側端面を閉塞するロッドカバーを有し、シリンダ室内に突出するように前記ヘッドカバーに設けられた送油管が前記ピストンロッド及び前記ピストンに設けられた穴に挿入されるように構成された流体圧シリンダ装置であって、
前記穴の入口付近の内周面が前記送油管の先端付近の外周面によって塞がれるように構成され、かつ、前記ピストンと前記ロッドカバーとの間にバネが装着され、当該バネによって少なくともロッド側のストローク端の近辺において前記ピストンに対する復動方向の推力が発生するように構成されており、
前記ピストンロッドがロッド側のストローク端の近辺に達したときに、前記穴の入口付近の内周面が前記送油管の先端付近の外周面によって塞がれて前記穴の入口付近の内周面の面積が実質的な受圧面積となって流体圧による往動方向の推力が低下し、前記往動方向の推力が前記バネによる復動方向の推力と釣り合うように構成されてなる、ことを特徴とする流体圧シリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ストローク端において衝撃なく停止することのできる流体圧シリンダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、トラックなどの後部扉（パワーゲート）の開閉のために油圧シリンダがしばしば用いられる。扉を閉める際のストローク端における衝撃を緩和するために、クッション付きの油圧シリンダが用いられる。
【０００３】
そのような油圧シリンダとして、特許文献１に示されるように、シリンダ室内に突出するようにヘッドカバーに設けられた送油管がピストンロッド及びピストンに設けられた穴に挿入されるように構成し、穴の入口付近の内周面と前記送油管の先端付近の外周面との間でメ−タインによる絞りを形成したものがある。
【０００４】
また、カバーとピストンとの間に複数の皿バネを装着してクッション作用を行わせるものもある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−６５５１０
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載の油圧シリンダでは、大きな衝撃を防止することは可能であるものの、ストローク端においても相当な大きさの推力を有しているので、負荷が小さいときにはストローク端での停止時においてなおかなりの衝撃が発生する。したがって、例えば、トラックの積荷の集配作業を夜間の住宅街において行う場合に、扉の開閉にともなう衝撃音が発生し、これが住宅街からの苦情となる可能性があった。
【０００７】
また、カバーとピストンとの間に複数の皿バネを装着した油圧シリンダにおいては、やはりかなりの衝撃音が発生するとともに、皿バネを装着するスペースの分だけ油圧シリンダの長さが長くなり、コンパクト化を図る上でのネックとなっていた。
【０００８】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、ストローク端における衝撃音を大幅に低減し且つコンパクト化を図ることのできる流体圧シリンダを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る流体圧シリンダは、シリンダチューブ、前記シリンダチューブ内を移動するピストン、前記ピストンと一体的に移動するピストンロッド、前記シリンダチューブのヘッド側端面を閉塞するヘッドカバー、及び前記シリンダチューブのロッド側端面を閉塞するロッドカバーを有し、シリンダ室内に突出するように前記ヘッドカバーに設けられた送油管が前記ピストンロッド及び前記ピストンに設けられた穴に挿入されるように構成された流体圧シリンダ装置であって、前記穴の入口付近の内周面と前記送油管の先端付近の外周面との間で所定のストロークにわたって絞りが形成され、かつ、前記ピストンと前記ロッドカバーとの間にバネが装着され、当該バネによって前記ピストンの少なくとも一部のストロークにおいて復動方向の推力が発生するように構成されており、前記穴の入口付近の内周面に前記送油管の先端付近の外周面が突入して流路が絞られたストロークの間において、流体圧による往動方向の推力が、前記バネによる復動方向の推力の最大値と最小値との間にあるように設定されている。
【００１０】
また、前記穴の入口付近の内周面が前記送油管の先端付近の外周面によって塞がれるように構成され、かつ、前記ピストンと前記ロッドカバーとの間にバネが装着され、当該バネによって少なくともロッド側のストローク端の近辺において前記ピストンに対する復動方向の推力が発生するように構成されており、前記ピストンロッドがロッド側のストローク端の近辺に達したときに、前記穴の入口付近の内周面が前記送油管の先端付近の外周面によって塞がれて前記穴の入口付近の内周面の面積が実質的な受圧面積となって流体圧による往動方向の推力が低下し、前記往動方向の推力が前記バネによる復動方向の推力と釣り合うように構成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る実施形態を示す油圧シリンダ１の断面図、図２および図３は油圧シリンダ１の動作を説明するための構造を模式的に示した図、図４は油圧シリンダ１の流体圧による往動方向の推力とバネによる復動方向の推力との関係を示す図である。
【００１２】
図１において、流体圧シリンダ装置１は、シリンダチューブ１１、ピストン１２、ピストン１２に連結されたピストンロッド１３、ヘッドカバー１４、ロッドカバー１５、及び送油管１６などからなる。
【００１３】
ピストン１２は、シリンダチューブ１１の内周面を摺動する。ピストン１２及びピストンロッド１３には穴１７が設けられており、ピストン１２の移動にともなって送油管１６が穴１７に挿入される。なお、ピストン１２は、軸方向に分割された２つのピストン部材から構成されており、これら２つのピストン部材の間にリング状の永久磁石が装着された状態で一体的に固定されている。
【００１４】
ヘッドカバー１４をそれぞれ貫通してロッドカバー１５にネジ込まれた４本のボルトが設けられている。これらのボルトによって、シリンダチューブ１１、ヘッドカバー１４、およびロッドカバー１５が一体的に連結されている。また、ヘッドカバー１４には、流体圧シリンダ装置１の全体を取り付けるためのクレビス金具２１が設けられている。
【００１５】
穴１７の入口付近の内周面には、後述のプランジャ３１との間で絞り流路を形成するために、絞り部材４１が設けられている。なお、本実施形態において、絞り部材４１はピストン１２の内周面から穴１７に向かって若干突出するようにして形成されている。
【００１６】
送油管１６は、シリンダ室ＣＢ１内に突出するように設けられたプランジャ３１からなる。プランジャ３１の内部には、軸方向に送油路３１ｂが形成されている。送油路３１ｂはポートＰＴ１に連通する。プランジャ３１の先端の付近の外周面には、上に述べた絞り部材４１との間で絞り流路を形成するために、先端部分に絞りボス部５１が設けられている。つまり、送油管１６と絞りボス部５１とによってプランジャ３１が構成されると見ることができる。また、各部のシールの必要な箇所には、種々の図示しないパッキンが装着されている。
【００１７】
また、ピストン１２とロッドカバー１５との間のロッド側室において、ピストンロッド１３の外周面に設けられた受け具１８とピストン１２との間に、圧縮コイルバネ２２が装着されている。受け具１８は、ピストンロッド１３の外周面において摺動可能であり、且つ、段部において軸方向に係合する。したがって、ピストン１２が往動側のストローク端の近辺に達すると、受け具１８がロッドカバー１５に当接して停止し、圧縮コイルバネ２２のバネ力がピストン１２に対して復動方向に推力を与えるように作用する。
【００１８】
次に、図２および図３を参照して流体圧シリンダ装置１の動作を説明する。
図２に示すように、ピストン１２及びピストンロッド１３がシリンダチューブ１１の中に入った収縮状態では、シリンダ室ＣＢ１は先端側の室ＣＢ１ｂとの間で流通自在であり、これらは１つのシリンダ室ＣＢ１と見ることができ、且つ送油路３１ｂから供給される圧油はシリンダ室ＣＢ１に自由に流入することができる。
【００１９】
この状態で、ポートＰＴ１から圧油が供給されると、ピストン１２の全体を受圧面積とする推力Ｆ０が発生する。この推力Ｆ０によってピストン１２は往動を開始する。また、もし往動の途中で圧縮コイルバネ２２による復動方向の推力がが作用した場合であっても、推力Ｆ０は圧縮コイルバネ２２の最大推力Ｆ３（図４を参照）よりも大きいので、ピストン１２は停止することなく往動する。
【００２０】
しかし、ピストン１２の往動によって、図３に示すようにピストン１２が往動側のストローク端の近辺に達すると、絞りボス部５１が絞り部材４１の穴に突入し、これによって絞り流路が形成され、送油路３１ｂから出た圧油は絞り流路で絞られ、ここにメータイン制御によるクッション作用が発生することとなる。これとともに、受け具１８がロッドカバー１５に当接して圧縮コイルバネ２２による復動方向の推力が作用する。
【００２１】
ところで、絞り部材４１の内周面の内径Ｄは、その内径Ｄによる面積を受圧面積（πＤ２  ／４）とした場合の圧油（圧力Ｐ１）による往動方向の推力が、圧縮コイルバネ２２による復動方向の推力の最大値と最小値との間にあるように設定されている。
【００２２】
したがって、ピストン１２がロッド側のストローク端の近辺に達したときには、絞り部材４１の内周面が絞りボス部５１によって塞がれ、内径Ｄによる面積が実質的な受圧面積となる。これによって、圧油圧による往動方向の推力が低下して、往動方向の推力が圧縮コイルバネ２２による復動方向の推力と釣り合うようになる。
【００２３】
すなわち、図４において、ピストン１２がロッド側のストローク端ＳＴ１の近辺であるクッション開始位置ＳＴ３に達すると、絞り部材４１の内周面が絞りボス部５１によって塞がれ、内径Ｄによる面積が実質的な受圧面積となる。つまり、クッション作用中において、推力ＦＫの大きさは一定の値である推力Ｆ２となる。
【００２４】
一方、圧縮コイルバネ２２による復動方向への推力ＦＳは、クッション開始位置ＳＴ３からストローク端ＳＴ１に至るまで直線的に増加する。そのクッションストロークＫＳＴの間において、圧縮コイルバネ２２による推力ＦＳと圧油による推力ＦＫとが等しくなって釣り合うストローク位置ＳＴ２が存在する。つまり、クッションストロークＫＳＴの間における圧縮コイルバネ２２による推力ＦＳ（Ｆ２）は、その間における圧縮コイルバネ２２の推力ＦＳの最小値Ｆ１と最大値Ｆ３との中間に存在するように設定されている。
【００２５】
これによって、ストローク端ＳＴ１の近辺におけるピストンロッド１３の推力ＦＣは、ストローク位置ＳＴ２で０となり、その前後で正負が反転する。
したがって、ピストンロッド１３が無負荷ある場合には、ピストン１２はストローク位置ＳＴ２において静止する。負荷の状態に応じて、ストローク位置ＳＴ２の近辺の適当な位置において静止する。その場合に、推力ＦＫが圧縮コイルバネ２２の推力ＦＳと釣り合うことによってピストン１２が停止するので、衝撃がなく、したがって衝撃音が発生しない。
【００２６】
また、ピストン１２がストローク端ＳＴ１に至った場合でも、圧縮コイルバネ２２の推力ＦＳによって押し戻される方向の推力ＦＳを受けているから、衝撃は極めて小さく、衝撃音もほとんど発生しない。
【００２７】
ポートＰＴ１からの圧油の供給を停止して自由流とすると、圧縮コイルバネ２２の推力ＦＳによってピストン１２が復動方向に押し戻される。ポートＰＴ２から圧油が供給されると、ピストン１２は復動して復動側のストローク端に至る。
そのとき、シリンダ室ＣＢ１にある圧油は、チェック弁５４を通って送油路３１ｂ内に自由流として流入することができる。
【００２８】
なお、プランジャ３１の軸方向位置を調整可能とすることによって、クッション作用の生じるクッション開始位置ＳＴ３を調整することができる。これにより、ピストンロッド１３の速度、負荷の状態などに応じて、最も適切なクッション作用を得ることができる。
【００２９】
上に述べたように、本実施形態の流体圧シリンダ装置１によると、ピストンロッド１３の伸長側のストローク位置ＳＴ２において推力ＦＣが０となるので、無負荷の場合であっても衝撃を生じることなく停止することができる。また、ストローク端の近辺においては、ピストン１２が圧縮コイルバネ２２の推力ＦＳによって押し戻されるので、停止時の衝撃が大幅に緩和される。
【００３０】
メータイン制御によるクッション作用では高圧が発生しないので、しかもメータアウト制御の部分に発生する高圧を低く抑えることが可能であるので、流体圧シリンダ装置１の各部の強度をそれだけ小さくしておくことが可能であり、流体圧シリンダ装置１の軽量化、小型化を図ることができ、しかも安全である。
【００３１】
上の実施形態において、圧油の圧力Ｐ１が所定の値または所定の範囲となるように設定しておけばよい。例えば、使用する圧油の圧力Ｐ１を流体圧シリンダ１の定格圧力の８０〜１００％となるように指定する。その間において上に述べたクッション作用が行われるよう、圧縮コイルバネ２２の強さ、クッションストロークＫＳＴの長さ、絞り流路の精度または漏れの程度、絞り部材４１および絞りボス部５１の形状などを設計すればよい。
【００３２】
絞り部材４１および絞りボス部５１を、それらの周辺部分よりも径方向に突出した形状としたが、それらの周辺部分、特に絞りボス部５１とプランジャ３１の根本の間の部分を同じ高さ（径）としておき、絞り流路を形成する部分以外の部分の外周面又は内周面に自由流を生じさせるための溝を形成しておいてもよい。
チェック弁５４およびそれと並列に設ける絞り流路は、公知の種々の構造のものを適用することができる。
【００３３】
上述の実施形態において、流体圧シリンダ１を、受け具１８を設けることなく、圧縮コイルバネ２２が直接的にロッドカバー１５に当接するように、つまり図２または図３に示すような構造としてもよい。その場合は流体圧シリンダ１を単動シリンダとすることができる。また、ピストン１２がシリンダチューブ１１の内周面を摺動するように構成したが、ピストン１２がシリンダチューブ１１の内周面を摺動することなく、つまりその間に間隙が設けられ、圧縮コイルバネ２２の装着されたロッド側室に圧油が充填されるよう、つまりロッド側室のないプランジャ形式の単動シリンダとして構成してもよい。圧縮コイルバネ２２に代えて種々のバネを用いることができる。
【００３４】
その他、流体圧シリンダ装置１の各部又は全体の構造、形状、材質、個数などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によると、ストローク端における衝撃音を大幅に低減し、且つ流体圧シリンダのコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態を示す油圧シリンダの断面図である。
【図２】油圧シリンダの動作を説明するために構造を模式的に示した図である。
【図３】油圧シリンダの動作を説明するために構造を模式的に示した図である。
【図４】油圧シリンダの流体圧による往動方向の推力とバネによる復動方向の推力との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  流体圧シリンダ装置
１１  シリンダチューブ
１２  ピストン
１３  ピストンロッド
１４  ヘッドカバー
１５  ロッドカバー
１６  送油管
１７  穴
２２  圧縮コイルバネ（バネ）
４１  絞り部材
５１  絞りボス部
ＫＳＴ  クッションストローク
ＳＴ１  ロッド側のストローク端
ＳＴ２  推力ＦＳと推力ＦＫとが釣り合うストローク位置
ＳＴ３  クッション開始位置
ＦＳ  圧縮コイルバネによる推力（バネによる復動方向の推力）
ＦＫ  圧油による推力（流体圧による往動方向の推力）
ＦＣ  ピストンロッドの推力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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