(57)【要約】      （修正有）【課題】高速から低速まで幅広い作動域に渡って適度な緩衝効果が得られる液圧シリンダのクッション装置を提供する。【解決手段】ヘッド側シリンダ液圧室１８に面して開口しシリンダ液圧通路８と連通する連通路２３と、ピストンロッド１１に対して軸方向に変位可能に支持されるクッションスプール１５の端面を着座させて連通路２３を塞ぐシート部２４と、クッションスプール１５をピストン１２から離れる方向に付勢するスプリング３７と、クッションスプール１５がシート部２４に着座した状態でストロークに応じてヘッド側シリンダ液圧室１８から流出する作動液の流れを絞る可変絞り流路３０とを備える液圧シリンダ１において、クッションスプール１５がシート部２４に着座する前に入り込む小径孔部２１を備え、この小径孔部２１がクッションスプール１５との間にヘッド側シリンダ液圧室１８から流出する作動液の流れを絞る先行絞り流路２５を形成する構成とした。【選択図】図２
2005226702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンに結合されるピストンロッドと、このピストンロッドがストロークエンドに近づくのに伴って収縮するシリンダ液圧室と、このシリンダ液圧室に作動液を給排するシリンダ液圧通路と、前記シリンダ液圧室に面して開口しこのシリンダ液圧通路と連通する連通路と、前記ピストンロッドに対して軸方向に変位可能に支持されるクッションスプールと、このクッションスプールを前記ピストンから離れる方向に付勢するスプリングと、前記クッションスプールを着座させて前記連通路を塞ぐシート部と、前記クッションスプールがこのシート部に着座した状態で前記シリンダ液圧室から流出する作動液の流れをストロークに応じて絞る可変絞り流路とを備える液圧シリンダのクッション装置において、
前記クッションスプールが前記シート部に着座する前に入り込む小径孔部を備え、この小径孔部が前記クッションスプールとの間に前記シリンダ液圧室から流出する作動液の流れを絞る先行絞り流路を形成する構成としたことを特徴とする液圧シリンダのクッション装置。
【請求項２】
前記クッションスプールはその一端に環状に拡がるフランジ部を有し、このフランジ部と前記ピストンの間に前記スプリングを圧縮した状態で介装し、前記フランジ部の外周部と前記小径孔部の間で環状の先行絞り流路を形成する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の液圧シリンダのクッション装置。
【請求項３】
前記ピストンロッドとの間に環状流路を画成するカラーを備え、このカラーの外周面に前記クッションスプールを摺動可能に嵌合し、前記可変絞り流路として前記カラーの途中に開口する第一、第二絞り孔を形成し、前記クッションスプールが前記カラーに対して摺動することにより第一、第二絞り孔が順に閉塞されて前記可変絞り流路の流路断面積が段階的に減らされる構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の液圧シリンダのクッション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば建設機械を駆動する液圧シリンダ等において、これが伸びきる際の衝撃を緩和するクッション装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の液圧シリンダのクッション装置として、図４に示すものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
これについて説明すると、液圧シリンダ１０１は、ピストン１１２に結合されるピストンロッド１１１と、このピストンロッド１１１がストロークエンドに近づくのに伴って収縮するシリンダ液圧室１１８と、ピストンロッド１１１に対して軸方向に変位可能に支持されるクッションスプール１１５と、このクッションスプール１１５の端面を着座させてシリンダ液圧室１１８の開口端を塞ぐシート部１２４と、クッションスプール１１５をピストン１１２から離れる方向（シリンダヘッド１１４側）に付勢するスプリング１３７と、クッションスプール１１５がシート部１２４に着座した状態でストロークに応じてヘッド側シリンダ液圧室１１８から流出する作動液の流れを絞る可変絞り流路１３２とを備える。
【０００４】
ピストンロッド１１１とクッションスプール１１５との間には円筒状のカラー１３３が介装される。カラー１３３にはテーパ溝１３４が形成される。可変絞り流路１３２はこのテーパ溝１３４とクッションスプール１１５の内周面の間に形成される。
【０００５】
これにより、ピストンロッド１１１がストロークエンドに達する前に、可変絞り流路１３２の絞りが次第に小さくなり、ヘッド側シリンダ液圧室１１８から流出する作動液の流れに抵抗を付与し、液圧シリンダ１０１が伸びきる際の衝撃が緩和される。
【特許文献１】実開平４−８７００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の液圧シリンダのクッション装置にあっては、カラー１３３に刻まれるテーパ溝１３４とクッションスプール１１５の間に形成される可変絞り流路１３２のみによって緩衝効果が得られる構造のため、高速作動時に対応して可変絞り流路１３２の絞りを大きく設定すると、低速作動時に緩衝効果が不足する可能性がある。また、低速作動時に対応して可変絞り流路１３２の絞りを小さく設定すると、高速作動時に緩衝効果が過大になる可能性があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高速から低速まで幅広い作動域に渡って適度な緩衝効果が得られる液圧シリンダのクッション装置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】
【０００８】
本発明は、ピストンに結合されるピストンロッドと、このピストンロッドがストロークエンドに近づくのに伴って収縮するシリンダ液圧室と、このシリンダ液圧室に作動液を給排するシリンダ液圧通路と、シリンダ液圧室に面して開口しこのシリンダ液圧通路と連通する連通路と、ピストンロッドに対して軸方向に変位可能に支持されるクッションスプールと、このクッションスプールをピストンから離れる方向に付勢するスプリングと、クッションスプールを着座させて連通路を塞ぐシート部と、クッションスプールがシート部に着座した状態でシリンダ液圧室から流出する作動液の流れをストロークに応じて絞る可変絞り流路とを備える液圧シリンダのクッション装置において、クッションスプールがシート部に着座する前に入り込む小径孔部を備え、この小径孔部がクッションスプールとの間にシリンダ液圧室から流出する作動液の流れを絞る先行絞り流路を形成する構成としたことを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、クッション装置は液圧シリンダがストロークエンドに達する際、クッションスプールがシート部に着座する前に、先行絞り流路が作動液の流れを絞り、続いて可変絞り流路がストロークに応じて作動液の流れを絞る。こうしてクッション装置はピストンロッドを段階的に減速することにより、高速から低速まで幅広い作動域に渡って適度な緩衝効果が得られ、液圧シリンダがストロークエンドに達する際の衝撃を緩和する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
図１に示すように、液圧シリンダ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の一端から突出するピストンロッド１１と、このピストンロッド１１に結合されシリンダチューブ１０の内周面に摺接するピストン１２と、このピストン１２によって仕切られるヘッド側シリンダ液圧室１８及びボトム側シリンダ液圧室１９とを備える。
【００１２】
このヘッド側シリンダ液圧室１８にはシリンダ液圧通路８が接続され、ボトム側シリンダ液圧室１９にはシリンダ液圧通路９に接続される。各シリンダ液圧通路８，９から導かれピストン１２に与える液圧力差によってピストンロッド１１を移動させ、液圧シリンダ１が伸縮作動する。図１は液圧シリンダ１が最収縮し、ボトム側シリンダ液圧室１９の容積が最小になった状態を示している。この状態からシリンダ液圧通路９から作動液がボトム側シリンダ液圧室１９に供給されることにより、ピストン１２がシリンダチューブ１０内を図中左方向に移動し液圧シリンダ１が伸張作動する。
【００１３】
シリンダチューブ１０の基端にはシリンダボトム７が結合される。図１に示すように、液圧シリンダ１が最収縮した状態ではピストン１２がシリンダボトム７に当接してストロークエンドに達する。
【００１４】
シリンダボトム７とピストン１２の間にはボトム側クッション装置５０が設けられる。このボトム側クッション装置５０は液圧シリンダ１がこのストロークエンドに達する前にボトム側シリンダ液圧室１９から流出する作動液の流れを絞り、液圧シリンダ１が最収縮する際の衝撃を緩和する。
【００１５】
シリンダチューブ１０の先端にはシリンダヘッド１４が結合され、このシリンダヘッド１４にピストンロッド１１が摺動可能に貫通する。液圧シリンダ１が最伸長した状態では、ピストン１２がシリンダヘッド１４に当接してストロークエンドに達する。
【００１６】
シリンダヘッド１４とピストン１２の間にはヘッド側クッション装置２０が設けられる。図２の（ａ）〜（ｅ）に示すように、このヘッド側クッション装置２０は液圧シリンダ１がこのストロークエンドに達する前にヘッド側シリンダ液圧室１８から流出する作動液の流れを絞り、液圧シリンダ１が最伸長する際の衝撃を緩和するようになっている。
【００１７】
以下、ヘッド側クッション装置２０について説明する。
【００１８】
このヘッド側クッション装置２０は、ヘッド側シリンダ液圧室１８に面して開口しシリンダ液圧通路８と連通する連通路２３と、ピストンロッド１１に対して軸方向に変位可能に支持されるクッションスプール１５と、このクッションスプール１５の端面を着座させて連通路２３を塞ぐシート部２４と、クッションスプール１５をピストン１２から離れる方向（シリンダヘッド１４側）に付勢するスプリング３７と、クッションスプール１５がシート部２４に着座した状態でストロークに応じてヘッド側シリンダ液圧室１８から流出する作動液の流れを絞る可変絞り流路３０とを備える。
【００１９】
ピストンロッド１１とクッションスプール１５との間には円筒状のカラー３１が介装される。このカラー３１はピストン１２とピストンロッド１１の段部１３の間に挟持される。カラー３１の一端はピストン１２の穴３６に嵌合し、ピストンロッド１１と同軸上に支持される。
【００２０】
カラー３１とピストンロッド１１の間には環状流路３２が画成される。カラー３１の一端には切り欠き３３が形成される。カラー３１の途中には第一、第二絞り孔３４，３５が形成される。クッションスプール１５の端面がシート部２４に着座して連通路２３を塞いだ状態で、ヘッド側シリンダ液圧室１８の作動液は、第一、第二絞り孔３４，３５→環状流路３２→切り欠き３３を通ってシリンダ液圧通路８へと流れる。
【００２１】
カラー３１の外周面にクッションスプール１５が摺動可能に嵌合する。クッションスプール１５がカラー３１に対して摺動することにより、第一、第二絞り孔３４，３５が順に閉塞され、可変絞り流路３０の流路断面積が段階的に減らされる。
【００２２】
クッションスプール１５はその一端に環状に拡がるフランジ部１６を有する。このフランジ部１６とピストン１２の間にはコイル状のスプリング３７が圧縮された状態で介装される。クッションスプール１５はこのスプリング３７の弾性復元力によってシリンダヘッド１４側に付勢される。クッションスプール１５はピストンロッド１１の段部１３に当接することにより、それ以上にシリンダヘッド１４側に変位することが係止される。
【００２３】
さらに、ヘッド側クッション装置２０は、クッションスプール１５がシート部２４に着座する前に入り込む小径孔部２１を備え、この小径孔部２１がクッションスプール１５との間にヘッド側シリンダ液圧室１８から流出する作動液の流れを絞る先行絞り流路２５を形成する構成とした。
【００２４】
小径孔部２１はシリンダヘッド１４に形成され、ピストンロッド１１との間に連通路２３を形成している。
【００２５】
小径孔部２１の開口径はクッションスプール１５のフランジ部１６の外径より所定長さだけ大きく形成される。クッションスプール１５がシリンダヘッド１４の小径孔部２１に入ると、フランジ部１６の外周部と小径孔部２１の間で環状の先行絞り流路２５が形成される。
【００２６】
次に液圧シリンダ１の伸張作動時に、ヘッド側クッション装置２０の動作を図２の（ａ）〜（ｅ）に基づいて説明する。
【００２７】
・図２の（ａ）に示すように、クッションスプール１５がシリンダヘッド１４から離れているストローク域では、ヘッド側シリンダ液圧室１８の作動液が図中矢印で示すように連通路２３を通ってシリンダ液圧通路８へと流れる。
【００２８】
・図２の（ｂ）に示すように、クッションスプール１５がシリンダヘッド１４の小径孔部２１に入り込むストローク域では、ヘッド側シリンダ液圧室１８の作動液が図中矢印で示すようにクッションスプール１５のフランジ部１６と小径孔部２１の間に画成される先行絞り流路２５を通ってシリンダ液圧通路８へと流れる。先行絞り流路２５がヘッド側シリンダ液圧室１８からシリンダ液圧通路８へと流出する作動液の流れを絞ることにより、ピストンロッド１１を減速する。
【００２９】
・図２の（ｃ）に示すように、クッションスプール１５の端面がシリンダヘッド１４のシート部２４に着座して連通路２３を塞ぐストローク域では、ヘッド側シリンダ液圧室１８の作動液は、第一、第二絞り孔３４，３５→環状流路３２→切り欠き３３を通ってシリンダ液圧通路８へと流れる。第一、第二絞り孔３４，３５がヘッド側シリンダ液圧室１８からシリンダ液圧通路８へと流出する作動液の流れを絞ることにより、ピストンロッド１１をさらに減速する。
【００３０】
・図２の（ｄ）に示すように、クッションスプール１５が第一絞り孔３４を塞ぐストローク域では、ヘッド側シリンダ液圧室１８の作動液は、第二絞り孔３５→環状流路３２→切り欠き３３を通ってシリンダ液圧通路８へと流れる。第二絞り孔３５がヘッド側シリンダ液圧室１８からシリンダ液圧通路８へと流出する作動液の流れを絞ることにより、ピストンロッド１１をさらに減速する。
【００３１】
このように、クッションスプール１５がカラー３１に対して摺動することにより第一、第二絞り孔３４，３５が順に閉塞され、可変絞り流路３０の流路断面積が段階的に減らされる構成としたことにより、ピストンロッド１１を段階的に減速することができる。要求される減速度特性に応じてカラー３１に対する第一、第二絞り孔３４，３５の開口位置、開口数、開口面積等を任意に設定すればよい。
【００３２】
・図２の（ｅ）に示すように、クッションスプール１５が第一、第二絞り孔３４，３５３を塞ぐストローク域では、ヘッド側シリンダ液圧室１８の作動液は、クッションスプール１５まわり隙間を通ってシリンダ液圧通路８へと流れる。クッションスプール１５まわり隙間がヘッド側シリンダ液圧室１８からシリンダ液圧通路８へと流出する作動液の流れを絞ることにより、ピストンロッド１１をさらに減速する。
【００３３】
・図２の（ｆ）に示すように、ピストン１２がシリンダヘッド１４の端面に当接し、液圧シリンダ１はストロークエンドに達し、この伸張作動を停止する。
【００３４】
以上のように、液圧シリンダ１の伸張作動時、クッションスプール１５がシート部２４に着座する前にこの先行絞り流路２５がヘッド側シリンダ液圧室１８からシリンダ液圧通路８へと流出する作動液の流れを絞り、ピストンロッド１１を段階的に減速することにより、ストロークエンドに達する際の緩衝効果が高速から低速まで幅広い作動域に渡って適度に得られる。
【００３５】
クッションスプール１５のフランジ部１６は、コイル状のスプリング３７の一端を受ける機能と、小径孔部２１との間で環状の先行絞り流路２５を形成する機能を果たし、構造の簡素化がはかれる。
【００３６】
なお、ボトム側クッション装置５０はヘッド側クッション装置２０は基本的に同一構造を持っている。
【００３７】
ボトム側クッション装置５０は、ボトム側シリンダ液圧室１９に面して開口しシリンダ液圧通路９と連通する連通路６３と、ピストンロッド１１に対して軸方向に変位可能に支持されるクッションスプール５５と、このクッションスプール５５の端面を着座させて連通路６３を塞ぐシート部６４と、クッションスプール５５をピストン１２から離れる方向（シリンダボトム７側）に付勢するスプリング５７と、クッションスプール５５がシート部６４に着座した状態でストロークに応じてボトム側シリンダ液圧室１９から流出する作動液の流れを絞る可変絞り流路５２とを備える。
【００３８】
さらに、ボトム側クッション装置５０は、クッションスプール５５がシート部６４に着座する前に入り込む小径孔部６１を備え、この小径孔部６１がクッションスプール５５との間にボトム側シリンダ液圧室１９から流出する作動液の流れを絞る先行絞り流路６５を形成する。
【００３９】
液圧シリンダ１の収縮作動時、クッションスプール５５がシート部６４に着座する前にこの先行絞り流路６５がボトム側シリンダ液圧室１９からシリンダ液圧通路９へと流出する作動液の流れを絞り、ピストンロッド１１を段階的に減速することにより、ストロークエンドに達する際の緩衝効果が高速から低速まで幅広い作動域に渡って適度に得られる。
【００４０】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の液圧シリンダのクッション装置は、例えば建設機械や他の装置を駆動する油圧シリンダや水圧シリンダ等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態を示す液圧シリンダの断面図。
【図２】同じく（ａ），（ｂ），（ｃ）はクッション装置の動作を示す断面図。
【図３】同じく（ｄ），（ｅ），（ｆ）はクッション装置の動作を示す断面図。
【図４】従来例を示す液圧シリンダの断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１  液圧シリンダ
１０  シリンダチューブ
１１  ピストンロッド
１２  ピストン
１４  シリンダヘッド
１５  クッションスプール
１８  ヘッド室
２０  ヘッド側クッション装置
２１  小径孔部
２３  連通路
２４  シート部
２５  先行絞り流路
３０  可変絞り流路
３１  カラー
３２  環状流路
３４  第一絞り孔
３５  第二絞り孔
【図１】
2005226702.tif 000003
【図２】
2005226702.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005226702.tif 000006