(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダチューブにピストンを摺動自在に設けるとともに、シリンダチューブの端部にシリンダヘッドを設け、このシリンダヘッドからピストンに設けたピストンロッドを外方に突出させ、シリンダチューブに形成したシリンダポートから圧力流体を供給したり、あるいはそこから圧力流体を排出することによって、ピストンを往復運動させる一方、上記ピストンロッド側に設けたクッションリングと、シリンダヘッド側に設けるとともに、軸方向および径方向に移動可能にした金属製のクッションシールとを備え、上記クッションシールにクッションリングが進入することによって、クッション機能が発揮されるとともに、このときシリンダチューブ内に生じる高圧によって、クッションシールの反ピストン側接触面が、シリンダヘッドに押しつけられる構成にしたシリンダのクッション構造において、上記クッションシールの反ピストン側接触面またはこの反ピストン側接触面が接するシリンダヘッド側の接触面に環状の圧力導入溝を形成し、この圧力導入溝にクッション機能発揮時に生じる高圧を導く構成にしたことを特徴とするシリンダのクッション構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ピストンのストロークエンドでの衝撃を緩和するためのシリンダのクッション構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリンダのクッション装置として、図４〜６に示すものが従来から知られているが、その構造は次のとおりである。
図４に示すように、シリンダチューブ１にピストン２を摺動自在に組み込むとともに、このピストン２にピストンロッド３を設けている。そして、このピストン２によって、シリンダチューブ１内を、シリンダ室４と５に区画している。
しかも、上記ピストンロッド３であってピストン２と隣接する位置に、クッションリング６を固定している。このクッションリング６には、ピストン２とは反対端からピストン側に向かって徐々に浅くなるスリット７を形成している。
【０００３】
また、上記シリンダチューブ１の端部には、シリンダヘッド８をはめ着けているが、このシリンダヘッド８の内周には軸受け９を設けている。そして、上記ピストンロッド３は、この軸受け９に摺動自在に支持されて、シリンダヘッド８から外方に突出する。
なお、図中符号１０は軸受け９よりも内側に設けたシールである。
【０００４】
上記のようにしたシリンダヘッド８の内端には、ホルダー１１を固定するとともに、このホルダー１１の内周には、シリンダヘッド８側から順にカラー１２および金属製のクッションシール１３をはめている。
上記カラー１２は、ホルダー１１に圧入するとともに、一端をシリンダヘッド８の内端にぴったりと接触させている。また、カラー１２の他端、すなわちクッションシール１３との対向面に切欠き１４を形成し、カラー１２の他端にクッションシール１３が当接したときにオリフィスを構成するようにしている。なお、クッションシール１３がカラー１２から離れることによって、この切欠き１４が解放され、オリフィスとしての機能はなくなる。
【０００５】
一方、クッションシール１３は、上記カラー１２とホルダー１１の内端に形成したストッパー１５との間を移動可能にしている。このようにしたクッションシール１３は、ホルダー１１との間で、図５に示すように多少のすき間１６を保つとともに、ピストン２がストロークエンド部分に到達したとき、クッションリング６が進入できる内径を保っている。
また、上記ホルダー１１には、自由流通路１７を形成しているが、この自由流通路１７は、クッションシール１３がストッパー１５に当接しているとき、カラー１２とクッションシール１３との間を介してシリンダ室４とシリンダポート１８とを自由流れの状態で連通させる。
【０００６】
上記のようにして各部材を組み付けているが、実際には次のような部分にかん合すき間ができてしまう。まず、クッションリング６は、ピストンロッド３との間にその組み付け上必要とされるかん合すき間がある。また、軸受け９とピストンロッド３との間にもかん合すき間が生じてしまう。さらに、シリンダチューブ１とピストン２との間にもかん合すき間が生じる。
上記のようなかん合すき間は、各部材の軸心をずらす原因となる。そして、上記した各かん合すき間が総合化されてピストンロッド３が偏心するが、その偏心を吸収するために、クッションシール１３が径方向にある程度動けるようにしている。
【０００７】
もし、クッションシール１３が径方向に一切動けなければ、上記したかん合すき間が総合化されてピストンロッド３が偏心したとき、ピストンのストロークエンド部分で、クッションリング６がクッションシール１３に進入できなくなる。しかし、上記のようにクッションシール１３が径方向に動ければ、ピストンロッド３の偏心を吸収することができる。
【０００８】
今、ピストン２が図４の状態から、矢印１９方向に移動すると、シリンダ室４内の作動流体は、クッションシール１３とカラー１２の内側を通ってシリンダポート１８から排出される。そして、クッションリング６がクッションシール１３に進入しようとすると、そのときの流体圧でクッションシール１３がカラー１２に押し付けられる。この状態では、自由流通路１７は、クッションシール１３の外周に形成したすき間１６を介して切欠き１４に連通することになる。
【０００９】
上記の状態から図５に示すように、クッションリング６がクッションシール１３内に進入すると、シリンダ室４とシリンダポート１８とは、次の２つの通路を介して連通することになる。
その一つは、クッションシール１３とクッションリング６に形成したスリット７との間を通過する通路と、もう一つは、前記すき間１６および切欠き１４からなるオリフィスを通過する通路とである。
いずれにしても、上記２つの通路は、その流路抵抗が大きいので、その抵抗によってシリンダ室４の圧力が上昇し、その上昇した圧力によってピストン２の移動速度を緩和させ、クッション効果を発揮させる。
【００１０】
なお、クッション機能発揮時に、上記のようにシリンダ室４の圧力が上昇すると、図６に示すように、その高圧がクッションシール１３の外周１３ａとピストン側接触面１３ｂとに作用する。ただし、この高圧は、反ピストン側接触面１３ｃにおいては、切欠き１４の部分にのみ作用し、それ以外の部分に作用しない。
したがって、この高圧が作用する面積の差によって、クッションシール１３には、図面左方向の推力が作用する。そして、この推力によって、クッションシール１３の反ピストン側接触面１３ｃがカラー１２に強く押しつけられる。
【００１１】
また、前記したように組み付け上のかん合すき間は、それが総合化されるとピストンロッド３が偏心するが、その偏心を吸収するために、クッションシール１３が径方向にある程度動けるようにしている。そのために、クッションリング６がクッションシール１３に進入するとき、それらの軸心が完全に一致していないことが多くなる。
【００１２】
しかし、クッションリング６とクッションシール１３との軸心が多少ずれていても、クッションシール１３ががたつきながら、徐々にクッションリング６になじんでいき、最終的には両者の軸心がぴったりと一致するようになる。この原理は、棒をきっちりとした穴に入れるときに、棒を少しがたつかせながら穴に押し込むのに似ている。
【００１３】
一方、ピストン２を上記矢印１９とは反対方向に移動させるときには、シリンダポート１８から圧力流体を供給する。このようにシリンダポート１８から圧力流体を供給すると、その圧力作用で、クッションシール１３がストッパー１５側まで移動する。クッションシール１３がこのように移動すれば、切欠き１４からなるオリフィスが解放されるとともに、カラー１２とクッションシール１３との間および自由流通路１７を介してシリンダ室４とシリンダポート１８とが直接連通することになる。
したがって、シリンダポート１８から供給された圧力流体は、切欠き１４→カラー１２とクッションシール１３との間および自由流通路１７を介してシリンダ室４に供給されるとともに、ピストン２を上記矢印１９とは反対方向に移動させる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにした従来のクッション構造では、クッションリング６とクッションシール１３との軸心がずれている場合、クッションシール１３を径方向に動かしながらクッションリング６が進入していくが、このクッションシール１３というのは、図６に示したように、カラー１２に強く押しつけられる。このようにカラー１２に強く押しつけられたクッションシール１３は、径方向に滑りにくくなっている。
そのため、クッションリング６がクッションシール１３に進入するときに、このクッションシール１３に偏摩耗が生じやすくなる。その結果、クッションシール１３のシール機能が、短期間で損なわれてしまうという問題があった。
【００１５】
また、上記のようにクッションシール１３が滑りにくくなっていると、クッションリング６の進入方向先端が、クッションシール１３の開口端に衝突するときの衝突音が大きくなる。この大きな衝突音は、シリンダが故障しているのではないかといった不安感をオペレータ等に抱かせるだけでなく、クッションシール１３が欠けたりして、故障の原因にもなってしまう。
【００１６】
なお、クッションシール１３の径方向の厚みを小さくして、その受圧面積を小さくすれば、押しつけ力の減少によって、このクッションシール１３を径方向に滑らせやすくなる。
しかし、このようにクッションシール１３の肉厚を小さくすると、このクッションシール１３に強度不足が生じてしまう。
このような理由から、クッションシール１３の厚みをほとんど小さくすることができなかった。
この発明の目的は、クッションリング６が滑らかにクッションシール１３に進入できるようにして、上記の偏摩耗や、大きな衝突音を防止することのできるシリンダのクッション構造を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、シリンダチューブにピストンを摺動自在に設けるとともに、シリンダチューブの端部にシリンダヘッドを設け、このシリンダヘッドからピストンに設けたピストンロッドを外方に突出させ、シリンダチューブに形成したシリンダポートから圧力流体を供給したり、あるいはそこから圧力流体を排出することによって、ピストンを往復運動させる一方、上記ピストンロッド側に設けたクッションリングと、シリンダヘッド側に設けるとともに、軸方向および径方向に移動可能にした金属製のクッションシールとを備え、上記クッションシールにクッションリングが進入することによって、クッション機能が発揮されるとともに、このときシリンダチューブ内に生じる高圧によって、クッションシールの反ピストン側接触面が、シリンダヘッドに押しつけられる構成にしたシリンダのクッション構造を前提とする。
【００１８】
この発明は、上記の構造を前提にしつつ、クッションシールの反ピストン側接触面またはこの反ピストン側接触面が接するシリンダヘッド側の接触面に環状の圧力導入溝を形成し、この圧力導入溝にクッション機能発揮時に生じる高圧を導く構成にしたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に示す第１実施例は、クッションシール２０の形状を変更したものであり、シリンダの構成自体については前記従来例と同じである。
したがって、以下では、クッションシール２０を中心に説明し、従来と同じ構成要素については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
なお、シリンダヘッド８、ホルダー１１およびカラー１２によって、この発明のシリンダヘッドを構成している。
【００２０】
図示するように、クッションシール２０の反ピストン側接触面２１には、圧力導入溝２２を環状に形成している。そして、この圧力導入溝２２に、シリンダ室４の圧油を導いている。
このようにした第１実施例によれば、シリンダがクッション機能を発揮して、シリンダ室４が高圧になると、その高圧が、圧力導入溝２２の側面２２ａにも作用する。つまり、ピストン側接触面２３から上記側面２２ａの面積を引いた部分に、高圧が作用した状態と等しい状態になる。
そのため、クッションシール２０がカラー１２に押しつけられる力が減少し、カラー１２との間の摩擦力も小さくなる。
したがって、クッションシール２０がカラー１２に対して径方向に滑りやすくなる。
【００２１】
クッションシール２０を滑りやすくすれば、たとえクッションシール２０の軸心とクッションリング６の軸心とがずれていたとしても、そのずれを素早く吸収することができる。
したがって、クッションリング６を滑らかにクッションシール２０に進入させることができ、その分、偏摩耗も少なくなる。
したがって、クッションシール２０のシール機能を長期間維持することができる。
また、クッションシール２０の軸心とクッションリング６の軸心とのずれを素早く吸収することができるので、衝突音も小さくすることができる。
【００２２】
図２に示した第２実施例は、クッションシール２４のピストン側接触面２５と反ピストン側接触面２６とにテーパ面２５ａ，２６ａを形成し、その形状を左右線対称にしたものである。その他の構成については上記第１実施例と全く同じである。
この第２実施例によれば、反ピストン側接触面２６に形成したテーパ面２６ａによって、圧力導入溝を構成している。そのため、上記第１実施例と同様の効果、すなわちクッションシール２４に作用する押しつけ力を小さくすることができる。
したがって、クッションシール２４の偏摩耗や、クッションリング６が進入するときの衝突音を小さくできる。
また、上記のように左右線対称のクッションシール２４を用いれば、組み付け時の方向性がないので、組み付け作業性がよい。
【００２３】
図３に示した第３実施例は、カラー２７側に圧力導入溝を形成したものである。すなわち、クッションシール１３には圧力導入溝を形成せずに、カラー２７の接触面に圧力導入溝２８を環状に形成している。そして、この圧力導入溝２８からクッションシール１３の反ピストン側接触面１３ｃに高圧を作用させるようにしている。
【００２４】
このように高圧を作用させれば、クッションシール１３の押しつけ力を軽減することができるので、カラー２７に対するクッションシール１３の滑りを良くすることができる。
したがって、この第３実施例によっても、クッションリング６をクッションシール１３に滑らかに挿入することができ、従来の不都合を防止することができる。
なお、この第３実施例によれば、従来と同じ断面形状のクッションシール１３を用いることができるので、その強度も維持することができる。
【００２５】
【発明の効果】
第１の発明によれば、クッションシールの反ピストン側接触面またはこのクッションシールが接するシリンダヘッド側の接触面に環状の圧力導入溝を形成し、この圧力導入溝にクッション機能発揮時に生じる高圧を導くことによって、クッションシールがシリンダヘッド側に押しつけられる力を小さくすることができる。
そのため、クッションシールがシリンダヘッド側に対して滑りやすくなり、クッションリングを滑らかにクッションシールに進入させることができる。
このようにすれば、クッションシールが偏摩耗しにくくなるので、そのシール機能を長期間維持することができる。
また、クッションリングがクッションシールに進入するときの衝撃音を小さくすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の要部断面図である。
【図２】第２実施例の要部断面図である。
【図３】第３実施例の要部断面図である。
【図４】従来例の断面図である。
【図５】従来例のクッションリング６がクッションシール１３に進入した状態の拡大断面図である。
【図６】クッションシール１３に作用する圧力の分布図である。
【符号の説明】
１    シリンダチューブ
２    ピストン
３    ピストンロッド
６    クッションリング
８    シリンダヘッド
１１    この発明のシリンダヘッドを構成するホルダー
１２，２７  この発明のシリンダヘッドを構成するカラー
１８    シリンダポート
２０    クッションシール
２１、２６    反ピストン側接触面
２２、２８    圧力導入溝
２６ａ  この発明の圧力導入溝を構成するテーパ面
【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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