JP5746281B2

JP5746281B2 - 流体圧シリンダ

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Publication number: JP5746281B2
Application number: JP2013155369A
Authority: JP
Inventors: 小林　信行; 信行小林
Original assignee: Ｋｙｂ−Ｙｓ株式会社
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2033-07-26
Also published as: JP2015025506A; US10145394B2; WO2015012003A1; US20160160893A1

Description

本発明は、作動流体圧源から導かれる作動流体圧によって伸縮作動する流体圧シリンダに関する。

特許文献１には、ピストンロッドの内部に第１通路と第２通路が形成される油圧シリンダが開示されている。

上記油圧シリンダにおいて、ピストンロッドが挿入されるシリンダチューブ内は、ピストンロッドが連結されるピストンによってヘッド側室とボトム側室に仕切られる。油圧シリンダの伸長作動時には、油圧源からの加圧作動油が第１通路を通じてボトム側室に供給され、ヘッド側室の作動油が第２通路を通じて油圧源のタンク側に戻される。油圧シリンダの収縮作動時には、油圧源からの加圧作動油が第２通路を通じてヘッド側室に供給され、ボトム側室の作動油が第１通路を通じて油圧源のタンク側に戻される。

第１通路と第２通路は、中実のピストンロッドに形成される２本の軸孔によってそれぞれ画成される。

第１通路は、油圧源とボトム側室を連通する。第１通路を画成する軸孔の一端には、油圧源に配管を介して接続される第１ポートが形成される。第１通路を画成する軸孔の他端は、ボトム側室に開口される。

第２通路は、油圧源とヘッド側室を連通する。第２通路を画成する軸孔の一端には、油圧源に配管を介して接続される第２ポートが形成される。第２通路を画成する軸孔の中程には、ピストンロッドの径方向に延びてヘッド側室に開口する連通孔が形成される。

第２通路を画成する軸孔には、ボトム側室の開口端の近傍からピストンロッドの径方向に延びる組み付け孔が形成される。組み付け孔に円柱状の閉塞部材（プラグ）が埋め込まれ、閉塞部材によってヘッド側室とボトム側室の連通が遮断される。

特開２００３−１６６５０８号公報

特許文献１に記載の油圧シリンダにあっては、第２通路を画成する軸孔と組み付け孔が直交し、組み付け孔に埋め込まれる円柱状の閉塞部材によって軸孔の中程が遮断される構造のため、組み付け孔の加工誤差等が生じる場合に、閉塞部材と軸孔の間を十分に密封することが難しいという問題点があった。

また、この対処方法として、軸孔の内周に内周ネジ部が形成され、内周ネジ部に螺合するプラグによって軸孔の開口端を閉塞することが考えられる。

しかしながら、上記プラグが軸孔の内周ネジ部に螺合して取り付けられる構造にあっては、油圧シリンダの作動時にヘッド側室及びボトム側室に導かれる油圧がプラグの両端面に繰り返し作用すると、軸孔の内周ネジ部に螺合するプラグが緩んで、シリンダチューブの内側（ボトム側室）に抜け落ちる可能性がある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ピストンロッドに形成されるロッド内通路を閉塞するプラグの密封性を確保するとともに、プラグがシリンダチューブの内側に抜け落ちることを防止する流体圧シリンダを提供することを目的とする。

本発明は、流体圧源からシリンダチューブ内に導かれる作動流体圧によってピストンロッドが軸方向に移動する流体圧シリンダであって、ピストンロッドに軸方向に沿って形成され、流体圧源とシリンダチューブ内を連通するロッド内通路と、ロッド内通路のシリンダチューブ内に開口する開口端から挿入されるプラグと、ピストンロッドに径方向に沿って形成され、ロッド内通路に開口する横孔と、横孔に挿入されるピンと、ピストンロッドに連結されるピストンアッシと、を備え、ロッド内通路の内周に内周ネジ部が形成され、プラグは、内周ネジ部に螺合する外周ネジ部と、ピンに係合してプラグの回り止めをする係合部と、を有し、ピンは、ピストンアッシの内側に配置され、ピストンアッシの内周面によってピンの抜け止めが行われることを特徴とする。

本発明では、プラグの外周ネジ部がピストンロッドの内周ネジ部に螺合してロッド内通路を閉塞することにより、ロッド内通路を閉塞するプラグの密封性が確保される。横孔に挿入されるピンがプラグの係合部に係合することにより、プラグの回り止めが行われ、ロッド内通路に螺合するプラグが抜け落ちることが防止される。

本発明の第１実施形態に係る油圧シリンダの正面図である。ピストンロッドの断面図である。流体圧シリンダの断面図である。図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。プラグの正面図である。プラグの平面図である。本発明の第２実施形態に係る油圧シリンダの断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１に示す油圧シリンダ（流体圧シリンダ）１は、筒状をしたシリンダチューブ１０と、シリンダチューブ１０内にヘッド側室２とボトム側室３を仕切るピストン７０と、ピストン７０に連結されてシリンダチューブ１０の一端から突出するピストンロッド３０とを備える。

ヘッド側室２は、ピストンロッド３０がシリンダチューブ１０から突出するヘッド側に設けられ、ピストン７０と後述するシリンダヘッド１５の間に画成される。ボトム側室３は、ピストンロッド３０がシリンダチューブ１０から突出しないボトム側に設けられ、ピストン７０と後述するボトムブラケット９０とによって画成される。

油圧シリンダ１は、図示しない油圧源（作動流体圧源）から導かれる作動油圧（作動流体圧）によってシリンダチューブ１０に対してピストンロッド３０が軸方向に移動して伸縮作動する。これにより、ピストンロッド３０が連結される相手部材（図示省略）に対してシリンダチューブ１０が連結される相手部材を駆動される。なお、「軸方向」は、ピストンロッド３０の中心軸Ｏが延びる方向を意味する。

油圧シリンダ１は、作動流体として、作動油（オイル）を用いるが、作動油の代わりに例えば水溶性代替液等の作動液を用いてもよい。

シリンダチューブ１０は、円筒状に形成される。シリンダチューブ１０の先端側開口端（図１において右端）１７には、ピストンロッド３０を摺動可能に挿通させるシリンダヘッド１５が締結される。シリンダヘッド１５は、軸受６を介してピストンロッド３０を摺動可能に支持する。

シリンダチューブ１０の基端側（図１において左端側）開口端１８には、相手部材（図示省略）に連結されるボトムブラケット９０が設けられる。シリンダチューブ１０とボトムブラケット９０等によってシリンダチューブアッシ１９が構成される。

ボトムブラケット９０は、シリンダチューブ１０の開口端１８に溶接部９９によって結合される結合端部９１と、環状のアイブラケット部９３と、を有する。アイブラケット部９３の内側にはブッシュ（軸受）８が設けられる。シリンダチューブ１０の基端部は、ブッシュ８に挿入されるピン（図示省略）を介して相手部材に連結される。

ピストンロッド３０の先端（図１において右端）には相手部材（図示省略）に連結されるロッドヘッド８０が設けられる。ピストンロッド３０とロッドヘッド８０等によってピストンロッドアッシ３３が構成される。

ロッドヘッド８０は、ピストンロッド３０の先端３６に溶接部８９によって結合される結合端部８１と、環状のアイブラケット部８３と、を有する。アイブラケット部８３の内側にはブッシュ（軸受）９が設けられる。ロッドヘッド８０の先端部は、ブッシュ９に挿入されるピン（図示省略）を介して相手部材に連結される。

図２に示すように、ピストンロッド３０は、中実の円柱状部材を用いて形成される。ピストンロッド３０は、油圧源から延びる配管が接続される配管接続部３５と、シリンダヘッド１５の軸受６に支持されるロッド部３４と、ピストン７０を支持するピストン支持部３１と、を有する。

ピストン支持部３１の外周には、外周ネジ部３２が形成される。ピストン７０は、その内周に内周ネジ部７２が形成され、その内周ネジ部７２が外周ネジ部３２に螺合することによってピストンロッド３０に締結される。

図３に示すように、ピストン７０の回り止めをする機構として、ピストン７０のネジ穴７３に螺合するネジ７８と、ネジ７８によってピストンロッド３０の外周に押し付けられるボール７６と、が設けられる。

ピストン７０とボール７６とネジ７８等によってピストンアッシ７１が構成される。

なお、上述した構成に限らず、ピストンアッシは、ピストンロッド３０に螺合するピストンと、ピストンロッド３０に螺合するナットとがそれぞれ別体で形成される構成としてもよい。この場合には、ナットの締結力によってピストンの回り止めが行われるため、上記ネジ７８及びボール７６等によって構成される回り止め機構が廃止される。

配管接続部３５は、ピストンロッド３０のシリンダチューブ１０から突出する先端部に設けられる。配管接続部３５には、ピストンロッド３０の径方向に突出する２本のチューブ４８、４９が溶接によって結合される。チューブ４８、４９には、油圧源から延びる配管がそれぞれ接続される。

中実のピストンロッド３０の内部には、一方のチューブ４８とヘッド側室２を連通するヘッド側ロッド内通路１１と、他方のチューブ４９とボトム側室３を連通するボトム側ロッド内通路２１と、が設けられる。

図１は、油圧シリンダ１が収縮した状態を示している。油圧シリンダ１の伸長作動時には、油圧源のポンプ吐出側から供給される加圧作動油がボトム側ロッド内通路２１を通じてボトム側室３に流入し、ピストン７０がヘッド側（図１において右方向）に移動するのに伴って、ヘッド側室２の作動油がヘッド側ロッド内通路１１を通じて油圧源のタンク側へと流出する。一方、油圧シリンダ１の収縮作動時には、油圧源のポンプ吐出側から供給される加圧作動油がヘッド側ロッド内通路１１を通じてヘッド側室２に流入し、ピストン７０がボトム側（図１において左方向）に移動するのに伴って、ボトム側室３の作動油がボトム側ロッド内通路２１を通じて油圧源のタンク側へと流出する。

ボトム側ロッド内通路２１は、ピストンロッド３０の中心軸Ｏ方向に延びる軸孔２２と、軸孔２２の一端からピストンロッド３０の径方向に延びるロッドポート２３と、ピストンロッド３０の基端面に開口する溝２４と、によって画成される。ロッドポート２３は、配管接続部３５に開口し、チューブ４９内に連通する。軸孔２２、ロッドポート２３、溝２４は、それぞれ機械加工によって形成される。

ヘッド側ロッド内通路１１は、ピストンロッド３０の軸方向に延びる軸孔１２と、軸孔１２の一端からピストンロッド３０の径方向に延びるロッドポート１３と、軸孔１２の中程から径方向に延びるポート１４と、によって画成される。ロッドポート１３は、配管接続部３５に開口し、チューブ４８内に連通する。ポート１４は、ヘッド側室２に面してピストンロッド３０に開口される。軸孔１２、ロッドポート１３、ポート１４は、それぞれ機械加工によって形成される。

ヘッド側ロッド内通路１１を画成する軸孔１２はボトム側室３に開口しているため、ヘッド側ロッド内通路１１（軸孔１２）のボトム側室３に対する開口端１６を封止する必要がある。

ヘッド側ロッド内通路１１の開口端を封止する機構として、軸孔１２の開口端１６から挿入されるプラグ４０と、プラグ４０の回り止めをするピン５７と、が設けられる。

図２〜図４に示すように、軸孔１２の内周には、プラグ４０が螺合する内周ネジ部２８が形成される。

ピストンロッド３０には、ピン５７が挿入される横孔２５が形成される。横孔２５は、ピストンロッド３０の径方向に延びて軸孔１２を横切るように形成される。なお、「径方向」は、それぞれ、ピストンロッド３０の回転軸Ｏを中心とする放射方向を意味する。

横孔２５は、ピストン７０の内側に位置するように形成される。これにより、横孔２５から突出しようとするピン５７がピストン７０の内周面７５に当接し、ピストン７０によってピン５７の抜け止めが行われる。

ピン５７は、Ｃ字形の断面形状を有するスプリングピンが用いられ、横孔２５に圧入される。なお、これに限らず、ピン５７は、中実の円柱状部材を用いてに形成してもよい。

図５Ａ、図５Ｂに示すように、円柱状のプラグ４０は、軸孔１２の内周ネジ部２８に螺合する外周ネジ部４１と、軸孔１２の内周面２９に嵌合する栓体部４４と、栓体部４４に開口する外周溝４２と、ピン５７に係合する係合部４３と、を有する。

係合部４３は、プラグ４０の基端部に開口するスリット状に形成され、ピストンロッド３０の横孔２５から挿入されるピン５７が差し込まれることによってプラグ４０の回り止めが行われる。

なお、上述した構成に限らず、係合部４３は、プラグ４０の基端部に開口する孔状に形成される構成としてもよい。

プラグ４０の外周溝４２にはシールリング５５が介装される。シールリング５５は弾性材によって環状に形成され、プラグ４０の外周溝４２に嵌められる。プラグ４０がシールリング５５と共に軸孔１２に挿入されることにより、シールリング５５が圧縮されて軸孔１２の内周面２９と外周溝４２の底面に当接することによってプラグ４０と軸孔１２の間を隙間なく封止する。

プラグ４０の外周溝４２にはシールリング５５を挟むようにして２本のバックアップリング５６が介装される。なお、これに限らず、バックアップリング５６を廃止してもよい。

また、上述した構成に限らず、シールリング５５等を廃止し、プラグ４０の栓体部４４の外周面が軸孔１２の内周面２９に隙間なく嵌合することによってプラグ４０と軸孔１２の間が封止される構成としてもよい。

以上の第１実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

〔１〕油圧シリンダ１は、ピストンロッド３０に軸方向に沿って形成されて流体圧源とシリンダチューブ１０内を連通するロッド内通路２１と、ロッド内通路２１のシリンダチューブ１０内に開口する開口端１６から挿入されるプラグ４０と、ピストンロッド３０に径方向に沿って形成されてロッド内通路２１を横切る横孔２５と、横孔２５に挿入されるピン５７と、を備える。そして、ピストンロッド３０にはロッド内通路２１の内周に内周ネジ部２８が形成される一方、プラグ４０には内周ネジ部２８に螺合する外周ネジ部４１と、ピン５７に係合してプラグ４０の回り止めをする係合部４３と、が形成される構成とした。

上記構成に基づき、プラグ４０の外周ネジ部４１がピストンロッド３０の内周ネジ部２８に螺合してロッド内通路２１を閉塞することにより、ロッド内通路２１を閉塞するプラグ４０の密封性が確保される。横孔２５に挿入されるピン５７がプラグ４０の係合部４３に係合することにより、プラグ４０の回り止めが行われ、ロッド内通路２１に螺合するプラグ４０が抜け落ちることが防止される。

〔２〕油圧シリンダ１は、ロッド内通路２１の内周とプラグ４０の間に介装されるシールリング５５をさらに備える。そして、プラグ４０はシールリング５５が介装される外周溝４２を有し、シールリング５５がプラグ４０と軸孔１２の間を封止する構成とした。

上記構成に基づき、ピン５７がプラグ４０の係合部４３に係合することによって内周ネジ部２８に螺合するプラグ４０の軸方向の位置に若干のズレが生じても、シールリング５５が軸孔１２とプラグ４０の間を封止する状態が維持され、ロッド内通路２１を閉塞するプラグ４０の密封性が確保される。

〔３〕油圧シリンダ１は、ピン５７がピストンアッシ７１の内側に配置され、ピストンアッシ７１の内周面７５によってピン５７の抜け止めが行われる構成とした。

上記構成に基づき、ピストンアッシ７１の内側にピン５７が配置されることにより、ピン５７の抜け止めが行われる。

なお、ピストンアッシが、ピストンロッド３０に連結されるピストンと、ピストンロッド３０に螺合するナットとがそれぞれ別体で形成される場合には、ピン５７がナットの内側に配置され、ナットの内周面によってピン５７の抜け止めが行われる構成としてもよい。

（第２実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第１実施形態の流体圧シリンダと同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

上記第１実施形態に係る油圧シリンダ１は、ピン５７がピストン７０の内側に配置され、ピストン７０の内周面７５によってピン５７の抜け止めが行われるように構成される。これに対して、第２実施形態に係る油圧シリンダ１は、ピン５７がピストン７０に係合してピストンアッシ７１の回り止めをするように構成される。

ピストンアッシ７１のピストン７０には、ピン５７に係合する係合部７７が形成される。係合部７７は、ピストンロッド３０の横孔２５を挟むようにしてピストン７０に形成される２本の孔によって構成される。係合部７７には、ピン５７の両端部が挿入される。

ピン５７は、プラグ４０の係合部４３に係合することによってプラグ４０の回り止めをするとともに、ピストンアッシ７１の係合部７７に係合することによってピストンアッシ７１の回り止めをする。

以上の第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に前記〔１〕〜〔３〕の作用効果を奏するとともに、以下に示す作用効果を奏する。

〔４〕油圧シリンダ１は、ピストンロッド３０に締結されるピストンアッシ７１を備え、ピストンアッシ７１がピン５７に係合してピストンアッシ７１の回り止めをする係合部７７を有する構成とした。

上記構成に基づき、ピン５７がピストンアッシ７１の回転止めをすることにより、ピストンアッシ７１の締結部が緩むことが防止される。これにより、第１実施形態に係るネジ７８及びボール７６等によって構成されるピストンアッシ７１の回り止め機構が廃止され、構造の簡素化がはかれる。

なお、ピストンアッシ７１が、ピストンロッド３０に連結されるピストンと、ピストンロッド３０に螺合するナットとによって構成される場合には、ピン５７がナットに形成される係合部に係合することによってナットの回り止めをする構成としてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、ヘッド側室２とボトム側室３にそれぞれ作動油が給排される複動式の油圧シリンダ１であったが、ヘッド側室２とボトム側室３を連通してヘッド側室２に作動油が給排される単動式のものであってもよい。

また、流体圧シリンダは、油圧シリンダ１であったが、作動流体として気体（ガス）を用いるものであってもよい。

１油圧シリンダ（流体圧シリンダ）
１０シリンダチューブ
１１ロッド内通路
１６開口端
２１ロッド内通路
２５横孔
２８内周ネジ部
３０ピストンロッド
４０プラグ
４１外周ネジ部
４２外周溝
４３係合部
５５シールリング
５７ピン
７１ピストンアッシ
７５内周面
７７係合部

Claims

流体圧源からシリンダチューブ内に導かれる作動流体圧によってピストンロッドが軸方向に移動する流体圧シリンダであって、
前記ピストンロッドに軸方向に沿って形成され、前記流体圧源と前記シリンダチューブ内を連通するロッド内通路と、
前記ロッド内通路のシリンダチューブ内に開口する開口端から挿入されるプラグと、
前記ピストンロッドに径方向に沿って形成され、前記ロッド内通路に開口する横孔と、
前記横孔に挿入されるピンと、
前記ピストンロッドに連結されるピストンアッシと、を備え、
前記ロッド内通路の内周に内周ネジ部が形成され、
前記プラグは、
前記内周ネジ部に螺合する外周ネジ部と、
前記ピンに係合して前記プラグの回り止めをする係合部と、を有し、
前記ピンは、前記ピストンアッシの内側に配置され、
前記ピストンアッシの内周面によって前記ピンの抜け止めが行われる流体圧シリンダ。
流体圧源からシリンダチューブ内に導かれる作動流体圧によってピストンロッドが軸方向に移動する流体圧シリンダであって、
前記ピストンロッドに軸方向に沿って形成され、前記流体圧源と前記シリンダチューブ内を連通するロッド内通路と、
前記ロッド内通路のシリンダチューブ内に開口する開口端から挿入されるプラグと、
前記ピストンロッドに径方向に沿って形成され、前記ロッド内通路に開口する横孔と、
前記横孔に挿入されるピンと、
前記ピストンロッドに締結されるピストンアッシと、を備え、
前記ロッド内通路の内周に内周ネジ部が形成され、
前記プラグは、
前記内周ネジ部に螺合する外周ネジ部と、
前記ピンに係合して前記プラグの回り止めをする係合部と、を有し、
前記ピストンアッシは、前記ピンに係合して前記ピストンアッシの回り止めをする係合部を有する流体圧シリンダ。
請求項１または２に記載の流体圧シリンダであって、
前記ピンは、前記ロッド内通路を横切るように前記横孔に挿入される流体圧シリンダ。
請求項１から３の何れか１つに記載の流体圧シリンダであって、
前記ロッド内通路の内周と前記プラグの間に介装されるシールリングをさらに備え、
前記プラグは前記シールリングが介装される外周溝を有し、
前記シールリングが前記プラグと前記ロッド内通路の間を封止する流体圧シリンダ。