特許 7498573 シリンダ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-04

(45)【発行日】2024-06-12

(54)【発明の名称】シリンダ装置

(51)【国際特許分類】

   F15B 15/14 20060101AFI20240605BHJP

   F16F 9/32 20060101ALI20240605BHJP

【ＦＩ】

F15B15/14 345A

F16F9/32 M

F16F9/32 Q

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020024448

(22)【出願日】2020-02-17

(65)【公開番号】P2021127826

(43)【公開日】2021-09-02

【審査請求日】2022-10-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000000929

【氏名又は名称】カヤバ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】狭間 貴博

【審査官】藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１１３１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１３３８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２１１６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－００５１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－１３４９４１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０００－０７４０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６１７３９６５（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２０１５－１９４２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０２６５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０８２５０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１５Ｂ １５／００－１５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダ装置であって、
シリンダと、
前記シリンダに収容され前記シリンダ内に流体圧室を区画するピストンと、
前記ピストンの外周面に設けられ前記シリンダの内周面に摺接する軸受と、を備え、
前記ピストンの前記外周面には、前記軸受の一部が収容される環状の溝が形成され、
前記軸受は、
外周面の端部に形成される外周面取部と、
前記外周面取部に対向して形成され、内周面の端部に形成される内周面取部と、を有し、
前記軸受の前記内周面は、前記溝の底面に当接し、
前記内周面取部の軸方向の長さは、前記外周面取部の前記軸方向の長さよりも大きいことを特徴とするシリンダ装置。

【請求項2】

請求項１に記載のシリンダ装置であって、
前記外周面取部及び前記内周面取部は、前記軸受の全周にわたって形成され、
前記軸受の軸方向両端部は、前記溝の内面に接することを特徴とするシリンダ装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のシリンダ装置であって、
前記軸受は、前記ピストンの前記外周面に複数設けられ、
前記内周面取部は、複数の前記軸受のうち前記流体圧室に対向する端部に形成されることを特徴とするシリンダ装置。

【請求項4】

請求項１から３に記載のシリンダ装置であって、
前記外周面取部及び前記内周面取部は、前記軸受の前記外周面及び前記内周面の両端部に形成されることを特徴とするシリンダ装置。

【請求項5】

請求項１から４に記載のシリンダ装置であって、
前記軸受は、樹脂材料を射出成形して形成されることを特徴とするシリンダ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シリンダ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、筒状をしたシリンダチューブと、シリンダチューブ内にロッド室とエンド室を仕切るピストンと、ピストンに連結されるピストンロッドと、を備える流体圧シリンダが開示されている。ロッド室とエンド室は、それぞれ作動流体圧源に連通し、作動流体圧によってピストンロッドが伸縮作動する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－５３７１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の流体圧シリンダでは、ピストンの外周に軸受が介装され、軸受がシリンダチューブの内周面に摺接する。このような流体圧シリンダでは、ピストンにシリンダチューブの軸方向に対して傾いた方向の荷重が加わると、軸受の外周面の端部がシリンダチューブの内周面に接触し、軸受の外周面の端部の面圧が増加する可能性がある。この場合、軸受によってシリンダチューブの内周面の油膜が掻き取られ、軸受とシリンダチューブの内周面との潤滑性が悪化し、異音が発生するおそれがある。

【0005】

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、シリンダ装置の異音の発生を低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、シリンダ装置であって、シリンダと、シリンダに収容されシリンダ内に流体圧室を区画するピストンと、ピストンの外周面に設けられシリンダの内周面に摺接する軸受と、を備え、ピストンの外周面には、軸受の一部が収容される環状の溝が形成され、軸受は、外周面の端部に形成される外周面取部と、外周面取部に対向して形成され、内周面の端部に形成される内周面取部と、を有し、軸受の内周面は、溝の底面に当接し、内周面取部の軸方向の長さは、外周面取部の軸方向の長さよりも大きいことを特徴とする。

【0007】

この発明では、ピストンにシリンダの軸方向に対して傾いた方向の荷重が加わり軸受の外周面取部がシリンダの内周面に接触しても、内周面取部によって、外周面取部に作用する面圧の増加を抑制することができる。これにより、軸受とシリンダの内周面との潤滑性の悪化が防止される。

【0008】

本発明は、外周面取部及び内周面取部は、軸受の全周にわたって形成され、軸受の軸方向両端部は、溝の内面に接することを特徴とする。

【0009】

この発明では、周方向での軸受の外周面取部とシリンダの内周面との接触位置に関わらず、外周面取部に作用する面圧の増加を抑制することができる。

【0010】

本発明は、軸受は、ピストンの外周面に複数設けられ、内周面取部は、複数の軸受のうち流体圧室に対向する端部に形成されることを特徴とする。

【0011】

この発明では、ピストン及び軸受がシリンダに対して傾いた際に軸受に作用する面圧が増加しやすい箇所での面圧の増加を抑制することができる。

【0012】

本発明は、外周面取部及び内周面取部は、軸受の外周面及び内周面の両端部に形成されることを特徴とする。

【0013】

この発明では、軸受の両端部に作用する面圧の増加を抑制することができる。

【0014】

本発明は、軸受は、樹脂材料を射出成形して形成されることを特徴とする。

【0015】

この発明では、軸受が樹脂材料を射出成形して形成されシリンダとの摺動面が凹状に湾曲した場合でも、内周面取部によって、軸受とシリンダの内周面との潤滑性の悪化が防止される。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、シリンダ装置の異音の発生を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係るシリンダ装置の断面図である。

【図2】軸受の断面図である。

【図3】図１の部分拡大図である。

【図4】本発明の実施形態の比較例に係るシリンダ装置の断面図である。

【図5】本発明の実施形態の変形例に係る軸受の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るシリンダ装置について説明する。以下では、シリンダ装置が作動油を作動流体として駆動する油圧シリンダ１００である場合について説明する。

【0019】

図１に示すように、油圧シリンダ１００は、筒状のシリンダ２０と、シリンダ２０に収容されシリンダ２０内に流体圧室としてのロッド側室１及び反ロッド側室２を区画するピストン３０と、ピストン３０の外周面３１に設けられシリンダ２０の内周面に摺接する環状の軸受５０と、を備える。

【0020】

油圧シリンダ１００は、油圧源からロッド側室１または反ロッド側室２に導かれる作動油によって伸縮作動する。ピストン３０は、ピストンロッド１０に螺合して締結される。ピストン３０の外周面３１には、シリンダ２０の内周面とピストン３０の外周面３１との間を封止するシール部材４０及びＯリング４１が設けられる。Ｏリング４１は、シール部材４０をシリンダ２０の内周面に押圧する。これにより、シリンダ２０の内周面とピストン３０の外周面３１との間を通じたロッド側室１と反ロッド側室２との連通が遮断される。

【0021】

ピストン３０の外周面３１には、軸受５０の一部が収容される環状の溝３２が、シール部材４０を挟んで二つ形成される。軸受５０は、溝３２それぞれに一部が露出した状態で収容される。ピストン３０は、軸受５０を介してシリンダ２０内を摺動する。

【0022】

図１～３を参照して、軸受５０について説明する。図２は、軸受５０の断面図である。図３は、軸受５０，ピストン３０，及びシリンダ２０の断面図であり、破線は変形前の軸受５０の形状を示している。図３では、軸受５０及びピストン３０の傾きと軸受５０の変形量は誇張して大きく記載されている。

【0023】

図２に示すように、軸受５０は、外周面５０ａの両端部に形成される外周面取部５０ｂと、内周面５０ｃの両端部に形成される内周面取部５０ｄと、を有する。外周面取部５０ｂは曲面状に形成され、内周面取部５０ｄはテーパ状に形成される。外周面取部５０ｂ及び内周面取部５０ｄは、軸受５０の全周にわたって形成される。図２においてＢで示す内周面取部５０ｄの軸方向長さは、図２においてＡで示す外周面取部５０ｂの軸方向長さよりも大きく形成される。つまり、内周面５０ｃと内周面取部５０ｄの境界である第一境界部５０ｅは、外周面５０ａと外周面取部５０ｂの境界である第二境界部５０ｆよりも内側となる。図２においてＣで示す内周面取部５０ｄの径方向長さは、ピストン３０の溝３２の径方向深さよりも小さく形成される。よって、軸受５０が溝３２に収容されると、軸受５０の軸方向端部５０ｇが溝３２の内面に接するため、軸受５０が溝３２に安定して保持される。また、図１に示すように、軸受５０が溝３２に収容されると、溝３２と内周面取部５０ｄとの間に空間６０が形成される。

【0024】

図３に示すように、油圧シリンダ１００では、ピストン３０にシリンダ２０の軸方向に対して傾いた方向の荷重が加わると、ピストン３０及び軸受５０がシリンダ２０に対して傾き、軸受５０の外周面取部５０ｂがシリンダ２０の内周面に接触する。この際、外周面取部５０ｂの面圧が増加すると、軸受５０によってシリンダ２０の内周面の油膜が掻き取られ、軸受５０とシリンダ２０の内周面との潤滑性が悪化し、異音が発生するおそれがある。

【0025】

しかし、油圧シリンダ１００では、内周面取部５０ｄの軸方向長さは外周面取部５０ｂの軸方向長さよりも大きく形成される。そのため、ピストン３０にシリンダ２０の軸方向に対して傾いた方向の荷重が加わり外周面取部５０ｂがシリンダ２０の内周面に接触した状態では、外周面取部５０ｂがシリンダ２０から受ける荷重は、図３中の矢印で示すように、内周面取部５０ｄの第一境界部５０ｅよりも外側、つまり、空間６０に向かって作用する。したがって、軸受５０は、第一境界部５０ｅ近傍を支点として空間６０側に撓むように変形する。これにより、外周面取部５０ｂがシリンダ２０から受ける荷重を分散することができる。つまり、軸受５０の外周面取部５０ｂがシリンダ２０の内周面に接触しても、軸受５０の一部が空間６０側に撓むことにより外周面取部５０ｂの面圧の増加を抑制することができる。したがって、軸受５０とシリンダ２０の内周面との潤滑性の悪化が防止される。よって、油圧シリンダ１００の異音の発生を低減することができる。

【0026】

ここで、軸受５０の作用の理解を容易にするために、図４を参照して、比較例に係る軸受１５０について説明する。図４は、軸受１５０，ピストン３０，及びシリンダ２０の断面図であり、軸受１５０及びピストン３０の傾きは誇張して大きく記載されている。軸受１５０では、外周面１５０ａの両端部に外周面取部１５０ｂが形成され、内周面１５０ｃの両端部に外周面取部１５０ｂと軸方向の長さが等しい内周面取部１５０ｄが形成される。

【0027】

図４に示すように、ピストン３０にシリンダ２０の軸方向に対して傾いた方向の荷重が加わると、ピストン３０及び軸受１５０がシリンダ２０に対して傾き、軸受１５０の外周面取部１５０ｂがシリンダ２０の内周面に接触する。この状態では、外周面取部１５０ｂがシリンダ２０から受ける荷重は、図４中の矢印で示すように、内周面取部１５０ｄの境界部１５０ｅよりも内側、つまり、空間６０から外れて作用する。よって、軸受１５０は、境界部１５０ｅ近傍を支点として撓むように変形することができず、外周面取部１５０ｂがシリンダ２０から受ける荷重を分散することができない。したがって、軸方向の長さが等しい外周面取部１５０ｂ及び内周面取部１５０ｄが形成された軸受１５０では、外周面取部１５０ｂがシリンダ２０の内周面に接触しても、外周面取部１５０ｂの面圧の増加を抑制することができない。

【0028】

これに対して、軸受５０は、内周面取部５０ｄの軸方向長さは外周面取部５０ｂの軸方向長さよりも大きく形成される。そのため、ピストン３０及び軸受５０がシリンダ２０に対して傾いて軸受５０の外周面取部５０ｂがシリンダ２０の内周面に接触しても、空間６０が軸受５０の撓みを許容する十分な大きさを有するため、軸受５０の一部が空間６０側に撓むことにより外周面取部５０ｂの面圧の増加を抑制することができる。したがって、軸受５０とシリンダ２０の内周面との潤滑性の悪化が防止される。よって、油圧シリンダ１００の異音の発生を低減することができる。

【0029】

また、内周面取部５０ｄはテーパ状に形成されるため、軸受５０の軸方向端部近傍が径方向に薄くなる。そのため、外周面取部５０ｂがシリンダ２０の内周面に接触した際に、軸受５０の軸方向端部近傍が空間６０側に撓みやすくなり、外周面取部５０ｂの面圧の増加を効率的に抑制することができる。

【0030】

また、軸受５０は、外周面５０ａの面積、つまり、シリンダ２０との摺動面の面積は、従来の軸受と同じである。よって、軸受５０は、シリンダ２０との摺動面の面積を減少させることなく、外周面取部５０ｂがシリンダ２０の内周面に接触した際の外周面取部５０ｂの面圧の増加を抑制することができる。

【0031】

また、本実施形態では、軸受５０は樹脂を射出成形して形成される。このように成形される軸受５０では、切削加工により成形される軸受と比較して、製造時にヒケが生じ、ヒケによりシリンダ２０との摺動面が凹状に湾曲する可能性が高い。そのため、シリンダ２０との摺動面が平坦な軸受の外周面取部がシリンダ２０の内周面に接触した場合と比較して、シリンダ２０との摺動面が凹状に湾曲した軸受５０の外周面取部５０ｂの面圧の増加が大きくなる。しかし、軸受５０は、シリンダ２０との摺動面が凹状に湾曲した場合でも、空間６０側に撓むことにより外周面取部５０ｂの面圧の増加を抑制することができる。なお、軸受５０は、樹脂で形成されるものに限られず、金属製であってもよい。

【0032】

また、本実施形態では、内周面取部５０ｄは軸受５０の両端部に作用する面圧の増加を抑制することができるように軸受５０の両端部に形成されるが、これに限らない。ピストン３０及び軸受５０がシリンダ２０に対して傾くと、ロッド側室１または反ロッド側室２に対向する、軸受５０の外周面５０ａの端部（図１に示す領域Ｐまたは領域Ｑ）がシリンダ２０の内周面に接触する可能性が高く、その他の軸受５０の外周面５０ａの端部（図１に示す領域Ｒ及び領域Ｓ）はシリンダ２０の内周面に接触する可能性は低い。よって、本実施形態のように、ピストン３０の外周面３１に軸受５０が複数設けられる場合は、複数の軸受５０のうち、少なくともロッド側室１及び反ロッド側室２に対向する端部に内周面取部５０ｄが形成されればよい。つまり、少なくともピストン３０及び軸受５０がシリンダ２０に対して傾いた際に軸受５０がシリンダ２０の内周面に接触する可能性が高い端部に、内周面取部５０ｄが形成されればよい。これにより、ピストン３０及び軸受５０がシリンダ２０に対して傾いた際に軸受５０がシリンダ２０の内周面に接触しやすい箇所、つまり、軸受５０に作用する面圧が増加しやすい箇所での面圧の増加を抑制することができる。また、軸受５０の全ての端部に内周面取部５０ｄを形成する必要がなく、油圧シリンダ１００の製造が容易となる。

【0033】

また、軸受５０は、ピストン３０の外周面３１に一つだけ設けられても、複数が設けられてもよい。この場合は、上記のように、少なくともロッド側室１及び反ロッド側室２に対向する軸受５０の端部に内周面取部５０ｄが形成されればよい。

【0034】

また、上記実施形態では、外周面取部５０ｂは曲面状に形成され、内周面取部５０ｄはテーパ状に形成される形態について説明した。しかし、これに限らず、内周面取部５０ｄの軸方向長さが外周面取部５０ｂの軸方向長さよりも大きく形成されれば、外周面取部５０ｂ，内周面取部５０ｄの形状はどのような形状であってもよい。例えば、内周面取部５０ｄは、図５（ａ）に示すような凹状に湾曲する曲面や、図５（ｂ）に示すような凸状に湾曲する曲面や、図５（ｃ）に示すような段差であってもよく、外周面取部５０ｂも上記と同様の形状であってもよい。

【0035】

また、外周面取部５０ｂ及び内周面取部５０ｄは、例えば切削加工によって形成されるが、これに限らず、射出成形等により直接外周面取部５０ｂ及び内周面取部５０ｄが形成されてもよい。

【0036】

以上の本実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

【0037】

軸受５０の内周面取部５０ｄの軸方向長さは、外周面取部５０ｂの軸方向長さよりも大きく形成されるため、外周面取部５０ｂがシリンダ２０の内周面に接触しても外周面取部５０ｂの面圧の増加を抑制することができる。これにより、軸受５０とシリンダ２０の内周面との潤滑性の悪化が防止される。

【0038】

また、軸受５０は、外周面５０ａの面積は従来の軸受と同じであるため、シリンダ２０との摺動面の面積を減少させることなく、外周面取部５０ｂがシリンダ２０の内周面に接触した際の外周面取部５０ｂの面圧の増加を抑制することができる。

【0039】

また、軸受５０は、樹脂の射出成形等の製造時にヒケが生じシリンダ２０との摺動面が凹状に湾曲した場合でも、外周面取部５０ｂがシリンダ２０の内周面に接触した際の外周面取部５０ｂの面圧の増加を抑制することができる。

【0040】

また、外周面取部５０ｂ及び内周面取部５０ｄは、軸受５０の全周にわたって形成されるため、周方向での軸受５０の外周面取部５０ｂとシリンダ２０の内周面との接触位置に関わらず、外周面取部５０ｂの面圧の増加を抑制することができる。

【0041】

以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、および効果をまとめて説明する。

【0042】

油圧シリンダ１００は、シリンダ２０と、シリンダ２０に収容されシリンダ２０内にロッド側室１及び反ロッド側室２を区画するピストン３０と、ピストン３０の外周面３１に設けられシリンダ２０の内周面に摺接する軸受５０と、を備え、軸受５０は、外周面５０ａの端部に形成される外周面取部５０ｂと、外周面取部５０ｂに対向して形成され、内周面５０ｃの端部に形成される内周面取部５０ｄと、を有し、内周面取部５０ｄの軸方向の長さは、外周面取部５０ｂの軸方向の長さよりも大きい。

【0043】

この構成では、ピストン３０にシリンダ２０の軸方向に対して傾いた方向の荷重が加わり軸受５０の外周面取部５０ｂがシリンダ２０の内周面に接触しても、内周面取部５０ｄによって、外周面取部５０ｂに作用する面圧の増加を抑制することができる。これにより、軸受５０とシリンダ２０の内周面との潤滑性の悪化が防止される。よって、シリンダ装置の異音の発生を低減することができる。

【0044】

油圧シリンダ１００は、外周面取部５０ｂ及び内周面取部５０ｄは、軸受５０の全周にわたって形成されることを特徴とする。

【0045】

この構成では、周方向での軸受５０の外周面取部５０ｂとシリンダ２０との接触位置に関わらず、外周面取部５０ｂに作用する面圧の増加を抑制することができる。

【0046】

油圧シリンダ１００の軸受５０は、ピストン３０の外周面３１に複数設けられ、内周面取部５０ｄは、複数の軸受５０のうちロッド側室１及び反ロッド側室２に対向する端部に形成されることを特徴とする。

【0047】

この構成では、ピストン３０及び軸受５０がシリンダ２０に対して傾いた際に軸受５０に作用する面圧が増加しやすい箇所での面圧の増加を抑制することができる。

【0048】

油圧シリンダ１００の外周面取部５０ｂ及び内周面取部５０ｄは、軸受５０の外周面５０ａ及び内周面５０ｃの両端部に形成されることを特徴とする。

【0049】

この構成では、軸受５０の両端部に作用する面圧の増加を抑制することができる。

【0050】

油圧シリンダ１００の軸受５０は、樹脂材料を射出成形して形成されることを特徴とする。

【0051】

この構成では、軸受５０が樹脂材料を射出成形して形成されシリンダ２０との摺動面が凹状に湾曲した場合でも、内周面取部５０ｄによって、軸受５０とシリンダ２０の内周面との潤滑性の悪化が防止される。

【0052】

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。

【0053】

軸受は、上記実施形態では二つ設けられる場合について説明したが、三つ以上が設けられてもよい。この場合であっても、少なくともロッド側室及び反ロッド側室に対向する軸受の端部に内周面取部が形成されればよい。

【0054】

軸受は、上記実施形態では油圧シリンダのピストンに設けられる場合について説明したが、ショックアブソーバのピストンに設けられてもよい。

【符号の説明】

【0055】

１・・・ロッド側室（流体圧室）、２・・・反ロッド側室（流体圧室）、２０・・・シリンダ、３０・・・ピストン、５０・・・軸受、５０ａ・・・外周面、５０ｂ・・・外周面取部、５０ｃ・・・内周面、５０ｄ・・・内周面取部、Ａ・・・外周面取部５０ｂの軸方向の長さ、Ｂ・・・内周面取部５０ｄの軸方向の長さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】