油圧シリンダ
【課題】油圧シリンダのピストンロッドに特別な高強度材を用いたり熱処理をすることなく、簡単な構造でピストン締結部分の強度を向上する。
【解決手段】ピストンロッド３の先端に雄ネジ部３ｄを形成し、ピストン４に、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄに噛み合い可能な雌ネジ部４ａを形成した有底の凹所４ｂを形成し、凹所４ｂの底部４ｃに凹所４ｂに開口する６個のネジ付貫通孔４ｄが形成されている。クッションリング３０を挿入部３ｃに挿入した後、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄにピストン４の凹所４ｂの雌ネジ部４ａを、ピストンロッド３の端面３ｆがピストン４の凹所４ｂの底部４ｃに接触するまでねじ込み、この状態でボルト２２をネジ付貫通孔４ｄにボルト２２の先端がピストンロッド３の端面３ｆに当たるまでねじ込み、ボルト２２を指定トルクまで締め付けることにより、ピストン４はピストンロッド３に締結される。
【解決手段】ピストンロッド３の先端に雄ネジ部３ｄを形成し、ピストン４に、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄに噛み合い可能な雌ネジ部４ａを形成した有底の凹所４ｂを形成し、凹所４ｂの底部４ｃに凹所４ｂに開口する６個のネジ付貫通孔４ｄが形成されている。クッションリング３０を挿入部３ｃに挿入した後、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄにピストン４の凹所４ｂの雌ネジ部４ａを、ピストンロッド３の端面３ｆがピストン４の凹所４ｂの底部４ｃに接触するまでねじ込み、この状態でボルト２２をネジ付貫通孔４ｄにボルト２２の先端がピストンロッド３の端面３ｆに当たるまでねじ込み、ボルト２２を指定トルクまで締め付けることにより、ピストン４はピストンロッド３に締結される。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は油圧シリンダに係わり、特に油圧ショベル等の油圧作業機械に使用される油圧シリンダにおけるピストンの締結構造を改良した油圧シリンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】油圧ショベルに代表される油圧作業機械においては、作業部材を駆動するためのアクチュエータとして油圧シリンダが使用されている。この油圧シリンダは、図７に示すように、シリンダ本体１０２と、シリンダ本体１０２内を移動するピストンロッド１０３と、ピストンロッド１０３の先端に設けられ、シリンダ本体１０２内をロッド側のチャンバ１０７ａとボトム側のチャンバ１０７ｂに区切るピストン１０４とからなっている。このような油圧シリンダのピストン締結構造として、一般に、ピストンロッド１０３の先端部分に段差部１０３ｅを介して小径のピストン挿入部１０３ｆを設け、ピストン挿入部１０３ｆの先端部分に雄ネジ部１０３ｇを形成し、ピストン１０４をピストン挿入部１０３ｆに挿入し、ピストン１０４が段差部１０３ｅに当接するようナット１１２を雄ネジ部１０３ｇに締め込むことでピストン１０４を固定し、ピストンロッド１０３に締結している。
【０００３】このようなピストン締結構造は例えば実公平７−１６８８８号公報に開示されている。
【０００４】図８は従来のピストン締結構造の他の例を示すものである。この例は実開昭５７−２０３１０３号公報に示されるものであり、ピストン１０４を挿入するピストン挿入部１０３ｊに更に環状溝１０３ｋを設け、ピストン１０４を段差部１０３ｍに当接するまで嵌合した状態で、環状溝１０３ｋに円形リングを半径方向に２分割した半リング形状のフランジ１６０を嵌合し、このフランジ１６０をピストン１０４にボルト１７０で固着することでピストン１０４を固定し、ピストンロッド１０３に締結している。この場合、ピストン１０４によって区切られるシリンダ本体１０２内のチャンバ１０７ａ，１０７ｂ間を封止するためピストン挿入部１０３ｊとピストン１０４間にはＯリング１８０を設けている。
【０００５】一方、油圧シリンダにはピストンロッドのストロークエンドでの衝撃を緩和するためクッション装置が設けられている。図７はクッションリングを用いたフローティングタイプ（浮動型）のクッション装置も示している。
【０００６】図７において、ピストンロッド１０３とピストン挿入部１０３ｆとの間にクッションリング挿入部１０３ａを設け、ピストンロッド１０３、クッションリング挿入部１０３ａ、ピストン挿入部１０３ｆの順で径を細くすると共に、クッションリング挿入部１０３ａにクッションリング１３０が軸方向及び径方向に移動可能に遊嵌されている。クッションリング１３０のピストン側端部には溝１３０ａが設けられ、反対側の端部はピストンロッド１０３とクッションリング挿入部１０３ａとの境界である段差部１０３ｂに密着可能である。このクッションリング１３０は、油圧シリンダが伸長しストロークエンド近傍で給排ポート手前のクッション穴に突入するとき、クッション穴に対し調芯機能を果たしつつチャンバ１０７ａにクッション圧を立て、ストローク速度を減速しストロークエンドでの衝撃を緩和する。また、油圧シリンダがそのストロークエンド位置から収縮するときは、溝１３０ａを圧油が通過する一方向流路機能によりクッション穴から抜出し良く作動する。
【０００７】このようなフローティングタイプのクッション装置も、例えば上記の実公平７−１６８８８号公報に開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図７に示した油圧シリンダにおいては、上記のようにボトム側のチャンバ１０７ｂに圧油が供給されるとピストンロッド１０３が図示左方に移動して油圧シリンダが伸長し、ロッド側のチャンバ１０７ａに圧油を供給すると、ピストンロッド１０３が図示右方に移動して油圧シリンダは収縮する。油圧ショベル等の油圧作業機械ではこのような油圧シリンダの伸縮が頻繁に行われ、その都度ピストン１０４にチャンバ１０７ａ又は１０７ｂの圧力が作用する。
【０００９】ところで、図７に示した従来のピストン締結構造では、上記のようにピストン１０４を段差部１０３ｅに当接した状態でナット１１２を雄ネジ部１０３ｇに締め込むことにより締結されているため、雄ネジ部１０３ｇに働く主応力は引張応力となる。そして、チャンバ１０７ａ又は１０７ｂの圧力がピストン１０４に作用するとき、この圧力はそのような引張応力が作用している雄ネジ部１０３ｇの断面にかかることとなり、ピストンロッド１０３はこの雄ネジ部１０３ｇより破損しやすかった。
【００１０】この様子を図９に示す。図９は、ピストン挿入部１０３ｆの雄ネジ部１０３ｇに作用する最大主応力とネジ山数との関係を示したものである。ネジ山数はナット１１２締め付け時の荷重点、即ちピストン１０４とナット１１２の接触面から数えている。雄ネジ部１０３ｇに作用する引張応力はボトム側加圧時とボトム側加圧時とで繰り返し増減しかつ第１ネジ山部に最大の引張応力がかかり、雄ネジ部１０３ｇの破損は第１ネジ山部で起こる。
【００１１】ピストンロッドにクッション装置を設けた場合は、クッション圧を立てるため、雄ネジ部１０３ｇに作用する引張応力の振幅は拡大し、雄ネジ部１０３ｇは更に破損し易くなる。
【００１２】このように図７に示す従来のピストン締結構造では、雄ネジ部１０３ｇから破損し易く、この破損を極力低減するためピストンロッド１０３の材質を高強度材としたり、雄ネジ部１０３ｇに熱処理を施したりして雄ネジ部１０３ｇの第１ネジ山部の強度をアップする必要があった。
【００１３】また、図８に示した従来のピストン締結構造では、ピストン１０４にかかる圧力はピストン挿入部１０３ｊの環状溝１０３ｋ部の断面で受けることになり、この部分から破損しやすく図７のものと同様にピストンロッド１０３の強度アップが必要である。また、この構造では、２個の半リング形状のフランジ１６０が必要となり、更にピストン１０４によって分けられた２つのチャンバ１０７ａ，１０７ｂ間を封止するのにピストン挿入部１０３ｊとピストン１０４間にＯリング１８０が必要となり、部品点数が多くなるという問題もあった。
【００１４】本発明の目的は、ピストンロッドに特別な高強度材を用いたり熱処理をすることなく、簡単な構造でピストン締結部分の強度を向上できる油圧シリンダを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成するために、本発明は、ピストンロッドの先端にピストンを締結し、このピストンでシリンダ本体内をロッド側のチャンバとボトム側のチャンバに区分する油圧シリンダにおいて、前記ピストンロッドの先端に雄ネジ部を設け、前記ピストンに前記雄ネジ部が噛み合い可能な雌ネジ部を有する有底の凹所を形成し、かつこのピストンの凹所の底部に前記凹所に開口するネジ付貫通孔を形成し、前記ピストンの有底凹所の雌ネジ部を前記ピストンロッドの先端の雄ネジ部にねじ込み、前記ピストンに形成されたネジ付貫通孔にボルトを、このボルトの先端が前記ピストンロッドの端面に接触するまでねじ込み、当該ボルトを締め付けることによりピストンをピストンロッドに固定したものとする。
【００１６】このようにボルトで締め付けてピストンをピストンロッドに固定することにより、１）ピストンロッドの雄ネジ部とボルトの雄ネジ部は従来と違って圧縮応力を受ける；
２）ボルト締付け時の荷重点と油圧力の負荷時の荷重点は異なるため、ピストンロッド及びボルトのいずれも、ボルト締め付け時に荷重の分担が大きい側の雄ネジ部のネジ山には、油圧力負荷時に振幅の小さい側の応力が作用する；
３）ロッド側からの油圧力及び衝撃は主にピストンロッドの雄ネジ部で受け、ボトム側からの油圧力及び衝撃は主にボルトで受けるというように、各ネジ部での役割が分担する。
【００１７】上記２），３）より各雄ネジ部の応力振幅は小さくなり、上記１）と相俟ってピストンロッドとボルトの耐衝撃性が向上する。このため、ピストンロッドに特別な高強度材を用いたり熱処理をすることなく、簡単な構造でピストン締結部分の強度を向上でき、長寿命化が図れる。
【００１８】（２）上記（１）において、好ましくは、前記ピストンロッドの前記ピストンに隣接した部分に、径方向、軸方向に移動可能なフローティングタイプのクッションリングを遊嵌し、前記ピストンロッドのストロークエンドでの衝撃を緩和する。
【００１９】これによりクッション作用が得られると共に、このようなクッションリングを備えた油圧シリンダであっても、上記の１），２），３）よりピストンロッドとボルトの耐衝撃性が向上し、長寿命化が図れる。
【００２０】（３）また、上記目的を達成するために、本発明は、ピストンロッドの先端にピストンを締結し、このピストンでシリンダ本体内をロッド側のチャンバとボトム側のチャンバに区分する油圧シリンダにおいて、前記ピストンロッドの先端に雄ネジ部を設け、前記ピストンに前記雄ネジ部が噛み合い可能な雌ネジ部を有する有底凹所を形成し、このピストンの有底凹所の雌ネジ部を前記ピストンロッドの先端の雄ネジ部にねじ込み、締め付けることによりピストンをピストンロッドに固定したものとする。
【００２１】このようにピストンを締め付けてピストンをピストンロッドに固定することによっても、上記１）のようにピストンロッドの雄ネジ部は従来と違って圧縮応力を受けるため、ピストンロッドの耐衝撃性が向上し、ピストンロッドに特別な高強度材を用いたり熱処理をすることなく、簡単な構造でピストン締結部分の強度を向上でき、長寿命化が図れる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００２３】図１は本発明の一実施形態による油圧シリンダ１を全体的に示しており、図２はピストン部分の拡大図を示している。
【００２４】図１において、油圧シリンダ１は、シリンダ本体２、ピストンロッド３、ピストン４を有し、シリンダ本体２は、一端５ａ側が閉塞し他端５ｂ側が開口した円筒形のチューブ５と、このチューブ５の開口端部５ｂに固着して設けられたロッド側シリンダヘッド６とで構成されている。ピストンロッド３はロッド側シリンダヘッド６を貫通してチューブ５の内外に伸びており、シリンダ本体２内に位置するピストンロッド３の先端に、チューブ５内を摺動可能でありかつシリンダ本体２内をロッド側のチャンバ７ａとボトム側のチャンバ７ｂとに区分するピストン４が締結されている。ピストン４の外周には、図２に示すようにシールリング１３、ウエアリング１４、コンタミシール１５が設けられている。ロッド側シリンダヘッド６にはチャンバ７ａに対する作動油の給排ポート８が設けられ、チューブ５の閉塞端部５ａにはチャンバ７ｂに対する作動油の給排ポート９が設けられている。
【００２５】給排ポート９よりボトム側のチャンバ７ｂに圧油を供給し、ロッド側のチャンバ７ａに通じる給排ポート８をタンクに接続すると、ピストン４が図示左方のロッド側シリンダヘッド６側に摺動変位してピストンロッド３をシリンダ本体３から突出するよう移動し、油圧シリンダ１が伸長する。また、給排ポート８を介してロッド側のチャンバ７ａに圧油を供給し、ボトム側のチャンバ７ｂに通じる給排ポート９をタンクに接続すると、ピストン４が図示右方のチューブ５の閉塞端部５ａ側に摺動変位してピストンロッド３をシリンダ本体２内に引き込むよう移動し、油圧シリンダ１が収縮する。シリンダ本体２のチューブ閉塞端部５ａに設けた取付部１０とピストンロッド３の外側の先端に設けた取付部１１の一方を固定側部材に枢着し、他方を可動側部材に枢着することにより当該動側部材を駆動することができる。
【００２６】次に、本発明の特徴であるピストン締結構造とクッション装置を図２を用いて説明する。
【００２７】図２において、ピストンロッド３の先端部分には小径部３ａが設けられ、小径部３ａは径方向の段差部３ｂによりピストンロッド３の本体側と区切られている。小径部３ａはクッションリング挿入部３ｃと雄ネジ部３ｄとを有し、クッションリング挿入部３ｃには軸方向及び径方向に移動可能にロッド側クッションリング３０が遊嵌され、雄ネジ部３ｄにはピストン４がねじ込み固定されている。また、クッションリング挿入部３ｃの雄ネジ部３ｄに隣接した部分にはクッションリング挿入部３ｃの研磨時の逃げ部となるＲ部３ｅが形成されている。クッションリング３０のピストン側端面には溝３０ａが設けられている。
【００２８】ピストン４は、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄに噛み合い可能な雌ネジ部４ａを形成した有底の凹所４ｂを有し、かつ凹所４ｂの底部４ｃには凹所４ｂに開口する複数個、例えば６個のネジ付貫通孔４ｄが形成されている。
【００２９】また、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄの端面３ｆ中央には位置決め突起３ｇが突設され、ピストン４の凹所４ｂの底部４ｃ中央には突起３ｇが嵌合する位置決め凹所４ｅが形成されている。
【００３０】クッションリング３０を挿入部３ｃに挿入した後、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄにピストン４の凹所４ｂの雌ネジ部４ａを、ピストンロッド３の端面３ｆがピストン４の凹所４ｂの底部４ｃに接触するまでねじ込み、この状態でボルト２２をネジ付貫通孔４ｄにボルト２２の先端がピストンロッド３の端面３ｆに当たるまでねじ込み、ボルト２２を指定トルクまで締め付けることにより、ピストン４はピストンロッド３に締結される。
【００３１】ボルト２２を締め付けたときのピストンロッド３の雄ネジ部３ｄとピストン４の雌ネジ部４ａとの噛み合い状態を図２の左上に、ボルト２２とネジ付貫通穴４ｄとの噛み合い状態を図２の右上にそれぞれ拡大して示す。後者において、２２ａはボルト２２の雄ネジ部２２ａであり、４ｆはネジ付貫通穴４ｄの雌ネジ部である。ボルト２２で締め付けることにより、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄとボルト２２の雄ネジ部２２ａは従来と違って両方とも圧縮応力を受ける。
【００３２】図３及び図４にボルト締め付け時の雄ネジ部３ｄ，雄ネジ部２２ａの応力分布をそれぞれ曲線Ａ，Ｂで示す。図３の横軸は、ピストン４のロッド側の端面４ｇから数えたネジ山数であり、図４の横軸は、ボルト２２の先端から数えたネジ山数である。
【００３３】ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄとピストン４の雌ネジ部４ａとの噛み合い部においては雄ネジ部３ｄに対する締付け力は圧縮応力となり、かつボルト２２の締付け荷重点がピストンロッド３の端面３ｆにあるため、図３にＡで示すように第一ネジ山からネジ山数が大きくなるにつれて圧縮応力が大きくなる。ボルト２２とネジ付貫通穴４ｄとの噛み合い部においても、ボルト２２の雄ネジ部２２ａに対する締付け力は圧縮応力となり、かつボルト２２の締付け荷重点が折ると２２の先端にあるため、図４にＢで示すように第一ネジ山からネジ山数が大きくなるにつれて圧縮応力が小さくなる。
【００３４】次にチャンバ７ａ又はチャンバ７ｂに圧油を導入しピストン４に油圧力を負荷した時、雄ネジ部３ｄ，２２ａに作用する力について説明する。図３の曲線Ｃはロッド側に油圧力を負荷した時のピストンロッド３の雄ネジ部３ｄの応力分布を示し、図４の曲線Ｄはボトム側に油圧力を負荷した時のボトル２２の雄ネジ部２２ａの応力分布を示す。
【００３５】ロッド側チャンバ７ａから油圧力を負荷した時：油圧力の荷重点はボルト２２の締付け時の荷重点と違ってピストン４のロッド側の端面４ｇにあるため、油圧力の荷重は圧縮応力σａとして雄ネジ部３ｄの第一ネジ山から順次隣のネジ山へと伝わる。この場合、ロッド側から負荷された油圧力の荷重は、ボルト締付け時に締付け荷重を分担していない側（第一ネジ山側）のネジ山に分担される。換言すれば、油圧力による応力σａは油圧力が負荷される度に繰り返し発生するが、油圧力による振幅の大きい側の応力はボルト２２の締付け応力の高いネジ山には分担させず、締付け応力をあまり分担しない側のネジ山に分担させている。また、ロッド側の油圧力は、大部分がピストンロッド３の雄ネジ部３ｄで分担されるため、ボルト２２では油圧力の荷重を殆ど分担しない。
【００３６】ボトム側チャンバ７ｂから油圧力を負荷した時：油圧力のか重点はボルト２２の締付け時の荷重点と違ってピストン４のボトム側端面４ｈにあるため、上記の説明と同じように、油圧力の荷重は圧縮応力σｂとしてピストン４の端面４ｈ側の雄ネジ部２２ａのネジ山から順次隣のネジ山へと伝わる。この場合も、油圧力の荷重は、ボルト締め付け時に荷重を分担していない側のネジ山に分担される。換言すれば、油圧力による応力σｂは油圧力が負荷される度に繰り返し発生するが、油圧力による振幅の大きい側の応力はボルト２２の締付け応力の高いネジ山には分担させず、締付け応力をあまり分担しない側のネジ山に分担させている。また、ボトム側の油圧力は、大部分がボルト２２の雄ネジ部２２ａで分担されるため、ピストンロッド３の雄ネジ部３では油圧力の荷重を殆ど分担しない。
【００３７】以上を要約すると、１）ボルト２２で締め付けることにより、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄとボルト２２の雄ネジ部２２ａは従来と違って圧縮応力を受ける。
【００３８】２）ボルト締付け時の荷重点と油圧力の負荷時の荷重点は異なるため、ピストンロッド３及びボルト２２のいずれも、ボルト締め付け時に荷重の分担が大きい側の雄ネジ部３ｄ，２２ａのネジ山には、油圧力負荷時に振幅の小さい側の応力が作用する。
【００３９】３）ロッド側からの油圧力及び衝撃は主にピストンロッド３の雄ネジ部３ｄで受け、ボトム側からの油圧力及び衝撃は主にボルト２２で受けるというように、各ネジ部での役割が分担する。
【００４０】上記２），３）より各雄ネジ部３ｄ，２２ａの応力振幅は小さくなり、上記１）と相俟ってピストンロッド３とボルト２２の耐衝撃性が向上する。このため、ピストンロッド３に特別な高強度材を用いたり熱処理をすることなく、簡単な構造でピストン締結部分の強度を向上でき、長寿命化が図れる。
【００４１】次にクッションの作用について説明する。
【００４２】ピストンロッド３が図１に示す状態にあるとき、ボトム側の給排ポート９に圧油を導入すると、ピストンロッド３は図示左方向に移動し、油圧シリンダ１が伸長する。ストロークエンド近傍でクッションリング３０が、ロッド側シリンダヘッド６に設けられたクッションリング嵌合部６ａに突入すると、嵌合部６ａの油路が絞られ、チャンバ７ａにクッション圧を立て、ピストンロッド３の移動速度を減速しストロークエンドでの衝撃を緩和する。この際、クッションリング３０は径方向、軸方向共移動可能となっており、クッションリング嵌合部６ａの穴形状に倣って調芯しながら突入していくため、クッションリング３０と嵌合部６ａとのかじりの心配が無い（調芯機能）。
【００４３】また、クッションリング３０の嵌合部６ａへの突入時、クッション圧がチャンバ７ａに発生し、クッションリング３０の嵌合部６ａへの突入側（給排ポート８側）とピストン４側（チャンバ７ａ側）とに圧力差が生じ、クッションリング３０は段差部３ｂの端面に押し付けられ密着するので、チャンバ７ａの圧油がクッションリング挿入部３ａの外周面とクッションリング３０の内周面との間を通って給排ポート８に流出することは無い。そして、ストロークエンド到達後、縮み方向（図示右方）にピストンロッド３が動き始め、クッションリング３０が嵌合部６ａから抜け出す時、給排ポート８からの圧油はクッションリング３０の外周面と嵌合部６ａの内周面との隙間を通ってチャンバ７ａへと流れ込む。この時、クッションリング３０は給排ポート８からの油圧によりピストン４の端面４ｇに押し付けられるが、クッションリング３０のピストン側端面には溝３０ａが設けられているため、圧油はクッションリング挿入部３ａの外周面とクッションリング３０の内周面との隙間から溝３０ａを通ってチャンバ７ａへと流れ込み、抜き出し良く作動する（一方向流路機能）。
【００４４】また、以上のようにチャンバ７ａ，７ｂにクッション圧を立ててクッション作用を得るとき、油圧力は相当高くなり、油圧力による雄ネジ部３ｄ及び２２ａに作用する応力の振幅も大きくなるが、本実施形態によれば、このような場合でも上記の１），２），３）よりピストンロッド３とボルト２２の耐衝撃性が向上し、長寿命化が図れる。
【００４５】以上のように構成した本実施形態によれば次の効果が得られる。
【００４６】（１）本実施形態のピストン締結構造では、上記の１），２），３）よりピストンロッド３の雄ネジ部３ｄ及びボルト２２の雄ネジ部２２ａが圧縮応力を受けかつ各雄ネジ部３ｄ，２２ａでの応力振幅が小さくなるので、ピストンロッド３とボルト２２の耐衝撃性が向上すると共に、ピストン４の材料を強いものにすることは容易であるため、ピストン締結部分の強度が向上し、ピストンロッド３の寿命が向上する。
【００４７】（２）ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄが圧縮応力を受けかつ雄ネジ部３ｄでの応力振幅が小さくなるので、ピストンロッド３に高強度材を用いる必要なく、熱処理によるよる強度アップも必要無くなるので、低コストな材料で安価にピストンロッド３を作れる。
【００４８】（３）従来のピストンロッドにあった小径のピストン挿入部が不要となり、ピストンロッド１にロッド側のクッションリング３０の挿入部３ｃのみを設ければ良いため、ピストンロッド３に余分に段差をつける必要が無く、段差部での破損の問題も低減する。
【００４９】（４）ピストンロッド３の全長はボルト２２の頭までの長さで決まり、従来のように大きなナットを用いる場合に比べて、油圧シリンダの有効ストロークを長くできる。
【００５０】（５）複数のボルト２２を用いるので、一つ一つのボルトの締付けトルクを小さくでき、組立て、分解が容易できる。
【００５１】本発明の第２の実施形態を図５により説明する。図中、図２に示す部材と同等のものには同じ符号を付している。
【００５２】図５において、本実施形態の油圧シリンダのピストン４Ａは、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄに噛み合い可能な雌ネジ部４ａを形成した有底の凹所４ｂを有しており、この点は第１の実施形態と同じである。しかし、第１の実施形態が、凹所４ｂの底部４ｃに複数のネジ付貫通孔４ｄを形成していたのに対して、本実施形態では単一の大径のネジ付貫通孔４Ａｄを形成し、このネジ付貫通孔４Ａｄに１本の大径の雄ネジ部２２Ａａを有するボルト２２Ａをピストンロッド３の端面３ｆに当たるまでねじ込み、ボルト２２Ａを指定トルクまで締め付けることにより、ピストン４をピストンロッド３に締結している。
【００５３】本実施形態によっても、上記１）〜３）の作用が得られ、上記（５）を除いて第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５４】本発明の第３の実施形態を図６により説明する。図中、図２に示す部材と同等のものには同じ符号を付している。
【００５５】図６において、本実施形態の油圧シリンダのピストン４Ｂは、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄに噛み合い可能な雌ネジ部４ａを形成した有底の凹所４ｂを有しており、この点は第１の実施形態と同じである。しかし、第１の実施形態が、凹所４ｂの底部４ｃに複数のネジ付貫通孔４ｄを形成していたのに対して、本実施形態では底部４Ｂｃにはネジ付貫通孔は設けられておらず、底部４Ｂｃは無孔の平坦面となっている。また、ピストン４Ｂの凹所４ｂの反対側には六角頭部４Ｂｊが形成されている。
【００５６】クッションリング３０を挿入部３ｃに挿入した後、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄにピストン４の凹所４ｂの雌ネジ部４ａを、六角頭部４Ｂｊを用いてピストンロッド３の端面３ｆがピストン４の凹所４ｂの底部４Ｂｃに接触するまでねじ込み、ピストン４Ｂを指定トルクまで締め付けることにより、ピストン４はピストンロッド３に締結される。
【００５７】本実施形態によっても、ピストン４Ｂを締め付けることにより、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄは従来と違って圧縮応力を受けるため、ピストンロッド３の耐衝撃性が向上し、ピストンロッド３に特別な高強度材を用いたり熱処理をすることなく、簡単な構造でピストン締結部分の強度を向上でき、長寿命化が図れる。
【００５８】
【発明の効果】本発明によれば、次の効果が得られる。
【００５９】（１）ピストンロッドの雄ネジ部及びボルトの雄ネジ部が圧縮応力を受けかつ各雄ネジ部での応力振幅が小さくなるので、ピストンロッドとボルトの耐衝撃性が向上すると共に、ピストンの材料を強いものにすることは容易であるため、ピストン締結部分の強度が向上し、ピストンロッドの寿命が向上する。
【００６０】（２）ピストンロッドの雄ネジ部が圧縮応力を受けかつ雄ネジ部での応力振幅が小さくなるので、ピストンロッドに高強度材を用いる必要なく、熱処理によるよる強度アップも必要無くなるので、低コストな材料で安価にピストンロッドを作れる。
【００６１】（３）従来のピストンロッドにあった小径のピストン挿入部が不要となり、クッションリングがある場合でも、ピストンロッドにロッド側のクッションリングの挿入部のみを設ければ良いため、ピストンロッドに余分に段差をつける必要が無く、段差部での破損の問題も低減する。
【００６２】（４）ピストンロッドの全長はボルト２２の頭までの長さで決まり、従来のように大きなナットを用いる場合に比べて、油圧シリンダの有効ストロークを長くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による油圧シリンダの全体断面図である。
【図２】図１に示す油圧シリンダのピストン締結部の拡大詳細断面図である。
【図３】ボルト締め付け時及びロッド側からの油圧力負荷時のピストンロッドの雄ネジ部の応力分布を示す図である。
【図４】ボルト締め付け時及びボトム側からの油圧力負荷時のボルトの雄ネジ部の応力分布を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による油圧シリンダのピストン締結部の拡大詳細断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態による油圧シリンダのピストン締結部の拡大詳細断面図である。
【図７】従来の油圧シリンダのピストン締結部の断面図である。
【図８】従来の他の油圧シリンダのピストン締結部の断面図である。
【図９】従来の油圧シリンダにおけるピストンロッドの雄ネジ部に作用する応力分布を示す図である。
【符号の説明】
１ 油圧シリンダ
２ シリンダ本体
３ ピストンロッド
３ａ 小径部
３ｂ 段差部
３ｃ クッションリング挿入部
３ｄ 雄ネジ部
３ｅ Ｒ部
３ｆ端面
４ ピストン
４ａ 雌ネジ部
４ｂ 凹所
３ｃ 底部
４ｄ ネジ付き貫通孔
４ｇ，４ｈ ピストン端面
４Ａ ピストン
４Ａｄ ネジ付き貫通孔
４Ｂ ピストン
４Ｂｃ 底部
４Ｂｊ 六角頭部
５ チューブ
６ ロッド側シリンダヘッド
７ａ，７ｂ チャンバ
８，９ 給排ポート
２２ ボルト
２２ａ 雄ネジ部
２２Ａ ボルト
２２Ａａ 雄ネジ部
３０ ロッド側クッションリング
３０ａ 溝
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は油圧シリンダに係わり、特に油圧ショベル等の油圧作業機械に使用される油圧シリンダにおけるピストンの締結構造を改良した油圧シリンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】油圧ショベルに代表される油圧作業機械においては、作業部材を駆動するためのアクチュエータとして油圧シリンダが使用されている。この油圧シリンダは、図７に示すように、シリンダ本体１０２と、シリンダ本体１０２内を移動するピストンロッド１０３と、ピストンロッド１０３の先端に設けられ、シリンダ本体１０２内をロッド側のチャンバ１０７ａとボトム側のチャンバ１０７ｂに区切るピストン１０４とからなっている。このような油圧シリンダのピストン締結構造として、一般に、ピストンロッド１０３の先端部分に段差部１０３ｅを介して小径のピストン挿入部１０３ｆを設け、ピストン挿入部１０３ｆの先端部分に雄ネジ部１０３ｇを形成し、ピストン１０４をピストン挿入部１０３ｆに挿入し、ピストン１０４が段差部１０３ｅに当接するようナット１１２を雄ネジ部１０３ｇに締め込むことでピストン１０４を固定し、ピストンロッド１０３に締結している。
【０００３】このようなピストン締結構造は例えば実公平７−１６８８８号公報に開示されている。
【０００４】図８は従来のピストン締結構造の他の例を示すものである。この例は実開昭５７−２０３１０３号公報に示されるものであり、ピストン１０４を挿入するピストン挿入部１０３ｊに更に環状溝１０３ｋを設け、ピストン１０４を段差部１０３ｍに当接するまで嵌合した状態で、環状溝１０３ｋに円形リングを半径方向に２分割した半リング形状のフランジ１６０を嵌合し、このフランジ１６０をピストン１０４にボルト１７０で固着することでピストン１０４を固定し、ピストンロッド１０３に締結している。この場合、ピストン１０４によって区切られるシリンダ本体１０２内のチャンバ１０７ａ，１０７ｂ間を封止するためピストン挿入部１０３ｊとピストン１０４間にはＯリング１８０を設けている。
【０００５】一方、油圧シリンダにはピストンロッドのストロークエンドでの衝撃を緩和するためクッション装置が設けられている。図７はクッションリングを用いたフローティングタイプ（浮動型）のクッション装置も示している。
【０００６】図７において、ピストンロッド１０３とピストン挿入部１０３ｆとの間にクッションリング挿入部１０３ａを設け、ピストンロッド１０３、クッションリング挿入部１０３ａ、ピストン挿入部１０３ｆの順で径を細くすると共に、クッションリング挿入部１０３ａにクッションリング１３０が軸方向及び径方向に移動可能に遊嵌されている。クッションリング１３０のピストン側端部には溝１３０ａが設けられ、反対側の端部はピストンロッド１０３とクッションリング挿入部１０３ａとの境界である段差部１０３ｂに密着可能である。このクッションリング１３０は、油圧シリンダが伸長しストロークエンド近傍で給排ポート手前のクッション穴に突入するとき、クッション穴に対し調芯機能を果たしつつチャンバ１０７ａにクッション圧を立て、ストローク速度を減速しストロークエンドでの衝撃を緩和する。また、油圧シリンダがそのストロークエンド位置から収縮するときは、溝１３０ａを圧油が通過する一方向流路機能によりクッション穴から抜出し良く作動する。
【０００７】このようなフローティングタイプのクッション装置も、例えば上記の実公平７−１６８８８号公報に開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図７に示した油圧シリンダにおいては、上記のようにボトム側のチャンバ１０７ｂに圧油が供給されるとピストンロッド１０３が図示左方に移動して油圧シリンダが伸長し、ロッド側のチャンバ１０７ａに圧油を供給すると、ピストンロッド１０３が図示右方に移動して油圧シリンダは収縮する。油圧ショベル等の油圧作業機械ではこのような油圧シリンダの伸縮が頻繁に行われ、その都度ピストン１０４にチャンバ１０７ａ又は１０７ｂの圧力が作用する。
【０００９】ところで、図７に示した従来のピストン締結構造では、上記のようにピストン１０４を段差部１０３ｅに当接した状態でナット１１２を雄ネジ部１０３ｇに締め込むことにより締結されているため、雄ネジ部１０３ｇに働く主応力は引張応力となる。そして、チャンバ１０７ａ又は１０７ｂの圧力がピストン１０４に作用するとき、この圧力はそのような引張応力が作用している雄ネジ部１０３ｇの断面にかかることとなり、ピストンロッド１０３はこの雄ネジ部１０３ｇより破損しやすかった。
【００１０】この様子を図９に示す。図９は、ピストン挿入部１０３ｆの雄ネジ部１０３ｇに作用する最大主応力とネジ山数との関係を示したものである。ネジ山数はナット１１２締め付け時の荷重点、即ちピストン１０４とナット１１２の接触面から数えている。雄ネジ部１０３ｇに作用する引張応力はボトム側加圧時とボトム側加圧時とで繰り返し増減しかつ第１ネジ山部に最大の引張応力がかかり、雄ネジ部１０３ｇの破損は第１ネジ山部で起こる。
【００１１】ピストンロッドにクッション装置を設けた場合は、クッション圧を立てるため、雄ネジ部１０３ｇに作用する引張応力の振幅は拡大し、雄ネジ部１０３ｇは更に破損し易くなる。
【００１２】このように図７に示す従来のピストン締結構造では、雄ネジ部１０３ｇから破損し易く、この破損を極力低減するためピストンロッド１０３の材質を高強度材としたり、雄ネジ部１０３ｇに熱処理を施したりして雄ネジ部１０３ｇの第１ネジ山部の強度をアップする必要があった。
【００１３】また、図８に示した従来のピストン締結構造では、ピストン１０４にかかる圧力はピストン挿入部１０３ｊの環状溝１０３ｋ部の断面で受けることになり、この部分から破損しやすく図７のものと同様にピストンロッド１０３の強度アップが必要である。また、この構造では、２個の半リング形状のフランジ１６０が必要となり、更にピストン１０４によって分けられた２つのチャンバ１０７ａ，１０７ｂ間を封止するのにピストン挿入部１０３ｊとピストン１０４間にＯリング１８０が必要となり、部品点数が多くなるという問題もあった。
【００１４】本発明の目的は、ピストンロッドに特別な高強度材を用いたり熱処理をすることなく、簡単な構造でピストン締結部分の強度を向上できる油圧シリンダを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成するために、本発明は、ピストンロッドの先端にピストンを締結し、このピストンでシリンダ本体内をロッド側のチャンバとボトム側のチャンバに区分する油圧シリンダにおいて、前記ピストンロッドの先端に雄ネジ部を設け、前記ピストンに前記雄ネジ部が噛み合い可能な雌ネジ部を有する有底の凹所を形成し、かつこのピストンの凹所の底部に前記凹所に開口するネジ付貫通孔を形成し、前記ピストンの有底凹所の雌ネジ部を前記ピストンロッドの先端の雄ネジ部にねじ込み、前記ピストンに形成されたネジ付貫通孔にボルトを、このボルトの先端が前記ピストンロッドの端面に接触するまでねじ込み、当該ボルトを締め付けることによりピストンをピストンロッドに固定したものとする。
【００１６】このようにボルトで締め付けてピストンをピストンロッドに固定することにより、１）ピストンロッドの雄ネジ部とボルトの雄ネジ部は従来と違って圧縮応力を受ける；
２）ボルト締付け時の荷重点と油圧力の負荷時の荷重点は異なるため、ピストンロッド及びボルトのいずれも、ボルト締め付け時に荷重の分担が大きい側の雄ネジ部のネジ山には、油圧力負荷時に振幅の小さい側の応力が作用する；
３）ロッド側からの油圧力及び衝撃は主にピストンロッドの雄ネジ部で受け、ボトム側からの油圧力及び衝撃は主にボルトで受けるというように、各ネジ部での役割が分担する。
【００１７】上記２），３）より各雄ネジ部の応力振幅は小さくなり、上記１）と相俟ってピストンロッドとボルトの耐衝撃性が向上する。このため、ピストンロッドに特別な高強度材を用いたり熱処理をすることなく、簡単な構造でピストン締結部分の強度を向上でき、長寿命化が図れる。
【００１８】（２）上記（１）において、好ましくは、前記ピストンロッドの前記ピストンに隣接した部分に、径方向、軸方向に移動可能なフローティングタイプのクッションリングを遊嵌し、前記ピストンロッドのストロークエンドでの衝撃を緩和する。
【００１９】これによりクッション作用が得られると共に、このようなクッションリングを備えた油圧シリンダであっても、上記の１），２），３）よりピストンロッドとボルトの耐衝撃性が向上し、長寿命化が図れる。
【００２０】（３）また、上記目的を達成するために、本発明は、ピストンロッドの先端にピストンを締結し、このピストンでシリンダ本体内をロッド側のチャンバとボトム側のチャンバに区分する油圧シリンダにおいて、前記ピストンロッドの先端に雄ネジ部を設け、前記ピストンに前記雄ネジ部が噛み合い可能な雌ネジ部を有する有底凹所を形成し、このピストンの有底凹所の雌ネジ部を前記ピストンロッドの先端の雄ネジ部にねじ込み、締め付けることによりピストンをピストンロッドに固定したものとする。
【００２１】このようにピストンを締め付けてピストンをピストンロッドに固定することによっても、上記１）のようにピストンロッドの雄ネジ部は従来と違って圧縮応力を受けるため、ピストンロッドの耐衝撃性が向上し、ピストンロッドに特別な高強度材を用いたり熱処理をすることなく、簡単な構造でピストン締結部分の強度を向上でき、長寿命化が図れる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００２３】図１は本発明の一実施形態による油圧シリンダ１を全体的に示しており、図２はピストン部分の拡大図を示している。
【００２４】図１において、油圧シリンダ１は、シリンダ本体２、ピストンロッド３、ピストン４を有し、シリンダ本体２は、一端５ａ側が閉塞し他端５ｂ側が開口した円筒形のチューブ５と、このチューブ５の開口端部５ｂに固着して設けられたロッド側シリンダヘッド６とで構成されている。ピストンロッド３はロッド側シリンダヘッド６を貫通してチューブ５の内外に伸びており、シリンダ本体２内に位置するピストンロッド３の先端に、チューブ５内を摺動可能でありかつシリンダ本体２内をロッド側のチャンバ７ａとボトム側のチャンバ７ｂとに区分するピストン４が締結されている。ピストン４の外周には、図２に示すようにシールリング１３、ウエアリング１４、コンタミシール１５が設けられている。ロッド側シリンダヘッド６にはチャンバ７ａに対する作動油の給排ポート８が設けられ、チューブ５の閉塞端部５ａにはチャンバ７ｂに対する作動油の給排ポート９が設けられている。
【００２５】給排ポート９よりボトム側のチャンバ７ｂに圧油を供給し、ロッド側のチャンバ７ａに通じる給排ポート８をタンクに接続すると、ピストン４が図示左方のロッド側シリンダヘッド６側に摺動変位してピストンロッド３をシリンダ本体３から突出するよう移動し、油圧シリンダ１が伸長する。また、給排ポート８を介してロッド側のチャンバ７ａに圧油を供給し、ボトム側のチャンバ７ｂに通じる給排ポート９をタンクに接続すると、ピストン４が図示右方のチューブ５の閉塞端部５ａ側に摺動変位してピストンロッド３をシリンダ本体２内に引き込むよう移動し、油圧シリンダ１が収縮する。シリンダ本体２のチューブ閉塞端部５ａに設けた取付部１０とピストンロッド３の外側の先端に設けた取付部１１の一方を固定側部材に枢着し、他方を可動側部材に枢着することにより当該動側部材を駆動することができる。
【００２６】次に、本発明の特徴であるピストン締結構造とクッション装置を図２を用いて説明する。
【００２７】図２において、ピストンロッド３の先端部分には小径部３ａが設けられ、小径部３ａは径方向の段差部３ｂによりピストンロッド３の本体側と区切られている。小径部３ａはクッションリング挿入部３ｃと雄ネジ部３ｄとを有し、クッションリング挿入部３ｃには軸方向及び径方向に移動可能にロッド側クッションリング３０が遊嵌され、雄ネジ部３ｄにはピストン４がねじ込み固定されている。また、クッションリング挿入部３ｃの雄ネジ部３ｄに隣接した部分にはクッションリング挿入部３ｃの研磨時の逃げ部となるＲ部３ｅが形成されている。クッションリング３０のピストン側端面には溝３０ａが設けられている。
【００２８】ピストン４は、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄに噛み合い可能な雌ネジ部４ａを形成した有底の凹所４ｂを有し、かつ凹所４ｂの底部４ｃには凹所４ｂに開口する複数個、例えば６個のネジ付貫通孔４ｄが形成されている。
【００２９】また、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄの端面３ｆ中央には位置決め突起３ｇが突設され、ピストン４の凹所４ｂの底部４ｃ中央には突起３ｇが嵌合する位置決め凹所４ｅが形成されている。
【００３０】クッションリング３０を挿入部３ｃに挿入した後、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄにピストン４の凹所４ｂの雌ネジ部４ａを、ピストンロッド３の端面３ｆがピストン４の凹所４ｂの底部４ｃに接触するまでねじ込み、この状態でボルト２２をネジ付貫通孔４ｄにボルト２２の先端がピストンロッド３の端面３ｆに当たるまでねじ込み、ボルト２２を指定トルクまで締め付けることにより、ピストン４はピストンロッド３に締結される。
【００３１】ボルト２２を締め付けたときのピストンロッド３の雄ネジ部３ｄとピストン４の雌ネジ部４ａとの噛み合い状態を図２の左上に、ボルト２２とネジ付貫通穴４ｄとの噛み合い状態を図２の右上にそれぞれ拡大して示す。後者において、２２ａはボルト２２の雄ネジ部２２ａであり、４ｆはネジ付貫通穴４ｄの雌ネジ部である。ボルト２２で締め付けることにより、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄとボルト２２の雄ネジ部２２ａは従来と違って両方とも圧縮応力を受ける。
【００３２】図３及び図４にボルト締め付け時の雄ネジ部３ｄ，雄ネジ部２２ａの応力分布をそれぞれ曲線Ａ，Ｂで示す。図３の横軸は、ピストン４のロッド側の端面４ｇから数えたネジ山数であり、図４の横軸は、ボルト２２の先端から数えたネジ山数である。
【００３３】ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄとピストン４の雌ネジ部４ａとの噛み合い部においては雄ネジ部３ｄに対する締付け力は圧縮応力となり、かつボルト２２の締付け荷重点がピストンロッド３の端面３ｆにあるため、図３にＡで示すように第一ネジ山からネジ山数が大きくなるにつれて圧縮応力が大きくなる。ボルト２２とネジ付貫通穴４ｄとの噛み合い部においても、ボルト２２の雄ネジ部２２ａに対する締付け力は圧縮応力となり、かつボルト２２の締付け荷重点が折ると２２の先端にあるため、図４にＢで示すように第一ネジ山からネジ山数が大きくなるにつれて圧縮応力が小さくなる。
【００３４】次にチャンバ７ａ又はチャンバ７ｂに圧油を導入しピストン４に油圧力を負荷した時、雄ネジ部３ｄ，２２ａに作用する力について説明する。図３の曲線Ｃはロッド側に油圧力を負荷した時のピストンロッド３の雄ネジ部３ｄの応力分布を示し、図４の曲線Ｄはボトム側に油圧力を負荷した時のボトル２２の雄ネジ部２２ａの応力分布を示す。
【００３５】ロッド側チャンバ７ａから油圧力を負荷した時：油圧力の荷重点はボルト２２の締付け時の荷重点と違ってピストン４のロッド側の端面４ｇにあるため、油圧力の荷重は圧縮応力σａとして雄ネジ部３ｄの第一ネジ山から順次隣のネジ山へと伝わる。この場合、ロッド側から負荷された油圧力の荷重は、ボルト締付け時に締付け荷重を分担していない側（第一ネジ山側）のネジ山に分担される。換言すれば、油圧力による応力σａは油圧力が負荷される度に繰り返し発生するが、油圧力による振幅の大きい側の応力はボルト２２の締付け応力の高いネジ山には分担させず、締付け応力をあまり分担しない側のネジ山に分担させている。また、ロッド側の油圧力は、大部分がピストンロッド３の雄ネジ部３ｄで分担されるため、ボルト２２では油圧力の荷重を殆ど分担しない。
【００３６】ボトム側チャンバ７ｂから油圧力を負荷した時：油圧力のか重点はボルト２２の締付け時の荷重点と違ってピストン４のボトム側端面４ｈにあるため、上記の説明と同じように、油圧力の荷重は圧縮応力σｂとしてピストン４の端面４ｈ側の雄ネジ部２２ａのネジ山から順次隣のネジ山へと伝わる。この場合も、油圧力の荷重は、ボルト締め付け時に荷重を分担していない側のネジ山に分担される。換言すれば、油圧力による応力σｂは油圧力が負荷される度に繰り返し発生するが、油圧力による振幅の大きい側の応力はボルト２２の締付け応力の高いネジ山には分担させず、締付け応力をあまり分担しない側のネジ山に分担させている。また、ボトム側の油圧力は、大部分がボルト２２の雄ネジ部２２ａで分担されるため、ピストンロッド３の雄ネジ部３では油圧力の荷重を殆ど分担しない。
【００３７】以上を要約すると、１）ボルト２２で締め付けることにより、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄとボルト２２の雄ネジ部２２ａは従来と違って圧縮応力を受ける。
【００３８】２）ボルト締付け時の荷重点と油圧力の負荷時の荷重点は異なるため、ピストンロッド３及びボルト２２のいずれも、ボルト締め付け時に荷重の分担が大きい側の雄ネジ部３ｄ，２２ａのネジ山には、油圧力負荷時に振幅の小さい側の応力が作用する。
【００３９】３）ロッド側からの油圧力及び衝撃は主にピストンロッド３の雄ネジ部３ｄで受け、ボトム側からの油圧力及び衝撃は主にボルト２２で受けるというように、各ネジ部での役割が分担する。
【００４０】上記２），３）より各雄ネジ部３ｄ，２２ａの応力振幅は小さくなり、上記１）と相俟ってピストンロッド３とボルト２２の耐衝撃性が向上する。このため、ピストンロッド３に特別な高強度材を用いたり熱処理をすることなく、簡単な構造でピストン締結部分の強度を向上でき、長寿命化が図れる。
【００４１】次にクッションの作用について説明する。
【００４２】ピストンロッド３が図１に示す状態にあるとき、ボトム側の給排ポート９に圧油を導入すると、ピストンロッド３は図示左方向に移動し、油圧シリンダ１が伸長する。ストロークエンド近傍でクッションリング３０が、ロッド側シリンダヘッド６に設けられたクッションリング嵌合部６ａに突入すると、嵌合部６ａの油路が絞られ、チャンバ７ａにクッション圧を立て、ピストンロッド３の移動速度を減速しストロークエンドでの衝撃を緩和する。この際、クッションリング３０は径方向、軸方向共移動可能となっており、クッションリング嵌合部６ａの穴形状に倣って調芯しながら突入していくため、クッションリング３０と嵌合部６ａとのかじりの心配が無い（調芯機能）。
【００４３】また、クッションリング３０の嵌合部６ａへの突入時、クッション圧がチャンバ７ａに発生し、クッションリング３０の嵌合部６ａへの突入側（給排ポート８側）とピストン４側（チャンバ７ａ側）とに圧力差が生じ、クッションリング３０は段差部３ｂの端面に押し付けられ密着するので、チャンバ７ａの圧油がクッションリング挿入部３ａの外周面とクッションリング３０の内周面との間を通って給排ポート８に流出することは無い。そして、ストロークエンド到達後、縮み方向（図示右方）にピストンロッド３が動き始め、クッションリング３０が嵌合部６ａから抜け出す時、給排ポート８からの圧油はクッションリング３０の外周面と嵌合部６ａの内周面との隙間を通ってチャンバ７ａへと流れ込む。この時、クッションリング３０は給排ポート８からの油圧によりピストン４の端面４ｇに押し付けられるが、クッションリング３０のピストン側端面には溝３０ａが設けられているため、圧油はクッションリング挿入部３ａの外周面とクッションリング３０の内周面との隙間から溝３０ａを通ってチャンバ７ａへと流れ込み、抜き出し良く作動する（一方向流路機能）。
【００４４】また、以上のようにチャンバ７ａ，７ｂにクッション圧を立ててクッション作用を得るとき、油圧力は相当高くなり、油圧力による雄ネジ部３ｄ及び２２ａに作用する応力の振幅も大きくなるが、本実施形態によれば、このような場合でも上記の１），２），３）よりピストンロッド３とボルト２２の耐衝撃性が向上し、長寿命化が図れる。
【００４５】以上のように構成した本実施形態によれば次の効果が得られる。
【００４６】（１）本実施形態のピストン締結構造では、上記の１），２），３）よりピストンロッド３の雄ネジ部３ｄ及びボルト２２の雄ネジ部２２ａが圧縮応力を受けかつ各雄ネジ部３ｄ，２２ａでの応力振幅が小さくなるので、ピストンロッド３とボルト２２の耐衝撃性が向上すると共に、ピストン４の材料を強いものにすることは容易であるため、ピストン締結部分の強度が向上し、ピストンロッド３の寿命が向上する。
【００４７】（２）ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄが圧縮応力を受けかつ雄ネジ部３ｄでの応力振幅が小さくなるので、ピストンロッド３に高強度材を用いる必要なく、熱処理によるよる強度アップも必要無くなるので、低コストな材料で安価にピストンロッド３を作れる。
【００４８】（３）従来のピストンロッドにあった小径のピストン挿入部が不要となり、ピストンロッド１にロッド側のクッションリング３０の挿入部３ｃのみを設ければ良いため、ピストンロッド３に余分に段差をつける必要が無く、段差部での破損の問題も低減する。
【００４９】（４）ピストンロッド３の全長はボルト２２の頭までの長さで決まり、従来のように大きなナットを用いる場合に比べて、油圧シリンダの有効ストロークを長くできる。
【００５０】（５）複数のボルト２２を用いるので、一つ一つのボルトの締付けトルクを小さくでき、組立て、分解が容易できる。
【００５１】本発明の第２の実施形態を図５により説明する。図中、図２に示す部材と同等のものには同じ符号を付している。
【００５２】図５において、本実施形態の油圧シリンダのピストン４Ａは、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄに噛み合い可能な雌ネジ部４ａを形成した有底の凹所４ｂを有しており、この点は第１の実施形態と同じである。しかし、第１の実施形態が、凹所４ｂの底部４ｃに複数のネジ付貫通孔４ｄを形成していたのに対して、本実施形態では単一の大径のネジ付貫通孔４Ａｄを形成し、このネジ付貫通孔４Ａｄに１本の大径の雄ネジ部２２Ａａを有するボルト２２Ａをピストンロッド３の端面３ｆに当たるまでねじ込み、ボルト２２Ａを指定トルクまで締め付けることにより、ピストン４をピストンロッド３に締結している。
【００５３】本実施形態によっても、上記１）〜３）の作用が得られ、上記（５）を除いて第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５４】本発明の第３の実施形態を図６により説明する。図中、図２に示す部材と同等のものには同じ符号を付している。
【００５５】図６において、本実施形態の油圧シリンダのピストン４Ｂは、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄに噛み合い可能な雌ネジ部４ａを形成した有底の凹所４ｂを有しており、この点は第１の実施形態と同じである。しかし、第１の実施形態が、凹所４ｂの底部４ｃに複数のネジ付貫通孔４ｄを形成していたのに対して、本実施形態では底部４Ｂｃにはネジ付貫通孔は設けられておらず、底部４Ｂｃは無孔の平坦面となっている。また、ピストン４Ｂの凹所４ｂの反対側には六角頭部４Ｂｊが形成されている。
【００５６】クッションリング３０を挿入部３ｃに挿入した後、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄにピストン４の凹所４ｂの雌ネジ部４ａを、六角頭部４Ｂｊを用いてピストンロッド３の端面３ｆがピストン４の凹所４ｂの底部４Ｂｃに接触するまでねじ込み、ピストン４Ｂを指定トルクまで締め付けることにより、ピストン４はピストンロッド３に締結される。
【００５７】本実施形態によっても、ピストン４Ｂを締め付けることにより、ピストンロッド３の雄ネジ部３ｄは従来と違って圧縮応力を受けるため、ピストンロッド３の耐衝撃性が向上し、ピストンロッド３に特別な高強度材を用いたり熱処理をすることなく、簡単な構造でピストン締結部分の強度を向上でき、長寿命化が図れる。
【００５８】
【発明の効果】本発明によれば、次の効果が得られる。
【００５９】（１）ピストンロッドの雄ネジ部及びボルトの雄ネジ部が圧縮応力を受けかつ各雄ネジ部での応力振幅が小さくなるので、ピストンロッドとボルトの耐衝撃性が向上すると共に、ピストンの材料を強いものにすることは容易であるため、ピストン締結部分の強度が向上し、ピストンロッドの寿命が向上する。
【００６０】（２）ピストンロッドの雄ネジ部が圧縮応力を受けかつ雄ネジ部での応力振幅が小さくなるので、ピストンロッドに高強度材を用いる必要なく、熱処理によるよる強度アップも必要無くなるので、低コストな材料で安価にピストンロッドを作れる。
【００６１】（３）従来のピストンロッドにあった小径のピストン挿入部が不要となり、クッションリングがある場合でも、ピストンロッドにロッド側のクッションリングの挿入部のみを設ければ良いため、ピストンロッドに余分に段差をつける必要が無く、段差部での破損の問題も低減する。
【００６２】（４）ピストンロッドの全長はボルト２２の頭までの長さで決まり、従来のように大きなナットを用いる場合に比べて、油圧シリンダの有効ストロークを長くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による油圧シリンダの全体断面図である。
【図２】図１に示す油圧シリンダのピストン締結部の拡大詳細断面図である。
【図３】ボルト締め付け時及びロッド側からの油圧力負荷時のピストンロッドの雄ネジ部の応力分布を示す図である。
【図４】ボルト締め付け時及びボトム側からの油圧力負荷時のボルトの雄ネジ部の応力分布を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による油圧シリンダのピストン締結部の拡大詳細断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態による油圧シリンダのピストン締結部の拡大詳細断面図である。
【図７】従来の油圧シリンダのピストン締結部の断面図である。
【図８】従来の他の油圧シリンダのピストン締結部の断面図である。
【図９】従来の油圧シリンダにおけるピストンロッドの雄ネジ部に作用する応力分布を示す図である。
【符号の説明】
１ 油圧シリンダ
２ シリンダ本体
３ ピストンロッド
３ａ 小径部
３ｂ 段差部
３ｃ クッションリング挿入部
３ｄ 雄ネジ部
３ｅ Ｒ部
３ｆ端面
４ ピストン
４ａ 雌ネジ部
４ｂ 凹所
３ｃ 底部
４ｄ ネジ付き貫通孔
４ｇ，４ｈ ピストン端面
４Ａ ピストン
４Ａｄ ネジ付き貫通孔
４Ｂ ピストン
４Ｂｃ 底部
４Ｂｊ 六角頭部
５ チューブ
６ ロッド側シリンダヘッド
７ａ，７ｂ チャンバ
８，９ 給排ポート
２２ ボルト
２２ａ 雄ネジ部
２２Ａ ボルト
２２Ａａ 雄ネジ部
３０ ロッド側クッションリング
３０ａ 溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】ピストンロッドの先端にピストンを締結し、このピストンでシリンダ本体内をロッド側のチャンバとボトム側のチャンバに区分する油圧シリンダにおいて、前記ピストンロッドの先端に雄ネジ部を設け、前記ピストンに前記雄ネジ部が噛み合い可能な雌ネジ部を有する有底の凹所を形成し、かつこのピストンの凹所の底部に前記凹所に開口するネジ付貫通孔を形成し、前記ピストンの有底凹所の雌ネジ部を前記ピストンロッドの先端の雄ネジ部にねじ込み、前記ピストンに形成されたネジ付貫通孔にボルトを、このボルトの先端が前記ピストンロッドの端面に接触するまでねじ込み、当該ボルトを締め付けることによりピストンをピストンロッドに固定したことを特徴とする油圧シリンダ。
【請求項２】請求項１記載の油圧シリンダにおいて、前記ピストンロッドの前記ピストンに隣接した部分に、径方向、軸方向に移動可能なフローティングタイプのクッションリングを遊嵌し、前記ピストンロッドのストロークエンドでの衝撃を緩和することを特徴とする油圧シリンダ。
【請求項３】ピストンロッドの先端にピストンを締結し、このピストンでシリンダ本体内をロッド側のチャンバとボトム側のチャンバに区分する油圧シリンダにおいて、前記ピストンロッドの先端に雄ネジ部を設け、前記ピストンに前記雄ネジ部が噛み合い可能な雌ネジ部を有する有底凹所を形成し、このピストンの有底凹所の雌ネジ部を前記ピストンロッドの先端の雄ネジ部にねじ込み、締め付けることによりピストンをピストンロッドに固定したことを特徴とする油圧シリンダ。
【請求項１】ピストンロッドの先端にピストンを締結し、このピストンでシリンダ本体内をロッド側のチャンバとボトム側のチャンバに区分する油圧シリンダにおいて、前記ピストンロッドの先端に雄ネジ部を設け、前記ピストンに前記雄ネジ部が噛み合い可能な雌ネジ部を有する有底の凹所を形成し、かつこのピストンの凹所の底部に前記凹所に開口するネジ付貫通孔を形成し、前記ピストンの有底凹所の雌ネジ部を前記ピストンロッドの先端の雄ネジ部にねじ込み、前記ピストンに形成されたネジ付貫通孔にボルトを、このボルトの先端が前記ピストンロッドの端面に接触するまでねじ込み、当該ボルトを締め付けることによりピストンをピストンロッドに固定したことを特徴とする油圧シリンダ。
【請求項２】請求項１記載の油圧シリンダにおいて、前記ピストンロッドの前記ピストンに隣接した部分に、径方向、軸方向に移動可能なフローティングタイプのクッションリングを遊嵌し、前記ピストンロッドのストロークエンドでの衝撃を緩和することを特徴とする油圧シリンダ。
【請求項３】ピストンロッドの先端にピストンを締結し、このピストンでシリンダ本体内をロッド側のチャンバとボトム側のチャンバに区分する油圧シリンダにおいて、前記ピストンロッドの先端に雄ネジ部を設け、前記ピストンに前記雄ネジ部が噛み合い可能な雌ネジ部を有する有底凹所を形成し、このピストンの有底凹所の雌ネジ部を前記ピストンロッドの先端の雄ネジ部にねじ込み、締め付けることによりピストンをピストンロッドに固定したことを特徴とする油圧シリンダ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０００−２８３１１７（Ｐ２０００−２８３１１７Ａ）
【公開日】平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−８６１２３
【出願日】平成１１年３月２９日（１９９９．３．２９）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年３月２９日（１９９９．３．２９）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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