流体圧シリンダのクッション機構
【課題】クッションシールに加わる衝撃が緩和される流体圧シリンダのクッション機構を提供すること。
【解決手段】シリンダチューブ１０に対するピストンロッド３０のストローク端付近でピストンロッド３０を減速させるクッション機構６であって、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときに作動流体の流れを絞るクッションシール７０と、このクッションシール７０を収容する収容溝２５とを備え、この収容溝２５はピストンロッド３０がストローク端付近に来たときにクッションシール７０を支持する溝側面２７を有し、この溝側面２７がピストンロッド３０の中心軸Ｏについて傾斜するテーパ状に形成され、クッションシール７０を支持する溝側面２７の反力が収容溝２５の溝底面側に向かう成分を持つ構成とした。
【解決手段】シリンダチューブ１０に対するピストンロッド３０のストローク端付近でピストンロッド３０を減速させるクッション機構６であって、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときに作動流体の流れを絞るクッションシール７０と、このクッションシール７０を収容する収容溝２５とを備え、この収容溝２５はピストンロッド３０がストローク端付近に来たときにクッションシール７０を支持する溝側面２７を有し、この溝側面２７がピストンロッド３０の中心軸Ｏについて傾斜するテーパ状に形成され、クッションシール７０を支持する溝側面２７の反力が収容溝２５の溝底面側に向かう成分を持つ構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダチューブにおけるピストンロッドのストローク端付近でピストンロッドを減速させる流体圧シリンダのクッション機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば油圧ショベル等に用いられる流体圧シリンダ（油圧シリンダ）にあっては、ピストンロッドのストローク端付近でクッション圧力を発生させてピストンロッドを減速させるクッション機構を備えている。
【０００３】
従来、この種のクッション機構として、ピストンロッドがストローク端付近に来たときに、作動流体を通過させるクッション間隙を画成するクッションベアリング（クッションリング）と、このクッションベアリングに対峙するように介装されるクッションシールとを備えるものがある（特許文献１、２参照）。
【０００４】
このクッション機構は、ピストンロッドがストローク端付近に来たときに、クッションベアリングがヘッド内周面の内側に入ると、クッション間隙が画成され、このクッション間隙が作動流体の流れに付与する抵抗によってクッション圧力が発生する。続いてピストンロッドがストロークするのに伴って、クッションベアリングがクッションシールの内側に入ると、クッションシールが作動流体の流れに付与する抵抗によってさらに大きなクッション圧力が発生する。
【０００５】
このため、クッション間隙が付与する抵抗を小さく設定することが可能となり、クッション間隙を画成するクッションベアリング等の寸法バラツキによってクッション圧力が設定値からズレることを抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３１１０６号公報
【特許文献２】特開２００２−４８１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来のクッション機構にあっては、ピストンロッドがストローク端付近に来て、クッションベアリングがクッションシールに当たるときに、クッションシールに加わる衝撃が大きいと、衝突音が発生したり、クッションシールの偏摩耗を来たす可能性がある。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、クッションシールに加わる衝撃が緩和される流体圧シリンダのクッション機構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】
【０００９】
本発明は、シリンダチューブに対するピストンロッドのストローク端付近でピストンロッドを減速させる流体圧シリンダのクッション機構であって、ピストンロッドがストローク端付近に来たときに作動流体の流れを絞るクッションシールと、このクッションシールを収容する収容溝とを備え、この収容溝はピストンロッドがストローク端付近に来たときにクッションシールを支持する溝側面を有し、この溝側面がピストンロッドの中心軸について傾斜するテーパ状に形成され、クッションシールを支持する溝側面の反力が収容溝の溝底面側に向かう成分を持つ構成とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、ピストンロッドがストローク端付近に来たときに、溝側面に押し付けられるクッションシールが、傾斜した溝側面の反力によって収容溝の溝底面側へと移動するため、クッションシールに加わる衝撃が緩和される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態を示す油圧シリンダの断面図。
【図２】同じく図１の一部を拡大した油圧シリンダの断面図。
【図３】同じくクッションシールの斜視図。
【図４】同じくクッションシールの動作を示す断面図。
【図５】他の実施形態を示す油圧シリンダの断面図。
【図６】同じく図５の一部を拡大した油圧シリンダの断面図。
【図７】同じくクッションシールの動作を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１に示す油圧シリンダ１は、例えば油圧ショベルのアームシリンダとして用いられる。油圧シリンダ１が伸縮作動することにより、油圧ショベルのアームが回動する。
【００１４】
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、このシリンダチューブ１０内にロッド室２とエンド室３を仕切るピストン２０と、このピストン２０に連結されるピストンロッド３０とを備える。ロッド室２とエンド室３は、それぞれ図示しない油圧源（作動流体圧源）に連通し、この油圧源から導かれる作動油圧（作動流体圧）によってピストンロッド３０が中心軸Ｏ方向に移動して伸縮作動する。図１はピストンロッド３０がストローク端付近に来た状態を示している。
【００１５】
なお、作動油としてオイルの代わりに例えば水溶性代替液等の作動流体を用いても良い。
【００１６】
円筒状のシリンダチューブ１０の端部にはシリンダヘッド４０が複数のボルト４１を介して締結される。
【００１７】
シリンダチューブ１０の開口端には、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４０が設けられる。
【００１８】
シリンダヘッド４０は、シリンダ内周面１１に嵌合される円筒状のヘッド嵌合部４２と、シリンダ開口端１６に接するヘッド端面４８とを有する。ヘッド嵌合部４２とシリンダ内周面１１の間にシールリング９が介装され、ロッド室２が密封される。
【００１９】
シリンダヘッド４０の内周には、軸受５５、サブシール５６、メインシール５７、ダストシール５８がそれぞれ介装され、これらがピストンロッド３０のロッド外周面３１に摺接する。軸受５５がロッド外周面３１に摺接することにより、ピストンロッド３０がシリンダチューブ１０の中心軸Ｏ方向に平行移動するように支持される。
【００２０】
シリンダヘッド４０のフランジ面４６には給排口４３が開口し、この給排口４３に油圧源に連通する図示しない油圧配管が接続される。
【００２１】
シリンダヘッド４０の内周には、ヘッド環状溝４５とヘッド内周面４４が形成され、これらとピストンロッド３０との間に給排通路５が画成される。ヘッド環状溝４５に給排口４３の一端が開口される。ヘッド内周面４４は、中心軸Ｏを中心とする円筒面状に形成される。
【００２２】
図１にてピストンロッド３０が下方に移動する油圧シリンダ１の収縮作動時、油圧源から油圧配管を通って供給される加圧作動油が、給排口４３と給排通路５を通ってロッド室２に流入する（図中白抜き矢印参照）。
【００２３】
一方、図２にてピストンロッド３０が上方に移動する油圧シリンダ１の伸張作動時、そのストローク中程では、ロッド室２の作動油が、給排通路５と給排口４３と油圧配管を通って油圧源へと流出する（図中白抜き矢印参照）。
【００２４】
油圧シリンダ１にはピストンロッド３０がストローク端付近に来たときにピストンロッド３０を減速させるクッション機構６が設けられる。
【００２５】
クッション機構６は、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときに画成されるクッション間隙８と、このクッション間隙８に介装されるクッションシール７０とを備える。
【００２６】
ピストンロッド３０には円筒状のクッションベアリング６０が取り付けられる。このクッションベアリング６０は、ピストンロッド３０の端部の外周面に嵌合し、ピストンロッド３０の環状段部３２とピストン２０の上端面２２との間に挟持される。
【００２７】
なお、これに限らず、クッションベアリングがピストンロッド３０に一体形成される構成としてもよい。
【００２８】
また、クッションベアリング６０はピストンロッド３０に間隙を持って嵌合し、クッションベアリング６０がピストンロッド３０の半径方向について移動可能にフローティング支持される構成してもよい。
【００２９】
油圧シリンダ１の伸張作動時に、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときに、クッションベアリング６０がヘッド内周面４４の内側に入ることによって、両者の間にクッション間隙８が画成される。クッションベアリング６０がヘッド内周面４４の内側に入ると、ロッド室２の作動油が、クッション間隙８と給排通路５と油圧配管を通って油圧源へと流出する。このクッション間隙８がロッド室２から給排通路５を通って流出する作動油の流れに抵抗を付与し、ロッド室２の圧力（以下、クッション圧力という）が上昇することにより、ピストンロッド３０を減速する。
【００３０】
クッションベアリング６０は、その外周面としてベアリング外周面６１を有する。このベアリング外周面６１は中心軸Ｏを中心とする円筒面状に形成される。
【００３１】
ベアリング外周面６１の上端部にはベアリング面取り部６２が形成される。ベアリング面取り部６２は、その外径が図にて上方向について次第に縮小するテーパ状に形成される。ベアリング面取り部６２は、ベアリング外周面６１の一部を構成している。
【００３２】
ベアリング外周面６１の外径は、ロッド外周面３１の外径より大きく、かつヘッド内周面４４の内径より小さく形成される。ストローク端付近でクッションベアリング６０がヘッド内周面４４に入ることによって、両者の間にクッション間隙８が画成される。
【００３３】
なお、クッション機構６に要求される減速特性に応じて、ベアリング外周面６１を部分的に削除した割円部（切り欠き）等を形成して、クッション間隙８の流路断面積がピストンロッド３０がストローク端に近づくのにしたがって漸次減少する構成としてもよい。
【００３４】
クッション機構６は、ヘッド内周面４４に開口する収容溝２５と、この収容溝２５に介装されるクッションシール７０とを備える。
【００３５】
ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときに、クッションベアリング６０がヘッド内周面４４の内側に入ってストロークするのに伴って、クッションベアリング６０がクッションシール７０の内側に入ると、クッションシール７０が作動油の流れ付与する抵抗によってさらに大きなクッション圧力が発生する。
【００３６】
ところで、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときに、クッションベアリング６０がクッションシール７０に当たり、クッションシール７０に大きな衝撃が加わると、衝突音が発生したり、クッションシール７０の偏摩耗を来たす可能性がある。
【００３７】
これに対処して、クッション機構６は、クッションベアリング６０がクッションシール７０に当たるときに、クッションシール７０を支持する溝側面２７の反力が収容溝２５の溝底面２６側（溝奥側）に向けられ、クッションシール７０を収容溝２５の溝底面２６側に移動させる構成とする。
【００３８】
ヘッド内周面４４に開口する収容溝２５は、中心軸Ｏを中心とする環状に延びる。
【００３９】
収容溝２５は、平面状の溝底面２６と、クッションシール７０を挟んで対向する平面状の第一、第二の溝側面２７、２８を有する。給排口４３側（反ピストン２０側）に位置する第一の溝側面２７は、中心軸Ｏについて傾斜する円錐面状のテーパ面に形成される。給排口４３と反対側（ピストン２０側）に位置する第二の溝側面２８は中心軸Ｏについて略直交する平面状に形成される。これにより、収容溝２５は、略台形の断面形状を持つ。なお、溝底面２６は、平面状に限らず、曲面状に形成してもよい。
【００４０】
環状のクッションシール７０は、ベアリング外周面６１に略平行に対峙するシール内周面７４と、溝底面２６に略平行に対峙するシール外周面７５と、第一、第二の溝側面２７、２８に略平行に対峙する第一、第二のシール側面７６、７７を有する。反ピストン２０側に位置する第一のシール側面７６は、中心軸Ｏについて傾斜する円錐面状のテーパ面に形成される。ピストン２０側に位置する第二のシール側面７７は、中心軸Ｏについて略直交する平面状に形成される。これにより、クッションシール７０は、略台形の断面形状を持つ。クッションシール７０のシール内周面７４と第二のシール側面７７とが交差する角部にはシール面取り部７９が断面円弧状に形成される。
【００４１】
換言すると、図２に示すように、第一の溝側面２７と第一のシール側面７６は、ヘッド内周面４４に対する交差角度θが、鋭角になるように形成され、それぞれの内周端から外周端にかけてピストン２０から次第に離れる方向（給排口４３に次第に近づく方向））に傾斜する。
【００４２】
油圧シリンダ１の伸張作動時に、ストローク端付近で、給排口４３に向かって移動するクッションベアリング６０のベアリング面取り部６２がクッションシール７０が当たって、クッションシール７０が図にて上方向に押される。このときに、クッションシール７０の第一のシール側面７６が第一の溝側面２７に押し付けられ（図４の（ｂ）参照）、第一のシール側面７６から受ける反力が中心軸Ｏについて径方向外側（ピストンロッド３０の半径方向外側）に向かう成分を持ち、この反力によってクッションシール７０が収容溝２５の溝底面２６側に移動する。
【００４３】
上述したように、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときにベアリング面取り部６２によってクッションシール７０が第一の溝側面２７に押し付けられるが、このときにロッド室２に生じるクッション圧力が第二のシール側面７７に作用し、このクッション圧力によってもクッションシール７０が第一の溝側面２７に押し付けられる。
【００４４】
図３に示すように、環状に延びるクッションシール７０は、シール合口隙間７１を有する。このシール合口隙間７１は、一対の合口端部７２、７３の間に画成される。この合口端部７２、７３は、互いに対向する平面状の端面を有する。
【００４５】
クッションシール７０を収容溝２５に組み付ける際に、クッションシール７０は、シール合口隙間７１を狭めて収容溝２５に嵌め込まれる。クッションシール７０は、収容溝２５に嵌め込まれた自由状態において、その内径がベアリング外周面６１の外径と同等か、もしくはベアリング外周面６１の外径より小さくなるように形成される。
【００４６】
クッションシール７０のピストン２０側に位置してクッション圧力を受ける第二のシール側面７７には、複数（４つ）のスリット７８が形成される。このスリット７８は第二のシール側面７７に対して溝状に窪み、その一端がシール外周面７５に開口し、その他端がシール内周面７４に開口される。複数のスリット７８は、クッションシール７０の周方向について互い略均等な間隔を持つように配置される。
【００４７】
図４の（ａ）〜（ｄ）は、油圧シリンダ１の作動時におけるクッションシール７０の動作を示す断面図である。以下、この動作を説明する。
【００４８】
図４の（ａ）は、ピストンロッド３０がストローク中程付近にある様子を示す。このとき、クッションシール７０は、ピストンロッド３０のロッド外周面３１に対峙し、弾性変形していない自由状態にあり、そのシール内周面７４が収容溝２５から突出している。
【００４９】
図４の（ｂ）は、ピストンロッド３０が図にて上方向に移動する伸張作動時におけるストローク端付近にて、クッションシール７０のシール面取り部７９がクッションベアリング６０のベアリング面取り部６２に当たる様子を示す。このとき、クッションベアリング６０に押されるクッションシール７０は、その第一のシール側面７６が収容溝２５の第一の溝側面２７に押し付けられる。これにより、第一のシール側面７６から受ける反力が中心軸Ｏについて径方向外側に向かう方向に働き、図中矢印で示すように、クッションシール７０が収容溝２５の溝底面２６側に移動する。こうして、クッションシール７０のシール面取り部７９にクッションベアリング６０のベアリング面取り部６２が当たる伸張作動時に、クッションシール７０が外側に拡がる動作が促されることにより、クッションシール７０に加わる衝撃が緩和され、衝突音の発生を抑えられるとともに、クッションシール７０の偏摩耗を抑えられる。
【００５０】
図４の（ｃ）は、クッションシール７０のシール内周面７４がクッションベアリング６０のベアリング外周面６１に摺接して移動する様子を示す。このとき、クッションシール７０がベアリング外周面６１に摺接する一方、合口端部７２、７３の間にシール合口隙間７１が画成されており、ロッド室２からクッション間隙８を通過して給排通路５へと向かう作動油の多くがシール合口隙間７１を通過する。シール合口隙間７１は、この作動油の流れに抵抗を付与するオリフィスとして機能し、この抵抗によってロッド室２のクッション圧力が上昇し、ピストンロッド３０を減速する。
【００５１】
このように、油圧シリンダ１の伸張作動時におけるストローク端付近で、作動油の流れに付与される抵抗が、クッション間隙８とシール合口隙間７１によって段階的に高められ、ピストンロッド３０を円滑に減速する。
【００５２】
このストローク域では、クッション圧力がシール合口隙間７１が付与する抵抗によって支配されるため、クッション間隙８が付与する抵抗を小さく設定することが可能となり、クッション間隙８を画成する部材の寸法バラツキ等によってクッション圧力が設定値からズレることを抑えられる。
【００５３】
また、図４の（ｃ）に示すクッション機構６の作動時にて、ロッド室２のクッション圧力が所定値以上に上昇すると、クッション圧力に押されるクッションシール７０は、その第一のシール側面７６が収容溝２５の第一の溝側面２７に押し付けられ、第一のシール側面７６から受ける反力によってさらに収容溝２５の溝底面２６側へと移動し、シール内周面７４がベアリング外周面６１から離れる。これに伴って、ロッド室２からクッション間隙８を通過して給排通路５へと向かう作動油が、シール合口隙間７１に加えて、クッションシール７０とベアリング外周面６１間の間隙を通過する。これにより、クッション圧力が異常に上昇することを抑えるリリーフ機能が果たされる。
【００５４】
図４の（ｄ）は、ピストンロッド３０がストローク端から収縮方向に移動する様子を示す。この状態において、油圧源から給排口４３に導かれる加圧作動油は、給排口４３→給排通路５→クッション間隙８を通ってロッド室２に流入する。このとき、油圧源から給排口４３に導かれる作動油圧が第一のシール側面７６に作用し、クッションシール７０が収容溝２５内にて図にて下方向に移動し、第二のシール側面７７が第二の溝側面２８に接する。これにより、クッション間隙８を通過する作動油は、図にて矢印で示すように、クッションシール７０の背後に回り込み、スリット７８を通ってクッション間隙８からロッド室２に流入し、ピストンロッド３０が速やかに収縮方向に移動する。こうして、クッションシール７０は、ストローク端付近において、伸長作動時にスリット７８を閉じる一方、収縮作動時にスリット７８を開くチェック機能を果たす。
【００５５】
以上のように本実施形態では、シリンダチューブ１０に対するピストンロッド３０のストローク端付近でピストンロッド３０を減速させる流体圧シリンダ１のクッション機構６であって、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときに作動流体の流れを絞るクッションシール７０と、このクッションシール７０を収容する収容溝２５とを備え、この収容溝２５はピストンロッド３０がストローク端付近に来たときにクッションシール７０を支持する溝側面２７を有し、前記溝側面２７がピストンロッド３０の中心軸Ｏについて傾斜するテーパ状に形成され、クッションシール７０を支持する溝側面２７の反力が収容溝２５の溝底面２６側に向かう成分を持つ構成とした。
【００５６】
上記構成に基づき、ピストンロッド３０がストローク端付近に来てクッションシール７０に対峙する部位（ベアリング面取り部６２）がクッションシール７０に当たるときに、クッションシール７０は、溝側面２７に押し付けられ、傾斜した溝側面２７の反力によって収容溝２５の溝底面２６側へと円滑に移動する。こうして、クッションシール７０はこれに当たる部位（ベアリング面取り部６２）に追従して変位することにより、クッションシール７０に加わる衝撃が緩和され、衝突音の発生を抑えられるとともに、クッションシール７０の偏摩耗を抑えられる。
【００５７】
本実施形態では、クッションシール７０は溝側面２７に支持されるシール側面７６を有し、このシール側面７６は溝側面２７に略平行に対峙するようにテーパ状に傾斜する構成とした。
【００５８】
上記構成に基づき、傾斜したシール側面７６は傾斜した溝側面２７に摺接して収容溝２５の溝底面２６側へと円滑に移動する。
【００５９】
なお、これに限らず、クッションシール７０の溝側面２７に押し付けられる部位（シール側面７６）から突出する環状の突部を形成し、この環状の突部が傾斜した溝側面２７に摺接して収容溝２５の溝底面２６側へと移動する構成としてもよい。
【００６０】
本実施形態では、収容溝２５がシリンダチューブ１０（シリンダヘッド４０）側に設けられ、クッションシール７０がピストンロッド３０側に対峙する構成とし、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときにクッションシール７０を支持する溝側面２７の反力がピストンロッド３０の半径方向外側に向かう成分を持つ構成とした。
【００６１】
上記構成に基づき、ピストンロッド３０側の部位（ベアリング面取り部６２）がクッションシール７０に当たるときに、クッションシール７０は、溝側面２７から付与される反力によってピストンロッド３０の半径方向外側へと円滑に移動する。こうして、クッションシール７０はピストンロッド３０側の部位（ベアリング面取り部６２）に追従して変位することにより、クッションシール７０に加わる衝撃が緩和され、衝突音の発生を抑えられるとともに、クッションシール７０の偏摩耗を抑えられる。
【００６２】
本実施形態では、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときに作動流体を通過させるクッション間隙８が画成され、このクッション間隙８を画成する部位として、ピストンロッド３０が挿通するヘッド内周面４４と、ピストンロッド３０のロッド外周面３１より大きな外径を有するベアリング外周面６１とを備え、ヘッド内周面４４に収容溝２５が開口する構成とした。
【００６３】
上記構成に基づき、ベアリング外周面６１（ベアリング面取り部６２）がクッションシール７０に当たるときに、ベアリング外周面６１によって溝側面２７に押し付けられるクッションシール７０は、傾斜した溝側面２７に摺接して収容溝２５の溝底面２６側へと円滑に移動する。
【００６４】
（第２実施形態）
次に図５〜７に示す他の実施形態を説明する。これは図１〜４の実施形態と基本的に同じ構成を有し、相違する部分のみを説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００６５】
図５に示すように、クッション機構７は、クッションシール８０を収容する収容溝３５がピストンロッド３０のロッド外周面３１に開口するように形成される。収容溝３５は、中心軸Ｏを中心とする環状に延びる。
【００６６】
ピストンロッド３０には、前記実施形態のようにロッド外周面３１から突出するクッションベアリングが設けられない。なお、これに限らず、クッションベアリングを設け、クッションベアリングのベアリング外周面に収容溝３５が開口する構成としてもよい。
【００６７】
図６に示すように、環状の収容溝３５は、略台形の断面形状を持つ。収容溝３５は、平面状の溝底面３６と、クッションシール８０を挟んで対向する第一、第二の溝側面３７、３８を有する。第一の溝側面３７は給排口４３と反対側（ピストン２０側）に位置し、第二の溝側面３８は給排口４３側（ピストン２０と反対側）に位置する。なお、溝底面３６は、平面状に限らず、曲面状に形成してもよい。
【００６８】
環状のクッションシール８０は、略台形の断面形状を持つ。クッションシール８０は、ヘッド内周面４４に略平行に対峙するシール外周面８４と、溝底面３６に略平行に対峙するシール内周面８５と、第一、第二の溝側面３７、３８に略平行に対峙する第一、第二のシール側面８６、８７を有する。
【００６９】
クッションシール８０のシール外周面８４と第一のシール側面８６とが交差する角部にはシール面取り部８９が断面円弧状に形成される。
【００７０】
反ピストン２０側に位置する第二の溝側面３８と第二のシール側面８７は、それぞれ中心軸Ｏについて略直交する平面状に形成され、互いに略平行に対峙する。
【００７１】
ピストン２０側に位置する第一の溝側面３７と第一のシール側面８６は、それぞれ中心軸Ｏについて傾斜する円錐面状のテーパ面に形成され、互いに略平行に対峙する。
【００７２】
第一の溝側面３７と第一のシール側面８６は、それぞれの内周端から外周端にかけてピストン２０から次第に離れる方向（給排口４３に次第に近づく方向））に傾斜する。
【００７３】
換言すると、図６に示すように、第一の溝側面３７と第一のシール側面８６は、ベアリング外周面３１に対する交差角度θが、鋭角になるように傾斜する。
【００７４】
これにより、油圧シリンダ１の伸張作動時に、ストローク端付近で、クッションシール８０がシリンダヘッド４０の角部に形成されたヘッド面取り部４９に当たって押されるときに、クッションシール８０の第一のシール側面８６が第一の溝側面３７に押し付けられ（図７の（ｂ）参照）、第一のシール側面８６から受ける反力が中心軸Ｏについて径方向内側（ピストンロッド３０の半径方向内側）に向かう成分を持ち、この反力によってクッションシール８０が収容溝３５の溝底面３６側に移動する構成とする。
【００７５】
上述したように、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときにベアリング面取り部６２によってクッションシール８０が第一の溝側面３７に押し付けられるが、このときにロッド室２に生じるクッション圧力が第一のシール側面８６に作用し、このクッション圧力が高まることによって第二のシール側面８７が第二の溝側面３８に押し付けられる。
【００７６】
環状に延びるクッションシール８０は、シール合口隙間（図示せず）を有する。クッションシール８０を収容溝３５に組み付ける際に、クッションシール８０は、シール合口隙間７１を拡げて収容溝３５に嵌め込まれる。クッションシール８０は、収容溝３５に嵌め込まれた自由状態において、その外径がヘッド内周面４４の外径と同等か、もしくはヘッド内周面４４の外径より大きくなるように形成される。
【００７７】
クッションシール８０のピストン２０側に位置してクッション圧力を受ける第一のシール側面８６には、複数のスリット８８が形成される。このスリット８８は第二のシール側面８７に対して溝状に窪み、その一端がシール内周面８５に開口し、その他端がシール外周面８４に開口される。
【００７８】
図７の（ａ）〜（ｄ）は、油圧シリンダ１の作動時におけるクッションシール８０の動作を示す断面図である。以下、この動作を説明する。
【００７９】
図７の（ａ）は、ピストンロッド３０がストローク中程付近にある様子を示す。このとき、クッションシール８０は、シリンダチューブ１０の内周面１１に対峙してロッド室２を移動しているため、弾性変形していない自由状態にあり、そのシール外周面８４が収容溝３５から突出している。
【００８０】
図７の（ｂ）は、クッションベアリング６０が図にて上方向に移動してクッションシール８０のシール面取り部８９がシリンダヘッド４０のヘッド面取り部４９に当たる様子を示す。このとき、シリンダヘッド４０に押されるクッションシール８０は、その第一のシール側面８６が収容溝３５の第一の溝側面３７に押し付けられる。これにより、第一のシール側面８６から受ける反力が中心軸Ｏについて径方向内側に向かう方向に働き、図中矢印で示すように、クッションシール８０が収容溝３５の溝底面３６側に移動する。こうして、クッションシール８０のシール面取り部８９にシリンダヘッド４０のヘッド面取り部４９が当たる伸張作動時に、クッションシール８０が内側に縮まる動作が促されることにより、クッションシール８０に加わる衝撃が緩和され、衝突音の発生を抑えられるとともに、クッションシール８０の偏摩耗を抑えられる。
【００８１】
図７の（ｃ）は、クッションシール８０のシール外周面８４がシリンダヘッド４０のヘッド内周面４４に摺接して移動する様子を示す。このときに、クッション圧力によって第二のシール側面８７が第二の溝側面３８に押し付けられる一方、クッションシール８０のシール合口隙間（図示せず）が画成されており、ロッド室２から給排通路５を通過して給排口４３へと向かう作動油の多くがシール合口隙間を通過する。シール合口隙間は、この作動油の流れに大きな抵抗を付与するオリフィスとして機能し、この抵抗によってロッド室２のクッション圧力が上昇し、ピストンロッド３０を減速する。
【００８２】
図７の（ｄ）は、ピストンロッド３０がストローク端から収縮方向に移動する様子を示す。この状態において、油圧源から給排口４３に導かれる加圧作動油は、給排口４３→給排通路５を通ってロッド室２に流入する。このとき、油圧源から給排口４３に導かれる作動油圧が第二のシール側面８７に作用し、クッションシール８０が収容溝３５内にて図にて下方向に移動し、第一のシール側面８６が第一の溝側面３７に接する。これにより、給排通路５を通過する作動油は、図にて矢印で示すように、クッションシール８０の背後に回り込み、スリット８８を通って給排通路５からロッド室２に流入し、ピストンロッド３０が速やかに収縮方向に移動する。こうして、クッションシール８０は、ストローク端付近において、伸長作動時にスリット８８を閉じる一方、収縮作動時にスリット８８を開くチェック機能を果たす。
【００８３】
以上のように本実施形態では、収容溝３５が前記ピストンロッド３０側に設けられ、クッションシール８０がシリンダチューブ１０（ヘッド内周面４４）側に対峙する構成とし、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときにクッションシール８０を支持する溝側面３７の反力がピストンロッド３０の半径方向内側に向かう成分を持つ構成とした。
【００８４】
上記構成に基づき、ピストンロッド３０がストローク端付近に来てシリンダチューブ１０側の部位（シリンダヘッド４０のヘッド面取り部４９）がクッションシール８０に当たるときに、これによって溝側面３７に押し付けられるクッションシール８０は、溝側面３７から付与されるピストンロッド３０の半径方向内側に向かう反力によって傾斜した溝側面３７に摺接して収容溝３５の溝底面３６側へと円滑に移動する。こうして、クッションシール８０はシリンダチューブ１０側の部位（シリンダヘッド４０のヘッド面取り部４９）に追従して変位することにより、クッションシール８０に加わる衝撃が緩和され、衝突音の発生を抑えられるとともに、クッションシール８０の偏摩耗を抑えられる。
【００８５】
なお、本発明は、流体圧シリンダの収縮作動時におけるピストンロッドのストローク端付近でピストンロッドを減速させるクッション機構（図示せず）に適用することもできる。
【００８６】
本発明は上記の実施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。
【符号の説明】
【００８７】
１ 油圧シリンダ（流体圧シリンダ）
５ 給排通路
６、７ クッション機構
８ クッション間隙
１０ シリンダチューブ
１１ シリンダ内周面
２０ ピストン
２２ 上端面
２５、３５ 収容溝
２６、３６ 溝底面
２７、３７ 溝側面
３０ ピストンロッド
３１ ロッド外周面
４０ シリンダヘッド
４３ 給排口
４４ ヘッド内周面
６０ クッションベアリング
６１ ベアリング外周面
６２ ベアリング面取り部
７０、８０ クッションシール
７６、８６ シール側面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダチューブにおけるピストンロッドのストローク端付近でピストンロッドを減速させる流体圧シリンダのクッション機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば油圧ショベル等に用いられる流体圧シリンダ（油圧シリンダ）にあっては、ピストンロッドのストローク端付近でクッション圧力を発生させてピストンロッドを減速させるクッション機構を備えている。
【０００３】
従来、この種のクッション機構として、ピストンロッドがストローク端付近に来たときに、作動流体を通過させるクッション間隙を画成するクッションベアリング（クッションリング）と、このクッションベアリングに対峙するように介装されるクッションシールとを備えるものがある（特許文献１、２参照）。
【０００４】
このクッション機構は、ピストンロッドがストローク端付近に来たときに、クッションベアリングがヘッド内周面の内側に入ると、クッション間隙が画成され、このクッション間隙が作動流体の流れに付与する抵抗によってクッション圧力が発生する。続いてピストンロッドがストロークするのに伴って、クッションベアリングがクッションシールの内側に入ると、クッションシールが作動流体の流れに付与する抵抗によってさらに大きなクッション圧力が発生する。
【０００５】
このため、クッション間隙が付与する抵抗を小さく設定することが可能となり、クッション間隙を画成するクッションベアリング等の寸法バラツキによってクッション圧力が設定値からズレることを抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３１１０６号公報
【特許文献２】特開２００２−４８１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来のクッション機構にあっては、ピストンロッドがストローク端付近に来て、クッションベアリングがクッションシールに当たるときに、クッションシールに加わる衝撃が大きいと、衝突音が発生したり、クッションシールの偏摩耗を来たす可能性がある。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、クッションシールに加わる衝撃が緩和される流体圧シリンダのクッション機構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】
【０００９】
本発明は、シリンダチューブに対するピストンロッドのストローク端付近でピストンロッドを減速させる流体圧シリンダのクッション機構であって、ピストンロッドがストローク端付近に来たときに作動流体の流れを絞るクッションシールと、このクッションシールを収容する収容溝とを備え、この収容溝はピストンロッドがストローク端付近に来たときにクッションシールを支持する溝側面を有し、この溝側面がピストンロッドの中心軸について傾斜するテーパ状に形成され、クッションシールを支持する溝側面の反力が収容溝の溝底面側に向かう成分を持つ構成とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、ピストンロッドがストローク端付近に来たときに、溝側面に押し付けられるクッションシールが、傾斜した溝側面の反力によって収容溝の溝底面側へと移動するため、クッションシールに加わる衝撃が緩和される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態を示す油圧シリンダの断面図。
【図２】同じく図１の一部を拡大した油圧シリンダの断面図。
【図３】同じくクッションシールの斜視図。
【図４】同じくクッションシールの動作を示す断面図。
【図５】他の実施形態を示す油圧シリンダの断面図。
【図６】同じく図５の一部を拡大した油圧シリンダの断面図。
【図７】同じくクッションシールの動作を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１に示す油圧シリンダ１は、例えば油圧ショベルのアームシリンダとして用いられる。油圧シリンダ１が伸縮作動することにより、油圧ショベルのアームが回動する。
【００１４】
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、このシリンダチューブ１０内にロッド室２とエンド室３を仕切るピストン２０と、このピストン２０に連結されるピストンロッド３０とを備える。ロッド室２とエンド室３は、それぞれ図示しない油圧源（作動流体圧源）に連通し、この油圧源から導かれる作動油圧（作動流体圧）によってピストンロッド３０が中心軸Ｏ方向に移動して伸縮作動する。図１はピストンロッド３０がストローク端付近に来た状態を示している。
【００１５】
なお、作動油としてオイルの代わりに例えば水溶性代替液等の作動流体を用いても良い。
【００１６】
円筒状のシリンダチューブ１０の端部にはシリンダヘッド４０が複数のボルト４１を介して締結される。
【００１７】
シリンダチューブ１０の開口端には、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４０が設けられる。
【００１８】
シリンダヘッド４０は、シリンダ内周面１１に嵌合される円筒状のヘッド嵌合部４２と、シリンダ開口端１６に接するヘッド端面４８とを有する。ヘッド嵌合部４２とシリンダ内周面１１の間にシールリング９が介装され、ロッド室２が密封される。
【００１９】
シリンダヘッド４０の内周には、軸受５５、サブシール５６、メインシール５７、ダストシール５８がそれぞれ介装され、これらがピストンロッド３０のロッド外周面３１に摺接する。軸受５５がロッド外周面３１に摺接することにより、ピストンロッド３０がシリンダチューブ１０の中心軸Ｏ方向に平行移動するように支持される。
【００２０】
シリンダヘッド４０のフランジ面４６には給排口４３が開口し、この給排口４３に油圧源に連通する図示しない油圧配管が接続される。
【００２１】
シリンダヘッド４０の内周には、ヘッド環状溝４５とヘッド内周面４４が形成され、これらとピストンロッド３０との間に給排通路５が画成される。ヘッド環状溝４５に給排口４３の一端が開口される。ヘッド内周面４４は、中心軸Ｏを中心とする円筒面状に形成される。
【００２２】
図１にてピストンロッド３０が下方に移動する油圧シリンダ１の収縮作動時、油圧源から油圧配管を通って供給される加圧作動油が、給排口４３と給排通路５を通ってロッド室２に流入する（図中白抜き矢印参照）。
【００２３】
一方、図２にてピストンロッド３０が上方に移動する油圧シリンダ１の伸張作動時、そのストローク中程では、ロッド室２の作動油が、給排通路５と給排口４３と油圧配管を通って油圧源へと流出する（図中白抜き矢印参照）。
【００２４】
油圧シリンダ１にはピストンロッド３０がストローク端付近に来たときにピストンロッド３０を減速させるクッション機構６が設けられる。
【００２５】
クッション機構６は、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときに画成されるクッション間隙８と、このクッション間隙８に介装されるクッションシール７０とを備える。
【００２６】
ピストンロッド３０には円筒状のクッションベアリング６０が取り付けられる。このクッションベアリング６０は、ピストンロッド３０の端部の外周面に嵌合し、ピストンロッド３０の環状段部３２とピストン２０の上端面２２との間に挟持される。
【００２７】
なお、これに限らず、クッションベアリングがピストンロッド３０に一体形成される構成としてもよい。
【００２８】
また、クッションベアリング６０はピストンロッド３０に間隙を持って嵌合し、クッションベアリング６０がピストンロッド３０の半径方向について移動可能にフローティング支持される構成してもよい。
【００２９】
油圧シリンダ１の伸張作動時に、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときに、クッションベアリング６０がヘッド内周面４４の内側に入ることによって、両者の間にクッション間隙８が画成される。クッションベアリング６０がヘッド内周面４４の内側に入ると、ロッド室２の作動油が、クッション間隙８と給排通路５と油圧配管を通って油圧源へと流出する。このクッション間隙８がロッド室２から給排通路５を通って流出する作動油の流れに抵抗を付与し、ロッド室２の圧力（以下、クッション圧力という）が上昇することにより、ピストンロッド３０を減速する。
【００３０】
クッションベアリング６０は、その外周面としてベアリング外周面６１を有する。このベアリング外周面６１は中心軸Ｏを中心とする円筒面状に形成される。
【００３１】
ベアリング外周面６１の上端部にはベアリング面取り部６２が形成される。ベアリング面取り部６２は、その外径が図にて上方向について次第に縮小するテーパ状に形成される。ベアリング面取り部６２は、ベアリング外周面６１の一部を構成している。
【００３２】
ベアリング外周面６１の外径は、ロッド外周面３１の外径より大きく、かつヘッド内周面４４の内径より小さく形成される。ストローク端付近でクッションベアリング６０がヘッド内周面４４に入ることによって、両者の間にクッション間隙８が画成される。
【００３３】
なお、クッション機構６に要求される減速特性に応じて、ベアリング外周面６１を部分的に削除した割円部（切り欠き）等を形成して、クッション間隙８の流路断面積がピストンロッド３０がストローク端に近づくのにしたがって漸次減少する構成としてもよい。
【００３４】
クッション機構６は、ヘッド内周面４４に開口する収容溝２５と、この収容溝２５に介装されるクッションシール７０とを備える。
【００３５】
ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときに、クッションベアリング６０がヘッド内周面４４の内側に入ってストロークするのに伴って、クッションベアリング６０がクッションシール７０の内側に入ると、クッションシール７０が作動油の流れ付与する抵抗によってさらに大きなクッション圧力が発生する。
【００３６】
ところで、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときに、クッションベアリング６０がクッションシール７０に当たり、クッションシール７０に大きな衝撃が加わると、衝突音が発生したり、クッションシール７０の偏摩耗を来たす可能性がある。
【００３７】
これに対処して、クッション機構６は、クッションベアリング６０がクッションシール７０に当たるときに、クッションシール７０を支持する溝側面２７の反力が収容溝２５の溝底面２６側（溝奥側）に向けられ、クッションシール７０を収容溝２５の溝底面２６側に移動させる構成とする。
【００３８】
ヘッド内周面４４に開口する収容溝２５は、中心軸Ｏを中心とする環状に延びる。
【００３９】
収容溝２５は、平面状の溝底面２６と、クッションシール７０を挟んで対向する平面状の第一、第二の溝側面２７、２８を有する。給排口４３側（反ピストン２０側）に位置する第一の溝側面２７は、中心軸Ｏについて傾斜する円錐面状のテーパ面に形成される。給排口４３と反対側（ピストン２０側）に位置する第二の溝側面２８は中心軸Ｏについて略直交する平面状に形成される。これにより、収容溝２５は、略台形の断面形状を持つ。なお、溝底面２６は、平面状に限らず、曲面状に形成してもよい。
【００４０】
環状のクッションシール７０は、ベアリング外周面６１に略平行に対峙するシール内周面７４と、溝底面２６に略平行に対峙するシール外周面７５と、第一、第二の溝側面２７、２８に略平行に対峙する第一、第二のシール側面７６、７７を有する。反ピストン２０側に位置する第一のシール側面７６は、中心軸Ｏについて傾斜する円錐面状のテーパ面に形成される。ピストン２０側に位置する第二のシール側面７７は、中心軸Ｏについて略直交する平面状に形成される。これにより、クッションシール７０は、略台形の断面形状を持つ。クッションシール７０のシール内周面７４と第二のシール側面７７とが交差する角部にはシール面取り部７９が断面円弧状に形成される。
【００４１】
換言すると、図２に示すように、第一の溝側面２７と第一のシール側面７６は、ヘッド内周面４４に対する交差角度θが、鋭角になるように形成され、それぞれの内周端から外周端にかけてピストン２０から次第に離れる方向（給排口４３に次第に近づく方向））に傾斜する。
【００４２】
油圧シリンダ１の伸張作動時に、ストローク端付近で、給排口４３に向かって移動するクッションベアリング６０のベアリング面取り部６２がクッションシール７０が当たって、クッションシール７０が図にて上方向に押される。このときに、クッションシール７０の第一のシール側面７６が第一の溝側面２７に押し付けられ（図４の（ｂ）参照）、第一のシール側面７６から受ける反力が中心軸Ｏについて径方向外側（ピストンロッド３０の半径方向外側）に向かう成分を持ち、この反力によってクッションシール７０が収容溝２５の溝底面２６側に移動する。
【００４３】
上述したように、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときにベアリング面取り部６２によってクッションシール７０が第一の溝側面２７に押し付けられるが、このときにロッド室２に生じるクッション圧力が第二のシール側面７７に作用し、このクッション圧力によってもクッションシール７０が第一の溝側面２７に押し付けられる。
【００４４】
図３に示すように、環状に延びるクッションシール７０は、シール合口隙間７１を有する。このシール合口隙間７１は、一対の合口端部７２、７３の間に画成される。この合口端部７２、７３は、互いに対向する平面状の端面を有する。
【００４５】
クッションシール７０を収容溝２５に組み付ける際に、クッションシール７０は、シール合口隙間７１を狭めて収容溝２５に嵌め込まれる。クッションシール７０は、収容溝２５に嵌め込まれた自由状態において、その内径がベアリング外周面６１の外径と同等か、もしくはベアリング外周面６１の外径より小さくなるように形成される。
【００４６】
クッションシール７０のピストン２０側に位置してクッション圧力を受ける第二のシール側面７７には、複数（４つ）のスリット７８が形成される。このスリット７８は第二のシール側面７７に対して溝状に窪み、その一端がシール外周面７５に開口し、その他端がシール内周面７４に開口される。複数のスリット７８は、クッションシール７０の周方向について互い略均等な間隔を持つように配置される。
【００４７】
図４の（ａ）〜（ｄ）は、油圧シリンダ１の作動時におけるクッションシール７０の動作を示す断面図である。以下、この動作を説明する。
【００４８】
図４の（ａ）は、ピストンロッド３０がストローク中程付近にある様子を示す。このとき、クッションシール７０は、ピストンロッド３０のロッド外周面３１に対峙し、弾性変形していない自由状態にあり、そのシール内周面７４が収容溝２５から突出している。
【００４９】
図４の（ｂ）は、ピストンロッド３０が図にて上方向に移動する伸張作動時におけるストローク端付近にて、クッションシール７０のシール面取り部７９がクッションベアリング６０のベアリング面取り部６２に当たる様子を示す。このとき、クッションベアリング６０に押されるクッションシール７０は、その第一のシール側面７６が収容溝２５の第一の溝側面２７に押し付けられる。これにより、第一のシール側面７６から受ける反力が中心軸Ｏについて径方向外側に向かう方向に働き、図中矢印で示すように、クッションシール７０が収容溝２５の溝底面２６側に移動する。こうして、クッションシール７０のシール面取り部７９にクッションベアリング６０のベアリング面取り部６２が当たる伸張作動時に、クッションシール７０が外側に拡がる動作が促されることにより、クッションシール７０に加わる衝撃が緩和され、衝突音の発生を抑えられるとともに、クッションシール７０の偏摩耗を抑えられる。
【００５０】
図４の（ｃ）は、クッションシール７０のシール内周面７４がクッションベアリング６０のベアリング外周面６１に摺接して移動する様子を示す。このとき、クッションシール７０がベアリング外周面６１に摺接する一方、合口端部７２、７３の間にシール合口隙間７１が画成されており、ロッド室２からクッション間隙８を通過して給排通路５へと向かう作動油の多くがシール合口隙間７１を通過する。シール合口隙間７１は、この作動油の流れに抵抗を付与するオリフィスとして機能し、この抵抗によってロッド室２のクッション圧力が上昇し、ピストンロッド３０を減速する。
【００５１】
このように、油圧シリンダ１の伸張作動時におけるストローク端付近で、作動油の流れに付与される抵抗が、クッション間隙８とシール合口隙間７１によって段階的に高められ、ピストンロッド３０を円滑に減速する。
【００５２】
このストローク域では、クッション圧力がシール合口隙間７１が付与する抵抗によって支配されるため、クッション間隙８が付与する抵抗を小さく設定することが可能となり、クッション間隙８を画成する部材の寸法バラツキ等によってクッション圧力が設定値からズレることを抑えられる。
【００５３】
また、図４の（ｃ）に示すクッション機構６の作動時にて、ロッド室２のクッション圧力が所定値以上に上昇すると、クッション圧力に押されるクッションシール７０は、その第一のシール側面７６が収容溝２５の第一の溝側面２７に押し付けられ、第一のシール側面７６から受ける反力によってさらに収容溝２５の溝底面２６側へと移動し、シール内周面７４がベアリング外周面６１から離れる。これに伴って、ロッド室２からクッション間隙８を通過して給排通路５へと向かう作動油が、シール合口隙間７１に加えて、クッションシール７０とベアリング外周面６１間の間隙を通過する。これにより、クッション圧力が異常に上昇することを抑えるリリーフ機能が果たされる。
【００５４】
図４の（ｄ）は、ピストンロッド３０がストローク端から収縮方向に移動する様子を示す。この状態において、油圧源から給排口４３に導かれる加圧作動油は、給排口４３→給排通路５→クッション間隙８を通ってロッド室２に流入する。このとき、油圧源から給排口４３に導かれる作動油圧が第一のシール側面７６に作用し、クッションシール７０が収容溝２５内にて図にて下方向に移動し、第二のシール側面７７が第二の溝側面２８に接する。これにより、クッション間隙８を通過する作動油は、図にて矢印で示すように、クッションシール７０の背後に回り込み、スリット７８を通ってクッション間隙８からロッド室２に流入し、ピストンロッド３０が速やかに収縮方向に移動する。こうして、クッションシール７０は、ストローク端付近において、伸長作動時にスリット７８を閉じる一方、収縮作動時にスリット７８を開くチェック機能を果たす。
【００５５】
以上のように本実施形態では、シリンダチューブ１０に対するピストンロッド３０のストローク端付近でピストンロッド３０を減速させる流体圧シリンダ１のクッション機構６であって、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときに作動流体の流れを絞るクッションシール７０と、このクッションシール７０を収容する収容溝２５とを備え、この収容溝２５はピストンロッド３０がストローク端付近に来たときにクッションシール７０を支持する溝側面２７を有し、前記溝側面２７がピストンロッド３０の中心軸Ｏについて傾斜するテーパ状に形成され、クッションシール７０を支持する溝側面２７の反力が収容溝２５の溝底面２６側に向かう成分を持つ構成とした。
【００５６】
上記構成に基づき、ピストンロッド３０がストローク端付近に来てクッションシール７０に対峙する部位（ベアリング面取り部６２）がクッションシール７０に当たるときに、クッションシール７０は、溝側面２７に押し付けられ、傾斜した溝側面２７の反力によって収容溝２５の溝底面２６側へと円滑に移動する。こうして、クッションシール７０はこれに当たる部位（ベアリング面取り部６２）に追従して変位することにより、クッションシール７０に加わる衝撃が緩和され、衝突音の発生を抑えられるとともに、クッションシール７０の偏摩耗を抑えられる。
【００５７】
本実施形態では、クッションシール７０は溝側面２７に支持されるシール側面７６を有し、このシール側面７６は溝側面２７に略平行に対峙するようにテーパ状に傾斜する構成とした。
【００５８】
上記構成に基づき、傾斜したシール側面７６は傾斜した溝側面２７に摺接して収容溝２５の溝底面２６側へと円滑に移動する。
【００５９】
なお、これに限らず、クッションシール７０の溝側面２７に押し付けられる部位（シール側面７６）から突出する環状の突部を形成し、この環状の突部が傾斜した溝側面２７に摺接して収容溝２５の溝底面２６側へと移動する構成としてもよい。
【００６０】
本実施形態では、収容溝２５がシリンダチューブ１０（シリンダヘッド４０）側に設けられ、クッションシール７０がピストンロッド３０側に対峙する構成とし、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときにクッションシール７０を支持する溝側面２７の反力がピストンロッド３０の半径方向外側に向かう成分を持つ構成とした。
【００６１】
上記構成に基づき、ピストンロッド３０側の部位（ベアリング面取り部６２）がクッションシール７０に当たるときに、クッションシール７０は、溝側面２７から付与される反力によってピストンロッド３０の半径方向外側へと円滑に移動する。こうして、クッションシール７０はピストンロッド３０側の部位（ベアリング面取り部６２）に追従して変位することにより、クッションシール７０に加わる衝撃が緩和され、衝突音の発生を抑えられるとともに、クッションシール７０の偏摩耗を抑えられる。
【００６２】
本実施形態では、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときに作動流体を通過させるクッション間隙８が画成され、このクッション間隙８を画成する部位として、ピストンロッド３０が挿通するヘッド内周面４４と、ピストンロッド３０のロッド外周面３１より大きな外径を有するベアリング外周面６１とを備え、ヘッド内周面４４に収容溝２５が開口する構成とした。
【００６３】
上記構成に基づき、ベアリング外周面６１（ベアリング面取り部６２）がクッションシール７０に当たるときに、ベアリング外周面６１によって溝側面２７に押し付けられるクッションシール７０は、傾斜した溝側面２７に摺接して収容溝２５の溝底面２６側へと円滑に移動する。
【００６４】
（第２実施形態）
次に図５〜７に示す他の実施形態を説明する。これは図１〜４の実施形態と基本的に同じ構成を有し、相違する部分のみを説明する。なお、前記実施形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００６５】
図５に示すように、クッション機構７は、クッションシール８０を収容する収容溝３５がピストンロッド３０のロッド外周面３１に開口するように形成される。収容溝３５は、中心軸Ｏを中心とする環状に延びる。
【００６６】
ピストンロッド３０には、前記実施形態のようにロッド外周面３１から突出するクッションベアリングが設けられない。なお、これに限らず、クッションベアリングを設け、クッションベアリングのベアリング外周面に収容溝３５が開口する構成としてもよい。
【００６７】
図６に示すように、環状の収容溝３５は、略台形の断面形状を持つ。収容溝３５は、平面状の溝底面３６と、クッションシール８０を挟んで対向する第一、第二の溝側面３７、３８を有する。第一の溝側面３７は給排口４３と反対側（ピストン２０側）に位置し、第二の溝側面３８は給排口４３側（ピストン２０と反対側）に位置する。なお、溝底面３６は、平面状に限らず、曲面状に形成してもよい。
【００６８】
環状のクッションシール８０は、略台形の断面形状を持つ。クッションシール８０は、ヘッド内周面４４に略平行に対峙するシール外周面８４と、溝底面３６に略平行に対峙するシール内周面８５と、第一、第二の溝側面３７、３８に略平行に対峙する第一、第二のシール側面８６、８７を有する。
【００６９】
クッションシール８０のシール外周面８４と第一のシール側面８６とが交差する角部にはシール面取り部８９が断面円弧状に形成される。
【００７０】
反ピストン２０側に位置する第二の溝側面３８と第二のシール側面８７は、それぞれ中心軸Ｏについて略直交する平面状に形成され、互いに略平行に対峙する。
【００７１】
ピストン２０側に位置する第一の溝側面３７と第一のシール側面８６は、それぞれ中心軸Ｏについて傾斜する円錐面状のテーパ面に形成され、互いに略平行に対峙する。
【００７２】
第一の溝側面３７と第一のシール側面８６は、それぞれの内周端から外周端にかけてピストン２０から次第に離れる方向（給排口４３に次第に近づく方向））に傾斜する。
【００７３】
換言すると、図６に示すように、第一の溝側面３７と第一のシール側面８６は、ベアリング外周面３１に対する交差角度θが、鋭角になるように傾斜する。
【００７４】
これにより、油圧シリンダ１の伸張作動時に、ストローク端付近で、クッションシール８０がシリンダヘッド４０の角部に形成されたヘッド面取り部４９に当たって押されるときに、クッションシール８０の第一のシール側面８６が第一の溝側面３７に押し付けられ（図７の（ｂ）参照）、第一のシール側面８６から受ける反力が中心軸Ｏについて径方向内側（ピストンロッド３０の半径方向内側）に向かう成分を持ち、この反力によってクッションシール８０が収容溝３５の溝底面３６側に移動する構成とする。
【００７５】
上述したように、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときにベアリング面取り部６２によってクッションシール８０が第一の溝側面３７に押し付けられるが、このときにロッド室２に生じるクッション圧力が第一のシール側面８６に作用し、このクッション圧力が高まることによって第二のシール側面８７が第二の溝側面３８に押し付けられる。
【００７６】
環状に延びるクッションシール８０は、シール合口隙間（図示せず）を有する。クッションシール８０を収容溝３５に組み付ける際に、クッションシール８０は、シール合口隙間７１を拡げて収容溝３５に嵌め込まれる。クッションシール８０は、収容溝３５に嵌め込まれた自由状態において、その外径がヘッド内周面４４の外径と同等か、もしくはヘッド内周面４４の外径より大きくなるように形成される。
【００７７】
クッションシール８０のピストン２０側に位置してクッション圧力を受ける第一のシール側面８６には、複数のスリット８８が形成される。このスリット８８は第二のシール側面８７に対して溝状に窪み、その一端がシール内周面８５に開口し、その他端がシール外周面８４に開口される。
【００７８】
図７の（ａ）〜（ｄ）は、油圧シリンダ１の作動時におけるクッションシール８０の動作を示す断面図である。以下、この動作を説明する。
【００７９】
図７の（ａ）は、ピストンロッド３０がストローク中程付近にある様子を示す。このとき、クッションシール８０は、シリンダチューブ１０の内周面１１に対峙してロッド室２を移動しているため、弾性変形していない自由状態にあり、そのシール外周面８４が収容溝３５から突出している。
【００８０】
図７の（ｂ）は、クッションベアリング６０が図にて上方向に移動してクッションシール８０のシール面取り部８９がシリンダヘッド４０のヘッド面取り部４９に当たる様子を示す。このとき、シリンダヘッド４０に押されるクッションシール８０は、その第一のシール側面８６が収容溝３５の第一の溝側面３７に押し付けられる。これにより、第一のシール側面８６から受ける反力が中心軸Ｏについて径方向内側に向かう方向に働き、図中矢印で示すように、クッションシール８０が収容溝３５の溝底面３６側に移動する。こうして、クッションシール８０のシール面取り部８９にシリンダヘッド４０のヘッド面取り部４９が当たる伸張作動時に、クッションシール８０が内側に縮まる動作が促されることにより、クッションシール８０に加わる衝撃が緩和され、衝突音の発生を抑えられるとともに、クッションシール８０の偏摩耗を抑えられる。
【００８１】
図７の（ｃ）は、クッションシール８０のシール外周面８４がシリンダヘッド４０のヘッド内周面４４に摺接して移動する様子を示す。このときに、クッション圧力によって第二のシール側面８７が第二の溝側面３８に押し付けられる一方、クッションシール８０のシール合口隙間（図示せず）が画成されており、ロッド室２から給排通路５を通過して給排口４３へと向かう作動油の多くがシール合口隙間を通過する。シール合口隙間は、この作動油の流れに大きな抵抗を付与するオリフィスとして機能し、この抵抗によってロッド室２のクッション圧力が上昇し、ピストンロッド３０を減速する。
【００８２】
図７の（ｄ）は、ピストンロッド３０がストローク端から収縮方向に移動する様子を示す。この状態において、油圧源から給排口４３に導かれる加圧作動油は、給排口４３→給排通路５を通ってロッド室２に流入する。このとき、油圧源から給排口４３に導かれる作動油圧が第二のシール側面８７に作用し、クッションシール８０が収容溝３５内にて図にて下方向に移動し、第一のシール側面８６が第一の溝側面３７に接する。これにより、給排通路５を通過する作動油は、図にて矢印で示すように、クッションシール８０の背後に回り込み、スリット８８を通って給排通路５からロッド室２に流入し、ピストンロッド３０が速やかに収縮方向に移動する。こうして、クッションシール８０は、ストローク端付近において、伸長作動時にスリット８８を閉じる一方、収縮作動時にスリット８８を開くチェック機能を果たす。
【００８３】
以上のように本実施形態では、収容溝３５が前記ピストンロッド３０側に設けられ、クッションシール８０がシリンダチューブ１０（ヘッド内周面４４）側に対峙する構成とし、ピストンロッド３０がストローク端付近に来たときにクッションシール８０を支持する溝側面３７の反力がピストンロッド３０の半径方向内側に向かう成分を持つ構成とした。
【００８４】
上記構成に基づき、ピストンロッド３０がストローク端付近に来てシリンダチューブ１０側の部位（シリンダヘッド４０のヘッド面取り部４９）がクッションシール８０に当たるときに、これによって溝側面３７に押し付けられるクッションシール８０は、溝側面３７から付与されるピストンロッド３０の半径方向内側に向かう反力によって傾斜した溝側面３７に摺接して収容溝３５の溝底面３６側へと円滑に移動する。こうして、クッションシール８０はシリンダチューブ１０側の部位（シリンダヘッド４０のヘッド面取り部４９）に追従して変位することにより、クッションシール８０に加わる衝撃が緩和され、衝突音の発生を抑えられるとともに、クッションシール８０の偏摩耗を抑えられる。
【００８５】
なお、本発明は、流体圧シリンダの収縮作動時におけるピストンロッドのストローク端付近でピストンロッドを減速させるクッション機構（図示せず）に適用することもできる。
【００８６】
本発明は上記の実施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。
【符号の説明】
【００８７】
１ 油圧シリンダ（流体圧シリンダ）
５ 給排通路
６、７ クッション機構
８ クッション間隙
１０ シリンダチューブ
１１ シリンダ内周面
２０ ピストン
２２ 上端面
２５、３５ 収容溝
２６、３６ 溝底面
２７、３７ 溝側面
３０ ピストンロッド
３１ ロッド外周面
４０ シリンダヘッド
４３ 給排口
４４ ヘッド内周面
６０ クッションベアリング
６１ ベアリング外周面
６２ ベアリング面取り部
７０、８０ クッションシール
７６、８６ シール側面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダチューブに対するピストンロッドのストローク端付近で前記ピストンロッドを減速させる流体圧シリンダのクッション機構であって、
前記ピストンロッドがストローク端付近に来たときに作動流体の流れを絞るクッションシールと、
前記クッションシールを収容する収容溝とを備え、
前記収容溝は前記ピストンロッドがストローク端付近に来たときに前記クッションシールを支持する溝側面を有し、
前記溝側面が前記ピストンロッドの中心軸について傾斜するテーパ状に形成され、
前記クッションシールを支持する前記溝側面の反力が前記収容溝の溝底面側に向かう成分を持つ構成としたことを特徴とする流体圧シリンダのクッション機構。
【請求項２】
前記クッションシールは前記溝側面に支持されるシール側面を有し、
前記シール側面は前記溝側面に略平行に対峙するようにテーパ状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダのクッション機構。
【請求項３】
前記収容溝が前記シリンダチューブ側に設けられ、
前記クッションシールが前記ピストンロッド側に対峙する構成とし、
前記ピストンロッドがストローク端付近に来たときに前記クッションシールを支持する前記溝側面の反力が前記ピストンロッドの半径方向外側に向かう成分を持つ構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の流体圧シリンダのクッション機構。
【請求項４】
前記収容溝が前記ピストンロッド側に設けられ、
前記クッションシールが前記シリンダチューブ側に対峙する構成とし、
前記ピストンロッドがストローク端付近に来たときに前記クッションシールを支持する前記溝側面の反力が前記ピストンロッドの半径方向内側に向かう成分を持つ構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の流体圧シリンダのクッション機構。
【請求項１】
シリンダチューブに対するピストンロッドのストローク端付近で前記ピストンロッドを減速させる流体圧シリンダのクッション機構であって、
前記ピストンロッドがストローク端付近に来たときに作動流体の流れを絞るクッションシールと、
前記クッションシールを収容する収容溝とを備え、
前記収容溝は前記ピストンロッドがストローク端付近に来たときに前記クッションシールを支持する溝側面を有し、
前記溝側面が前記ピストンロッドの中心軸について傾斜するテーパ状に形成され、
前記クッションシールを支持する前記溝側面の反力が前記収容溝の溝底面側に向かう成分を持つ構成としたことを特徴とする流体圧シリンダのクッション機構。
【請求項２】
前記クッションシールは前記溝側面に支持されるシール側面を有し、
前記シール側面は前記溝側面に略平行に対峙するようにテーパ状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダのクッション機構。
【請求項３】
前記収容溝が前記シリンダチューブ側に設けられ、
前記クッションシールが前記ピストンロッド側に対峙する構成とし、
前記ピストンロッドがストローク端付近に来たときに前記クッションシールを支持する前記溝側面の反力が前記ピストンロッドの半径方向外側に向かう成分を持つ構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の流体圧シリンダのクッション機構。
【請求項４】
前記収容溝が前記ピストンロッド側に設けられ、
前記クッションシールが前記シリンダチューブ側に対峙する構成とし、
前記ピストンロッドがストローク端付近に来たときに前記クッションシールを支持する前記溝側面の反力が前記ピストンロッドの半径方向内側に向かう成分を持つ構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の流体圧シリンダのクッション機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９３７５２（Ｐ２０１２−１９３７５２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６０６７（Ｐ２０１１−５６０６７）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
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