JP2019183931A - 流体圧シリンダ - Google Patents

Abstract

【課題】流体圧シリンダの耐久性を向上させる。【解決手段】水圧シリンダ１００は、シリンダチューブ１０内をロッド側室１及びボトム側室２に区画するピストン３０と、ピストン３０に連結されシリンダチューブ１０に挿入されるピストンロッド２０と、ピストンロッド２０を摺動自在に支持するシリンダヘッド４０と、シリンダヘッド４０に設けられ、シリンダヘッド４０の内周とピストンロッド２０の外周との間の環状隙間３を封止するシール部材４６と、ストローク端付近までピストン３０が移動するとロッド側室１から水が導かれる圧力室５２を有し、圧力室５２に水が導かれることによりロッド側室１の圧力上昇を抑制する抑制機構５０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、流体圧シリンダに関するものである。

特許文献１には、シリンダチューブと、シリンダチューブの伸び側端部に設けられたロッドカバーと、ロッドカバーを貫通してシリンダチューブに摺動自在に挿入されたピストンロッドと、を備える流体圧シリンダが開示されている。特許文献１の流体圧シリンダでは、ロッドカバーとピストンロッドの間の隙間を封止するシール部材が設けられる。

特開２０１４−１５２８１９号公報

このような流体圧シリンダは、ピストンがロッドカバーに当接するストローク端まで、ストロークすることが可能である。しかしながら、ピストンがストローク端付近までストロークすると、シール部材とピストンとの間に圧力がこもり、シール部材に高圧が作用するおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、流体圧シリンダの耐久性を向上させることを目的とする。

第１の発明は、流体圧シリンダであって、シリンダチューブと、シリンダチューブ内を第１流体圧室及び第２流体圧室に区画するピストンと、ピストンに連結されシリンダチューブに挿入されるピストンロッドと、シリンダチューブに設けられ、ピストンロッドを摺動自在に支持する支持部と、支持部に設けられ、支持部の内周とピストンロッドの外周との間の隙間を封止して隙間を通じた第１流体圧室からの作動流体の漏れを防止するシール部材と、第１流体圧室が収縮する方向へのストローク端付近までピストンが移動すると第１流体圧室から作動流体が導かれる圧力室を有し、圧力室に作動流体が導かれることにより第１流体圧室の圧力上昇を抑制する抑制機構と、を備えることを特徴とする。

第１の発明では、第１流体圧室が収縮する方向のストローク端付近において、第１流体圧室の作動流体が抑制機構の圧力室に導かれる。これにより、ストローク端付近までピストンが移動した際、第１流体圧室の圧力上昇が抑制され、シール部材とピストンとの間において圧力のこもりを抑制できる。

第２の発明は、抑制機構が、ハウジングと、ハウジング内に移動自在に設けられる移動部材と、を有し、圧力室は、第１流体圧室と常時連通し、移動部材は、ハウジングの内部を圧力室と当該圧力室の容積が小さくなる方向に移動部材を付勢する付勢室とに区画し、抑制機構は、ピストンがストローク端付近まで移動して第１流体圧室の圧力が所定の圧力に達すると、第１流体圧室の圧力によって付勢室の付勢力に抗して移動部材が移動し、圧力室の容積が増加することにより第１流体圧室の圧力上昇を抑制することを特徴とする。

第２の発明では、ストローク端付近において、第１流体圧室の圧力が所定の圧力に達すると移動部材が移動して、第１流体圧室の作動流体が抑制機構の圧力室に導かれる。これにより、ストローク端付近までピストンが移動した際、第１流体圧室の圧力上昇が抑制される。

第３の発明は、抑制機構が、圧力室と第１流体圧室との連通と遮断とを切り換える開閉弁をさらに有し、開閉弁は、弁体と、圧力室と第１流体圧室との連通が遮断されるように弁体を付勢する付勢部材と、を有して、ピストンがストローク端付近まで移動すると開弁して第１流体圧室と圧力室とを連通することを特徴とする。

第４の発明は、開閉弁が、第１流体圧室の圧力が所定の圧力に達すると、第１流体圧室の圧力によって弁体が付勢部材の付勢力に抗して移動することにより開弁することを特徴とする。

第４の発明では、ストローク端付近において、第１流体圧室の圧力が所定の圧力に達すると弁体が移動して第１流体圧室と圧力室とが連通する。これにより、第１流体圧室の作動流体が抑制機構の圧力室に導かれ、ストローク端付近までピストンが移動した際の第１流体圧室の圧力上昇が抑制される。

第５の発明は、開閉弁が、ピストンがストローク端付近まで移動すると、ピストンによって弁体が付勢部材の付勢力に抗して押圧されることにより開弁することを特徴とする。

第５の発明では、ピストンがストローク端付近まで移動すると、ピストンによって開閉弁が開弁され、第１流体圧室と圧力室とが連通する。これにより、第１流体圧室の作動流体が抑制機構の圧力室に導かれ、ストローク端付近までピストンが移動した際の第１流体圧室の圧力上昇が抑制される。また、開閉弁は、第１流体圧室の圧力により開閉されるものではないため、開閉弁の作動と流体圧シリンダの作動とが互いに影響することがなく、開閉弁及び流体圧シリンダの作動を安定させることができる。

本発明によれば、流体圧シリンダの耐久性が向上する。

本発明の第１実施形態に係る水圧シリンダを示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る水圧シリンダを示す断面図であり、伸長方向のストローク端に位置する状態を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る水圧シリンダを示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る水圧シリンダを示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る水圧シリンダを示す断面図であり、伸長方向のストローク端に位置する状態を示す図である。 本発明の第３実施形態の変形例に係る水圧シリンダを示す断面図である。 本発明の第３実施形態の変形例に係る水圧シリンダを示す断面図であり、伸長方向のストローク端に位置する状態を示す図である。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る流体圧シリンダについて説明する。以下では、流体圧シリンダが水を作動流体として駆動する水圧シリンダ１００である場合について説明する。

水圧シリンダ１００は、図１に示すように、筒状のシリンダチューブ１０と、シリンダチューブ１０の内周面に沿って摺動するピストン３０と、ピストン３０に連結されシリンダチューブ１０に挿入されるピストンロッド２０と、を備える。

シリンダチューブ１０の内部は、ピストン３０によって第１流体圧室としてのロッド側室１と第２流体圧室としてのボトム側室２とに仕切られる。水圧シリンダ１００は、水圧源（作動流体圧源）からロッド側室１またはボトム側室２に導かれる水圧によって伸縮作動する。

ピストンロッド２０は、基端がピストン３０に連結され、先端がシリンダチューブ１０の端部から突出する。ピストンロッド２０は、基端がピストン３０に直接螺合して、ピストン３０に連結される。

ピストン３０の外周には、シリンダチューブ１０の内周とピストン３０の外周との間を封止するピストンシール３０Ａが設けられる。これにより、シリンダチューブ１０の内周とピストン３０の外周との間を通じたロッド側室１とボトム側室２との連通が遮断される。

シリンダチューブ１０の開口端には、ピストンロッド２０を摺動自在に支持する円筒状の支持部としてのシリンダヘッド４０が設けられる。シリンダヘッド４０は、複数のボルト（図示省略）を介してシリンダチューブ１０に締結される。ピストンロッド２０は、シリンダヘッド４０を挿通する。

シリンダヘッド４０は、シリンダチューブ１０の内周面に嵌合する嵌合部４１と、嵌合部４１からシリンダチューブ１０の内部へ向けて突出する突出部４２と、を有する。突出部４２の外径は、嵌合部４１の外径（シリンダチューブ１０の内径）よりも小さく形成される。よって、突出部４２の外周とシリンダチューブ１０の内周との間には、ロッド側室１の一部を構成する環状の内部空間Ｓが形成される。

シリンダヘッド４０には、伸長方向（ロッド側室１が収縮するストローク方向）へ移動するピストン３０が当接する当接部が設けられる。具体的には、当接部は、ピストン３０に対向する突出部４２の端面（以下、「当接面４２Ａ」と称する。）である。ピストン３０が当接面４２Ａに当接することで、水圧シリンダ１００の伸長方向へのストローク端が規定される（図２参照）。

シリンダヘッド４０の内周には、ブッシュ４５、シール部材４６、及びダストシール４７が介装される。

ブッシュ４５がピストンロッド２０の外周面に摺接することにより、ピストンロッド２０がシリンダチューブ１０の軸方向に移動するように支持される。

シール部材４６は、ピストンロッド２０の外周面とシリンダヘッド４０の内周面との間の隙間（以下、「環状隙間３」と称する。）を封止して、ロッド側室１から環状隙間３を通じて外部へ水が漏れることを防止する。なお、図示は省略するが、シール部材４６やダストシール４７以外にも、ピストンロッド２０とシリンダヘッド４０の間を封止するシールが設けられてもよい。本実施形態におけるシール部材４６とは、最もロッド側室１に近い位置に配置されるシールをいうものであり、環状隙間３を通じてロッド側室１の圧力を直接受けるものである。

環状隙間３は、シリンダヘッド４０の突出部４２に径方向に延びて形成される圧抜き孔４２Ｂによって、内部空間Ｓに連通する。圧抜き孔４２Ｂは、シール部材４６、より具体的にはブッシュ４５よりも基端側（図１中下側）において、環状隙間３に開口する。圧抜き孔４２Ｂにより、環状隙間３内の圧力のこもりが防止される。

ダストシール４７は、シール部材４６よりも、ピストンロッド２０の先端側（図１中上側）に設けられる。ダストシール４７は、シール部材４６と同様に、ピストンロッド２０の外周面とシリンダヘッド４０の内周面との間の環状隙間３を封止して、外部からシリンダチューブ１０内へのダストの侵入を防止する。

シリンダチューブ１０には、ロッド側室１に連通する給排口（図示省略）と、ボトム側室２に連通する給排口（図示省略）と、が形成される。ロッド側室１に連通する給排口は、シリンダチューブ１０とシリンダヘッド４０の突出部４２との間の内部空間Ｓに開口する。この給排口を通じて、ロッド側室１に作動油が給排される。

また、水圧シリンダ１００は、ピストン３０がシリンダヘッド４０の当接面４２Ａに当接する際のロッド側室１の圧力上昇を抑制する抑制機構５０をさらに備える。

抑制機構５０は、シリンダチューブ１０の外周に取り付けられるハウジング５１と、ハウジング５１内に移動自在に設けられる移動部材としてのフリーピストン５５と、を有する。

ハウジング５１は、連結部材５８を介してシリンダチューブ１０の外周に取り付けられる。ハウジング５１には、フリーピストン５５が収容される収容穴５１Ａと、シリンダチューブ１０に設けられる連通ポート１０Ａを通じてロッド側室１と収容穴５１Ａ（具体的には、後述する圧力室５２）とを連通する連通路５４と、が形成される。連通ポート１０Ａは、ロッド側室１の一部である内部空間Ｓに開口する。連結部材５８には、連通路５４の一部を構成する貫通孔５８Ａが形成される。

フリーピストン５５は、収容穴５１Ａの内周面に摺接する。フリーピストン５５の外周には、収容穴５１Ａの内周面との間の隙間を封止する封止部材としてのＯリング５５Ａが設けられる。収容穴５１Ａの内部は、フリーピストン５５によって、ロッド側室１に連通する圧力室５２と、圧力室５２の容積が収縮する方向にフリーピストン５５を付勢する付勢室５３と、に区画される。

圧力室５２は、ハウジング５１の連通路５４及びシリンダチューブ１０の連通ポート１０Ａを通じてロッド側室１と常時連通する。

付勢室５３の内部には、コイルスプリング５６が設けられる。コイルスプリング５６は、フリーピストン５５と収容穴５１Ａの底部との間で圧縮されて設けられる。これにより、コイルスプリング５６は、圧力室５２の容積が収縮する方向へフリーピストン５５を常時付勢する。なお、収容穴５１Ａの底部には、付勢室５３と外部とを連通する呼吸穴５１Ｂが形成され、付勢室５３は呼吸穴５１Ｂを通じて大気開放される。

付勢室５３が発揮する付勢力、つまり、コイルスプリング５６の付勢力は、水圧シリンダ１００に応じて定められる最大使用圧力がロッド側室１に導かれた場合であっても、圧力室５２が拡張する方向へフリーピストン５５が移動しないように設定される。つまり、使用圧力範囲内で水圧シリンダ１００が使用される限り、図１に示すようにフリーピストン５５は収容穴５１Ａの端面に当接する状態が維持され、圧力室５２の容積は最小となる。

次に、水圧シリンダ１００の作用について説明する。

ロッド側室１に水圧源が連通し、ボトム側室２にタンク（図示省略）が連通すると、ロッド側室１に水が供給され、ボトム側室２内の水はタンクに排出される。このため、水圧シリンダ１００は収縮作動する。

ボトム側室２に水圧源が連通し、ロッド側室１にタンクが連通すると、ボトム側室２に水が供給され、ロッド側室１内の水はタンクに排出される。このため、水圧シリンダ１００は伸長作動する。水圧シリンダ１００は、図２に示すように、ピストン３０が当接面４２Ａに当接するまで、伸長方向へストローク可能である。

ここで、一般に、ピストンが当接面に当接すると、ピストンロッドの外周面とシリンダヘッドの内周面との間の環状隙間は、ピストンによって、ロッド側室を通じた給排口との連通が遮断される。このため、環状隙間には、圧力のこもりが生じるおそれがある。本実施形態では、圧力のこもりを防止するためにシリンダヘッド４０に圧抜き孔４２Ｂが形成されるものの、特に非圧縮性であって粘性が低い水を作動流体とする水圧シリンダ１００では、圧力を効果的に抜くことができないことがある。よって、ピストンと当接面とが当接する際には、ロッド側室及び環状隙間内の圧力は、水圧シリンダの作動で使用される通常の使用圧力範囲外となる高い圧力まで上昇するおそれがある。この結果、シール部材とピストンによって環状隙間内に高い圧力が閉じ込められ、シール部材に高圧が作用してシール部材の耐久性が低下する。

これに対し、水圧シリンダ１００では、ピストン３０と当接面４２Ａとが当接するストローク端付近において、抑制機構５０により圧力上昇が抑制（緩和）される。以下、抑制機構５０の作用について説明する。

水圧シリンダ１００が伸長作動する際、ロッド側室１はタンクに連通するため、ロッド側室１が相対的に低圧であるタンク圧になる。水圧シリンダ１００が収縮作動する際には、ロッド側室１には通常の使用圧力範囲内であってタンク圧よりも高圧の水が供給される。このような水圧シリンダ１００の作動中では、フリーピストン５５は、付勢室５３の付勢力により収容穴５１Ａの端面に押し付けられており、ほとんど移動しない（図１参照）。この状態では、圧力室５２の容積は最小となる。

水圧シリンダ１００の伸長作動において、当接面４２Ａに当接するストローク端付近までピストン３０が移動し、ロッド側室１の圧力が通常の使用圧力範囲外まで上昇すると、この圧力を受けるフリーピストン５５がコイルスプリング５６の付勢力に抗して移動する（図２参照）。この結果、抑制機構５０の圧力室５２が拡張し、ロッド側室１から圧力室５２に水が導かれる。このように、圧力室５２に連通するロッド側室１の容積が見かけ上増加するため、その分ロッド側室１の圧力の上昇が抑制される。つまり、本実施形態における抑制機構５０は、水圧シリンダ１００の最大使用圧力以上の圧力を蓄圧するアキュムレータとして機能する。

このように、抑制機構５０は、ロッド側室１の圧力が水圧シリンダ１００の最大使用圧力よりも大きい所定の圧力（以下、「作動圧力」と称する。）になると作動する。抑制機構５０によってピストン３０と当接面４２Ａとが当接する際のロッド側室１の圧力上昇が緩和されるため、ピストンロッド２０とシリンダヘッド４０との間の環状隙間３に閉じ込められる圧力も低下する。したがって、シール部材４６に高圧が作用することが抑制されて、シール部材４６の耐久性を向上させることができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。以下のような変形例も本発明の範囲内であり、以下の変形例と上記実施形態の各構成とを組み合わせたり、以下の変形例と後述の他の実施形態及びその変形例と組み合わせたり、以下の変形例同士を組み合わせたりすることも可能である。また、上記実施形態の説明において記載された変形例についても同様に、他の変形例や他の実施形態と組み合わせることが可能である。

上記実施形態では、作動流体が水である場合について説明した。これに対し、作動流体は、水に限らず、作動油等のその他のものでもよい。

また、上記実施形態では、水圧シリンダ１００は、ピストンロッド２０の基端がピストン３０にねじ締結され、先端がシリンダチューブ１０から突出する、いわゆる片ロッド型である。これに対し、水圧シリンダ１００は、ピストンロッド２０の両端がシリンダチューブ１０から突出し中央においてピストン３０に連結される、いわゆる両ロッド型であってもよい。両ロッド型の水圧シリンダ１００では、ピストン３０から延びるピストンロッド２０の両側をそれぞれ支持する一対の支持部と、ピストンロッド２０と一対の支持部との間の隙間を封止する一対のシール部材と、が設けられる。両ロッド型の水圧シリンダ１００では、ストローク端における水圧シリンダ１００のそれぞれの流体圧室（第１流体圧室、第２流体圧室）の圧力上昇を抑制する２つの抑制機構５０を設けることが望ましい。

また、上記実施形態では、当接部である当接面４２Ａは、支持部であるシリンダヘッド４０に設けられる。これに対し、当接部は、シリンダヘッド４０とは別にシリンダチューブ１０内に設けられてもよい。

また、上記実施形態では、抑制機構５０の付勢室５３は、呼吸穴５１Ｂを通じて外部（大気）に連通し、内部に設けられるコイルスプリング５６によって付勢力を発揮する。これに対し、ハウジング５１に呼吸穴５１Ｂを設けずに、付勢室５３を閉空間としてもよい。この場合、上記実施形態のように付勢室５３内にコイルスプリング５６を設けてもよい。また、コイルスプリング５６を設けず、気体が圧縮して封入される気室として付勢室５３を構成し、付勢室５３をガススプリングとして機能させるものでもよい。このように、付勢室５３は、フリーピストン５５を付勢する付勢力を発揮する限り、任意の構成とすることができる。また、コイルスプリング５６に限らず、皿ばねなど、他の構成を用いてもよい。

また、上記実施形態では、付勢室５３の付勢力は、ロッド側室１の圧力が最大使用圧力よりも大きくなると圧力室５２を拡張するようにフリーピストン５５が移動するように設定される。つまり、抑制機構５０が作動するロッド側室１の圧力（作動圧力）は、水圧シリンダ１００の最大使用圧力よりも大きい。通常の使用圧力範囲内での水圧シリンダ１００の作動を阻害しないためには、抑制機構５０の作動圧力が水圧シリンダ１００の最大使用圧力よりも大きいことが望ましいが、作動圧力は水圧シリンダ１００の最大使用圧力以下であってもよい。抑制機構５０の作動圧力（付勢室５３の付勢力）は、水圧シリンダ１００が使用される用途や状況に応じて、任意に設定すればよい。例えば、水圧シリンダ１００が最大使用圧力以下で使用される状況では、抑制機構５０の作動圧力が最大使用圧力以下であってもよい。また、例えば抑制機構５０の作動による水圧シリンダ１００の作動への影響が許容できる場合には、抑制機構５０の作動圧力が最大使用圧力以下であってもよい。また、例えば、コイルスプリング５６の付勢力（圧縮量）を調整する機構を設けたり、気室内のガス圧を調整する機構を設けたりして、抑制機構５０の作動圧力（付勢室５３の付勢力）を可変としてもよい。

また、上記実施形態では、抑制機構５０は、シリンダチューブ１０に外付けされる。これに対し、抑制機構５０は、シリンダチューブ１０、ピストンロッド２０、ピストン３０、及びシリンダヘッド４０のそれぞれの内部に設けられてもよい。この場合、上記第１実施形態のように、独立したハウジング５１を有していてもよいし、シリンダチューブ１０、ピストンロッド２０、ピストン３０、及びシリンダヘッド４０の一部をハウジング５１として利用するものでもよい。抑制機構５０がシリンダチューブ１０、ピストンロッド２０、ピストン３０、及びシリンダヘッド４０のいずれかの内部に設けられることで、抑制機構５０が水圧シリンダ１００の組付けを邪魔することがなく、水圧シリンダ１００の組付け性を確保することができる。

以上の第１実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

水圧シリンダ１００では、抑制機構５０により、ストローク端付近におけるロッド側室１の圧力上昇が抑制される。これにより、環状隙間３における圧力のこもりが抑制され、シール部材４６、ひいては水圧シリンダ１００の耐久性が向上する。

（第２実施形態）
次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態に係る水圧シリンダ２００について、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実施形態では、抑制機構５０は、圧力室５２がロッド側室１に常時連通し、フリーピストン５５の移動により圧力室５２の容積が拡大することでロッド側室１の圧力上昇を抑制する。

これに対し、水圧シリンダ２００では、抑制機構１５０は、圧力室１５２とロッド側室１の連通と遮断を切り換える開閉弁１６０をさらに備える点において、上記第１実施形態とは相違する。

図３に示すように、第２実施形態に係る抑制機構１５０では、ハウジング５１内に圧力室１５２が形成される一方、第１実施形態のような付勢室５３は形成されない。圧力室１５２には、タンクＴに連通するドレン通路１７０が接続される。ドレン通路１７０には、圧力室１５２からタンクＴへの水の流れのみを許容するチェック弁１７１が設けられる。

開閉弁１６０は、圧力室１５２内に設けられ圧力室１５２の端部にある着座部１５５に着座して連通路５４と圧力室１５２との連通を遮断する弁体１６１と、弁体１６１とハウジング５１との間に圧縮状態で設けられる付勢部材としてのバルブスプリング１６５と、を有する。バルブスプリング１６５は、連通路５４と圧力室１５２の連通を遮断する方向に弁体１６１を付勢する。着座部１５５は、例えば、圧力室１５２の端部に設けられるＯリングである。

弁体１６１は、第１実施形態のようにハウジング５１の内部を圧力室５２と付勢室５３（図１参照）とに仕切るものではなく、ハウジング５１に対して摺動するものではない。弁体１６１は、単に、連通路５４とハウジング５１の内部の圧力室１５２の連通を遮断するものである点で、第１実施形態のフリーピストン５５とは相違する。

バルブスプリング１６５の付勢力は、第１実施形態の付勢室５３の付勢力と同様に、例えば、最大使用圧力よりも大きい作動圧力にロッド側室１の圧力が達すると、弁体１６１が移動して開閉弁１６０が開弁するように設定される。

このように、開閉弁１６０は、ロッド側室１の圧力が作動圧力に達すると開弁するものであり、ロッド側室１から圧力室１５２への水の流れのみを許容するチェック弁である。

次に、第２実施形態に係る抑制機構１５０の作用について説明する。

ロッド側室１の圧力が通常の使用圧力範囲内である水圧シリンダ２００の作動中には、弁体１６１はバルブスプリング１６５の付勢力により着座部１５５に押し付けられる状態が維持される（図３参照）。このように開閉弁１６０が閉弁した状態では、圧力室１５２とロッド側室１の連通が遮断される。

当接面４２Ａに当接するストローク端付近までピストン３０が移動し、ロッド側室１の圧力が通常の使用圧力範囲外まで上昇して作動圧力に達すると、この圧力を受ける弁体１６１がバルブスプリング１６５の付勢力に抗して移動する。この結果、圧力室５２とロッド側室１が連通するため、ロッド側室１の水が圧力室１５２に導かれる。つまり、開閉弁１６０が開弁することで、圧力室１５２分だけロッド側室１の容積が見かけ上増加するため、その分ロッド側室１の圧力の上昇が抑制される。

したがって、上記第１実施形態と同様に、ピストン３０と当接面４２Ａとが当接する際のロッド側室１の圧力上昇が抑制され、シール部材４６の耐久性を向上させることができる。

ピストン３０が当接面４２Ａに当接した状態から、ロッド側室１が水圧源に連通し水圧シリンダ２００が収縮作動すると、圧力室１５２の水はドレン通路１７０を通じてタンクＴに排出される。よって、弁体１６１はバルブスプリング１６５の付勢力により着座部１５５に着座し、開閉弁１６０が閉弁される。

以上の第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様に、抑制機構１５０により、ストローク端付近におけるロッド側室１の圧力上昇が抑制される。このため、環状隙間３における圧力のこもりが抑制され、シール部材４６、ひいては水圧シリンダ２００の耐久性が向上する。

次に、第２実施形態の変形例について、説明する。

上記第２実施形態では、開閉弁１６０（弁体１６１及びバルブスプリング１６５）は、圧力室１５２の内部に設けられる。これに対し、開閉弁１６０は、連通路５４に設けられ、連通路５４とシリンダチューブ１０の連通ポート１０Ａの連通と遮断を切り換えるものでもよい。

（第３実施形態）
次に、図４及び図５を参照して、本発明の第３実施形態に係る水圧シリンダ３００について、説明する。以下では、上記第２実施形態と異なる点を中心に説明し、上記第２実施形態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２実施形態では、開閉弁１６０は、ロッド側室１の圧力によって開弁するチェック弁である。

これに対し、水圧シリンダ３００では、開閉弁２６０は、ストローク端付近まで移動するピストン３０によって開弁する点において、上記第２実施形態とは相違する。

図４に示すように、第３実施形態に係る抑制機構２５０の開閉弁２６０は、シリンダチューブ１０の連通ポート１０Ａに挿入される弁体２６１と、ロッド側室１と圧力室１５２との連通を遮断する方向に弁体２６１を付勢する付勢部材としてのバルブスプリング２６５と、を有する。

弁体２６１は、連通ポート１０Ａに挿入される軸部２６２と、軸部２６２の一端に設けられロッド側室１内に挿入されるシート部２６３と、軸部２６２の他端に設けられバルブスプリング２６５が着座するばね受け部２６４と、を有する。

シート部２６３は、連通ポート１０Ａの径よりも大きな外径を有する。シート部２６３には、先端へ向かうにつれ（ばね受け部２６４から軸方向に離れるにつれ）外径が大きくなるテーパ面２６３Ａが形成される。シート部２６３は、当接面４２Ａから図４中下側である基端側に突出しない大きさに形成される。シート部２６３のテーパ面２６３Ａがロッド側室１に対する連通ポート１０Ａの開口部に着座することにより、連通ポート１０Ａとロッド側室１の連通が遮断される。

ばね受け部２６４は、連通ポート１０Ａの径よりも外径が大きい平板状に形成される。バルブスプリング２６５は、コイルスプリングであり、ばね受け部２６４とシリンダチューブ１０の外周面との間に圧縮状態で設けられる。

ロッド側室１に面するピストン３０の端面には、弁体２６１のシート部２６３のテーパ面２６３Ａを押圧する押圧部３５が形成される。押圧部３５は、ピストン３０の径方向外側に配置され、環状に形成される。押圧部３５の内周は、シート部２６３のテーパ面２６３Ａに対応するテーパ状に形成される。

次に、抑制機構２５０の作用について説明する。

水圧シリンダ３００の伸長作動において、ピストン３０が当接面４２Ａに当接するストローク端付近まで移動すると、ピストン３０が当接面４２Ａに当接するよりも先に、ピストン３０の押圧部３５が弁体２６１におけるシート部２６３のテーパ面２６３Ａに当接する。この状態からさらにピストン３０が移動すると、テーパ面２６３Ａによって案内されながら、バルブスプリング２６５の付勢力に抗するように弁体２６１がシリンダチューブ１０の内部に向かい図４中左方向へ移動する。これにより、弁体２６１のシート部２６３が連通ポート１０Ａから離間して、開閉弁２６０が開弁し、連通ポート１０Ａ及び連通路５４を通じてロッド側室１と圧力室１５２が連通する。さらにピストン３０が移動して当接面４２Ａに当接した状態においても、開閉弁２６０は開弁した状態が維持される（図４参照）。したがって、上記第２実施形態と同様に、ピストン３０と当接面４２Ａとが当接する際のロッド側室１の圧力上昇が抑制され、シール部材４６の耐久性を向上させることができる。

ピストン３０が当接面４２Ａに当接した状態から、水圧シリンダ３００が収縮作動すると、第２実施形態と同様に、圧力室１５２の水がドレン通路１７０を通じてタンクＴに排出され、弁体２６１はバルブスプリング２６５の付勢力により連通ポート１０Ａに着座する。

以上の第３実施形態によれば、上記第１及び第２実施形態と同様に、抑制機構２５０により、ストローク端付近におけるロッド側室１の圧力上昇が抑制される。このため、環状隙間３における圧力のこもりが抑制され、シール部材４６、ひいては水圧シリンダ３００の耐久性が向上する。

また、第３実施形態によれば、開閉弁２６０がピストン３０の移動により開閉される構成であるため、ロッド側室１の圧力に関わらず、確実にロッド側室１と圧力室１５２との連通を切り換えることができる。別の観点からいえば、ロッド側室１の圧力と開閉弁２６０の作動とが関連しないため、抑制機構２５０がロッド側室１の圧力に影響することを防止できる。このように、抑制機構２５０の開閉弁２６０の作動と水圧シリンダ３００の作動とが互いに影響しないため、それぞれの作動を安定させることができる。

次に、第３実施形態の変形例について説明する。

まず、図６及び図７に示す開閉弁１６０の変形例について説明する。

上記実施形態では、開閉弁２６０は、シリンダチューブ１０の連通ポート１０Ａに挿入され、連通ポート１０Ａに着座する弁体２６１により開閉される。これに対し、図６及び図７に示す変形例に係る開閉弁２７０は、連通ポート１０Ａとロッド側室１とを連通する接続ポート２７２Ａを有しシリンダチューブ１０の内周面に沿って軸方向に摺動する弁体２７１と、連通ポート１０Ａとロッド側室１との連通を遮断する方向に弁体２７１を付勢するバルブスプリング２７５と、を有する。以下、この変形例について具体的に説明する。

図６及び図７に示す変形例では、シリンダチューブ１０の内周面には、ピストン３０が摺動する摺動面１１Ａと、伸長方向のストローク端付近に形成され摺動面１１Ａよりも内径が大きい大径面１１Ｂと、摺動面１１Ａと大径面１１Ｂとの間に設けられシリンダチューブ１０の径方向に延びる環状の段差面１１Ｃと、が形成される。

弁体２７１は、大径面１１Ｂに摺接する筒状の本体部２７２と、本体部２７２における基端側（ピストン３０側）の端部から径方向内側へ向けて突出する円板状のフランジ部２７３と、を有する。

本体部２７２には、接続ポート２７２Ａが形成される。接続ポート２７２Ａは、シリンダヘッド４０に形成される圧抜き孔４２Ｂよりも径が大きく形成される。

フランジ部２７３の内径は、シリンダチューブ１０の摺動面１１Ａの内径よりも小さく、かつ、シリンダヘッド４０の突出部４２の外径よりも大きく形成される。つまり、フランジ部２７３は、シリンダチューブ１０の摺動面１１Ａよりも径方向内側に延びており、一部がピストン３０の端面と対向するように設けられる。

バルブスプリング２７５は、シリンダヘッド４０と弁体２７１の本体部２７２との間に圧縮状態で設けられる。バルブスプリング２７５は、弁体２７１のフランジ部２７３をシリンダチューブ１０の内周の段差面１１Ｃに押し付けるように付勢力を発揮する。

水圧シリンダ３００の通常の作動時には、弁体２７１は、バルブスプリング２７５の付勢力によってフランジ部２７３がシリンダチューブ１０の段差面１１Ｃに押し付けられる。この状態では、図６に示すように、連通ポート１０Ａは弁体２７１の本体部２７２によって覆われる。よって、連通ポート１０Ａとロッド側室１との連通が開閉弁２７０により遮断される。

水圧シリンダ３００の伸長作動において、ピストン３０が当接面４２Ａに当接するストローク端付近まで移動すると、ピストン３０が当接面４２Ａに当接するよりも先に、ピストン３０の端面が弁体２７１のフランジ部２７３に接触する。この状態からさらにピストン３０が移動すると、ピストン３０によってフランジ部２７３が押され、バルブスプリング２７５の付勢力に抗するように弁体２７１がピストン３０と共に移動する。これにより、本体部２７２の接続ポート２７２Ａが連通ポート１０Ａに臨み、開閉弁２７０が開弁して連通ポート１０Ａとロッド側室１とが連通する。さらにピストン３０が移動して当接面４２Ａに当接した状態においても、図７に示すように、接続ポート２７２Ａは連通ポート１０Ａに臨んでおり、開閉弁２７０は開弁した状態が維持される。このような変形例においても、上記第３実施形態と同様の効果を奏する。

次に、その他の変形例について説明する。

上記第３実施形態では、ハウジング５１の内部には、第２実施形態と同様に、圧力室１５２が設けられる一方、付勢室５３は設けられない。これに対し、第３実施形態において、第１実施形態と同様に、ハウジング５１の内部にフリーピストン５５を設け、ハウジング５１の内部に圧力室５２と付勢室５３とが区画されるように構成してもよい。この場合、第３実施形態では開閉弁２６０によってロッド側室１と圧力室５２の連通が切り換えられるため、付勢室５３の付勢力を第１実施形態のように弁体１６１が移動しないような大きさとする必要はない。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

水圧シリンダ１００，２００，３００は、シリンダチューブ１０と、シリンダチューブ１０内をロッド側室１及びボトム側室２に区画するピストン３０と、ピストン３０に連結されシリンダチューブ１０に挿入されるピストンロッド２０と、シリンダチューブ１０に設けられ、ピストンロッド２０を摺動自在に支持するシリンダヘッド４０と、シリンダヘッド４０に設けられ、シリンダヘッド４０の内周とピストンロッド２０の外周との間の環状隙間３を封止して環状隙間３を通じたロッド側室１からの水の漏れを防止するシール部材４６と、ロッド側室１が収縮する方向へのストローク端付近までピストン３０が移動するとロッド側室１から水が導かれる圧力室５２，１５２を有し、圧力室５２，１５２に水が導かれることによりロッド側室１の圧力上昇を抑制する抑制機構５０，１５０，２５０と、を備える。

この構成では、ロッド側室１が収縮する方向のストローク端付近において、ロッド側室１の水が抑制機構５０，１５０，２５０の圧力室５２，１５２に導かれる。これにより、ストローク端付近までピストン３０が移動した際、ロッド側室１の圧力上昇が抑制され、シール部材４６とピストン３０との間において圧力のこもりを抑制できる。したがって、水圧シリンダ１００，２００，３００の耐久性が向上する。

また、水圧シリンダ１００では、抑制機構５０は、ハウジング５１と、ハウジング５１内に移動自在に設けられるフリーピストン５５と、を有し、圧力室５２は、ロッド側室１と常時連通し、フリーピストン５５は、ハウジング５１の内部を圧力室５２と当該圧力室５２の容積が小さくなる方向にフリーピストン５５を付勢する付勢室５３とに区画し、抑制機構５０は、ピストン３０がストローク端付近まで移動してロッド側室１の圧力が作動圧力に達すると、ロッド側室１の圧力によって付勢室５３の付勢力に抗してフリーピストン５５が移動し、圧力室５２の容積が増加することによりロッド側室１の圧力上昇を抑制する。

この構成では、ストローク端付近において、ロッド側室１の圧力が作動圧力に達するとフリーピストン５５が移動して、ロッド側室１の水が抑制機構５０の圧力室５２に導かれる。これにより、ストローク端付近までピストン３０が移動した際、ロッド側室１の圧力上昇が抑制される。

水圧シリンダ２００，３００では、抑制機構１５０，２５０は、圧力室１５２とロッド側室１との連通と遮断とを切り換える開閉弁１６０，２６０，２７０をさらに有し、開閉弁１６０，２６０，２７０は、弁体１６１，２６１，２７１と、圧力室１５２とロッド側室１との連通が遮断されるように弁体１６１，２６１，２７１を付勢するバルブスプリング１６５，２６５，２７５と、を有して、ピストン３０がストローク端付近まで移動すると開弁してロッド側室１と圧力室１５２とを連通する。

水圧シリンダ２００では、開閉弁１６０は、ロッド側室１の圧力が作動圧力に達すると、ロッド側室１の圧力によって弁体１６１がバルブスプリング１６５の付勢力に抗して移動することにより開弁する。

この構成では、ストローク端付近において、ロッド側室１の圧力が作動圧力に達すると弁体１６１が移動してロッド側室１と圧力室１５２とが連通する。これにより、ロッド側室１の水が抑制機構１５０の圧力室１５２に導かれ、ストローク端付近までピストン３０が移動した際のロッド側室１の圧力上昇が抑制される。

水圧シリンダ３００では、開閉弁２６０，２７０は、ピストン３０がストローク端付近まで移動すると、ピストン３０によって弁体２６１，２７１がバルブスプリング２６５，２７５の付勢力に抗して押圧されることにより開弁する。

この構成では、ピストン３０がストローク端付近まで移動すると、ピストン３０によって開閉弁２６０，２７０が開弁され、ロッド側室１と圧力室１５２とが連通する。これにより、ロッド側室１の水が抑制機構２５０の圧力室５２に導かれ、ストローク端付近までピストン３０が移動した際のロッド側室１の圧力上昇が抑制される。また、開閉弁２６０，２７０は、ロッド側室１の圧力により開閉されるものではないため、開閉弁２６０，２７０の作動と水圧シリンダ３００の作動とが互いに影響することがなく、開閉弁２６０，２７０及び水圧シリンダ３００の作動を安定させることができる。

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。

１００，２００，３００…水圧シリンダ（流体圧シリンダ）、１…ロッド側室（第１流体圧室）、２…ボトム側室（第２流体圧室）、３…環状隙間（隙間）、１０…シリンダチューブ、２０…ピストンロッド、３０…ピストン、４０…シリンダヘッド（支持部）、４６…シール部材、５０，１５０，２５０…抑制機構、５１…ハウジング、５２，１５２…圧力室、５３…付勢室、５５…フリーピストン（移動部材）、１６０，２６０，２７０…開閉弁、１６１，２６１，２７１…弁体、１６５，２６５，２７５…バルブスプリング（付勢部材）

Claims (5)

1. シリンダチューブと、
   前記シリンダチューブ内を第１流体圧室及び第２流体圧室に区画するピストンと、
   前記ピストンに連結され前記シリンダチューブに挿入されるピストンロッドと、
   前記シリンダチューブに設けられ、前記ピストンロッドを摺動自在に支持する支持部と、
   前記支持部に設けられ、前記支持部の内周と前記ピストンロッドの外周との間の隙間を封止して前記隙間を通じた前記第１流体圧室からの作動流体の漏れを防止するシール部材と、
   前記第１流体圧室が収縮する方向へのストローク端付近まで前記ピストンが移動すると前記第１流体圧室から作動流体が導かれる圧力室を有し、前記圧力室に作動流体が導かれることにより前記第１流体圧室の圧力上昇を抑制する抑制機構と、を備えることを特徴とする流体圧シリンダ。
2. 前記抑制機構は、
   ハウジングと、
   前記ハウジング内に移動自在に設けられる移動部材と、を有し、
   前記圧力室は、前記第１流体圧室と常時連通し、
   前記移動部材は、前記ハウジングの内部を前記圧力室と当該圧力室の容積が小さくなる方向に前記移動部材を付勢する付勢室とに区画し、
   前記抑制機構は、前記ピストンが前記ストローク端付近まで移動して前記第１流体圧室の圧力が所定の圧力に達すると、前記第１流体圧室の圧力によって前記付勢室の付勢力に抗して前記移動部材が移動し、前記圧力室の容積が増加することにより前記第１流体圧室の圧力上昇を抑制することを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。
3. 前記抑制機構は、前記圧力室と前記第１流体圧室との連通と遮断とを切り換える開閉弁をさらに有し、
   前記開閉弁は、弁体と、前記圧力室と前記第１流体圧室との連通が遮断されるように前記弁体を付勢する付勢部材と、を有して、前記ピストンが前記ストローク端付近まで移動すると開弁して前記第１流体圧室と前記圧力室とを連通することを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。
4. 前記開閉弁は、前記第１流体圧室の圧力が所定の圧力に達すると、前記第１流体圧室の圧力によって前記弁体が前記付勢部材の付勢力に抗して移動することにより開弁することを特徴とする請求項３に記載の流体圧シリンダ。
5. 前記開閉弁は、前記ピストンが前記ストローク端付近まで移動すると、前記ピストンによって前記弁体が前記付勢部材の付勢力に抗して押圧されることにより開弁することを特徴とする請求項３に記載の流体圧シリンダ。

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