專利名稱：流體壓缸的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種利用工作流體壓進行伸縮動作的流體壓缸的缸蓋的固定構(gòu)造。
背景技術(shù)：
日本專利局于1996年發(fā)行的JP09-151909A公開了一種利用多個缸蓋螺栓(Head Bolt)將缸蓋固定在缸體的開口端而成的液壓缸。液壓缸通過從外部經(jīng)由配管向由缸體內(nèi)側(cè)的活塞劃分成的兩個油室有選擇地供 給工作油來進行伸縮。通向一個油室的配管通過接頭連接到缸蓋上。通向另一個油室的配 管通過接頭連接到缸體的基部上。液壓缸在達到最長伸長狀態(tài)時，活塞抵接于缸蓋，阻止進一步的伸長動作。在該狀 態(tài)下，通過活塞按壓缸蓋來對各缸蓋螺栓施加拉伸載荷。各缸蓋螺栓與在缸體環(huán)狀的端面上開口的螺紋孔接合。在配管和缸體內(nèi)的油室之 間流通的工作油經(jīng)由沿徑向形成于缸蓋上的端口(port)而流通。在缸蓋上，在端口的開口 部周圍具有用于固定接頭的配管安裝座。缸蓋螺栓以避開該配管安裝座的方式配置。結(jié)果，在該液壓缸中，在周向上形成配置有將缸蓋固定于缸體上的缸蓋螺栓的區(qū) 域、及未配置該缸蓋螺栓的區(qū)域。當液壓缸達到最長伸長狀態(tài)的狀態(tài)下，在沿伸長方向驅(qū)動液壓缸的油室壓力的作 用下，對缸蓋螺栓施加拉伸載荷。該拉伸載荷集中作用于配置有缸蓋螺栓的區(qū)域和未配置 該缸蓋螺栓的區(qū)域的邊界附近的缸蓋螺栓。為了應對缸蓋螺栓之間的這種載荷的分布不均，要求拉伸載荷所集中的缸蓋螺 栓、支承該載荷的缸蓋的載荷支承部具有較高的剛性。結(jié)果，導致缸蓋大型化。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于使作用于流體壓缸的缸蓋螺栓的拉伸載荷均勻化。為達到上述目的，本發(fā)明的流體壓缸包括缸體，其具有中心軸線和中心軸線方向 的開口端；活塞，其以能夠沿軸線方向滑動的方式被收納安裝于缸體內(nèi)；活塞桿，其與活塞 結(jié)合，自缸體沿軸方向向缸體的外側(cè)突出；缸蓋，其以能夠滑動的方式支承活塞桿，且封閉 開口端；多個缸蓋螺栓，其沿中心軸線方向貫穿缸蓋而將缸蓋固定于缸體的開口端?；钊c 其沿軸線方向的位移相應地抵接于缸蓋。缸蓋螺栓通過以相等的角度間隔配置在以缸體的中心軸線為中心的圓周上的規(guī) 定角度區(qū)域內(nèi)而構(gòu)成組。而且，在將缸蓋螺栓組的存在角度范圍作為第1區(qū)域、其余的角度范圍作為第2區(qū) 域時，在第2區(qū)域內(nèi)設置避免活塞和缸蓋接觸的非接觸區(qū)域；上述缸蓋螺栓組的存在角度 范圍以連接位于缸蓋螺栓組的周向兩端的缸蓋螺栓的中心和中心軸線的兩條直線為邊界。本發(fā)明的詳細內(nèi)容及其他的特征、優(yōu)點在說明書的下文中進行說明，并表示于附 圖中。
圖1是本發(fā)明的實施方式的流體壓缸的最短收縮狀態(tài)下的縱剖視圖和側(cè)視圖的 合成圖。圖2與圖1類似，表示最長伸長狀態(tài)的流體壓缸。圖3是本發(fā)明的實施方式的缸蓋的自下方來看的平面圖。
具體實施例方式參照圖1，流體壓缸1是與工作流體壓相應地做伸縮動作的直線運動驅(qū)動部件 (linear actuator)，例如安裝于動力挖掘機的鏟斗和斗桿之間，用于驅(qū)動鏟斗。但是，本發(fā) 明不限定流體壓缸1的用途。作為流體壓缸1的工作流體，優(yōu)選使用工作油。也可以使用 水溶性的代替液來替代工作油。流體壓缸1包括筒形的缸體10，其具有中心軸線0且一端開口 ；活塞40，其以能 夠沿中心軸線0的方向滑動的方式安裝于缸體10的內(nèi)側(cè)；圓柱形的活塞桿20，其與活塞40 結(jié)合，自缸體10的開口端沿軸線方向突出；缸蓋30，其以能夠滑動的方式支承活塞桿20，且 封閉開口端。在中心軸線0的方向上位于與缸蓋30相反側(cè)的缸體10的基端上形成有眼孔 (eye) 19。在活塞桿20的突出端也形成有同樣的眼孔四。流體壓缸1使用這些眼孔19和 眼孔四安裝于動力挖掘機的斗桿和鏟斗之間。在缸體10的內(nèi)側(cè)，由活塞40劃分出活塞桿20周圍的流體壓室5、以及與活塞桿 20相反側(cè)的流體壓室6。流體壓室5和流體壓室6利用自流體壓供給源經(jīng)由配管有選擇地 供給的加壓工作流體來擴大或縮小，通過活塞40驅(qū)動活塞桿20伸長或收縮。缸體10、活塞桿20、缸蓋30及活塞40構(gòu)成在以中心軸線0為中心的同一條軸線上。缸蓋30將套筒(sleeve)狀的插入部(insert) 31與缸體10的內(nèi)周面嵌合，同樣 地套筒狀的露出部32自缸體10沿中心軸線0的方向突出。另外，在插入部31和露出部32 之間具有沿徑向突出的凸緣部33。在插入部31的外周面和缸體10的內(nèi)周面之間夾持有環(huán) 狀的密封構(gòu)件64。在露出部32的內(nèi)周配置有與活塞桿20滑動接觸的環(huán)狀襯套(bush)61、主密封件 62及防塵密封件63。襯套61通過與活塞桿20的外周面滑動接觸，將活塞桿20能夠相對于缸蓋30滑 動地支承在該缸蓋30上。主密封件62通過與活塞桿20的外周面滑動接觸來阻止工作流 體自缸體10流出。防塵密封件63通過與活塞桿20的外周面滑動接觸來阻止灰塵自外部 進入缸體10。凸緣部33具有與缸體10的中心軸線0方向的端面13相對的環(huán)狀的支承面34。 在插入部31插入到缸體10中，支承面34抵接到缸體10的端面13上的狀態(tài)下，缸蓋30利 用缸蓋螺栓2固定于缸體10。在凸緣部33上形成有配管安裝座36，該配管安裝座36具有用于向活塞桿20周圍 的流體壓室5供給加壓工作流體、或者自流體壓室5排出工作流體的端口 38。通過在配管安裝座36上固定接頭，配管與端口 38連接。端口 38通過間隙51與活塞桿20周圍的流體 壓室5連通。端口 38以自中心軸線0沿徑向延伸的放射線為中心線的方式形成。參照圖3，在配管安裝座36上形成有用于將接頭固定于端口 38的兩側(cè)的4個螺紋 孔37。雖未圖示，但活塞桿20的相反側(cè)的流體壓室6通過接頭與連接在缸體10的基部 上的其它配管相連通。通過該其它配管向流體壓室6供給加壓工作流體并自流體壓室6排 出工作流體。缸蓋30利用貫穿形成于凸緣部33的缸蓋螺栓孔35的12根缸蓋螺栓2緊固于缸 體10。在缸體10上與這些缸蓋螺栓2相對應的位置形成有螺紋孔。缸蓋螺栓2和螺紋孔 以避開配管安裝座36的方式配置。在動力挖掘機運轉(zhuǎn)時，通過流體壓缸1根據(jù)自外部向流體壓室5或者流體壓室6 供給的工作流體壓進行伸縮，來使鏟斗相對于動力挖掘機的斗桿擺動，進行使用鏟斗進行 的挖掘等作業(yè)。驅(qū)動流體壓缸1收縮時，自配管經(jīng)由端口 38向流體壓室5中供給加壓工作流體。 由此，活塞40向圖1和圖2中的下方移動，活塞桿20進入到缸體10。收縮的流體壓室6中 的工作流體經(jīng)由與缸體10的基端連接的其它配管流向流體箱。驅(qū)動流體壓缸1伸長時，向流體壓室6中供給加壓工作流體。由此，活塞40向圖1 和圖2中的上方移動，活塞桿20自缸體10突出。收縮的流體壓室5內(nèi)的工作流體經(jīng)由端 口 38和連接于端口 38上的配管流向流體箱。參照圖2，當流體壓缸1伸長，活塞40抵接于缸蓋30的插入部31的下端45時，流 體壓缸1成最長伸長狀態(tài)。在最長伸長狀態(tài)下流體壓室6作用于活塞40上的流體壓對緊 固缸蓋30的12根缸蓋螺栓2施加拉伸載荷。另外，在此狀態(tài)下動力挖掘機的鏟斗對流體 壓缸1施加拉伸載荷時，在缸蓋螺栓2上作用很大的拉伸載荷。為了使該拉伸載荷均等地分散于12根缸蓋螺栓2上，在該流體壓缸1中，考慮到 活塞40與插入部31的下端45的抵接面與缸蓋螺栓12的配置的關系，在活塞40與插入部 31的下端45的抵接面上形成接觸區(qū)域和非接觸區(qū)域。再次參照圖3，在從下方來看缸蓋30的狀態(tài)下，在凸緣部33中，與缸蓋螺栓2的配 置相關地設定有第1區(qū)域A和第2區(qū)域B。在該流體壓缸1中，為了避免與端口 38、螺紋孔37之間的干擾，在凸緣部33的與 配管安裝座36相對應的位置上不能形成供缸蓋螺栓2穿過的缸蓋螺栓孔35。考慮到橫截 面內(nèi)的載荷平衡，在與該區(qū)域成180度的區(qū)域也未形成缸蓋螺栓孔35。因此，在圖中的除這些區(qū)域之外的左右區(qū)域中，以在以中心軸線0為中心的圓周S 上隔開相等的角度間隔E的方式分別形成有6個貫通凸緣部33到達缸體10的缸蓋螺栓孔 35。缸蓋30利用貫穿這些缸蓋螺栓孔35的6根缸蓋螺栓2固定于缸體10。結(jié)果，由 6根缸蓋螺栓2構(gòu)成的缸蓋螺栓組構(gòu)成在兩個區(qū)域中。上述第1區(qū)域A是以連結(jié)位于各缸蓋螺栓組的兩端的缸蓋螺栓孔35的中心和中 心軸線0的兩根直線a為邊界的區(qū)域。上述第2區(qū)域B是由兩個第1區(qū)域A夾著的兩個區(qū) 域。
各缸蓋螺栓組的缸蓋螺栓2的根數(shù)不限定于6根。在缸蓋螺栓2的根數(shù)為η時， 第1區(qū)域的角度范圍是(n-l)XE。第1區(qū)域A設定為相對于通過中心軸線0的端口 38中心線CL對稱。第2區(qū)域B 設定為包含通過中心軸線0的端口 38中心線CL且相對于該中心線CL對稱。相對于此，形成于活塞40與插入部31的下端45的抵接面中的接觸區(qū)域C和非接 觸區(qū)域D的設定如下。非接觸區(qū)域D和接觸區(qū)域C的邊界線設定在自第1區(qū)域A和第2區(qū)域B的邊界線 朝向中心線CL轉(zhuǎn)動角度θ后的位置。將由非接觸區(qū)域D和接觸區(qū)域C的兩根邊界線所夾 著的包含中心線CL的兩個區(qū)域設定為非接觸區(qū)域D，剩余的區(qū)域設定為接觸區(qū)域C。優(yōu)選 相對于第1區(qū)域A的角度范圍(n-l)XE，將角度θ設定為角度Ε/2以下，以使接觸區(qū)域C 的角度范圍為ηΧΕ以下。結(jié)果，在周向上，非接觸區(qū)域D形成在第2區(qū)域B的內(nèi)側(cè)。接觸區(qū)域C設定為包含 第1區(qū)域Α，比第1區(qū)域A大的范圍。接觸區(qū)域C是在流體壓缸1的最長伸長狀態(tài)下活塞40與缸蓋30的插入部31的 下端45接觸的區(qū)域。非接觸區(qū)域D是活塞40與缸蓋30的插入部31的下端45不接觸的 區(qū)域。接觸區(qū)域C和非接觸區(qū)域D以如下方式形成。S卩，在缸蓋30的下端45的與非接 觸區(qū)域?qū)亩嗣嫔闲纬捎邪疾?6。由此，在流體壓缸1的最長伸長狀態(tài)下，在接觸區(qū)域C 中活塞40與缸蓋30的插入部31的下端45接觸，而在非接觸區(qū)域D中由于存在凹部46而 活塞40與缸蓋30的插入部31的下端45不接觸。根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)，在最長伸長狀態(tài)的流體壓缸1中，作用于缸蓋30的拉伸載荷不 作用于非接觸區(qū)域D，只作用于接觸區(qū)域C，其通過凸緣部33均等地傳遞到位于接觸區(qū)域C 的徑向外側(cè)的缸蓋螺栓12。在未設置非接觸區(qū)域D的情況下，缸蓋30的整個圓周向缸蓋螺栓12傳遞拉伸載 荷。結(jié)果，對位于缸蓋螺栓組的兩端的缸蓋螺栓12施加比其它缸蓋螺栓12更大的拉伸載 荷，在缸蓋螺栓12之間產(chǎn)生載荷的分布不均。在該流體壓缸1中，通過在第2區(qū)域B的內(nèi)側(cè)設定非接觸區(qū)域D，能夠?qū)⒆饔糜谖?于缸蓋螺栓組兩端的缸蓋螺栓12的拉伸載荷控制成為與作用于其它缸蓋螺栓12的拉伸載 荷同等的程度。這樣，產(chǎn)生于各缸蓋螺栓12的拉伸應力均等化時，缸蓋螺栓12所要求的最 大拉伸強度變小，能夠使用較小直徑的缸蓋螺栓2。因此，對于缸蓋30的小型化也能取得理 想效果。關于以上說明，通過將以2009年8月27日為申請日的日本的專利申請 2009-196541號的內(nèi)容引用于此來合并成一體。以上，通過特定的實施方式對本發(fā)明進行了說明，但是本發(fā)明不限定于上述各實 施方式。本領域技術(shù)人員能夠在權(quán)利要求的技術(shù)范圍內(nèi)對這些實施方式實施各種修改或者 變形。例如，以上說明了的實施方式中，將非接觸區(qū)域D設定在比第2區(qū)域B小的角度范 圍內(nèi)。但是本發(fā)明的主旨在于，通過在第2區(qū)域B內(nèi)設置非接觸區(qū)域D，來減輕作用于缸蓋 螺栓組兩端的缸蓋螺栓12的拉伸載荷。因此，只要滿足在第2區(qū)域B內(nèi)存在非接觸區(qū)域D這樣的條件，例如在將非接觸區(qū)域D設定為與第2區(qū)域B相等的角度范圍的情況下、或者在 第1區(qū)域A內(nèi)的一部分存在非接觸區(qū)域的情況下，也能取得理想的效果。在以上說明的實施方式中，將用于實現(xiàn)非接觸區(qū)域D的凹部46形成于缸蓋30的 下端45的端面上。但是，也能夠?qū)疾?6形成于與缸蓋30的下端45相對的活塞40的端 面上。由于流體壓缸1利用眼孔19和四安裝于動力挖掘機的斗桿和鏟斗之間，因此，缸 體10和活塞40之間的相對轉(zhuǎn)動被斗桿和鏟斗所限制。因而，缸蓋30和活塞40之間的相 對轉(zhuǎn)動位置始終不變，即使在將凹部46形成于活塞40的端面的情況下，非接觸區(qū)域D也不 會自圖3所示的位置在周向上錯位。在以上說明的實施方式中，針對包含配管安裝座36的區(qū)域和同該區(qū)域成180度的 區(qū)域這兩者設定了第2區(qū)域B與非接觸區(qū)域D。這種設定如上所述在良好地保持橫截面內(nèi) 的載荷平衡的方面較為理想。但是在物理特性上不能配置缸蓋螺栓12的區(qū)域只是包含配 管安裝座36的區(qū)域，在與該區(qū)域成180度的區(qū)域內(nèi)能夠配置缸蓋螺栓12。即，也能夠?qū)⒌?區(qū)域B和非接觸區(qū)域D僅設定為包含配管安裝座36的區(qū)域。這 種情況下，缸蓋螺栓組只有1組。在采用這種結(jié)構(gòu)的情況下，在減輕位于缸蓋螺栓組兩端的 缸蓋螺栓12的拉伸載荷的負擔，使所有缸蓋螺栓12的載荷負擔均勻化方面，本發(fā)明也能取 得理想的效果。產(chǎn)業(yè)上的可利用件如以上說明，本發(fā)明適用于動力挖掘機等建筑機械用的流體壓缸，也能夠應用于 其它流體壓缸。本發(fā)明的實施例所包含的排他性質(zhì)或特點記載于要求權(quán)利中。
權(quán)利要求
1.一種流體壓缸(1)，其中，包括缸體(10)，其具有中心軸線(0)和軸線方向的開口端；活塞(40)，其以能夠沿軸線方向滑動的方式被收納安裝于上述缸體(10)內(nèi)；活塞桿(20)，其與上述活塞00)結(jié)合，沿軸線方向從缸體(10)向上述缸體(10)的外 側(cè)突出；缸蓋(30)，其以能夠滑動的方式支承上述活塞桿(20)，且封閉上述開口端，上述活塞 (40)與其沿軸線方向的位移相應地與上述缸蓋(30)抵接；多個缸蓋螺栓O)，其將上述缸蓋(30)固定于上述缸體(10)的開口端；上述缸蓋螺栓( 通過以相等的角度間隔配置在以缸體(10)的中心軸線(0)為中心 的圓周上的規(guī)定角度區(qū)域內(nèi)而構(gòu)成缸蓋螺栓組；在將上述缸蓋螺栓組的存在角度范圍作為第1區(qū)域(A)、其余的角度范圍作為第2區(qū) 域⑶時，在上述第2區(qū)域(B)內(nèi)設置避免上述活塞GO)和上述缸蓋(30)接觸的非接觸 區(qū)域(D)，其中，上述缸蓋螺栓組的存在角度范圍以連接位于上述缸蓋螺栓組的周向兩端的 上述缸蓋螺栓O)的中心和上述中心軸線(0)的兩條直線(a)為邊界。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體壓缸(1)，其中，接觸區(qū)域(C)是與上述活塞GO)沿軸線方向的位移相應地上述活塞GO)與上述缸蓋 (30)接觸的區(qū)域，該接觸區(qū)域(C)是上述第1區(qū)域(A)和第2區(qū)域(B)中的除去上述非接 觸區(qū)域(D)之外的區(qū)域，上述接觸區(qū)域(C)包含整個上述第1區(qū)域(A)，上述第2區(qū)域(B) 包含整個上述非接觸區(qū)域(D)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體壓缸(1)，其中，上述接觸區(qū)域(C)的角度范圍設定為由配置于上述第1區(qū)域(A)的上述缸蓋螺栓(2) 的根數(shù)(η)與角度間隔(E)的乘積所定義的角度范圍(ηΧΕ)以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的流體壓缸(1)，其中，上述缸蓋(30)具有與上述活塞GO)對峙的環(huán)狀端面(45)，上述非接觸區(qū)域(D)由朝 向上述活塞G0)地形成在上述端面0 上的凹部G6)構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的流體壓缸(1)，其中，上述缸蓋(30)包括配管安裝座(36)，該配管安裝座(36)上形成有用于連接外部的配 管的端口(38)，上述第2區(qū)域(B)設定為包含配管安裝座(36)的區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流體壓缸(1)，其中，上述第2區(qū)域(B)包括包含上述配管安裝座(36)的區(qū)域、與包含上述配管安裝座 (36)的區(qū)域成180度的區(qū)域。
全文摘要
流體壓缸(1)在最長伸長狀態(tài)下活塞(40)抵接于缸蓋(30)。缸蓋(30)利用多個缸蓋螺栓(12)固定于缸體(10)上。缸蓋(30)具有配管安裝座(36)，在避開配管安裝座(36)的第1區(qū)域(A)中配置有缸蓋螺栓(12)。通過在第1區(qū)域(A)以外的第2區(qū)域(B)中形成活塞(40)與缸蓋(30)的非接觸部，在流體壓缸(1)的最長伸長狀態(tài)下，能夠?qū)⑹┘佑诘?區(qū)域(A)兩端的缸蓋螺栓(12)上的拉伸載荷控制成為與其它缸蓋螺栓(12)同等的程度。
文檔編號F15B15/14GK102089530SQ20108000206
公開日2011年6月8日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者船戶泰志 申請人:萱場工業(yè)株式會社