JPH065081B2 - シリンダ装置 - Google Patents
シリンダ装置Info
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- JPH065081B2 JPH065081B2 JP61129864A JP12986486A JPH065081B2 JP H065081 B2 JPH065081 B2 JP H065081B2 JP 61129864 A JP61129864 A JP 61129864A JP 12986486 A JP12986486 A JP 12986486A JP H065081 B2 JPH065081 B2 JP H065081B2
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- cylinder
- fiber material
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- piston
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2215/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another
- F15B2215/30—Constructional details thereof
- F15B2215/305—Constructional details thereof characterised by the use of special materials
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Actuator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油圧シリンダ、空圧シリンダ更にはサーボ弁
或いはバルブのシリンダとして用いられるシリンダ装置
に関するものである。
或いはバルブのシリンダとして用いられるシリンダ装置
に関するものである。
従来、油圧シリンダ、空圧シリンダとして使用されるシ
リンダ装置は、両端を施蓋したチューブと、該チューブ
内に摺動可能に設けられ、この内部を２つの室に画成す
るピストンと、一端が該ピストンに固着され他端がチュ
ーブ外に突出したピストンロッドとから構成され、前記
各室に流体を給排するとき、当該流体によってチューブ
が受ける軸方向、周方向の応力は、該チューブの肉厚に
よって受承するようになっていた。
リンダ装置は、両端を施蓋したチューブと、該チューブ
内に摺動可能に設けられ、この内部を２つの室に画成す
るピストンと、一端が該ピストンに固着され他端がチュ
ーブ外に突出したピストンロッドとから構成され、前記
各室に流体を給排するとき、当該流体によってチューブ
が受ける軸方向、周方向の応力は、該チューブの肉厚に
よって受承するようになっていた。
このような従来技術によるシリンダ装置として、第４図
および第５図に示すものが知られている。
および第５図に示すものが知られている。
即ち、図面において、１は等方性材料である例えば金属
製の筒体からなるチューブで、該チューブ１の両端はヘ
ッドカバー２、ロッドカバー３によって施蓋され、該ヘ
ッドカバー２、ロッドカバー３にはそれぞれ給排ポート
４，５が形成されている。６はチューブ１内に摺動可能
に挿嵌されたピストンで、該ピストン６によりチューブ
１内は２つの室Ａ，Ｂに画成されている。７はピストン
ロッドで、該ピストンロッド７の一端はピストン６に固
着され、その他端はロッドカバー３から外部に突出して
いる。
製の筒体からなるチューブで、該チューブ１の両端はヘ
ッドカバー２、ロッドカバー３によって施蓋され、該ヘ
ッドカバー２、ロッドカバー３にはそれぞれ給排ポート
４，５が形成されている。６はチューブ１内に摺動可能
に挿嵌されたピストンで、該ピストン６によりチューブ
１内は２つの室Ａ，Ｂに画成されている。７はピストン
ロッドで、該ピストンロッド７の一端はピストン６に固
着され、その他端はロッドカバー３から外部に突出して
いる。
そして、給排ポート４，５のうち一方の給排ポート４に
流体を供給すると、室Ａ側が高圧となってピストン６は
図中左方に変位し、室Ｂ内の流体は給排ポート５から排
出され、逆に給排ポート５に流体を供給すると、ピスト
ン６は図中右方に変位するようになっており、このとき
高圧側の室内の圧力は負荷によって定められる。
流体を供給すると、室Ａ側が高圧となってピストン６は
図中左方に変位し、室Ｂ内の流体は給排ポート５から排
出され、逆に給排ポート５に流体を供給すると、ピスト
ン６は図中右方に変位するようになっており、このとき
高圧側の室内の圧力は負荷によって定められる。
然るに、前述した従来技術によるシリンダ装置にあって
は、チューブ１を等方性材料の代表例である金属製の円
筒体として構成しているため、次のような問題点があっ
た。
は、チューブ１を等方性材料の代表例である金属製の円
筒体として構成しているため、次のような問題点があっ
た。
即ち、薄肉円筒理論によれば、室Ａ，Ｂ内の流体圧によ
ってチューブ１に生じる軸方向応力をσｌ、周方向応力
をσｒとすると、軸方向応力σｌは周方向応力σｒの1/
2である。
ってチューブ１に生じる軸方向応力をσｌ、周方向応力
をσｒとすると、軸方向応力σｌは周方向応力σｒの1/
2である。
この結果、第１のチューブ１の設計に際しては、周方向
応力σｒを基準に設計しなくてはならないから、軸方向
に対して過剰設計となってしまう欠点がある。第２に、
シリンダ装置の高圧化をめざす場合には、チューブ１の
肉厚を該チューブ１の周方向応力σｒに合せて大きくし
なければならず、シリンダ装置全体の重量が大きくなっ
てしまう欠点がある。第３に、チューブ１を構成する鉄
系材料は振動吸収性が悪く、衝撃吸収性に劣るという問
題や低温脆性の問題があり、更に、僅かな切欠きから急
激に破損する恐れがあるという欠点がある。
応力σｒを基準に設計しなくてはならないから、軸方向
に対して過剰設計となってしまう欠点がある。第２に、
シリンダ装置の高圧化をめざす場合には、チューブ１の
肉厚を該チューブ１の周方向応力σｒに合せて大きくし
なければならず、シリンダ装置全体の重量が大きくなっ
てしまう欠点がある。第３に、チューブ１を構成する鉄
系材料は振動吸収性が悪く、衝撃吸収性に劣るという問
題や低温脆性の問題があり、更に、僅かな切欠きから急
激に破損する恐れがあるという欠点がある。
また、本発明者等は上記欠点を解消するために、先に特
開昭６１−７０２７５号公報（以下、他の従来技術とい
う）において、シリンダ装置のチューブを、例えば金属
材、セラミック材、高性能樹脂材等の等方性材料で形成
した内筒部と、樹脂を含浸させた繊維材料を該内筒部に
巻回することにより形成した外筒部とから構成すること
を提案した。
開昭６１−７０２７５号公報（以下、他の従来技術とい
う）において、シリンダ装置のチューブを、例えば金属
材、セラミック材、高性能樹脂材等の等方性材料で形成
した内筒部と、樹脂を含浸させた繊維材料を該内筒部に
巻回することにより形成した外筒部とから構成すること
を提案した。
しかし、この他の従来技術では、チューブの内筒部を金
属材、セラミック材、高性能樹脂等の等方性材料により
形成する場合に、引抜き加工や切削加工を施す必要があ
り、引抜き加工で内筒部を長尺の円筒管として形成した
ときには、引抜き加工時の熱影響によって内筒部に曲げ
変形やうねり等が発生し易く、内筒部が僅かでも曲がる
と、ピストンとの摺動性が悪くなるという問題がある。
属材、セラミック材、高性能樹脂等の等方性材料により
形成する場合に、引抜き加工や切削加工を施す必要があ
り、引抜き加工で内筒部を長尺の円筒管として形成した
ときには、引抜き加工時の熱影響によって内筒部に曲げ
変形やうねり等が発生し易く、内筒部が僅かでも曲がる
と、ピストンとの摺動性が悪くなるという問題がある。
また、内筒部を切削加工等により形成する場合でも、ピ
ストンとの摺動性を高めるためには内筒部の内周面を高
精度に仕上げる必要があり、製造時の作業性が悪く、コ
ストダウンを図るのが難しいという問題がある。
ストンとの摺動性を高めるためには内筒部の内周面を高
精度に仕上げる必要があり、製造時の作業性が悪く、コ
ストダウンを図るのが難しいという問題がある。
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもの
で、本発明はチューブの重量を大幅に軽減でき、衝撃吸
収性や耐疲労性を高めることができる上に、ピストンと
の摺動性や耐摩耗性を効果的に向上できるようにしたシ
リンダ装置を提供することを目的としている。
で、本発明はチューブの重量を大幅に軽減でき、衝撃吸
収性や耐疲労性を高めることができる上に、ピストンと
の摺動性や耐摩耗性を効果的に向上できるようにしたシ
リンダ装置を提供することを目的としている。
上述した問題点を解決するために本発明は、両端を施蓋
されたチューブ内には、該チューブ内を２室に画成する
ピストンを摺動可能に設けてなるシリンダ装置におい
て、前記チューブは、多量の熱硬化性樹脂を含浸させた
不織布状繊維材料により形成され、前記ピストンの摺動
面となる内周面が該不織布状繊維材料から浸み出した熱
硬化性樹脂により覆われた内筒と、熱硬化性樹脂を含浸
させた長繊維材料を該内筒の外周側に巻回することによ
り形成され、内層側と外層側とで前期長繊維材料の巻角
が異なる２層以上の巻回層からなる外筒とから構成し、
該外筒を構成する２層以上の巻回層は、前記長繊維材料
を内層側で巻角が大きく、外層側で小さくするように巻
回して形成したことを特徴としてなる構成を採用してい
る。
されたチューブ内には、該チューブ内を２室に画成する
ピストンを摺動可能に設けてなるシリンダ装置におい
て、前記チューブは、多量の熱硬化性樹脂を含浸させた
不織布状繊維材料により形成され、前記ピストンの摺動
面となる内周面が該不織布状繊維材料から浸み出した熱
硬化性樹脂により覆われた内筒と、熱硬化性樹脂を含浸
させた長繊維材料を該内筒の外周側に巻回することによ
り形成され、内層側と外層側とで前期長繊維材料の巻角
が異なる２層以上の巻回層からなる外筒とから構成し、
該外筒を構成する２層以上の巻回層は、前記長繊維材料
を内層側で巻角が大きく、外層側で小さくするように巻
回して形成したことを特徴としてなる構成を採用してい
る。
ここで、上記不織布状繊維材料及び長繊維材料として用
いられる繊維材料には、ガラス繊維、炭素繊維、アラミ
ド繊維、セラミック繊維等があり、該繊維材料に含浸さ
せる樹脂には、熱硬化性と接着性を有するポリイミド樹
脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等がある。また、
前記繊維材料の巻回方法としては、糸状繊維材料を用い
るフィラメントワインディング法と、テープ状繊維材料
または織布状繊維材料を用いるテープワインディング法
とがある。
いられる繊維材料には、ガラス繊維、炭素繊維、アラミ
ド繊維、セラミック繊維等があり、該繊維材料に含浸さ
せる樹脂には、熱硬化性と接着性を有するポリイミド樹
脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等がある。また、
前記繊維材料の巻回方法としては、糸状繊維材料を用い
るフィラメントワインディング法と、テープ状繊維材料
または織布状繊維材料を用いるテープワインディング法
とがある。
上記構成により、例えば型材を用いてチューブの内筒を
形成する場合に、型材の外径を製造すべきチューブの内
径に等しくして高精度に形成しておけば、多量の熱硬化
性樹脂を含浸させた不織布状繊維材料を型材の外周に巻
付けたときに、この不織布状繊維材料から熱硬化性樹脂
が内側に浸み出して型材の外周を覆うようになり、熱硬
化時にはこの樹脂により内筒の内周面を型材に対応させ
て高精度に形成でき、表面精度を高めることができ、成
型時に内筒が曲げ変形したりすることはなくなる。
形成する場合に、型材の外径を製造すべきチューブの内
径に等しくして高精度に形成しておけば、多量の熱硬化
性樹脂を含浸させた不織布状繊維材料を型材の外周に巻
付けたときに、この不織布状繊維材料から熱硬化性樹脂
が内側に浸み出して型材の外周を覆うようになり、熱硬
化時にはこの樹脂により内筒の内周面を型材に対応させ
て高精度に形成でき、表面精度を高めることができ、成
型時に内筒が曲げ変形したりすることはなくなる。
また、チューブの外筒を、内層側と外層側の巻角が異な
るように２層以上の巻回層から形成し、内層側の巻角を
大きくし、外層側の巻角を小さくすることにより、外筒
の内層側でチューブに作用する周方向の内圧を受承で
き、外層側でチューブに作用する軸方向の曲げ応力等を
受承できる。そして、シリンダ装置のチューブとして要
求される強度を、２層以上の巻回層からなる外筒によっ
て確保することができ、内筒を薄肉に形成することが可
能になる。
るように２層以上の巻回層から形成し、内層側の巻角を
大きくし、外層側の巻角を小さくすることにより、外筒
の内層側でチューブに作用する周方向の内圧を受承で
き、外層側でチューブに作用する軸方向の曲げ応力等を
受承できる。そして、シリンダ装置のチューブとして要
求される強度を、２層以上の巻回層からなる外筒によっ
て確保することができ、内筒を薄肉に形成することが可
能になる。
以下、本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づき
詳述する。なお、前述した従来技術の構成要素と同一の
構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
詳述する。なお、前述した従来技術の構成要素と同一の
構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
而して、図中１１は本実施例による円筒状のチューブを
示す。１２は該チューブ１１を構成する内筒で、該内筒
１２は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等のよう
に熱硬化性及び接着性を有する樹脂を多量に含浸させた
不織布又は長さ３０ｍｍ以下の短繊維を樹脂で固形化し
た不織布状繊維材料１３（以下、不織布１３という）に
よって円筒状に形成されている。そして、該内筒１２は
不織布１３に多量の熱硬化性樹脂を含浸させ、これを型
材（図示せず）の外周に円筒状に巻き付けて形成するこ
とにより、内周面を凹凸が非常に少ない滑面とすること
ができ、ピストン６の摺動性、シール性を高める優れた
特性を有している。
示す。１２は該チューブ１１を構成する内筒で、該内筒
１２は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等のよう
に熱硬化性及び接着性を有する樹脂を多量に含浸させた
不織布又は長さ３０ｍｍ以下の短繊維を樹脂で固形化し
た不織布状繊維材料１３（以下、不織布１３という）に
よって円筒状に形成されている。そして、該内筒１２は
不織布１３に多量の熱硬化性樹脂を含浸させ、これを型
材（図示せず）の外周に円筒状に巻き付けて形成するこ
とにより、内周面を凹凸が非常に少ない滑面とすること
ができ、ピストン６の摺動性、シール性を高める優れた
特性を有している。
一方、１４は第２図（イ）に示すように、前記内筒１２
の外周側に形成された内層１４Ａと、該内層１４Ａの外
周側に形成された外層１４Ｂとの２層の巻回層からなる
外筒で、該外筒１４の内層１４Ａ及び外層１４Ｂは共
に、熱硬化性樹脂を含浸させた長繊維材料からなる糸状
繊維材料１５を内筒１２の外周側にフィラメントワイン
ディング法によって一定の巻角θ１，θ２で交差巻付け
し、所定の厚みの筒体状に形成したものからなってい
る。そして、第２図（ロ）に示すように、該内層１４Ａ
を形成する糸状繊維材料１５の巻角θ１は巻角θ１＝９
０°に近くなるように例えば巻角θ１＝７０°に設定さ
れている。一方、外層１４Ｂの巻角θ２は同図（ハ）に
示すように、内層１４Ａの巻角θ１とは異なって巻角θ
２＝０°に近くなるように例えば巻角θ２＝２０°に設
定されている。
の外周側に形成された内層１４Ａと、該内層１４Ａの外
周側に形成された外層１４Ｂとの２層の巻回層からなる
外筒で、該外筒１４の内層１４Ａ及び外層１４Ｂは共
に、熱硬化性樹脂を含浸させた長繊維材料からなる糸状
繊維材料１５を内筒１２の外周側にフィラメントワイン
ディング法によって一定の巻角θ１，θ２で交差巻付け
し、所定の厚みの筒体状に形成したものからなってい
る。そして、第２図（ロ）に示すように、該内層１４Ａ
を形成する糸状繊維材料１５の巻角θ１は巻角θ１＝９
０°に近くなるように例えば巻角θ１＝７０°に設定さ
れている。一方、外層１４Ｂの巻角θ２は同図（ハ）に
示すように、内層１４Ａの巻角θ１とは異なって巻角θ
２＝０°に近くなるように例えば巻角θ２＝２０°に設
定されている。
なお、図中１６はシリンダヘッドで、該シリンダヘッド
１６と前記チューブ１１とはボルト１７を介して固着さ
れている。１８は該シリンダヘッド１６とチューブ１１
との間に介装されたＯリングである。
１６と前記チューブ１１とはボルト１７を介して固着さ
れている。１８は該シリンダヘッド１６とチューブ１１
との間に介装されたＯリングである。
実施例のシリンダ装置は上述の構成からなるが、次にフ
ィラメントワインディング法による前記チューブ１１の
製造法について説明する。
ィラメントワインディング法による前記チューブ１１の
製造法について説明する。
まず、製造すべきチューブ１１の内径に等しい外径を精
度高く形成した型材（マンドレル）を予め製作してお
く。次に、該型材の外周に多量の樹脂を含浸させた不織
布１３を巻付け、該不織布１３から内側に浸み出した樹
脂により型材の外周を覆わせるようにして円筒状物を形
成する。なお、当該巻付けの際には巻回した不織布１３
の継目に隙間が生じたり、隣接し或いは層状になった不
織布１３間に気泡が入らないように十分注意を払うと共
に、該不織布１３が切断しないように注意深く巻付け
る。上述の如く型材に不織布１３を円筒状に巻付けたら
硬化炉内に入れ、型材と共に回転させながら不織布１３
に含浸されている熱硬化性樹脂を熱硬化させることによ
り、内筒１２が形成される。このようにして形成された
内筒１２の外周面には、外筒１４の接着性を高めるため
の機械加工、例けばブラスト加工を必要に応じて軽く施
こしておくとよい。
度高く形成した型材（マンドレル）を予め製作してお
く。次に、該型材の外周に多量の樹脂を含浸させた不織
布１３を巻付け、該不織布１３から内側に浸み出した樹
脂により型材の外周を覆わせるようにして円筒状物を形
成する。なお、当該巻付けの際には巻回した不織布１３
の継目に隙間が生じたり、隣接し或いは層状になった不
織布１３間に気泡が入らないように十分注意を払うと共
に、該不織布１３が切断しないように注意深く巻付け
る。上述の如く型材に不織布１３を円筒状に巻付けたら
硬化炉内に入れ、型材と共に回転させながら不織布１３
に含浸されている熱硬化性樹脂を熱硬化させることによ
り、内筒１２が形成される。このようにして形成された
内筒１２の外周面には、外筒１４の接着性を高めるため
の機械加工、例けばブラスト加工を必要に応じて軽く施
こしておくとよい。
次に、上述した内筒１２の外周面に、熱硬化性樹脂を含
浸させた糸状繊維材料１５を引張力を掛けた状態で所定
の巻角θ１、例えばθ１＝７０°で所定の厚さまで交差
巻付けし、内層１４Ａを形成する。このようにして内層
１４Ａを形成したら、内筒１２と同様に硬化炉内に入れ
て熱硬化性樹脂を熱硬化させた後、外層１４Ｂの接着性
を高めて層間剥離を防止するための機械加工を施してお
く。
浸させた糸状繊維材料１５を引張力を掛けた状態で所定
の巻角θ１、例えばθ１＝７０°で所定の厚さまで交差
巻付けし、内層１４Ａを形成する。このようにして内層
１４Ａを形成したら、内筒１２と同様に硬化炉内に入れ
て熱硬化性樹脂を熱硬化させた後、外層１４Ｂの接着性
を高めて層間剥離を防止するための機械加工を施してお
く。
上述の如くして内層１４Ａを形成したら、該内層１４Ａ
の外周側に、熱硬化性樹脂を含浸させた糸状繊維材料１
５を引張力を掛けた状態で前記内層１４Ａの巻角θ１と
は異る巻角θ２、例えばθ２＝２０°で所定の厚さにな
るまで交差巻付けし、外層１４Ｂを形成する。そして、
叙上の如く形成した内筒１２と外筒１４からなるチュー
ブ１１は型材に巻付けた状態のままで硬化炉内に入れ、
チューブ１１全体を熱硬化させた後、型材を引抜くこと
により、内面精度が高く、軸方向及び周方向に十分な強
度を備えたチューブ１１が完成する。
の外周側に、熱硬化性樹脂を含浸させた糸状繊維材料１
５を引張力を掛けた状態で前記内層１４Ａの巻角θ１と
は異る巻角θ２、例えばθ２＝２０°で所定の厚さにな
るまで交差巻付けし、外層１４Ｂを形成する。そして、
叙上の如く形成した内筒１２と外筒１４からなるチュー
ブ１１は型材に巻付けた状態のままで硬化炉内に入れ、
チューブ１１全体を熱硬化させた後、型材を引抜くこと
により、内面精度が高く、軸方向及び周方向に十分な強
度を備えたチューブ１１が完成する。
なお、内筒１２、外筒１４の内層１４Ａ、同じく外筒１
４の外層１４Ｂを前述のように段階的に成形、熱硬化を
繰り返す方法のほかに、上記各層を順次成形した後に、
同時に熱硬化させてもよい。
４の外層１４Ｂを前述のように段階的に成形、熱硬化を
繰り返す方法のほかに、上記各層を順次成形した後に、
同時に熱硬化させてもよい。
本実施例によるチューブ１１は上述の如く製造される
が、該チューブ１１を構成する内筒１２は不織布１３に
多量の樹脂を含浸させて熱硬化することにより、その内
周面は不織布１３から内側に浸み出して硬化した樹脂に
よって実質上形成された状態になっているため、ピスト
ン６の摺動性が極めて優れている。しかも、内筒１２の
内周面は型材の外周面の精度そのままに形成できるか
ら、内周面は粗さ、うねりの少ない優れた摺接面にする
ことができ、ピストン６に対するシール性や摺動性を確
実に向上できる。そして、当該シリンダ装置のチューブ
１１は後述の如く外筒１４の内層１４Ａと外層１４Ｂと
によって十分な強度が与えられるので、内筒１２を例え
ば０．５ｍｍ以下程度まで薄肉に形成できる。
が、該チューブ１１を構成する内筒１２は不織布１３に
多量の樹脂を含浸させて熱硬化することにより、その内
周面は不織布１３から内側に浸み出して硬化した樹脂に
よって実質上形成された状態になっているため、ピスト
ン６の摺動性が極めて優れている。しかも、内筒１２の
内周面は型材の外周面の精度そのままに形成できるか
ら、内周面は粗さ、うねりの少ない優れた摺接面にする
ことができ、ピストン６に対するシール性や摺動性を確
実に向上できる。そして、当該シリンダ装置のチューブ
１１は後述の如く外筒１４の内層１４Ａと外層１４Ｂと
によって十分な強度が与えられるので、内筒１２を例え
ば０．５ｍｍ以下程度まで薄肉に形成できる。
一方、チューブ１１を構成する外筒１４の内層１４Ａと
外層１４Ｂは糸状繊維材料１５の巻角θ１，θ２をそれ
ぞれ異らせて形成してあるが、該糸状繊維材料１５の巻
角θ１，θ２と、チューブ１１の周方向の内圧に対する
強度Ｆ及び軸方向の強度Ｅの関係は第３図に示す如くで
あるから、巻角θ１，θ２を変えることにより、これら
の強度Ｆ，Ｅを適宜設定することができる。
外層１４Ｂは糸状繊維材料１５の巻角θ１，θ２をそれ
ぞれ異らせて形成してあるが、該糸状繊維材料１５の巻
角θ１，θ２と、チューブ１１の周方向の内圧に対する
強度Ｆ及び軸方向の強度Ｅの関係は第３図に示す如くで
あるから、巻角θ１，θ２を変えることにより、これら
の強度Ｆ，Ｅを適宜設定することができる。
そこで、本実施例では外筒１４の内層１４Ａは周方向の
内圧を受承するのに最も適した巻角θ１＝９０°に近い
巻角θ１＝７０°で糸状繊維材料１５を巻回し、外層１
４Ｂは軸方向の曲げ応力を受承するのに最も適した巻角
θ２＝０°に近い巻角θ２＝２０°で糸状繊維材料１５
を巻回してある。
内圧を受承するのに最も適した巻角θ１＝９０°に近い
巻角θ１＝７０°で糸状繊維材料１５を巻回し、外層１
４Ｂは軸方向の曲げ応力を受承するのに最も適した巻角
θ２＝０°に近い巻角θ２＝２０°で糸状繊維材料１５
を巻回してある。
この結果、チューブ１１は最小の肉厚及び巻回数の筒体
に形成でき、しかもピストンの摺動性に優れ、かつ周方
向及び軸方向の各応力に対応できる強度を与えることが
できる。しかも、チューブ１１の全体を金属材料に比較
して比重の小さい不織布１３、糸状繊維材料１５と樹脂
で形成したから、従来技術によるものと同等以上の強度
を有しながら、その重量を大幅に軽減することができ
る。そして、内筒１２及び外筒１４に同一の熱硬化性樹
脂を用いることにより、内筒１２と外筒１４との密着性
を高めることができ、両者の間で層間剥離等が生じるの
を確実に防止できる。
に形成でき、しかもピストンの摺動性に優れ、かつ周方
向及び軸方向の各応力に対応できる強度を与えることが
できる。しかも、チューブ１１の全体を金属材料に比較
して比重の小さい不織布１３、糸状繊維材料１５と樹脂
で形成したから、従来技術によるものと同等以上の強度
を有しながら、その重量を大幅に軽減することができ
る。そして、内筒１２及び外筒１４に同一の熱硬化性樹
脂を用いることにより、内筒１２と外筒１４との密着性
を高めることができ、両者の間で層間剥離等が生じるの
を確実に防止できる。
更に、前述の如くチューブ１１の外筒１４を形成する内
層１４Ａ側と外層１４Ｂ側の巻角θ１，θ２を変えるこ
とにより、チューブ１１には必要な部分に必要な強度を
持たせることができ、しかも内筒１２の摺動性能も向上
したから、チューブ１１の肉厚等も含めて設計の自由度
が増し、限界設計が可能になる。更にまた、外筒１４を
形成する糸状繊維材料１５は鉄系材料に比較して衝撃吸
収性が良く、かつ、耐疲労性に優れているから、高品質
なシリンダ装置を製造することができる。
層１４Ａ側と外層１４Ｂ側の巻角θ１，θ２を変えるこ
とにより、チューブ１１には必要な部分に必要な強度を
持たせることができ、しかも内筒１２の摺動性能も向上
したから、チューブ１１の肉厚等も含めて設計の自由度
が増し、限界設計が可能になる。更にまた、外筒１４を
形成する糸状繊維材料１５は鉄系材料に比較して衝撃吸
収性が良く、かつ、耐疲労性に優れているから、高品質
なシリンダ装置を製造することができる。
しかも、チューブ１１は短繊維と長繊維の繊維材料を用
いた多層構造に構成したから、仮に強い内圧を受けた場
合でも切欠きからチューブ全体が一度に破壊することは
防止でき、シリンダ装置の信頼性を向上できる。
いた多層構造に構成したから、仮に強い内圧を受けた場
合でも切欠きからチューブ全体が一度に破壊することは
防止でき、シリンダ装置の信頼性を向上できる。
なお、本実施例では、糸状繊維材料１５の巻角θ１，θ
２はθ１＝７０°，θ２＝２０°の２種類に設定した
が、巻角θ１，θ２を内層１４Ａ側から外層１４Ｂ側に
滑らかに変化させながら糸状繊維材料１５を巻回しても
よく、このように構成することにより、チューブ１１の
周方向及び軸方向の強度Ｆ，Ｅに対する機械的特性を緩
やかに変化させることができる。また、内筒１２には低
廉なガラス繊維からなる短繊維材料を用い、外筒１４の
うちの内層１４Ａ側にはガラス繊維からなる長繊維材料
を、外層１４Ｂ側には高張力の炭素繊維からなる長繊維
材料を用いることにより、低廉、かつ、軽量なシリンダ
装置を製造することができる。
２はθ１＝７０°，θ２＝２０°の２種類に設定した
が、巻角θ１，θ２を内層１４Ａ側から外層１４Ｂ側に
滑らかに変化させながら糸状繊維材料１５を巻回しても
よく、このように構成することにより、チューブ１１の
周方向及び軸方向の強度Ｆ，Ｅに対する機械的特性を緩
やかに変化させることができる。また、内筒１２には低
廉なガラス繊維からなる短繊維材料を用い、外筒１４の
うちの内層１４Ａ側にはガラス繊維からなる長繊維材料
を、外層１４Ｂ側には高張力の炭素繊維からなる長繊維
材料を用いることにより、低廉、かつ、軽量なシリンダ
装置を製造することができる。
更に、本実施例のチューブ１１を構成する外筒１４は糸
状繊維材料１５の巻角θ１，θ２が異る内層１４Ａと外
層１４Ｂから形成するものとして述べたが、３種類の巻
角θ１，θ２，θ３によって巻回層を３層に形成しても
よいものである。更にまた、実施例のチューブ１１の成
形方法として糸状繊維材料１５を用いたフィラメントワ
インディング法を例に挙げたが、テープ状或いは織布状
の繊維材料を用いるテープワインディング法で成形して
もよい。なお、実施例ではチューブ１１とシリンダヘッ
ド１６の接合にはボルト１７を用いたが、更に接着剤を
併用してもよい。
状繊維材料１５の巻角θ１，θ２が異る内層１４Ａと外
層１４Ｂから形成するものとして述べたが、３種類の巻
角θ１，θ２，θ３によって巻回層を３層に形成しても
よいものである。更にまた、実施例のチューブ１１の成
形方法として糸状繊維材料１５を用いたフィラメントワ
インディング法を例に挙げたが、テープ状或いは織布状
の繊維材料を用いるテープワインディング法で成形して
もよい。なお、実施例ではチューブ１１とシリンダヘッ
ド１６の接合にはボルト１７を用いたが、更に接着剤を
併用してもよい。
本発明は以上詳述した如く構成したから、下記の諸効果
を奏する。
を奏する。
シリンダ装置のチューブ全体は金属材料より比重の
小さい不織布状繊維材料および長繊維材料と熱硬化性樹
脂とで成形したから、シリンダ装置の重量を従来技術に
比較して大幅に軽減することができる。
小さい不織布状繊維材料および長繊維材料と熱硬化性樹
脂とで成形したから、シリンダ装置の重量を従来技術に
比較して大幅に軽減することができる。
チューブの内周面側を形成する内筒は多量の熱硬化
性樹脂を含浸させた不織布状繊維材料で形成したから、
該チューブの内周面は不織布状繊維材料から内側に浸み
出した熱硬化性樹脂で覆われた状態で高精度に形成でき
る結果、チューブとピストンの摺動性能を向上でき、機
械効率を高めることができる。また、型材の外周面の精
度を予め高めておけば、チューブの内周面に対する後加
工は不要にできるから、チューブの製造工程を減少で
き、加工費を低減できる。
性樹脂を含浸させた不織布状繊維材料で形成したから、
該チューブの内周面は不織布状繊維材料から内側に浸み
出した熱硬化性樹脂で覆われた状態で高精度に形成でき
る結果、チューブとピストンの摺動性能を向上でき、機
械効率を高めることができる。また、型材の外周面の精
度を予め高めておけば、チューブの内周面に対する後加
工は不要にできるから、チューブの製造工程を減少で
き、加工費を低減できる。
チューブを構成する外筒を、内層側と外層側の巻角
が異なるように２層以上の巻回層から形成し、内層側は
周方向の内圧を受けるのに最も適した巻角で形成し、外
層側は軸方向応力を受けるのに最も適した巻角で形成す
るようにすれば、チューブは最小の巻回数及び肉厚でも
って周方向及び軸方向の各応力にそれぞれ対応する強度
を持つことができるので、ピストンとの良好な摺動性を
得るための内筒を薄肉に形成でき、チューブ全体の肉厚
を薄くできると共に、シリンダ装置全体を小型化するこ
とができる。
が異なるように２層以上の巻回層から形成し、内層側は
周方向の内圧を受けるのに最も適した巻角で形成し、外
層側は軸方向応力を受けるのに最も適した巻角で形成す
るようにすれば、チューブは最小の巻回数及び肉厚でも
って周方向及び軸方向の各応力にそれぞれ対応する強度
を持つことができるので、ピストンとの良好な摺動性を
得るための内筒を薄肉に形成でき、チューブ全体の肉厚
を薄くできると共に、シリンダ装置全体を小型化するこ
とができる。
繊維材料の巻角、巻数及び積層数は任意に設定する
ことができるから、設計の自由度が高く限界設計が可能
であるし、所望の強度のチューブを製造することができ
る。
ことができるから、設計の自由度が高く限界設計が可能
であるし、所望の強度のチューブを製造することができ
る。
チューブは金属材料に比べて衝撃吸収性、耐疲労性
に優れた繊維材料で形成したから、シリンダ装置の耐久
性、信頼性を向上できる。
に優れた繊維材料で形成したから、シリンダ装置の耐久
性、信頼性を向上できる。
チューブは繊維材料を用いて多層構造に構成したか
ら、内圧によって一度で破壊されるのを確実に防止でき
ると共に破壊の予知が可能になるから、安全性の高いシ
リンダ装置にすることができる。
ら、内圧によって一度で破壊されるのを確実に防止でき
ると共に破壊の予知が可能になるから、安全性の高いシ
リンダ装置にすることができる。
第１図ないし第３図は本発明の一実施例に係り、第１図
はシリンダ装置の要部拡大断面図、第２図（イ）は第１
図中の部分拡大図、同図（ロ）はフィラメントワインデ
ィング法によって形成されたチューブ外筒の内層側を示
す説明図、同図（ハ）は該チューブ外筒の外層側を示す
説明図、第３図は巻角に対する内圧及び軸方向の強度を
示す特性線図、第４図及び第５図は従来技術に係り、第
４図はシリンダ装置の縦断面図、第５図は第４図中の要
部拡大断面図である。 ６…ピストン、１１…チューブ、１２…内筒、１３…不
織布（不織布状繊維材料）、１４…外筒、１４Ａ…内
層、１４Ｂ…外層、１５…糸状繊維材料（長繊維材
料）。
はシリンダ装置の要部拡大断面図、第２図（イ）は第１
図中の部分拡大図、同図（ロ）はフィラメントワインデ
ィング法によって形成されたチューブ外筒の内層側を示
す説明図、同図（ハ）は該チューブ外筒の外層側を示す
説明図、第３図は巻角に対する内圧及び軸方向の強度を
示す特性線図、第４図及び第５図は従来技術に係り、第
４図はシリンダ装置の縦断面図、第５図は第４図中の要
部拡大断面図である。 ６…ピストン、１１…チューブ、１２…内筒、１３…不
織布（不織布状繊維材料）、１４…外筒、１４Ａ…内
層、１４Ｂ…外層、１５…糸状繊維材料（長繊維材
料）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 盛雄 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭61−70275（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−29249（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】両端を施蓋されたチューブ内には、該チュ
ーブ内を２室に画成するピストンを摺動可能に設けてな
るシリンダ装置において、前記チューブは、多量の熱硬
化性樹脂を含浸させた不織布状繊維材料により形成さ
れ、前記ピストンの摺動面となる内周面が該不織布状繊
維材料から浸み出した熱硬化性樹脂により覆われた内筒
と、熱硬化性樹脂を含浸させた長繊維材料を該内筒の外
周側に巻回することにより形成され、内層側と外層側と
で前期長繊維材料の巻角が異なる２層以上の巻回層から
なる外筒とから構成し、該外筒を構成する２層以上の巻
回層は、前記長繊維材料を内層側で巻角が大きく、外層
側で小さくなるように巻回して形成したことを特徴とす
るシリンダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61129864A JPH065081B2 (ja) | 1986-06-04 | 1986-06-04 | シリンダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61129864A JPH065081B2 (ja) | 1986-06-04 | 1986-06-04 | シリンダ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62288703A JPS62288703A (ja) | 1987-12-15 |
| JPH065081B2 true JPH065081B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=15020164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61129864A Expired - Fee Related JPH065081B2 (ja) | 1986-06-04 | 1986-06-04 | シリンダ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065081B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010036775A1 (en) * | 2008-09-25 | 2010-04-01 | Utilequip, Inc. | Fabric fluid-powered cylinder |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01262351A (ja) * | 1988-04-11 | 1989-10-19 | Isuzu Motors Ltd | 内燃機関のピストン |
| JPH11255567A (ja) * | 1998-03-09 | 1999-09-21 | Toshiba Corp | セラミック繊維複合材料部品およびその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6170275A (ja) * | 1984-09-11 | 1986-04-11 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | シリンダ装置 |
-
1986
- 1986-06-04 JP JP61129864A patent/JPH065081B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010036775A1 (en) * | 2008-09-25 | 2010-04-01 | Utilequip, Inc. | Fabric fluid-powered cylinder |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62288703A (ja) | 1987-12-15 |
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