JP2003014027A - ショックアブソーバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一定以上の衝突速度の負荷が繰り返し加えら
れた場合でも、衝撃吸収特性を低下させることなく安定
維持するショックアブソーバを提供する。 【解決手段】 本発明のショックアブソーバは、移動の
際に液体室の周壁に摺接する外周面を有すると共に、該
液体室の開口部を閉塞する壁面５１と向き合う面が、該
外周面に向かって広がるテーパ状に形成されたピストン
２０を有して構成される。従って、一定以上の衝突速度
の負荷が繰り返し加えられた場合でも、衝撃吸収特性を
低下させることなく安定維持することができ、従来困難
であった高速化への対応が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ショックアブソーバに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、種々のショックアブソーバが知ら
れているが、シリンダの構造から分類すると、大きく分
けて、１つの筒体からなる単一チューブ構造のものと、
外筒と、該外筒に対して一定間隔をおいて形成された内
筒とを有する二重チューブ構造のものとがある。

【０００３】単一チューブ構造のものとしては、例え
ば、図５に示したように、略筒状に形成されたピストン
１００の周壁に小孔からなる複数のオリフィス１１０を
有する多孔式のもの、シリンダの内周面に溝状のオリフ
ィスを有する溝オリフィス式のもの、ピストンの外径を
シリンダの内径よりも小さくし、両者のギャップをオリ
フィスとして利用するダッシュポット式のもの等が知ら
れている。二重チューブ構造のものとしては、内筒に小
孔からなるオリフィスを形成したものが一般に普及して
いる。

【０００４】上記した従来のショックアブソーバは、コ
ストや用途に合わせて、選択使用されているが、一般的
には構造の簡易さから単一チューブ構造のものの方が二
重チューブ構造のものに比し、製造コスト的には安価で
ある。また、二重チューブ構造のものの場合には、製造
コストのほかに、ピストンが内筒内に配設されるため、
単一チューブ構造のものとシリンダの外寸が同じ場合に
は、ピストン径は必然的に単一チューブ構造のものより
も小さくなる。取り付ける場所には制限があることか
ら、シリンダの外寸を大きくすることもできず、ピスト
ン径ばかりか、内筒の厚みにも制限を伴うのが通常であ
る。このため、単一チューブ構造のものと外寸を同じに
した場合には、衝撃吸収特性（衝撃吸収エネルギー）を
単一チューブ構造のものよりも小さなものにしなけれ
ば、使用中、内筒などに損傷を来すおそれがある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このように単一チューブ
構造のショックアブソーバは、二重チューブ構造のもの
に比し、製造コストが安価であり、また、小型でも大き
な衝撃吸収特性を発揮することが可能である。しかしな
がら、単一チューブ構造のものは、ピストンロッドに対
し、一定以上の衝突速度の負荷が繰り返し加えられる
と、衝撃吸収特性が低下してしまうという問題があっ
た。

【０００６】すなわち、例えば、図５に示した多孔式の
ショックアブソーバでは、ピストン１００を構成するロ
ッド部１３０に対し、所定以下の衝突速度の負荷、例え
ば、１ｍ／ｓの負荷が繰り返し加えられても、衝撃吸収
特性にほとんど変化はみられないが、その衝突速度以上
の負荷、例えば、２ｍ／ｓの負荷が繰り返し加えられる
と、ロッド部１３０が小さい負荷を受けたときでも遊び
が発生して衝撃吸収特性が低下してしまう。

【０００７】この衝撃吸収特性の低下は、以下の原因に
より生じると考えられる。すなわち、図６に示したよう
に、ロッド部１３０が一定以上の衝突速度の負荷を受け
ると、液体室内でピストン本体部１２０が高速で衝撃吸
収方向へ移動する。それにより、液体室において、ピス
トン本体部１２０を挟んで衝撃吸収方向側に位置する圧
力室１８１と、非衝撃吸収方向側に位置する非圧力室１
８２のうち、圧力室１８１内の粘性液体が、ピストン本
体部１２０に押圧されることにより、該ピストン本体部
１２０の周壁に設けられたオリフィス１１０を通じて非
圧力室１８２内へ流入する。この非圧力室１８２内に流
入した粘性液体は、シリンダ１４０の内周面に沿って非
衝撃吸収方向へ流れていき、液体室の開口部を閉塞する
壁面（閉塞面）１５０に当たることにより衝撃吸収方向
へ流れの向きを変える。一方、ピストン１００の上記閉
塞面１５０と向かい合う面１６０が、ピストン本体部１
２０の一端側に形成されたロッド部１３０との連結部１
２１の外周面と略直角に交わるように形成されているた
め、衝撃吸収方向へ流れの向きを変えた粘性液体が、さ
らにその対向面１６０に当たることにより再び非衝撃吸
収方向へ流れの向きを変える。そして、このように粘性
液体の流れが、非圧力室１８２内に形成される略直角の
コーナ部１５０ａ〜１５０ｃを曲がることにより、該非
圧力室１８２内において、粘性液体の渦が生じ、負圧と
なる。それにより、外部の気体がロッド部１３０と蓋部
材１７０との間隙から液体室内へと吸引される。そし
て、一旦吸引された気体は、ロッド部１３０と蓋部材１
７０との間隙からの液漏れを防止するシール部材１９０
によって外部に逃げられず、液体室内に止まることにな
る。そのため、ロッド部１３０に対し、一定以上の衝突
速度の負荷が繰り返し加えられると、その都度吸引され
た気体が液体室内に蓄積されることとなり、粘性液体中
に気体が混入するため、衝撃吸収特性が低下することに
なるのである。

【０００８】このことは、同じく単一チューブ構造を備
える溝オリフィス式のものやダッシュポット式のもの等
にも同様に生じ得る問題である。このため、単一チュー
ブ構造のものは、高速化への対応が困難であった。

【０００９】本発明は上記した問題点を解消するために
なされたものであり、一定以上の衝突速度の負荷が繰り
返し加えられた場合でも、衝撃吸収特性を低下させるこ
となく安定維持できるショックアブソーバを提供するこ
とを課題とする。

【００１０】本発明者は、上記課題を解決するため鋭意
研究を重ねた結果、上述のように液体室内において、ピ
ストンが高速で衝撃吸収方向へ移動することにより、外
部の気体を液体室内に吸引してしまうことが衝撃吸収特
性の低下の原因であることを見出し、本発明を完成する
に至った。すなわち、請求項１に記載の本発明は、シリ
ンダ内に形成される液体室内で移動可能なピストンを有
し、該ピストンの移動により、前記液体室内に充填され
た粘性液体がオリフィスを通じて移動することにより衝
撃を吸収するショックアブソーバにおいて、前記ピスト
ンは、移動の際に前記液体室の周壁に摺接する外周面を
有すると共に、前記液体室の開口部を閉塞する壁面と向
き合う面が、該外周面に向かって広がるテーパ状に形成
されていることを特徴とするショックアブソーバを提供
する。請求項２に記載の本発明は、前記シリンダが、単
一チューブ構造であることを特徴とする請求項１記載の
ショックアブソーバを提供する。

【００１１】

【作用】本発明によれば、移動の際に前記液体室の周壁
に摺接する外周面を有すると共に、前記液体室の開口部
を閉塞する壁面と向き合う面が、該外周面に向かって広
がるテーパ状に形成されているピストンを備えて構成さ
れるため、液体室の開口部を閉塞する壁面（閉塞面）に
当たることにより衝撃吸収方向へ流れの向きを変えた粘
性液体は、ピストンの緩やかに傾斜するテーパ状の面に
沿って流れることとなる。それにより、粘性液体の渦が
発生せず、生じる負圧も小さいため、外部の気体がピス
トンロッドと蓋部材との間隙から液体室内へと吸引され
ることがない。従って、一定以上の衝突速度の負荷が繰
り返し加えられた場合でも、衝撃吸収特性を低下させる
ことなく安定維持できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいてさらに詳しく説明する。図１は、本発明の一
の実施形態に係るショックアブソーバを示す断面図であ
る。この図に示したように、本実施形態に係るショック
アブソーバは、シリンダ１０及びピストン２０を有して
構成される。

【００１３】シリンダ１０は、内径の大きな部分（大径
部）１１と内径の小さな部分（小径部）１２とを有する
ように形成されている。具体的には、シリンダ１０の上
端１３側に大径部１１が、底壁１４側に小径部１２が形
成されている。大径部１１の内径は、ピストン２０を構
成するピストン本体部２１の外径よりも大きく、小径部
１２の内径はピストン本体部２１が摺動し得る程度、す
なわちピストン本体部２１の外径とほぼ同じ大きさにな
っている。逆に言えば、ピストン本体部２１の外径が大
径部１１の内径よりも小さく、小径部１２の内径とほぼ
同じ大きさになっているということである。そして、こ
の大径部１１と小径部１２は、内部に粘性液体が充損さ
れる液体室として機能する。なお、このシリンダ１０
は、底壁１４が閉塞されて形成され、上端１３には後述
のピストン２０を構成するロッド部２２をシリンダ１０
外へ突出させるための挿通孔を有する蓋部材３０が液密
に配設される。また、大径部１１と蓋部材３０の間には
ロッド部２２を取り囲むようにアキュムレータ４０が配
設されている。そして、このアキュムレータ４０を収容
するアキュムレータケース５０の壁面５１により、大径
部１１と小径部１２により構成される液体室の開口部が
閉塞されている。なお、かかる「壁面」５１を以下「閉
塞面」５１という。

【００１４】ピストン２０は、さらに、ピストン本体部
２１とロッド部２２とを有して構成される。ピストン本
体部２１は、一端側に端壁２１ａを有すると共に、他端
側が開放された略筒状に形成され、周壁２１ｂが上記し
たような外径を有している。閉塞面５１と向き合う端壁
２１ａの外周面は、ピストン２０の移動の際に液体室の
周壁（小径部１２の内周面）に摺接する外周面（ピスト
ン本体部２１を構成する周壁２１ｂの外周面）に向かっ
て緩やかに傾斜するように広がるテーパ状に形成されて
いる。また、端壁２１ａの内部には、互いに連通する小
径孔部２３ａと大径孔部２３ｂからなる第１の還流２３
と、該第１の還流路２３の小径孔部２３ａの内径よりも
大きく、かつ大径孔部２３ｂの内径よりも小さい直径を
有する球状の弁体２４と、第１の還流路２３の小径孔部
２３ａに連通するように、該小径孔部２３ａに直交する
方向に貫通形成された第２の還流路２５とを有して構成
される弁機構が設けられている。ピストン本体部２１の
周壁２１ｂには、複数のオリフィス２６が形成されてい
る。もちろん、このオリフィス２６の形成位置は、ピス
トン２０の復帰位置において大径部１１内に位置するよ
うに形成される。

【００１５】ロッド部２２は、先端２２ａ側が上記した
蓋部材３０の挿通孔から外部に突出すると共に、後端２
２ｂ側にピストン本体部２１が連結される。なお、本実
施形態のように、ロッド部２２の後端２２ｂ側に、該ロ
ッド部２２の抜け落ちを防止するため、ロッド部２２の
先端２２ａ側の外周面に略直角に交わる面２２ｃが形成
される場合、その面２２ｃは、粘性液体の流れに影響を
与えない程度に面積を極めて小さいものとする必要があ
る。また、本実施形態では、ロッド部２２がピストン本
体部２１と別体に形成されているが、このように別体に
形成することなく、ピストン本体部２１とロッド部２２
とを一体成形することによりピストン２０を構成するこ
ともできる。

【００１６】ここで、符号６０は、ピストン２０の復帰
用スプリングであり、本実施形態では、大径部１１と小
径部１２とから構成される液体室内において、ピストン
本体部２１内に配設されるスプリングガイド７０と、シ
リンダ１０の底面との間に配設されている。

【００１７】かかる構成からなる本実施形態のショック
アブソーバによれば、ピストン２０のロッド部２２の先
端２２ａに制御対象物が当接するなどして、ロッド部２
２に負荷が加えられると、ピストン２０がシリンダ１０
の底壁１４方向（衝撃吸収方向）へ移動する。このと
き、ピストン本体部２１の端壁２１ａ内部に設けられた
弁体２４が小径孔部２３ａを閉塞するため、ピストン本
体部２１の周壁２１ｂ内からピストン２０とシリンダ１
０の大径部１１とにより形成される間際へはオリフィス
２６のみを介して粘性液体が移動する。そして、粘性液
体がこのオリフィス２６を通過する際の動圧抵抗、粘性
抵抗によりピストン２０の動きはゆっくりしたものとな
り、制御対象物の衝撃を緩和する。ピストン２０がさら
に衝撃吸収方向へ移動し、ピストン本体部２１がシリン
ダ１０の小径部１２内をさらに摺動していくと、複数設
けられているオリフィス２６が小径部１２の内周面によ
り、ピストン本体部２１の開放端寄りに設けられている
ものから順に閉塞されていく。従って、作用する抵抗は
徐々に大きくなる。そして、全てのオリフィス２６が、
大径部１１内から小径部１２内に位置するまで移動する
と、粘性液体の移動が行われなくなり、ロック状態とな
る。

【００１８】かかる衝撃吸収時において、本実施形態の
ショックアブソーバによれば、ピストン２０の、閉塞面
５１と向き合う面がテーパ状に形成されているため、図
２に示したように、オリフィス２６を通じて大径部１１
に流入し、閉塞面５１に当たることにより衝撃吸収方向
へ流れの向きを変えた粘性液体が、緩やかに傾斜するテ
ーパ状の面に沿って流れることとなる。それにより、大
径部１１内において粘性液体の渦が生じることがなく、
また、発生する負圧も小さいため、外部の気体を吸引す
ることがない。従って、一定以上の衝突速度の負荷が繰
り返し加えられた場合でも、衝撃吸収特性を低下させる
ことなく安定維持できる。なお、本実施形態のショック
アブソーバを用いて耐久試験を実施したところ、ピスト
ン２０のロッド部２２に対し、衝突速度が２ｍ／ｓの負
荷を１２０万回繰り返し加えた場合でも、気体の混入が
認められず、衝撃吸収特性は低下しなかった。

【００１９】一方、ピストン２０に対する負荷が除去さ
れると、復帰スプリング６０により、ピストン２０がシ
リンダ１０の上端１３方向（非衝撃吸収方向）へ移動す
る。このとき、ピストン本体部２１の端壁２１ａ内部に
設けられた弁体２４が閉塞していた小径孔部２３ａを開
放するため、ピストン２０と大径部１１とにより形成さ
れる間隙に溜まっていた粘性液体が、第２の還流路２
５、第１の還流路２３を経由してピストン本体部２１内
に大量に移動する。また、ピストン２０の復帰動作に伴
い順次大径部１１内に位置してくるオリフィス２６を経
由してピストン本体部２１内に大量に移動する。従っ
て、ピストン２０は速やかに原位置に復帰する。

【００２０】なお、外寸を変更することなく、制御対象
物に合わせて衝撃吸収特性を変化させたい場合、本実施
形態では、ピストン２０に形成されるオリフィス２６の
数、孔径を調整するだけでよい。

【００２１】また、上記した実施形態では、粘性液体の
渦の発生を抑制し、生じる負圧をより小さくするための
テーパ部が、ピストン本体部２１の一端からその外周面
に向かって広がるように形成されているが、これに限定
されるものではない。例えば、図３に示したように、か
かるテーパ部を、ロッド部２２の適宜部位からピストン
本体部２１の外周面に向かって広がるように形成しても
よい。また、図４に示したように、ロッド部２２の適宜
部位からその後端２２ｂに至るまでの間に、ピストン本
体部２１の外周面に向かって広がるテーパ部を形成して
もよい。

【００２２】また、上記した実施形態では、球状の弁体
２４を用いた弁機構を採用しているが、これに限らず、
従来公知の種々の弁機構を採用することももちろん可能
である。例えば、図４に示したように、スプリングガイ
ド７０をロッド部２２に連結し、また、ピストン本体部
２１の端壁２１ａに粘性液体の還流孔２７を形成した構
造の弁機構を採用することもできる。かかる弁機構によ
れば、ピストン２０の復帰時において、復帰スプリング
６０により、スプリングガイド７０がピストン本体部２
１の端壁２１ａの内面に当接するまでロッド部２２のみ
が瞬間的に復帰し、端壁２１ａにスプリングガイド７０
が当接すると、ロッド部２２の後端２２ｂが端壁２１ａ
の外面から離間するためその間に隙間が生じ、還流孔２
７が開放状態になる。その結果、ピストン２０と大径部
１１とにより形成される間隙に溜まっている粘性液体が
還流孔２７と、復帰動作に伴い順次大径部１１内に位置
してくるオリフィス２６とを経由してピストン本体部２
１内に大量に移動するため、ピストン２０は速やかに原
位置に復帰する。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のショック
アブソーバは、移動の際に液体室の周壁に摺接する外周
面を有すると共に、該液体室の開口部を閉塞する壁面と
向き合う面が、該外周面に向かって広がるテーパ状に形
成されたピストンを有して構成される。従って、一定以
上の衝突速度の負荷が繰り返し加えられた場合でも、衝
撃吸収特性を低下させることなく安定維持することがで
き、従来困難であった高速化への対応が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一の実施形態に係るショック
アブソーバを示す断面図である。

【図２】図２は、上記実施形態に係るショックアブソー
バの作用を説明するための図である。

【図３】図３は、本発明の他の実施形態に係るショック
アブソーバを示す部分断面図である。

【図４】図４は、本発明のさらに他の実施形態に係るシ
ョックアブソーバを示す部分断面図である。

【図５】図５は、従来のショックアブソーバを示す断面
図である。

【図６】図６は、従来のショックアブソーバの作用を説
明するための図である。

【符号の説明】

１０ シリンダ ２０ ピストン ２１ ピストン本体部 ２２ ロッド部 ２６ オリフィス ３０ 蓋部材 ４０ アキュムレータ ５０ アキュムレータケース ６０ 復帰スプリング ７０ スプリングガイド

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【手続補正書】

【提出日】平成１３年７月２日（２００１．７．２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 このように単一チュー
ブ構造のショックアブソーバは、二重チューブ構造のも
のに比し、製造コストが安価であり、また、小型でも大
きな衝撃吸収特性を発揮することが可能である。しかし
ながら、単一チューブ構造のものは、ピストンロッドに
対し、一定以上の衝突速度の負荷が繰り返し加えられる
と、衝撃吸収特性が低下してしまうという問題があっ
た。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】

【課題を解決するための手段】 本発明者は、上記課題を
解決するため鋭意研究を重ねた結果、上述のように液体
室内において、ピストンが高速で衝撃吸収方向へ移動す
ることにより、外部の気体を液体室内に吸引してしまう
ことが衝撃吸収特性の低下の原因であることを見出し、
本発明を完成するに至った。すなわち、請求項１に記載
の本発明は、シリンダ内に形成される液体室内で移動可
能なピストンを有し、該ピストンの移動により、前記液
体室内に充填された粘性液体がオリフィスを通じて移動
することにより衝撃を吸収するショックアブソーバにお
いて、前記ピストンは、移動の際に前記液体室の周壁に
摺接する外周面を有すると共に、前記液体室の開口部を
閉塞する壁面と向き合う面が、該外周面に向かって広が
るテーパ状に形成されていることを特徴とするショック
アブソーバを提供する。請求項２に記載の本発明は、前
記シリンダが、単一チューブ構造であることを特徴とす
る請求項１記載のショックアブソーバを提供する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ内に形成される液体室内で移動
   可能なピストンを有し、該ピストンの移動により、前記
   液体室内に充填された粘性液体がオリフィスを通じて移
   動することにより衝撃を吸収するショックアブソーバに
   おいて、 前記ピストンは、移動の際に前記液体室の周壁に摺接す
   る外周面を有すると共に、前記液体室の開口部を閉塞す
   る壁面と向き合う面が、該外周面に向かって広がるテー
   パ状に形成されていることを特徴とするショックアブソ
   ーバ。
2. 【請求項２】 前記シリンダが、単一チューブ構造であ
   ることを特徴とする請求項１記載のショックアブソー
   バ。