JP2006275249A - 緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】十分なダンパー力を発揮できると共に復帰動作も早く、構造が簡単で要する取り付けスペースも小さいコンパクトな緩衝器を提供する。
【解決手段】一方の端部が閉じた蛇腹中空体１と、通気口５を有する取付ベース３と、該通気口を通る脱気量及び吸気量を調節する弁プレート４とを備え、蛇腹中空体の開放端部は取付ベースに気密に取り付けられ蛇腹中空体内に前記通気口でのみ大気側に通じた閉鎖空間を形成し、弁プレートは該閉鎖空間と前記通気口を連通させる通気路を備え、取付ベースの閉鎖空間側に形成された弁座９に配置され、蛇腹中空体の閉鎖端に負荷が加わり閉鎖空間が収縮して該空間内の空気が圧縮される時には、その空圧により弁プレートが弁座に押圧されて脱気路が前記通気路に限定され、負荷がなくなり蛇腹中空体が元の形に復帰する時には、弁プレートが大気側から押圧されて弁座からわずかに離れて広い吸気路が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、２つの物体が当たるときの衝撃を吸収する緩衝器に関し、特に引き戸、門扉、シャッタなどの建築物の設備の開閉時、自動組立ラインにおけるワークの停止時、複写機へのトレーの装着時などに生じる衝撃を緩和する緩衝器に関する。

建築物の設備として設けられる引き戸、門扉、シャッタなどでは、開口部を開閉する移動自在な開閉体と固定された躯体とが勢いよく当たって強い衝撃を与えたり、大きな衝撃音を発したりすることがある。また、工場内に設けられる自動組立ラインではワークが所定の停止位置に搬送されるが、近年は搬送のスピードアップが図られており、停止時の衝撃により停止位置がずれたり、ワークを損傷させることもある。さらにまた、オフィス等で使用される複写機では、利用者が複写用紙を収納したトレーを複写機に挿入する際、しばしば勢いよく挿入してしまい、複写機本体に大きな衝撃が加わって故障の原因になっている。

そこで、例えば引き戸やドアでは、開けた時に建具枠や柱や壁などに当たる衝撃を吸収する緩衝器として、金具にゴムブロックを固定したストッパーや戸当たりが用いられている。
また、引き戸などに用いられる開閉時の衝撃を吸収する別の緩衝器として、シリンダ内に空気を密封し、衝撃の伝わるピストンロッドをシリンダ内の密封空間の空気の圧縮による空圧で制動する空圧緩衝器がある（特許文献１参照）。
また、例えば門扉やシャッタの開閉時の衝撃を緩和する従来の緩衝器として、シリンダ内に粘性流体を密封し、衝撃の伝わるピストンロッドの移動をシリンダ内の液圧により制動する緩衝器がある（特許文献２参照）。
特開２００２−５２１２号公報 特開平７−２６８６１号公報

しかし、引き戸に取り付けられた従来のゴムブロックの緩衝器では、引き戸が建具枠等に当たる際の大きな衝撃を十分に緩和することができなかった。
また、特許文献１及び２に記載の液圧又は空圧緩衝器では、ピストンロッドがシリンダ内を移動する際の液圧又は空圧によって衝撃を吸収する構造であるから、構造が複雑で全長も長くなり、大きな取り付けスペースを要した。さらに、負荷がなくなってからピストンロッドが復帰するのに要する時間が長かった。

本発明は、このような従来の緩衝器の問題点を解消するものであり、衝撃を十分に緩衝することができ、構造も簡単で取り付けスペースも小さくてよい緩衝器を提供することを目的とする。
また、本発明の別の目的は、緩衝器に加わる負荷がなくなってから次の緩衝動作を開始できる初期状態に復帰するまでの時間が短い緩衝器を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明による緩衝器は、一方の端部が閉じた蛇腹中空体と、通気口を有する取付ベースと、該通気口を通る脱気量及び吸気量を調節する弁プレートとを備え、蛇腹中空体の開放端部は取付ベースに気密に取り付けられ蛇腹中空体内に前記通気口でのみ大気側に通じた閉鎖空間を形成し、弁プレートは該閉鎖空間と前記通気口を連通させる通気路を備え、取付ベースの閉鎖空間側に形成された弁座に配置され、蛇腹中空体の閉鎖端に負荷が加わり閉鎖空間が収縮して該空間内の空気が圧縮される時には、その空圧により弁プレートが弁座に押圧されて脱気路が前記通気路に限定され、負荷がなくなり蛇腹中空体が元の形に復帰する時には、弁プレートが大気側から押圧されて弁座からわずかに離れて広い吸気路が得られる構成とする。

弁プレートに設けられる通気路は、閉鎖空間側の面から側面を通って通気口側の面に至る通気溝とすることができる。ただし、このような通気溝には限定されず、閉鎖空間と通気口を連通させる狭い通気路であればよく、弁プレートを貫通する貫通通気孔とすることもできる。弁プレートに形成される通気路の個数と大きさは、必要なダンパー力に応じて任意に設定できる。

弁プレートの形状は、円板状、四角い板状など任意の形のプレートとすることができる。取付ベースに形成される弁座は、弁プレートの形状に対応し若干の余裕をもった凹部とする。弁プレートの代わりに、球状、半球状、円錐状などの弁体を採用することもできる。この場合にも、取付ベースの弁座は、弁体の形状に対応し若干の余裕をもった凹部として形成される。プレート状以外の弁体の場合にも、プレート状の弁体と同様に、閉鎖空間と通気口を連通させる通気路として、通気溝又は貫通通気孔を形成することができる。

蛇腹中空体は、一方の端部が閉鎖しもう一方の端部が開放した筒状、好ましくは円筒状であり、その周面は蛇腹状をなし、可撓性で復元力を有し、好ましくはゴム製である。蛇腹中空体の代わりに、内部の閉鎖空間を収縮自在な中空体、例えばシリンダとピストンの組み合わせを採用することもできる。また、蛇腹中空体の外周面は、表面荒さを大きく仕上げ、蛇腹中空体が完全に収縮した時に蛇腹が密着してしまい復元できない状況になるのを防止するとよい。

取付ベースの通気口内には消音材を装填し、空気が通気口を通過する際に発生する音を小さくするとよい。消音材としては、ウレタン、グラスウール、ステンレスウール、セラミックなどが用いられる。

取付ベースは、好ましくはその中央に通気口を備え、蛇腹中空体の開放端部を気密に固着する。固着は、例えば取付ベースを上下２つの部材から構成し、下部材に蛇腹中空体の開放端部をスナップフィットで取り付けて、上部材と下部材で挟持することで行えるが、これに限定されない。取付ベースの閉鎖空間（蛇腹中空体）側には、上述したように、弁プレート用の凹状の弁座が形成されている。弁座の周壁は弁プレートよりも若干余裕をもって大きく形成され、弁プレートが弁座に押し付けられて密着しているときは、弁プレートの狭い通気路のみで閉鎖空間と通気口が連通し、一方、弁プレートが弁座からわずかに浮くと、弁プレートの周面と弁座の間に広い空気流路が形成される。弁プレートは、弁座からわずかに浮くことはできるが、弁座から全く外れてしまうことはない構成とする。また、取付ベースには、緩衝器を対象物に取り付けるためのネジ孔を設けてもよい。

また、本発明の緩衝器は、蛇腹中空体の内部にスプリングを設けることもできる。スプリングは、コイルスプリングが好ましいが、これに限定されない。また、蛇腹中空体の外部に設けることもできる。このスプリングにより、蛇腹中空体が収縮した状態から元の伸びた初期状態に復帰する場合に、蛇腹中空体自体がもっている復元力に加えてスプリングの復元力も加わるので、素早く確実に復帰することができる。また、このスプリングはダンパー力を強化する機能もある。

上述した本発明による課題解決手段の作用は次の通りである。まず、蛇腹中空体の閉鎖端部に対象物が当たり負荷が掛かると、蛇腹中空体が収縮すると共に閉鎖空間内の空気が圧縮され、その空圧により弁プレートが弁座に押圧されて閉鎖空間と取付ベースの通気口とが弁プレートの狭い通気路だけで連通する。そのため、閉鎖空間内の圧縮空気は一気に通気口から脱気することができず、空圧による十分なダンパー力は維持しつつ徐々に脱気していく。次に、蛇腹中空体が収縮した状態で負荷が掛からなくなると、蛇腹中空体の復元力により伸びた初期状態に戻ろうして通気口から閉鎖空間内に吸気する。その際には吸気の空圧により弁プレートが弁座からわずかに浮き、広い空気流路が得られ、早い復帰動作が可能となる。このように、ダンパー力を発揮させるときは脱気量を小さくし、復帰時には吸気量を大きくすることで、十分なダンパー力を得ることができ、復帰動作も早くなる。

本発明は、上述したように、脱気時の空気流路を小さく吸気時の空気流路を大きくする弁プレートが設けてあるので、圧縮空気の空圧による十分なダンパー力が得られると共に、復帰動作が早い。また、蛇腹中空体を用いることで、コンパクトな緩衝器が得られる。
また、蛇腹中空体の内部にスプリングを取り付けることで、蛇腹中空体の復帰をさらに早く確実に行うことができ、連続した緩衝動作にも対応できる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
本発明に係る緩衝器は、図１Ａに示すように、復元力を有した蛇腹状の可撓性ブーツ１と、通気口５を有した上部取付ベース３と、下部取付ベース２と、弁プレート４とからなる。図１Ａは負荷が掛かっていない状態を示す。ブーツ１は、周面が蛇腹の円筒状のゴム製中空体で、一方の端が閉鎖され、もう一方の端が開放し、この開放端部が下部取付ベース２にスナップフィットで取り付けられ、上部取付ベース３とで挟持されている。上部取付ベース３には、その中央に通気口５が設けられ、ブーツ側の面には弁プレート４用の弁座９が設けられている。この弁座９は、弁プレート４より若干大きな凹部として形成される。取付ベース３の通気口５を空気が通過する際の音を小さくするために、通気口５の内部には消音材６が装填されている。取付ベース２及び３に設けられたネジ孔１０にネジ８を通して両者を固定したり、緩衝器を取付対象物１１に固定することができる。ブーツ１の閉鎖端部が緩衝対象物に当たり、ブーツ１内の閉鎖空間が収縮して空気を圧縮する際に生じる空圧によって衝撃を吸収する。図１Ｂは、緩衝器に矢印方向に負荷が掛かってブーツ１が完全に収縮した状態を示す。図１Ｃは、緩衝器の上面図である。

弁プレート４は、図２に示すように、上面に円柱状の突起４ｂを有したプラスチック製の円板体である。弁プレート４の下面から側面を介して上面の突起４ｂの頂部まで通気用の溝４ａが形成されている。脱気時に弁プレート４が取付ベース３の凹状の弁座９に押し付けられた状態にあっても、この通気溝４ａから少量づつ脱気することができる。円柱状の突起４ｂは、取付ベース３の通気口５の円筒通路内に若干の遊びをもって挿入され、弁プレート４がずれるのを防止する。通気溝４ａの代わりに、弁プレート４の下面から上面に貫通する狭い通気孔を設けることもできる。

図３は、ブーツ１の内部にコイルスプリング７を取り付けた本発明の別の実施態様による緩衝器を示す。ブーツ１の閉鎖端部の内面には、円柱状の突起を形成し、この突起の外周にコイルスプリング７の一方の端を嵌め、弁プレート４の下面には、環状の縁を形成し、この縁の内周にコイルスプリング７の他端を嵌めてコイルスプリング７を固定している。蛇腹状のブーツ１自体にも、復元力はあるが、コイルスプリング７を取り付けることで、ブーツ１を早く確実に元の形状に復帰させることができる。

次に、上記のように構成された本発明の動作について説明する。
（１）まず、緩衝器に負荷が掛かっていない無負荷時には、ブーツ１は、図１Ａに示すように伸びた初期状態にある。
（２）この初期状態から、緩衝器のブーツ１の閉鎖端部に負荷が掛かかると、ブーツ１自体の復元力に加えて、ブーツ内の空気の圧縮による空圧により十分なダンパー力が生じる。この際、弁プレート４は空圧により取付ベース３の弁座９に押し付けられ、ブーツ１内の閉鎖空間から取付ベース３の通気口５に通じる空気流路は、弁プレート４に形成された通気溝４ａのみとなる。よって、負荷時には、閉鎖空間内の圧縮空気を徐々に脱気するので、圧縮空気の空圧による十分なダンパー力をある程度継続的に得ることができる。
（３）負荷が掛かった状態が続くと、狭い通気溝４ａから少量ずつ脱気しながらブーツ１が完全に収縮して図１Ｂに示すような収縮状態になる。この状態では、弁プレート４を取付ベース３の弁座９に押し付けていた空圧は無いので、弁プレート４と弁座９は強く密着していない。
（４）図１Ｂの収縮状態から無負荷になると、ブーツ１自体の復元力とコイルスプリング７を取り付けている場合にはその復元力とにより元の伸びた初期状態に戻ろうとして通気口５から吸気を開始する。その際、吸気による空圧で弁プレート４は弁座９からわずかに（例えば本実施態様では０．５ｍｍ）浮いた状態となり、通気口５とブーツ１の閉鎖空間とは広い空気流路が確保される。この広い空気流路により、ブーツ１は迅速に図１Ａに示す伸びた初期状態に復帰することができる。

このように、本発明の緩衝器では、一端が閉じた蛇腹状のブーツ１と通気口５のある取付ベース３との間に、脱気時には空気流路が狭く吸気時には広くなる弁プレート４を設けたことにより、コンパクトな構成で十分なダンパー力を発揮でき、復帰動作も早い。
また、ブーツ１の復帰は、ブーツ自己の復元力及びコイルスプリング７を設けている場合にはその復元力によるものであり、弁プレート４が取付ベース３の弁座９に密着したり離れたりするのは、ブーツ１内部の圧縮空気による空圧又は吸気時の空圧によるものであるから、本発明の緩衝器は上向きや横向きでも使用でき取付方向に制限されない。

組み立てられた本発明による緩衝器を示し、図１Ａは無負荷時の正面半断面図、図１Ｂは負荷時の正面半断面図、図１Ｃは上面図である。 本発明による弁プレートを示し、図２Ａはその上面図、図２Ｂは側面図、図２Ｃは底面図である。 スプリングが組み込まれた本発明による別の緩衝器を示し、図３Ａは正面半断面図、図３Ｂは側面半断面図、図３Ｃは上面図である。

符号の説明

１ 蛇腹中空体（ブーツ）
２ 下部取付ベース
３ 上部取付ベース
４ 弁プレート
５ 通気口
６ 消音材
７ スプリング
８ ネジ
９ 弁座
１０ ネジ孔
１１ 取付対象物

Claims (2)

1. 一方の端部が閉じた蛇腹中空体と、通気口を有する取付ベースと、該通気口を通る脱気量及び吸気量を調節する弁プレートとを備え、蛇腹中空体の開放端部は取付ベースに気密に取り付けられ蛇腹中空体内に前記通気口でのみ大気側に通じた閉鎖空間を形成し、弁プレートは該閉鎖空間と前記通気口を連通させる通気路を備え、取付ベースの閉鎖空間側に形成された弁座に配置され、蛇腹中空体の閉鎖端に負荷が加わり閉鎖空間が収縮して該空間内の空気が圧縮される時には、その空圧により弁プレートが弁座に押圧されて脱気路が前記通気路に限定され、負荷がなくなり蛇腹中空体が元の形に復帰する時には、弁プレートが大気側から押圧されて弁座からわずかに離れて広い吸気路が得られる緩衝器。
2. 蛇腹中空体の内部にスプリングを設けた請求項１に記載の緩衝器。