JP2008101770A - 空圧緩衝器 - Google Patents
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Abstract
【課題】潤滑に必要な油量を削減可能な空圧緩衝器を提供することである。
【解決手段】シリンダ1と、シリンダ1内をロッド側室R1とピストン側室R2とに区画するピストン3と、ピストン3を介してシリンダ1内に移動自在に挿入されたロッド4と、ピストン3に設けられてロッド側室R1とピストン側室R2とを連通し通過する気体の流れに抵抗を与えるピストン通路R2と、ピストン通路R2を迂回してロッド側室R1とピストン側室R2とを連通するシリンダ外通路7とを備えた空圧緩衝器Aにおいて、シリンダ1が内部に嵌合される外筒2を設け、外筒2とシリンダ1との間に軸方向に沿って隙間を設け、当該隙間でシリンダ外通路7を形成した。
【選択図】図1
【解決手段】シリンダ1と、シリンダ1内をロッド側室R1とピストン側室R2とに区画するピストン3と、ピストン3を介してシリンダ1内に移動自在に挿入されたロッド4と、ピストン3に設けられてロッド側室R1とピストン側室R2とを連通し通過する気体の流れに抵抗を与えるピストン通路R2と、ピストン通路R2を迂回してロッド側室R1とピストン側室R2とを連通するシリンダ外通路7とを備えた空圧緩衝器Aにおいて、シリンダ1が内部に嵌合される外筒2を設け、外筒2とシリンダ1との間に軸方向に沿って隙間を設け、当該隙間でシリンダ外通路7を形成した。
【選択図】図1
Description
この発明は、車両等のサスペンションとして使用可能な空圧緩衝器の改良に関する。
従来、空圧緩衝器としては、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されたピストンと、シリンダにピストンを介して移動自在に挿通されるロッドとを備えて、いわゆる倒立型に形成されたものが知られている。
この空圧緩衝器は、作動流体を気体としている為、ピストンとシリンダの当接部位およびロッドとシリンダ下端に設けた封止部材との当接部位である摺動部の摺動性の確保が一番の課題であるため、従来の空圧緩衝器では、少量の油をシリンダ内に充填するとともに、ピストン部の通路でロッド側室とピストン側室とを連通する他、シリンダの外方に外筒を設けてシリンダと外筒との間の隙間を介してロッド側室とピストン側室とを連通しておき、シリンダ内の油を空圧緩衝器の伸縮運動によってポンプの要領でピストン側室とロッド側室とに循環させるようにしている(たとえば、特許文献1,2参照)。
つまり、従来の空圧緩衝器にあっては、上述のように油をロッド側室とピストン側室とに行き来させることで、ピストンとシリンダとの摺動部の潤滑と、シリンダ下端に設けた封止部材とロッドとの摺動部の潤滑を行って、摺動性の問題を解決して、伸縮作動の円滑を図っている。
特開2004−132429号公報
特開2004−132428号公報
さて、上述のような空圧緩衝器では、摺動性の確保という問題を解決して作動流体に気体を用いることができる点で、有用な技術であるが、従来の空圧緩衝器では、油をロッド側室とピストン側室に循環させるため、シリンダと外筒との間の隙間でロッド側室とピストン側室とを連通する通路を形成するようにし、さらに、油は気体より重量が重いために、当該通路の殆どを油で満たす必要がある。
つまり、従来の空圧緩衝器の構成ではシリンダと外筒との間の隙間には多量の油が充填されており、軽量、安価、環境負荷低減といった緩衝器の作動流体を気体とするメリットを充分に享受することが出来ない処がある。
そこで、本発明は、上記した不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、潤滑に必要な油量を削減可能な空圧緩衝器を提供することである。
本発明の課題解決手段は、シリンダと、シリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンと、ピストンを介してシリンダ内に移動自在に挿入されたロッドと、ピストンに設けられてロッド側室とピストン側室とを連通し通過する気体の流れに抵抗を与えるピストン通路と、ピストン通路を迂回してロッド側室とピストン側室とを連通するシリンダ外通路とを備えた空圧緩衝器において、シリンダが内部に嵌合される外筒を設け、当該外筒は軸方向に沿って外方側に突出した凸部を備え、当該凸部とシリンダとの間の隙間でシリンダ外通路を形成した。
本発明の空圧緩衝器によれば、シリンダ外通路が外筒の凸部とシリンダの外周の間の隙間で形成されるので、シリンダ外通路の容積は、従来の空圧緩衝器に比較して飛躍的に小さくなり、空圧緩衝器に潤滑のために必要とされる油量は、非常に少なくて済む。
したがって、油量削減によって、空圧緩衝器の重量を軽減し、製造コストを低減でき、環境負荷も低減することができ、緩衝器の作動流体を気体とすることのメリットを充分に享受することが可能となり、空圧緩衝器の実用性が向上することになる。
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1は、一実施の形態における空圧緩衝器の概略縦断面図である。図2は、一実施の形態における空圧緩衝器の横断面図である。図3は、他の実施の形態における空圧緩衝器の横断面図である。図4は、別の実施の形態における空圧緩衝器の横断面図である。
一実施の形態における空圧緩衝器Aは、図1に示すように、シリンダ1と、内部にシリンダ1が嵌め込まれる外筒2と、シリンダ1内をロッド側室R1とピストン側室R2とに区画するピストン3と、ピストン3を介してシリンダ1内に移動自在に挿入されたロッド4と、ピストン3に設けられてロッド側室R1とピストン側室R2とを連通し通過する気体の流れに抵抗を与えるピストン通路たる通路5,6と、ピストン通路5,6を迂回してロッド側室R1とピストン側室R2とを連通するシリンダ外通路7とを備えて構成されている。
以下、詳細に説明すると、シリンダ1は、筒状に形成され、その上下端は、それぞれヘッド部材8とボトム部材9によって閉塞されて気体が充填されるとともに、シリンダ1の外方に配置される有底筒状の外筒2内に嵌め込まれている。なお、シリンダ1内には、空圧緩衝器Aの摺動部位を潤滑するために少量の油が気体と共に充填されている。
そして、シリンダ1内は、摺動自在に挿入されるピストン3によってシリンダ1内はロッド側室R1とピストン側室R2とに区画されており、ピストン3の図1中上端には、ロッド4が連結されるとともに、ロッド側室R1とピストン側室R2とを連通するピストン通路となる通路5,6が設けられ、これら通路5,6の途中には減衰力発生要素10,11が設けられている。
また、上記通路5の途中には、ロッド側室R1からピストン側室R2へ向かう流れのみを許容する逆止弁12が設けられ、通路6の途中には、ピストン側室R2からロッド側室R1へ向かう流れのみを許容する逆止弁13が設けられている。したがって、通路5にあっては、空圧緩衝器Aが伸長する、すなわち、シリンダ1からロッド4が突出する作動を行うときのみに流体の通過を許容する一方通行の通路とされ、他方の通路6にあっても、空圧緩衝器Aが収縮する、すなわち、シリンダ1内にロッド4が進入する作動を行うときのみに流体が通過を許容する一方通行の通路をなし、これら通路5,6が対となってピストン通路をなしている。
そして、減衰力発生要素10,11は、図示したところでは、可変絞り弁とされており、空圧緩衝器Aの伸縮周波数や伸縮速度等に応じて、流体の流れに与える抵抗を変化させることができるようになっている。なお、減衰力発生要素10,11は、可変絞り弁ではなく固定絞り弁や、リーフバルブ等とされてもよい。なお、減衰力発生要素が気体の流れの方向に無関係に同じように抵抗を与える場合には、ピストン通路を一つの通路で形成して、その途中に一つの減衰力発生要素を設けるようにすればよく、この場合には、逆止弁12,13を設ける必要は無い。
つづいて、シリンダ外通路7は、シリンダ1とシリンダ1が内部に嵌合される外筒2との間に軸方向に沿って設けられる隙間で形成されており、具体的には、図1および図2に示すように、有底筒状に形成される外筒2の周の一部が軸方向に沿って外方に突出されて凸部2aが形成され、この凸部2aによって外筒2とシリンダ1との間にシリンダ外通路7を形成する隙間が形成されている。また、外筒2の凸部2aを除く部位の内径は、嵌め合いが可能な程度でシリンダ1の外径に合致させるようにしてあり、外筒2内にシリンダ1を嵌め込むと、凸部2aの内面と凸部2aに対向するシリンダ1の外周とで形成される隙間でシリンダ外通路7が形成されて油が充填され、シリンダ1と外筒2との間には上記シリンダ外通路7をなす隙間以外には、ほとんど隙間が形成されないようになっている。なお、本実施の形態にあっては、外筒2の凸部2aを除く部位の内径は、嵌め合いが可能な程度でシリンダ1の外径に合致させるようにしてあるので、外筒2がシリンダ1の外周に接してシリンダ1を補強することになるため、シリンダ1の肉厚を薄く設定することが可能となり、この点で空圧緩衝器Aの重量を軽量なものとすることが可能である。
転じて、ヘッド部材8は、環状に成型されてシリンダ1の図1中上端に嵌合しており、その内周側にはロッド4を軸支する軸受14を備えるとともに、上端側から開口する凹部15が設けられている。また、ヘッド部材8には外周と凹部15とを連通する流路16と、下端と凹部15とを連通する流路17とを備えており、流路16の外周側の開口端は上述の外筒2の凸部2aに対向させ、さらに、流路17の下端側の開口端はロッド側室R1に対向している。すなわち、シリンダ側通路7の一端は、上記流路16、凹部15および流路17を介してロッド側室R1に連通されている。
他方、シリンダ1の図1中下端を閉塞するボトム部材9は、円盤状に成型されてシリンダ1の図1中下端に嵌合しており、その上端と外周とを連通する流路18を備えて構成されている。この流路18の上端側の開口端はピストン側室R2に対向し、外周側の開口端は外筒2の凸部2aに対向させてある。すなわち、シリンダ側通路7の他端は、上記流路18を介してピストン側室R2に連通されている。また、この流路18の途中には、ピストン側室R2からロッド側室R1へ向かう気体の流れのみを許容する逆止弁19が設けられている。
そして、このように構成されたヘッド部材8、ボトム部材9によって両端が閉塞されたシリンダ1を外筒2内に挿入して嵌め込み、上記ヘッド部材8の図1中上面にロッド4の外周に摺接する環状のシール21を保持する環状の封止部材20を積層し、外筒2の図中上端である開口端を加締め、これら封止部材20、ヘッド部材8、シリンダ1およびボトム部材9を外筒2内に収容固定して一体化してある。
上記した封止部材20における図1中、上下方向長さとなる軸方向長さは、上述のシール21の上下方向長さとなる軸方向長さより、短く設定されるととともに、シール21は、封止部材20の下端からシリンダ1の内方に向けて突出するように封止部材20によって保持されている。なお、上記したところでは、封止部材20はシール21を保持しているが、シール21を封止部材20に溶着して分離不能な状態としておくとしても差し支えない。
封止部材20から突出しているシール21の図1中下端は、ヘッド部材8の凹部15内に配置されており、この凹部15と封止部材20とで貯油室22が隔成され、この貯油室22内には油が充填されている。したがって、シリンダ外通路7は、上述の流路16によって貯油室22に接続され、これによってシリンダ外通路7は上記の貯油室22を介してロッド側室R1とピストン側室R2とを連通している。
さらに、シール21の内周側には、上述のように、シリンダ1から突出しヘッド部材8の軸受14内に摺動自在に挿入されるロッド4が挿入され、このシール21は所定の緊迫力でロッド4の外周に圧接されて、ロッド4の外周をシールしている。なお、封止部材20の外周側には、この封止部材20の外周と外筒2との間をシールする図示しないシールが設けられており、このシールと上記のシール21によってシリンダ1および外筒2が気密状態に維持されている。
そして、上述したところから明らかなように、ロッド4は、貯油室22を貫いており、この貯油室22は、ロッド4とシール21との摺動部23に臨むようになっている。
ここで、流路17の貯油室22側の開口端17aは、上記凹部15の側壁部15aから開口しており、この開口端17aは、少なくともシール21の図1中最下端より上方に位置するように設定されており、貯油室22内に充填される油の油面24が常にシール21の下端に接している状態に維持されている。
なお、上述のように、シリンダ1内には作動気体が封入されるとともに、貯油室22内およびシリンダ外通路7内には油が充填されるが、本実施の形態の場合、ロッド4とシール21との間の潤滑を確実なものとするため、貯油室22内の油の油面24が、貯油室22内の気体圧力とシリンダ外通路7内の気体圧力のバランスによってシール21の最下端より下方に下がらないように配慮されており、シリンダ外通路7内の油の油面25にあっても上記流路16の開口端16aより上方に位置するように設定されている。
また、ロッド側室R1およびピストン側室R2内にも少量の油が充填されるが、ロッド側室R1内に充填される油は、空圧緩衝器Aが伸縮動作を初めて行うときに、シリンダ1とピストン3と間を潤滑するためであり、ピストン側室R2内の油は、空圧緩衝器の収縮時にシリンダ外通路7内に気体に先んじて油を供給して貯油室22内の油面24の下降を防止するために充填される。
つづいて、上述のように構成された空圧緩衝器Aの作動について説明する。まず、空圧緩衝器Aが伸長作動する場合、ロッド側室R1が圧縮され、ピストン側室R2が膨張させられるので、ロッド側室R1内の気体は、通路5を介してピストン側室R2内に移動する。この移動時に、気体は減衰力発生要素10を通過するので、圧力損失が生じロッド側室R1とピストン側室R2の圧力差に見合った減衰力が発生する。
このとき、ロッド側室R1内の油は、油は気体より重たく、通路5の開口部に溜まった状態となることから、該油も気体とともにピストン側室R2内に移動する。
このロッド側室R1内の油は、上述したように、シリンダ1とピストン3との間を潤滑する役割を有しているが、気体より先んじて減衰力発生要素10を通過することからロッド側室R1内の速やかな圧力上昇を促すことになる。
つづいて、空圧緩衝器Aが収縮作動する場合、ピストン側室R2が圧縮され、ロッド側室R1が膨張させられるので、ピストン側室R2内の気体は、通路6を介してロッド側室R1内に移動する。この移動時に、気体は減衰力発生要素11を通過するので、圧力損失が生じロッド側室R1とピストン側室R2の圧力差に見合った減衰力が発生する。
また、上記ピストン側室R2内の圧力上昇によって、ピストン側室R2内の気体は、逆止弁19を押し開き、流路18を介してシリンダ外通路7にも流入する。
このとき、ピストン側室R2内の油は、油は気体より重たく、流路18の開口部に溜まった状態となることから、該油も気体とともにシリンダ外通路7に移動する。このピストン側室R2内の油は、気体より先んじて流路18を通過することからピストン側室R2内の速やかな圧力上昇を促すことになる。
そして、シリンダ外通路7内および貯油室22は、ピストン側室R2と同様に加圧されることになるので、シリンダ外通路7内の油は、貯油室22内に流入し、さらに、貯油室22内の油の油面24が上昇することになる。
すると、この油面24の上昇と貯油室22内の圧力上昇とによって、貯油室22内の油は、流路17を通過してロッド側室R1内に気体とともに流入する。
なお、空圧緩衝器Aの収縮行程において、ピストン側室R2内に封入された気体がピストン3に設けた通路6を通過してロッド側室R1に流入することから明らかなように、流路18、シリンダ外通路7、流路16および流路17の少なくとも一つ以上は、気体および油の流れに減衰力発生要素11より大きな抵抗を与えるが、この抵抗はピストン側室R2から流路18、シリンダ外通路7、流路16および流路17を介してロッド側室R1へ至る間に弁を設けて与えるようにしてもよいし、ピストン側室R2から流路18、シリンダ外通路7、流路16および流路17を介してロッド側室R1へ至る間の管路抵抗で与えてもよく、具体的にはたとえば、逆止弁19をリーフバルブとしたり、流路18、流路16および流路17の流路面積を小さくしたり、シリンダ外通路7の断面積を極小さくするようにしてもよい。
また、流路17の開口部17aの開口位置はシール21の最下端より上方に位置しているので、上記のごとく貯油室22から油がロッド側室R1内に移動しても、貯油室22内の油の油面24は、必ずシール21の最下端より上方に位置することになり、貯油室22内の油は、ロッド4とシール21との摺動部23の潤滑を維持しつづける。
したがって、空圧緩衝器Aが伸縮を繰り返しても、貯油室22内の油は、ロッド4とシール21との摺動部23の潤滑を維持しつづけることになり、正立型に形成された空圧緩衝器Aのロッド4の摺動部23を確実に潤滑することになる。
また、ロッド4の摺動部に臨む貯油室22を設けて油面24を上記摺動部23の最下端より上方に位置させることで、上記摺動部23の確実な潤滑が可能となるので、構造が複雑となることが無く、大幅なコスト上昇を伴わずに空圧緩衝器を正立型とすることができる。
さらに、上記したようにロッド4の摺動部23が確実に潤滑されるから、空圧緩衝器Aの円滑な伸縮作動が保証されて空圧緩衝器Aの信頼性が向上するとともに、シール21の耐磨耗性が向上することから空圧緩衝器Aの密封性も向上することになる。
そして、この空圧緩衝器Aにあっては、シリンダ外通路7が外筒2の凸部2aとシリンダ1の外周の間の隙間で形成されるので、シリンダ外通路7の容積は、従来の空圧緩衝器に比較して飛躍的に小さくなる。
すなわち、空圧緩衝器Aの各摺動部の潤滑のためにシリンダ外通路7内に必要とされる油の量も、シリンダ外通路7の容積の減少によって、大幅に削減されて少量で足りることなり、本実施の形態における空圧緩衝器Aに潤滑のために必要とされる油量は、従来の空圧緩衝器に比較して、非常に少なくて済むことになる。
したがって、油量削減によって、空圧緩衝器Aの重量を軽減し、製造コストを低減でき、環境負荷も低減することができ、緩衝器の作動流体を気体とすることのメリットを充分に享受することが可能となり、空圧緩衝器Aの実用性が向上することになる。
また、外筒2とシリンダ1との間に軸方向に沿って設けられるシリンダ外通路7を形成する隙間は、外筒2に凸部2aを設ける以外にも、図3に示すように、シリンダ1の外周の一部を軸方向に沿って切欠いて切欠部30を設けておき、この切欠部30と円筒形の外筒31との間で形成されるようにしてもよく、さらには、図4に示すように、当該外筒32の内周の一部を軸方向に沿って切欠いて一つ以上の切欠部33を設けておき、上記隙間を当該切欠部33とシリンダ1との間で形成するようにしてもよい。なお、切欠部30の形成に当たり、シリンダ1の外周を切欠くほか、肉厚を一部薄くして形成するようにしてもよい。
なお、特に本発明の空圧緩衝器は車両のサスペンション用途に適するが、車両用緩衝器以外に本発明の空圧緩衝器の構成が具現化しても、その作用効果が失われることが無いことは当然である。
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
1 シリンダ
2,31,32 外筒
2a 凸部
3 ピストン
4 ロッド
5,6 ピストン通路たる通路
7 シリンダ外通路
8 ヘッド部材
9 ボトム部材
10,11 減衰力発生要素
12,13,19 逆止弁
14 軸受
15 凹部
15a 凹部の側壁部
16,17,18 流路
16a,17a 流路の開口端
20 封止部材
21 シール
22 貯油室
23 ロッドとシールの摺動部
24,25 油面
30,33 切欠部
A 空圧緩衝器
2,31,32 外筒
2a 凸部
3 ピストン
4 ロッド
5,6 ピストン通路たる通路
7 シリンダ外通路
8 ヘッド部材
9 ボトム部材
10,11 減衰力発生要素
12,13,19 逆止弁
14 軸受
15 凹部
15a 凹部の側壁部
16,17,18 流路
16a,17a 流路の開口端
20 封止部材
21 シール
22 貯油室
23 ロッドとシールの摺動部
24,25 油面
30,33 切欠部
A 空圧緩衝器
Claims (6)
- シリンダと、シリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンと、ピストンを介してシリンダ内に移動自在に挿入されたロッドと、ピストンに設けられてロッド側室とピストン側室とを連通し通過する気体の流れに抵抗を与えるピストン通路と、ピストン通路を迂回してロッド側室とピストン側室とを連通するシリンダ外通路とを備えた空圧緩衝器において、シリンダが内部に嵌合される外筒を設け、外筒とシリンダとの間に軸方向に沿って隙間を設け、当該隙間でシリンダ外通路を形成したことを特徴とする空圧緩衝器。
- 当該外筒は軸方向に沿って外方側に突出した凸部を備え、当該凸部とシリンダとの間の隙間でシリンダ外通路を形成したことを特徴とする請求項1に記載の空圧緩衝器。
- シリンダの外周の一部に軸方向に沿う切欠部を形成し、当該切欠部と外筒との間の隙間でシリンダ外通路を形成したことを特徴とする請求項1に記載の空圧緩衝器。
- 当該外筒の内周の一部に軸方向に沿う切欠部を形成し、当該切欠部とシリンダとの間の隙間でシリンダ外通路を形成したことを特徴とする請求項1に記載の空圧緩衝器。
- ロッドとロッドの外周に摺接する環状シールとが摺接する摺動部に臨む貯油室を設け、シリンダ外通路は該貯油室を介してロッド側室とピストン側室とを連通することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の空圧緩衝器。
- ピストン側室とシリンダ外通路と間にピストン側室からロッド側室へ向かう気体の流れのみを許容する逆止弁を設けたことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の空圧緩衝器。
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---|---|---|---|
JP2007218049A JP2008101770A (ja) | 2006-09-19 | 2007-08-24 | 空圧緩衝器 |
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JP2007218049A JP2008101770A (ja) | 2006-09-19 | 2007-08-24 | 空圧緩衝器 |
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JP (1) | JP2008101770A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015007472A (ja) * | 2013-06-25 | 2015-01-15 | 株式会社韓国ガススプリング | グリース遮断用ガスシリンダー |
-
2007
- 2007-08-24 JP JP2007218049A patent/JP2008101770A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015007472A (ja) * | 2013-06-25 | 2015-01-15 | 株式会社韓国ガススプリング | グリース遮断用ガスシリンダー |
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