JP2008151294A - 緩衝用のシリンダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンが弾性変形可能な弁を備えるため、耐久性に劣つて信頼性に欠ける。
【解決手段】ピストン７が、ピストンロッド１０と一体をなし、第１の流体室４と第２の流体室６との間を連通するための流通路１６を有してシリンダ２内に移動自在に配置されるピストン部材１２と、シリンダ２内に移動自在に配置され、かつ、ピストンロッド１０のストッパ部１０ａに当接する開放位置とピストン部材１２に当接する閉塞位置との間で移動自在であると共に、開放位置を採る状態で、第１の流体室４と第２の流体室６とをピストン部材１２の流通路１６を介して連通する流路２６を有する可動部材２０とを有し、ピストン部材１２が可動部材２０に近付く方向に移動するとき、粘性流体の流動抵抗を受ける可動部材２０がピストン部材１２に密着して可動部材２０の流路２６とピストン部材１２の流通路１６との間が閉塞される。
【選択図】図１

Description

本発明は、緩衝用のシリンダ装置に関するものである。

この種の従来のシリンダ装置として、図６に示すピストン５１を図外のシリンダに収容するものが特許文献１に記載されている。このピストン５１は、スリット５２を放射状に形成したプレート５３と、このプレート５３を支持する枠状の支持体５５とを有し、ピストンロッド６０がシリンダから突出する伸長方向への移動に際して各スリット５２が開き、ピストンロッド６０がシリンダ内に引き込まれる収縮方向への移動に際して各スリット５２が閉じるようにシリンダに装着される。このスリット５２で区分されるプレート片が弾性的に変形することで、ショックアブソーバとしての緩衝用のシリンダ装置における弾性変形可能な弁機構として機能する。なお、支持体５５は、複数本のスポーク５８及びロッド５９を有し、円形部５７がプレート５３の外周部に結合され、ロッド５９がピストンロッド６０に結合される。

また、他の従来のシリンダ装置として、図７に示すものも知られている。これは、エラストマーを注入したシリンダ７３内を移動する少なくとも１つのピストン７２を用いた型式の緩衝器を構成する。ピストンロッド７１は、シリンダ７３の一端部を閉塞するシリンダカバー７３ａから外部に突出している。この装置は、特にシリンダ７３内へのピストン７２の進入速度に応答して、ピストン７２の一方側（流体室７３ａ又は７３ｂ）から他方側（流体室７３ｂ又は７３ａ）へ通路７７を通してエラストマーを移動させる断面積を変更できるようにする弾性変形可能な弁である手段７８を備えており、これによつて吸収すべき応力に応じて装置の減衰曲線を変更できるようにしている。この手段７８は、鋼製の変形可能な弾性ワッシャ又はブレードによつて構成される。なお、７６は環状通路であり、７９はシールリングである。
特開平７−２４３４６５号公報 特表平１０−５１２９４２号公報

従来のシリンダ装置のピストンは、ピストンロッドと一体をなし、弾性変形可能な弁を備えるものであるため、弁の経時劣化を免れ得ず、耐久性及び信頼性に欠けるのみならず弁の材料選定にも苦労する。

本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、ピストンをピストン部材と可動部材とに分割して弁機能を与えるようにし、粘性流体の抵抗を受けて弾性変形を生じない弁を用いる構造にすることにより、長期間安定して作動を得ることが可能な緩衝用のシリンダ装置の提供を目的とするものであり、その構成は、次の通りである。

請求項１記載の発明は、粘性流体を収容するシリンダ２と、シリンダ２内を第１の流体室４と第２の流体室６とに区分するピストン７と、少なくとも一端部がシリンダ２の外部に突出するピストンロッド１０とを備え、
ピストン７が、ピストンロッド１０と一体をなし、第１の流体室４と第２の流体室６との間を連通するための流通路１６を有してシリンダ２内に移動自在に配置されるピストン部材１２と、
シリンダ２内に移動自在に配置され、かつ、ピストンロッド１０のストッパ部１０ａに当接する開放位置とピストン部材１２に当接する閉塞位置との間の所定範囲で移動自在であると共に、開放位置を採る状態で、第１の流体室４と第２の流体室６とをピストン部材１２の流通路１６を介して連通する流路２６を有する可動部材２０とを有し、
前記ピストン部材１２が可動部材２０に近付く方向に移動するとき、粘性流体の流動抵抗を受ける可動部材２０がピストン部材１２に密着して可動部材２０の流路２６とピストン部材１２の流通路１６との間が閉塞され、前記ピストン部材１２が可動部材２０から離反する方向に移動するとき、粘性流体の流動抵抗を受ける可動部材２０がピストン部材１２から離反して可動部材２０の流路２６とピストン部材１２の流通路１６との間が開放され、第１の流体室４と第２の流体室６とが連通されることを特徴とする緩衝用のシリンダ装置である。
請求項２の発明は、前記ピストン部材１２が円錐形面を有する円板形状を有し、前記可動部材２０が環状をなすと共に流路２６の外周側にピストン部材１２の円錐形面に適合する円錐形面を有し、前記ピストン部材１２が可動部材２０に向けて移動するとき、粘性流体の流動抵抗を受ける可動部材２０の円錐形面がピストン部材１２の円錐形面に密着することを特徴とする請求項１の緩衝用のシリンダ装置である。
請求項３の発明は、前記可動部材２０が、シリンダ２の内壁との間に環状の第１隙間２３を有してシリンダ２内に移動自在に配置され、かつ、ピストンロッド１０との間に第２隙間２５を有して、ピストンロッド１０のストッパ部１０ａに当接する開放位置とピストン部材１２に当接する閉塞位置との間の所定範囲で移動自在であることを特徴とする請求項１又は２の緩衝用のシリンダ装置である。
請求項４の発明は、前記ピストン部材１２が可動部材２０に近付く方向に移動するとき、ピストン部材１２のシリンダ２内への進入に伴つて、粘性流体が弾性的に圧縮されることを特徴とする請求項１，２又は３の緩衝用のシリンダ装置である。

独立請求項１記載の発明によれば、ピストンを弾性変形を生じないピストン部材と可動部材とで構成し、可動部材が粘性流体の流動抵抗を受けて移動して弁機能を発揮するようにしたので、経時劣化を生じ難く、長期間、安定した作動を得ることができ、保守及び管理も容易になる。

請求項３記載の発明によれば、可動部材は、シリンダの内壁との間に環状の第１隙間を有してシリンダ内に移動自在に配置され、かつ、ピストンロッドとの間に第２隙間を有して、ピストンロッドのストッパ部に当接する開放位置とピストン部材に当接する閉塞位置との間の所定範囲で移動自在であるから、流動抵抗の発生によつて円滑に移動する。

請求項４記載の発明によれば、ピストン部材が可動部材に近付く方向に移動するとき、ピストン部材のシリンダ内への進入に伴つて粘性流体が弾性的に圧縮されるので、ピストンロッドへの外力の作用によつて粘性流体が弾性的に圧縮される。そして、外力の作用の解除により、粘性流体が弾性的に復元し、ピストンロッドが元位置に復帰する。従つて、ピストンロッドの別途の戻しスプリングを省略することも可能である。

図１〜図４は、本発明に係る緩衝用のシリンダ装置の第１実施の形態を示す。図１中において符号１は緩衝用のシリンダ装置を示し、シリンダ装置１は、流動性を有するエラストマーにて代表される粘性流体を流体蜜に封入・収容するシリンダ２と、シリンダ２内を第１の流体室４と第２の流体室６とに区分するピストン７と、少なくとも一端部がシリンダ２の外部に突出するピストンロッド１０とを備える。

このピストン７は、ピストン部材１２と可動部材２０とを有し、ピストンロッド１０の一端部（図１上で右端部）がシリンダ２のシリンダカバー（図示せず）を貫通し、流体蜜を維持して外部に突出している。ピストン部材１２は、円錐形面を有する円板形状をなし、ピストンロッド１０に一体的に固着されてシリンダ２の内壁との間に環状の流通路１６を形成し、シリンダ２内に移動自在に配置されている。流通路１６は、第１の流体室４と第２の流体室６との間を連通するために形成されている。

可動部材２０は、図１〜図４に示すように円筒状をなす外周部２０ｂと、外周部２０ｂから内方に放射状をなしてリブ状に延びる支持部２０ａとを有し、隣接する支持部２０ａ，２０ａの間に流路２６を形成している。なお、流路２６は、中心軸線方向に延在させて可動部材２０の適当箇所に形成されていればよく、通孔によつて形成することも可能である。

このような可動部材２０は、ピストンロッド１０のロッド部１０ｂに図４に示す第２隙間２５を形成して差し入れて、かつ、外周部２０ｂとシリンダ２内壁との間に環状の第１隙間２３を設けて装備され、流路２６の開放位置と閉塞位置との間で中心軸線方向の円滑な移動が可能である。流路２６の開放位置は、ロッド部１０ｂの一端に設けたストッパ部１０ａに可動部材２０の支持部２０ａが当接して得られ、流路２６の閉塞位置は、可動部材２０が図１上で右方に相対移動してロッド部１０ｂの他端に位置するピストン部材１２の円錐形面に外周部２０ｂの円錐形面が当接・密着して得られる。

可動部材２０がストッパ部１０ａに当接して開放位置を採る状態で、ピストン部材１２の円錐形面と可動部材２０の円錐形面との間に、流通路１６と流路２６とを連通する開放流路２２が形成される。

従つて、第１の流体室４と第２の流体室６との間は、可動部材２０が閉塞位置を採る状態で、第１隙間２３及び流通路１６のみによつて連通され、また、可動部材２０が開放位置を採り、可動部材２０とピストン部材１２との間に開放流路２２が形成される状態で、第１隙間２３及び流通路１６に加え、第２隙間２５、流路２６、開放流路２２及び流通路１６によつて連通している。なお、流通路１６の流路断面積は、第１隙間２３の流路断面積よりも大に設定されている。また、第１隙間２３の方を第２隙間２５よりも大きく設定すれば、可動部材２０がシリンダ２の内壁に摺接することが防止される。

このシリンダ装置１では、外力の作用でピストンロッド１０がシリンダ２内に進入すると、進入量に応じてエラストマーからなる粘性流体が弾性的に圧縮され、外力の作用が解除されると、粘性流体が復元し、ピストンロッド１０をシリンダ２から突出させ、ピストン７が元位置に戻る。その際、ピストン部材１２と可動部材２０との間に所定の隙間となる開放流路２２が確保される。

次に、作用について説明する。
図１に示す無負荷状態で、ピストンロッド１０の突出端部とシリンダ２との間に圧縮力が作用すれば、ピストンロッド１０及びピストン部材１２がＡ方向に移動し、縮み行程が開始される。

そして、ピストンロッド１０に大きな外力が作用し、ピストンロッド１０のシリンダ２内への進入が急速になされるときは、粘性流体の流動抵抗に起因して可動部材２０に作用する荷重により、可動部材２０がＢ方向に相対移動してピストン部材１２に密着し、開放流路２２ひいては流路２６が閉塞されるので、流路面積が小さな第１隙間２３及び流通路１６のみを流動する粘性流体の流動抵抗によつて大きな緩衝作用が得られる。このとき、ピストンロッド１０のシリンダ２内への進入に伴つて、粘性流体が圧縮を受けることによつても緩衝力が生ずる。

すなわち、縮み行程時において、可動部材２０がピストン部材１２に密着していない状態では、応力を減衰するのは粘性流体の圧縮力に大きく依存するが、可動部材２０がピストン部材１２に密着した後は、粘性流体の流動抵抗により、応力を大きく減衰するようになる。

他方、可動部材２０がピストン部材１２に密着した状態からピストンロッド１０がＢ方向に復帰作動すると、伸び行程となり、可動部材２０がピストン部材１２から離脱し、密着していない状態になるので、流路面積が大きくなつて抵抗が小さくなり、流動抵抗に起因する緩衝作用は、実質的に零の小さなものしか得られない。ピストン部材１２から離反する可動部材２０の移動は、ピストンロッド１０のストッパ部１０ａに係止して制限される。

図５は、本発明に係る緩衝用のシリンダ装置の第２実施の形態を示し、第１実施の形態と同一機能部分には同一符号を付してある。

このシリンダ装置１は、ロッド部１０ｂの他端部にピストンロッド１０Ｂを固定し、ピストンロッド１０に一対のピストンロッド１０Ａ，１０Ｂを備えさせると共に、ピストンロッド１０の両端部が、それぞれシリンダ２のシリンダカバー（図示せず）から外部に突出している点で第１実施の形態と相違している。このピストンロッド１０Ｂには、通常、外力は作用せず、また、ストッパ部１０ａは、ピストンロッド１０Ｂの一端部が形成している。

この第２実施の形態によれば、一方のピストンロッド１０Ａからの外力の作用により、伸び行程及び縮み行程を生じ、伸び行程及び縮み行程において可動部材２０がピストンロッド１０に関して相対移動することにより、粘性流体の流動抵抗を生じて緩衝力が得られる点では、第１実施の形態と異なるところがない。勿論、シリンダ２内には、流動性を有するエラストマーにて代表される粘性流体を流体蜜に封入・収容している。

しかし、ピストンロッド１０Ａ，１０Ｂの各端部が、それぞれ同じ大きさの断面積としてシリンダ２の外部に流体蜜を維持して突出しているため、伸び行程及び縮み行程においてピストンロッド１０が進入・退出することに伴つて粘性流体が圧縮を受けない。従つて、第１実施の形態とは異なり、ピストンロッド１０が矢印Ｂ方向に移動する伸び行程が粘性流体の弾性的復元力によつては行われないため、ピストンロッド１０を元位置に復帰させるための復元習性を与えるために、シリンダ２の外部に弾性部材を設けることが望ましい。

本発明の第１実施の形態に係る緩衝用のシリンダ装置の要部を示す断面図。 同じく図１の右側面図。 同じく図１の左側面図。 同じくピストンロッドを省略して可動部材を示す左側面図。 本発明の第２実施の形態に係る緩衝用のシリンダ装置の要部を示す断面図。 従来の緩衝用のシリンダ装置の要部を分解して示す斜視図。 従来の他の緩衝用のシリンダ装置の要部を示す断面図。

符号の説明

１：緩衝用のシリンダ装置
２：シリンダ
４：第１の流体室
６：第２の流体室
７：ピストン
１０：ピストンロッド
１０ａ：ストッパ部
１０ｂ：ロッド部
１０Ａ，１０Ｂ：ピストンロッド
１２：ピストン部材
１６：流通路
２０：可動部材
２２：開放流路
２３：第１隙間
２５：第２隙間
２６：流路

Claims (4)

1. 粘性流体を収容するシリンダ（２）と、シリンダ（２）内を第１の流体室（４）と第２の流体室（６）とに区分するピストン（７）と、少なくとも一端部がシリンダ（２）の外部に突出するピストンロッド（１０）とを備え、
   ピストン（７）が、ピストンロッド（１０）と一体をなし、第１の流体室（４）と第２の流体室（６）との間を連通するための流通路（１６）を有してシリンダ（２）内に移動自在に配置されるピストン部材（１２）と、
   シリンダ（２）内に移動自在に配置され、かつ、ピストンロッド（１０）のストッパ部（１０ａ）に当接する開放位置とピストン部材（１２）に当接する閉塞位置との間の所定範囲で移動自在であると共に、開放位置を採る状態で、第１の流体室（４）と第２の流体室（６）とをピストン部材（１２）の流通路（１６）を介して連通する流路（２６）を有する可動部材（２０）とを有し、
   前記ピストン部材（１２）が可動部材（２０）に近付く方向に移動するとき、粘性流体の流動抵抗を受ける可動部材（２０）がピストン部材（１２）に密着して可動部材（２０）の流路（２６）とピストン部材（１２）の流通路（１６）との間が閉塞され、前記ピストン部材（１２）が可動部材（２０）から離反する方向に移動するとき、粘性流体の流動抵抗を受ける可動部材（２０）がピストン部材（１２）から離反して可動部材（２０）の流路（２６）とピストン部材（１２）の流通路（１６）との間が開放され、第１の流体室（４）と第２の流体室（６）とが連通されることを特徴とする緩衝用のシリンダ装置。
2. 前記ピストン部材（１２）が円錐形面を有する円板形状を有し、前記可動部材（２０）が環状をなすと共に流路（２６）の外周側にピストン部材（１２）の円錐形面に適合する円錐形面を有し、前記ピストン部材（１２）が可動部材（２０）に向けて移動するとき、粘性流体の流動抵抗を受ける可動部材（２０）の円錐形面がピストン部材（１２）の円錐形面に密着することを特徴とする請求項１の緩衝用のシリンダ装置。
3. 前記可動部材（２０）が、シリンダ（２）の内壁との間に環状の第１隙間（２３）を有してシリンダ（２）内に移動自在に配置され、かつ、ピストンロッド（１０）との間に第２隙間（２５）を有して、ピストンロッド（１０）のストッパ部（１０ａ）に当接する開放位置とピストン部材（１２）に当接する閉塞位置との間の所定範囲で移動自在であることを特徴とする請求項１又は２の緩衝用のシリンダ装置。
4. 前記ピストン部材（１２）が可動部材（２０）に近付く方向に移動するとき、ピストン部材（１２）のシリンダ（２）内への進入に伴つて、粘性流体が弾性的に圧縮されることを特徴とする請求項１，２又は３の緩衝用のシリンダ装置。

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