JP2009103284A - 複筒型緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】安価に気体巻き込みを防止しつつキャビテーションを抑制することのできる複筒型緩衝器を提供することである。
【解決手段】上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段における複筒型緩衝器Ｄは、シリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されるピストン２と、シリンダ１の外周側に配置されシリンダ１との間にリザーバＲを形成する外筒３とを備えて水平横置きに設定されてなり、シリンダ１端部に設けた小径部１ａと、当該小径部１ａに設けた環状溝１ｂと、環状溝１ｂの上部とシリンダ１内とを連通するエア抜き用のオリフィス４と、シリンダ１端部の小径部１ａに嵌合されるとともに小径部端の段部とシリンダ端を閉塞する閉塞部材５とで挟持されて環状溝１ｂを閉塞する筒体５と、筒体６の下部に設けられて環状溝１ｂをリザーバＲへ連通する通孔６ａとを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、複筒型緩衝器の改良に関する。

この種、複筒型緩衝器としては、たとえば、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、シリンダの外周側に配置されシリンダとの間にリザーバを形成する外筒とを備えて構成されるものが知られている。

そして、複筒型緩衝器にあっては、伸長作動時にシリンダからピストンに連結されるロッドが退出するとき、作動油をリザーバからシリンダ内へ供給する必要があり、このリザーバからの作動油供給時において、リザーバ内の気体を巻き込んだ作動油がシリンダ内に供給されたり、シリンダ内が減圧されて作動油中に気泡が発生したりする場合がある。

シリンダ内に発生した気泡は、キャビテーションやエロージョンといった複筒型緩衝器にとって好ましくない現象を引起すため、速やかにリザーバへ排出されることが好ましいが、特に、水平横置きに設置される複筒型緩衝器では、作動油中の気泡がシリンダ内上方に溜まり排出され難くなるので、このような複筒型緩衝器の場合、シリンダの上部にシリンダ内とリザーバとを連通するオリフィスを設け、このオリフィスを介してシリンダ内に侵入した気泡を速やかにリザーバへ排出するようにしている。

また、上記したオリフィスは、シリンダ内上方に溜まる気泡をリザーバへ排出するために、シリンダ上部に設けられており、気泡を作動油とともにリザーバへ排出するのであるが、オリフィスを通過する作動油の流速が速いためシリンダ上部から直接リザーバ上方へ作動油を排出すると、オリフィスを通過する作動油流れによってリザーバ内の作動油の液面を波立たせて作動油中に気体を巻き込んでしまい、複筒型緩衝器の伸長時においてリザーバから気体混じりの作動油がシリンダ内へ供給されてしまう虞がある。

そのため、従来の複筒型緩衝器にあっては、シリンダに環状溝を形成し、オリフィスを環状溝に連通し、さらに、環状溝に環状溝幅より大径のＣ型リングを嵌着して、Ｃ型リングの割り部分をシリンダ下部に配置するようにしており、オリフィスを通過した作動油を、環状溝を介してシリンダ下部に配置されるＣ型リングの割り部分からリザーバの下方へ排出させるようにしている（たとえば、特許文献１参照）。

さらに、他の従来の複筒型緩衝器では、シリンダにはオリフィスのみを設け、シリンダ端部を閉塞するロッドガイドの内周に環状溝と環状溝とリザーバの下方とを連通する連通孔と設け、ロッドガイド内にシリンダ端部を挿入してオリフィスと環状溝を対向させ、オリフィスを通過した作動油を、ロッドガイドに設けた環状溝を介して連通孔からリザーバの下方へ排出させるようにしている（たとえば、特許文献２参照）。

このように構成することで、オリフィスを通過した作動油は、リザーバの下方へ排出されることになり、リザーバ内の気体の巻き込みを防止できるとともに、作動油は高圧となるシリンダ内から環状溝を通過して徐々に減圧されてリザーバ内へ排出されることになるので、急減圧によるキャビテーションをも抑制することができる。
特開平１１−６３０７３号公報 特開平１１−３４４０６８号公報

しかしながら、従来の複筒型緩衝器にあっては、環状溝に嵌合するのがＣ型リングであり、Ｃ型リングの寸法精度が良くないと環状溝が割り部分以外でリザーバに連通されてしまい気体巻き込み防止効果とキャビテーション抑制効果を十分に得られない虞があるので、Ｃ型リングに要求される寸法精度は非常に高く、加工コストが嵩んで経済的に不利となる。

また、他の従来の複筒型緩衝器にあっては、ロッドガイドでシリンダ端部を覆うようにして、ロッドガイドの内周に環状溝を設けており、内周加工は外周加工に比較してコスト高となるとともに、環状溝をシールする必要が生じ環状溝以外にもシールリングを装着するための環状の凹部を二つ設ける加工が必要となるとともに二つのシールリングを要するので、加工コストが嵩むとともに部品点数の増加によって、上記複筒型緩衝器にも増して経済的に不利になる虞がある。

そこで、本発明は、上記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、安価に気体巻き込みを防止しつつキャビテーションを抑制することのできる複筒型緩衝器を提供することである。

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段における複筒型緩衝器は、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、シリンダの外周側に配置されシリンダとの間にリザーバを形成する外筒とを備えて水平横置きに設定される複筒型緩衝器において、シリンダ端部に設けた小径部と、当該小径部に設けた環状溝と、シリンダの上部で環状溝とシリンダ内とを連通するエア抜き用のオリフィスと、シリンダ端部の小径部に嵌合されるとともに小径部端の段部とシリンダ端を閉塞する閉塞部材とで挟持されて環状溝を閉塞する筒体と、筒体の下部に設けられて環状溝をリザーバへ連通する通孔とを備えた。

本発明の複筒型緩衝器によれば、シリンダ端部に設けた小径部に筒体を嵌合して、シリンダの段部とシリンダ端を閉塞する閉塞部材とで筒体を挟持することで、小径部に形成されてオリフィスによってシリンダ内に連通される環状溝を通孔のみを介してリザーバへ連通させることができ、オリフィスを通過した液体を確実にリザーバの下方へ排出することができる。

したがって、本実施の形態の複筒型緩衝器によれば、オリフィスを通過した流速の速い液体がリザーバ内に排出された際に、リザーバ内の気体を巻き込むことが無く、また、オリフィスを通過後の液体は環状溝を徐々に減圧されつつ通過してリザーバへ排出されることになって、キャビテーションを抑制できるとともに、気泡を生じる際のスイッシュ音の発生をも抑制することができる。

そして、上記の気体巻き込みの防止とキャビテーションの抑制の実現に際して、シリンダ端部に環状溝を備えた小径部を形成して、当該小径部に筒体を嵌合し、シリンダの段部とシリンダ端を閉塞する閉塞部材たるロッドガイドとで筒体を挟持するだけでよく、筒体の寸法を高精度に管理することばかりかシール部材を設置も要せずに通孔のみを介して環状溝をリザーバに連通でき、加えて、コストが安い外周加工のみで上記構造を実現できるため、複筒型緩衝器が非常に安価となる。

すなわち、この複筒型緩衝器によれば、安価に気体巻き込みを防止しつつキャビテーションを抑制することができるのである。

また、環状溝を閉塞するのはシリンダとロッドガイドとで挟持される筒体であるので、環状溝内に高圧が作用して、仮に筒体が拡径するような事態となっても、筒体の両端は隙間無くシリンダとロッドガイドとの密着された状態を保って、環状溝が通孔以外を介してリザーバへ連通されてしまうような事態を確実に防止でき、気体巻き込みとキャビテーションを確実に阻止することができる。

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複筒型緩衝器の縦断面図である。図２は、一実施の形態の複筒型緩衝器におけるシリンダおよび筒体の横断面図である。図３は、一実施の形態の複筒型緩衝器における筒体が装着されたシリンダ端部を下方から見た側面図である。

一実施の形態における複筒型緩衝器Ｄは、図１に示すように、シリンダ１と、シリンダ１内に摺動自在に挿入されるピストン２と、シリンダ１の外周側に配置されシリンダ１との間にリザーバＲを形成する外筒３と、シリンダ１端部に設けた小径部１ａと、当該小径部１ａに設けた環状溝１ｂと、シリンダ１の上部で環状溝１ｂとシリンダ１内とを連通するエア抜き用のオリフィス４と、シリンダ１端部の小径部１ａに嵌合されるとともに小径部端の段部１ｃとシリンダ１端を閉塞する閉塞部材たるロッドガイド５とで挟持されて環状溝１ｂを閉塞する筒体６と、筒体６の下部に設けられて環状溝１ｂをリザーバＲへ連通する通孔６ａと、を備えて構成されている。

そして、ピストン２は、シリンダ１内を作動油等の液体が充填される伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに区画し、同じくシリンダ１内に移動自在に挿入されるロッド７の一端に連結されている。さらに、リザーバＲ内には、液体が気体Ｇとともに充填されている。

また、この複筒型緩衝器Ｄの場合、水平横置きのユニフロー型に設定されており、伸側室Ｒ１からリザーバＲへ向かう液体の流れのみを許容する排出通路８と、リザーバＲから圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する供給通路９と、圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容する圧側通路１０とを備えている。

そして、この複筒型緩衝器Ｄにあっては、伸長行程時においては伸側室Ｒ１の圧縮に伴って排出通路８を介して液体を伸側室Ｒ１からリザーバＲへ排出するとともに、拡大する圧側室Ｒ２には供給通路９を介してリザーバＲから液体が供給され、反対に、収縮行程時には、排出通路８を介してシリンダ１内で過剰となるロッド侵入体積分の液体をシリンダ１内からリザーバＲへ排出するとともに、圧側通路１０を通じて拡大される伸側室Ｒ１へ圧縮される圧側室Ｒ２から液体が供給され、伸縮のどちらの行程においても、液体の流れが常に排出通路８を介してシリンダ１内からリザーバＲへの一方通行となるようになっており、この一方通行の液体の流れに対して排出通路８の途中に設けた減衰バルブ１１で抵抗を与えて伸縮両行程における減衰力を発生するようになっている。

以下、各部について詳細に説明すると、シリンダ１は筒状に形成され、その左端は、排出通路８を形成するロッドガイド５によって閉塞されるとともに、右端は、供給通路９が設けられるバルブディスク１２によって閉塞されて、内部には液体が充填される。なお、液体は、作動油のほか、水、水溶液、電気粘性流体、磁気粘性流体等、緩衝器に適用可能なものを採用することが可能である。

さらに、シリンダ１内は、摺動自在に挿入されるピストン２によって伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに区画されており、ピストン２はロッド７の右端に連結され、当該ロッド７は、閉塞部材であるロッドガイド５に摺動自在に軸支されている。

また、シリンダ１の図１中左端は、図３に示すように、その外径が小径とされて小径部１ａが形成されるとともに小径部１ａ端に段部１ｃが形成され、さらに、シリンダ１の下部には小径部１ａに連なる凹部１ｄが設けられている。当該小径部１ａの外周には全周に渡って環状溝１ｂが設けられ、さらに、この環状溝１ｂとシリンダ１内とを連通するオリフィス４が図２中上方に設けられ、詳しくは、オリフィス４は伸側室Ｒ１と環状溝１ｂとを連通している。

そして、上記シリンダ１の小径部１ａの外周側には、筒体６が段部１ｃに当接して嵌合されており、この筒体６は、内周を小径部１ａの外周に当接して環状溝１ｂを閉塞し、図１から３に示すように、筒体６の下部に設けた通孔６ａを環状溝１ｂに対向させてある。

さらに、筒体６は、下部に凸部６ｂを備えており、小径部１ａへ嵌合する際に、シリンダ１に設けた凹部１ｄ内に上記凸部６ｂを挿入することで、シリンダ１に対して回り止めされた状態で小径部１ａに装着されるようになっている。この回り止めによって、通孔６ａを確実に下方に配置させることができるのである。

また、シリンダ１の外方にはシリンダ１を覆いシリンダ１との間にリザーバＲを形成する外筒３が設けられており、外筒３の図１中左端には上記ロッドガイド５がボルト結合される環状のソケット１３が溶接されて固定されるとともに右端はロアキャップ１４が接合され、外筒３内は密封状態とされている。したがって、この複筒型緩衝器Ｄにあっては、シリンダ１内の伸側室Ｒ１を上記したオリフィス４、環状溝１ｂおよび通孔６ａを介してリザーバＲへ連通している。

つづいて、ピストン２は、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通するポート１０ａを備えており、当該ポート１０ａは、ピストン２の左端に配置されるチェックバルブ１０ｂによって開閉されるようになっている。このチェックバルブ１０ｂは、バネ１９によって附勢されており、圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ液体が移動する場合には、液体によって押されてバネ１９が縮みピストン２から後退してポート１０ａを開放するが、逆に、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ液体が移動しようとする流れに対してはポート１０ａを閉じたままとして当該流れを阻止する。すなわち、この実施の形態の場合、圧側通路１０は、上記ポート１０ａおよびチェックバルブ１０ｂとで構成されている。なお、圧側通路１０はピストン２に設けられているが、ピストン２を迂回して圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう流れを許容するようにしてもよい。

そして、ロッド７を軸支するロッドガイド５は、筒状であって、シリンダ１端部内に挿入される図１中右端の小径な挿入部５ａと、図１中右端中央に設けた凹部５ｂと、凹部５ｂに連通される弁孔５ｃとを備えて構成され、外筒３の図１中左端に溶接固定されるソケット１３にボルト結合される。

このようにロッドガイド５を外筒３に固定されたソケット１３にボルト結合すると、シリンダ１の図１中左端に設けた小径部１ａに嵌合される筒体６は、小径部１ａ端の段部１ｃと、ロッドガイド５の挿入部５ａ端の段部５ｄとによって挟持される格好となって、筒体６の図１中左端がロッドガイド５の段部５ｄに隙間無く密着するとともに図１中右端がシリンダ１の段部１ｃに隙間無く密着して、シール部材の設置を要せずに筒体６の図１中右端あるいは左端を介してのシリンダ１の小径部１ａとリザーバＲとの連通が阻止されるようになっている。

つまり、シリンダ１の小径部１ａに設けた環状溝１ｂは、通孔６ａを介してのみリザーバＲに連通されることになり、環状溝１ｂを通過する液体が他所からリザーバＲへ漏れることが無いようになっている。

戻って、ロッドガイド５における弁孔５ｃは、ソケット１３の下部に結合されるとともにリザーバＲ内に収容されるパイプ１５を通じてリザーバＲ内に連通されている。すなわち、この実施の形態の場合、凹部５ｂ、弁孔５ｃおよびパイプ１５とで排出通路８が形成されている。

なお、この実施の形態の場合、上記排出通路８を介して伸側室Ｒ１から排出される液体は、パイプ１５を通じてリザーバＲの右端側に排出されるようになっており、リザーバＲの右端を仕切るロアキャップ１４に液体の流れを直接あてることによってリザーバＲ内の気体巻き込みを抑制するようにしている。

さらに、ロッドガイド５の図１中左端内周には、ロッド７の外周に摺接してロッド７の外周をシールするＯリング１６およびシール部材１７が設けられ、シリンダ１内が密封状態とされている。

また、上記弁孔５ｃ内には、上述の減衰バルブ１１が設けられており、この減衰バルブ１１は、複筒型緩衝器Ｄの伸縮行程時に、弁孔５ｃを通過する液体の流れに抵抗を与えて複筒型緩衝器Ｄに減衰力を発揮させるものである。

つづいて、バルブディスク１２は、シリンダ１の内径より大径の本体１２ａと、シリンダ１の図１中右端に嵌合する筒状凸部１２ｂと、本体１２ａを左右に貫くポート１２ｃと、本体１２ａのリザーバＲに臨む部位から開口してポート１２ｃに連通される連通路１２ｄとを備えて構成されている。そして、バルブディスク１２は、外筒３の下端に固定されるロアキャップ１４の凹部１４ａに本体１２ａを嵌合するとともに、外筒３の図１中左端に設けたソケット１３にロッドガイド５をボルト締結することで、シリンダ１およびロッドガイド５とともに外筒３に固定される。

そして、バルブディスク１２における本体１２ａの図１中左端には、ポート１２ｃを開閉するチェックバルブ１８が配置されており、このチェックバルブ１８によってポート１２ｃが開閉されるようになっている。このチェックバルブ１８は、バネ２０によって附勢されており、リザーバＲから圧側室Ｒ２へ液体が移動する場合には、液体によって押されてバネ２０が縮みバルブディスク１１の本体１２ａから後退してポート１２ｃを開放するが、逆に、圧側室Ｒ２からリザーバＲへ液体が移動しようとする流れに対してはポート１２ｃを閉じたままとして当該流れを阻止する。すなわち、この実施の形態の場合、供給通路８は、上記ポート１２ｃおよびチェックバルブ１８とで構成されている。

つづいて、このように構成された複筒型緩衝器Ｄにあっては、伸長する場合、ピストン２がシリンダ１に対して図１中左方へ移動するので、伸側室Ｒ１の容積が減少するので減少容積見合いの液体が押し出され、当該液体は、弁孔５ｃ内の減衰バルブ１１を押し開いて、凹部５ｂ、弁孔５ｃおよびパイプ１５を介して伸側室Ｒ１からリザーバＲへ排出されるとともに、上記したオリフィス４、環状溝１ｂおよび通孔６ａを介しても伸側室Ｒ１からリザーバＲへ排出されることになる。

また、ピストン２がシリンダ１に対して図１中左方へ移動によって容積が拡大される圧側室Ｒ２へは、供給通路９を介してリザーバＲから拡大容積見合いの液体が供給される。

反対に、複筒型緩衝器Ｄが収縮する場合、ピストン２がシリンダ１に対して図１中右方へ移動するので、圧側室Ｒ２の容積が減少するので減少容積見合いの液体が押し出され、当該液体は、圧側通路１０を介して圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ移動するとともに、ロッド７がシリンダ１内に侵入する体積分の液体がシリンダ１内で過剰となるため、この過剰分の液体が弁孔５ｃ内の減衰バルブ１１を押し開いて凹部５ｂ、弁孔５ｃおよびパイプ１５を介して伸側室Ｒ１からリザーバＲへ排出されるとともに、上記したオリフィス４、環状溝１ｂおよび通孔６ａを介しても伸側室Ｒ１からリザーバＲへ排出されることになる。

そして、オリフィス４は、複筒型緩衝器Ｄの伸縮時において液体の流れに抵抗を与えることになるので減衰力発生要素として機能するとともに、伸縮作動を繰り返すことにより、シリンダ１内の液体中に気泡が出現するような事態が生じても、当該気泡をリザーバＲへ排出することができ、エア抜き用の孔としても機能することになる。

このように、本実施の形態の複筒型緩衝器Ｄにあっては、シリンダ端部に設けた小径部１ａに筒体６を嵌合して、シリンダ１の段部１ｃとシリンダ１端を閉塞する閉塞部材たるロッドガイド５とで筒体６を挟持することで、小径部１ａに形成されてオリフィス４によってシリンダ１内に連通される環状溝１ｂを通孔６ａのみを介してリザーバＲへ連通させることができ、オリフィス４を通過した液体を確実にリザーバＲの下方へ排出することができる。

したがって、本実施の形態の複筒型緩衝器Ｄによれば、オリフィス４を通過した流速の速い液体がリザーバＲ内に排出された際に、リザーバＲ内の気体を巻き込むことが無く、また、オリフィス４を通過後の液体は環状溝１ｂを徐々に減圧されつつ通過してリザーバＲへ排出されることになって、キャビテーションを抑制できるとともに、気泡を生じる際のスイッシュ音の発生をも抑制することがきる。

そして、上記の気体巻き込みの防止とキャビテーションの抑制の実現に際して、シリンダ１に環状溝１ｂを備えた小径部１ａを形成して、当該小径部１ａに筒体６を嵌合し、シリンダ１の段部１ｃとシリンダ１端を閉塞する閉塞部材たるロッドガイド５とで筒体６を挟持するだけでよく、筒体６の寸法を高精度に管理することばかりかシール部材を設置も要せずに通孔６ａのみを介して環状溝１ｂをリザーバＲに連通でき、加えて、コストが安い外周加工のみで上記構造を実現できるため、複筒型緩衝器Ｄが非常に安価となる。

すなわち、この複筒型緩衝器Ｄによれば、安価に気体巻き込みを防止しつつキャビテーションを抑制することができるのである。

さらに、環状溝１ｂを閉塞するのはシリンダ１とロッドガイド５とで挟持される筒体６であるので、環状溝１ｂ内に高圧が作用して、仮に筒体６が拡径するような事態となっても、筒体６の両端は隙間無くシリンダ１とロッドガイド５との密着された状態を保って、環状溝１ｂが通孔６ａ以外を介してリザーバＲへ連通されてしまうような事態を確実に防止でき、気体巻き込みとキャビテーションを確実に阻止することができる。

また、シリンダ１における小径部１ａと筒体６の嵌合長を確保して、作動油が筒体６と小径部１ａとの間の嵌合隙間を通過する際の圧力損失を環状溝１ｂを通過する際の圧力損失より大きく設定するようにしておくことで、仮に、何らかの理由によって、筒体６の端部とシリンダ１あるいはロッドガイド５との間に隙間が生じてしまうような事態が発生したとしても、作動油を優先的に環状溝１ｂを流通させるように仕向けることができ、このような事態となっても、作動油が通孔６ａ以外を介してリザーバＲへ連通されてしまうような事態を確実に防止できる。

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。

一実施の形態における複筒型緩衝器の縦断面図である。 一実施の形態の複筒型緩衝器におけるシリンダおよび筒体の横断面図である。 一実施の形態の複筒型緩衝器における筒体が装着されたシリンダ端部を下方から見た側面図である。

符号の説明

１ シリンダ
１ａ シリンダにおける小径部
１ｂ シリンダにおける環状溝
１ｃ シリンダにおける段部
１ｄ シリンダにおける凹部
２ ピストン
３ 外筒
４ オリフィス
５ 閉塞部材たるロッドガイド
５ａ ロッドガイドにおける挿入部
５ｂ ロッドガイドにおける凹部
５ｃ ロッドガイドにおける弁孔
５ｄ ロッドガイドにおける段部
６ 筒体
６ａ 通孔
６ｂ 凸部
７ ロッド
８ 排出通路
９ 供給通路
１０ 圧側通路
１０ａ，１２ｃ ポート
１０ｂ，１８ チェックバルブ
１１ 減衰バルブ
１２ バルブディスク
１２ａ バルブディスクにおける本体
１２ｂ バルブディスクにおける筒状凸部
１２ｄ バルブディスクにおける連通路
１３ ソケット
１４ ロアキャップ
１４ａ ロアキャップにおける凹部
１５ パイプ
１６ Ｏリング
１７ シール部材
１９，２０ バネ
Ｄ 複筒型緩衝器
Ｇ 気室
Ｒ リザーバ
Ｒ１ 伸側室
Ｒ２ 圧側室

Claims (2)

1. シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、シリンダの外周側に配置されシリンダとの間にリザーバを形成する外筒とを備えて水平横置きに設定される複筒型緩衝器において、シリンダ端部に設けた小径部と、当該小径部に設けた環状溝と、シリンダの上部で環状溝とシリンダ内とを連通するエア抜き用のオリフィスと、シリンダ端部の小径部に嵌合されるとともに小径部端の段部とシリンダ端を閉塞する閉塞部材とで挟持されて環状溝を閉塞する筒体と、筒体の下部に設けられて環状溝をリザーバへ連通する通孔とを備えたことを特徴とする複筒型緩衝器。
2. 筒体はシリンダに対して回り止めされてなる請求項１に記載の複筒型緩衝器。

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