JP2011085213A - リバウンドスプリング - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダとピストンロッドとの間のスペースが小さくともクッションの劣化を抑制することができるリバウンドスプリングを提供することである。
【解決手段】上記した目的を解決するために、本発明の課題解決手段は、シリンダ装置におけるピストンロッド１３を軸支するロッドガイド１４に対向するとともにピストンロッド１３の外周に装着される環状のクッション５の反ロッドガイド側に対向して、ピストンロッド１３周りに配置されるリバウンドスプリング１において、反ロッドガイド側端２ａがピストンロッド１３の外周に固定されるコイルスプリング２と、当該コイルスプリング２のロッドガイド側端２ｂに固定されてクッション５に対向する環状のスプリングガイド４とを備え、当該スプリングガイド４のクッション側の端部外縁に円弧状の面取部４ｅを設けたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、シリンダ装置の伸長を抑制するリバウンドスプリングに関する。

従来からシリンダ装置、たとえば、緩衝器にあっては、シリンダ端部を封止しピストンロッドを軸支するロッドガイドとピストンロッドの中間部に設けたフランジとの間にロッドガイド側に環状のスプリングガイドとフランジ側に環状の固定ホルダとを装着したコイルスプリングでなるリバウンドスプリングを介装しており、このリバウンドスプリングは、緩衝器の伸長時において互いに接近するロッドガイドとフランジによって圧縮せしめられることで、緩衝器の伸長を抑制するバネ力を発揮して、緩衝器の最大伸切時の衝撃を緩和するものである。

そして、たとえば、特許文献１に開示されたリバウンドスプリングにあっては、コイルスプリングのフランジ側端に固定用ホルダが装着されており、当該固定用ホルダは、フランジによってピストンロッドに対して下方への移動が規制されるとともに、内周でピストンロッドを締め付けてピストンロッドに固定されている。

また、ロッドガイド側のスプリングガイドの内径をピストンロッドの外径より大径に設定してあって、コイルスプリングのロッドガイド側端を自由端とし、反ロッドガイド側となるフランジ側を固定端としている。

そして、ロッドガイド側のスプリングガイドは、ロッドガイド側端部の周縁に筒状の立上り部を備え、当該立上り部内に環状のストッパラバーを収容しており、緩衝器の最伸長時には、コイルスプリングのみならず、ストッパラバーをロッドガイドに当接させて圧縮させ、最伸長時の衝撃を緩和するようになっている。

また、上述のように構成されたリバウンドスプリングにあっては、クッションがスプリングガイドの立上り部によって抱え込まれているので、ロッドガイドと当接して圧縮された際、クッションの外周側への逃げ変形が抑制されるので、クッションがスプリングガイドの立上り部とロッドガイドとの間で挟みこまれて劣化してしまうことを防止することができる。

特開２００８−５１２４７号公報

上記したように、緩衝器のシリンダとピストンロッドとの間の環状隙間が充分に確保できる場合には、スプリングガイドに立上り部を設けることで、クッションの劣化を抑制することができるのであるが、環状隙間が小さい場合、つまり、シリンダ内径とピストンロッド外径の差が小さいと、スプリングガイドに立上り部を設けることができない場合がある。

というのは、クッションは、上記環状隙間の大小によらず、衝撃緩和のため小型化には限界があるので、クッションとシリンダとの間にスペースを充分に確保できないと、立上り部を設けることができないのである。また、充分なスペースを確保できないまま立上り部を設けると、クッションの圧縮時に荷重を受ける立上り部の肉厚が薄くなり、樹脂で成形される立上り部における強度が不足する虞がある。

このようにシリンダ内径とピストンロッド外径との間に、立上り部を設けることができる程度のスペースが必要となるが、このスペースが確保できない場合には、スプリングガイドに立上り部を設けることができないので、立上り部を備えないスプリングガイドを利用するしかないが、そうすると今度は、クッションがロッドガイドに当接して圧縮された際に、外周側へ膨らむ逃げ変形が一切抑制されないため、当該変形によってスプリングガイドの外縁がクッションに喰い込むことになり、クッションの劣化を促進してしまうという問題が生じる。

そこで、本発明は上記の弊害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、シリンダとピストンロッドとの間のスペースが小さくともクッションの劣化を抑制することができるリバウンドスプリングを提供することである。

上記した目的を解決するために、本発明の課題解決手段は、シリンダ装置におけるピストンロッドを軸支するロッドガイドに対向するとともにピストンロッドの外周に装着される環状のクッションの反ロッドガイド側に対向して、ピストンロッド周りに配置されるリバウンドスプリングにおいて、反ロッドガイド側端がピストンロッドの外周に固定されるコイルスプリングと、当該コイルスプリングのロッドガイド側端に固定されてクッションに対向する環状のスプリングガイドとを備え、当該スプリングガイドのクッション側の端部外縁に円弧状の面取部を設けたことを特徴とする。

本発明のリバウンドスプリングによれば、クッションがスプリングガイドによって圧縮されて外周側へ逃げ変形を起こしても、スプリングガイドがクッション側端の外縁に円弧状の面取部を備えていて、その外縁にクッションに喰い込むエッジが無く、クッションが面取部に倣って変形するので、クッションの一部に過度のせん断力が作用することが無い。

したがって、クッションが圧縮されて変形を繰り返しても、クッションの劣化を抑制することができ、このスプリングガイドは、従来のスプリングガイドのように立上り部を備えていなくとも、クッションの劣化を抑制することができる。つまり、シリンダとピストンロッドとの間のスペースが小さく、スプリングガイドに立上り部を設けられない場合にあっても、クッションの劣化を抑制することができるのである。

本発明の一実施の形態におけるリバウンドスプリングが適用された緩衝器の縦断面図である。 一実施の形態におけるリバウンドスプリングが適用された緩衝器の一部拡大縦断面図である。 本発明の一実施の形態におけるリバウンドスプリングの面取部の拡大縦断面図である。 一実施の形態におけるリバウンドスプリングでクッションを圧縮した状態を説明する図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態について説明する。一実施の形態におけるリバウンドスプリング１は、図１に示すように、シリンダ装置としての緩衝器に適用されている。このリバウンドスプリング１が適用される緩衝器は、シリンダ１０と、シリンダ１０の外周側に配置される外筒１１と、シリンダ１０内に摺動自在に挿入されたピストン１２と、シリンダ１０内に移動自在に挿通されるとともに一端がピストン１２に連結されるピストンロッド１３と、シリンダ１０および外筒１１の図１中上端を封止するとともにピストンロッド１３を軸支する環状のロッドガイド１４と、シリンダ１０の図１中下端に設けたベースバルブ１５と、外筒１１の下端を封止するロアキャップ１６とを備えて構成されており、いわゆる複筒型の緩衝器とされている。また、シリンダ１０内にピストン１２で区画した上室Ｒ１と下室Ｒ２内には作動油等の液体が充填され、さらに、シリンダ１０と外筒１１との間の隙間に設けたリザーバ室Ｒ内にはガスと液体とが充填されている。

また、ピストン１２には、上室Ｒ１と下室Ｒ２とを連通する図示しない伸側ポートと圧側ポートとが設けられ、また、ピストン１２の図１中下端には伸側ポートの出口端を開閉する伸側のリーフバルブ１７が、ピストン１２の図１中上端には圧側ポートの出口端を開閉するチェックバルブ１８がそれぞれ積層されている。

さらに、ベースバルブ１５は、下室Ｒ２とリザーバ室Ｒとを連通する図示しないポートを備えていて、下室Ｒ２からリザーバ室Ｒへ向かう液体の流れに対しては抵抗を与え、反対に、リザーバ室Ｒから下室Ｒ２へ向かう液体の流れに対しては殆ど抵抗を与えずに、液体の通過を許容するようになっている。

したがって、この緩衝器の伸長時には、上室Ｒ１から下室Ｒ２へ液体が、伸側のリーフバルブ１７を押し開き伸側ポートを介して移動するとともに、ピストンロッド１３がシリンダ１０内から退出する体積分の液体が下室Ｒ２内で不足するため、不足する体積分の液体がリザーバ室Ｒからベースバルブ１５を介して供給される。そして、この伸長時における減衰力は、伸側ポートを通過する液体の流れにリーフバルブ１７が与える抵抗によって発生される。

逆に、緩衝器の圧縮時には、下室Ｒ２から上室Ｒ１へ液体が、チェックバルブ１８を押し開き圧側ポートを介して移動するとともに、ピストンロッド１３がシリンダ１０内へ進入する体積分の液体が下室Ｒ２内で過剰となるため、過剰体積分の液体が下室Ｒ２からリザーバ室Ｒへベースバルブ１５を介して排出される。そして、この圧縮時における減衰力は、ベースバルブ１５を通過する液体の流れにベースバルブ１５が与える抵抗によって発生される。

なお、チェックバルブ１８の変わりにリーフバルブを設けて、緩衝器の圧縮時に圧側ポートを通過する液体の流れに抵抗を与えて、ベースバルブ１５に加えて上記したリーフバルブで減衰力を発生するようにしてもよい。

つづいて、リバウンドスプリング１について説明すると、リバウンドスプリング１は、図１に示すように、上室Ｒ１内に収容され、詳しくは、ピストンロッド１３の図１中下方の外周に設けたフランジ１３ａと、シリンダ１０の図１中上端を封止するロッドガイド１４との間に介装されている。

このリバウンドスプリング１は、ピストンロッド１３が挿通されてピストンロッド１３の外周に配置されるコイルスプリング２と、コイルスプリング２の図１中下端となるフランジ側端２ａに取付けられてピストンロッド１３の外周に固定される環状の固定ホルダ３と、コイルスプリング２の図１中上端となるロッドガイド側端２ｂに取付けられてピストンロッド１３の外周に摺動自在に装着される環状のスプリングガイド４とを備えて構成されている。

以下、詳細に説明すると、固定ホルダ３は、図１および２に示すように、環状のホルダ本体３ａと、ホルダ本体３ａの上端内周側から立ち上がり外径がホルダ本体３ａより小径な筒状の嵌合部３ｂと、嵌合部３ｂの図２中上方外周に設けたテーパ部３ｃと、ホルダ本体３ａの内周に設けた複数の凸部３ｄとを備えて構成されている。そして、この場合、凸部３ｄは、三つを周方向に等間隔を持って設けられており、内周に挿入されたピストンロッド１３の外周に緊迫力をもって当接し、固定ホルダ３がピストンロッド１３の外周に固定されるようになっている。また、この固定ホルダ３は、その下端をフランジ１３ａに当接させており、ピストンロッド１３に対し図１中下方への移動が規制されている。なお、凸部３ｄの設置数は、三つ以上であればよく、任意である。

また、固定ホルダ３は、この場合、硬質の樹脂材料で形成され、嵌合部３ｂをコイルスプリング２のフランジ側端２ａ内に挿入すると、コイルスプリング２のフランジ側端２ａの内周によって締め付けられつつ嵌め込まれることになり、コイルスプリング２に強固に装着される。なお、テーパ部３ｃを設けていることによって、フランジ側端２ａの内周に嵌合部３ｂを容易に装着できるようになっている。なお、固定ホルダ３の形状および構造は、コイルスプリング２のフランジ側端２ａをピストンロッド１３に固定できる限りにおいて上記に限定されることはない。

他方、スプリングガイド４は、図２に示すように、環状のガイド本体４ａと、ガイド本体４ａの内周側から垂下される外径がガイド本体４ａより小径な筒状の嵌合部４ｂと、嵌合部４ｂの図２中上方外周に設けたテーパ部４ｃと、ガイド本体４ａの内周に内方へ向けて設けた環状の凸部４ｄと、ガイド本体４ａの図２中上端の端部外縁に設けられた円弧状の面取部４ｅとを備えて構成されている。

そして、このスプリングガイド４は、硬質の樹脂材料で形成され、嵌合部４ｂをコイルスプリング２の図２中上端となるロッドガイド側端２ｂ内に挿入すると、コイルスプリング２のロッドガイド側端２ｂの内周によって締め付けられつつ嵌め込まれることになり、コイルスプリング２に強固に装着される。なお、固定ホルダ３と同様、このスプリングガイド４にあっても嵌合部４ｂにテーパ部４ｃを設けていることによって、コイルスプリング２のロッドガイド側端の内周に嵌合部４ｂを容易に装着できるようになっている。

また、スプリングガイド４におけるガイド本体４ａの内径は、ピストンロッド１３の外径より大きく設定されており、内周に挿入されたピストンロッド１３の外周に凸部４ｄを摺接させていて、スプリングガイド４はピストンロッド１３の外周を軸方向に摺動して図１，２中上下に移動することが許容されている。なお、凸部４ｄは、環状とされる他、固定ホルダ３の凸部３ｄと同様の構成を採用することも可能である。

このように、上記構成のリバウンドスプリング１は、図１中下端側が固定ホルダ３によってピストンロッド１３の外周に固定的に支持され、図１中上端側がスプリングガイド４によってピストンロッド１３にガイドされながら軸方向となる上下へ移動可能な自由端とされている。

また、面取部４ｅは、ロッドガイド１４から遠ざかるように、ガイド本体４ａの上端外縁の角を円弧状に面取りして形成された形状であって、ガイド本体４ａの上端外縁の全周に渡って設けられた環状の彎曲面でなり、スプリングガイド４が樹脂製であるので、型によって形成されてもよいが、実際にＲ面取りすることで形成することも可能である。

より詳しくは、面取部４ｅは、図３に示すように、内周部ａにおける曲率半径を外周部ｂにおける曲率半径より大きくし、内周側から見て途中で曲率半径が小さくなるようにしてある。つまり、相対的に見て、面取部４ｅにあっては、内周部ａにおける曲率反径が大きく、外周部ｂにおける曲率半径が小さくなっている。このように内周部ａにおける曲率半径を大きくすることで面取部４ｅの内周側端をより内周側に設けることができるとともに、外周部ｂにおける曲率半径を小さくすることでガイド本体４ａの外周面と面取部４ｅの外周側端とを滑らかに繋いでガイド本体４ａの外周と面取部４ｅの外周側端との間にエッジを形成しないようにすることができ、これに加えて、ガイド本体４ａの外周における肉厚を確保することができる。

また、このスプリングガイド４より図２中上方には、ピストンロッド１３の外周に摺動自在に装着されてロッドガイド１４に対向する環状のクッション５が設けられている。当該クッション５は、たとえば、ゴムや合成樹脂、ウレタン等の軟質な弾性材料で形成されており、緩衝器が中立位置から所定量伸長すると、上記したロッドガイド１４とスプリングガイド４とで挟み込まれるようになっており、それ以上緩衝器が伸長すると、リバウンドスプリング１のスプリングガイド４の上端に押圧されてロッドガイド１４へ押付けられて圧縮されるようになっている。

このクッション５は、スプリングガイド４とロッドガイド１４との直接的な衝突を阻止するとともに、圧縮されることで弾発力を発揮し、ロッドガイド１４およびスプリングガイド４の衝突時の衝撃を緩和するようになっている。なお、クッション５の図１中上下面に複数の突起５ａが設けられているが、これは、クッション５の上下端がロッドガイド１４およびスプリングガイド４に接触した際の音の発生を抑制するために設けられている。

このように構成されたリバウンドスプリング１にあっては、上述のように、緩衝器の伸長時に、スプリングガイド４がピストンロッド１３とともにシリンダ１０に対して図１中上方へ移動し、クッション５を押し上げ、緩衝器の伸長が進んでクッション５をロッドガイド１４に押付けると、それ以降は、緩衝器の伸長に応じてコイルスプリング２が収縮して、クッション５をより大きな力で圧縮するようになる。

すると、クッション５は、内周側への変形がピストンロッド１３によって妨げられるので、図４に示すように、圧縮力によって外周側へ逃げ変形を起こす。このような状況となっても、スプリングガイド４は、クッション側となる図４中上端の外縁に円弧状の面取部４ｅを備えていて、上記の如く、クッション５が変形しても、面取部４ｅがクッション５から遠ざかる断面円弧状とされており、その外縁にクッション５に喰い込むエッジが無く、クッション５は面取部４ｅの彎曲面に倣って変形するので、クッション５の一部に過度のせん断力が作用することが無い。

したがって、緩衝器が伸縮を繰り返して、クッション５が上記変形を繰り返しても、クッション５の劣化を抑制することができる。そして、このスプリングガイド４は、従来のスプリングガイドのように立上り部を備えていなくとも、クッション５の劣化を抑制することができる。つまり、シリンダ１０とピストンロッド１３との間のスペースが小さく、スプリングガイド４に立上り部を設けられない場合にあっても、クッション５の劣化を抑制することができるのである。

さらに、スプリングガイド４がピストンロッド１３の外周に摺接しており、常にピストンロッド１３によって調芯されているので、同じくピストンロッド１３に摺接してピストンロッド１３に調芯されるクッション５に対してもスプリングガイド４が調芯され、スプリングガイド４がクッション５に対して偏心してその内周部でクッション５の内側を噛み込むことが防止され、またさらに、スプリングガイド４で何度クッション５を圧縮しても、互いが偏心しないので安定してバラツキのない弾発力を得ることができ、このリバウンドスプリング１を適用した緩衝器等の特性も安定して、この緩衝器を車両へ適用する際には、車両における乗り心地を向上することができる。

また、上記に加え、本実施の形態にあっては、面取部４ｅにおける内周部ａの曲率半径を大きくし、外周部ｂにおける曲率半径を小さくしているので、ガイド本体４ａの外周における肉厚を確保しつつ、面取部４ｅをより内周側から設け、かつ、ガイド本体４ａの外周と面取部４ｅの外周側端との間にエッジを形成しないようにすることができる。これにより、面取部４ｅを単にＲ面取りした形状とするものよりもクッション５の圧縮変形の逃げスペースを大きく確保して、より一層クッション５の劣化抑制効果を高めることができるだけでなく、スプリングガイド４のガイド本体４ａの肉厚を不必要に厚くせずともガイド本体４ａの外周の肉厚を確保することで強度低下を招かないという利点をも享受することができる。

なお、本実施の形態においては、リバウンドスプリングを複筒型の緩衝器に適用した場合について説明しているが、本発明のリバウンドスプリングが単筒型やその他の緩衝器に具現化されるとしてもよく、また、緩衝器以外のシリンダ装置に具現化することも可能である。

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 リバウンドスプリング
２ コイルスプリング
２ａ コイルスプリングのフランジ側端
２ｂ コイルスプリングのロッドガイド側端
３ 固定ホルダ
３ａ ホルダ本体
３ｂ 嵌合部
３ｃ テーパ部
３ｄ 凸部
４ スプリングガイド
４ａ ガイド本体
４ｂ 嵌合部
４ｃ テーパ部
４ｄ 凸部
４ｅ 面取部
５ クッション
５ａ 突起
１０ シリンダ
１１ 外筒
１２ ピストン
１３ ピストンロッド
１３ａ 鍔部たるストッパ
１４ ロッドガイド
１５ ベースバルブ
１６ ロアキャップ
１７ リーフバルブ
１８ チェックバルブ
ａ 面取部の内周部
ｂ 面取部の外周部
Ｒ リザーバ室
Ｒ１ 上室
Ｒ２ 下室

Claims (3)

1. シリンダ装置におけるピストンロッドを軸支するロッドガイドに対向するとともにピストンロッドの外周に装着される環状のクッションの反ロッドガイド側に対向して、ピストンロッド周りに配置されるリバウンドスプリングにおいて、反ロッドガイド側端がピストンロッドの外周に固定されるコイルスプリングと、当該コイルスプリングのロッドガイド側端に固定されてクッションに対向する環状のスプリングガイドとを備え、当該スプリングガイドのクッション側の端部外縁に円弧状の面取部を設けたことを特徴とするリバウンドスプリング。
2. 面取部の内周部における曲率半径を外周部における曲率半径より大きくしスプリングガイドの外周面と面取部の外周側端とを滑らかに繋いだことを特徴とする請求項１に記載のリバウンドスプリング。
3. スプリングガイドの内周にピストンロッドの外周に摺接する環状の凸部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のリバウンドスプリング。

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