JP2013194820A - 粘弾性流体が封入された緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトで圧縮方向と引っ張り方向の双方向に大きな減衰作用を奏し、メンテナンスの問題も小さく、しかも外力が作用しなくなると初期位置へ自動的に復帰する緩衝器を提供する。
【解決手段】第１、２の部材間に作用する外力により生じる振動・衝撃を緩衝する。第１の部材（１）は所定間隔に配置された第１、２の当接部（２ａ、２ｂ）からなる。第２の部材（１０、２０）は粘弾性流体が封入されたシリンダ（１１と一対のピストン（１４ａ、１４ｂ）とからなる。ピストンヘッド（１５ａ、１５Ｂ）はシリンダ内に対向して位置し、ピストンロッド（１６ａ、１６ｂ）はシリンダ側壁（１２ａ、１２ｂ）から外部へ出て、その先端部がピストンヘッドのロッド側の背面がシリンダ側壁（１２ａ、１２ｂ）に接している状態で、前記当接部（２ａ、２ｂ）にそれぞれ接している。
【選択図】 図１

Description

物体の衝突によって生じる加速度を緩和し、過大な衝撃力の発生を防ぐために、緩衝器あるいはダンパが適用されている。この種緩衝器には、ばね緩衝器、摩擦緩衝器、ゴム緩衝器、油圧あるいは空気圧などの流体緩衝器等が知られているが、本発明は流体緩衝器に属するものである。さらに具体的には、所定の間隔をおいて配置された一対の内壁部を有する第１の部材と、前記第１の部材の一対の内壁部の間に設けられる第２の部材とからなり、前記第１、２の部材間に作用する外力の変化により生じる振動・衝撃を減衰する、粘弾性流体を使用した緩衝器に関するものである。

橋梁、ビルなどの建築物には免震あるいは制振装置として、また連結された鉄道車両間には衝撃を吸収する緩衝装置として流体緩衝器が使用されている。流体緩衝器あるいは流体減衰装置は、概略的にはシリンダと、このシリンダ内に往復動自在に設けられているピストンと、このピストンにより仕切られているシリンダの２室を連通している連通管とからなっている。シリンダ内には粘性流体が満たされている。したがって、ピストンロッドから外力がピストンに加わり、ピストンが移動すると、一方の室の粘性流体は連通管を通って他方の室へ移動する。このときオリフィス効果により動圧抵抗と粘性抵抗とにより運動エネルギが吸収される。

上記のような流体緩衝器は、例えば特許文献１〜４等により従来から色々提案されている。すなわち、特許文献１には、図４に示されているように、シリンダ５０と、このシリンダ５０内に往復動自在に設けられているピストン５１とからなり、シリンダ５０内にエラストマーが充填された緩衝器が示されている。シリンダ５０の内周壁と、ピストン５１の外周面との間には環状通路５２があり、またピストン５１にはシリンダ５０の第１室５０ａと第２室５０ｂとを連通した連絡通路５４、５４が開けられている。これらの連絡通路５４、５４の第１室５０ａ側には板状の弁蓋５５、５５が設けられている。したがって、ピストンロッド５１’が矢印Ｆ方向に押されると、通常の速度で押されるときは、第１室５０ａのエラストマーは、環状通路５２と連絡通路５４、５４の両通路を通って第２室５０ｂの方へ流れる。これに対し、大きな速度で押されるときは、板状の弁蓋５５、５５が連絡通路５４、５４を閉鎖するので、環状通路５２だけを流れる。これにより、大きな減衰力が得られる。押す力Ｆがなくなると、ピストン５１はエラストマーの復元力により元の初期位置へ戻る。

特許文献２には、シリンダと、このシリンダ内に往復動自在に設けられているピストンとからなる液体圧スプリングが示されている。シリンダの開放端部の内周壁には雌ネジが切られ、この雌ネジに蓋の雄ネジが螺合するようになっている。したがって、シリンダ内に圧縮性流体を封入し、蓋のねじ込み量を加減することにより、シリンダの内容積を増減して、圧縮性流体の封入圧を調整することができる。シリンダの外部に出ているピストンロッドに一方向の力が作用すると、シリンダの一方の室にある圧縮性流体は、シリンダの内周面とピストンの外周面との間を通って他方の室へ移動する。このとき同様に減衰される。一方向の力がなくなると、圧縮性流体の復元力により特許文献１に記載の緩衝器と同様に初期位置へ復帰する。

特表平１０−５１２９４２号公報 特開２００８−１７５２６６号公報 特開平９−２１７７５号公報 特開２００５−２２０９３６号公報

また特許文献３により、シリンダと、このシリンダ内に往復動自在に設けられているピストンとからなる減衰装置が提案されている。このシリンダ内は、ピストンのヘッドにより第１、２室に区画されている。そして、第１、２室はオリフィス作用を奏する連通管で接続されている。したがって、ピストンロッドに一方向の力が作用すると、シリンダ内に封入されている粘性流体は、例えば第１室から連通管を通って第２室へ流れる。他方向の力が作用すると、今度は逆に第２室から連通管を通って第１室へ流れる。これにより、双方向の減衰効果が得られる。また、この減衰装置は、シリンダの第１室には第１のコイルスプリングを、第２室には第２のスプリングを有する。あるいは、第１、２室の外側に第１、２のコイルスプリングをそれぞれ備えている。

図５に、特許文献５により提案されている双方向制振ダンパが示されている。この双方向制振ダンパは、上下に直列的に配置されたエポキシ樹脂製の上下段の粘弾性体Ｒ１、Ｒ２からなっている。これらの粘弾性体Ｒ１、Ｒ２は、柱状を呈し、座板６０と支え板６１との間に、一対の圧縮側ロッド６２、６２により多少圧縮された状態で取り付けられている。上下段の粘弾性体Ｒ１、Ｒ２の間には仕切板６３が介在され、この仕切板６３と上ブラケット６４は、一対のロッド６５、６５により剛的に接続されている。したがって、上ブラケット６４に下方への圧縮力が作用すると、仕切板６３が下段粘弾性体Ｒ２を下方へ押し、下段粘弾性体Ｒ２が図５の（ア）に示されているように膨らみ、逆に、上ブラケット６４に上方への引っ張り力が作用すると、仕切板６３が上段粘弾性体Ｒ１を上方へ押し、上段粘弾性体Ｒ１が膨らむ。この状態は図５の（イ）に示されている。このように変形することにより、上下方向あるいは双方向の減衰作用が得られる。また、上下方向の力の作用がなくなると、仕切板６３はエポキシ樹脂製の上下段の粘弾性体Ｒ１、Ｒ２の復元力により、元の初期位置へ戻る。

特許文献１、２により提案されている緩衝器によると、ピストンロッドに外力が作用すると、そのピストンが移動して、シリンダに充填されているエラストマあるいは圧縮性流体に作用して減衰作用が得られ、外力の作用がなくなると、エラストマあるいは圧縮性流体が減衰作用を奏するときにある程度圧縮されているので、その復元力によりピストンは元の初期位置へ戻る。したがって、一方向の外力に対する緩衝器としては格別に問題はないが、外力は一方向とは限らないので使い勝手が悪い。すなわち、一方向の緩衝器を並列あるいは直列に逆向きに設置すると双方向の緩衝が得られるにしても、設置スペース、コスト等に問題が残る。

これに対し、特許文献３、４に記載の減衰装置は本発明に直接的に関係しており、双方向の外力に対して減衰作用を奏し、また外力の作用がなくなると元の初期位置に復帰する作用が得られる。しかしながら改良すべき問題もある。例えば、特許文献３に記載の減衰装置には、粘性流体用のシリンダの他にコイルスプリングが設けられているので、構造は複雑になり大型化し、コスト高になっている。特許文献４に記載のダンパは、エポキシ樹脂のような固体からなる粘弾性体が双方向性を発揮するために直列に配置されていて、軸方向に長くなるし、構造的に複雑になっている。また、エポキシ樹脂は粘性流体に比べて減衰特性が極めて小さく、また劣化は不可避で定期的なメンテナンスを必要とするという問題もある。

したがって、本発明は、構造的にコンパクトで圧縮方向と引っ張り方向の双方向に大きな減衰作用を奏し、メンテナンスの問題も小さく、しかも外力が作用しなくなると初期位置へ自動的に復帰する、粘弾性流体が封入された緩衝器を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、粘弾性流体が封入されたシリンダが適用される。シリンダには一対のピストンが設けられる。これらのピストンヘッドはシリンダ内に対向して位置し、そのピストンロッドはシリンダ側壁から外部へ出ており、ピストンヘッドのロッド側すなわち背面がシリンダ側壁に接している状態で、ピストンロッドの先端部が所定間隔に配置されたそれぞれの当接部に接するように構成される。所定間隔に配置された当接部からなる部分が第１の部材で、シリンダからなる部分が第２の部材で、これらの第１、２の部材間に作用する外力により生じる振動・衝撃を減衰あるいは緩衝するように構成される。また、他の発明は、ピストンロッドの先端部が、ピストンヘッドの背面とシリンダ側壁との間に所定の間隔がある状態で、所定間隔に配置されたそれぞれの当接部に接するように構成される。

すなわち、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、所定の間隔をおいて配置された一対の当接部を有する第１の部材と、前記一対の当接部の間に設けられる第２の部材とからなり、前記第１、２の部材間に作用する外力の変化により生じる振動・衝撃を減衰する緩衝器であって、前記第２の部材は、両端部にシリンダ側壁を有するシリンダと、該シリンダの内部にそのピストンヘッドが対向して設けられている一対の第１、２のピストンとからなり、前記シリンダの内周面と前記第１、２のピストンヘッドの外周面との間には、内部に所定圧で封入されている粘弾性流体が流動する所定間隔の環状流路が形成されていると共に、前記ピストンのそれぞれのピストンロッドは、前記シリンダ側壁から外部へ出て、前記ピストンヘッドの背面が前記シリンダ側壁に接している状態で、その先端部が前記一対の当接部に当接している。

請求項２に記載の発明は、所定の間隔をおいて配置された一対の当接部を有する第１の部材と、前記一対の当接部の間に設けられる第２の部材とからなり、前記第１、２の部材間に作用する外力の変化により生じる振動・衝撃を減衰する緩衝器であって、前記第２の部材は、両端部にシリンダ側壁を有するシリンダと、該シリンダの内部にそのピストンヘッドが対向して設けられている一対の第１、２のピストンとからなり、前記シリンダの内周面と前記第１、２のピストンヘッドの外周面との間には、内部に所定圧で封入されている粘弾性流体が流動する所定間隔の環状流路が形成されていると共に、前記ピストンのそれぞれのピストンロッドは、前記シリンダ側壁から外部へ出て、前記ピストンヘッドの背面が前記シリンダ側壁と所定の間隔だけ離間している状態で、その先端部が前記一対の当接部にそれぞれ当接している。そして、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の緩衝器において、前記第１の部材と第２の部材が鉄道車両の連結器装置に適用されるようになっている。

以上のように、本発明によれば、第１、２の部材間に作用する外力の変化により生じる振動・衝撃を減衰する緩衝器であって、第２の部材は、両端部にシリンダ側壁を有するシリンダと、該シリンダの内部にそのピストンヘッドが対向して設けられている一対の第１、２のピストンとからなり、前記シリンダの内周面と前記第１、２のピストンヘッドの外周面との間には、内部に所定圧で封入されている粘弾性流体が流動する所定間隔の環状流路が形成されていると共に、前記ピストンのそれぞれのピストンロッドは、前記シリンダ側壁から外部へ出て、前記ピストンヘッドの背面が前記シリンダ側壁に接している状態で、その先端部が前記一対の当接部に当接しているので、前記第１、２の部材間に作用する外力に変化があると、一対のピストンはそのロッドの先端部が第１、２の当接部に当接しているので、シリンダの方が移動する。この移動により、シリンダ内に所定圧で封入されている粘弾性流体は、一方の環状流路を通ってピストンヘッドの背面側に流動する。これにより、減衰効果が得られる。このようにシリンダが移動するとき、一方のピストンロッドはシリンダ内に入り込むので、シリンダの見かけの容積は減少し、粘弾性流体の圧力は上昇して反力および減衰効果は一層高められる。外力の作用がなくなると、一方のピストンヘッドの前面側の圧力は、背面側の圧力よりも大きいので、一方のピストンヘッドを押し出そうとするが、そのロッドの先端部が第１の当接部に当接しているので押し出すことはできず、その反作用としてシリンダの方が移動する。すなわち、シリンダは初期位置に戻る。
以上のように、本発明によれば、外力の変化すなわち圧縮方向と引っ張り方向の双方向の振動・衝撃を緩衝すると共に、外力の作用がなくなると、第１、２の部材は初期位置に戻るという効果が得られる。また、本発明によれば、粘弾性流体が使用されているので、エポキシ樹脂緩衝器、ゴム緩衝器等に比較して高い反力と減衰効果が得られる。さらには、粘弾性流体はシリンダ内に封入され外部環境から隔離されているので、エポキシ樹脂緩衝器、ゴム緩衝器等に比較して劣化の問題が殆どなく、実質的にメンテナンスは不要という効果も得られる。

第２の発明によれば、前記発明と略同じように構成されているが、前記ピストンのそれぞれのピストンロッドは、前記シリンダ側壁から外部へ出て、前記ピストンヘッドの背面と前記シリンダ側壁との間の所定の間隔がある状態で、その先端部が前記一対の当接部に当接しているので、前記第１、２の部材間に作用する外力に変化があると、前記シリンダの方が移動するが、シリンダが「前記所定の間隔」を移動する間は、粘弾性流体は一方の環状流路を通ってピストンヘッドの背面側に流動する。これにより、減衰効果が得られるが、前記発明とは異なりシリンダが移動しても容積は小さくならないので、大きな反力特性は得られない。また、外力の作用がなくなっても粘弾性流体の復元力により復帰する程度で、前記発明のように略完全に初期位置に復帰することはない。
外力が大きくて「前記所定の間隔」を超えて前記シリンダが移動するときは、他方のピストンはそのヘッドの背面が第２のシリンダ側壁に引きずられて前記シリンダと共に移動するので、前記発明と同様にシリンダの容積は小さくなり、大きな反力と減衰効果が得られる。外力の作用がなくなると、「前記所定の間隔」までは自動的に復帰する。
以上のように、第２の発明によれば、大小２種の反力と狭小異なる復帰範囲が得られるので、建造物、橋梁構造物等の緩衝器に適用すると、風荷重などの小さな外力に対する振動・減衰効果が得られ、また熱射に起因する線膨張の範囲内で不必要な反力を与えることがないという、利点が得られる。そして、地震のような大荷重、大振幅の外力に対しては大きな振動・減衰効果が得られる利点が得られる。

本発明の第１の実施の形態に係る緩衝器を模式的に示す図で、その（ア）は一部断面にして全体を初期位置で示す正面図で、その（イ）は一方向に外力が作用してシリンダが所定量だけ移動した状態を示す要部断面図で、その（ウ）は外力の作用がなくなりシリンダが初期位置へ自動復帰している途中の段階を示す要部断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る緩衝器を模式的に示す図で、その（ア）は一部断面にして全体を初期位置で示す正面図で、その（イ）は一方向に外力が作用してシリンダが所定量だけ移動した状態を示す要部断面図で、その（ウ）は外力の作用がなくなりシリンダが初期位置へ自動復帰している途中の段階を示す要部断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る緩衝器を示す図で、その（ア）は各構成要素が初期位置を、その（イ）は圧縮状態をそれぞれ占めている状態を示す断面図である。 特許文献１に記載の従来例の要部を示す断面図である。 特許文献４に記載の従来例を示す図で、その（ア）は圧縮状態で、その（イ）は引っ張り状態でそれぞれ模式的に示す正面図である。

初めに、図１によって本発明の第１の実施の形態に係る緩衝器あるいは緩衝器の原理を説明する。本実施の形態に係る緩衝器は、構造物間に作用する外力の変化により生じる、あるいは構造物間の相対的な間隔の変化により生じる振動、衝撃等を緩衝・吸収する機器として橋梁、ビルなどの建築物の免震装置としても適用されるが、以下イメージしやすい鉄道車両の連結装置に適用した例について説明する。また、後の説明から明らかなように、本実施の形態に係る緩衝器は圧縮方向と引っ張り方向とに同等に作用するので、シリンダ側壁、一対のピストン等は同じ構造をしているが、図面において左方に位置する部材を第１の部材、右方に位置する部材を第２の部材と一応区別して説明する。

連結装置は、周知のように連結器と緩衝器とからなっている。図１の（ア）において参照数字１で示す部分が連結器部、１０で示す部分が緩衝器部、そして緩衝器部１０を構成しているシリンダに剛的に接続されている部分が伴板部２０をそれぞれ現している。この伴板部２０が車体の伴板守に取り付けられるようになっている。したがって、本実施の形態によると、連結された車両が走行するとき、連結器部１０と伴板部２０との間に相対的な位置の変化すなわち振動・衝撃が生じることになる。

連結器部１は、所定の間隔をおいて配置されている一対の第１、２の当接板２ａ、２ｂと、これらの当接板２ａ、２ｂを剛的に結合している複数本の棒部材３（３）とからなっている。そして、第１の当接板２ａの外側に従来周知の連結器５が取り付けられている。

緩衝器部１０は、粘性および圧縮性を備えたいわゆる粘弾性流体が加圧状態で封入されるシリンダ１１と、このシリンダ１１内に往復動自在に設けられている一対の第１、２のピストン１４ａ、１４ｂとから構成されている。これらのピストン１４ａ、１４ｂは、所定径のピストンヘッド１５ａ、１５ｂと、ピストンロッド１６ａ、１６ｂとからなり、ピストンヘッド１５ａ、１５ｂはシリンダ１１内に対向して位置し、ピストンロッド１６ａ、１６ｂは第１、２のシリンダ側壁１２ａ、１２ｂを貫通する形でそれぞれのシールＳ、Ｓを介して外部へ出ている。そして、図１に示されている第１の実施の形態によると、第１、２のピストンヘッド１５ａ、１５ｂのロッド側の面つまり背面がシリンダ側壁１２ａ、１２ｂの内面に着座したとき、ピストンロッド１６ａ、１６ｂの先端部が第１、２の当接板２ａ、２ｂの側面にそれぞれ当接している。また、シリンダ１１の内周面とピストンヘッド１５ａ、１５ｂの外周面との間には所定間隔の第１、２の環状流路１７ａ、１７ｂが形成されている。図１の（ア）においてシリンダ１１および第１、２のピストン１４ａ、１４ｂは、初期位置で示されている。

伴板部２０は、上記のように構成されているシリンダ１１から後方へ延在したアーム１８（１８）と、その先端部に取り付けられている従来周知の伴板２１とからなっている。

次に、上記実施の形態の作用について説明する。シリンダ１１内に、例えばエラストマのような粘弾性流体を所定圧Ｐｏに加圧した状態で封入する。図１の（イ）において矢印Ａで示されているように、伴板部２０からシリンダ１１に左方向の外力が加わるとき、連結器部１が動かない固定部として考えると、シリンダ１１が左方向に移動する。そうすると、第１のピストンロッド１６ａの先端部は第１の当接板２ａに当接しているので、移動は阻止されるが、第２のピストン１４ｂはそのヘッド１５ｂの背面が第２のシリンダ側壁２ｂに押し付けられて右方向に移動する。換言すると、第２のピストンロッド１６ｂの先端部は第２の当接板２ｂから離間する。このような状態が、図１の（イ）に示されている。このとき、第１のピストンロッド１６ａは、シリンダ１１内に入り込むのでシリンダ１１内の容積は減少し圧力Ｐｏはさらに上昇する。粘弾性流体は第１の環状流路１７ａを通ってピストンヘッド１５ａの前面側から背面側に流動するので、流動抵抗が生じ、ピストンヘッド１５ａの前後に差圧が生じる。その結果、圧力Ｐｏで封入されていた粘弾性流体の圧力は、ピストンヘッド１５ａの前面側ではＰ１、背面側ではＰ２のように変化する。すなわち、Ｐ２＜Ｐ１のように変化する。結果として、伴板部２０の左方への移動に対する反力が生じ、粘弾性流体が環状流路１７ａを流れる大きな流動抵抗によって運動エネルギは熱エネルギに変換され、減衰特性が得られる。

伴板部２０からの外力がなくなると、第１のピストンヘッド１５ａの前面側の圧力Ｐ１は、背面側の圧力Ｐ２よりも大きいので、第１のピストンヘッド１５ａを押し出そうとするが、そのロッド１６ａの先端部が第１の当接板２ａに当接しているので押し出すことはできず、その反作用としてシリンダ１１の方が右方へ移動する。すなわち、次のようにしてシリンダ１１は初期位置の方向に戻る。まず、第１のピストンヘッド１５ａの前面側の圧力Ｐ１は背面側の圧力Ｐ２より大きいので、第１のピストンヘッド１５ａに左方向に力が作用し、反作用としてシリンダ１１が右方向に移動する。この圧力差による移動は短時間で完了する。この移動によって第１のピストンヘッド１５ａの前面側のシリンダ１１内の粘弾性流体は膨張して圧力が低下し、背面側の粘弾性流体は圧縮して圧力が上昇し、第１のピストンヘッド１５ａの両面に作用する粘弾性流体の力が均衡する位置に第１のピストンヘッド１５ａが移動する。この移動した状態のシリンダ１１と第１、２のピストン１４ａ、１４ｂが図１の（ウ）に示されている。このとき、第１のピストンヘッド１５ａの前面の面積は背面の面積よりも大きいので、第１のピストンヘッド１５ａの前面側の圧力Ｐ３は、背面側の圧力Ｐ４よりも小さく、圧力の大小関係はＰ４＞Ｐ３となっている。結果的に、第１のピストンヘッド１５ａの前面側と背面側との間には逆方向の差圧が生じることになる。したがって、粘弾性流体は、図１の（ウ）において矢印Ｒ’で示されているように背面側から前面側へ流動する。この流動は、第１のピストンヘッド１５ａの背面が第１のシリンダ側壁１２ａに当接するまで続くので、シリンダ１１および第１、２のピストン１４ａ、１４ｂは、初期位置に復帰する。復帰した状態が、図１の（ア）に示されている。なお、図１の（ウ）に示されているように、シリンダ１１が右方向に移動するときは、第２のピストンヘッド１５ｂの前面の面積は、背面の面積よりも広いので、第２のピストン１４ｂは、そのヘッド１５ｂの背面が第２のシリンダ側壁１２ｂに押し付けられた状態で移動する。

今度は逆に、図１の（イ）において、伴板部２０から引っ張り力を受けると、シリンダ１１は右方向に移動する。図１から明らかなように、シリンダ１１に対して一対の第１、２のピストン１４ａ、１４ｂおよび一対の第１、２の当接板２ａ、２ｂは対称になっているので、同様に作用して減衰あるいは緩衝し、そして同様に初期位置に復帰する。また、連結器部１と伴板部２０との間の運動は相対的であるので、連結器部１の方から圧縮力あるいは引っ張り力が作用しても、さらには連結器部１と伴板部２０との間の相対的な圧縮力あるいは引っ張りに対しても同様に作用して減衰あるいは緩衝し、そして同様に初期位置に復帰する。

図２に、第２の実施の形態に係る緩衝器が示されている。あるいは緩衝器の原理が模式的に示されている。図１において用いられている参照数字あるいは文字を付けて詳しい説明はしないが、第１の実施の形態と比較すると、シリンダ１１が軸方向に所定量だけ長くなっている。あるいは、第１、２のピストンロッド１６ａ、１６ｂが所定量だけ軸方向に長くなっている。すなわち、図２の（イ）に示されているように、初期位置において第１、２のピストンヘッド１５ａ、１５ｂの背面と第１、２のシリンダ側壁１２ａ、１２ｂの着座面との間には、同じ間隔Ｌａ、Ｌｂが開けられている。

上記第２の実施の形態に係る緩衝器は、次のように作用する。すなわち、シリンダ１１に粘弾性流体を所定圧Ｐｏで封入する。第１、２のピストンヘッド１５ａ、１５ｂの前面の面積と背面の面積との差により、第１、２のピストン１４ａ、１４ｂは、略図２の（ア）に示されている位置をとる。図２の（イ）において矢印Ａで示されているように、伴板部２０からシリンダ１１に左方向の外力が加わるとき、連結器部１が動かない固定部として考えると、シリンダ１１の方が左方向に移動することになる。つまり、第１、２のピストンヘッド１５ａ、１５ｂには内圧Ｐｏが作用して外方に押し出そうとする力が作用しているので、そのピストンロッド１６ａ、１６ｂの先端部は第１、２の当接板２ａ、２ｂにそれぞれ当接して移動は阻止され、シリンダ１１の方が移動する。シリンダ１１が間隔Ｌａ（Ｌｂ）を移動する間は第１、２のピストンロッド１６ａ、１６ｂの出入りは同じであるので、シリンダ１１の容積に変化はなく圧力Ｐｏの変化はない。第１のピストンヘッド１５ａの前面側の粘弾性流体は、第１の環状流路１７ａを通って背面側へ、そして第２のピストンヘッド１５ｂの背面側の粘弾性流体は、第２の環状流路１７ｂを通って前面側へそれぞれ流動する。このときの流動抵抗によって運動エネルギは熱エネルギに変換され、減衰特性が得られる。

シリンダ１１が間隔Ｌａ（Ｌｂ）を移動し終えた状態が、図２の（イ）に示されている。シリンダ１１が、この間隔Ｌａ（Ｌｂ）内で作動するときは、外力がなくなってもシリンダ１１内の圧力Ｐｏは変化しないので、初期位置へ自動復帰はしない。粘弾性流体が圧縮されているので、外力が作用しなくなると、その復元力により多少復帰するだけである。

さらに外力が加わると、第２のピストンヘッド１５ｂは第２のシリンダ側壁１２ｂに押し付けられて、シリンダ１１と共に、間隔Ｌａを超えて移動する。換言すると、第２のピストンロッド１６ｂの先端部は第２の当接板２ｂから離間する。このように離間した状態が、図２の（ウ）に示されている。この図２の（ウ）は、前述した第１の実施の形態を示す図１の（イ）に示されている状態と同じ状態を示している。したがって、これ以降は第１の実施の形態と同様に作用する。また、所定の間隔Ｌａ（Ｌｂ）を超える外力が作用したときは、この間隔Ｌａ（Ｌｂ）内において元の位置に復帰する。

図３に本発明の第１の実施の形態が示されている。この図３は、図１に示されている模式図あるいは原理図をより具体化した実施の形態を示している。したがって、図１に示されている構成要素と同じような作用を奏する要素には、呼称は相違するが同じ参照数字にダッシュ「’」を付けて簡略的に説明する。外部シリンダ３’の左方端部には第１のクレビス５’が取り付けられている。この第１のクレビス５’は、第１の当接板２ａ’の作用も奏するようになっている。外部シリンダ３’の右方端部には第２の当接板２ｂ’が取り付けられている。

このように構成されている外部シリンダ３’の内側に、この外部シリンダ３’に案内されるようにして、同心状にシリンダ１１’が設けられている。このシリンダ１１’の両端部はシールＳ’、Ｓ’からなるシリンダ側壁１２ａ’、１２ｂ’で封鎖され、その右端部には複数本からなる接続部材１８’を介して第２のクレビス２１’が取り付けられている。なお、図３において符号Ｖは粘弾性流体を加圧状態で封入する、逆止弁の機能を有する注入孔を示している。

上記実施の形態も、図１の実施の形態と略同様に作用するので、作用についても簡略的に説明する。シリンダ１１’内に、エラストマからなる粘弾性流体を所定圧に加圧した状態で封入する。図３の（イ）において矢印Ａ’で示されているように、第２のクレビス２１’からシリンダ１１’に左方向の外力が加わるとき、第１のクレビス５’が動かないと固定部と考えると、シリンダ１１’の方が左方向に移動する。そうすると、第１のピストンロッド１６ａ’の先端部は、第１のクレビス５’すなわち第１の当接板２ａ’に当接しているので、移動は阻止されるが、第２のピストン１４ｂ’はそのヘッド１５ｂ’が第２のシリンダ側壁２ｂ’に押し付けられて左方向に移動する。換言すると、第２のピストンロッド１６ｂ’の先端部は第２の当接板２ｂ’から離間する。このような状態が図３の（イ）に示されている。このとき、第１のピストンロッド１６ａ’は、シリンダ１１’内に入り込むのでシリンダ１１’の見かけ上の容積は減少し圧力はさらに上昇する。圧力が上昇するので反力および減衰効果が高くなる。粘弾性流体は第１の環状流路１７ａ’を通って第１のピストンヘッド１５ａ’の前面側から背面側に流れるので、流動抵抗が生じ、ピストンヘッド１５ａ’の前後に差圧が生じる。その結果、粘弾性流体のピストンヘッド１５ａ’の前面側の圧力は、背面側の圧力よりも高くなる。これにより、第２のクレビル２１’の左方への移動に対する反力が生じ、粘弾性流体が環状流路１７ａ’を流れる大きな流動抵抗によって運動エネルギは熱エネルギに変換され、減衰特性が得られる。

第２のクレビス２１’からの外力がなくなると、第１のピストンヘッド１５ａ’の前面側の圧力は、背面側の圧力よりも大きいので、第１のピストンヘッド１５ａ’を押し出そうとするが、そのロッド１６ａ’の先端部が第１のクレビス５’すなわち第１の当接板２ａ’に当接しているので押し出すことはできず、その反作用としてシリンダ１１’の方が右方へ移動する。すなわち、シリンダ１１’は初期位置に戻る。このとき、シリンダ１１’が右方向へ移動するので、第１のピストンヘッド１５ａ’の前面側のシリンダ１１’内の粘弾性流体は膨張して圧力は低下し、背面側の粘弾性流体は圧縮され上昇し、第１のピストンヘッド１５ａ’に作用する力が等しくなるように瞬時的に移動する。この状態において第１のピストンヘッド１５ａ’の前面の面積が背面の面積よりも大きいので、第１のピストンヘッド１５ａ’の前面側の圧力は、背面側の圧力よりも小さい。結果的に、第１のピストンヘッド１５ａ’の前面側と背面側との間には逆方向の差圧が生じている。したがって粘弾性流体は、背面側から前面側へ流れる。この流動は、第１のピストンヘッド１５ａ’の背面が第１のシリンダ側壁１２ａ’に当接するまで続くので、シリンダ１１’および第１、２のピストン１４ａ’、１４ｂ’は、初期位置に復帰する。なお、シリンダ１１’が右方向に移動するときは、第２のピストンヘッド１５ｂ’の前面の面積は、背面の面積よりも広いので、第２のピストン１４ｂ’は、そのヘッド１５ｂ’の背面が第２のシリンダ側壁１２ｂに押し付けられた状態で移動する。

今度は逆に、第２のクレビス２１’から引っ張り力を受けると、シリンダ１１’は右方向に移動する。図３から明らかなように、シリンダ１１’に対して一対の第１、２のピストン１４ａ’、１４ｂ’および第１、２の当接板２ａ’、２ｂ’は対称になっているので、同様に作用して減衰あるいは緩衝し、そして同様に初期位置に復帰する。また、第１、２のクレビス５’、２１’間の運動は相対的であるので、第１のクレビス５’の方から圧縮力あるいは引っ張り力が作用しても、さらには第１のクレビス５’と第２のクレビス２１’との間の相対的な圧縮力あるいは引っ張りに対しても同様に作用して減衰あるいは緩衝し、そして同様に初期位置に復帰する。

なお、図２に示されている模式図あるいは原理図をより具体化した実施の形態は、当業者には容易に理解されるので格別に図示されていない。

１ 連結部 ２ａ、２ｂ 第１、２の当接板
１０ 緩衝基部 １１ シリンダ
１２ａ、１２ｂ 第１、２のシリンダ側壁
１４ａ、１４ｂ 第１、２のピストン
１５ａ、１５ｂ 第１、２のピストンヘッド
１６ａ、１６ｂ 第１、２のピストンロッド
２０ 伴板部 ２１ 伴板

Claims (3)

1. 所定の間隔をおいて配置された一対の当接部（２ａ、２ｂ）を有する第１の部材（１）と、前記一対の当接部（２ａ、２ｂ）の間に設けられる第２の部材（１０）とからなり、前記第１、２の部材間に作用する外力の変化により生じる振動・衝撃を減衰する緩衝器であって、
   前記第２の部材（１０）は、両端部にシリンダ側壁（１２ａ、１２ｂ）を有するシリンダ（１１）と、該シリンダの内部にそのピストンヘッド（１５ａ、１５ｂ）が対向して設けられている一対の第１、２のピストン（１４ａ、１４ｂ）とからなり、
   前記シリンダ（１１）の内周面と前記第１、２のピストンヘッド（１５ａ、１５ｂ）の外周面との間には、内部に所定圧で封入されている粘弾性流体が流動する所定間隔の環状流路（１７ａ、１７ｂ）が形成されていると共に、前記ピストン（１４ａ、１４ｂ）のそれぞれのピストンロッド（１６ａ、１６ｂ）は、前記シリンダ側壁（１２ａ、１２ｂ）から外部へ出て、前記ピストンヘッド（１５ａ、１５ｂ）の背面が前記シリンダ側壁（１２ａ、１２ｂ）に接している状態で、その先端部が前記一対の当接部（２ａ、２ｂ）に当接している、ことを特徴とする粘弾性流体が封入された緩衝器。
2. 所定の間隔をおいて配置された一対の当接部（２ａ、２ｂ）を有する第１の部材（１）と、前記一対の当接部（２ａ、２ｂ）の間に設けられる第２の部材（１０）とからなり、前記第１、２の部材間に作用する外力の変化により生じる振動・衝撃を減衰する緩衝器であって、
   前記第２の部材（１０）は、両端部にシリンダ側壁（１２ａ、１２ｂ）を有するシリンダ（１１）と、該シリンダの内部にそのピストンヘッド（１５ａ、１５ｂ）が対向して設けられている一対の第１、２のピストン（１４ａ、１４ｂ）とからなり、
   前記シリンダ（１１）の内周面と前記第１、２のピストンヘッド（１５ａ、１５ｂ）の外周面との間には、内部に所定圧で封入されている粘弾性流体が流動する所定間隔の環状流路（１７ａ、１７ｂ）が形成されていると共に、前記ピストン（１４ａ、１４ｂ）のそれぞれのピストンロッド（１６ａ、１６ｂ）は、前記シリンダ側壁（１２ａ、１２ｂ）から外部へ出て、前記ピストンヘッド（１５ａ、１５ｂ）の背面が前記シリンダ側壁（１２ａ、１２ｂ）と所定の間隔（Ｌａ、Ｌｂ）だけ離間している状態で、その先端部が前記一対の当接部（２ａ、２ｂ）にそれぞれ当接している、ことを特徴とする粘弾性流体が封入された緩衝器。
3. 請求項１または２に記載の緩衝器において、前記第１の部材と第２の部材が鉄道車両の連結器装置に適用される、粘弾性流体が封入された緩衝器。

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