JP2015140889A - 単筒型ダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】負荷の程度に関わらず適切な減衰特性を得ることができるダンパを提供する。
【解決手段】ダンパは、一方の端部が開口した開口端部１１と他方の端部が閉鎖した閉鎖端部１２とを有する有底のシリンダ１０と、シリンダ１０内を開口端部１１側の第１室Ａと閉鎖端部１２側の第２室Ｂとに区画して往復移動するピストン２０と、ピストン２０に先端部３１を連結して、後端部３３側が開口端部１１から外部に突出したピストンロッド３０と、開口端部１１に挿入量を調整して固定され、ピストンロッド３０を摺動自在に挿通する貫通孔４４を有したロッドガイド４０と、第２室Ｂ内に収納され、直列に多段階にばね定数が相違する圧縮コイルばね５０等のばね部材とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は単筒型ダンパに関するものである。

特許文献１は従来の単筒型ダンパを開示している。この単筒型ダンパは、シリンダ、ピストン、ピストンロッド、ロッドガイド、及びばね部材を備えている。シリンダは、一方の端部が開口した開口端部であり、他方の端部が閉鎖した閉鎖端部であって、有底である。ピストンは、シリンダ内を開口端部側の第１室と閉鎖端部側の第２室とに区画し、往復移動する。ピストンロッドは、先端部をピストンに連結し、後端部側が開口端部から外部に突出している。ロッドガイドは、開口端部に固定されており、ピストンロッドを摺動自在に挿通する貫通孔を有している。ばね部材は、ばね定数が一定であり、第２室内に収納されている。また、この単筒型ダンパはシリンダ内にシリコンオイルを封入している。この単筒型ダンパは、シリコンオイルの液体ばね効果と、ばね部材との組合せによって、荷重を支えることができる。

特開２０１２−１４９６９０号公報

しかし、特許文献１の単筒型ダンパは、ばね部材のばね定数が一定であるため、低負荷時と高負荷時で減衰特性が変化する。つまり、この単筒型ダンパは低負荷時に適切な減衰特性を持たせると高負荷時に適切な減衰特性を持たせることができず、高負荷時に適切な減衰特性を持たせると低負荷時に適切な減衰特性を持たせることができない。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、負荷の程度に関わらず適切な減衰特性を得ることができる単筒型ダンパを提供することを解決すべき課題としている。

本発明の単筒型ダンパは、一方の端部が開口した開口端部と、他方の端部が閉鎖した閉鎖端部とを有する有底のシリンダと、
このシリンダ内を開口端部側の第１室と閉鎖端部側の第２室とに区画して往復移動するピストンと、
先端部及び後端部を有し、前記ピストンに先端部を連結して、後端部側が前記開口端部から外部に突出したピストンロッドと、
前記開口端部に挿入量を調整して固定され、前記ピストンロッドを摺動自在に挿通する貫通孔を有したロッドガイドと、
前記第２室内に収納され、直列に多段階にばね定数が相違するばね部材とを備えていることを特徴とする。

この単筒型ダンパは、直列に多段階にばね定数が相違するばね部材を第２室に収納したため、低負荷時に小さいばね定数によって支え、高負荷時に大きいばね定数で支えることができる。

したがって、本発明の単筒型ダンパは、負荷の程度に関わらず適切な減衰特性を得ることができる。

実施例１のダンパであって最も伸張した状態を示す断面図である。 実施例１のダンパであって最も収縮した状態を示す断面図である。

本発明のダンパを具体化した実施例１について、図面を参照しつつ説明する。
＜実施例１＞
実施例１のダンパは、図１及び図２に示すように、シリンダ１０、ピストン２０、ピストンロッド３０、ロッドガイド４０、カバー９０、及びばね部材である圧縮コイルばね５０を備えている。

シリンダ１０は有底の円筒形状である。シリンダ１０は、一方の端部が開口した開口端部１１であり、他方の端部が閉鎖した閉鎖端部１２である。開口端部１１は、内周面にねじ山が刻まれ、雌ねじ部１３を形成している。シリンダ１０は閉鎖端部１２の内面の中央部に円盤状に突出した凸部１４を形成している。シリンダ１０は略中央部より開口端部１１側の第１領域Ｘの内径が閉鎖端部１２側の第２領域Ｙの内径に比べて小さく形成されている。シリンダ１０は閉鎖端部１２にシリンダ１０の中心軸に直交する方向に貫通する取付孔１５を有している。この取付孔１５にはダンパを対象物に取り付ける際に図示しない取付ピンが挿通される。

ピストン２０は、金属製の略円管状であり、中心を貫通した連結孔２１を有している。ピストン２０がシリンダ１０内に配置された状態で、ピストン２０は、開口端部１１側と閉鎖端部１２側の両端面に、連結孔２１の周縁部を突出させた一対の段部２２を有している。ピストン２０は、軸方向にほぼ対称な形状になっている。また、ピストン２０は外径がシリンダ１０の第１領域Ｘの内径よりもわずかに小さい。そして、ピストン２０は、第１領域Ｘ内を往復移動し、シリンダ１０内を開口端部１１側の第１室Ａと閉鎖端部１２側の第２室Ｂとに区画する。第２室Ｂは、ピストン２０と対向する端部がシリンダ１０の閉鎖端部１２で閉止され、第１室Ａは、ピストン２０と対向する端部がロッドガイド４０の端面で閉止されている。シリンダ１０内の第１室Ａと第２室Ｂには、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス、又は空気等の気体６１とともに圧縮性流体であるシリコンオイル６０が封入される。封入される気体６１の体積は、ダンパのフルストローク時に減少するシリンダ１０の内容積よりも小さくなっている。これは、シリンダ１０の内容積が減少し始めたとき、気体６１が縮小されて、シリコンオイル６０からの反力を実質的に得ることができないが、シリンダ１０の内容積の減少量が気体６１の封入量を超えることにより、シリコンオイル６０が圧縮されて、シリコンオイル６０からの大きな反力を得ることができるからである。こうして、シリンダ１０内に気体６１を封入することにより、圧縮時に気体６１がシリコンオイル６０に溶解して、シリコンオイル６０のばね効果が発揮され、反力を多段に調整することが可能となる。

ピストンロッド３０は、先端部３１と、中間部３２と、後端部３３とを有している。先端部３１及び中間部３２は円柱形状であり、連続して同軸に形成されている。ピストンロッド３０の先端部３１はピストン２０の連結孔２１の径と略同じ外径を有している。ピストンロッド３０の中間部３２はピストン２０の連結孔２１の径よりも大きい外径を有している。

ここで、ピストンロッド３０の先端部３１はピストン２０の連結孔２１に挿入される。ピストン２０の連結孔２１に先端部３１が挿入された後、先端部３１の端部をかしめ加工により拡径させることで、固定部３５が形成される。もっとも、固定部３５は、先端部３１の端部にねじ止め等して取り付けられる別体品であってもよい。ピストンロッド３０の先端部３１がピストン２０の連結孔２１に挿入された状態で、固定部３５が連結孔２１の第２室Ｂ側の開口縁に当接し、中間部３２が連結孔２１の第１室Ａ側の開口縁に当接することにより、ピストンロッド３０がピストン２０に対して軸方向に位置決めされた状態に保持される。

ピストンロッド３０の後端部３３は、先端部３１及び中間部３２と同軸に形成された円盤形状の２か所が切り欠かれ、対向する２方向から見ると、図１及び図２に示すように、台形状に近い略六角形状の外形を形成している。ピストンロッド３０の後端部３３は、先端部３１、中間部３２、及び後端部３３の中心軸に直交する方向に貫通した取付孔３４を有している。この取付孔３４にはダンパを対象物に取り付ける際に図示しない取付ピンが挿入される。ピストンロッド３０の後端部３３は、先端側の外周面を一周する係止溝３６を有している。

カバー９０は、軸方向に同径の円筒状をなすカバー本体９１と、カバー本体９１の後端から内側に張り出す係止部９２とからなる。カバー本体９１の内径はシリンダ１０の外径と略等しい。係止部９２は、後方へ向けて斜め内側に傾斜する部分と、後端にて径方向内側に屈曲する部分とで構成されている。係止部９２がピストンロッド３０の係止溝３６内に係止されることにより、カバー９０がピストンロッド３０に一体に取り付けられる。この場合に、カバー本体９１はピストンロッド３０の後端部３３の外周から先方に突出して配置される。

ロッドガイド４０は、挿入部４１、雄ねじ部４２、及び締め付け部４３を有する略円筒形状である。また、ロッドガイド４０は中心軸上に延びた貫通孔４４を貫設している。挿入部４１は外径がシリンダ１０の第１領域Ｘの内径と略等しい。挿入部４１は、ロッドガイド４０がシリンダ１０内に配置された状態で、閉鎖端部１２側の外周縁部を一周する切欠き溝４５が形成されており、この切欠き溝４５にＯリングＰが嵌め込まれている。このＯリングＰによって、シリンダ１０の内周面とロッドガイド４０の挿入部４１の外周面との間のシール性を確保することができる。

雄ねじ部４２は、挿入部４１に連続しており、挿入部４１よりわずかに大きい外径を有し、外周面にねじ山が刻まれている。雄ねじ部４２はシリンダ１０の雌ねじ部１３にねじ込まれる。締め付け部４３は、雄ねじ部４２に連続しており、雄ねじ部４２よりわずかに小さい外径を有している。締め付け部４３は、外周面と外側端面との角部であって、中心軸対称に位置する２か所に凹部４６が設けられている。この凹部４６は外周面及び外側端面の２方向に開口している。この凹部４６は、ロッドガイド４０の挿入部４１をシリンダ１０の第１領域Ｘ内に挿入して雄ねじ部４２をシリンダ１０の雌ねじ部１３にねじ込む際に利用する回転工具の先端部を係止することができる。

貫通孔４４は、ロッドガイド４０の外側端面側に向けて徐々に拡径する拡径部４４Ａと、拡径部４４Ａの内側から同一径で内側端面まで延びた同径部４４Ｂとから形成されている。同径部４４Ｂは内径がピストンロッド３０の中間部３２の外径と略等しい。同径部４４Ｂの内周面がピストンロッド３０の外周面に接する摺動面４７である。貫通孔４４は、摺動面４７の外側端部の内側近傍で一周する凹部４８が形成されている。この凹部４８にＶ型パッキン４８Ａと平パッキン４８Ｂが嵌め込まれてシール部４９が形成されている。

圧縮コイルばね５０は、一本のばね素線を中心軸周りに螺旋状に直列に巻回することで形成される。ばね素線は全長に亘って同一の線径である。そして、圧縮コイルばね５０は、軸方向にばね定数を異にする複数の領域で構成され、具体的には、自然状態で巻ピッチが大きい粗巻部５１と粗巻部５１より巻ピッチが小さい密巻部５２とからなる。粗巻部５１のコイル径と密巻部５２のコイル径はほぼ同一である。密巻部５２は圧縮コイルばね５０の先端側の所定範囲に設けられ、粗巻部５１は圧縮コイルばね５０の後端側の所定範囲に設けられている。

このような構成を有するダンパは次のように組み立てられる。まず、圧縮コイルばね５０をシリンダ１０内に挿入する。この際、シリンダ１０の閉鎖端部１２の凸部１４を圧縮コイルばね５０の密巻部５２の端部開口内に挿入する。つまり、凸部１４が圧縮コイルばね５０を適正な位置に案内する。次に、シリンダ１０内に設定量のシリコンオイル６０を流入する。このとき、気体６１の封入量もシリコンオイル６０の流入量に応じて規定される。

また、カバー９０をピストンロッド３０に取り付けるとともに、ピストンロッド３０の中間部３２をロッドガイド４０の貫通孔４４に挿入し、さらにピストンロッド３０の先端部３１をピストン２０に連結させたものを用意する。次いで、ロッドガイド４０の雄ねじ部４２をシリンダ１０の開口端部１１の雌ねじ部１３にねじ込む。このとき、ピストン２０の第２室Ｂ側の段部２２を圧縮コイルばね５０の粗巻部５１の端部開口内に挿入する。つまり、ピストン２０の段部２２が圧縮コイルばね５０を適正な位置に案内する。このようにして、圧縮コイルばね５０は、シリンダ１０の閉鎖端部１２の内面とピストン２０の第２室Ｂ側の端面との間に挟み込まれ、第２室Ｂ内に収納される。この場合、ピストン２０が圧縮コイルばね５０の受け部となるため、ダンパの構造を簡易化することができ、コストを抑えることができる。

ロッドガイド４０は、ダンパが所望の反力、減衰特性を発揮する位置までねじ込まれる。換言すれば、ロッドガイド４０のねじ込み位置を調整することによって、ダンパの反力、減衰特性を調整することができる。この場合に、圧縮コイルばね５０がばね定数を異にする密巻部５２と粗巻部５１によって構成されるため、ねじ込み位置を調整する際に圧縮コイルばね５０からの反力が急増することがなく、ロッドガイド４０の組み付け性が良好となる。その後、シリンダ１０の開口端部１１の縁部をかしめてロッドガイド４０を固定する。

また、カバー９０は、ロッドガイド４０がシリンダ１０に固定された状態で、シリンダ１０の外周面を覆うように配置される。ピストンロッド３０が軸方向に往復移動すると、カバー本体９１の内周面がシリンダ１０の外周面に摺動する。この場合に、シリンダ１０の開口端部１１とピストンロッド３０の後端部３３との間の周囲をカバー９０が覆うことにより、シリンダ１０の開口端部１１側が外部の異物から保護された状態となる。

ここで、ピストンロッド３０が荷重に応じてシリンダ１０の閉鎖端部１２側に移動すると、第２室Ｂ内のシリコンオイル６０及び気体６１の圧力が上昇し、且つ圧縮コイルばね５０が収縮させられる。この場合に、荷重が小さいと、ばね定数の小さい密巻部５２が収縮する作用によって、その小さい荷重を弾性的に支えることができる。一方、荷重が大きいと、ばね定数の大きい粗巻部５１が収縮する作用もはたらいて、その大きい荷重を弾性的に支えることができる。このため、実施例１のダンパによれば、低負荷から高負荷の略全域に亘って、荷重を適正に吸収することができる。

また、シリンダ１０内にシリコンオイル６０が封入されているため、シリコンオイル６０の液体ばね効果と圧縮コイルばね５０との組み合わせにより、荷重を安定して支えることができる。とくに、シリンダ１０内にはシリコンオイル６０とともに気体６１も封入されているため、ピストンロッド３０の進入量に応じて発生する気体６１の反力の作用により、減衰特性のさらなる向上を図ることができる。したがって、実施例１のダンパによれば、負荷の程度に関わらず適切な減衰特性を得ることができる。

本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例１に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施例１では、圧縮コイルばねのばね定数が２段階に変化するものであったが、圧縮コイルばねのばね定数が３段階以上に亘って変化するものであってもよい。
（２）実施例１では、圧縮コイルばねのばね定数を異ならせるに際し、巻ピッチを変化させていたが、コイル径を変化させてもよく、あるいは、ばね素線の線径を変化させるものであってもよい。
（３）実施例１では、ばね定数が小さい密巻部をシリンダの閉鎖端側に支持させ、ばね定数が大きい粗巻部をピストン側に支持させていたが、逆に、ばね定数が大きい領域をシリンダの閉鎖端側に支持させ、ばね定数が小さい領域をピストン側に支持させるものであってもよい。
（４）実施例１では、シリンダ内にシリコンオイルを封入したが、シリコンオイルを封入しなくてもよい。
（５）実施例１では、シリンダ内にシリコンオイルを封入したが、シリコンオイル以外のオイルや水を封入してもよい。
（６）実施例１では、一つの圧縮コイルばねがばね定数を異にする複数の部分を有していたが、直列に配置される複数の圧縮コイルばねによって複数の異なるばね定数の部分を構成するものであってもよい。

１０…シリンダ
１１…開口端部
１２…閉鎖端部
２０…ピストン
２１…連結孔
３０…ピストンロッド
３１…先端部
３３…後端部
４０…ロッドガイド
４４…貫通孔
５０…圧縮コイルばね（ばね部材）
５１…粗巻部
５２…密巻部
６０…シリコンオイル（圧縮性流体）
６１…気体
Ａ…第１室
Ｂ…第２室

Claims (3)

1. 一方の端部が開口した開口端部と、他方の端部が閉鎖した閉鎖端部とを有する有底のシリンダと、
   このシリンダ内を開口端部側の第１室と閉鎖端部側の第２室とに区画して往復移動するピストンと、
   先端部及び後端部を有し、前記ピストンに先端部を連結して、後端部側が前記開口端部から外部に突出したピストンロッドと、
   前記開口端部に挿入量を調整して固定され、前記ピストンロッドを摺動自在に挿通する貫通孔を有したロッドガイドと、
   前記第２室内に収納され、直列に多段階にばね定数が相違するばね部材とを備えていることを特徴とする単筒型ダンパ。
2. 前記シリンダ内に圧縮性流体を封入したことを特徴とする請求項１記載の単筒型ダンパ。
3. 前記シリンダ内に圧縮性流体及び気体を封入したことを特徴とする請求項１記載の単筒型ダンパ。

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