JP2016125515A - 衝撃吸収装置およびベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンおよびベーンが前進、後退する時のいずれかの移動速度を大きくする衝撃吸収装置およびベーンポンプを提供する。
【解決手段】ピストン１０は粘性流体が通過する段付穴を有し、ピストンロッドはシリンダ本体９内の二室に連通する第１オリフィス１０ｃおよび第２オリフィス１０ｄを持つつば部１１ａを有し、ピストン１０をつば部１１ａと一体かつつば部１１ａに対して移動可能に連結され、さらに段付穴は第２オリフィス１０ｄを閉止可能な形状をなし、ピストン１０はシリンダ室９ｂ内を相対的に後退する時につば部１１ａから離れる構成でなっている。この構成によれば、ピストン１０の復帰時の移動速度を衝撃吸収時よりも大きくできる。また、つば部１１ａの形状変更により、ピストン１０の移動速度を容易に変更できる。同様にベーンが円滑に後退できるベーンポンプも提供できる。
【選択図】図１８

Description

本発明は、粘性流体が充填される室内でその壁面に沿ってピストンやベーンが相対的に後退する時、前進する時のいずれかの移動速度を大きくすることができる衝撃吸収装置およびベーンポンプに関するものである。

従来、粘性流体が充填される室内でその壁面に沿って前進後退するピストンまたはベーンを備えた機器は各種ある。この種機器の一例として、各種部材に衝撃が加わると、これを粘性流体が充填されたシリンダ室内で移動するピストンにより吸収するようにした衝撃吸収装置がある。この衝撃吸収装置１０１にあっては、図２２（ａ）に示すようにピストン１０２は粘性流体が充填されたシリンダ本体１０３のシリンダ室１０３ａ内で前進方向に移動する際に、圧縮室側の粘性流体がピストン１０２に設けられたオリフィス１０２ａから背圧室に押し出され、その押し出される流量に応じて、減衰特性が得られる構成となっている。そのため、この衝撃吸収装置１０１では、衝撃が加わると、これを受けてピストン１０２がシリンダ室１０３ａ内を前進し、圧縮室内の粘性流体がピストン１０２のオリフィス１０２ａから背圧室に流出し、その流量に応じで衝撃が吸収されている。

また、他の機器の例としては図２２（ｂ）に示すベーンポンプ１５１がある。このベーンポンプ１５１は、流入口１５２ａと流出口１５２ｂとを持つポンプ本体１５２と、ポンプ本体１５２内で回転自在に配置されかつ粘性流体が充填されたベーン収納室１５３ａを備えるロータ１５３と、ポンプ本体１５２の内側のカム壁面１５２ｃを倣いながらベーン収納室１５３ａの壁面に沿ってベーン収納室１５３ａ内で前進後退するベーン１５４と、前記ベーン収納穴１５３ａに配置されてベーン１５４を前進方向に付勢するばね１５５とを備えている。このベーンポンプ１５１では、粘性流体はロータ１５３の回転にともなって流入口１５２ａからポンプ本体１５２内に流入し、ベーン収納室１５３ａから飛び出る方向に前進するベーン１５４の隣り合う２枚により形成される容積により決まる単位吐出量毎に流出口１５２ｂから排出されている。

前記衝撃吸収装置１０１の場合には、衝撃を吸収する際にピストン１０２は粘性流体が充填されるシリンダ室１０３ａ内を前進後退する。その際に、粘性流体が移動するオリフィス１０２ａの面積は前進時すなわち作動時も後退時すなわち復帰時も同一であるため、このピストン１０２の移動速度は作動時も復帰時も同一となっている。そのため、減衰特性を大きくとすると、ピストン１０２の作動時の移動速度が遅くなってしまって、ピストン１０２の復帰時の移動速度も遅くなり、連続する衝撃に対応できないという問題が生じている。

また、前記ベーンポンプ１５１の場合には、粘性流体が流入口１５２ａから流入して流出口１５２ｂから排出される際に、ロータ１５３の回転にともなってベーン１５４がベーン収納室１５３ａ内を前進後退する。ベーン１５４がベーン収納室１５３ａに後退する際に、ベーン収納室１５３ａ内の粘性流体がベーン１５４と壁面との隙間や対向するベーン収納室１５３ａとの間に設けられた連通穴（図示せず）から流出するものの、残りの粘性流体は圧縮され、その圧力が増大している。そのため、ベーン１５４が円滑に後退できず、ロータ１５３の回転時にベーン１５４との摩擦が大きくなって、ポンプの性能に支障をきたすばかりか、ベーン１５４の損傷を招くなどの問題が生じている。

本発明の目的は、上記問題を解決することであり、粘性流体が充填される室内を移動するピストンおよびベーンが相対的に前進する時、後退する時のいずれかの移動速度を他方より大きくすることができる衝撃吸収装置およびベーンポンプを提供することである。

本発明は、上記目的を衝撃吸収装置として達成するために、粘性流体が充填されるシリンダ室を備えるシリンダ本体と、このシリンダ室の壁面に沿ってシリンダ室内を相対的に前進後退するピストンと、このピストンを移動自在に保持するピストンロッドとを備え、前記ピストンはシリンダ室内の粘性流体が通過する貫通穴を有し、前記ピストンロッドは前記ピストンに当接するつば部を有し、これらピストンおよびつば部を両者間にオリフィスが形成されるように取付けるとともに、これらピストンおよびつば部の当接または離脱によりオリフィスの面積が可変となることを特徴としている。この構成によれば、ピストンが相対的に前進する時すなわち作動にある時と後退する時すなわち復帰する時との間でオリフィスの面積を変更して、このオリフィスを通過する粘性流体の流量を切り替えることができる。これにより、ピストンが復帰する時の移動速度をピストンが作動時の移動速度よりも大きくすることができ、作動時のピストンの移動速度に関係なく、ピストンを迅速に復帰させ、連続する衝撃の発生に備えることができる。

また、本発明は一体に回転する二つの部材間に相対的な回動が生じて、一方の部材に対する回転方向の衝撃となっても、この衝撃による回転力を直線方向の衝撃に変換してこれを吸収し、衝撃解消後には二つの部材間で遅滞なく回転伝達を行えるようにするため、前記シリンダ本体は相対的に回動する二つの部材の一方に配置されるカムフォロア部材に連結され、このカムフォロア部材は他方の部材と一体に回転するように配置されるカム部材により当該回動の中心線と交差する方向に後退可能に付勢され、さらに前記ピストンロッドはカムフォロア部材が配置される部材に固定され、二つの部材の一方に加わる回転方向の衝撃を直線方向に変えて吸収する構成であることが望ましい。

さらに、本発明は衝撃解消後カム部材が復帰する際にカム部材をカムフォロア部材から一旦離脱させるとともに、カムフォロア部材の復帰を遅滞なく行えるようにするため、前記シリンダ本体は回動する二つの部材の一方に配置されるカムフォロア部材に連結され、このカムフォロア部材は他方の部材と一体に回転するように配置されるカム部材により当該回動の中心線と交差する方向に後退可能に付勢され、さらに前記ピストンロッドはカムフォロア部材が配置される部材に固定され、二つの部材の一方に加わる回転方向の衝撃を直線方向に変えて吸収する衝撃吸収装置であって、前記カム部材はカムフォロア部材との間の相対的な回動を復帰させる方向に作用するコイルばねにより付勢されていることが望ましい。

しかも、本発明はつば部の形状や貫通穴の形状を変更することによりオリフィスの面積を任意に変更し、前記ピストンが作動する時の移動速度を変更して減衰特性を容易に変更するとともに、前記ピストンとピストンロッドのつば部との連結構造を簡単にするため、前記ピストンの貫通穴は段付穴であってピストンはこの段付穴により形成される段部を有し、前記つば部は連続して設けられる係合部を有し、この係合部はその周面に凹部を有し、この凹部に対応してピストンに係止ピンを固定し、この係止ピンを所定の隙間を隔てて凹部に配置してピストンをつば部と一体かつつば部に対して移動可能に連結する構成であることが望ましい。

その上、本発明は粘性流体を任意の粘度にして減衰特性を調整するため、前記つば部はピストンとの間に複数のオリフィスを有し、前記ピストンはその段部により覆われない位置にあるオリフィスに面して埋設される磁性体を有し、シリンダ室に充填される粘性流体はＭＲ流体であることが望ましい。

本発明は、前述の目的をベーンポンプとして達成するため、流入口と流出口とを持つポンプ本体と、ポンプ本体内で回転自在に配置されかつ粘性流体が充填されるベーン収納室を備えるロータと、ポンプ本体の内側のカム壁面を倣いながらベーン収納室の壁面に沿って前進後退するベーンとを備え、前記ベーンはベーン収納室内の粘性流体が通過する貫通穴とこの貫通穴内に取付けられるつば部とを有し、前記ベーンおよびつば部を両者間にオリフィスが形成されるように取付けるとともに、これらベーンおよびつば部の当接または離脱によりオリフィスの面積が可変となることを特徴としている。この構成により、ロータの回転にともなってベーンがベーン収納室に後退する際にベーン収納室内の粘性流体を圧縮する方向に後退する。この時には、ベーン収納室内の粘性流体の圧力が高くなるので、ベーンとつば部とが離脱してオリフィスが全開されているので、粘性流体の圧力増加が抑えられる。これにより、ベーンは円滑に後退でき、ロータ回転時のベーンの摩擦が小さく、ポンプの性能に支障をきたすことがないばかりか、ベーンの損傷を招くことも解消する。

以上説明した本発明によれば、粘性流体が充填される室内をピストンおよびベーンが前進する時、後退する時の粘性流体が通過するオリフィスの面積を切り替えて、いずれかの移動速度を大きくし、ピストンの復帰を迅速にして連続する衝撃に対応できる衝撃吸収装置や、ベーン後退時の粘性流体の圧力上昇を抑えてベーンの後退を円滑にできるベーンポンプを提供することできる。

本発明の第１の実施形態に係る衝撃吸収装置の正面図。 本発明の第１の実施形態に係る衝撃吸収装置の平面図。 本発明の第１の実施形態に係る衝撃吸収装置の分解斜視図。 図２の内部構造を一部省略したＩＶ−ＩＶ線断面図。 図２のＶ−Ｖ線要部断面図。 図１のＶＩ−ＶＩ線断面図。 本発明の第１の実施形態に係るピストンロッドの形状を示す斜視図。 本発明の第１の実施形態に係るピストンおよびピストンロッドの連結構造を示す一部を切欠いた斜視図。 図６のＩＸ−ＩＸ線要部拡大断面図。 図６のＸ−Ｘ線要部拡大断面図。 図６のＸＩ−ＸＩ線要部拡大断面図。 図１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図。 図１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図。 本発明の第１の実施形態に係る衝撃吸収装置の動作状態を示す説明図。 図１４（ａ）の要部拡大図。 図１４（ｂ）の要部拡大図。 本発明の第１の実施形態に係るピストンの前進開始時（ａ）およびその後の前進時（ｂ）における粘性流体の流路を示す説明図。 本発明の第１の実施形態に係るピストンの後退開始時（ａ）およびその後の後退時（ｂ）における粘性流体の流路を示す説明図。 本発明の第１の実施形態に係る衝撃吸収装置のコイルばねの動作状態を示す説明図。 本発明の第２の実施形態に係るベーンポンプの部分断面図。 図２０のベーンの要部拡大図（ａ）および図２０の矢視Ａから見たベーンの部分拡大図（ｂ）。 粘性流体が充填される室内で前進後退する移動部材を備えた従来の機器例に係る衝撃吸収装置、ベーンポンプをそれぞれ示す説明図。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る衝撃吸収装置を図面に基づき説明する。図１ないし図６に示すように、この衝撃吸収装置１は回転伝達系の駆動側部材の一例である回転駆動源（図示せず）の駆動軸２と、被動側部材の一例である伝達軸（図示せず）との間に連結される。この衝撃吸収装置１は、両軸間に加わる衝撃による両軸の相対的な回転を直線方向の衝撃に変換してこれを吸収するもので、前記駆動軸２が嵌合する係合穴３ａを備えた入力軸３と、前記伝達軸が連結される出力軸４とを有している。前記入力軸３は、一端に略長方形状の連結用つば部３ｂを有し、この連結用つば部３ｂには概略円柱様の膨径軸部５が一体に回転するように固定されている。この膨径軸部５は、点対称の位置に欠損部５ａ，５ａを有し、その欠損部５ａ，５ａに後記カムフォロア部材６の一部が露出するように取付けられている。また、この膨径軸部５の下面にはその中心に位置して支持軸用穴５ｂが設けられており、この支持軸用穴５ｂには出力軸４に植設された後記支持軸１８ｃが位置し、この支持軸１８ｃにより膨径軸部５が回動可能に案内されている。

前記膨径軸部５には、２個のガイド穴５ｃ，５ｃがそれぞれ欠損部５ａ，５ａに面してかつ入力軸３の軸線を挟みこれと交差する方向に延びるように設けられている。このガイド穴５ｃ，５ｃには、２個のカムフォロア部材６，６がそれぞれ直進往復移動自在に、かつ入力軸３の軸線を挟む位置で点対称に配置されている。この配置により、入力軸３の回転バランスが保たれる。

前記カムフォロア部材６は、ローラ７と、これを回転自在に保持するローラ取付部９ａが設けられたシリンダ部８のシリンダ本体９とを備えている。前記シリンダ本体９は、その内部に粘性流体が充填されたシリンダ室９ｂを有し、このシリンダ室９ｂにはこれを第１室９ｂ１および第２室９ｂ２に仕切るピストン１０と、このピストン１０が係止される後記つば部１１ａを持つピストンロッド１１とが配置されている。また、前記シリンダ本体９には、シリンダ室９ｂを閉止するシリンダ蓋１２が取付けられており、このシリンダ蓋１２を前記ピストンロッド１１が貫通して、その一端が前記膨径軸部５のガイド穴５ｃを横切る固定ピン１３に固定されている（図３参照）。これにより、前記シリンダ本体９のシリンダ蓋１２がピストンロッド１１に沿ってシール効果を保持しながら摺動し、シリンダ部８の押圧力を増減する構成が得られている。この構成により、シリンダ部８がローラ７を後記カム部１８ｂのカム面１８ｄに当接するように押圧する弾力付勢手段なしている。

前記ピストン１０には、図６、図８ないし図１２に示すように前記シリンダ室９ｂの第１室９ｂ１側が平面視円形状の大円形穴部１０ａ１で、第２室９ｂ２側が平面視円形状の小円形穴部１０ａ２でなる段付穴１０ａが設けられている。前記大円形穴部１０ａ１にはピストンロッド１１のつば部１１ａが位置し、小円形穴部１０ａ２にはピストンロッド１１の後記係合部１１ｄが位置し、このつば部１１ａが段付穴１０ａの段部１０ｂに当接可能となっている。また、前記ピストン１０には後記凹部１１ｂに対応する位置に係止ピン１４が圧入されており、この係止ピン１４が凹部１１ｂに係合することにより、ピストン１０がピストンロッド１１の係合部１１ｄに対して移動可能となっている。さらに、前記段付穴１０ａの段部１０ｂはシリンダ本体９がピストン１０に対して前進する時、言い換えればピストン１０がシリンダ本体９に対して相対的に後退、すなわちシリンダ本体９およびピストン１０が復帰する時に、シリンダ室９ｂの圧縮室側、すなわち第１室９ｂ１側に面して設けられている。これにより、ピストン１０は復帰時にはつば部１１ａから離れて位置し（図１５参照）、作動時にはつば部１１ａに当接することができる（図１６参照）。

前記ピストンロッド１１は、図７および図８に示すようにその端部に前記段付穴１０ａの小円形穴部１０ａ２に挿入可能な大きさの平面視円形状をした膨径の係合部１１ｄを有している。また、このピストンロッド１１は前記係合部１１ｄに連続しかつ前記大円形穴１０ａ１に十分な隙間を持って位置できる平面視円形状の対向する２面を切り落とした形状のつば部１１ａを有している。この係合部１１ｄとつば部１１ａとはその全長にわたって対向する２個所が小さく、またこれらと交差する方向の対向する２個所はつば部１１ａを残して大きく切り落とされた略４角柱形状をなしている。この係合部１１ｄの形状により、その小さく切り落とされた部分の２個所が常時前記小円形穴部１０ａ２と連通して第１オリフィス１０ｃをなし、（図１０、図１１、図１７および図１８参照）、大きく切り落とされた部分は小円形穴部１０ａ２との間に第２オリフィス１０ｄを形成している。この第２オリフィス１０ｄは、前記つば部１１ａが段付穴１０ａの段部１０ｂに当接する時、閉止される。前記第１オリフィス１０ｃは、ピストン１０の移動にともなって移動する粘性流体の流量を制限してピストン１０の移動速度を規制し、ピストン１０に加わる押圧力を減衰するように作用する。この第１オリフィス１０ｃの作用により、シリンダ部８は第１オリフィス１０ｃの面積により決定される減衰特性を持ったダンパ機能を果たすダンパ部をなしている。

前記係合部１１ｄのつば部１１ａ近くには凹部１１ｂが形成されている。この凹部１１ｂは係合部１１ｄの延びる方向に所定幅を有しており、前記係止ピン１４がこの凹部１１ｂ内を移動できるように構成されている。また、この凹部１１ｂの位置は、係合部１１ｄに限定されるものではなく、ピストンロッド１１のつば部１１ａの厚くしてこれに設けられてもよい。

前記ピストンロッド１１は、図２および図８に示すようにその軸線に沿って穿設された有底穴１１ｃを有し、この有底穴１１ｃにはパイロットロッド１５の一端が挿入されている。このパイロットロッド１５は、有底穴１１ｃに配置されたばね１６により弾力付勢されており、その他端がシリンダ本体９の底部に当接している。これにより、シリンダ本体９はピストン１０が非作動である時、すなわちピストン１０が後退位置にある時には前記ばね１６の弾性力とシリンダ室９ｂの第１室９ｂ１に充填された粘性流体の圧力とによる押圧力を有している。この押圧力がシリンダ部８の押圧力となってローラ７に後記カム部１８ｂに対する制動力を付与している（図６参照）。

前記シリンダ本体９のシリンダ室９ｂの第１室９ｂ１および第２室９ｂ２には、粘性流体が充填されており、粘性流体はシリンダ本体９の前進時に第１オリフィス１０ｃおよび第２オリフィス１０ｄを、またシリンダ本体９の後退時に第１オリフィス１０ｃを通過して移動するので、シリンダ本体９の後退時よりも前進時に移動速度が大きくなる構成となっている。また、前記粘性流体はその粘度により前述の第１オリフィス１０ｃの通過速度を変化させることから、この粘度を調整することによりシリンダ本体９の後退時に生じる制動力並びに減衰特性を任意の大きさに設定することができる。

前記衝撃吸収装置１の出力軸４は、図３ないし図５に示すように伝達軸が連結される位置まで延びる連結部１７と、入力軸３側に位置する円板様の膨径端部１８ａと、これと一体に形成されたカム部１８ｂを備えたカム部材１８とからなっている。前記膨径端部１８ａには、その中心位置に支持軸１８ｃが植設されており、この支持軸１８ｃが前記膨径軸部５の下面に設けられた支持軸用穴５ｂに位置して、膨径軸部５を出力軸４に対して回動可能に案内している。また、前記カム部１８ｂは前記膨径軸部５の一部を囲み、かつ対向する位置に２個配置されている。このカム部１８ｂ，１８ｂは、それぞれ出力軸４の軸線を挟んで点対称の円弧でなるカム面１８ｄを有しており、この円弧は図６中に示す正転方向に向かって出力軸４の軸線に徐々に接近する形状をなしている。

前記カム部１８ｂのカム面１８ｄには、入力軸３に保持されたカムフォロア部材６のローラ７が当接しており、シリンダ部８の押圧力によってローラ７からカム部１８ｂに付与される制動力によりカム部１８ｂおよびローラ７、すなわち出力軸４および入力軸３が一体に回転可能に構成されている。この構成により、出力軸４すなわちカム部１８ｂの回転速度が低下して、入力軸３の回転に制動を加える方向の回転トルクが発生し、この回転トルクによる回転力がカム部１８ｂおよびローラ７間の制動力より大きくなると、カム部１８ｂはカムフォロラ部材６に対して回動することができる。また、前記構成により、カム部１８ｂが回動すると、カムフォロア部材６を入力軸３の軸線と交差する方向に、すなわち直線方向に後退させることができる。

前記カム部材１８の膨径端部１８ａには、その外周に沿って弧状に延びるガイド溝１８ｅが対向して設けられており、このガイド溝１８ｅにはそれぞれ前記入力軸３の膨径軸部５の外周付近にその軸線と平行に延びるように植設されたガイドピン５ｄが係合している。このガイド溝１８ｅとガイドピン５ｄとの係合により、入力軸３に対する相対的な出力軸４の回動角度すなわち両軸の位相差が規制されている。

前記カム部材１８の２個のカム部１８ｂ，１８ｂには、図３、図４、図１２および図１３に示すように軸受プレート１９が前記入力軸３の連結用つば部３ｂおよび膨径軸部５を上方から覆うように固定されており、この軸受プレート１９により入力軸３が回転自在に案内されて入力軸３と出力軸４との相対的な回動が案内されている。また、前記軸受プレート１９の内面には２個のばね係止ブロック２０，２０がその中心位置を挟んで点対称の位置に取付けられており、ばね取付けピン５ｅを介して前記膨径軸部５に取付けられたコイルばね５ｆの一端を係止している。前記ばね取付けピン５ｅは、連結用つば部３ｂに設けられた貫通溝３ｃ内に位置し、この貫通溝３ｃ内にコイルばね５ｆの他端を位置させて連結用つば部３ｂに係止させている。これにより、コイルばね５ｆは軸受プレ−ト１９および膨径軸部５間、すなわち前記カム部１８ｂとカムフォロア部材６との間の相対的な回動を復帰させる方向に作用するので、入力軸３と出力軸４との間で相対的な回動が生じて両軸間に位相差が生じても、両軸の位相差が迅速に解消される構成となっている。

上記衝撃吸収装置において、図４および図１４（ａ）に示すように入力軸３が回転駆動源の駆動軸２の回転を受けて正転方向に回転すると、この入力軸３と一体に膨径軸部５およびこれに保持されたカムフォロア部材６が入力軸３の軸線を中心にして回転する。前記カムフォロア部材６の回転にともない、カムフォロア部材６のローラ７に付与される制動力によりカム部１８ｂを持つカム部材１８が一体に回転し、このカム部材１８とともに出力軸４が一体に正転方向に回転することができる。

前記入力軸３と出力軸４とが一体に回転する間に、被動側の負荷が大きくなって、伝達軸および出力軸４の回転が低下すると、入力軸３の回転に制動を加える方向の回転トルクが発生する。この回転トルクによる回転力がカム部材１８のカム部１８ｂおよびカムフォロア部材６のローラ７間の制動力より大きくなると、入力軸３および出力軸４間に相対的な回動を招き、すなわち出力軸４が入力軸３に対して回動し、両軸間に位相差が生じる。この時、当該回動によりカム部材１８のカム部１８ｂが回動するので、カムフォロア部材６のローラ７が相対的にカム部１８ｂのカム面１８ｄを倣いながら移動することになる。

前記ローラ７が移動し始めると、これを保持するシリンダ部８のシリンダ本体９がピストンロッド１１内で弾力付勢されたパイロットロッド１５を相対的に後退させながら、膨径軸部５のガイド穴５ｃ内を入力軸３の軸線と交差する方向に後退、すなわちピストン１０が相対的に前進し始める。この時、ピストン１０の段部１０ｂは図１７（ａ）に示すようにつば部１１ａと離れた位置にあって第１オリフィス１０ｃおよび第２オリフィス１０ｄが全開しているので、シリンダ本体９のシリンダ室９ｂの第２室９ｂ２に充填された粘性流体が移動し易く、ローラ７およびシリンダ本体９は円滑に後退を開始できる。

その後のシリンダ本体９の後退、すなわちピストン１０の前進時には、図１７（ｂ）および図１６に示すように第２室９ｂ２の粘性流体の圧力増加にともなって、ピストン１０がつば部１１ａに当接するまで移動し、第２オリフィス１０ｄを閉止する。これにより、図１７（ｂ）に示すように前記第２室９ｂ２の粘性流体の一部が第１オリフィス１０ｃのみからシリンダ室９ｂの第１室９ｂ１に押し出されて、シリンダ部８は粘性流体の流量に応じた減衰特性を持つダンパ機能を果たす。

同時に、前記シリンダ室９ｂの第２室９ｂ２に残された粘性流体は図１６に示すようにシリンダ本体９が後退する間に一旦圧縮されるので、シリンダ本体９に加わる押圧力が増大し、ローラ７からカム部１８ｂおよびカム部材１８に加えられる制動力が増大する。この増大した制動力は、入力軸３および出力軸４間の相対的な回動に対して付与されるので、当該回動が制動されることになり、当該回動をもたらす回転トルクが低減されて入力軸３に伝達される。これにより、出力軸４の回転速度が急激に低下して入力軸３の回転に制動を加える回転トルクが発生しても、この回転トルクにともなう回転力をカム部材１８とカムフォロア部材６とにより直線方向の衝撃に変換し、さらにこの回転力がそのまま入力軸３に伝達されずに吸収されて入力軸３に伝達されるので、回転駆動源に悪影響を及ぼすようなことはなくなる。

また、前記入力軸３および出力軸４間に相対的な回動が生じ、両軸間に位相差が生じるにともなって、それぞれと一体に回動する軸受プレート１９および膨径軸部５間にも図１９（ａ）に示すように位相差が生じ、膨径軸部５に保持されたコイルばね５ｆが撓んで、その弾性力が増大する。そのため、入力軸３および出力軸４間に相対的な回動を招く回転トルクがコイルばね５ｆの弾性力まで低下すると、このコイルばね５ｆの弾性力の作用により軸受プレート１９が膨径軸部５に対して回動前の位置関係に復帰し、膨径軸部５と軸受プレート１９との位相差が解消する。これにより、図１９（ｂ）に示すように軸受プレート１９と一体のカム部材１８はカムフォロア部材６のローラ７に対して当該回動前の位置関係を持つように復帰する。この時、図１４（ｂ）に示す位置にあるシリンダ部８のシリンダ本体９が図１４（ａ）に示す位置まで復動するに際して遅れが生じるため、ローラ７はカム部１８ｂのカム面１８ｄから一旦離れることができる。その後、ローラ７およびこれを保持するシリンダ本体９も前述の回動前の位置に戻り、当該回動前にローラ７の持つ制動力により、カム部１８ｂとローラ７、すなわち入力軸３と出力軸４とが一体に回転し、入力軸３の回転を出力軸４に伝達することができる。

前記ローラ７が回動前の状態に復帰し始める時には、カム部１８ｂによるシリンダ本体９の押圧量が漸減していくので、シリンダ本体９が膨径軸部５から飛び出す方向に前進する。言い換えれば、ピストン１０がシリンダ室９ｂ内を後退し始め、図１８（ａ）に示すようにシリンダ室９ｂの第１室９ｂ１内の粘性流体が第１オリフィス１０ｃのみから第２室９ｂ２に移動し始める。これにより、シリンダ本体９の復帰が遅れても、シリンダ本体９は円滑に復動を開始できる。

前記ピストン１０がその後も後退していくと、図１８（ｂ）に示すようにシリンダ本体９との摩擦力および第２シリンダ室９ｂ２内の粘性流体の圧力降下によりわずかだけシリンダ本体９と一体に移動してつば部１１ａから離れるので、第２オリフィス１０ｄが開放される。これにより、前記ピストン１０が作動状時と復帰する時との間で粘性流体が通過するオリフィスの面積が変更されることになって、粘性流体の流量が変わる。そのため、ピストン１０が復帰する時の移動速度はピストン１０が作動時の移動速度よりも大きくなり、ピストン１０を迅速に復帰させることができ、回転方向の衝撃、直線方向の衝撃に拘わらず、連続して発生する衝撃に備えることができる。また、回転方向の衝撃は直線方向の衝撃に変換されて粘性流体の粘性抵抗により吸収されるので、回転方向の衝撃を受けて直進往復動作する部材の摺動部を密閉するだけで済み、Oリング程度の簡単なシール機構で対応することができる。さらに、前記つば部１１ａの形状や貫通穴の形状を変更することにより粘性流体が通過するオリフィスの面積を任意に変更できるので、前記ピストン１０が作動時の移動速度はもとより復帰する時の移動速度を容易に変更することができる。しかも、前記ピストン１０とピストンロッド１１とは係止ピン１４と凹部１１ｂとによる簡単な構成で連結されるので、ピストン１０には穴あけ加工、ピストンロッド１１にはフライス加工を施すのみでよく、これらの製造コストを低減することができる。

本発明の応用例として、図示はしないが、前記ピストン１０にはその段部１０ｂにより覆われない位置にあるオリフィス、すなわち第１オリフィス１０ｃに面して磁性体を埋設し、シリンダ室９ｂに充填される粘性流体をＭＲ流体としてもよい。これにより、粘性流体は第１オリフィス１０ｃを通過する時に磁性体の磁力により任意の粘度を得ることができるので、磁性体を変更することにより減衰特性を任意に調整することができる。

なお、本発明の第1の実施形態を回転方向の衝撃を吸収する装置について説明したが、二つの部材間に生じる直線方向の衝撃に対しても適用できることはもちろんである。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るベーンポンプを図面に基づき説明する。このベーンポンプは、第１の実施形態に係る第１オリフィス１０ｃおよび第２オリフィス１０ｄの形状をつば部１１ａに加工施さずに、段付穴１０ａに加工を施して設けるもので、同一部品については同一番号を付す。前記ベーンポンプ５１は、図２０に示すように流入口５２ａと流出口（図示せず）とカム壁面５２ｃとを持つ円筒状のポンプ本体５２と、ポンプ本体５２内で回転自在に配置されかつ粘性流体が充填される６個のベーン収納室５３ａを備えるロータ５３と、前記カム壁面５２ｃを倣いながらベーン収納室５３ａの壁面に沿って室内を前進後退するベーン５４とを備えている。前記ポンプ本体５２には、そのカム壁面５２ｃに接するようにロータ５３が偏心して配置され、カム壁面５２ｃとロータ５３とによりポンプ室５２ｄが形成されている。このポンプ室５２ｄ内では、カム壁面５２ｃ、ロータ５３および隣り合う２個のベーン５４、５４により一定の容積が形成され、この容積からベーンポンプ５１の単位吐出量が決められている。また、前記ベーンポンプ５１は、ロータ５３の回転にともなって粘性流体を流入口５２ａからポンプ室５２ｄ内に流入させ、これを単位吐出量毎に流出口から排出するように構成されている。

前記ベーン５４は、図２０、図２１（ａ）および図２１（ｂ）に示すようにベーン収納室５３ａ内の粘性流体が通過する貫通穴の一例として段付穴１０ａが設けられており、この段付穴１０ａは前記ベーン収納室５３ａ側を非円形穴部１０ａ１、ベーン５４の先端側を円形穴部１０ａ２とする形状をしている。前記円形穴部１０ａ２には、円板様のつば部１１ａが配置されており、このつば部１１ａは、対向する２個所を小さく、この２個所と直交する方向で対向する２個所を大きく切り落とした略４角形状をなしている（図１１中のつば部１１ａの外形状参照）。また、このつば部１１ａの対向する２個所の角部は円形穴部１０ａ２の壁面近くに位置し、その周面には凹部１１ｂが設けられている。この凹部１１ｂには、後記係止ピン１４がわずかな隙間をおいて位置しており（図１１中、凹部１１ｂおよび係止ピン１４参照）、つば部１１ａがベーン５４と一体かつベーン５４に対して相対的にわずかに移動可能に連結されている。また、前記つば部１１ａの小さく切り落された部分は、常時段付穴１０ａの非円形穴部１０ａ１を経由してポンプ室５２ｄと連通し、粘性流体がベーン収納室５３ａとポンプ室５２ｄとの間を移動する第１オリフィス１０ｃをなしている（図１８（ａ）および図１８（ｂ）中のピストン１０とつば部１１ａとの連結構造参照）。この第１オリフィス１０ｃは、ベーン５４の移動にともなって移動する粘性流体の流量を制限してベーン５４の移動速度を規制している。

前記段付穴１０ａの非円形穴部１０ａ１は、図２０（ｂ）に示すように円形穴部１０ａ２と同一の円形状から対向する二面を切り落とした非円形穴形状で、しかも後記第２オリフィス（第１オリフィス１０ｃの一部を含んでもよい）１０ｄを閉止可能な形状をしている。また、このベーン５４は段付穴１０ａの非円形穴部１０ａ１により形成される段部１０ｂを有し、この段部１０ｂには前記つば部１１ａが当接可能となっている。

前記ベーン５４には、つば部１１ａの凹部１１ｂに対応して係止ピン１４が固定されており、この係止ピン１４の一部が凹部１１ｂに所定の隙間を隔てて係合している。また、このベーン５４はベーン収納室５３ａに配置されたばね５５により突出する方向に付勢されており、その先端がポンプ本体５２のカム壁面５２ｃに当接している（図２０参照）。これにより、前記ベーン５４がベーン収納室５３ａ内を前進する時には、粘性流体の圧力が段付穴１０ａの円形穴部１０ａ２側より非円形穴部１０ａ１側で低くなり、つば部１１ａが段付穴１０ａの段部１０ｂに当接して、第２オリフィス１０ｄを閉止状態とする構成が得られる。前記ベーン５４がベーン収納室５３ａに後退する時には、前記つば部１１ａがベーン収納室５３ａ内の粘性流体の圧力上昇にともなってベーン５４に対してわずかに移動して段付穴１０ａの段部１０ｂから離れて位置する。この時、つば部１１ａの大きく切り落とされた部分も段部１０ｂとつば部１１ａとの間に生じる隙間を通じて段付穴１０ａの円形穴部１０ａ２および非円形穴部１０ａ１間、すなわちベーン収納室５３ａおよびポンプ室５２ｄ間を連通する第２オリフィス１０ｄをなしている（図１８（ｂ）中のピストン１０とつば部１１ａとの連結構造参照）。

上記ベーンポンプでは、ロータ５３が回転するにともなって、ベーン５４がベーン収納室５３ａから飛び出す方向に前進し、流入口５２ａから流入する粘性流体が隣り合う２枚のベーン５４，５４により決まる単位吐出量毎流出口から排出される。前記粘性流体が流入口５２ａからポンプ室５２ｄに流入する際には、ロータ５３の回転にともなってベーン５４がベーン収納室５３ａ内を飛び出す方向に前進する。この時、粘性流体の圧力は段付穴１０ａの円形穴部１０ａ２側よりベーン収納室５３ａ側すなわち非円形穴部１０ａ１側で低くなるので、段付穴１０ａの円形穴部１０ａ２に配置されたつば部１１ａがその段部１０ｂに当接するまで移動し、第２オリフィス１０ｄが閉止状態となる。そのため、ベーン収納室５３ａ内の粘性流体は第１オリフィス１０ｃのみからポンプ室５２ｄに移動することとなり、ベーン５４は粘性流体の流量に応じてゆっくりと前進することができる。

前記ポンプ室５２ｄ内の粘性流体が流出口から排出される際には、ベーン５４がポンプ本体５２のカム壁面５２ｃを倣って回転するにともなってベーン収納室５３ａ内に後退する。この時、粘性流体の圧力は段付穴１０ａの円形穴部１０ａ２側よりもベーン収納室５３ａすなわち非円形穴部１０ａ１側で高くなるので、つば部１１ａがベーン５４に対してわずかに移動して段付穴１０ａの段部１０ｂから離れて位置する。この時、つば部１１ａの大きく切り落とされた部分が段部１０ｂとつば部１１ａとの間に生じる隙間を通じて第２オリフィス１０ｄとなって開放される。これにより、ベーン収納室５３ａ内の粘性流体が第１オリフィス１０ｃと第２オリフィス１０ｄとからポンプ室５２ｄに移動する。そのため、粘性流体が通過するオリフィスの面積が増大してその流量が増大するので、粘性流体の圧力上昇が抑えられる。これにより、ベーン５４は円滑に後退でき、ロータ５３が回転する時のベーン５４の摩擦が小さく、ポンプの性能に支障をきたすことがないばかりか、ベーン５４の損傷を招くことも解消する。

なお、本発明の第1の実施形態では、第1オリフィス１０ｃおよび第２オリフィス１０ｄはつば部１１ａに設けられているが、これらオリフィスはピストン１０およびつば部１１ａまたはベーン５４およびつば部１１ａにより形成されればよく、ピストンまたはベーンに設けられる段付穴１０ａの非円形穴部の一部をつば部１１ａよりも大きくして形成されてもよい。この場合でも、これらピストン１０およびつば部１１ａの当接または離脱によりオリフィスの面積を可変とすることができる。また、本発明の各部の具体的な構成は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…衝撃吸収装置、
２…駆動軸、
３…入力軸、
４…出力軸、
６…カムフォロア部材、
１８…カム部材
１８ｄ…カム面、
５１…ベーンポンプ
５４…ベーン

Claims (6)

1. 粘性流体が充填されるシリンダ室を備えるシリンダ本体と、このシリンダ室の壁面に沿ってシリンダ室内を相対的に前進後退するピストンと、このピストンを移動自在に保持するピストンロッドとを備え、前記ピストンはシリンダ室内の粘性流体が通過する貫通穴を有し、前記ピストンロッドは前記ピストンに当接するつば部を有し、これらピストンおよびつば部を両者間にオリフィスが形成されるように取付けるとともに、これらピストンおよびつば部の当接または離脱によりオリフィスの面積が可変となることを特徴とする衝撃吸収装置。
2. 前記シリンダ本体は相対的に回動する二つの部材の一方に配置されるカムフォロア部材に連結され、このカムフォロア部材は他方の部材と一体に回転するように配置されるカム部材により当該回動の中心線と交差する方向に後退可能に付勢され、さらに前記ピストンロッドはカムフォロア部材が配置される部材に固定され、二つの部材の一方に加わる回転方向の衝撃を直線方向に変えて吸収することを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収装置。
3. 前記シリンダ本体は回動する二つの部材の一方に配置されるカムフォロア部材に連結され、このカムフォロア部材は他方の部材と一体に回転するように配置されるカム部材により当該回動の中心線と交差する方向に後退可能に付勢され、さらに前記ピストンロッドはカムフォロア部材が配置される部材に固定され、二つの部材の一方に加わる回転方向の衝撃を直線方向に変えて吸収する衝撃吸収装置であって、
   前記カム部材はカムフォロア部材との間の相対的な回動を復帰させる方向に作用するコイルばねにより付勢されていることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収装置。
4. 前記ピストンの貫通穴は段付穴であってピストンはこの段付穴により形成される段部を有し、
   前記つば部は連続して設けられる係合部を有し、この係合部はその周面に凹部を有し、この凹部に対応してピストンに係止ピンを固定し、この係止ピンを所定の隙間を隔てて凹部に配置してピストンをつば部と一体かつつば部に対して移動可能に連結することを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収装置。
5. 前記ピストンの貫通穴は段付穴であってピストンはこの段付穴により形成される段部を有し、前記つば部はピストンとの間に複数のオリフィスを有し、
   さらに、前記ピストンはその段部により覆われない位置にあるオリフィスに面して埋設される磁性体を有し、
   シリンダ室に充填される粘性流体はＭＲ流体であることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収装置。
6. 流入口と流出口とを持つポンプ本体と、ポンプ本体内で回転自在に配置されかつ粘性流体が充填されるベーン収納室を備えるロータと、ポンプ本体の内側のカム壁面を倣いながらベーン収納室の壁面に沿って前進後退するベーンとを備え、前記ベーンはベーン収納室内の粘性流体が通過する貫通穴とこの貫通穴内に取付けられるつば部とを有し、前記ベーンおよびつば部を両者間にオリフィスが形成されるように取付けるとともに、これらベーンおよびつば部の当接または離脱によりオリフィスの面積が可変となることを特徴とするベーンポンプ。

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