JP2017227237A - ダンパ - Google Patents
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Abstract
【課題】弾性変形する粒状体を利用して簡易な構造で減衰力を発揮するダンパを提供する。
【解決手段】ダンパは、シリンダ10、ピストン30、ロッド50、ロッドガイド70、及び複数の粒状体90を備えている。シリンダ10は少なくとも一方の端部が開口している。ピストン30はシリンダ10内に収納されてシリンダ10の中心軸方向に往復移動する。ロッド50はピストン30に連結されている。また、ロッド50はシリンダ10の中心軸方向に伸びてシリンダ10の開口端部11側から外部に突出している。ロッドガイド70はシリンダ10の開口端部11に固定されている。また、ロッドガイド70は、シリンダ10の中心軸方向に貫通しており、ロッド50を往復移動自在に挿通した貫通孔70Aを有している。複数の粒状体90は球形状の弾性体である。これら粒状体90はシリンダ10内に充填されている。
【選択図】図1
【解決手段】ダンパは、シリンダ10、ピストン30、ロッド50、ロッドガイド70、及び複数の粒状体90を備えている。シリンダ10は少なくとも一方の端部が開口している。ピストン30はシリンダ10内に収納されてシリンダ10の中心軸方向に往復移動する。ロッド50はピストン30に連結されている。また、ロッド50はシリンダ10の中心軸方向に伸びてシリンダ10の開口端部11側から外部に突出している。ロッドガイド70はシリンダ10の開口端部11に固定されている。また、ロッドガイド70は、シリンダ10の中心軸方向に貫通しており、ロッド50を往復移動自在に挿通した貫通孔70Aを有している。複数の粒状体90は球形状の弾性体である。これら粒状体90はシリンダ10内に充填されている。
【選択図】図1
Description
本発明はダンパに関するものである。
特許文献1は従来のダンパを開示している。このダンパは、シリンダ、ピストン、一対のロッド、一対のロッドガイド、一対の圧縮コイルバネ、及び複数の粒状体を備えている。シリンダは、円筒形状であり、両端が開口している。ピストンは中央部と両端部とを有している。ピストンの中央部は、円柱形状であり、外径がシリンダの内径よりも小さく、シリンダの内周面との間に隙間を有した状態でシリンダ内に収納されている。ピストンの両端部は中央部の両端面を底面にして外側へ向けて外径が徐々に小さくなる円錐台形状である。ピストンはシリンダ内に収納されてシリンダの中心軸方向に往復移動する。一対のロッドは、ピストンの両端部の夫々に連続し、ピストンから両方向にピストンの中心軸上を伸びている。これらロッドはシリンダの中心軸上に配置されている。一対のロッドガイドは、シリンダの両端部より内側に配置され、その位置より外方向へ移動自在である。各ロッドガイドはロッドを挿通しており、ロッドがシリンダの両端から外側に伸び出している。一対の圧縮コイルバネは一個ずつシリンダの両端部であって各ロッドガイドより外側に配置されている。これら圧縮コイルバネは各ロッドガイドに対してシリンダの中央方向に弾性力を付与している。複数の粒状体はシリンダ内であって一対のロッドガイドの間に充填されている。粒状体は、シリンダの内周面とピストンとの間の隙間を通過して移動することができる。
このダンパは、ロッドを介してピストンを一方向に移動させようとする力が働くと、ピストンが移動しようとする方向に位置するロッドガイドに粒状体を介して力がかかる。この力がロッドガイドに付与された圧縮コイルばねの弾性力を上回ると、ロッドガイドが外側(シリンダの端部方向)へ移動する。これによって、このダンパは、粒状体が充填されている空間の容積が増加し、シリンダ内の粒状体の流動性が促進され、ピストンが粒状体を押しのけて動き、減衰力を発揮することができる。このように、このダンパは取り付け姿勢による影響を受けない安定した減衰力を得ることができる。
しかし、特許文献1のダンパは、シリンダ内の粒状体の流動性が促進され、ピストンが粒状体を押しのけて動き、減衰力を発揮するため、ピストンの移動に応じて粒状体が充填されている空間の容積が増加する構造が必要である。
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、弾性変形する粒状体を利用して簡易な構造で減衰力を発揮するダンパを提供することを解決すべき課題としている。
本発明のダンパは、シリンダ、ピストン、ロッド、ロッドガイド、及び複数の粒状体を備えている。シリンダは少なくとも一方の端部が開口している。ピストンはシリンダ内に収納されてシリンダの中心軸方向に往復移動する。ロッドはピストンに連結されている。また、ロッドはシリンダの中心軸方向に伸びてシリンダの開口端部側から外部に突出している。ロッドガイドはシリンダの開口端部に固定されている。また、ロッドガイドは、シリンダの中心軸方向に貫通しており、ロッドを往復移動自在に挿通した貫通孔を有している。複数の粒状体は球形状の弾性体である。これら粒状体はシリンダ内に充填されている。
このダンパは、ピストンがシリンダの中心軸方向に往復移動する際、シリンダ内に充填された複数の粒状体が弾性変形して押しつぶされる。この際に生じる粒状体同士の摩擦力と、粒状体の分子間の摩擦力によって、このダンパは減衰力を発揮することができる。
したがって、本発明のダンパは弾性変形する粒状体を利用して簡易な構造で減衰力を発揮することができる。
また、このダンパは、複数の粒状体が弾性変形して押しつぶされた状態になると、各粒状体の弾性力がピストンに働く。このため、このダンパは反力を発生させるためのスプリングを設ける必要がない。
また、粒状体が球形状であるため、このダンパはピストンがシリンダの中心軸方向に往復移動して複数の粒状体が押しつぶされる際、複数の粒状体に均一に力がかかる。このため、このダンパは複数の粒状体が押しつぶされて生じる減衰力や反力の特性が常に略同一にすることができる。
本発明のダンパの粒状体は微粒子を含有し得る。この場合、粒状体同士の摩擦力が向上するため、このダンパは減衰力を高めることができる。
本発明のダンパのシリンダ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した有底であり得る。また、本発明のダンパの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室とに区画し得る。そして、第1室の粒状体の充填率が第2室の前記粒状体の充填率よりも低くし得る。この場合、このダンパは、ピストンが第1室側に移動して第1室の容積が小さくなる場合(ダンパが伸長する場合)の減衰力と、ピストンが第2室側に移動して第2室の容積が小さくなる場合(ダンパが収縮する場合)の減衰力とを略同じにすることができる。
ここで、充填率は下記(1)式にて表される(以下、同じ)。なお、充填体積は粒状体を充填する空間の体積である。
ここで、充填率は下記(1)式にて表される(以下、同じ)。なお、充填体積は粒状体を充填する空間の体積である。
本発明のダンパはピストンとシリンダの内周面との間に隙間が形成され得る。また、本発明のダンパはピストンがシリンダの中心軸方向に往復移動する際に粒状体が隙間を通過し移動し得る。この場合、このダンパは、粒状体が隙間を通過するため、ピストンを境にした一方の空間内に粒状体が閉じ込められず、反力の発生を抑えることができる。このため、このダンパは減衰力を良好に発揮することができる。
本発明のダンパを具体化した実施形態1〜3について、図面を参照しつつ説明する。
<実施形態1>
実施形態1のダンパは、図1に示すように、シリンダ10、ピストン30、ロッド50、ロッドガイド70、及び複数の粒状体90を備えている。
シリンダ10は、有底であり、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13とを有している。開口端部11は、内周面にねじ山が刻まれ、雌ねじ部15を形成している。シリンダ10は、雌ねじ部15より奥側の内径φ1が雌ねじ部15よりわずかに小さく、一定である。シリンダ10は雌ねじ部15より奥側の内径φ1が16mmである。閉鎖端部13は、シリンダ10の中心軸に直交する一方向に頂部X1が伸びており、この頂部X1付近の表面が略円筒形状に突出した山型のシリンダ側取付部17を有している。このシリンダ側取付部17は頂部X1が延びている方向に沿ってシリンダ側取付孔17Aが貫設されている。このシリンダ側取付孔17A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を挿通する。
実施形態1のダンパは、図1に示すように、シリンダ10、ピストン30、ロッド50、ロッドガイド70、及び複数の粒状体90を備えている。
シリンダ10は、有底であり、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13とを有している。開口端部11は、内周面にねじ山が刻まれ、雌ねじ部15を形成している。シリンダ10は、雌ねじ部15より奥側の内径φ1が雌ねじ部15よりわずかに小さく、一定である。シリンダ10は雌ねじ部15より奥側の内径φ1が16mmである。閉鎖端部13は、シリンダ10の中心軸に直交する一方向に頂部X1が伸びており、この頂部X1付近の表面が略円筒形状に突出した山型のシリンダ側取付部17を有している。このシリンダ側取付部17は頂部X1が延びている方向に沿ってシリンダ側取付孔17Aが貫設されている。このシリンダ側取付孔17A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を挿通する。
ピストン30は、円盤状の平板であり、中心を連結孔30Aが貫通している。このピストン30の外径は15.1mmであり、シリンダ10の内径φ1(16mm)よりも小さい。また、このピストン30の厚さは2mmである。このピストン30は、シリンダ10内を開口端部11側の第1室C1と閉鎖端部13側の第2室C2とに区画している。また、このピストン30はシリンダ10の中心軸方向に往復移動する。
ロッド50は、先端部である連結部51、中間部53、及び後端部であるロッド側取付部55を有している。連結部51と中間部53は円柱形状であり、連続して同軸に形成されている。連結部51の外径はピストン30の連結孔30Aの内径と略同じである。中間部53の外径はピストン30の連結孔30Aの内径よりも大きい。ロッド50は、連結部51をピストン30の連結孔30Aに挿入し、ピストン30から突出した連結部51の先端51Aを加圧して潰すことによって、ピストン30を抜け止め状態に連結している。ロッド側取付部55はシリンダ10の開口端部11側から外部に突出している。ロッド側取付部55は、中間部53側が中間部53の外径よりも大きい外径を有する略円盤形状であり、後側がロッド50の中心軸に直交する一方向に頂部X2が伸び、この頂部X2付近の表面が略円筒形状に突出した山型である。ロッド側取付部55は頂部X2が伸びている方向に沿って貫通したロッド側取付孔55Aを有している。このロッド側取付孔55A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を挿通する。
ロッドガイド70は中心軸上にロッド50の中間部53の外径より僅かに大きい内径である貫通孔70Aを貫設している。この貫通孔70Aは、ロッドガイド70がシリンダ10の開口端部11に固定された状態で、シリンダの中心軸方向に貫通している。ロッドガイド70は貫通孔70Aにロッド50を往復移動自在に挿通している。ロッドガイド70は、第1挿入部71、第2挿入部73、雄ねじ部75、及び締め付け部77を有している。
第1挿入部71は円筒形状である。第1挿入部71の外径はピストン30の外径よりも小さい。第1挿入部71の外径がピストン30の外径よりも小さいため、第1挿入部71の先端面71Aがピストン30の端面(シリンダ10の開口端部11側の端面)30Bの全体に密着しない。このため、ピストン30はロッドガイド70の第1挿入部71の先端面71Aに当接した状態から閉鎖端部13方向にスムーズに移動することができる。
第2挿入部73も円筒形状である。第2挿入部73は第1挿入部71の後端に連続している。第2挿入部73の外径は、第1挿入部71の外径よりも大きく、シリンダ10の雌ねじ部15より奥側の内径φ1に略等しい。
雄ねじ部75も円筒形状である。雄ねじ部75は第2挿入部73の後端に連続している。雄ねじ部75の外径は第2挿入部73の外径よりも僅かに大きい。雄ねじ部75は外周面にねじ山が刻まれている。雄ねじ部75はシリンダ10の雌ねじ部15にねじ込み具合を調整しつつねじ込まれている。つまり、ロッドガイド70はシリンダ10の開口端部11に固定されている。
締め付け部77も円筒形状である。締め付け部77は雄ねじ部75の後端に連続している。締め付け部77の外径は雄ねじ部75の外径よりも小さい。締め付け部77は中心軸対象に位置する2か所に凹部77Aが形成されている。この凹部77Aは締め付け部77の後端面77B及び外周面77Cに開口している。この凹部77Aは、ロッドガイド70の第1挿入部71及び第2挿入部73をシリンダ10内に挿入して雄ねじ部75をシリンダ10の雌ねじ部15にねじ込む際に回転工具の先端部を係止する。
複数の粒状体90は、弾性体であり、第2室C2のみに充填されている。粒状体90は球形状である。このダンパの最大ストローク長は7mmに設定されている。つまり、このダンパは、最大伸長状態から7mm縮小すると、ロッド50のロッド側取付部55の中間部53側の端面55Bがロッドガイド70の締め付け部77の後端面77Bに衝突する。
ここで、粒径が3mm、デュロメータタイプA硬度が80°であるニトリルゴム製の粒状体90を第2室C2のみに充填した際の充填率の違いによるストローク変位量と反力との関係(静特性)を示すグラフを図2に示す。
粒状体90の充填率は60%〜88%の間の7段階(60%、65%、70%、75%、82%、85%、88%)に変化させた。また、比較例として、同じ形態及び大きさのシリンダ10、ピストン30、ロッド50、及びロッドガイド70を備え、シリンダ10内にシリコーンオイルを封入したオイルダンパのストローク変位と反力との関係(静特性)も図2に示す。
図2において、夫々のグラフに囲まれた面積が減衰力の大きさに相当する。このため、粒径が3mm、デュロメータタイプA硬度が80°であるニトリルゴム製の粒状体90を第2室C2のみに60%〜88%の充填率で充填したダンパは、比較例として示したオイルダンパの減衰力と同等以上の減衰力を発生することがわかる。
また、このダンパは粒状体90の充填率が高いほど反力が高くなっている。このため、このダンパは粒状体90の充填率を変更するだけで容易に反力や減衰力等の特性を調整することができる。また、このダンパは収縮動作時の反力の方が伸長動作時の反力よりも各ストローク変位量において高い値を示している。
さらに、粒状体90の充填率が75%〜88%のダンパにおいて、反力が急激に立ち上がっている。これは、反力が最も高くなった際のストロークの変位量において、第2室C2に空隙がほとんどなくなり(充填率が略100%)、それ以上ストロークできない状態を示している。このため、このダンパは、最大ストロークが7mmに設定されているが、粒状体90を75%以上充填することによって、ストローク可能範囲が7mm以下になる。このため、このダンパは、粒状体90を75%以上充填することによって、収縮動作時にロッド50のロッド側取付部55の中間部53側の端面55Bがロッドガイド70の締め付け部77の後端面77Bに衝突しないようにすることができる。このようにすると、衝突による破損が防止されるため、このダンパはロッド50のロッド側取付部55の中間部53側の端面55Bとロッドガイド70の締め付け部77の後端面77Bとの間にゴム等の緩衝材を設ける必要がなくなる。
また、このダンパは、各グラフに示されているように、収縮動作時の反力の変化、及び伸長動作時の反力の変化が毎回、略同じである。これは、このダンパの粒状体90が球形状であるため、収縮動作時に第2室C2に充填された複数の粒状体90に均一に力がかかるためである。つまり、このダンパは、常に収縮動作時、粒状体90が充填された第2室C2内の空隙が均一に変化するため、収縮動作時及び伸長動作時の反力や減衰力等の特性が毎回、略同じになる。
次に、ニトリルゴム製の粒状体90を第2室C2のみに85%充填する際の粒状体90の硬度及び粒径の違いによるストローク変位量と反力との関係(静特性)を図3に示す。
粒状体90の硬度は、デュロメータタイプA硬度が70°と80°の2段階に変化させ、粒状体90の粒径は、2mmと3mmの2段階に変化させた。また、比較例として、同じ形態及び大きさのシリンダ10、ピストン30、ロッド50、及びロッドガイド70を備え、シリンダ10内にシリコーンオイルを封入したオイルダンパのストローク変位量と反力との関係(静特性)も図3に示す。
このダンパは、粒状体90の粒径が小さいほど反力が高くなり、反力の急激な立ち上りが短いストロークで現れることがわかる。これは、ダンパが収縮動作すると第2室C2に充填された粒状体90が弾性変形しつつ第2室C2の空隙が減少するが、粒径が小さいほど短いストロークで第2室C2の空隙がほとんどなくなる(充填率が略100%)ためである。また、このダンパは粒状体90の硬度の違いによる特性の変化は小さい。
また、図3において、夫々のグラフに囲まれた面積が減衰力の大きさに相当する。このため、デュロメータタイプA硬度が70°であり、粒径が2mmと3mmのニトリルゴム製の粒状体90、及びデュロメータタイプA硬度が80°であり、粒径が2mmと3mmのニトリルゴム製の粒状体90の夫々を別々に第2室C2のみに85%充填したダンパは、比較例として示したオイルダンパの減衰力と同等以上の減衰力を発生することがわかる。
次に、粒径が3mm、デュロメータタイプA硬度が80°であるニトリルゴム製の粒状体90を第2室C2のみに充填率85%で充填したダンパを加振速度0.05m/s(8Hz)、振幅±1mmで振動させた際のストローク変位量と減衰力との関係(動特性)を図4に示す。また、比較例として、同じ形態及び大きさのシリンダ10、ピストン30、ロッド50、及びロッドガイド70を備え、シリンダ10内にシリコーンオイルを封入したオイルダンパを同条件で振動させた際のストローク変位量と減衰力との関係(動特性)も図4に示す。
図4において、夫々のグラフに囲まれた面積が減衰エネルギーを示す。粒径が3mm、デュロメータタイプA硬度が80°であるニトリルゴム製の粒状体90を第2室C2のみに充填率85%で充填したダンパのグラフの面積が比較例として示したオイルダンパのグラフの面積よりも大きい。実際のところ、この粒状体90を充填したダンパの減衰エネルギー286.1mJであり、比較例のオイルダンパの減衰エネルギーは93.8mJよりも大きい。
次に、粒径が3mmのシリコーンゴム製の粒状体90を第2室C2のみに充填する際の粒状体90の硬度及び充填率の違いによるストローク変位量と反力との関係(静特性)を図5に示す。また、図6は、図5に示したグラフの内、デュロメータタイプA硬度が60°であるもののみを選択し、充填率の違いによるストローク変位と反力との関係(静特性)を示す。また、図7は、図5に示したグラフの内、デュロメータタイプA硬度が40°であるもののみを選択し、充填率の違いによるストローク変位と反力との関係(静特性)を示す。
粒状体90の硬度は、デュロメータタイプA硬度が40°と60°の2段階に変化させ、粒状体90の充填率は82%、85%、88%に変化させた。また、比較例として、図5〜図7に、同じ形態及び大きさのシリンダ10、ピストン30、ロッド50、及びロッドガイド70を備え、シリンダ10内にシリコーンオイルを封入したオイルダンパのストローク変位と反力との関係(静特性)を示す。
図5〜図7において、夫々のグラフに囲まれた面積が減衰力の大きさに相当する。このため、粒径が3mmで、デュロメータタイプA硬度が40°又は60°のシリコーンゴム製の粒状体90を第2室C2のみに82%、85%、88%の夫々の充填率で充填したダンパは、比較例として示したオイルダンパの減衰力と略同等の減衰力を発生することがわかる。また、このダンパは粒状体90の硬度の違いによる特性の変化は小さい。
また、このダンパは粒状体90の充填率が高いほど反力が高くなっている。このため、このダンパは粒状体90の充填率を変更するだけで容易に反力や減衰力等の特性を調整することができる。また、このダンパは収縮動作時の反力の方が伸長動作時の反力よりも各ストローク変位量において高い値を示している。
さらに、粒状体90の充填率が82%、85%、88%のダンパにおいて、反力が急激に立ち上がっている。これは、反力が最も高くなった際のストローク変位量において、第2室C2に空隙がほとんどなくなり(充填率が略100%)、それ以上ストロークできない状態を示している。このため、このダンパは、最大ストロークが7mmに設定されているが、粒状体90を82%以上充填することによって、ストローク可能範囲が6mm以下になる。このため、このダンパは、粒状体90を82%以上充填することによって、収縮動作時にロッド50のロッド側取付部55の中間部53側の端面55Bがロッドガイド70の締め付け部77の後端面77Bに衝突しないようにすることができる。このようにすると、ダンパは、破損を防止するためにロッド50のロッド側取付部55の中間部53側の端面55Bとロッドガイド70の締め付け部77の後端面77Bとの間にゴム等の緩衝材を設ける必要がなくなる。
以上説明したように、実施形態1のダンパは、シリンダ10、ピストン30、ロッド50、ロッドガイド70、及び複数の粒状体90を備えている。シリンダ10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13とを有した有底である。ピストン30は、シリンダ10内を開口端部11側の第1室C1と閉鎖端部13側の第2室C2とに区画し、シリンダ10の中心軸方向に往復移動する。ロッド50は連結部51及びロッド側取付部55を有している。ロッド50は連結部51がピストン30に連結している。ロッド50はロッド側取付部55が開口端部11側から外部に突出している。ロッドガイド70は開口端部11に固定されている。ロッドガイド70は、シリンダ10の中心軸方向に貫通しており、ロッド50を往復移動自在に挿通した貫通孔70Aを有している。複数の粒状体90は弾性体である。これら粒状体90は第2室C2のみに所定の充填率(60%〜88%)で充填されている。
このダンパは、収縮動作する際、第2室C2に充填された複数の粒状体90が弾性変形して押しつぶされる。この際に生じる粒状体90同士の摩擦力と、粒状体90の分子間の摩擦力によって、このダンパは減衰力を発揮することができる。
したがって、実施形態1のダンパは弾性変形する粒状体90を利用して簡易な構造で減衰力を発揮することができる。
また、このダンパは、収縮動作して複数の粒状体90が弾性変形して押しつぶされた状態になると、各粒状体90の弾性力がダンパを伸長動作させる方向に働く。このため、このダンパは反力を発生させるためのスプリングを設ける必要がない。
また、このダンパは粒状体90が球形状である。このダンパは収縮動作時に第2室C2に充填された複数の粒状体90が押しつぶされる際、複数の粒状体90に均一に力がかかる。このため、このダンパは、伸縮動作時、粒状体90が充填された第2室C2内の空隙が均一に変化するため、複数の粒状体90が押しつぶされて生じる減衰力や反力の特性が常に略同一にすることができる。
また、このダンパは、シリコーンオイル等の液体をシリンダ10内に封入する代わりに粒状体90をシリンダ10内に充填している。このため、このダンパは液漏れの心配がない。
<実施形態2>
実施形態2のダンパは、図8に示すように、実施形態1のダンパと同じように、シリンダ110、ピストン130、ロッド150、ロッドガイド170、及び複数の粒状体190を備えているが、第1室C1及び第2室C2の両空間に複数の粒状体190が充填されている点が実施形態1と相違する。
実施形態2のダンパは、図8に示すように、実施形態1のダンパと同じように、シリンダ110、ピストン130、ロッド150、ロッドガイド170、及び複数の粒状体190を備えているが、第1室C1及び第2室C2の両空間に複数の粒状体190が充填されている点が実施形態1と相違する。
シリンダ110は、有底の円筒状であり、一方の端部が開口した開口端部111と他方の端部が閉鎖した閉鎖端部113とを有している。シリンダ110は内径φ2が35mmである。ピストン130は、円柱状であり、外径が34mmであり、厚さL2が16mmである。このピストン130は、シリンダ110内を開口端部111側の第1室C1と閉鎖端部113側の第2室C2とに区画している。また、このピストン130はシリンダ110の中心軸方向に往復移動する。
ロッド150は、円柱状であり、外径が14mmである。このロッド150は、ピストン130に連結され、シリンダ110の中心軸方向に伸びてシリンダ110の開口した開口端部111側から外部に突出している。ロッドガイド170はシリンダ110の開口端部111に固定されている。ロッドガイド170は、中心軸上にロッド150の外径より僅かに大きい内径である貫通孔170Aを貫設している。貫通孔170Aは、ロッドガイド170がシリンダ110の開口端部111に固定された状態で、シリンダ110の中心軸方向に貫通している。ロッドガイド170は貫通孔170Aにロッド150を往復移動自在に挿通している。このダンパは、シリンダ110の底面と、シリンダ110内に挿入されて固定されたロッドガイド170の内側面との間隔L1が78mmである。
複数の粒状体190は、シリコーンゴム製の弾性体であり、粒径3mm、デュロメータタイプA硬度が60°である。このダンパは、ピストン130をシリンダ110の中心軸方向の中央(以下、「幾何学中心」という。)に位置させた状態で、第1室C1及び第2室C2の夫々に粒状体190を充填率70%で充填する。すると、第1室C1と第2室C2とに充填された粒状体190の弾性力がピストン130の両側からかかり、その荷重が静的につり合う位置になるまでダンパを放置する。ピストン130に対する荷重が静的につり合う位置(以下、「つり合い中心」という。)は、ピストン130が幾何学中心から第2室C2側に1.5mm移動した位置である。ピストン130がつり合い中心に位置した状態で、第1室C1の粒状体190の充填率は66.8%であり、第2室C2の粒状体190の充填率は73.6%である。
このダンパにおいて、ピストン130のつり合い中心を中心にして、振幅±5mm、加振周波数を0.05Hz、1.0Hz、5.0Hzに変化させて振動させた際のストローク変位量と減衰力との関係を図9(A)に示す。一方、ピストン130の幾何学中心を中心にして同条件で振動させた際のストローク変位量と減衰力との関係を図9(B)に示す。ストローク変位量のマイナス方向はピストン130が第2室C2側に移動する(ダンパが収縮する)方向を示し、ストローク変位量のプラス方向はピストン130が第1室C1側に移動する(ダンパが伸長する)方向を示している(以下、同じ。)。
図9(A)に示すように、つり合い中心を中心にしてダンパを振動させると、伸長時の減衰力と収縮時の減衰力とが略同じである。つまり、このダンパは、第1室C1の粒状体190の充填率を第2室C2の粒状体190の充填率よりも低くする(第1室C1の粒状体190の充填率:66.8%、第2室C2の粒状体190の充填率73.6%)と、伸長時の減衰力と収縮時の減衰力とを略同じにすることができる。
また、第1室C1の粒状体190の充填率と第2室C2の粒状体190の充填率を変化させて、同条件で振動させた際のストローク変位量と減衰力との関係を図10(A),(B),(C),(D)に示す。図10(A)は、第1室C1の粒状体190の充填率を60%、第2室C2の粒状体190の充填率を80%にしたものである。図10(B)は、第1室C1の粒状体190の充填率を80%、第2室C2の粒状体190の充填率を60%にしたものである。図10(C)は、第1室C1の粒状体190の充填率を66.8%、第2室C2の粒状体190の充填率を73.6%にしたものである。図10(D)は、第1室C1の粒状体190の充填率を70%、第2室C2の粒状体190の充填率を70%にしたものである。このように、このダンパは、第1室C1の粒状体190の充填率と第2位室の粒状体190の充填率とを変化させることによって、減衰力を調整することができる。
以上説明したように、実施形態2のダンパは、シリンダ110、ピストン130、ロッド150、ロッドガイド170、及び複数の粒状体190を備えている。シリンダ110は一方の端部が開口した開口端部111と他方の端部が閉鎖した閉鎖端部113とを有した有底である。ピストン130は、シリンダ110内を開口端部111側の第1室C1と閉鎖端部113側の第2室C2とに区画し、シリンダ110の中心軸方向に往復移動する。ロッド150はピストン130に連結している。ロッド150はシリンダ110の中心軸方向に伸びてシリンダ110の開口した開口端部111側から外部に突出している。ロッドガイド170は開口端部111に固定されている。ロッドガイド170は、シリンダ110の中心軸方向に貫通しており、ロッド150を往復移動自在に挿通した貫通孔170Aを有している。複数の粒状体190は弾性体である。これら粒状体190は第1室C1及び第2室C2に所定の充填率で充填されている。
このダンパは、伸縮動作する際、第1室C1及び第2室C2に充填された複数の粒状体190が弾性変形して押しつぶされる。この際に生じる粒状体190同士の摩擦力と、粒状体190の分子間の摩擦力によって、このダンパは減衰力を発揮することができる。
したがって、実施形態2のダンパは弾性変形する粒状体190を利用して簡易な構造で減衰力を発揮することができる。
また、このダンパは、第1室C1又は第2室C2に充填された複数の粒状体190が弾性変形して押しつぶされた状態になると、各粒状体190の弾性力がピストン130に働く。このため、このダンパは反力を発生させるためのスプリングを設ける必要がない。
また、このダンパは粒状体190が球形状である。このダンパは伸縮動作して複数の粒状体190が押しつぶされる際、複数の粒状体190に均一に力がかかる。このため、このダンパは、伸縮動作時、粒状体190が充填された第1室C1内の空隙又は第2室C2内の空隙が均一に変化するため、複数の粒状体190が押しつぶされて生じる減衰力や反力の特性が常に略同一にすることができる。
また、このダンパは、シリコーンオイル等の液体をシリンダ110内に封入する代わりに粒状体190をシリンダ110内に充填している。このため、このダンパは液漏れの心配がない。
また、このダンパは、第1室C1の粒状体190の充填率が第2室C2の粒状体190の充填率よりも低くすることができる。このようにすると、このダンパは、ピストン130が第1室C1側に移動して第1室C1の容積が小さくなる場合(ダンパが伸長する場合)の減衰力と、ピストン130が第2室C2側に移動して第2室C2の容積が小さくなる場合(ダンパが収縮する場合)の減衰力とを略同じにすることができる。
<実施形態3>
実施形態3のダンパは、図11に示すように、シリンダ210、ピストン230、ロッド250、ロッドガイド270、及び複数の粒状体290を備えている。
シリンダ210は両端部が開口した筒状である。シリンダ210の内径は31mmである。ピストン230は中央部230Aと両端部230Bとを有している。中央部230Aは、円柱形状であり、外径が20mmである。つまり、中央部230Aはシリンダ210の内径よりも小さい。両端部230Bは中央部230Aの両端面を底面にして外側へ向けて外径が徐々に小さくなる円錐台形状である。ピストン230はシリンダ210の内周面との間に隙間が形成されている。ピストン230は、中心軸方向の長さL2が30mmである。ピストン230はシリンダ210の中心軸方向に往復移動する。
実施形態3のダンパは、図11に示すように、シリンダ210、ピストン230、ロッド250、ロッドガイド270、及び複数の粒状体290を備えている。
シリンダ210は両端部が開口した筒状である。シリンダ210の内径は31mmである。ピストン230は中央部230Aと両端部230Bとを有している。中央部230Aは、円柱形状であり、外径が20mmである。つまり、中央部230Aはシリンダ210の内径よりも小さい。両端部230Bは中央部230Aの両端面を底面にして外側へ向けて外径が徐々に小さくなる円錐台形状である。ピストン230はシリンダ210の内周面との間に隙間が形成されている。ピストン230は、中心軸方向の長さL2が30mmである。ピストン230はシリンダ210の中心軸方向に往復移動する。
ロッド250は、円柱状であり、外径が4mmである。ロッド250は、ピストン230の両端部230Bの先端に連続し、ピストン230の両方向に伸びている。ロッド250は、シリンダ210の中心軸方向に伸びてシリンダ210の両端部の開口端部211側から外部に突出している。ロッドガイド270はシリンダ210の両端部の開口端部211に固定されている。各ロッドガイド270は、中心軸上にロッド250の外径より僅かに大きい内径である貫通孔270Aを貫設している。貫通孔270Aは、ロッドガイド270がシリンダ210の両端部の開口端部211に固定された状態で、シリンダ210の中心軸方向に貫通している。各ロッドガイド270は貫通孔270Aにロッド250を往復移動自在に挿通している。このダンパは、シリンダ210の両端部の開口端部211に挿入されて固定された各ロッドガイド270の内側面同士の間隔L1が60mmである。
複数の粒状体290は、図12に示すように、デュロメータタイプA硬度が60°であるシリコーンゴム製の弾性体であり、粒径3mmの球体内に微粒子291を含有している。このダンパはピストン230がシリンダ210の中心軸方向に往復移動する際に粒状体290が隙間を通過して移動する。
以下に示す4種類の粒状体290(シリコーンゴム製であり、粒径が3mmの球体)を別々にダンパのシリンダ210内に充填率70%で充填した4種類のダンパを振幅±4mm、加振周波数3Hzで振動させた際のストローク変位量と減衰力との関係を図13に示す。
粒状体A:粒径が3μmの球形状の微粒子291Aを含有したもの
粒状体B:粒径が6μmの球形状の微粒子291Bを含有したもの
粒状体C:粒径が略3μmであって表面に凹凸状の突起を持った金平糖形状の微粒子291Cを含有したもの
粒状体D:微粒子291を含有していないもの(比較例)
粒状体A:粒径が3μmの球形状の微粒子291Aを含有したもの
粒状体B:粒径が6μmの球形状の微粒子291Bを含有したもの
粒状体C:粒径が略3μmであって表面に凹凸状の突起を持った金平糖形状の微粒子291Cを含有したもの
粒状体D:微粒子291を含有していないもの(比較例)
微粒子291を含有していない粒状体Dを充填したダンパの減衰力に比べて、微粒子291を含有した粒状体A〜Cを充填したダンパの減衰力が高い。また、粒状体290に含有する微粒子291は、粒径が小さいほど、ダンパの減衰力が高くなる。また、粒状体290に含有する微粒子291の形状は、球形状に比べて金平糖形状の方が、ダンパの減衰力が高くなる。
次に、ダンパのシリンダ210内に、以下に示す3種類の粒状体290(シリコーンゴム製であり、粒径が3μmの球体)を別々に充填率70%で充填した3種類のダンパを振幅±4mm、加振周波数3Hzで振動させた際のストローク変位量と減衰力との関係を図14に示す。
粒状体D:微粒子を含有していないもの(比較例)
粒状体E:粒状体290に対する微粒子291の体積比が15vol%であるもの
粒状体F:粒状体290に対する微粒子291の体積比が30vol%であるもの
粒状体D:微粒子を含有していないもの(比較例)
粒状体E:粒状体290に対する微粒子291の体積比が15vol%であるもの
粒状体F:粒状体290に対する微粒子291の体積比が30vol%であるもの
粒状体290に含有する微粒子291の体積比が高いほど、ダンパの減衰力が高くなる。つまり、粒状体290の硬度が高くなるほど、ダンパの減衰力が高くなる。
また、ダンパのシリンダ210内に微粒子291を含有していないシリコーンゴム製の粒状体290(粒径3mm)を充填率60%、65%、70%で充填した3種類のダンパを設置角(シリンダ210及びロッド250の中心軸の水平線に対する傾斜角)が0°と60°にして、±4mm、加振周波数1Hz、3Hz、5Hzの夫々で振動させた際のストローク変位量と減衰力との関係を図15に示す。粒状体290の充填率を65%〜70%にしたダンパは設置角の依存性がほとんどなくなる。
以上説明したように、実施形態3のダンパは、シリンダ210、ピストン230、ロッド250、ロッドガイド270、及び複数の粒状体290を備えている。シリンダ210は両端部が開口している。ピストン230はシリンダ210内に収納されてシリンダ210の中心軸方向に往復移動する。ロッド250はピストン230に連結されている。また、ロッド250はシリンダ210の中心軸方向に伸びてシリンダ210の両端部の開口端部211側から外部に突出している。ロッドガイド270はシリンダ210の両端部に固定されている。また、各ロッドガイド270は、シリンダ210の中心軸方向に貫通しており、ロッド250を往復移動自在に挿通した貫通孔270Aを有している。複数の粒状体290は弾性体である。これら粒状体290はシリンダ210内に充填されている。
このダンパは、ピストン230がシリンダ210の中心軸方向に往復移動する際、シリンダ210内に充填された複数の粒状体290が弾性変形して押しつぶされる。この際に生じる粒状体290同士の摩擦力と、粒状体290の分子間の摩擦力によって、このダンパは減衰力を発揮することができる。
したがって、実施形態3のダンパは弾性変形する粒状体290を利用して簡易な構造で減衰力を発揮することができる。
また、このダンパの粒状体290は球形状である。このダンパはピストン230がシリンダ210の中心軸方向に往復移動して複数の粒状体290が押しつぶされる際、複数の粒状体290に均一に力がかかる。このため、このダンパは複数の粒状体290が押しつぶされて生じる減衰力や反力の特性が常に略同一にすることができる。
また、このダンパは、シリコーンオイル等の液体をシリンダ210内に封入する代わりに粒状体290をシリンダ210内に充填している。このため、このダンパは液漏れの心配がない。
また、このダンパの粒状体290は微粒子291を含有している。これによって、粒状体290同士の摩擦力が向上するため、このダンパは減衰力を高めることができる。
また、このダンパはピストン230とシリンダ210の内周面との間に隙間が形成されている。また、このダンパはピストン230がシリンダ210の中心軸方向に往復移動する際に粒状体290が隙間を通過し移動する。このダンパは、粒状体290が隙間を通過するため、ピストン230を境にした一方の空間内に粒状体290が閉じ込められず、反力の発生を抑えることができる。このため、このダンパは減衰力を良好に発揮することができる。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態1〜3に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)実施形態1〜3では、粒状体がニトリルゴム、又はシリコーンゴムであったが、弾性変形するものであれば他の材料であってもよい。
(2)実施形態1〜3では、シリンダ内に充填する粒状体の粒径が一種類であったが、複数種類の粒径の粒状体をシリンダ内に充填してもよい。
(1)実施形態1〜3では、粒状体がニトリルゴム、又はシリコーンゴムであったが、弾性変形するものであれば他の材料であってもよい。
(2)実施形態1〜3では、シリンダ内に充填する粒状体の粒径が一種類であったが、複数種類の粒径の粒状体をシリンダ内に充填してもよい。
10,110,210…シリンダ、11,111,211…開口端部、13…閉鎖端部、30,130,230…ピストン、50,150,250…ロッド、70,170,270…ロッドガイド、70A…貫通孔、90,190,290…粒状体、291(291A,291B,291C)…微粒子、C1…第1室、C2…第2室
Claims (4)
- 少なくとも一方の端部が開口したシリンダと、
前記シリンダ内に収納されて前記シリンダの中心軸方向に往復移動するピストンと、
前記ピストンに連結され、前記シリンダの中心軸方向に伸びて前記シリンダの開口した開口端部側から外部に突出したロッドと、
前記開口端部に固定され、シリンダの中心軸方向に貫通しており、前記ロッドを往復移動自在に挿通した貫通孔を有したロッドガイドと、
球形状の弾性体であり、前記シリンダ内に充填された複数の粒状体と、
を備えていることを特徴とするダンパ。 - 前記粒状体は微粒子を含有していることを特徴とする請求項1記載のダンパ。
- 前記シリンダ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した有底であり、
前記ピストンは前記シリンダ内を前記開口端部側の第1室と前記閉鎖端部側の第2室とに区画しており、
前記第1室の前記粒状体の充填率が前記第2室の前記粒状体の充填率よりも低いことを特徴とする請求項1又は2記載のダンパ。 - 前記ピストンと前記シリンダの内周面との間に隙間が形成されており、
前記ピストンが前記シリンダの中心軸方向に往復移動する際に前記粒状体が前記隙間を通過して移動することを特徴とする請求項1又は2記載のダンパ。
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