JP3899710B2 - ダンパ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はピストンに加わる負荷に応じてピストンの動作特性（ダンパ特性）を制御するダンパ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ピストンの動作を制御するダンパ装置は、図６に示すような構造のものが一般的であった。すなわち、シリンダ１内にピストン２を配設し、ピストン２と連結した軸体の連係部材３は、シリンダ１の外部に突出して設けられている。また、オイル等の作動流体４をシリンダ１内に封入しており、シリンダ１とピストン２の間はシール部材５によりシールされている。また、ピストン２には、ピストン２の移動に伴って作動流体４の通過するオリフィス孔６が設置されており、一般的には金属材料等の剛体に形成されている。
【０００３】
上記構成において、連係部材３を介してピストン２に力がＡの方向に作用すると、ピストン２に設けたオリフィス孔６を通過して作動流体４は４ａ側から４ｂ側へ流れ、ピストン２はＡの方向に移動する。作動流体４がオリフィス孔６を流れる際の抵抗力によってピストン２はＡとは逆の方向への抵抗力を受け、動作速度はゆっくりとなる。これによりダンパ効果が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のダンパ装置では、オリフィス孔は剛体に設けられており、変形しないため、どの荷重においてもその面積は一定である。このため、ダンパ装置に作用する負荷に応じてオリフィス孔の面積を変化させ、ダンパ装置の動作特性を制御することはできなかった。
【０００５】
例えば、図７に示すラック昇降式の収納装置（例えば特開平９−２３８７５６号公報）のように、収納ラック７を引き降ろす際に収納ラック７がゆっくりと降下するようにダンパ装置８は作用する。しかし、収納装置では、収納物の重量が一定していないため、上記従来の技術として説明したような特性のダンパ装置８を用いた場合には、収納物の重量が重い時には収納ラックの降下速度が速くなり、危険に感じる恐れがあり、逆に収納物の重量が軽い場合には収納ラックの降下速度が遅く、じれったく感じたりするという課題があった。
【０００６】
また、上記のような収納装置に使用するような場合には、ダンパ効果は一方向に動作する時のみ必要であり、他方へ動作する際には不要である。このため、上記課題の解決に加え、一方向の動作にのみダンパ効果を発揮するダンパ装置を得る必要がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、円筒形状のシリンダと、前記シリンダ内に配したピストンと、前記シリンダ内に封入した作動流体と、前記ピストンの移動に伴って前記作動流体が流れるオリフィス孔を設けた弾性体とで構成され、前記弾性体を装着するための弾性体装着部を前記ピストンに設け、前記オリフィス孔は、ストレート部と上流側広がりのテーパ部とで構成し、前記弾性体は円柱形状とし、その外周の一部に凸部を設けたものである。
【０００８】
上記発明によれば、ピストンに力が作用すると作動流体の圧力が増加することから弾性体が変形し、その弾性体に設けたオリフィス孔の形状や面積も自動的に変化する。また、ピストンに加わる力が変化すれば、オリフィス孔の形状や面積も変化することになる。つまり、ピストンに作用する力に応じてオリフィス孔の面積、すなわちダンパ特性を変化させることができる。たとえば、ピストンに作用する力の大きさが変化しても、ピストンの動作速度を略一定に保つこともできる。
【０００９】
また、弾性体を装着する弾性体装着部はピストンに設けており、弾性体つまりオリフィス孔はピストンの移動とともに移動する構成であり、二重シリンダ構造などの複雑な構成を用いる必要がなく、ダンパ装置全体の構成を簡素化できる。また、オリフィス孔は、ストレート部と上流側広がりのテーパ部とで構成したものである。オリフィス孔の形状によっては、弾性体が加圧されオリフィス孔が変形する際に、過度に変形してオリフィス孔を閉塞してしまったり、弾性体が小刻みに伸縮を繰り返すびびり現象を生じたりすることがある。しかし、その発生部分に上流側広がりのテーパ部を設けることによりこれらの現象を回避し、正常に動作させることができる。また、オリフィス孔の最小面積部分をストレート孔で形成することにより、その孔の寸法精度を高めることが容易であり、特性にばらつきの少ないダンパ装置を得ることができる。さらに、弾性体は、円柱形状とし、その外周の一部に凸部を設けたものである。弾性体の外径はいかなる形状であってもよいが、円筒形状とすることにより、弾性体に均等に圧力が作用し、オリフィス孔も変形も均一になり、びびり現象などを発生する可能性が少なくなる。ただし、オリフィス孔にテーパ部を用いた場合などは特にその設置方向が重要となり、組み立て時に逆挿入した場合には、所定のダンパ特性を得ることはできない。このため、オリフィス孔の変形に影響しない程度の凸部を弾性体外周の一部に設けることにより、弾性体の装着方向を組み立て者は容易に判定することができる。また、逆挿入不可能な構成にすることも可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は請求項１に記載のように、円筒形状のシリンダと、前記シリンダ内に配したピストンと、前記シリンダ内に封入した作動流体と、前記ピストンの移動に伴って前記作動流体が流れるオリフィス孔を設けた弾性体とで構成され、前記弾性体を装着するための弾性体装着部を前記ピストンに設け、前記オリフィス孔は、ストレート部と上流側広がりのテーパ部とで構成し、前記弾性体は円柱形状とし、その外周の一部に凸部を設けたものである。
【００１１】
ピストンに力が作用すると作動流体の圧力が増加することから弾性体が変形し、その弾性体に設けたオリフィス孔の形状や面積も自動的に変化する。ピストンに加わる力が変れば、オリフィス孔の形状や面積も変化する。ダンパ装置の特性は主にオリフィス孔の形状や断面積に依存していることから、本発明のダンパ装置ではピストンに作用する力に応じてダンパ作用そのもの特性を変化させることができる。しかも構成は弾性体にオリフィス孔を設けるという非常に簡単なものであり、容易に上記効果を得ることができる。たとえば、ピストンに作用する力の大きさが変化しても、ピストンの動作速度を略一定に保つこともできる。
【００１２】
また、弾性体を装着する弾性体装着部はピストンに設けており、弾性体つまりオリフィス孔はピストンの移動とともに移動する構成であり、二重シリンダ構造などの複雑な構成を用いる必要がなく、ダンパ装置全体の構成を簡素化できる。また、オリフィス孔は、ストレート部と上流側広がりのテーパ部とで構成したものである。オリフィス孔の形状によっては、弾性体が加圧されオリフィス孔が変形する際に、過度に変形してオリフィス孔を閉塞してしまったり、弾性体が小刻みに伸縮を繰り返すびびり現象を生じたりすることがある。しかし、その発生部分に上流側広がりのテーパ部を設けることによりこれらの現象を回避し、正常に動作させることができる。また、オリフィス孔の最小面積部分をストレート孔で形成することにより、その孔の寸法精度を高めることが容易であり、特性にばらつきの少ないダンパ装置を得ることができる。さらに、弾性体は、円柱形状とし、その外周の一部に凸部を設けたものである。弾性体の外径はいかなる形状であってもよいが、円筒形状とすることにより、弾性体に均等に圧力が作用し、オリフィス孔も変形も均一になり、びびり現象などを発生する可能性が少なくなる。ただし、オリフィス孔にテーパ部を用いた場合などは特にその設置方向が重要となり、組み立て時に逆挿入した場合には、所定のダンパ特性を得ることはできない。このため、オリフィス孔の変形に影響しない程度の凸部を弾性体外周の一部に設けることにより、弾性体の装着方向を組み立て者は容易に判定することができる。また、逆挿入不可能な構成にすることも可能である。
【００２１】
また、請求項２のダンパ装置は、弾性体装着部は、弾性体に設けた凸部を避ける段付形状としたものである。弾性体に設けた凸部が弾性体装着部に接触したり、あるいはそれによって変形することを防止し、その変形等によってダンパ特性も変化することを防止する。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２４】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１のダンパ装置の断面図、図２（ａ）は同ダンパ装置部分拡大断面図、図２（ｂ）は同ダンパ装置の弾性体装着部周辺の拡大断面斜視図である。
【００２５】
図１、図２において、円筒状のシリンダ１の内部には、そのシリンダ１の内側に沿って動く樹脂や金属等の剛体からなるピストン２があり、ピストン２にはシリンダ１の一部を貫通した軸体である連係部材３が連結してある。シリンダ１内にはオイル等の作動流体４が封入されており、ＯリングやＸリング等のシール部材５はシリンダ１の内面とピストン２の外面との隙間をシールしている。なお、ピストン２の両側の作動流体４は４ａ（上流側）、４ｂ（下流側）としている。シール部材５は、シール部材設置部９に設置しており、シール部材設置部９はシール部材５の内周方向とは接触しない構成としている。また、ピストン２に設けた弾性体装着部１０にはゴム等の弾性体１１が装着してあり、この弾性体１１を貫通してオリフィス孔１２が設けられている。また、ピストン２に弾性体１１の脱落を防止する保持部材１３を設置している。また、シール部材設置部９と連通したシール部流路１４をピストン２に設けている。また、弾性体装着部１０にもオリフィス孔１２と連通して作動流体４を通過させるための装着部流路１５を形成しており、弾性体１１と接する装着部流路１５入り口側には角アール１６を設けている。また、弾性体装着部１０は、弾性体１１が少なくともオリフィス孔１２の軸方向に遊びを有する構成としている。なお、遊びとは、弾性体１１がわずかに移動できる程度のすき間Ｘのことである。また、弾性体装着部１０は、弾性体１１の外径よりも大きい形状であり、弾性体装着部１０の内側面には弾性体１１の外径と接する突起部１７を設けている。なお、突起部１７の形状や個数は特に限定するものではない。また、弾性体１１は略円柱形状としており、その外周の一部に凸部１８を設けている。なお、この凸部１８の形状や個数は特に限定するものではない。また、オリフィス孔１２は、ストレート部１９と上流側広がりのテーパ部２０とで構成されており、弾性体装着部１０はこの凸部１８を避けるように段付形状２１としている。
【００２６】
次に動作、作用について説明すると、図３（ａ）に示すように軸体である連係部材３をシリンダ１に押し込む力（Ｂの方向に作用する力）が加わると、その力は連係部材３を介してピストン２に加わり、作動流体４ａを圧縮する。弾性体１１に設けたオリフィス孔１２および装着部流路１５を通過して作動流体４は４ａ側から４ｂ側へ流れる。この流れに伴ってピストン２はＢの方向に移動するが、作動流体４がオリフィス孔１２を流れる際の抵抗力によってピストン２はＢと反対の方向への抵抗力を受け、動作速度はゆっくりとなる。これがダンパ効果である。なお、ピストン２の移動速度はオリフィス孔１２の形状や断面積などに依存する。
【００２７】
ピストン２により作動流体４ａが圧縮されると、弾性体１１にもこの作動流体４の圧力が作用する。このため、力が作用した時には、図３（ａ）に示すように弾性体１１は圧縮され、この弾性体１１に設けられているオリフィス孔１２の形状や面積も変化する。また、ピストン２に加わる力が変化すれば、弾性体１１に加わる圧力も変化することから、荷重に応じてオリフィス孔１２の面積を自動的に変化することができ、ダンパ特性も自動的に荷重に応じて変化させることがでいる。
【００２８】
この構成では、ピストン２に作用する力が増加すれば、弾性体１１の圧縮量つまりオリフィス孔１２の変形量も増加し、オリフィス孔１２の断面積は減少する傾向にある。つまり、ダンパの特性を示すダンパ負荷（ピストンに作用する力）とピストン２の動作速度との関係は、一般の剛体に設けた固定オリフィスでは図４のＤのような関係であるのに対して、本開発のダンパ装置ではＥの方向に移動した特性が得られる。したがって、負荷が大きくなった場合でもピストンの移動速度を抑えるように作用し、ピストン２の動作速度を一定の安全な速度以下に安定して保つことができる。
【００２９】
なお、図４のＥに示したようなダンパ装置の特性は、弾性体１１の変形特性やオリフィス孔１２の形状、断面積等のさまざまな要素によって決まるため、条件の変更により任意の特性を得ることができる。例えば、図４のＦに示すような特性、つまりある値以上の負荷であれば、負荷が変動してもピストンの移動速度を略一定に保つことも可能である。
【００３０】
また、保持部材１３は、弾性体１１がピストン２から脱落することを防止するものである。ピストン２と保持部材１３は一体で形成することも可能であるが、本発明では保持部材１３とピストン２とは分割して設けており、図５に示すように弾性体１１を弾性体装着部１０に挿入した後に保持部材１３を取付けるものである。図５に示す方向に弾性体１１を挿入する構成であるため、弾性体１１の径方向の位置決めを正確に行うことができる。本ダンパ装置では弾性体１１の位置決めがダンパ特性に与える影響は大きく、精度ある位置決めが必要である。突起部１７は、弾性体１１の外形と接するように設けており、図の方向に弾性体１１を挿入するとこにより、常に一定の位置に弾性体１１を装着することができる。ピストン２と保持部材１３を一体で形成した場合にはこのような状態での装着は不可能であり、ピストン２と保持部材１３を分割して設けることにより、安定したダンパ特性を得ることができる。また、保持部材１３の形状は任意であることから、弾性体１１の抜け防止にも優れている。さらに、図５のように保持部材１３はその係合片１３ａをピストンの溝部２ａはスライド嵌入ピンにワンタッチで装着可能とした場合には、容易に組み立てることができる
また、シール部材設置部９はシール部材５の内面とは接触しない構成としている。このため、図３（ａ）に示すように、ダンパ装置に力が作用し、作動流体４の内圧が上昇した際に、シール部材５の内側にも作動流体４の圧力が作用する。この力によってシール部材５はシリンダ２の内面に押し付けられるため、シール部材５が摩耗してもそのシール性能が低下することを防止できる。また、高荷重が作用すれば、作動流体４の圧力も高まり、シール部材５がシリンダ内面に押し付けられる力も増加するため、高負荷時におけるシール性を容易に確保することができる。
【００３１】
また、シール部材設置部９と連通して設けたシール部流路１４は、シール部材５によって、ダンパ作用を成すピストン２の正動時には作動流体４は通過せず、正動時と逆方向に動作するピストン２の逆動時には作動流体４が通過するバイパス流路２２となる。正動時には図３（ａ）のように、ピストン２は図の左側へ押されるため、シール部材５はシール部材設置部９の右端面に押し付けられる。このため、シール部流路１４は袋小路のようになり作動流体４は流れない。一方、逆動時には、図３（ｂ）のように、ピストン２は右側に移動するため、シール部材５はシール部材設置部９の左端面に押し付けられる。すると、シール部流路１４と作動流体４ｂ側のシリンダ１とピストン２との隙間とは連通され、４ｂから４ａに流れる流路が形成され、これがバイパス流路２２となる。オリフィス孔１２の変形は、作用する圧力や部材の形状のなどによって決まるため正動時と逆動時で異なる挙動を示し、従来の固定オリフィス孔の場合と異なり、正動時と逆動時で異なるダンパ特性を示す。このため、逆動時にはオリフィス孔１２が閉塞したり、弾性体１１が小刻みに伸縮を繰り返すびびり現象などの異常現象を発生し、正常に動作しない可能性がある。そこで、ダンパ作用を成すピストン２の正動時には作動流体は通過せず、逆動時には作動流体が通過するバイパス流路２２を設けることにより、正動時には正常なダンパ作用が得られ、かつ逆動時に上記異常現象などによりダンパが正常に動作しないことを防止できる。また、十分な大きさのバイパス流路２２を設けることにより、逆流時にはダンパ作用を成さず、一方向の動作に対してのみ作用するダンパ装置を得ることができる。
【００３２】
また、弾性体装着部１０は、弾性体１１が少なくともオリフィス孔１２の軸方向に遊びＸを有する構成であり、正動時には図３（ａ）のように弾性体１１は弾性体装着部１０の右側に押し付けられるため、弾性体１１の正面１１ａと保持部材１３は接触しておらず、弾性体１１の正面１１ａの全面に作動流体４の圧力が作用する。さらに、弾性体装着部１０は弾性体の外形よりも大きい形状であることから、弾性体の側面１１ｂも作動流体は接しており、弾性体１１の側面１１ｂの全体に作動流体４の圧力が作用する。したがって、作動流体４の圧力は常に弾性体１１の正面１１ａおよび側面１１ｂから作用し、弾性体１１およびオリフィス孔１２の変形状態が常に一定となり、安定したダンパ特性を得ることができる。また、弾性体１１のまわりに空間が存在するため、弾性体１１の外径や弾性体装着部１０の多少の寸法誤差はダンパ特性に影響を与えない。また、弾性体装着部１０の内側面には弾性体１１の外形と接する突起部１７を設けており、弾性体１１の径方向の位置決めを行うものであるが、突起部１７は突起形状であるため、弾性体１１との接触面積は小さく、弾性体１１の側面１１ｂに作用する圧力にほとんど影響を与えない。
【００３３】
また、弾性体１１は、装着部流路１５の入り口側と接触するため、圧力が作用した際に、弾性体１１に亀裂等の損傷が生じる恐れがある。特に、入り口部が角張っている場合には、破損しやすい。この損傷により、ダンパ特性は影響を受け、またダンパの破損につながる恐れもある。装着部流路１５の入り口側に設けた角アール１６は、弾性体１１に大きなせん断応力が作用することを抑制し、破損の発生を防止し、特性変動を抑え、耐久性の高いダンパ装置を得ることができる。また、角アール１６の大きさが変わると、オリフィス孔１２の変形特性も変化することから、角アール１６を設けることによりダンパ特性変更を行うことができる。しかし、角アール１６が小さすぎると、充分な効果が得られず、弾性体１１に破損を与える恐れがあるので、角アール１４は、０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上であることがが望ましい。
【００３４】
また、オリフィス孔１２の形状によっては、弾性体１１が加圧されオリフィス孔１２が変形する際に、過度に変形してオリフィス孔１２を閉塞してしまったり、弾性体１１が小刻みに伸縮を繰り返すびびり現象を生じたりすることがある。しかし、その発生部分に上流側広がりのテーパ部２０を設けることによりこれらの現象を回避し、正常に動作させることができる。オリフィス孔１２は、ストレート部１９と上流側広がりのテーパ部２０とで構成したものであり、びびり現象の発生しやすいオリフィス孔１２の入り口部に上流側広がりのテーパ部２０を設けることにより、これら異常現象を防止するとができる。また、オリフィス孔１２の最小面積部分をストレート部１９で形成することにより、その孔の寸法精度を高めることが容易となり、特性にばらつきの少ないダンパ装置を得ることができる。
【００３５】
また、弾性体１１は、略円柱形状とし、その外周の一部に凸部１８を設けたものである。弾性体１１の外径はいかなる形状であってもよいが、本発明では円柱形状としている。円柱形状の場合には外周方向から均等な圧力が作用するため、オリフィス孔１２も均等に変形し、びびり現象などが発生する可能性は少なくなる。なお、オリフィス孔１２にテーパ部を設けた場合などは特にその設置方向が重要となり、組み立て時に逆挿入した場合には、所定のダンパ特性を得ることはできない。このため、オリフィス孔１２の変形に影響しない程度の凸部１８を弾性体外周の一部に設けることにより、弾性体１２の装着方向を組み立て者は容易に判定することができる。また、逆挿入不可能な構成にすることも可能である。
【００３６】
また、弾性体装着部１０は、段付形状２１としたものであり、弾性体に設けた凸部１８が弾性体装着部１０に接触したり、あるいはそれによって弾性体１１が変形することを防止でき、その変形等によってダンパ特性に影響を与えることはない。
【００３７】
また、シリンダ１内径とピストン２外形との隙間は直径で０．６ｍｍ以下としたものである。シリンダ１とピストン２との隙間にシール部材５がかみ込む恐れがあり、大きな隙間のあることは望ましくない。特に、シール部材５の内側からも作動流体４の圧力が作用する構成である場合には、シール部材５のかみ込みの可能性は高まる。シリンダ内径とピストン外形との隙間は直径で０．６ｍｍ以下とすることにより、かみ込みの発生を防止し、ダンパ装置の耐久性と安全性を向上することができる。
【００３８】
また、軸体である連係部材３はシリンダ１の内外に出入りする構成であるため、その出入りする連係部材３の体積分の逃げ場所が必要であり、一般には空気層２３をシリンダ２内に設ける場合が多い。ダンパの設置方向によってはこの空気がオリフィス孔に噛み込む恐れがあり、その場合はダンパ作用が得られないため、空気の噛み込まない条件で使用する必要がある。また、シリンダ内の作動流体４と空気層２３を隔離する空気層隔離手段を用いた場合には、どの設置方向で使用することも可能となる。また、独立発泡ゴムなどのアキュムレーターを上記空気層２３の代わりに封入した場合にも同様である。
【００３９】
なお、シリンダ１内面とピストン２外面とのシールやシリンダ１と係合部材３とのシールにはＯリングやＸリング等のシール部材５を用いたが、ピストンシールやＶパッキン等の他のシール手段であってもよい。
【００４０】
また、この例では、ピストン２が直線上を移動する形態のダンパ装置についての例を示したが回転軸の回動に対して抵抗力を作用するロータリー式のダンパ装置であってもかまわないし、それ以外の軌道であってもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、弾性体にオリフィス孔を形成したものであり、可動体に作用する力に応じてオリフィス孔の形状や面積が自動的に変化し、ダンパ特性そのものを変化させることができる。たとえば、荷重が変化しても略一定の速度で動作するダンパ装置を得ることも可能である。また、弾性体を装着する弾性体装着部はピストンに設けており、弾性体つまりオリフィス孔はピストンの移動とともに移動する構成であり、二重シリンダ構造などの複雑な構成を用いる必要がなく、ダンパ装置全体の構成を簡素化できる。
【００４８】
また、オリフィス孔は、ストレート部と上流側広がりのテーパ部とで構成した場合には、オリフィス孔が変形する際に、過度に変形してオリフィス孔を閉塞してしまったり、弾性体が小刻みに伸縮を繰り返すびびり現象を生じたりすることを防止し、ダンパ装置を正常に動作させることができる。また、オリフィス孔の最小面積部分をストレート孔で形成することにより、その孔の寸法精度を高めることが容易であり、特性にばらつきの少ないダンパ装置を得ることができる。
【００４９】
また、弾性体は円柱形状とし、その外周の一部に凸部を設けた場合には、円筒形状とすることにより、弾性体に均等に圧力が作用し、オリフィス孔も変形も均一になり、びびり現象などを発生する可能性が少なくなる。オリフィス孔の変形に影響しない程度の凸部を弾性体外周の一部に設けることにより、弾性体の装着方向を組み立て者は容易に判定することができる。また、逆挿入不可能な構成にすることも可能である。
【００５０】
また、弾性体装着部は、弾性体に設けた凸部を避ける段付形状とした場合には、弾性体に設けた凸部が弾性体装着部に接触したり、あるいはそれによって変形することを防止し、その変形等によってダンパ特性も変化することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のダンパ装置の断面図
【図２】（ａ）同ダンパ装置の部分拡大断面図
（ｂ）同ダンパ装置の弾性体装着部周辺の拡大断面斜視図
【図３】（ａ）同ダンパ装置の正動時の状態を示す部分拡大断面図
（ｂ）同ダンパ装置の逆動時の状態を示す部分拡大断面図
【図４】同ダンパ装置の負荷とピストンの動作速度の関係を表す特性図
【図５】同ダンパ装置のピストン、弾性体、保持部材の分解状態を示す斜視図
【図６】従来のダンパ装置の概略図
【図７】ダンパ装置の使用例を示す装置の概略図
【符号の説明】
１ シリンダ
２ ピストン
３ 連係手段
４ 作動流体
９ シール部材設置部
１０ 弾性体装着部
１１ 弾性体
１２ オリフィス孔
１３ 保持部材
１４ シール部流路
１５ 装着部流路
１６ 角アール
１７ 突起部
１８ 凸部
１９ ストレート部
２０ 上流側広がりのテーパ部
２１ 段付形状
【発明の属する技術分野】
本発明はピストンに加わる負荷に応じてピストンの動作特性（ダンパ特性）を制御するダンパ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ピストンの動作を制御するダンパ装置は、図６に示すような構造のものが一般的であった。すなわち、シリンダ１内にピストン２を配設し、ピストン２と連結した軸体の連係部材３は、シリンダ１の外部に突出して設けられている。また、オイル等の作動流体４をシリンダ１内に封入しており、シリンダ１とピストン２の間はシール部材５によりシールされている。また、ピストン２には、ピストン２の移動に伴って作動流体４の通過するオリフィス孔６が設置されており、一般的には金属材料等の剛体に形成されている。
【０００３】
上記構成において、連係部材３を介してピストン２に力がＡの方向に作用すると、ピストン２に設けたオリフィス孔６を通過して作動流体４は４ａ側から４ｂ側へ流れ、ピストン２はＡの方向に移動する。作動流体４がオリフィス孔６を流れる際の抵抗力によってピストン２はＡとは逆の方向への抵抗力を受け、動作速度はゆっくりとなる。これによりダンパ効果が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のダンパ装置では、オリフィス孔は剛体に設けられており、変形しないため、どの荷重においてもその面積は一定である。このため、ダンパ装置に作用する負荷に応じてオリフィス孔の面積を変化させ、ダンパ装置の動作特性を制御することはできなかった。
【０００５】
例えば、図７に示すラック昇降式の収納装置（例えば特開平９−２３８７５６号公報）のように、収納ラック７を引き降ろす際に収納ラック７がゆっくりと降下するようにダンパ装置８は作用する。しかし、収納装置では、収納物の重量が一定していないため、上記従来の技術として説明したような特性のダンパ装置８を用いた場合には、収納物の重量が重い時には収納ラックの降下速度が速くなり、危険に感じる恐れがあり、逆に収納物の重量が軽い場合には収納ラックの降下速度が遅く、じれったく感じたりするという課題があった。
【０００６】
また、上記のような収納装置に使用するような場合には、ダンパ効果は一方向に動作する時のみ必要であり、他方へ動作する際には不要である。このため、上記課題の解決に加え、一方向の動作にのみダンパ効果を発揮するダンパ装置を得る必要がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、円筒形状のシリンダと、前記シリンダ内に配したピストンと、前記シリンダ内に封入した作動流体と、前記ピストンの移動に伴って前記作動流体が流れるオリフィス孔を設けた弾性体とで構成され、前記弾性体を装着するための弾性体装着部を前記ピストンに設け、前記オリフィス孔は、ストレート部と上流側広がりのテーパ部とで構成し、前記弾性体は円柱形状とし、その外周の一部に凸部を設けたものである。
【０００８】
上記発明によれば、ピストンに力が作用すると作動流体の圧力が増加することから弾性体が変形し、その弾性体に設けたオリフィス孔の形状や面積も自動的に変化する。また、ピストンに加わる力が変化すれば、オリフィス孔の形状や面積も変化することになる。つまり、ピストンに作用する力に応じてオリフィス孔の面積、すなわちダンパ特性を変化させることができる。たとえば、ピストンに作用する力の大きさが変化しても、ピストンの動作速度を略一定に保つこともできる。
【０００９】
また、弾性体を装着する弾性体装着部はピストンに設けており、弾性体つまりオリフィス孔はピストンの移動とともに移動する構成であり、二重シリンダ構造などの複雑な構成を用いる必要がなく、ダンパ装置全体の構成を簡素化できる。また、オリフィス孔は、ストレート部と上流側広がりのテーパ部とで構成したものである。オリフィス孔の形状によっては、弾性体が加圧されオリフィス孔が変形する際に、過度に変形してオリフィス孔を閉塞してしまったり、弾性体が小刻みに伸縮を繰り返すびびり現象を生じたりすることがある。しかし、その発生部分に上流側広がりのテーパ部を設けることによりこれらの現象を回避し、正常に動作させることができる。また、オリフィス孔の最小面積部分をストレート孔で形成することにより、その孔の寸法精度を高めることが容易であり、特性にばらつきの少ないダンパ装置を得ることができる。さらに、弾性体は、円柱形状とし、その外周の一部に凸部を設けたものである。弾性体の外径はいかなる形状であってもよいが、円筒形状とすることにより、弾性体に均等に圧力が作用し、オリフィス孔も変形も均一になり、びびり現象などを発生する可能性が少なくなる。ただし、オリフィス孔にテーパ部を用いた場合などは特にその設置方向が重要となり、組み立て時に逆挿入した場合には、所定のダンパ特性を得ることはできない。このため、オリフィス孔の変形に影響しない程度の凸部を弾性体外周の一部に設けることにより、弾性体の装着方向を組み立て者は容易に判定することができる。また、逆挿入不可能な構成にすることも可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は請求項１に記載のように、円筒形状のシリンダと、前記シリンダ内に配したピストンと、前記シリンダ内に封入した作動流体と、前記ピストンの移動に伴って前記作動流体が流れるオリフィス孔を設けた弾性体とで構成され、前記弾性体を装着するための弾性体装着部を前記ピストンに設け、前記オリフィス孔は、ストレート部と上流側広がりのテーパ部とで構成し、前記弾性体は円柱形状とし、その外周の一部に凸部を設けたものである。
【００１１】
ピストンに力が作用すると作動流体の圧力が増加することから弾性体が変形し、その弾性体に設けたオリフィス孔の形状や面積も自動的に変化する。ピストンに加わる力が変れば、オリフィス孔の形状や面積も変化する。ダンパ装置の特性は主にオリフィス孔の形状や断面積に依存していることから、本発明のダンパ装置ではピストンに作用する力に応じてダンパ作用そのもの特性を変化させることができる。しかも構成は弾性体にオリフィス孔を設けるという非常に簡単なものであり、容易に上記効果を得ることができる。たとえば、ピストンに作用する力の大きさが変化しても、ピストンの動作速度を略一定に保つこともできる。
【００１２】
また、弾性体を装着する弾性体装着部はピストンに設けており、弾性体つまりオリフィス孔はピストンの移動とともに移動する構成であり、二重シリンダ構造などの複雑な構成を用いる必要がなく、ダンパ装置全体の構成を簡素化できる。また、オリフィス孔は、ストレート部と上流側広がりのテーパ部とで構成したものである。オリフィス孔の形状によっては、弾性体が加圧されオリフィス孔が変形する際に、過度に変形してオリフィス孔を閉塞してしまったり、弾性体が小刻みに伸縮を繰り返すびびり現象を生じたりすることがある。しかし、その発生部分に上流側広がりのテーパ部を設けることによりこれらの現象を回避し、正常に動作させることができる。また、オリフィス孔の最小面積部分をストレート孔で形成することにより、その孔の寸法精度を高めることが容易であり、特性にばらつきの少ないダンパ装置を得ることができる。さらに、弾性体は、円柱形状とし、その外周の一部に凸部を設けたものである。弾性体の外径はいかなる形状であってもよいが、円筒形状とすることにより、弾性体に均等に圧力が作用し、オリフィス孔も変形も均一になり、びびり現象などを発生する可能性が少なくなる。ただし、オリフィス孔にテーパ部を用いた場合などは特にその設置方向が重要となり、組み立て時に逆挿入した場合には、所定のダンパ特性を得ることはできない。このため、オリフィス孔の変形に影響しない程度の凸部を弾性体外周の一部に設けることにより、弾性体の装着方向を組み立て者は容易に判定することができる。また、逆挿入不可能な構成にすることも可能である。
【００２１】
また、請求項２のダンパ装置は、弾性体装着部は、弾性体に設けた凸部を避ける段付形状としたものである。弾性体に設けた凸部が弾性体装着部に接触したり、あるいはそれによって変形することを防止し、その変形等によってダンパ特性も変化することを防止する。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２４】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１のダンパ装置の断面図、図２（ａ）は同ダンパ装置部分拡大断面図、図２（ｂ）は同ダンパ装置の弾性体装着部周辺の拡大断面斜視図である。
【００２５】
図１、図２において、円筒状のシリンダ１の内部には、そのシリンダ１の内側に沿って動く樹脂や金属等の剛体からなるピストン２があり、ピストン２にはシリンダ１の一部を貫通した軸体である連係部材３が連結してある。シリンダ１内にはオイル等の作動流体４が封入されており、ＯリングやＸリング等のシール部材５はシリンダ１の内面とピストン２の外面との隙間をシールしている。なお、ピストン２の両側の作動流体４は４ａ（上流側）、４ｂ（下流側）としている。シール部材５は、シール部材設置部９に設置しており、シール部材設置部９はシール部材５の内周方向とは接触しない構成としている。また、ピストン２に設けた弾性体装着部１０にはゴム等の弾性体１１が装着してあり、この弾性体１１を貫通してオリフィス孔１２が設けられている。また、ピストン２に弾性体１１の脱落を防止する保持部材１３を設置している。また、シール部材設置部９と連通したシール部流路１４をピストン２に設けている。また、弾性体装着部１０にもオリフィス孔１２と連通して作動流体４を通過させるための装着部流路１５を形成しており、弾性体１１と接する装着部流路１５入り口側には角アール１６を設けている。また、弾性体装着部１０は、弾性体１１が少なくともオリフィス孔１２の軸方向に遊びを有する構成としている。なお、遊びとは、弾性体１１がわずかに移動できる程度のすき間Ｘのことである。また、弾性体装着部１０は、弾性体１１の外径よりも大きい形状であり、弾性体装着部１０の内側面には弾性体１１の外径と接する突起部１７を設けている。なお、突起部１７の形状や個数は特に限定するものではない。また、弾性体１１は略円柱形状としており、その外周の一部に凸部１８を設けている。なお、この凸部１８の形状や個数は特に限定するものではない。また、オリフィス孔１２は、ストレート部１９と上流側広がりのテーパ部２０とで構成されており、弾性体装着部１０はこの凸部１８を避けるように段付形状２１としている。
【００２６】
次に動作、作用について説明すると、図３（ａ）に示すように軸体である連係部材３をシリンダ１に押し込む力（Ｂの方向に作用する力）が加わると、その力は連係部材３を介してピストン２に加わり、作動流体４ａを圧縮する。弾性体１１に設けたオリフィス孔１２および装着部流路１５を通過して作動流体４は４ａ側から４ｂ側へ流れる。この流れに伴ってピストン２はＢの方向に移動するが、作動流体４がオリフィス孔１２を流れる際の抵抗力によってピストン２はＢと反対の方向への抵抗力を受け、動作速度はゆっくりとなる。これがダンパ効果である。なお、ピストン２の移動速度はオリフィス孔１２の形状や断面積などに依存する。
【００２７】
ピストン２により作動流体４ａが圧縮されると、弾性体１１にもこの作動流体４の圧力が作用する。このため、力が作用した時には、図３（ａ）に示すように弾性体１１は圧縮され、この弾性体１１に設けられているオリフィス孔１２の形状や面積も変化する。また、ピストン２に加わる力が変化すれば、弾性体１１に加わる圧力も変化することから、荷重に応じてオリフィス孔１２の面積を自動的に変化することができ、ダンパ特性も自動的に荷重に応じて変化させることがでいる。
【００２８】
この構成では、ピストン２に作用する力が増加すれば、弾性体１１の圧縮量つまりオリフィス孔１２の変形量も増加し、オリフィス孔１２の断面積は減少する傾向にある。つまり、ダンパの特性を示すダンパ負荷（ピストンに作用する力）とピストン２の動作速度との関係は、一般の剛体に設けた固定オリフィスでは図４のＤのような関係であるのに対して、本開発のダンパ装置ではＥの方向に移動した特性が得られる。したがって、負荷が大きくなった場合でもピストンの移動速度を抑えるように作用し、ピストン２の動作速度を一定の安全な速度以下に安定して保つことができる。
【００２９】
なお、図４のＥに示したようなダンパ装置の特性は、弾性体１１の変形特性やオリフィス孔１２の形状、断面積等のさまざまな要素によって決まるため、条件の変更により任意の特性を得ることができる。例えば、図４のＦに示すような特性、つまりある値以上の負荷であれば、負荷が変動してもピストンの移動速度を略一定に保つことも可能である。
【００３０】
また、保持部材１３は、弾性体１１がピストン２から脱落することを防止するものである。ピストン２と保持部材１３は一体で形成することも可能であるが、本発明では保持部材１３とピストン２とは分割して設けており、図５に示すように弾性体１１を弾性体装着部１０に挿入した後に保持部材１３を取付けるものである。図５に示す方向に弾性体１１を挿入する構成であるため、弾性体１１の径方向の位置決めを正確に行うことができる。本ダンパ装置では弾性体１１の位置決めがダンパ特性に与える影響は大きく、精度ある位置決めが必要である。突起部１７は、弾性体１１の外形と接するように設けており、図の方向に弾性体１１を挿入するとこにより、常に一定の位置に弾性体１１を装着することができる。ピストン２と保持部材１３を一体で形成した場合にはこのような状態での装着は不可能であり、ピストン２と保持部材１３を分割して設けることにより、安定したダンパ特性を得ることができる。また、保持部材１３の形状は任意であることから、弾性体１１の抜け防止にも優れている。さらに、図５のように保持部材１３はその係合片１３ａをピストンの溝部２ａはスライド嵌入ピンにワンタッチで装着可能とした場合には、容易に組み立てることができる
また、シール部材設置部９はシール部材５の内面とは接触しない構成としている。このため、図３（ａ）に示すように、ダンパ装置に力が作用し、作動流体４の内圧が上昇した際に、シール部材５の内側にも作動流体４の圧力が作用する。この力によってシール部材５はシリンダ２の内面に押し付けられるため、シール部材５が摩耗してもそのシール性能が低下することを防止できる。また、高荷重が作用すれば、作動流体４の圧力も高まり、シール部材５がシリンダ内面に押し付けられる力も増加するため、高負荷時におけるシール性を容易に確保することができる。
【００３１】
また、シール部材設置部９と連通して設けたシール部流路１４は、シール部材５によって、ダンパ作用を成すピストン２の正動時には作動流体４は通過せず、正動時と逆方向に動作するピストン２の逆動時には作動流体４が通過するバイパス流路２２となる。正動時には図３（ａ）のように、ピストン２は図の左側へ押されるため、シール部材５はシール部材設置部９の右端面に押し付けられる。このため、シール部流路１４は袋小路のようになり作動流体４は流れない。一方、逆動時には、図３（ｂ）のように、ピストン２は右側に移動するため、シール部材５はシール部材設置部９の左端面に押し付けられる。すると、シール部流路１４と作動流体４ｂ側のシリンダ１とピストン２との隙間とは連通され、４ｂから４ａに流れる流路が形成され、これがバイパス流路２２となる。オリフィス孔１２の変形は、作用する圧力や部材の形状のなどによって決まるため正動時と逆動時で異なる挙動を示し、従来の固定オリフィス孔の場合と異なり、正動時と逆動時で異なるダンパ特性を示す。このため、逆動時にはオリフィス孔１２が閉塞したり、弾性体１１が小刻みに伸縮を繰り返すびびり現象などの異常現象を発生し、正常に動作しない可能性がある。そこで、ダンパ作用を成すピストン２の正動時には作動流体は通過せず、逆動時には作動流体が通過するバイパス流路２２を設けることにより、正動時には正常なダンパ作用が得られ、かつ逆動時に上記異常現象などによりダンパが正常に動作しないことを防止できる。また、十分な大きさのバイパス流路２２を設けることにより、逆流時にはダンパ作用を成さず、一方向の動作に対してのみ作用するダンパ装置を得ることができる。
【００３２】
また、弾性体装着部１０は、弾性体１１が少なくともオリフィス孔１２の軸方向に遊びＸを有する構成であり、正動時には図３（ａ）のように弾性体１１は弾性体装着部１０の右側に押し付けられるため、弾性体１１の正面１１ａと保持部材１３は接触しておらず、弾性体１１の正面１１ａの全面に作動流体４の圧力が作用する。さらに、弾性体装着部１０は弾性体の外形よりも大きい形状であることから、弾性体の側面１１ｂも作動流体は接しており、弾性体１１の側面１１ｂの全体に作動流体４の圧力が作用する。したがって、作動流体４の圧力は常に弾性体１１の正面１１ａおよび側面１１ｂから作用し、弾性体１１およびオリフィス孔１２の変形状態が常に一定となり、安定したダンパ特性を得ることができる。また、弾性体１１のまわりに空間が存在するため、弾性体１１の外径や弾性体装着部１０の多少の寸法誤差はダンパ特性に影響を与えない。また、弾性体装着部１０の内側面には弾性体１１の外形と接する突起部１７を設けており、弾性体１１の径方向の位置決めを行うものであるが、突起部１７は突起形状であるため、弾性体１１との接触面積は小さく、弾性体１１の側面１１ｂに作用する圧力にほとんど影響を与えない。
【００３３】
また、弾性体１１は、装着部流路１５の入り口側と接触するため、圧力が作用した際に、弾性体１１に亀裂等の損傷が生じる恐れがある。特に、入り口部が角張っている場合には、破損しやすい。この損傷により、ダンパ特性は影響を受け、またダンパの破損につながる恐れもある。装着部流路１５の入り口側に設けた角アール１６は、弾性体１１に大きなせん断応力が作用することを抑制し、破損の発生を防止し、特性変動を抑え、耐久性の高いダンパ装置を得ることができる。また、角アール１６の大きさが変わると、オリフィス孔１２の変形特性も変化することから、角アール１６を設けることによりダンパ特性変更を行うことができる。しかし、角アール１６が小さすぎると、充分な効果が得られず、弾性体１１に破損を与える恐れがあるので、角アール１４は、０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上であることがが望ましい。
【００３４】
また、オリフィス孔１２の形状によっては、弾性体１１が加圧されオリフィス孔１２が変形する際に、過度に変形してオリフィス孔１２を閉塞してしまったり、弾性体１１が小刻みに伸縮を繰り返すびびり現象を生じたりすることがある。しかし、その発生部分に上流側広がりのテーパ部２０を設けることによりこれらの現象を回避し、正常に動作させることができる。オリフィス孔１２は、ストレート部１９と上流側広がりのテーパ部２０とで構成したものであり、びびり現象の発生しやすいオリフィス孔１２の入り口部に上流側広がりのテーパ部２０を設けることにより、これら異常現象を防止するとができる。また、オリフィス孔１２の最小面積部分をストレート部１９で形成することにより、その孔の寸法精度を高めることが容易となり、特性にばらつきの少ないダンパ装置を得ることができる。
【００３５】
また、弾性体１１は、略円柱形状とし、その外周の一部に凸部１８を設けたものである。弾性体１１の外径はいかなる形状であってもよいが、本発明では円柱形状としている。円柱形状の場合には外周方向から均等な圧力が作用するため、オリフィス孔１２も均等に変形し、びびり現象などが発生する可能性は少なくなる。なお、オリフィス孔１２にテーパ部を設けた場合などは特にその設置方向が重要となり、組み立て時に逆挿入した場合には、所定のダンパ特性を得ることはできない。このため、オリフィス孔１２の変形に影響しない程度の凸部１８を弾性体外周の一部に設けることにより、弾性体１２の装着方向を組み立て者は容易に判定することができる。また、逆挿入不可能な構成にすることも可能である。
【００３６】
また、弾性体装着部１０は、段付形状２１としたものであり、弾性体に設けた凸部１８が弾性体装着部１０に接触したり、あるいはそれによって弾性体１１が変形することを防止でき、その変形等によってダンパ特性に影響を与えることはない。
【００３７】
また、シリンダ１内径とピストン２外形との隙間は直径で０．６ｍｍ以下としたものである。シリンダ１とピストン２との隙間にシール部材５がかみ込む恐れがあり、大きな隙間のあることは望ましくない。特に、シール部材５の内側からも作動流体４の圧力が作用する構成である場合には、シール部材５のかみ込みの可能性は高まる。シリンダ内径とピストン外形との隙間は直径で０．６ｍｍ以下とすることにより、かみ込みの発生を防止し、ダンパ装置の耐久性と安全性を向上することができる。
【００３８】
また、軸体である連係部材３はシリンダ１の内外に出入りする構成であるため、その出入りする連係部材３の体積分の逃げ場所が必要であり、一般には空気層２３をシリンダ２内に設ける場合が多い。ダンパの設置方向によってはこの空気がオリフィス孔に噛み込む恐れがあり、その場合はダンパ作用が得られないため、空気の噛み込まない条件で使用する必要がある。また、シリンダ内の作動流体４と空気層２３を隔離する空気層隔離手段を用いた場合には、どの設置方向で使用することも可能となる。また、独立発泡ゴムなどのアキュムレーターを上記空気層２３の代わりに封入した場合にも同様である。
【００３９】
なお、シリンダ１内面とピストン２外面とのシールやシリンダ１と係合部材３とのシールにはＯリングやＸリング等のシール部材５を用いたが、ピストンシールやＶパッキン等の他のシール手段であってもよい。
【００４０】
また、この例では、ピストン２が直線上を移動する形態のダンパ装置についての例を示したが回転軸の回動に対して抵抗力を作用するロータリー式のダンパ装置であってもかまわないし、それ以外の軌道であってもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、弾性体にオリフィス孔を形成したものであり、可動体に作用する力に応じてオリフィス孔の形状や面積が自動的に変化し、ダンパ特性そのものを変化させることができる。たとえば、荷重が変化しても略一定の速度で動作するダンパ装置を得ることも可能である。また、弾性体を装着する弾性体装着部はピストンに設けており、弾性体つまりオリフィス孔はピストンの移動とともに移動する構成であり、二重シリンダ構造などの複雑な構成を用いる必要がなく、ダンパ装置全体の構成を簡素化できる。
【００４８】
また、オリフィス孔は、ストレート部と上流側広がりのテーパ部とで構成した場合には、オリフィス孔が変形する際に、過度に変形してオリフィス孔を閉塞してしまったり、弾性体が小刻みに伸縮を繰り返すびびり現象を生じたりすることを防止し、ダンパ装置を正常に動作させることができる。また、オリフィス孔の最小面積部分をストレート孔で形成することにより、その孔の寸法精度を高めることが容易であり、特性にばらつきの少ないダンパ装置を得ることができる。
【００４９】
また、弾性体は円柱形状とし、その外周の一部に凸部を設けた場合には、円筒形状とすることにより、弾性体に均等に圧力が作用し、オリフィス孔も変形も均一になり、びびり現象などを発生する可能性が少なくなる。オリフィス孔の変形に影響しない程度の凸部を弾性体外周の一部に設けることにより、弾性体の装着方向を組み立て者は容易に判定することができる。また、逆挿入不可能な構成にすることも可能である。
【００５０】
また、弾性体装着部は、弾性体に設けた凸部を避ける段付形状とした場合には、弾性体に設けた凸部が弾性体装着部に接触したり、あるいはそれによって変形することを防止し、その変形等によってダンパ特性も変化することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のダンパ装置の断面図
【図２】（ａ）同ダンパ装置の部分拡大断面図
（ｂ）同ダンパ装置の弾性体装着部周辺の拡大断面斜視図
【図３】（ａ）同ダンパ装置の正動時の状態を示す部分拡大断面図
（ｂ）同ダンパ装置の逆動時の状態を示す部分拡大断面図
【図４】同ダンパ装置の負荷とピストンの動作速度の関係を表す特性図
【図５】同ダンパ装置のピストン、弾性体、保持部材の分解状態を示す斜視図
【図６】従来のダンパ装置の概略図
【図７】ダンパ装置の使用例を示す装置の概略図
【符号の説明】
１ シリンダ
２ ピストン
３ 連係手段
４ 作動流体
９ シール部材設置部
１０ 弾性体装着部
１１ 弾性体
１２ オリフィス孔
１３ 保持部材
１４ シール部流路
１５ 装着部流路
１６ 角アール
１７ 突起部
１８ 凸部
１９ ストレート部
２０ 上流側広がりのテーパ部
２１ 段付形状
Claims (2)
- 円筒形状のシリンダと、前記シリンダ内に配したピストンと、前記シリンダ内に封入した作動流体と、前記ピストンの移動に伴って前記作動流体が流れるオリフィス孔を設けた弾性体とで構成され、前記弾性体を装着するための弾性体装着部を前記ピストンに設け、前記オリフィス孔は、ストレート部と上流側広がりのテーパ部とで構成し、前記弾性体は円柱形状とし、その外周の一部に凸部を設けたダンパ装置。
- 弾性体装着部は、弾性体に設けた凸部を避ける段付形状とした請求項１記載のダンパ装置。
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