JP5126509B2

JP5126509B2 - 液圧緩衝器

Info

Publication number: JP5126509B2
Application number: JP2008093212A
Authority: JP
Inventors: 和晶柴原
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: JP2009243634A

Description

本発明は、鉄道車両、建物等の水平動を抑える水平動ダンパとして用いられる複筒式横置き液圧緩衝器に関する。

横置きの液圧緩衝器衝器では、取付姿勢が水平になっていることから、気体（空気）が抜けにくいという制約があり、空気を抜くための特別の工夫が必要になる。たとえば、特許文献１に記載のものでは、外筒内に同心に配置された内筒の両端部の上部側に空気抜き兼減衰力発生用オリフィスを設け、該内筒の両端部が嵌合される端板（前蓋、底板）の凹部内周面に前記オリフィスに通じる環状溝（環状通路）を形成し、前側端板の下部側に前記環状溝を内筒と外筒との間の環状のリザーバの下部側へ連通させる孔（連通孔）を設け、前記内筒内の油室（液室）の上部側隅部に滞留した空気を前記オリフィス、環状通路および連通孔を経てリザーバの下部側へ排出させるようにしている。

特開平１１−３４４０６８号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載の空気抜き機構によれば、オリフィス以外の周辺から環状通路に作動液が流入すると、該オリフィスの減衰力発生効果が失われるため、前記環状通路の両側を完全にシールする必要がある。この場合、環状通路の両側に２つのシール部材が配置されるため、該シール部材の設置スペース分、オリフィスを内筒の先端から離して設けなれければならず、これに伴って内筒内の液室の上部側隅部に滞留する空気が抜けにくい、という問題があった。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、オリフィスの減衰力発生効果を失わせることなく内筒内からリザーバへ円滑に気体を排出させることができるように、もって減衰性能の安定維持に大きく寄与する複筒式横置き液圧緩衝器を提供することにある。

上記課題を解決するため、第１の発明は、同心に配置した外筒および内筒の両端を端板により閉鎖して、両者の間を液体と気体を封入した環状のリザーバとして構成し、前記内筒の少なくとも一端部と前記端板との嵌合部の周りに、取付状態で上部側となる前記内筒内の液室の隅部に滞留した気体を前記リザーバへ逃がす環状通路および減衰力発生用オリフィスを配設した複筒式横置き液圧緩衝器において、前記環状通路の上方側部位は、前記内筒の端部における前記内筒の内周面の上方よりも上方側に設けられるとともに、前記内筒の端部の上方側部位と前記端板の嵌合部の凹部底とが対向した位置に設けた連通路によって前記液室の端部の上方に連通されており、前記オリフィスは、前記端板の常時液中なる部位に前記環状通路および前記リザーバに連通して配置されることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明と同様の複筒式横置き液圧緩衝器において、前記環状通路の上方側部位は、前記内筒の端部における前記内筒の内周面の上方よりも上方側に設けられるとともに、前記内筒の端部の上方側部位で、前記端板の嵌合部の凹部底であって前記内筒の端部とは対向した位置に配置した板状リングに設けた切欠によって前記液室の端部の上方に連通されており、前記オリフィスは、前記端板の常時液中となる部位に前記環状通路および前記リザーバに連通して配置されることを特徴とする。

第１の発明によれば、オリフィスの減衰力発生効果を失わせることなく内筒内からリザーバへ円滑に気体を排出させることができるので、減衰性能の安定維持に大きく寄与するものとなる。

また、第２の発明によれば、上記第１の発明の効果に加え、端板および内筒とは別体の板状リングに連通路としての切欠を設けるので、端板または内筒に切欠を形成する面倒な加工が不要になる利点がある。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１および２は、本発明の第１の実施形態としての複筒式横置き液圧緩衝器を示したものである。本液圧緩衝器は、鉄道車両用の台車ヨーダンパ（オイルダンパ）として供されるもので、同心に配置した外筒１および内筒２の両端を共通の端板３、４により閉鎖して、両者の間を環状のリザーバ５として構成している。なお、説明の便宜のため、以下では図中左側を前側、右側を後側としてそれぞれ記載する。本実施形態において、後側の端板４は、外筒１の後端を閉鎖する主蓋部材４ａと内筒２の後端を閉鎖する副蓋部材４ｂとの分割構造となっている。前側端板３と後側端板４を構成する副蓋部材４ｂには凹部６、７が設けられており、内筒２は、その両端部を各凹部６、７に底付きとなるまで嵌入させた状態で該前後端板３、４に嵌合支持されている。

内筒２には、ピストン８が摺動可能に配設されており、このピストン８に一端が連結されたピストンロッド９の他端部が、前側端板３を液密に挿通して外部へ延ばされている。内筒２内は、前記ピストン８によって２つの油室（液室）１０、１１に区画されており、両油室１０、１１には作動油（作動液）が封入されている。なお、この作動油はリザーバ５にも部分的に封入されている。ピストン８には、ピストンロッド９の縮み行程時、伸び行程時にそれぞれ減衰力を発生するリリーフ弁（調圧弁）１２、１３が配設されている。さらに、後側の端板４（副蓋部材４ｂ）には、後側の油室（反ロッド側油室）１１内の圧力に応じて開弁し該油室１１内の作動油をリザーバ５の下方側領域へ逃がす高圧リリーフ弁１４とリザーバ５から反ロッド側油室１１への作動油の流通のみを許容する逆止弁１５とが配設されている。

このような台車ヨーダンパ（液圧緩衝器）は、そのピストンロッド９の先端部に固設したブラケット１６と後側の端板４に固設したブラケット１７とを介して台車と車体との間に、図示のように横置き状態で取付けられる。したがって、以下では、図の上側を上方側または上部側、図の下側を下方側または下部側とそれぞれ呼ぶこととする。なお、ピストンロッド９側のブラケット１６には、ピストンロッド９の周りを覆う筒状カバー１８が取付けられている。

上記内筒２の両端部を受入れる前後端板３、４の凹部６、７の内周面には、内筒２の外周面との間に環状通路Ｓを形成する環状溝２０、２０´が設けられている。各環状溝２０、２０´は、対応する凹部６、７の底に近接して設けられている。また、各端板３、４の凹部６、７底の上方側隅部には、前記環状通路Ｓを内筒２の前側油室（ロッド側油室）１０、反ロッド側油室１１にそれぞれ連通する連通路Ｔを形成する切欠２１、２１´が設けられている。さらに、前側端板３の下方側部位には、環状通路Ｓを前記リザーバ５の下方側領域に連通する連通孔２２が設けられており、この連通孔２２の、リザーバ５側の開口端部には軸心部にオリフィス２３を有するプラグ部材２４が装着されている。一方、後側端板４の下方側部位には、環状通路Ｓをリザーバ５の下方側領域に連通するオリフィス２３´が設けられている。すなわち、内筒２内の各油室１０、１１の上方側領域とリザーバ５の下方側領域との間は、内筒２の端部と端板３、４との嵌合部の周りに配設した切欠２１、２１´（連通路Ｔ）、環状溝２０、２０´（環状通路Ｓ）およびオリフィス２３、２３´を通じて相互に連通されている。

また、内筒２の両端部を受入れる前後端板３、４の凹部６、７の内周面には、前記環状溝２０，２０´よりも開口側に位置して他の環状溝２５、２５´が形成されている。各環状溝２５、２５´には前後端板３、４の凹部６、７の内周面と内筒２の外周面との間（嵌合隙間）をシールするシール部材２６、２６´が装着されている。これにより、内筒２と前後端板３、４との嵌合隙間を通じてリザーバ５と環状通路Ｓとの間で流体移動が起こることが規制される。

以下、上記のように構成した第１の実施形態の作用を説明する。
本複筒式液圧緩衝器は、前記したように台車と車体との間にように横置きに取付けられており、台車と車体とが水平方向へ相対移動すると、ピストンロッド９が伸縮動作する。そして、ピストンロッド９の伸び行程時には、ピストン８に設けた一方の調圧弁１３を経てロッド側油室１０の作動油が反ロッド側油室１１へ流動し、これに応じて伸び側の減衰力が発生する。また、ロッド側油室１０内の作動油が、連通路Ｔ（切欠２１）から環状通路Ｓ（環状溝２０）内に流入し、さらにオリフィス２３を通じてリザーバ５内へ排出され、これに応じて伸び側の減衰力が発生する。このとき、ロッド側油室１０内の上部側隅部に空気Ａ（図２に点線で囲んで示す）が滞留していると、該空気Ａが作動油と一緒に連通路Ｔから環状通路Ｓ内に流入し、さらにオリフィス２３を経てリザーバ５の下方領域へ排出される。したがって、連通通路Ｔ、環状通路Ｓおよびオリフィス２３は伸び行程の空気抜き機構を構成する。この伸び行程時には、ピストンロッド９の退出分の作動油が後側の端板４に設けた逆止弁（吸込み弁）１５を経てリザーバ５から反ロッド側油室１１へ補給される。なお、空気Ａは、窒素ガス等の他の気体と置換される場合がある。

一方、ピストンロッド９の縮み行程時には、ピストン８に設けた他方の調圧弁１２を経て反ロッド側油室１１の作動油がロッド側油室１０へ流動し、これに応じて縮み側の減衰力が発生する。また、反ロッド側油室１１内の作動油が、連通路Ｔ（切欠２１´）から環状通路Ｓ（環状溝２０´）内に流入し、さらにオリフィス２３´を通じてリザーバ５内へ排出され、これに応じて縮み側の減衰力が発生する。このとき、反ロッド側油室１１内の上部側隅部に空気（図示略）が滞留していると、該空気が作動油と一緒に連通路Ｔから環状通路Ｓ内に流入し、さらにオリフィス２３´を経てリザーバ５の下方領域へ排出される。したがって、連通路Ｔ、環状通路Ｓおよびオリフィス２３´は縮み行程の空気抜き機構を構成する。なお、この縮み行程時には、ピストンロッド９の進入分の作動油が後側の端板４に設けた高圧リリーフ弁１４を経て反ロッド側油室１１からリザーバ５へ排出され、この際も減衰力が発生する。

上記のように構成した複筒式横置き液圧緩衝器においては、空気抜き用の各環状通路Ｓが、前・後側端板３、４の凹部６、７の底に設けた切欠２１、２１´（連通路Ｔ）を経て内筒２内の油室１０、１１に連通しているので、内筒２内の油室１０、１１の上部側隅部に滞留する空気は円滑に環状通路Ｓに流入して、リザーバ５へ排出される。

また、各環状通路Ｓを形成する環状溝２０、２０´が凹部６、７の底に近接して配置され、しかも、用いるシール部材２６、２６´は１つだけとなっているので、前・後側端板３、４と内筒２との嵌合部の長さは、前記した特許文献１に記載の発明におけるそれよりも短縮可能となる。そして、前・後側端板３、４と内筒２との嵌合長が短縮することにより、前・後側端板３、４の小型軽量化が可能になり、その製造に要する材料費も低減する。

本第１の実施形態においては特に、オリフィスの１つ２３を端板３と別体のプラグ部材２４に設けているので、その加工は容易となるばかりか、精度の確保も容易となり、結果として本液圧緩衝器の製造性が向上する。

ところで、この種の複筒式横置き液圧緩衝器は、台車用ブラケット１６側がわずか上方傾斜するように台車と車体との間に配置される場合が多い。この場合、内筒２内に残留する空気は、その大部分がピストンロッド９の伸縮動に伴ってロッド側油室１０の上部側隅部に滞留するようになる。したがって、このように傾斜配置する場合は、少なくとも連通路Ｔ（切欠２１）、環状通路Ｓ（環状溝２０）およびオリフィス２３を含む伸び行程の空気抜き機構があればよく、切欠２１´、環状溝２０´およびオリフィス２３´を含む縮み行程の空気抜き機構は省略することができる。

図３および４は、本発明の第２の実施形態としての複筒式横置き液圧緩衝器を示したものである。本第２の実施形態の特徴とするところは、前記した前後端板３、４の凹部６、７の内周面と内筒２の外周面との間の空気抜き用環状通路Ｓを、内筒２の端部外周面に設けたテーパ部３０を利用して形成した点にある。なお、本複筒式横置き液圧緩衝器の基本構造および作用効果は、上記第１の実施形態と同様であるので、本第２の実施形態を含め、以下の実施形態では、同一構成要素に同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、伸び行程および縮み行程の空気抜き機構に対する構造変更は同じであるので、本第２の実施形態を含め、以下の実施形態では、前側の伸び行程の空気抜き機構のみを図示することとする。

本第２の実施形態においては、環状通路Ｓを内筒２の端部に設けたテーパ部３０を利用して形成しているので、前後端板３、４の凹部６、７の内周面に対する溝加工（環状溝１０、１０´の加工）が不要になり、加工コストが低減する。

図５および６は、本発明の第３の実施形態としての複筒式横置き液圧緩衝器を示したものである。本第３の実施形態の特徴とするところは、前記空気抜き用環状通路Ｓを内筒２内の油室１０、１１に連通させる連通路Ｔを、内筒２の端部の円周方向の一箇所に設けた切欠３１内に設定した点にある。本第３の実施形態においては、内筒２に連通路Ｔとしての切欠３１を設けるので、第１の実施形態のように前後端板３、４の凹部６、７の底に切欠２１、２１´を設ける場合よりも加工は簡単になり、加工コストは低減する。

図７および８は、本発明の第４の実施形態としての複筒式横置き液圧緩衝器を示したものである。本第４の実施形態の特徴とするところは、前記空気抜き用環状通路Ｓを内筒２内の油室１０、１１に連通させる連通路Ｔを、前後端板３、４の凹部６、７の底に配置した別体の板状リング３２に設けたＵ字状の切欠３３内に設定した点にある。本第４の実施形態においては、端板３、４および内筒２とは別体の板状リング３２に連通路Ｔとしての切欠３３を設けるので、前後端板３、４の凹部６、７の底に切欠２１、２１´を設ける場合（第１の実施形態）よりはもちろん、内筒２の端部に切欠３１を設ける場合（第２の実施形態）よりも加工は簡単になり、加工コストはより一層低減する。

図９は、本発明の第５の実施形態としての複筒式横置き液圧緩衝器を示したものである。本第５の実施形態の特徴とするところは、前記空気抜き用環状通路Ｓを内筒２内の油室１０、１１に連通させる連通路Ｔを、内筒２の端部に形成した貫通孔３４内に設定した点にある。貫通孔３４は、できるだけ大きな口径とすると共に、できるだけ内筒２の先端に接近して形成する。本第５の実施形態においては、内筒２に口径の大きい貫通孔３４を設けるので、前記した特許文献１に記載の発明におけるように内筒に小口径のオリフィスを設ける場合よりも加工は簡単となる。

図１０および１１は、本発明の第６の実施形態としての複筒式横置き液圧緩衝器を示したものである。本第６の実施形態の特徴とするところは、上記第５の実施形態において、前記した空気抜き用環状通路Ｓを、内筒２の端部外径を縮径させた縮径部３５の外周面と前後端板４、５の凹部６、７の内周面との間に設定した点にある。本第６の実施形態においては、環状通路Ｓを内筒２の端部に設けた縮径部３５を利用して形成しているので、前後端板３、４の凹部６、７の内周面に対する溝加工（環状溝１０、１０´の加工）が不要になり、第５の実施形態よりも加工コストが低減する。

本発明の第１の実施形態としての横置き液圧緩衝器の全体構造を示す断面図である。図１の一部を拡大して示す断面図である。本発明の第２の実施形態としての横置き液圧緩衝器の要部構造を示す断面図である。図３のＸ部を拡大して示す断面図である。本発明の第３の実施形態としての横置き液圧緩衝器の要部構造を示す断面図である。本３の実施形態で用いる内筒の端部構造を示す斜視図である。本発明の第４の実施形態としての横置き液圧緩衝器の要部構造を示す断面図である。本４の実施形態で用いる板状リングの形状を示す斜視図である。本発明の第５の実施形態としての横置き液圧緩衝器の要部構造を示す断面図である。本発明の第６の実施形態としての横置き液圧緩衝器の要部構造を示す断面図である。図１０のＹ部拡大断面図である。

符号の説明

１外筒、２内筒
３、４端板、５リザーバ
６、７端板の凹部
８ピストン、９ピストンロッド
１０、１１内筒内の油室（液室）
１２、１３、１４リリーフ弁（調圧弁）
２０、２０´ 環状溝（環状通路）
２１、２１´ 切欠（連通路）
２２連通孔
２３、２３´ オリフィス
２４プラグ部材
２６、２６´ シール部材
３０内筒のテーパ部（環状通路）
３１内筒の切欠（連通路）
３２リング状部材
３３切欠（連通路）
３５内筒の縮径部（環状通路）
３４内筒の貫通孔（連通路）
Ａ空気（気体）
Ｓ環状通路
Ｔ連通路

Claims

同心に配置した外筒および内筒の両端を端板により閉鎖して、両者の間を液体と気体を封入した環状のリザーバとして構成し、前記内筒の少なくとも一端部と前記端板との嵌合部の周りに、取付状態で上部側となる前記内筒内の液室の隅部に滞留した気体を前記リザーバへ逃がす環状通路および減衰力発生用オリフィスを配設した複筒式横置き液圧緩衝器において、前記環状通路の上方側部位は、前記内筒の端部における前記内筒の内周面の上方よりも上方側に設けられるとともに、前記内筒の端部の上方側部位と前記端板の嵌合部の凹部底とが対向した位置に設けた連通路によって前記液室の端部の上方に連通されており、前記オリフィスは、前記端板の常時液中なる部位に前記環状通路および前記リザーバに連通して配置されることを特徴とする複筒式横置き液圧緩衝器。
前記連通路が、前記端板の嵌合部の凹部底に形成した切欠内または前記内筒の端部に形成した切欠内に設定されることを特徴とする請求項１に記載の複筒式横置き液圧緩衝器。
同心に配置した外筒および内筒の両端を端板により閉鎖して、両者の間を液体と気体を封入した環状のリザーバとして構成し、前記内筒の少なくとも一端部と前記端板との嵌合部の周りに、取付状態で上部側となる前記内筒内の液室の隅部に滞留した気体を前記リザーバへ逃がす環状通路および減衰力発生用オリフィスを配設した複筒式横置き液圧緩衝器において、前記環状通路の上方側部位は、前記内筒の端部における前記内筒の内周面の上方よりも上方側に設けられるとともに、前記内筒の端部の上方側部位で、前記端板の嵌合部の凹部底であって前記内筒の端部とは対向した位置に配置した板状リングに設けた切欠によって前記液室の端部の上方に連通されており、前記オリフィスは、前記端板の常時液中となる部位に前記環状通路および前記リザーバに連通して配置されることを特徴とする複筒式横置き液圧緩衝器。
前記オリフィスが、前記環状通路と前記リザーバとに連通して前記端板に形成された連通孔に着脱可能に装着したプラグ部材に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の複筒式横置き液圧緩衝器。