JP5356563B2 - Shock absorber filled with viscoelastic fluid - Google Patents
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Description
物体の衝突によって生じる加速度を緩和し、過大な衝撃力の発生を防ぐために、緩衝器あるいはダンパが適用されている。この種緩衝器には、ばね緩衝器、摩擦緩衝器、ゴム緩衝器、油圧あるいは空気圧などの流体緩衝器等が知られているが、本発明は流体緩衝器に属するものである。さらに具体的には、所定の間隔をおいて配置された一対の内壁部を有する第1の部材と、前記第1の部材の一対の内壁部の間に設けられる第2の部材とからなり、前記第1、2の部材間に作用する外力の変化により生じる振動・衝撃を減衰する、粘弾性流体を使用した緩衝器に関するものである。 In order to mitigate the acceleration caused by the collision of the object and prevent the generation of an excessive impact force, a shock absorber or a damper is applied. As this type of shock absorber, a spring shock absorber, a friction shock absorber, a rubber shock absorber, a fluid shock absorber such as hydraulic pressure or air pressure, and the like are known, but the present invention belongs to the fluid shock absorber. More specifically, it comprises a first member having a pair of inner wall portions arranged at a predetermined interval, and a second member provided between the pair of inner wall portions of the first member, The present invention relates to a shock absorber using a viscoelastic fluid that attenuates vibrations and impacts caused by changes in external force acting between the first and second members.
橋梁、ビルなどの建築物には免震あるいは制振装置として、また連結された鉄道車両間には衝撃を吸収する緩衝装置として流体緩衝器が使用されている。流体緩衝器あるいは流体減衰装置は、概略的にはシリンダと、このシリンダ内に往復動自在に設けられているピストンと、このピストンにより仕切られているシリンダの2室を連通している連通管とからなっている。シリンダ内には粘性流体が満たされている。したがって、ピストンロッドから外力がピストンに加わり、ピストンが移動すると、一方の室の粘性流体は連通管を通って他方の室へ移動する。このときオリフィス効果により動圧抵抗と粘性抵抗とにより運動エネルギが吸収される。 A fluid shock absorber is used as a seismic isolation or vibration control device for a building such as a bridge or a building, and as a shock absorber for absorbing an impact between connected railway vehicles. The fluid shock absorber or the fluid damping device is schematically composed of a cylinder, a piston reciprocally provided in the cylinder, and a communication pipe communicating two chambers of the cylinder partitioned by the piston. It is made up of. The cylinder is filled with a viscous fluid. Therefore, when an external force is applied to the piston from the piston rod and the piston moves, the viscous fluid in one chamber moves to the other chamber through the communication pipe. At this time, the kinetic energy is absorbed by the dynamic pressure resistance and the viscous resistance due to the orifice effect.
上記のような流体緩衝器は、例えば特許文献1〜4等により従来から色々提案されている。すなわち、特許文献1には、図4に示されているように、シリンダ50と、このシリンダ50内に往復動自在に設けられているピストン51とからなり、シリンダ50内にエラストマーが充填された緩衝器が示されている。シリンダ50の内周壁と、ピストン51の外周面との間には環状通路52があり、またピストン51にはシリンダ50の第1室50aと第2室50bとを連通した連絡通路54、54が開けられている。これらの連絡通路54、54の第1室50a側には板状の弁蓋55、55が設けられている。したがって、ピストンロッド51’が矢印F方向に押されると、通常の速度で押されるときは、第1室50aのエラストマーは、環状通路52と連絡通路54、54の両通路を通って第2室50bの方へ流れる。これに対し、大きな速度で押されるときは、板状の弁蓋55、55が連絡通路54、54を閉鎖するので、環状通路52だけを流れる。これにより、大きな減衰力が得られる。押す力Fがなくなると、ピストン51はエラストマーの復元力により元の初期位置へ戻る。
Various fluid shock absorbers as described above have been conventionally proposed in, for example, Patent Documents 1 to 4 and the like. Specifically, as shown in FIG. 4, Patent Document 1 includes a
特許文献2には、シリンダと、このシリンダ内に往復動自在に設けられているピストンとからなる液体圧スプリングが示されている。シリンダの開放端部の内周壁には雌ネジが切られ、この雌ネジに蓋の雄ネジが螺合するようになっている。したがって、シリンダ内に圧縮性流体を封入し、蓋のねじ込み量を加減することにより、シリンダの内容積を増減して、圧縮性流体の封入圧を調整することができる。シリンダの外部に出ているピストンロッドに一方向の力が作用すると、シリンダの一方の室にある圧縮性流体は、シリンダの内周面とピストンの外周面との間を通って他方の室へ移動する。このとき同様に減衰される。一方向の力がなくなると、圧縮性流体の復元力により特許文献1に記載の緩衝器と同様に初期位置へ復帰する。 Patent Document 2 discloses a liquid pressure spring including a cylinder and a piston that is reciprocally movable in the cylinder. A female screw is cut on the inner peripheral wall of the open end of the cylinder, and the male screw of the lid is screwed into this female screw. Therefore, by enclosing the compressible fluid in the cylinder and adjusting the screwing amount of the lid, the inner volume of the cylinder can be increased / decreased, and the enclosing pressure of the compressive fluid can be adjusted. When a unidirectional force is applied to the piston rod outside the cylinder, the compressible fluid in one chamber of the cylinder passes between the inner peripheral surface of the cylinder and the outer peripheral surface of the piston to the other chamber. Moving. At this time, it is similarly attenuated. When the force in one direction is lost, the restoring force of the compressive fluid returns to the initial position as in the shock absorber described in Patent Document 1.
また特許文献3により、シリンダと、このシリンダ内に往復動自在に設けられているピストンとからなる減衰装置が提案されている。このシリンダ内は、ピストンのヘッドにより第1、2室に区画されている。そして、第1、2室はオリフィス作用を奏する連通管で接続されている。したがって、ピストンロッドに一方向の力が作用すると、シリンダ内に封入されている粘性流体は、例えば第1室から連通管を通って第2室へ流れる。他方向の力が作用すると、今度は逆に第2室から連通管を通って第1室へ流れる。これにより、双方向の減衰効果が得られる。また、この減衰装置は、シリンダの第1室には第1のコイルスプリングを、第2室には第2のスプリングを有する。あるいは、第1、2室の外側に第1、2のコイルスプリングをそれぞれ備えている。
図5に、特許文献5により提案されている双方向制振ダンパが示されている。この双方向制振ダンパは、上下に直列的に配置されたエポキシ樹脂製の上下段の粘弾性体R1、R2からなっている。これらの粘弾性体R1、R2は、柱状を呈し、座板60と支え板61との間に、一対の圧縮側ロッド62、62により多少圧縮された状態で取り付けられている。上下段の粘弾性体R1、R2の間には仕切板63が介在され、この仕切板63と上ブラケット64は、一対のロッド65、65により剛的に接続されている。したがって、上ブラケット64に下方への圧縮力が作用すると、仕切板63が下段粘弾性体R2を下方へ押し、下段粘弾性体R2が図5の(ア)に示されているように膨らみ、逆に、上ブラケット64に上方への引っ張り力が作用すると、仕切板63が上段粘弾性体R1を上方へ押し、上段粘弾性体R1が膨らむ。この状態は図5の(イ)に示されている。このように変形することにより、上下方向あるいは双方向の減衰作用が得られる。また、上下方向の力の作用がなくなると、仕切板63はエポキシ樹脂製の上下段の粘弾性体R1、R2の復元力により、元の初期位置へ戻る。
FIG. 5 shows a bidirectional vibration damper proposed by
特許文献1、2により提案されている緩衝器によると、ピストンロッドに外力が作用すると、そのピストンが移動して、シリンダに充填されているエラストマあるいは圧縮性流体に作用して減衰作用が得られ、外力の作用がなくなると、エラストマあるいは圧縮性流体が減衰作用を奏するときにある程度圧縮されているので、その復元力によりピストンは元の初期位置へ戻る。したがって、一方向の外力に対する緩衝器としては格別に問題はないが、外力は一方向とは限らないので使い勝手が悪い。すなわち、一方向の緩衝器を並列あるいは直列に逆向きに設置すると双方向の緩衝が得られるにしても、設置スペース、コスト等に問題が残る。 According to the shock absorber proposed in Patent Documents 1 and 2, when an external force acts on the piston rod, the piston moves and acts on the elastomer or compressive fluid filled in the cylinder to obtain a damping action. When the action of the external force disappears, the elastomer or compressible fluid is compressed to some extent when it exhibits a damping action, so that the restoring force causes the piston to return to the original initial position. Therefore, there is no particular problem as a shock absorber for an external force in one direction, but it is not convenient because the external force is not always in one direction. That is, if a one-way shock absorber is installed in parallel or in the opposite direction in series, a problem remains in installation space, cost, etc., even if bidirectional buffer is obtained.
これに対し、特許文献3、4に記載の減衰装置は本発明に直接的に関係しており、双方向の外力に対して減衰作用を奏し、また外力の作用がなくなると元の初期位置に復帰する作用が得られる。しかしながら改良すべき問題もある。例えば、特許文献3に記載の減衰装置には、粘性流体用のシリンダの他にコイルスプリングが設けられているので、構造は複雑になり大型化し、コスト高になっている。特許文献4に記載のダンパは、エポキシ樹脂のような固体からなる粘弾性体が双方向性を発揮するために直列に配置されていて、軸方向に長くなるし、構造的に複雑になっている。また、エポキシ樹脂は粘性流体に比べて減衰特性が極めて小さく、また劣化は不可避で定期的なメンテナンスを必要とするという問題もある。
On the other hand, the damping devices described in
したがって、本発明は、構造的にコンパクトで圧縮方向と引っ張り方向の双方向に大きな減衰作用を奏し、メンテナンスの問題も小さく、しかも外力が作用しなくなると初期位置へ自動的に復帰する、粘弾性流体が封入された緩衝器を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has a viscoelasticity that is structurally compact, has a large damping action in both the compression direction and the pulling direction, has a small maintenance problem, and automatically returns to its initial position when no external force is applied. It is an object to provide a shock absorber in which a fluid is enclosed.
本発明は、上記目的を達成するために、粘弾性流体が封入されたシリンダが適用される。シリンダには一対のピストンが設けられる。これらのピストンヘッドはシリンダ内に対向して位置し、そのピストンロッドはシリンダ側壁から外部へ出ており、ピストンヘッドのロッド側すなわち背面がシリンダ側壁に接している状態で、ピストンロッドの先端部が所定間隔に配置されたそれぞれの当接部に接するように構成される。所定間隔に配置された当接部からなる部分が第1の部材で、シリンダからなる部分が第2の部材で、これらの第1、2の部材間に作用する外力により生じる振動・衝撃を減衰あるいは緩衝するように構成される。また、他の発明は、ピストンロッドの先端部が、ピストンヘッドの背面とシリンダ側壁との間に所定の間隔がある状態で、所定間隔に配置されたそれぞれの当接部に接するように構成される。 In order to achieve the above object, the present invention applies a cylinder in which a viscoelastic fluid is enclosed. The cylinder is provided with a pair of pistons. These piston heads are located opposite to each other in the cylinder, and the piston rod protrudes from the cylinder side wall, and the tip of the piston rod is in a state where the rod side of the piston head, that is, the back surface is in contact with the cylinder side wall. It is comprised so that each contact part arrange | positioned at predetermined intervals may be contact | connected. The first member is the part made up of the contact portions arranged at a predetermined interval, and the second part is the part made up of the cylinder, which attenuates vibrations and impacts caused by external forces acting between these first and second members. Or it is comprised so that it may buffer. In another aspect of the invention, the tip of the piston rod is configured to contact each contact portion arranged at a predetermined interval in a state where there is a predetermined interval between the back surface of the piston head and the cylinder side wall. The
すなわち、請求項1に記載の発明は、上記目的を達成するために、所定の間隔をおいて配置された一対の当接部を有する第1の部材と、前記一対の当接部の間に設けられる第2の部材とからなり、前記第1、2の部材間に作用する外力の変化により生じる振動・衝撃を減衰する緩衝器であって、前記第2の部材は、両端部にシリンダ側壁を有するシリンダと、該シリンダの内部にそのピストンヘッドが対向して設けられている一対の第1、2のピストンとからなり、前記シリンダの内周面と前記第1、2のピストンヘッドの外周面との間には、内部に所定圧で封入されている粘弾性流体が流動する所定間隔の環状流路が形成されていると共に、前記ピストンのそれぞれのピストンロッドは、前記シリンダ側壁から外部へ出て、前記ピストンヘッドの背面が前記シリンダ側壁に接している状態で、その先端部が前記一対の当接部に当接している。 That is, in order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 is provided between a first member having a pair of abutting portions arranged at a predetermined interval and the pair of abutting portions. A shock absorber for attenuating vibrations / impacts caused by a change in external force acting between the first and second members, wherein the second member has cylinder sidewalls at both ends. And a pair of first and second pistons, the piston heads of which are opposed to each other, and an inner peripheral surface of the cylinder and outer peripheries of the first and second piston heads An annular channel having a predetermined interval in which a viscoelastic fluid sealed at a predetermined pressure flows is formed between the piston and each surface, and each piston rod of the piston is connected to the outside from the cylinder side wall. To the piston In a state where the back of the de is in contact with the cylinder side wall, the distal end is in contact with the pair of contact portions.
請求項2に記載の発明は、所定の間隔をおいて配置された一対の当接部を有する第1の部材と、前記一対の当接部の間に設けられる第2の部材とからなり、前記第1、2の部材間に作用する外力の変化により生じる振動・衝撃を減衰する緩衝器であって、前記第2の部材は、両端部にシリンダ側壁を有するシリンダと、該シリンダの内部にそのピストンヘッドが対向して設けられている一対の第1、2のピストンとからなり、前記シリンダの内周面と前記第1、2のピストンヘッドの外周面との間には、内部に所定圧で封入されている粘弾性流体が流動する所定間隔の環状流路が形成されていると共に、前記ピストンのそれぞれのピストンロッドは、前記シリンダ側壁から外部へ出て、前記ピストンヘッドの背面が前記シリンダ側壁と所定の間隔だけ離間している状態で、その先端部が前記一対の当接部にそれぞれ当接している。そして、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の緩衝器において、前記第1の部材と第2の部材が鉄道車両の連結器装置に適用されるようになっている。 The invention according to claim 2 includes a first member having a pair of abutting portions arranged at a predetermined interval, and a second member provided between the pair of abutting portions, A shock absorber for attenuating vibration / impact caused by a change in external force acting between the first and second members, wherein the second member includes a cylinder having cylinder side walls at both ends, and an inside of the cylinder. The piston head is composed of a pair of first and second pistons facing each other, and a predetermined amount is formed between the inner peripheral surface of the cylinder and the outer peripheral surfaces of the first and second piston heads. An annular flow path with a predetermined interval through which the viscoelastic fluid sealed by pressure flows is formed, and each piston rod of the piston exits from the cylinder side wall, and the back surface of the piston head is Cylinder side wall and predetermined While being spaced intervals only, the distal end is in contact respectively with the pair of contact portions. According to a third aspect of the present invention, in the shock absorber according to the first or second aspect, the first member and the second member are applied to a connector device of a railway vehicle.
以上のように、本発明によれば、第1、2の部材間に作用する外力の変化により生じる振動・衝撃を減衰する緩衝器であって、第2の部材は、両端部にシリンダ側壁を有するシリンダと、該シリンダの内部にそのピストンヘッドが対向して設けられている一対の第1、2のピストンとからなり、前記シリンダの内周面と前記第1、2のピストンヘッドの外周面との間には、内部に所定圧で封入されている粘弾性流体が流動する所定間隔の環状流路が形成されていると共に、前記ピストンのそれぞれのピストンロッドは、前記シリンダ側壁から外部へ出て、前記ピストンヘッドの背面が前記シリンダ側壁に接している状態で、その先端部が前記一対の当接部に当接しているので、前記第1、2の部材間に作用する外力に変化があると、一対のピストンはそのロッドの先端部が第1、2の当接部に当接しているので、シリンダの方が移動する。この移動により、シリンダ内に所定圧で封入されている粘弾性流体は、一方の環状流路を通ってピストンヘッドの背面側に流動する。これにより、減衰効果が得られる。このようにシリンダが移動するとき、一方のピストンロッドはシリンダ内に入り込むので、シリンダの見かけの容積は減少し、粘弾性流体の圧力は上昇して反力および減衰効果は一層高められる。外力の作用がなくなると、一方のピストンヘッドの前面側の圧力は、背面側の圧力よりも大きいので、一方のピストンヘッドを押し出そうとするが、そのロッドの先端部が第1の当接部に当接しているので押し出すことはできず、その反作用としてシリンダの方が移動する。すなわち、シリンダは初期位置に戻る。
以上のように、本発明によれば、外力の変化すなわち圧縮方向と引っ張り方向の双方向の振動・衝撃を緩衝すると共に、外力の作用がなくなると、第1、2の部材は初期位置に戻るという効果が得られる。また、本発明によれば、粘弾性流体が使用されているので、エポキシ樹脂緩衝器、ゴム緩衝器等に比較して高い反力と減衰効果が得られる。さらには、粘弾性流体はシリンダ内に封入され外部環境から隔離されているので、エポキシ樹脂緩衝器、ゴム緩衝器等に比較して劣化の問題が殆どなく、実質的にメンテナンスは不要という効果も得られる。
As described above, according to the present invention, a shock absorber that attenuates vibrations / impacts caused by a change in external force acting between the first and second members, the second member has cylinder side walls at both ends. And a pair of first and second pistons whose piston heads are opposed to each other inside the cylinder, and an inner peripheral surface of the cylinder and an outer peripheral surface of the first and second piston heads An annular flow path with a predetermined interval through which a viscoelastic fluid sealed at a predetermined pressure flows is formed between the piston rods and the piston rods of the piston. In this state, the front end of the piston head is in contact with the pair of contact portions while the back surface of the piston head is in contact with the cylinder side wall, so that the external force acting between the first and second members changes. If there is a pair of pins Tong the tip portion of the rod is in contact with the contact portion of the first and second, towards the cylinder moves. By this movement, the viscoelastic fluid sealed at a predetermined pressure in the cylinder flows through the one annular channel to the back side of the piston head. Thereby, a damping effect is obtained. When the cylinder moves in this way, one piston rod enters the cylinder, so that the apparent volume of the cylinder decreases, the pressure of the viscoelastic fluid increases, and the reaction force and damping effect are further enhanced. When the action of the external force disappears, the pressure on the front side of one piston head is larger than the pressure on the rear side, so that one piston head is pushed out, but the tip of the rod is in the first contact. Since it is in contact with the part, it cannot be pushed out, and the cylinder moves as a reaction. That is, the cylinder returns to the initial position.
As described above, according to the present invention, the first and second members return to the initial positions when the external force changes, that is, the vibration and impact in both directions of the compression direction and the pulling direction are buffered and the action of the external force is lost. The effect is obtained. Further, according to the present invention, since a viscoelastic fluid is used, a higher reaction force and damping effect can be obtained as compared with an epoxy resin shock absorber, a rubber shock absorber and the like. Furthermore, since the viscoelastic fluid is sealed in the cylinder and isolated from the external environment, there is almost no problem of deterioration compared to epoxy resin shock absorbers, rubber shock absorbers, etc., and there is also an effect that maintenance is substantially unnecessary. can get.
第2の発明によれば、前記発明と略同じように構成されているが、前記ピストンのそれぞれのピストンロッドは、前記シリンダ側壁から外部へ出て、前記ピストンヘッドの背面と前記シリンダ側壁との間の所定の間隔がある状態で、その先端部が前記一対の当接部に当接しているので、前記第1、2の部材間に作用する外力に変化があると、前記シリンダの方が移動するが、シリンダが「前記所定の間隔」を移動する間は、粘弾性流体は一方の環状流路を通ってピストンヘッドの背面側に流動する。これにより、減衰効果が得られるが、前記発明とは異なりシリンダが移動しても容積は小さくならないので、大きな反力特性は得られない。また、外力の作用がなくなっても粘弾性流体の復元力により復帰する程度で、前記発明のように略完全に初期位置に復帰することはない。
外力が大きくて「前記所定の間隔」を超えて前記シリンダが移動するときは、他方のピストンはそのヘッドの背面が第2のシリンダ側壁に引きずられて前記シリンダと共に移動するので、前記発明と同様にシリンダの容積は小さくなり、大きな反力と減衰効果が得られる。外力の作用がなくなると、「前記所定の間隔」までは自動的に復帰する。
以上のように、第2の発明によれば、大小2種の反力と狭小異なる復帰範囲が得られるので、建造物、橋梁構造物等の緩衝器に適用すると、風荷重などの小さな外力に対する振動・減衰効果が得られ、また熱射に起因する線膨張の範囲内で不必要な反力を与えることがないという、利点が得られる。そして、地震のような大荷重、大振幅の外力に対しては大きな振動・減衰効果が得られる利点が得られる。
According to a second aspect of the present invention, the piston rod of each of the pistons is configured to be substantially the same as the above-described aspect of the present invention. Since the tip end part is in contact with the pair of contact parts in a state where there is a predetermined interval between them, if there is a change in the external force acting between the first and second members, the cylinder is more The viscoelastic fluid flows through the one annular channel to the back side of the piston head while the cylinder moves “the predetermined interval”. As a result, a damping effect can be obtained. However, unlike the above-described invention, even if the cylinder moves, the volume does not decrease, so that a large reaction force characteristic cannot be obtained. Further, even if the external force is no longer applied, it can be restored by the restoring force of the viscoelastic fluid and does not return to the initial position almost completely as in the above invention.
When the cylinder moves beyond the "predetermined interval" due to a large external force, the other piston moves together with the cylinder as the back surface of the head is dragged to the second cylinder side wall. In addition, the volume of the cylinder is reduced, and a large reaction force and damping effect can be obtained. When the action of the external force disappears, it automatically returns until “the predetermined interval”.
As described above, according to the second invention, a return range that is narrow and different from the reaction force of two kinds of large and small can be obtained. Therefore, when applied to a shock absorber such as a building or a bridge structure, a small external force such as a wind load is applied. The vibration / damping effect can be obtained, and there is an advantage that unnecessary reaction force is not applied within the range of linear expansion caused by thermal radiation. In addition, there is an advantage that a large vibration / damping effect can be obtained for a large load such as an earthquake and an external force having a large amplitude.
初めに、図1によって本発明の第1の実施の形態に係る緩衝器あるいは緩衝器の原理を説明する。本実施の形態に係る緩衝器は、構造物間に作用する外力の変化により生じる、あるいは構造物間の相対的な間隔の変化により生じる振動、衝撃等を緩衝・吸収する機器として橋梁、ビルなどの建築物の免震装置としても適用されるが、以下イメージしやすい鉄道車両の連結装置に適用した例について説明する。また、後の説明から明らかなように、本実施の形態に係る緩衝器は圧縮方向と引っ張り方向とに同等に作用するので、シリンダ側壁、一対のピストン等は同じ構造をしているが、図面において左方に位置する部材を第1の部材、右方に位置する部材を第2の部材と一応区別して説明する。 First, the principle of the shock absorber or the shock absorber according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The shock absorber according to the present embodiment is a bridge, a building, or the like as a device that cushions / absorbs vibrations, shocks, etc. caused by a change in external force acting between structures or a change in relative distance between structures. Although applied as a seismic isolation device for buildings, an example applied to a railway vehicle coupling device that is easy to imagine will be described below. Further, as will be apparent from the following description, the shock absorber according to the present embodiment acts equally in the compression direction and the pulling direction, so that the cylinder side wall, the pair of pistons, etc. have the same structure. The member located on the left side will be described as being distinguished from the first member, and the member located on the right side will be distinguished from the second member.
連結装置は、周知のように連結器と緩衝器とからなっている。図1の(ア)において参照数字1で示す部分が連結器部、10で示す部分が緩衝器部、そして緩衝器部10を構成しているシリンダに剛的に接続されている部分が伴板部20をそれぞれ現している。この伴板部20が車体の伴板守に取り付けられるようになっている。したがって、本実施の形態によると、連結された車両が走行するとき、連結器部10と伴板部20との間に相対的な位置の変化すなわち振動・衝撃が生じることになる。
As is well known, the connecting device includes a connector and a shock absorber. In FIG. 1A, a portion indicated by reference numeral 1 is a connector portion, a portion indicated by 10 is a shock absorber portion, and a portion rigidly connected to a cylinder constituting the
連結器部1は、所定の間隔をおいて配置されている一対の第1、2の当接板2a、2bと、これらの当接板2a、2bを剛的に結合している複数本の棒部材3(3)とからなっている。そして、第1の当接板2aの外側に従来周知の連結器5が取り付けられている。
The connector unit 1 includes a pair of first and
緩衝器部10は、粘性および圧縮性を備えたいわゆる粘弾性流体が加圧状態で封入されるシリンダ11と、このシリンダ11内に往復動自在に設けられている一対の第1、2のピストン14a、14bとから構成されている。これらのピストン14a、14bは、所定径のピストンヘッド15a、15bと、ピストンロッド16a、16bとからなり、ピストンヘッド15a、15bはシリンダ11内に対向して位置し、ピストンロッド16a、16bは第1、2のシリンダ側壁12a、12bを貫通する形でそれぞれのシールS、Sを介して外部へ出ている。そして、図1に示されている第1の実施の形態によると、第1、2のピストンヘッド15a、15bのロッド側の面つまり背面がシリンダ側壁12a、12bの内面に着座したとき、ピストンロッド16a、16bの先端部が第1、2の当接板2a、2bの側面にそれぞれ当接している。また、シリンダ11の内周面とピストンヘッド15a、15bの外周面との間には所定間隔の第1、2の環状流路17a、17bが形成されている。図1の(ア)においてシリンダ11および第1、2のピストン14a、14bは、初期位置で示されている。
The
伴板部20は、上記のように構成されているシリンダ11から後方へ延在したアーム18(18)と、その先端部に取り付けられている従来周知の伴板21とからなっている。
The
次に、上記実施の形態の作用について説明する。シリンダ11内に、例えばエラストマのような粘弾性流体を所定圧Poに加圧した状態で封入する。図1の(イ)において矢印Aで示されているように、伴板部20からシリンダ11に左方向の外力が加わるとき、連結器部1が動かない固定部として考えると、シリンダ11が左方向に移動する。そうすると、第1のピストンロッド16aの先端部は第1の当接板2aに当接しているので、移動は阻止されるが、第2のピストン14bはそのヘッド15bの背面が第2のシリンダ側壁2bに押し付けられて右方向に移動する。換言すると、第2のピストンロッド16bの先端部は第2の当接板2bから離間する。このような状態が、図1の(イ)に示されている。このとき、第1のピストンロッド16aは、シリンダ11内に入り込むのでシリンダ11内の容積は減少し圧力Poはさらに上昇する。粘弾性流体は第1の環状流路17aを通ってピストンヘッド15aの前面側から背面側に流動するので、流動抵抗が生じ、ピストンヘッド15aの前後に差圧が生じる。その結果、圧力Poで封入されていた粘弾性流体の圧力は、ピストンヘッド15aの前面側ではP1、背面側ではP2のように変化する。すなわち、P2<P1のように変化する。結果として、伴板部20の左方への移動に対する反力が生じ、粘弾性流体が環状流路17aを流れる大きな流動抵抗によって運動エネルギは熱エネルギに変換され、減衰特性が得られる。
Next, the operation of the above embodiment will be described. For example, a viscoelastic fluid such as an elastomer is sealed in the
伴板部20からの外力がなくなると、第1のピストンヘッド15aの前面側の圧力P1は、背面側の圧力P2よりも大きいので、第1のピストンヘッド15aを押し出そうとするが、そのロッド16aの先端部が第1の当接板2aに当接しているので押し出すことはできず、その反作用としてシリンダ11の方が右方へ移動する。すなわち、次のようにしてシリンダ11は初期位置の方向に戻る。まず、第1のピストンヘッド15aの前面側の圧力P1は背面側の圧力P2より大きいので、第1のピストンヘッド15aに左方向に力が作用し、反作用としてシリンダ11が右方向に移動する。この圧力差による移動は短時間で完了する。この移動によって第1のピストンヘッド15aの前面側のシリンダ11内の粘弾性流体は膨張して圧力が低下し、背面側の粘弾性流体は圧縮して圧力が上昇し、第1のピストンヘッド15aの両面に作用する粘弾性流体の力が均衡する位置に第1のピストンヘッド15aが移動する。この移動した状態のシリンダ11と第1、2のピストン14a、14bが図1の(ウ)に示されている。このとき、第1のピストンヘッド15aの前面の面積は背面の面積よりも大きいので、第1のピストンヘッド15aの前面側の圧力P3は、背面側の圧力P4よりも小さく、圧力の大小関係はP4>P3となっている。結果的に、第1のピストンヘッド15aの前面側と背面側との間には逆方向の差圧が生じることになる。したがって、粘弾性流体は、図1の(ウ)において矢印R’で示されているように背面側から前面側へ流動する。この流動は、第1のピストンヘッド15aの背面が第1のシリンダ側壁12aに当接するまで続くので、シリンダ11および第1、2のピストン14a、14bは、初期位置に復帰する。復帰した状態が、図1の(ア)に示されている。なお、図1の(ウ)に示されているように、シリンダ11が右方向に移動するときは、第2のピストンヘッド15bの前面の面積は、背面の面積よりも広いので、第2のピストン14bは、そのヘッド15bの背面が第2のシリンダ側壁12bに押し付けられた状態で移動する。
When the external force from the
今度は逆に、図1の(イ)において、伴板部20から引っ張り力を受けると、シリンダ11は右方向に移動する。図1から明らかなように、シリンダ11に対して一対の第1、2のピストン14a、14bおよび一対の第1、2の当接板2a、2bは対称になっているので、同様に作用して減衰あるいは緩衝し、そして同様に初期位置に復帰する。また、連結器部1と伴板部20との間の運動は相対的であるので、連結器部1の方から圧縮力あるいは引っ張り力が作用しても、さらには連結器部1と伴板部20との間の相対的な圧縮力あるいは引っ張りに対しても同様に作用して減衰あるいは緩衝し、そして同様に初期位置に復帰する。
Conversely, in FIG. 1A, when a tensile force is received from the
図2に、第2の実施の形態に係る緩衝器が示されている。あるいは緩衝器の原理が模式的に示されている。図1において用いられている参照数字あるいは文字を付けて詳しい説明はしないが、第1の実施の形態と比較すると、シリンダ11が軸方向に所定量だけ長くなっている。あるいは、第1、2のピストンロッド16a、16bが所定量だけ軸方向に長くなっている。すなわち、図2の(イ)に示されているように、初期位置において第1、2のピストンヘッド15a、15bの背面と第1、2のシリンダ側壁12a、12bの着座面との間には、同じ間隔La、Lbが開けられている。
FIG. 2 shows a shock absorber according to the second embodiment. Alternatively, the principle of the shock absorber is schematically shown. Although not described in detail with reference numerals or letters used in FIG. 1, the
上記第2の実施の形態に係る緩衝器は、次のように作用する。すなわち、シリンダ11に粘弾性流体を所定圧Poで封入する。第1、2のピストンヘッド15a、15bの前面の面積と背面の面積との差により、第1、2のピストン14a、14bは、略図2の(ア)に示されている位置をとる。図2の(イ)において矢印Aで示されているように、伴板部20からシリンダ11に左方向の外力が加わるとき、連結器部1が動かない固定部として考えると、シリンダ11の方が左方向に移動することになる。つまり、第1、2のピストンヘッド15a、15bには内圧Poが作用して外方に押し出そうとする力が作用しているので、そのピストンロッド16a、16bの先端部は第1、2の当接板2a、2bにそれぞれ当接して移動は阻止され、シリンダ11の方が移動する。シリンダ11が間隔La(Lb)を移動する間は第1、2のピストンロッド16a、16bの出入りは同じであるので、シリンダ11の容積に変化はなく圧力Poの変化はない。第1のピストンヘッド15aの前面側の粘弾性流体は、第1の環状流路17aを通って背面側へ、そして第2のピストンヘッド15bの背面側の粘弾性流体は、第2の環状流路17bを通って前面側へそれぞれ流動する。このときの流動抵抗によって運動エネルギは熱エネルギに変換され、減衰特性が得られる。
The shock absorber according to the second embodiment operates as follows. That is, a viscoelastic fluid is sealed in the
シリンダ11が間隔La(Lb)を移動し終えた状態が、図2の(イ)に示されている。シリンダ11が、この間隔La(Lb)内で作動するときは、外力がなくなってもシリンダ11内の圧力Poは変化しないので、初期位置へ自動復帰はしない。粘弾性流体が圧縮されているので、外力が作用しなくなると、その復元力により多少復帰するだけである。
A state where the
さらに外力が加わると、第2のピストンヘッド15bは第2のシリンダ側壁12bに押し付けられて、シリンダ11と共に、間隔Laを超えて移動する。換言すると、第2のピストンロッド16bの先端部は第2の当接板2bから離間する。このように離間した状態が、図2の(ウ)に示されている。この図2の(ウ)は、前述した第1の実施の形態を示す図1の(イ)に示されている状態と同じ状態を示している。したがって、これ以降は第1の実施の形態と同様に作用する。また、所定の間隔La(Lb)を超える外力が作用したときは、この間隔La(Lb)内において元の位置に復帰する。
When an external force is further applied, the
図3に本発明の第1の実施の形態が示されている。この図3は、図1に示されている模式図あるいは原理図をより具体化した実施の形態を示している。したがって、図1に示されている構成要素と同じような作用を奏する要素には、呼称は相違するが同じ参照数字にダッシュ「’」を付けて簡略的に説明する。外部シリンダ3’の左方端部には第1のクレビス5’が取り付けられている。この第1のクレビス5’は、第1の当接板2a’の作用も奏するようになっている。外部シリンダ3’の右方端部には第2の当接板2b’が取り付けられている。
FIG. 3 shows a first embodiment of the present invention. FIG. 3 shows an embodiment in which the schematic diagram or the principle diagram shown in FIG. 1 is made more concrete. Therefore, elements having the same functions as those shown in FIG. 1 are simply described by adding a dash “′” to the same reference numeral although the name is different. A first clevis 5 'is attached to the left end of the outer cylinder 3'. The
このように構成されている外部シリンダ3’の内側に、この外部シリンダ3’に案内されるようにして、同心状にシリンダ11’が設けられている。このシリンダ11’の両端部はシールS’、S’からなるシリンダ側壁12a’、12b’で封鎖され、その右端部には複数本からなる接続部材18’を介して第2のクレビス21’が取り付けられている。なお、図3において符号Vは粘弾性流体を加圧状態で封入する、逆止弁の機能を有する注入孔を示している。
A
上記実施の形態も、図1の実施の形態と略同様に作用するので、作用についても簡略的に説明する。シリンダ11’内に、エラストマからなる粘弾性流体を所定圧に加圧した状態で封入する。図3の(イ)において矢印A’で示されているように、第2のクレビス21’からシリンダ11’に左方向の外力が加わるとき、第1のクレビス5’が動かないと固定部と考えると、シリンダ11’の方が左方向に移動する。そうすると、第1のピストンロッド16a’の先端部は、第1のクレビス5’すなわち第1の当接板2a’に当接しているので、移動は阻止されるが、第2のピストン14b’はそのヘッド15b’が第2のシリンダ側壁2b’に押し付けられて左方向に移動する。換言すると、第2のピストンロッド16b’の先端部は第2の当接板2b’から離間する。このような状態が図3の(イ)に示されている。このとき、第1のピストンロッド16a’は、シリンダ11’内に入り込むのでシリンダ11’の見かけ上の容積は減少し圧力はさらに上昇する。圧力が上昇するので反力および減衰効果が高くなる。粘弾性流体は第1の環状流路17a’を通って第1のピストンヘッド15a’の前面側から背面側に流れるので、流動抵抗が生じ、ピストンヘッド15a’の前後に差圧が生じる。その結果、粘弾性流体のピストンヘッド15a’の前面側の圧力は、背面側の圧力よりも高くなる。これにより、第2のクレビル21’の左方への移動に対する反力が生じ、粘弾性流体が環状流路17a’を流れる大きな流動抵抗によって運動エネルギは熱エネルギに変換され、減衰特性が得られる。
Since the above embodiment operates in substantially the same manner as the embodiment of FIG. 1, the operation will be briefly described. A viscoelastic fluid made of an elastomer is sealed in the cylinder 11 'while being pressurized to a predetermined pressure. As indicated by arrow A ′ in FIG. 3A, when a left external force is applied from the
第2のクレビス21’からの外力がなくなると、第1のピストンヘッド15a’の前面側の圧力は、背面側の圧力よりも大きいので、第1のピストンヘッド15a’を押し出そうとするが、そのロッド16a’の先端部が第1のクレビス5’すなわち第1の当接板2a’に当接しているので押し出すことはできず、その反作用としてシリンダ11’の方が右方へ移動する。すなわち、シリンダ11’は初期位置に戻る。このとき、シリンダ11’が右方向へ移動するので、第1のピストンヘッド15a’の前面側のシリンダ11’内の粘弾性流体は膨張して圧力は低下し、背面側の粘弾性流体は圧縮され上昇し、第1のピストンヘッド15a’に作用する力が等しくなるように瞬時的に移動する。この状態において第1のピストンヘッド15a’の前面の面積が背面の面積よりも大きいので、第1のピストンヘッド15a’の前面側の圧力は、背面側の圧力よりも小さい。結果的に、第1のピストンヘッド15a’の前面側と背面側との間には逆方向の差圧が生じている。したがって粘弾性流体は、背面側から前面側へ流れる。この流動は、第1のピストンヘッド15a’の背面が第1のシリンダ側壁12a’に当接するまで続くので、シリンダ11’および第1、2のピストン14a’、14b’は、初期位置に復帰する。なお、シリンダ11’が右方向に移動するときは、第2のピストンヘッド15b’の前面の面積は、背面の面積よりも広いので、第2のピストン14b’は、そのヘッド15b’の背面が第2のシリンダ側壁12bに押し付けられた状態で移動する。
When the external force from the
今度は逆に、第2のクレビス21’から引っ張り力を受けると、シリンダ11’は右方向に移動する。図3から明らかなように、シリンダ11’に対して一対の第1、2のピストン14a’、14b’および第1、2の当接板2a’、2b’は対称になっているので、同様に作用して減衰あるいは緩衝し、そして同様に初期位置に復帰する。また、第1、2のクレビス5’、21’間の運動は相対的であるので、第1のクレビス5’の方から圧縮力あるいは引っ張り力が作用しても、さらには第1のクレビス5’と第2のクレビス21’との間の相対的な圧縮力あるいは引っ張りに対しても同様に作用して減衰あるいは緩衝し、そして同様に初期位置に復帰する。
In contrast, when a pulling force is received from the second clevis 21 ', the cylinder 11' moves rightward. As apparent from FIG. 3, the pair of first and
なお、図2に示されている模式図あるいは原理図をより具体化した実施の形態は、当業者には容易に理解されるので格別に図示されていない。 It should be noted that the embodiment in which the schematic diagram or the principle diagram shown in FIG. 2 is made more specific is not particularly shown because it is easily understood by those skilled in the art.
1 連結部 2a、2b 第1、2の当接板
10 緩衝基部 11 シリンダ
12a、12b 第1、2のシリンダ側壁
14a、14b 第1、2のピストン
15a、15b 第1、2のピストンヘッド
16a、16b 第1、2のピストンロッド
20 伴板部 21 伴板
1 connecting
10
14a, 14b First and
20
Claims (3)
前記第2の部材(10)は、両端部にシリンダ側壁(12a、12b)を有するシリンダ(11)と、該シリンダの内部にそのピストンヘッド(15a、15b)が対向して設けられている一対の第1、2のピストン(14a、14b)とからなり、
前記シリンダ(11)の内周面と前記第1、2のピストンヘッド(15a、15b)の外周面との間には、内部に所定圧で封入されている粘弾性流体が流動する所定間隔の環状流路(17a、17b)が形成されていると共に、前記ピストン(14a、14b)のそれぞれのピストンロッド(16a、16b)は、前記シリンダ側壁(12a、12b)から外部へ出て、前記ピストンヘッド(15a、15b)の背面が前記シリンダ側壁(12a、12b)に接している状態で、その先端部が前記一対の当接部(2a、2b)に当接している、ことを特徴とする粘弾性流体が封入された緩衝器。 A first member (1) having a pair of contact portions (2a, 2b) arranged at a predetermined interval and a second member provided between the pair of contact portions (2a, 2b) (10) comprising a shock absorber for attenuating vibrations / impacts caused by a change in external force acting between the first and second members,
The second member (10) is a pair of cylinders (11) having cylinder side walls (12a, 12b) at both ends and piston heads (15a, 15b) facing each other inside the cylinder. The first and second pistons (14a, 14b)
Between the inner peripheral surface of the cylinder (11) and the outer peripheral surfaces of the first and second piston heads (15a, 15b), there is a predetermined interval at which the viscoelastic fluid sealed inside with a predetermined pressure flows. Annular passages (17a, 17b) are formed, and the piston rods (16a, 16b) of the pistons (14a, 14b) exit from the cylinder side walls (12a, 12b) to the outside, and The tip of the head (15a, 15b) is in contact with the pair of contact portions (2a, 2b) while the back surface of the head (15a, 15b) is in contact with the cylinder side wall (12a, 12b). A shock absorber filled with a viscoelastic fluid.
前記第2の部材(10)は、両端部にシリンダ側壁(12a、12b)を有するシリンダ(11)と、該シリンダの内部にそのピストンヘッド(15a、15b)が対向して設けられている一対の第1、2のピストン(14a、14b)とからなり、
前記シリンダ(11)の内周面と前記第1、2のピストンヘッド(15a、15b)の外周面との間には、内部に所定圧で封入されている粘弾性流体が流動する所定間隔の環状流路(17a、17b)が形成されていると共に、前記ピストン(14a、14b)のそれぞれのピストンロッド(16a、16b)は、前記シリンダ側壁(12a、12b)から外部へ出て、前記ピストンヘッド(15a、15b)の背面が前記シリンダ側壁(12a、12b)と所定の間隔(La、Lb)だけ離間している状態で、その先端部が前記一対の当接部(2a、2b)にそれぞれ当接している、ことを特徴とする粘弾性流体が封入された緩衝器。 A first member (1) having a pair of contact portions (2a, 2b) arranged at a predetermined interval and a second member provided between the pair of contact portions (2a, 2b) (10) comprising a shock absorber for attenuating vibrations / impacts caused by a change in external force acting between the first and second members,
The second member (10) is a pair of cylinders (11) having cylinder side walls (12a, 12b) at both ends and piston heads (15a, 15b) facing each other inside the cylinder. The first and second pistons (14a, 14b)
Between the inner peripheral surface of the cylinder (11) and the outer peripheral surfaces of the first and second piston heads (15a, 15b), there is a predetermined interval at which the viscoelastic fluid sealed inside with a predetermined pressure flows. Annular passages (17a, 17b) are formed, and the piston rods (16a, 16b) of the pistons (14a, 14b) exit from the cylinder side walls (12a, 12b) to the outside, and With the back surfaces of the heads (15a, 15b) being separated from the cylinder side walls (12a, 12b) by a predetermined distance (La, Lb), the tip portions thereof are in contact with the pair of contact portions (2a, 2b). A shock absorber in which a viscoelastic fluid is sealed, which is in contact with each other.
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