JP5517129B2

JP5517129B2 - シリンダ装置

Info

Publication number: JP5517129B2
Application number: JP2010222009A
Authority: JP
Inventors: 和晶柴原
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: JP2012077808A

Description

本発明は、シリンダ装置に関するものである。

シリンダ装置を、例えば鉄道車両に使用する場合には、自動車に使用する場合と比べて大きくストロークする場面が少ないため、気体が抜けにくく、該気体を抜くための工夫が必要になる。

例えば、特許文献１には、内筒の少なくとも一端部と端板との嵌合部の周りに、取付状態で上部側となる内筒内の液室の隅部に滞留した気体を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設け、該環状通路は、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の間に設けた連通路によって該内筒内の液室に連通されており、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横置き液圧緩衝器が開示されている。
また、特許文献２には、内筒（シリンダ）の外側にアウターチューブを重ねた２重パイプ構造で、内筒の端側に設けられた油路（特許文献２の図４に示す油路２２）を介して、内筒内の作動液をアウターチューブ側に流動させる減衰力調整式緩衝器が開示されている。

特開２００９−２４３６３４号公報特開２００９−２８１５８４号公報

しかしながら、上記特許文献１の発明におけるシリンダ端に気体を抜く機構として設けられた連通路と、上記特許文献２の発明におけるシリンダ端に設けられた油路とをシリンダの端側に軸方向に単に並べて配置した場合、シリンダの軸長が長くなり、大型化するという懸念がある。

本発明は、装置を大型化することなく、効率良くガス抜きができるシリンダ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明のうち請求項１に記載した発明は、外筒と、該外筒内に設けられ、内部に作動液が充填されたシリンダと、該シリンダと前記外筒との間に画成され、作動液とガスが封入された環状のリザーバ室と、前記シリンダ内に摺動可能に挿嵌され、該シリンダ内を２つの液室に画成するピストンと、軸方向の一側が前記ピストンに取り付けられ、他側が前記シリンダの外部に突出したピストンロッドと、前記シリンダ内と連通管を介して連通し、前記ピストンの摺動によって生じる作動液の流れを制御して減衰力を発生させる減衰力発生機構と、を備え、前記シリンダの軸方向の端部周壁には、取り付け状態で上部側の位置にガス抜き孔が形成され、前記シリンダに設けたガス抜き孔を覆うように該シリンダの外周に沿って閉塞部材が配され、前記閉塞部材とシリンダの外周との間に前記ガス抜き孔と連通する周回り方向に延びる空間が形成され、前記閉塞部材は、取り付け状態において前記空間が前記リザーバ室内の作動液中に連通可能な排出部位を有し、前記連通パイプと前記ガス抜き孔とは軸方向の位置が略一致することを特徴とするものである。

本発明のシリンダ装置によれば、装置を大型化することなく、効率良くガス抜きすることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る横置きシリンダ装置を示す図である。図２は、図１のシリンダ装置の要部拡大図である。図３は、図２のＡ−Ａ矢視図である。図４は、閉塞部材を示し、（ａ）は平面図で、（ｂ）は側面図である。図５は、閉塞部材の他の実施形態を示し、（ａ）は平面図で、（ｂ）は側面図である。図６は、閉塞部材のさらに他の実施形態を示し、（ａ）は平面図で、（ｂ）は側面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図１〜図６に基いて詳細に説明する。
本実施形態に係る横置きシリンダ装置１は、鉄道車両用のダンパ（オイルダンパ）として提供されるものである。
図１に示すように、本実施形態に係る横置きシリンダ装置１は、取付状態で水平方向に延びる外筒２と、該外筒２と同心状に配置されたシリンダ３とを備えている。これら外筒２及びシリンダ３の開口両端部は端板４、５によりそれぞれ閉鎖されている。外筒２の内周面とシリンダ３の外周面との間に環状のリザーバ室６が構成される。なお、説明の便宜のため、以下では図中左側、つまりブラケット１７側を前側、図中右側、つまりブラケット８側を後側としてそれぞれ記載する。

本実施形態において、後側端板５は、外筒２の後端を閉鎖する主蓋部材５ａと、シリンダ３の後端を閉鎖する副蓋部材５ｂとの分割構造となっている。なお、主蓋部材５ａには、車体側との連結用のブラケット８が固設されている。
一方、前側端板４はロッドガイドとしても機能し、前側端板４の後方へ突出する突出部９にシリンダ３の前端が嵌合している。前側端板４の前方にはロックリング１２が配置される。なお、前側端板４の突出部９の外周面とシリンダ３の前端の内周面との間にシール部材１０が配設されている。

シリンダ３内には、ピストン１５が摺動可能に配設されている。該ピストン１５にはピストンロッド１６の一端部が連結され、該ピストンロッド１６の他端部は前側端板４及びロックリング１２を液密的に挿通して外筒２（シリンダ３）の外部へ延びている。なお、ピストンロッド１６の他端部には、例えば台車側と連結する連結用のブラケット１７が固設されている。
シリンダ３内は、ピストン１５によって２つの油室１８、１９に区画されており、これらのロッド側油室１８及び反ロッド側油室１９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室６にも部分的に封入されている。

ピストン１５には、ピストンロッド１６の縮み行程時に反ロッド側油室１９からロッド側油室１８への作動油の移動を阻止し、反ロッド側油室１９内の作動油の圧力が所定圧力に到達した際、その作動油をロッド側油室１８へリリーフするリリーフ弁２０と、伸び行程時にロッド側油室１８から反ロッド側油室１９への作動油の移動を阻止し、ロッド側油室１８内の作動油の圧力が所定圧力に到達した際、その作動油を反ロッド側油室１９へリリーフするリリーフ弁２１とが配設されている。
また、後側端板５の副蓋部材５ｂには、反ロッド側油室１９内の圧力に応じて開弁し該油室１９内の作動油をリザーバ室６へ逃がすリリーフ弁２２と、リザーバ室６から反ロッド側油室１９への作動油の流通のみを許容する逆止弁２３とが配設されている。

図１〜図３に示すように、シリンダ３の前端部周壁には、取り付け状態で上部側となる位置にガス抜き孔２４が形成される。また、シリンダ３の前端部周壁には、シリンダ３内のロッド側油室１８と連通可能で且つ最も前側に位置し、取り付け状態で下部側となる位置に第１連通孔２５が形成される。ガス抜き孔２４の中心と第１連通孔２５の中心とはシリンダ３の軸方向で同じ位置に形成される。さらに、シリンダ３の後端部周壁には、シリンダ３内の反ロッド側油室１９と連通可能で且つ最も後側に位置する第２連通孔２６が周方向に間隔を置いて複数形成される。また、シリンダ３の外周面には、ガス抜き孔２４と重なるように周方向に沿って凹設された第１凹部２８と、該第１凹部２８と重なるように周方向に沿って凹設された第２凹部２９とが形成される。該第２凹部２９は、第１凹部２８よりもその底部の軸方向の幅が長く、且つ第１凹部２８の深さよりも浅く設定される。なお、該第２凹部２９の軸方向の幅は、後述する閉塞部材であるＣ字状リング５２の幅と略同じである。また、シリンダ３の第１連通孔２５が形成される位置にはボス３０の小径部３４が溶接にて固着される。

ボス３０は、円筒状に形成され、前側連通パイプ４３が嵌合される大径開口部３１を有する大径部３３と、第１連通孔２５と連通し該第１連通孔２５と略同径の小径開口部３２を有する小径部３４とからなる。大径開口部３１と小径開口部３２とは同心状に形成される。このボス３０及び連通パイプ４３が本発明の連通管に該当する。なお、図２及び図３から解るように、シリンダ３とボス３０とは溶接して固定されており、シリンダ３に設けた第１連通孔２５は外部と遮断され、ボス３０の小径開口部３２とだけ連通するようになる。

図１に示すように、シリンダ３の外周には、第２凹部２９よりも後側にシリンダ３の外周面との間で中間室３５を形成する中間筒３６が溶接にて固着されている。そして、シリンダ３内の反ロッド側油室１９と中間室３５とが各第２連通孔２６を介して連通される。中間筒３６の前端の下部側には、中間室３５に連通する小径開口部３９と、後側連通パイプ４４が嵌合する大径開口部４０とが同心状に形成される。

図１及び図２に示すように、外筒２には、シリンダ３の周壁に設けた第１連通孔２５（ボス３０の大径開口部３１）と同心状に前側連通パイプ４３が嵌合される前側嵌合孔４１が形成される。また、外筒２には、中間筒３６に設けた小径開口部３９と同心状に後側連通パイプ４４が嵌合される後側嵌合孔４２が形成される。

そして、ボス３０の大径開口部３１及び外筒２の前側嵌合孔４１に前側連通パイプ４３を嵌合することで、シリンダ３内のロッド側油室１８と減衰力発生機構５０とがシリンダ３の第１連通孔２５及び前側連通パイプ４３を介して連通される。
一方、中間筒３６の大径開口部４０及び外筒２の後側嵌合孔４２に後側連通パイプ４４を嵌合することで、中間室３５と減衰力発生機構５０とが中間筒３６の小径開口部３９及び後側連通パイプ４４を介して連通される。
なお、前側連通パイプ４３とボス３０の大径開口部３１との間、及び前側連通パイプ４３と外筒２の前側嵌合孔４１との間にはシール部材１１がそれぞれ配置される。また、後側連通パイプ４４と中間筒３６の大径開口部４０との間、及び後側連通パイプ４４と外筒２の後側嵌合孔４２との間にもシール部材１１がそれぞれ配置されている。

図１〜図３に示すように、シリンダ３の外周に設けた第２凹部２９に、該第２凹部２９の幅と略同じ幅のＣ字状リング５２が装着される。該Ｃ字状リング５２は第１凹部２８を覆う閉塞部材であり、Ｃ字状リング５２の開放箇所の排出部位５１に前側連通パイプ４３が位置するように装着される。なお、Ｃ字状リング５２は、板バネで構成される。また、上述したように、Ｃ字状リング５２の幅は第２凹部２９の軸方向の幅と同じであり、Ｃ字状リング５２の開放幅はボス３０の大径部３３の外径よりも大きく設定される。その結果、シリンダ３の外周に設けた第２凹部２９にＣ字状リング５２を装着すると、シリンダ３の外周とＣ字状リング５２との間にガス抜き孔２４に連通する空間５３（第１凹部２８）が形成されると共に、取り付け状態においては空間５３が前側連通パイプ４３（ボス３０）周りの排出部位５１（開放箇所）を介してリザーバ室６内の作動油中に連通される。
なお、本実施形態では、Ｃ字状リング５２は板バネで構成されるが、圧入等の非分解としたメカニカルシールで構成してもよい。

次に、本実施形態に係る横置きシリンダ装置１の作用を説明する。
本発明の実施形態に係る横置きシリンダ装置１は、台車と車体との間に横置き状態で取り付けられており、台車にピストンロッド１６側のブラケット１７が連結され、車体に外筒２側のブラケット８が連結される。この時、シリンダ３の外周に配置したＣ字状リング５２の排出部位５１（開放箇所）は、リザーバ室６内の作動油中に浸漬するようになる。

そして、台車と車体とが水平方向へ相対移動すると、横置きシリンダ装置１のピストンロッド１６が伸縮動作する。その結果、ピストンロッド１６の伸び行程時には、ロッド側油室１８の作動油が第１連通孔２５、前側連通パイプ４３を経て減衰力発生機構５０に至り、該減衰力発生機構５０から後側連通パイプ４４、中間室３５、各第２連通孔２６を経て反ロッド側油室１９に流れ、これに応じて伸び側の減衰力が発生する。なお、この伸び行程時には、ピストンロッド１６の退出分の作動油が後側端板５の副蓋部材５ｂに設けた逆止弁２３を経てリザーバ室６から反ロッド側油室１９へ補給される。

一方、ピストンロッド１６の縮み行程時には、反ロッド側油室１９の作動油が各第２連通孔２６、中間室３５、後側連通パイプ４４を経て減衰力発生機構５０に至り、該減衰力発生機構５０から前側連通パイプ４３、第１連通孔２５を経てロッド側油室１８に流れ、これに応じて縮み側の減衰力が発生する。なお、この縮み行程時には、ピストンロッド１６の進入分の作動油が後側端板５の副蓋部材５ｂに設けたリリーフ弁２２を経て反ロッド側油室１９からリザーバ室６内へ排出され、この際も減衰力が発生する。

そこで、特に、シリンダ３内でロッド側油室１８の上部に溜まったガスは、ピストンロッド１６の伸び行程時に、ガス抜き孔２４から空間５３（第１凹部２８）を経てＣ字状リング５２の排出部位５１、すなわち、前側連通パイプ４３周りの排出部位５１からリザーバ室６内の作動油中へ排出される。

以上説明したように、本実施形態に係る横置きシリンダ装置１では、シリンダ３前端の周壁の、台車と車体との間に横置き状態で取り付けられた際上部側に位置する部位にガス抜き孔２４を形成して、ガス抜き孔２４を覆うようにＣ字状リング５２をシリンダ３の外周に沿って配置する。その結果、シリンダ３の外周とＣ字状リング５２との間に空間５３（第１凹部２８）が形成され、取り付け状態において空間５３がＣ字状リング５２の排出部位５１を介してリザーバ室６内の作動油中に連通される。

その結果、特に、シリンダ３内でロッド側油室１８の上部に溜まったガスを、ピストンロッド１６の伸び行程時に、ガス抜き孔２４から空間５３（第１凹部２８）を経てＣ字状リング５２の排出部位５１からリザーバ室６内の作動油中へ排出することができる。

そして、本実施形態に係る横置きシリンダ装置１では、ガス抜き孔２４と第１連通孔２５とをシリンダ３の軸方向で同じに位置に形成することができるので、シリンダ３の軸長を短縮することができ、構成部材の多くを小型化でき、ひいては装置全体を小型化することができ、軽量化及びコストダウンを達成できる。また、バルブレイアウトが容易となり設計自由度が向上する。さらに、本実施形態では、前側連通パイプ４３が嵌合するボス３０をシリンダ３に溶接固着すると共に、閉塞部材としてＣ字状リング５２を採用しているため、Ｃ字状リング５２の組付方向が一方向に限定されるため誤組付を防止することができ、信頼性が向上する。

また、上述した実施形態では閉塞部材にＣ字状リング５２を採用したが、図５に示すように、閉塞部材をリング状でその一部を分断してその部位を排出部位５１として機能させ、該分断部分に前側連通パイプ４３を嵌め込むフック状部５５を設けた構成を採用してもよく、図６に示すように、リング状でその一部に排出部位５１に相当する、前側連通パイプ４３を囲むＵ字状の切欠き部５６を設けた構成を採用してもよい。
図５及び図６に示す閉塞部材を採用することにより、閉塞部材の誤組付をさらに防止することができる。
なお、本実施形態では、ガス抜き孔２４の中心と第１連通孔２５の中心とをシリンダ３の軸方で同じ位置に形成したものを示したが、第１連通孔２５の軸方向の範囲内に設ければ、ピストン１５のストロークにガス抜き孔２４が影響しないので、結果として、シリンダ長を最小限にできる。さらには、ガス抜き孔２４を第１連通孔２５のロッドガイド４側に設けてもよく、ボス３０の軸方向範囲内にガス抜き孔２４を設ければよい。
なお、本実施形態では連通パイプ４３、４４を円筒状の管としたが、楕円形状や、角状筒であってもよい。
また、本実施形態ではＣ字状リング５２を板バネで構成し、分解可能な構成としたため、非分解の構成と比べてメンテナンス性の向上、組付性の向上を図ることができる。
また、本実施形態では、伸び行程のときにロッド側油室１８の作動油が前側連通パイプ４３を経て減衰力発生機構５０に至り、該減衰力発生機構５０から後側連通パイプ４４を経て反ロッド側１９に流れ、これに応じて伸側の減衰力が発生し、縮み行程のときは伸び行程とは逆の経路をたどるものを示したが、特許文献２に示す伸び縮み行程共に、ロッド側油室から減衰力発生機構に作動油を供給する構成としてもよい。また、本実施の形態では、作動液として油を用いた例を示したが、それに限らず水などの液体を用いても良い。
また、本実施の形態では、横置きシリンダ装置を例にあげて示したが、排出部位５１が作動液中となる条件を満たせば、縦置きシリンダ装置としてもよい。

１横置きシリンダ装置，２外筒，３シリンダ，６リザーバ室，１５ピストン，１６ピストンロッド，１８ロッド側油室，１９反ロッド側油室，２４ガス抜き孔，２５第１連通孔，２６第２連通孔，２８第１凹部，２９第２凹部，４３前側連通パイプ，４４後側連通パイプ，５０減衰力発生機構，５１排出部位，５２Ｃ字状リング（閉塞部材），５３空間

Claims

外筒と、
該外筒内に設けられ、内部に作動液が充填されたシリンダと、
該シリンダと前記外筒との間に画成され、作動液とガスが封入された環状のリザーバ室と、
前記シリンダ内に摺動可能に挿嵌され、該シリンダ内を２つの液室に画成するピストンと、
軸方向の一側が前記ピストンに取り付けられ、他側が前記シリンダの外部に突出したピストンロッドと、
前記シリンダ内と連通管を介して連通し、前記ピストンの摺動によって生じる作動液の流れを制御して減衰力を発生させる減衰力発生機構と、を備え、
前記シリンダの軸方向の端部周壁には、取り付け状態で上部側の位置にガス抜き孔が形成され、
前記シリンダに設けたガス抜き孔を覆うように該シリンダの外周に沿って閉塞部材が配され、前記閉塞部材とシリンダの外周との間に前記ガス抜き孔と連通する周回り方向に延びる空間が形成され、
前記閉塞部材は、取り付け状態において前記空間が前記リザーバ室内の作動液中に連通可能な排出部位を有し、
前記連通管と前記ガス抜き孔とは軸方向の位置が一致することを特徴とするシリンダ装置。
前記閉塞部材の排出部位が前記連通管の周りに設けられることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
前記閉塞部材は、開放箇所が前記排出部位に相当するＣ字状リングで形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダ装置。