JP6250185B2

JP6250185B2 - 液圧緩衝器

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Publication number: JP6250185B2
Application number: JP2016551638A
Authority: JP
Inventors: 柴原　和晶; 和晶柴原
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2017-12-20
Anticipated expiration: 2035-08-25
Also published as: JPWO2016052008A1; GB2544245B; GB201704079D0; CN106715953B; CN106715953A; GB2544245A; WO2016052008A1

Description

本発明は、鉄道車両等に使用される複筒式横置き液圧緩衝器に関する。

例えば、特許文献１に記載された複筒式横置き液圧緩衝器は、液室の上側隅部に滞留したエアを、環状通路およびオリフィスを介してリザーバの下部へ排出するように構成されている。

特開２００９−２４３６３４号公報

前述の液圧緩衝器では、端板に内筒の外側（外周面）が嵌合されることから、通常、一般公差である内筒の外径精度を高める、すなわち、内筒の外周を機械加工（仕上げ加工）する必要がある。
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、エア抜き構造をより簡単に構成することが可能な複筒式横置き液圧緩衝器を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明の液圧緩衝器は、同心に配置した外筒および内筒の両端を端板によって閉鎖して、両者の間を液体と気体とを封入した環状のリザーバとして構成し、前記内筒の一端部と前記端板との嵌合部に環状通路を形成し、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環状通路および減衰力発生用オリフィスを介して前記リザーバへ逃がす複筒式横置液圧緩衝器であって、前記端板は、前記内筒の内側に嵌合される内側嵌合部と、前記内筒の外側に嵌合される外側嵌合部と、を有し、前記外側嵌合部と前記内筒の外側との間の隙間を、前記内側嵌合部と前記内筒の内側との間の隙間よりも大きくして前記環状通路とし、前記端板または前記内筒に、前記内筒内の液室の上側隅部と前記環状通路とを連通する連通路が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、複筒式横置き液圧緩衝器のエア抜き構造をより簡単に構成することができる。

第１実施形態の液圧緩衝器の概略構造を説明するための軸平面による断面図である。図１における要部拡大図である。第１実施形態の変形例を示す図である。第１実施形態の他の変形例を示す図である。第２実施形態の要部拡大図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１、図２を参照して説明する。ここでは、鉄道車両の車体と台車との間に左右動ダンパとして略水平に配置される複筒式横置き液圧緩衝器１（以下「液圧緩衝器１」という）を説明する。なお、以下の説明において、便宜上、図１における上下方向および左右方向をそのまま、取付状態における液圧緩衝器１の上下方向および左右方向と定義する。

図１に示されるように、液圧緩衝器１は、同心に配置した、すなわち、軸線を共有する外筒２および内筒３を有する。外筒２と内筒３との左端および右端は、端板４および端板５によって閉鎖される。これにより、外筒２と内筒３との間には、環形状のリザーバ６が形成される。端板５は、外筒２の右端を閉鎖する端板７と内筒３の右端を閉塞する端板８とに分割して構成される。端板７には、鉄道車両の車体側に連結されるブラケット９が固定される。端板５は、端板８の右端側に形成された軸部１０が、端板７のブラケット９に対して反対側（左側）の端面に形成された凹部１１に嵌合されることにより、端板７と端板８とが一体化される。なお、端板７の外周と外筒２の右端との間には、インロー結合部２９が形成される。

内筒３の内側には、ピストン１２が摺動可能に嵌合される。内筒３の内部は、ピストン１２によって第１液室１３Ａと第２液室１３Ｂとに左右に分画される。第１液室１３Ａおよび第２液室１３Ｂには、作動液が封入される。なお、リザーバ６には、作動液とエアとが封入される。ピストン１２には、ピストンロッド１４の右端が連結される。ピストンロッド１４の左端側は、第１液室１３Ａおよび端板４を通過して内筒３の外部へ延出される。ピストンロッド１４の左端には、鉄道車両の台車側に連結されるブラケット１５が固定される。ブラケット１５には、端板４から延出するピストンロッド１４を覆う筒形状のカバー１６が取り付けられる。

ピストン１２には、ピストンロッド１４の縮み行程時に、第２液室１３Ｂから第１液室１３Ａへの作動液の移動を阻止し、第２液室１３Ｂの液圧が一定圧力に達したときに、第２液室１３Ｂの液圧を第１液室１３Ａへ逃がす縮み側リリーフ弁１７が設けられる。また、ピストン１２には、ピストンロッド１４の伸び行程時に、第１液室１３Ａから第２液室１３Ｂへの作動液の移動を阻止し、第１液室１３Ａの液圧が一定圧力に達したときに、第１液室１３Ａの液圧を第２液室１３Ｂへ逃がす伸び側リリーフ弁１８が設けられる。さらに、端板８には、第２液室１３Ｂの液圧に応じて開弁し、第２液室１３Ｂの液圧をリザーバ６へ逃がすリリーフ弁１９が設けられる。また、端板８には、リザーバ６から第２液室１３Ｂへの作動液の流通のみを許容するチェック弁２０が設けられる。

第１実施形態において、端板８は、略キャップ形に形成された鋳鉄部品である。端板８の右端には、前述の軸部１０が形成される。端板８の軸部１０に対して反対側には、端板８の側壁の一部を構成する円環形の外側嵌合部２１が形成される。外側嵌合部２１の内周面２１Ｂには、内筒３の右端部２２の外周面２２Ａが嵌合される。また、外側嵌合部２１の内周面２１Ｂには、環形状のシール溝２３が形成され、該シール溝２３に装着されたシール部材２４によって内筒３と端板８との間がシールされる。なお、内筒３は、右端（右端部２２端面）が端板８の底部２５に当接される。また、内筒３の外径は一般公差で形成されており、端板８の外側嵌合部２１と内筒３の右端部２２とは、予め定められた嵌め合い公差で嵌合される。

一方、第１実施形態において、端板４は、略円筒形に形成された鋳鉄部品である。図２に示されるように、端板４は、ブラケット１５側（左側）の外周面２６が、外筒２の左端部２７の内側に形成された端板嵌合部２８に嵌合される。なお、端板嵌合部２８は、外筒２の左端部２７の内側を機械加工することにより形成される。また、外筒２と端板４とは、予め定められた嵌め合い公差で嵌合される。なお、端板８および端板４を鋳鉄部品で構成するのに変えて、焼結部品としてもよい。

端板４の右端側、すなわち、ブラケット１５側に対して反対側には、内筒３の内側に嵌合される内側嵌合部３１と、内筒３の外側に嵌合される外側嵌合部３２と、が設けられる。換言すると、内筒３の左端部３３の先端は、端板４の内側嵌合部３１と外側嵌合部３２との間に形成された環形状の溝３４に差し込まれる。なお、端板４の外側嵌合部３２は、内側嵌合部３１に対して右方向へ延出されている。このように、内筒３の左端部３３の外周面３３Ａは、外側嵌合部３２によって覆われる。また、内筒３の左端部３３の先端は、端板４の溝３４の底部に突き当てられる。これにより、内筒３と端板４とは、軸線方向（左右方向）に相対位置決めされる。

そして、第１実施形態では、端板４の外側嵌合部３２と内筒３の外側との間の隙間、すなわち、外側嵌合部３２の内周面３２Ｂと内筒３の左端部３３の外周面３３Ａとの間の隙間が、端板４の内側嵌合部３１と内筒３の内側との間の隙間、すなわち、内側嵌合部３１の外周面３１Ａと内筒３の左端部３３の内周面３３Ｂとの間の隙間、よりも大きく設定される。例えば、内側嵌合部３１と内筒３の内側とを中間嵌めによって嵌合し、外側嵌合部３２と内筒３の外側とをすきま嵌めによって嵌合する。これにより、外側嵌合部３２と内筒３の外側との間の隙間を、内側嵌合部３１と内筒３の内側との隙間よりも大きくすることができる。

また、液圧緩衝器１には、第１液室１３Ａの上側隅部３５に滞留したエアをリザーバ６へ排出するためのエア抜き構造が構成される。第１実施形態では、前述の外側嵌合部３２と内筒３の外側との間の隙間が、エア抜き構造の一部を構成する環状通路３６として機能する。エア抜き構造は、環状通路３６を第１液室１３Ａの上側隅部３５に連通するための連通路３７を含む。第１実施形態において、連通路３７は、端板４の内側嵌合部３１の上部を切欠くことで形成される。換言すると、連通路３７は、端板４に形成された溝３４の上部（最上位置）を左側および下側に切欠くことで形成される。なお、環状通路３６の右端は、シール部材３８によって画定される。また、シール部材３８は、端板４の外側嵌合部３２の内周面３２Ｂに形成されたシール溝３９に装着される。

第１実施形態において、エア抜き構造は、リザーバ６の左端の下側領域、換言すると、リザーバ６における外側嵌合部３２の外周面３２Ａを取り囲む領域と、環状通路３６の下部（最下位置）と、を連通する流路４０を含む。流路４０は、端板４の外側嵌合部３２の下部に形成される。流路４０には、上端が環状通路３６の下部に開口するオリフィス４１が設けられる。このように、エア抜き構造は、第１液室１３Ａの上側隅部３５を、連通路３７、環状通路３６、オリフィス４１、および流路４０を経由して、リザーバ６の左端の下側領域に連通するように構成される。ここで、隅部３５は、上側であることが望ましく、さらには液圧緩衝器１が取り付けられた状態で最も上側となる位置であることが望ましい。しかし、上側として記載したように、必ず上である必要はなく、例えば中間位置よりも上側に隅部３５を設ければよい。その場合であっても第１液室１３Ａ、第２液室１３Ｂの圧力によりエアを排出することができる。

端板４の左端部、すなわち、外筒２の端板嵌合部２８に嵌合された部分と、端板４の右端部、すなわち、内側嵌合部３１および外側嵌合部３２が形成された部分と、の間には、外筒２の内周面２Ｂとの間に一定の隙間を有する中間部４２が形成される。中間部４２は、外筒２の端板嵌合部２８に嵌合される部分との間に形成される段部４３が、外筒２の内周面２Ｂと端板嵌合部２８との間に形成された段部４４に干渉することで、内筒３の左端部３３の先端を端板４の溝３４の底部に突き当てることができないことがないように形成される。なお、端板４には、中間部４２の上部（左右方向の視線で１２時の位置）に切欠き４５が形成されており、該切欠き４５には、外筒２の左端部２７に形成したかしめ部４６が係合される。これにより、端板４の外筒２に対する軸線回りの相対移動を阻止する回り止め構造が構成される。また、回り止め構造として、かしめ部４６を形成する構成に変えて、外筒２の内周に凸部を形成するようにしてもよい。

次に、第１実施形態の作用を説明する。
鉄道車両の車体と台車とが水平方向へ相対移動すると、横向きに配置された液圧緩衝器１のピストンロッド１４が伸縮する。ピストンロッド１４の伸び行程時には、第１液室１３Ａの作動液が、ピストン１２の伸び側リリーフ弁１８を通過して第２液室１３Ｂへ流動する。並行して、第１液室１３Ａの作動液は、連通路３７、環状通路３６、オリフィス４１および流路４０を経由してリザーバ６へ排出される。このように、第１液室１３Ａの作動液がリリーフ弁１８ならびにオリフィス４１を通過することで、伸び側の減衰力が発生する。

前述のピストンロッド１４の伸び行程において、第１液室１３Ａの上側隅部３５にエアが滞留していた場合、該エアは、作動液とともに連通路３７、環状通路３６、オリフィス４１および流路４０を経由してリザーバ６へ排出される。なお、ピストンロッド１４の伸び行程時には、ピストンロッド１４が第１液室１３Ａから退出した体積分の作動液が、リザーバ６から端板８のチェック弁２０を介して第２液室１３Ｂへ導入される。

一方、ピストンロッド１４の縮み行程時には、第２液室１３Ｂの作動液が、ピストン１２の縮み側リリーフ弁１７を通過して第１液室１３Ａへ流動する。並行して、ピストンロッド１４が第１液室１３Ａへ進入した体積分の作動液が、第２液室１３Ｂから端板８のリリーフ弁１９を介してリザーバ６へ排出される。このように、第２液室１３Ｂの作動液がリリーフ弁１７ならびにリリーフ弁１９を通過することで、縮み側の減衰力が発生する。

第１実施形態によれば、環状通路３６を第１液室１３Ａの最上位置である上側隅部３５に連通してエア抜き構造を構成したので、ピストンロッド１４が比較的小さい振幅で伸縮（振動）する液圧緩衝器１の挙動であっても、第１液室１３Ａの上側隅部３５に滞留したエアを、作動液とともに連通路３７、環状通路３６、オリフィス４１および流路４０を経由してリザーバ６へ確実に排出することができる。また、第１液室１３Ａの上側隅部３５に滞留したエアは、連通路３７を通過してより高い位置に位置する環状通路３６の最上部に円滑に移動するので、連通路３７を通過して環状通路３６の上部に到達したエアが第１液室１３Ａに戻ることを防止することができる。このように、小さい振幅の入力に対しても確実に緩衝することが可能であり、複筒式横置き液圧緩衝器１の信頼性を向上させることができる。

また、従来技術の液圧緩衝器、すなわち、内筒３の内側に端板４を嵌合させることなく、内筒３の外側にのみ端板４を嵌合させて内筒３の左端部３３を閉鎖する液圧緩衝器では、内筒３の外径を一般公差よりも厳格な公差に形成する必要があることから、内筒３の外周面３Ａが機械加工され、機械加工代を考慮して肉厚の素材（内筒３）を選定することも相俟って製造コストが増大する要因になっていた。
これに対して、第１実施形態では、内筒３の内側に端板４の内側嵌合部３１を嵌合させて内筒３の左端部３３を閉鎖したので、内筒３の外径の公差は一般公差のままで厳格化する必要がないので、前述した従来技術の液圧緩衝器に対して製造コストを削減することができる。

また、第１実施形態では、内筒３の内側に端板４の内側嵌合部３１を嵌合させて内筒３の左端部３３を閉鎖したので、端板４の外側嵌合部３２と内筒３の外側（左端部３３の内周３３Ｂ）との間に形成された環形状の隙間をエア抜き構造の環状通路３６として利用することが可能であり、エア抜き構造をより簡単に構成することができる。
さらに、第１実施形態では、端板４の中間部４２の最上部に形成した切欠き４５に、外筒２の側壁をかしめて形成したかしめ部４６を係合させたので、端板４の外筒２に対する軸線回りの相対移動（回転）を防止することができるとともに、鉄道車両への取り付け時に、液圧緩衝器１が上下反対に配置される、換言すると、連通路３７とオリフィス４１とが上下反対に配置されることを防止することができる。

なお、第１実施形態は上記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成することができる。
第１実施形態では、端板４および端板８をダイカストなどの鋳鉄によって成形したが、例えば、焼結や切削によって成形することができる。
また、第１実施形態では、連通路３７を端板４に形成することでエア抜き構造を構成したが、例えば、内筒３の左端の上部（最上位置）に形成した切欠き（スリット）を連通路３７とすることでエア抜き構造を構成することができる。

第１実施形態では、端板４の内側嵌合部３１を切欠いて連通路３７を形成した、換言すると、端板４の成形と同時に連通路３７を成形したが、第１液室１３Ａの上側隅部３５と環状通路３６とを連通させてエア抜き構造を構成したが、図３に示されるように、端板４の溝３４の上部に向けて左斜め上方向へドリル穴を穿設することで、連通路３７を形成することができる。
この場合、ドリル穴によって形成された連通路３７（図３参照）の最上部が、切欠きによって形成された連通路３７（図２参照）の最上部よりも高い位置にあるので、連通路３７を通過して環状通路３６の上部に到達したエアが第１液室１３Ａに戻ることをより確実に防ぐことができる。

第１実施形態では、端板４の外側嵌合部３２と内筒３の外側との間の隙間、すなわち、外側嵌合部３２の内周面３２Ｂと内筒３の左端部３３の外周面３３Ａとの間の隙間を、環状通路３６として利用してエア抜き構造を構成したが、内筒３の外径のばらつきが比較的大きい場合、図４に示されるように、端板４の外側嵌合部３２の内周面３２Ｂに、補助的な環状溝４７を形成して流路を確保するようにエア抜き構造を構成することができる。
この場合、補助的な環状溝の断面積は、環状溝のみで流路を確保するように構成された従来技術のエア抜き構造の環状溝の断面積と比較して小さくすることが可能であり、端板４（外側嵌合部３２）が軸線方向（左右方向）へ大型化するのを防ぐことができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図５を参照して説明する。なお、第１実施形態に対して同一又は相当の構成要素については、同一の名称及び符号を付与するとともに詳細な説明を省略する。
第２実施形態は、第１実施形態において内筒３の左端部３３と該左端部３３を閉鎖する端板４との間に構成されるエア抜き構造を、内筒３の右端部２２と該右端部２２を閉鎖する端板８との間に適用したものである。

端板８の左端側、すなわち、軸部１０に対して反対側には、内筒３の内側に嵌合される内側嵌合部５１と、内筒３の外側に嵌合される外側嵌合部５２と、が設けられる。換言すると、内筒３の右端部２２の先端は、端板８の内側嵌合部５１と外側嵌合部５２との間に形成された環形状の溝５４に差し込まれる。なお、端板８の外側嵌合部５２は、内側嵌合部５１に対して左方向へ延出されている。このように、内筒３の右端部２２の外周面２２Ａは、外側嵌合部５２によって覆われる。また、内筒３の右端部２２の先端は、端板８の溝５４の底部に突き当てられる。これにより、内筒３と端板８、延いては内筒３と外筒２とが軸線方向（左右方向）に相対位置決めされる。

端板８の外側嵌合部５２と内筒３の外側との間の隙間、すなわち、外側嵌合部５２の内周面５２Ｂと内筒３の右端部２２の外周面２２Ａとの間の隙間が、端板８の内側嵌合部５１と内筒３の内側との間の隙間、すなわち、内側嵌合部５１の外周面５１Ａと内筒３の右端部２２の内周面２２Ｂとの間の隙間よりも大きく設定される。例えば、内側嵌合部５１と内筒３の内側とを中間嵌めによって嵌合し、外側嵌合部５２と内筒３の外側とをすきま嵌めによって嵌合する。これにより、外側嵌合部５２と内筒３の外側との間の隙間を、内側嵌合部５１と内筒３の内側との隙間よりも大きくすることができる。

そして、第２実施形態では、前述の外側嵌合部５２と内筒３の外側との間の隙間が、エア抜き構造の一部を構成する環状通路５６として機能する。第２実施形態において、エア抜き構造は、環状通路５６を第２液室１３Ｂの上側隅部５５に連通するための連通路５７を含む。連通路５７は、端板８の内側嵌合部５１の上部を切欠くことで形成される。換言すると、連通路５７は、端板８に形成された溝５４の上部（最上位置）を右側および下側に切欠くことで形成される。なお、環状通路５６の左端は、シール部材５８によって画定される。また、シール部材５８は、端板８の外側嵌合部５２の内周面５２Ｂに形成されたシール溝５９に装着される。

第２実施形態において、エア抜き構造は、リザーバ６の右端の下側領域、換言すると、リザーバ６における外側嵌合部５２の外周面５２Ａを取り囲む領域と、環状通路５６の下部（最下位置）と、を連通する流路６０を含む。流路６０は、端板８の外側嵌合部５２の下部に形成される。流路４０には、上端が環状通路５６の下部に開口するオリフィス６１が設けられる。このように、エア抜き構造は、第２液室１３Ｂの上側隅部５５を、連通路５７、環状通路５６、オリフィス６１、および流路６０を経由して、リザーバ６の右端の下側領域に連通するように構成される。また、シール部材８１は、外側嵌合部５２の内周面５２Ｂに形成されたシール溝８０に装着される。このようにバックアップシールを設けたことで、高圧の液圧緩衝器にも用いることができる。

次に、第２実施形態の作用を説明する。
鉄道車両の車体と台車とが水平方向へ相対移動すると、横向きに配置された液圧緩衝器１のピストンロッド１４が伸縮される。ピストンロッド１４の縮み行程時には、第２液室１３Ｂの作動液が、ピストン１２の縮み側リリーフ弁１７を通過して第１液室１３Ａへ流動する。このとき、第２液室１３Ｂの上側隅部５５にエアが滞留していた場合、該エアは、作動液とともに連通路５７、環状通路５６、オリフィス６１および流路６０を経由してリザーバ６へ排出される。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同等の効果を得ることができる。
なお、第２実施形態のエア抜き構造は、第１実施形態のエア抜き構造と併用することが可能であるが、当然、第２実施形態のエア抜き構造を単独で適用して液圧緩衝器１を構成することができる。

１液圧緩衝器、２外筒、３内筒、４，５端板、６リザーバ、１３Ａ，１３Ｂ液室、３１内側嵌合部、３２外側嵌合部、３３左端部（内筒の一端部）、３５上側隅部、３６環状通路、３７連通路、４１オリフィス

Claims

同心に配置した外筒および内筒の両端を端板によって閉鎖して、両者の間を液体と気体とを封入した環状のリザーバとして構成し、前記内筒の一端部と前記端板との嵌合部に環状通路を形成し、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環状通路および減衰力発生用オリフィスを介して前記リザーバへ逃がす複筒式横置液圧緩衝器であって、
前記端板は、前記内筒の内側に嵌合される内側嵌合部と、前記内筒の外側に嵌合される外側嵌合部と、を有し、
前記外側嵌合部と前記内筒の外側との間の隙間を、前記内側嵌合部と前記内筒の内側との間の隙間よりも大きくして前記環状通路とし、
前記端板または前記内筒に、前記内筒内の液室の上側隅部と前記環状通路とを連通する連通路が形成されることを特徴とする液圧緩衝器。
前記連通路は、鋳造または焼結によって前記端板に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液圧緩衝器。
前記連通路は、前記端板に形成されて前記内筒の軸線に対して斜めに形成された穴であることを特徴とする請求項１または２に記載の液圧緩衝器。
前記外側嵌合部に、前記連通路に連通する環状溝が形成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液圧緩衝器。