JP6349153B2 - 緩衝器 - Google Patents

Description

この発明は、横置きで設置される緩衝器の改良に関する。

緩衝器には、外筒、シリンダ、シリンダ内を摺動自在に移動するピストンおよびピストンに連結されるロッドとを備えて、シリンダと外筒との間の隙間でリザーバを形成し、収縮行程時にシリンダからリザーバに、伸長行程時にリザーバからシリンダへ作動油が一方向に流れるユニフロー型の緩衝器がある。

具体的には、このユニフロー型の緩衝器にあっては、収縮行程時には、ロッドがシリンダ内へ侵入し、シリンダ内から作動油がリザーバへ押し出され、伸長行程時に、ロッドがシリンダから退出してリザーバの作動油をシリンダ内へ吸込むようになっている。そして、ロッドがシリンダ内へ出入りすることによるシリンダ内の容積変化をリザーバで補償するようになっている。

そのため、リザーバからシリンダ内へ作動油を吸込むための吸込口がシリンダ端に嵌合されたバルブケースに設けられている。緩衝器に振動が入力されて油面が傾いたときにバルブケースに設けた吸込口が気体に面すると、気体がシリンダ内へ吸込まれてしまう可能性がある。

そこで、特許文献１に開示された緩衝器のように、バルブケースの吸込口に吸込パイプを取り付けたものが開示されている。この吸込パイプの先端は、リザーバの下方中央に配置されていて、吸込パイプの先端から作動油を吸込むようにしてある。これにより、油面が傾いても、吸込パイプの先端に作動油が常に介在することが期待され、空気の吸込みを防止している。

特開２００８−２６１４２２号公報

緩衝器の小型化により、外筒の外径を小さくすることが行われているが、外筒の外径を小さくすると、シリンダと外筒との隙間の寸法が小さくなる。これにより、吸込パイプは、バルブケースへのねじ込みによる固定ができず、固定方法として銀ロウ付けが採用されている。よって、従来の緩衝器にあっては、加工工数やコストが増えてしまう問題があった。

そこで、本発明は上記問題を解決するために創案されたものであって、その目的とするところは、吸込パイプを廃止し、コストを削減した緩衝器を提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明の課題解決手段における緩衝器は、液体が封入されるシリンダと、上記シリンダ内に摺動自在に挿入され、上記シリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンと、上記シリンダ内に挿入されて上記ピストンに連結されるピストンロッドと、上記シリンダの外周側に配置され、上記シリンダとの間にリザーバ室を形成する外筒と、上記シリンダの開口端を閉塞するとともに、上記ピストン側室と上記リザーバ室とを連通する吸込口を有するボトム部材と、上記リザーバ室内に設けられる隔壁部材とを備え、上記隔壁部材は、少なくとも一部が上記吸込口よりも上方に配置され、上記吸込口との間に形成される空間における液体の液面の変動を抑制することを特徴とする。

リザーバ室内に隔壁部材を配置することで、隔壁部材と吸込口の間には空間が形成される。この空間の液体は隔壁部材により液面の変動が抑制される。また、隔壁部材の少なくとも一部が吸込口よりも上方に配置されることで、隔壁部材より下方には液体が介在することになる。これにより、緩衝器がボトム側から加振され、リザーバ室内の液体の液面が変動したとしても、吸込口に作動油が常に介在することになり、吸込口から空気を吸込むことがない。

その結果、本発明の緩衝器によれば、吸込パイプを廃止することができ、コストを削減することが可能となる。

本発明の一実施形態における緩衝器の横断面図である。 本発明の一実施形態における緩衝器の縦断面図である。 本発明の一実施形態における油面変動を示す図である。 本発明の一実施形態の第一の変形例における緩衝器の縦断面図である。 本発明の一実施形態の第一の変形例における油面変動を示す図である。 本発明の一実施形態の第二の変形例における油面変動を示す図である。

以下に、図示した実施形態に基づいて、この発明を説明する。本発明における緩衝器１は、横置きにして設置されるユニフロー型とされ、例えば、前後に連結される鉄道車両の間に設けられて、伸縮行程時に減衰力を発揮して車体の振動を抑制する。

図１に示すように、本発明の緩衝器１のシリンダ２内には、液体として作動油が封入され、シリンダ２内に摺動自在に挿入されるピストン５がシリンダ２内にロッド側室Ｒ１とピストン側室Ｒ２とを形成する。

そして、ピストン５は、ピストン側室Ｒ２とロッド側室Ｒ１とを連通させる通路３１を有しており、このピストン５には、上記通路３１を開閉して、ロッド側室Ｒ１からピストン側室Ｒ２への作動油の流入を阻止し、ピストン側室Ｒ２からロッド側室Ｒ１への作動油の流入を許容する第１チェック弁２１が設けられている。これにより、作動油は一方向流れに設定される。

また、ピストン５は、ピストンロッド４の先端部に嵌合されて、ピストンロッド４の先端ネジ部（符示せず）にピストンナット４０を螺合することで、ピストンロッド４に連結されている。

シリンダ２には、シリンダ２の図１中で左端となる開口端に嵌合して、この開口端を閉塞するロッドガイド２４が設けられる。ピストンロッド４の基端部は、ロッドガイド２４の軸芯部を貫通してシリンダ２の外側に突出している。そして、このロッドガイド２４によって、ピストンロッド４の軸方向の移動が案内される。

一方、緩衝器１は、シリンダ２の外周側に当該シリンダ２を覆う円筒状の外筒３を有しており、外筒３とシリンダ２との間に環状のリザーバ室７が形成される。外筒３の図１中で左端となる開口端もロッドガイド２４が嵌合することにより閉塞されている。つまり、シリンダ２と外筒３の図１中で左端となる開口端は、ロッドガイド２４により閉塞されている。また、シリンダ２の図１中で右端となる開口端は、ボトム部材２９により閉塞されている。

ボトム部材２９は、シリンダ２内周に嵌合される嵌合部２９ａと嵌合部２９ａに連なり、シリンダ２の図１中で右端に当接する台座部２９ｂとからなる。嵌合部２９ａは、円柱状に形成されており、内側にピストン側室Ｒ２からリザーバ室７への作動油の流入を阻止し、リザーバ室７からピストン側室Ｒ２への作動油の流入を許容する第２チェック弁３０を収容している。これにより、作動油は一方向流れに設定される。

台座部２９ｂは、嵌合部２９ａよりも外径が大きく、シリンダ２の径方向に突出している。台座部２９ｂには、嵌合部２９ａの内側であって、軸方向に開口する通孔３３と、この通孔３３に連なり、径方向に延びる凹部３４と、この凹部３４をリザーバ室７内に連通させる吸込口１３が３個形成されている（図２参照）。これら、通孔３３、凹部３４および吸込口１３とで、流路３２が構成される。

つまり、ピストンロッド４が伸長する際のリザーバ室７内の作動油は、吸込口１３から吸込まれ、凹部３４、通孔３３を通り、第２チェック弁３０を開弁して、ピストン側室Ｒ２に流入する。なお、吸込口の個数は３個に限定されず、リザーバ室７内の作動油をピストン側室Ｒ２に導く際に、リザーバ室内の作動油を十分に吸込める個数であればよい。

加えて、ロッドガイド２４には、ロッド側室Ｒ１をリザーバ室７に連通させる排出通路２８が設けられる。排出通路２８の途中には弁孔２２が形成されており、弁孔２２には減衰バルブ６が収容される。

減衰バルブ６は、排出通路２８を開閉するように設けられ、ロッド側室Ｒ１からリザーバ室７への作動油の流出のみを許容する。また、通過する作動油の流れに抵抗を与えて、所定の減衰力を発揮するようになっている。それゆえ、減衰バルブ６については、チェック弁機能を果たし、所定の減衰力を発揮できるものであればよい。

上記のような構成を備えることで、収縮行程時にロッド側室Ｒ１からリザーバ室７に、伸長行程時にリザーバ室７からピストン側室Ｒ２へ作動油が一方向に流れるユニフロー型の構造になっている。

また、ロッドガイド２４は、上述したようにシリンダ２の開口端に嵌合されるとともに、緩衝器１を横置きに設置した際に、排出通路２８の出口端がリザーバ室７の作動油中に位置するようにして、外筒３内に嵌合されて、固定される。

さらに、ロッドガイド２４の排出通路２８における出口端には、吐出パイプ１１が装着されている。この吐出パイプ１１内を排出通路２８に連通させることで、減衰バルブ６を介してリザーバ室７に流入する作動油の流れを整流するとともに流速を低下させる。また、吐出パイプ１１の出口端は、リザーバ室７における作動油中に延出している。このため、作動油中に気泡が発生するキャビテーションが発現するのを抑制している。

そして、ロッドガイド２４の図１中で左端部となる外側端部は、縮径部（符示せず）とされ、この縮径部にリングナット２５が係合する。リングナット２５は、外周に雄ネジ部（符示せず）が形成され、外筒３の開口端部内周に形成される雌ネジ部（符示せず）に螺合する。このように、リングナット２５を外筒３に螺合することで、シリンダ２およびボトム部材２９が、ロッドガイド２４を介して外筒３の底部側に押し付けられ、これらが外筒３内に固定される。また、ロッドガイド２４は、リングナット２５によりシリンダ２に向けて押し付けられることで安定する。

なお、ロッドガイド２４には、環状のシール部材２６が取り付けられており、このシール部材２６がピストンロッド４の外周に摺接することで、シリンダ２内の作動油の漏洩が防止される。

そして、緩衝器１の伸長行程によりピストン５が図１中で左方へ移動する場合は、減衰バルブ６が開弁して、ピストン５により圧縮されるロッド側室Ｒ１から排出通路２８に連通された吐出パイプ１１を介してリザーバ室７へ作動油が流れる。減衰バルブ６により作動油の流れに抵抗を与えることでロッド側室Ｒ１が昇圧され、緩衝器１は伸長行程時の減衰力を発揮する。

また、緩衝器１の収縮行程により、ピストン５が図１中で右方へ移動する場合は、ピストン５に設けた第１チェック弁２１が開弁して、ピストン５により圧縮されるピストン側室Ｒ２からロッド側室Ｒ１へ作動油が移動する。シリンダ２内にはピストンロッド４が侵入するため、過剰となるピストンロッド４の侵入体積分の作動油により、減衰バルブ６が開弁してこの過剰分の作動油が排出通路２８および吐出パイプ１１を介してリザーバ室７へ流れる。減衰バルブ６により作動油の流れに抵抗を与えることでロッド側室Ｒ１及びピストン側室Ｒ２が昇圧され、緩衝器１は収縮作動時の減衰力を発揮する。

戻って、この緩衝器１のリザーバ室７内には、吐出パイプ１１の他に、隔壁部材としての隔壁板１２が設けられる。

図２は、緩衝器１のシリンダ２の軸方向に対して垂直方向に切り取った断面図を示している。図２に示すように、外筒３とシリンダ２の間のリザーバ室７内に隔壁板１２が設けられている。隔壁板１２は、その内周面がシリンダ２の外周に沿う形状とされ、外周面が外筒３の内周面に沿う形状とされており、シリンダ２の軸方向に対して垂直に設けられる。また、この隔壁板１２の少なくとも一部は、リザーバ室７内の吸込口１３よりも上方に配置される。

さらに、隔壁板１２は図２に示すようにその両端にボルト１４が２箇所設けられ、ボルト１４をボトム部材２９に螺合することで、隔壁板１２はリザーバ室７内に固定される。なお、ボルトの位置および個数は上記限定されず、隔壁板１２をリザーバ室７内に固定できればよい。また、固定方法もボルト固定に限られず、例えば、シリンダ２あるいは外筒３にスナップリングやＯリングで固定されてもよい。なお、隔壁板１２はシリンダ２の軸方向に対して傾斜して設けられてもよいが、垂直に設けられた方が、ボトム部材２９に螺合するのに有利である。

また、隔壁板１２の下部分には、吸込口１３が作動油の吸込み不足を起こさないように、吸込口１３に対して吸込み隙間１５が開口している。なお、吸込み隙間１５は吸込口１３が吸込み不足を起こさないように開口していればよく、その形状は例えば、切欠き、溝および孔であってもよい。

隔壁板１２とシリンダ２および外筒３との間には図示しない隙間が設けられており、この隙間によって、隔壁板１２の右方向の空間と左方向の空間とが常に連通するため、バキューム現象が防止される。なお、図２中上端には、切欠１６が設けられているが、この切欠１６は緩衝器１を組み立てる際の位置決めピン２３を避けるために設けられている。このように切欠１６を設けることによっても隔壁板１２の右方向の空間と左方向の空間とを常に連通することができるので、この場合、隔壁板１２とシリンダ２および外筒３との間の隙間は設けなくてもバキューム現象を防止できる。

隔壁板１２は、上述したように少なくとも一部がリザーバ室７内の吸込口１３よりも上方に配置される。このように隔壁板１２を配置することで、緩衝器１がボトム側から加振された際の油面変動を抑制することができるとともに隔壁板１２と吸込口１３との間に形成される空間に作動油を介在させることができる。詳しくは図３を用いて以下に説明する。

図３は、緩衝器１のリザーバ室７内における隔壁板１２を設けた際の作動油の油面変動を示している。なお、実線は隔壁板１２を設けた場合の油面変動を示し、一点鎖線は隔壁板１２を設けない場合の油面変動を示す。

まず、隔壁板１２を設けない場合は、緩衝器１がボトム側から加振されると、油面がロッドガイド２４側に傾き、一点鎖線で示す上方側に空気が介在する。このように一点鎖線の上方側に空気が介在すると吸込口１３から空気が吸込まれ、ピストン側室Ｒ２には空気が導かれることになる。

これに対し、隔壁板１２を設けた場合は、隔壁板１２と吸込口１３との間に空間が形成される。この空間に介在する作動油は、緩衝器１がボトム側から加振された際に、隔壁板１２に接触して、その油面変動が抑制される。つまり、図３中で右側の空間に介在する作動油は、ロッドガイド２４側へ流れようとするが、その流れが隔壁板１２により遮断される。これにより、緩衝器１がボトム側から加振されても吸込口１３には作動油が常に介在することになる。また、隔壁板１２の少なくとも一部を吸込口１３よりも上方に配置することにより、より多くの作動油を隔壁板１２と吸込口１３との間の空間に介在させることができる。

上記より、緩衝器１の伸長行程時に、吸込口１３から空気が吸込まれることが防止される。よって、従来のように空気の吸込み防止用に設けられていた吸込パイプを廃止することができる。

なお、隔壁板１２は、シリンダ２の軸方向における、リザーバ室７内の半分より吸込口１３側に配置した方が、隔壁板１２と吸込口１３との間に形成される部屋の作動油の油面が高くなるため好ましい。

また、吐出パイプ１１の出口端を隔壁板１２よりもボトム側に延出されることで、ロッド側室Ｒ１の作動油がリザーバ室７内に流出する際に、リザーバ室７内のボトム側における作動油の油面下降を防いで空気の混入を防止することができる。

次に、本発明の実施形態の第一変形例を、図４、図５を用いて説明する。図４は本発明の実施形態の第一の変形例における緩衝器１００をシリンダ２の軸方向に対して垂直方向に切り取った断面図を示している。なお、以下に示す第一の変形例では、上述した実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の機能を有する構成には同一の符号を付して説明を省略する。

図４に示すように、隔壁板１０１は、シリンダ２および外筒３との間に形成されるリザーバ室７内に配置され、シリンダ２の軸方向に対して水平方向に設けられる。

また、隔壁板１０１は、シリンダ２の外周面に沿う半円筒状に形成され、その両端がシリンダ２との外周面と外筒３とに亘るように屈曲している。この屈曲した部分により、緩衝器１００がボトム側から加振された際の油面変動を抑制することができる。詳しくは、図５を用いて以下に説明する。

図５は隔壁板１０１をシリンダ２の軸方向に対して水平方向に設けた際の作動油の油面変動を示している。緩衝器１００がボトム側から加振されると、作動油の油面はボトム側に傾こうとする。しかし、隔壁板１０１によって分けられた下側の空間の作動油は、その傾きが抑えられ、隔壁板１０１と吸込口１３との間の空間に作動油を介在させる。これにより、緩衝器１００がボトム側から加振されても吸込口１３には作動油が常に介在することになる。また、隔壁板１０１の少なくとも一部を吸込口１３よりも上方に配置することにより、より多くの作動油を隔壁板１０１と吸込口１３との間の空間に介在させることができる。

上記より、緩衝器１００の伸長行程時に、吸込口１３から空気が吸込まれることが防止される。よって、従来のように空気の吸込み防止用に設けられていた吸込パイプを廃止することができる。

戻って、上述したように隔壁板１０１は、シリンダ２の外周面に沿う半円円筒状に形成（図４参照）されており、シリンダ２と隔壁板１０１が当接している箇所をボルト（図示せず）により固定している。これにより、隔壁板１０１は固定される。なお、固定方法はボルトに限られない。

また、隔壁板１０１は、この他に外筒３に当接するように設けられてもよいし、シリンダ２の外周面と外筒３の内周面に溝を設けて、その溝に板を挿入してもよい。また、板をロッドガイド２４とボトム部材２９で挟み込むようにしてもよい。この場合、隔壁板１０１の上側と下側を連通させる必要がある。さらに、隔壁板１０１の屈曲させる部分は、緩衝器１００が加振された際に隔壁板１０１と吸込口１３との間の空間であって、吸込口１３に対して作動油が常に介在する位置であればよい。

さらに、本発明の実施形態の第二の変形例を、図６を用いて説明する。図６は第二の変形例における隔壁板２０１を設けた場合の油面変動を示す。なお、以下に示す第二の変形例では、実施形態と第一の変形例と異なる点を中心に説明し、同様の機能を有する構成には同一の符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、第二の変形例の隔壁板２０１は、シリンダ２の軸方向に対して垂直に２箇所設けられており、緩衝器（符示せず）がボトム側から加振された際の油面変動を抑制することができる。

この２つの隔壁板２０１により、リザーバ室７には、３つの空間が形成される事になり、隔壁板２０１を１つしか設けない場合に比べて吸込口１３に対しての作動油の油面変動の高低差を小さくすることができ、さらに空気を吸込み難くすることができる。また、隔壁板２０１の少なくとも一部を吸込口１３よりも上方に配置することにより、より多くの作動油を隔壁板２０１と吸込口１３との間の空間に介在させることができる。

上記より、緩衝器の伸長行程時に吸込口１３から空気が吸込まれることが防止される。よって、従来のように空気の吸込み防止用に設けられていた吸込パイプを廃止することができる。

なお、隔壁板２０１は、２箇所以上設けられてもよい。また、隔壁板２０１は、シリンダ２の軸方向に対して傾斜して設けられてもよい。

本発明の実施形態によれば以下の効果を奏することができる。

シリンダ２と外筒３との間のリザーバ室７内であって、少なくとも一部が、吸込口１３よりも上方に配置される隔壁板１２を設ける。これにより、緩衝器のボトム側が加振され、作動油の油面が変動しても、吸込口１３には作動油が常に介在するので空気の吸込みを防止できる。

また、従来のような吸込パイプを廃止することができるとともに、吸込パイプを固定する際に用いられた銀ロウ付けよりも容易でコストが低い固定方法を選択することができる。このため、加工工数とコストを削減することができる。

さらに、隔壁板１２はリザーバ室７のような比較的狭いスペースに配置することが可能であり、容易に固定することができる。これにより、従来の緩衝器において、他の部品を変えることなく置換が可能であり、従来品との互換性がある。

隔壁板１２をシリンダ２の軸方向に対して垂直方向に設けることにより、ボルトをシリンダ２の軸方向にまっすぐ挿入してボトム部材２９に固定することができるので、容易に固定することができる。

また、第一の変形例では、隔壁板１０１がシリンダ２の軸方向に対して水平方向に設けられる。これにより、リザーバ室７内を上下に分けることができ、緩衝器１００が加振されてリザーバ室７内の作動油が油面変動を起こしても、隔壁板１０１より下側では、油面変動が抑制され、吸込口１３には、作動油が常に介在するので空気の吸込みを防止できる。

さらに、第二の変形例では、隔壁板２０１が複数設けられる。これにより、リザーバ室７内に複数の部屋が形成されるので、隔壁板２０１を１つしか設けない場合に比べて作動油の油面変動の高低差を小さくすることができ、さらに空気を吸込み難くすることができる。

以上で本発明の実施形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

例えば、緩衝器に用いられる液体としては、作動油の他に、水、水溶液、電気粘性流体、磁気粘性流体等、緩衝器に適用可能なものを採用することが可能である。

隔壁部材は、板状のものに限られず、ブロック状のものを用いてもよい。つまり、作動油の油面変動を抑制できるものであればよい。また、隔壁部材は、シリンダ２、外筒３あるいはボトム部材２９に一体に設けられてもよい。

さらに、本発明は鉄道車両の車体における振動を抑制する緩衝器として説明したが、これに限らず、横置きに配置され、振動を抑制する緩衝器に適用することが可能である。

１、１００ 緩衝器
２ シリンダ
３ 外筒
４ ピストンロッド
５ ピストン
６ 減衰バルブ
７ リザーバ室
１１ 吐出パイプ
１２、１０１、２０１ 隔壁板（隔壁部材）
１３ 吸込口
１４ ボルト
１５ 吸込み隙間
１６ 切欠
２１ 第１チェック弁
２２ 弁孔
２３ ピン
２４ ロッドガイド
２５ リングナット
２６ シール部材
２７ Ｏリング
２８ 排出通路
２９ ボトム部材
２９ａ 嵌合部
２９ｂ 台座部
３０ 第２チェック弁
３１ 通路
３２ 流路
３３ 通孔
３４ 凹部
４０ ピストンナット
Ｒ１ ロッド側室
Ｒ２ ピストン側室

Claims (6)

1. 液体が封入されるシリンダと、
   上記シリンダ内に摺動自在に挿入され、上記シリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画するピストンと、
   上記シリンダ内に挿入されて上記ピストンに連結されるピストンロッドと、
   上記シリンダの外周側に配置され、上記シリンダとの間にリザーバ室を形成する外筒と、
   上記シリンダの開口端を閉塞するとともに、上記ピストン側室と上記リザーバ室とを連通する吸込口を有するボトム部材と、
   上記リザーバ室内に設けられる隔壁部材と、を備え、
   上記隔壁部材は、少なくとも一部が上記吸込口よりも上方に配置され、上記吸込口との間に形成される空間における液体の液面の変動を抑制する
   ことを特徴とする緩衝器。
2. 上記隔壁部材は、上記リザーバ室の半分より上記吸込口側に設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の緩衝器。
3. 上記隔壁部材は、上記シリンダの軸方向に対して垂直に設けられる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝器。
4. 上記隔壁部材は、上記シリンダの軸方向に対して水平に設けられる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の緩衝器
5. 上記隔壁部材は、上記リザーバ室に２箇所以上設けられる
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の緩衝器。
6. 上記シリンダと上記外筒の一端を閉塞し、上記ロッド側室と上記リザーバ室とを連通するロッドガイドと、
   上記ロッドガイドに設けられ、上記リザーバ室に上記液体を排出する吐出パイプをさらに備え、
   上記吐出パイプの出口端が上記隔壁部材よりも上記ボトム側に設けられる
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の緩衝器。