JP6511411B2 - ショックアブソーバ - Google Patents
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Description
本発明は、家具や家電等の軽量物のエネルギー吸収やスピードコントロールを行うショックアブソーバに関する。
従来、特許文献１に記載のショックアブソーバが存在する。
このショックアブソーバは、シリンダ内に設けられるピストンにピストンロッドが結合されており、ピストンロッドは、可動部材の孔部に軸方向に挿通されている。
可動部材とピストンロッドとの間隙には、断面Ｕ字状のＵパッキンが配置され、Ｕパッキンがピストンロッドの外周面に密に接触している。
従って、ピストンロッドがシリンダ内に侵入し、ピストンがダンピング作用を奏し、逆にピストンロッドがシリンダ内から退避するように移動するとき、ピストンロッドとＵパッキンとの間に摩擦力が働く。
従って、金属製のピストンロッドに対してＵパッキンが早期に磨耗し、耐久性が損なわれ、製品寿命を短くする原因となっていた。
解決しようとする問題点は、金属製のピストンロッドに対してＵパッキンが早期に磨耗し、耐久性が損なわれ、製品寿命を短くする原因となっていた点である。
本発明は、製品寿命を延ばすことを可能とするため、作動液体が収容されて圧力室を形成する筒体と、前記筒体内で前記圧力室に対し往復動可能に配設されたピストンと、前記ピストンに一端が結合され他端が前記筒体外へ突出するピストンロッドと、前記筒体と前記ピストンロッドとの間を閉止する弾性体製のパッキンと、前記ピストンロッドの外面に設けられ前記パッキンに摺接するガラス膜とを備えたことを特徴とする。
本発明は、上記構成であるから、ガラス膜のピストンロッドの表面に作動液体が付着し、その状態でパッキンに対し滑動するから、ガラス膜とパッキンとの間で作動液体が介在することで摩擦抵抗の極めて少ない状態を作り出すことができる。
このため、パッキンの磨耗を少なくして製品寿命を長くすることができ、円滑な動作も実現できる。
全体の製品寿命を延ばすことを可能にするという目的を、ピストンロッドの外面に設けられパッキンに摺接するガラス膜を備えて実現した。
前記ピストンロッドは、ピストンに結合される突部を端部に有し、突部は、ガラス膜を備えなくてもよい。
前記ピストンロッドは、前記突部以外で全体に前記ガラス膜を備えてもよい。
前記筒体に嵌合支持されたガイドを備え、パッキンは、ガイドに支持された断面Ｕ字状のＵパッキンであってもよい。
前記作動液体は、シリコーンオイルであってもよい。
［ショックアブソーバ］
図１は、本実施例に係るショックアブソーバの断面図、図２は、ショックアブソーバの要部拡大断面図、図３は、ピストンロッドの要部拡大断面図である。
図１は、本実施例に係るショックアブソーバの断面図、図２は、ショックアブソーバの要部拡大断面図、図３は、ピストンロッドの要部拡大断面図である。
ショックアブソーバ１は、シリンダ３とピストン５とピストンロッド７とＵパッキン９ａ、９ｂとピストンロッド７とを備えている。
シリンダ３は、本実施例の筒体であり、一端が開口し、他端が端壁により閉塞され、主体が円筒形に形成されている。このシリンダ３内には、作動液体としてシリコーンオイル等が収容されて圧力室１３を形成する。オイルの粘度を変えることにより、制動特性の微調整が可能である。
ピストン５は、シリンダ３内に配置され、シリンダ３内で圧力室１３に対し往復動可能に配設されている。ピストン５の背後側に中空部３ａが形成されている。
ピストン５には、その両端面間を貫通する還流孔５ａが形成され、この還流孔５ａは、シリコーンオイルが通過し得るように形成されるものである。
ピストン５には、圧力室１３側の嵌合軸部５ｂにプレート１５が軸方向に一定範囲内でスライド可能に取り付けられている。ピストン５が圧力室１３内へ移動するときプレート１５がシリコーンオイルから液圧を受けて嵌合軸部５ｂに対しスライドして還流孔５ａ側に位置し、還流孔５ａを通過しようとする液体抵抗が増大する。
逆にピストン５が圧力室１３から退避移動するときプレート１５が還流孔５ａから離れ、シリコーンオイルが還流孔５ａを無理なく通過することで液体抵抗は小さくなる。
ピストンロッド７は、金属製であり、例えばＳＵＳなどで形成されガラスコーティングが施されている。ピストンロッド７は、均一な径のロッド本体７ａの先端にピストン５に結合される突部７ｂを有している。突部７ｂは、ピストンロッド７の軸芯と同芯に形成され、先端側に若干の凹部が周回状に形成されている。
突部７ｂは、ピストン５の端面の軸芯部に形成された孔に嵌合し、この嵌合によりピストンロッド７の一端がピストン５に結合され、ピストンロッド７の他端が蓋１７を貫通してシリンダ３外へ突出する。蓋１７ は、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）で形成され、シリンダ３の開口側を閉止するものである。
シリンダ３外へ突出したピストンロッド７の他端は、制御対象物に設けられる結合部（図示せず）に結合される。
本実施例では、シリンダ３内に進入したピストンロッド７をもとの状態に復帰させるばね等の復帰手段を有しない。このため、ピストンロッド７が制御対象物の結合部に結合され、その結合部の動きに合わせてピストンロッド７が進退動作するようになっている。なお、シリンダ３内にばね等の復帰手段を配設し、かかる復帰手段の働きにより、シリンダ３内に進入したピストンロッド７をもとの状態に復帰させる構成を採用してもよいことは勿論である。
シリンダ３内には、ガイド１９が移動可能に嵌合支持されている。ピストンロッド７は、ガイド１９を軸方向に貫通している。ガイド１９は、シリンダ３内でピストン５の背後側に配置され、ピストンロッド７の外周面とシリンダ３の内周面にそれぞれ内周面と外周面とを摺接させながら、ピストンロッド７に沿って移動し得るように設けられている。ガイド１９には、弾性体製のパッキンとしてゴムの前記Ｕパッキン９ａ、９ｂが設けられている。Ｕパッキン９ａ、９ｂの材質であるゴムとしては、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）が用いられている。
Ｕパッキン９ａ、９ｂは、断面Ｕ字状であり、Ｕパッキン９は、ガイド１９とピストンロッド７の外周面との間を閉止し、Ｕパッキン２１は、ガイド１９とシリンダ３内周面との間を閉止する。従って、Ｕパッキン９ａ、９ｂによりシリンダ３内周面とピストンロッド７の外周面との間を閉止する。なお、ガイド１９を設けることなく、Ｕパッキン９ａ、９ｂに代えてシリンダ３内周面とピストンロッド７の外周面との間を閉止する単一のパッキンにすることもできる。
ガイド１９の背後には、ばね座２３が配置され手いる。ばね座２３は、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）で形成され、このばね座２３と蓋１７との間に、コイルばね２５が介設されている。コイルばね２５は、ガイド１９と蓋１７との間で弾発し、ガイド１９に与圧が付与される。
図３のように、本実施例のピストンロッド７には、Ｕパッキン９ａに摺接するガラス膜２７を突部７ｂ以外でロッド本体７ａ全体に備えている。ガラス膜２７は、ガラスコーティングにより構成され、膜厚は、５〜１５μｍに設定されている。突部７ｂは、ガラス膜を備えないので、ピストン５側の孔への嵌合結合を確実に行わせることができる。
なお、ガラス膜２７は、Ｕパッキン９ｂに摺接する箇所にのみ部分的に設けることもできる。
ピストンロッド７のガラス膜２７の形成は、冶具によりピストンロッド７の突部７ｂを掴むようにして吊り下げ、溶融状態のガラスを収容した容器にピストンロッド７を挿入させ、突部７ｂ以外の外周面にガラスを付着させる。このガラスを付着させたピストンロッド７を乾燥させ、ガラス膜２７を形成する。
なお、ガラス膜２７の形成方法は特に限定されず、蒸着その他種々の手法で形成することができる。また、筒状のガラス膜部材をピストンロッド７の外周全体又は部分的に嵌め込むことでガラス膜を形成することも可能である。
ピストンロッド７の表面に微細な或いは適宜な大きさの凹部を多数形成し、ガラスコーティングによりガラス膜２７の一部を凹部に入り込ませてピストンロッド７に対するガラス膜２７の接合強度を向上させることもできる。凹部は、ピストンロッド７の往復移動方向に分けてそれぞれ方向性を持たせて形成し、ガラス膜２７の係止機能に方向性を持たせることもできる。これら凹部によりピストンロッド７の往復移動方向に対し双方向で接合強度を向上させることができる。
本実施例に係るショックアブソーバ１は、外力の作用によりピストンロッド７がシリンダ３内に押し込められていくと、ピストン５がシリンダ３の端壁に向かって移動する。
この際、プレート１５は、シリコーンオイルの圧力を受けることにより、嵌合軸部５ｂに沿って移動し、ピストン５に押圧されたシリコーンオイルは、還流孔５ａへ流れ込み、還流孔５ａを通過するシリコーンオイルにより流体抵抗が生じる。
ピストン５が圧力室１３から退避移動するとき、シリコーンオイルは、 ピストン５の外周面と圧力室１３の内周面との間隙をも通じて、 ピストン５の背後側へ移動することとなる。
シリンダ３内に進入したピストンロッド７の体積増加分に相当するシリコーンオイルは、中空部３ａ側に流入する。この際、ガイド１９は、中空部３ａに流入するシリコーンオイルの圧力を受けることにより、コイルばね２５を圧縮しながら、ピストンロッド７に沿って移動することになるが、ガイド１９は、コイルばね２５により予圧されているため、ガイド１９の移動の際にエアが混入することを防ぐことができる。中空部３ａに流入したシリコーンオイルは、ガイド１９の移動によりできたスペースに蓄えられる。ここで、ガイド１９に予圧を与えるコイルばね２５は、発泡体等と比較して、復元力が低下し難く、耐久性に優れるため、シリコーンオイルを蓄積した状態が長時間に亘る使用形態においても、安定してシリコーンオイルを蓄積することができる。
かかる作用によりショックアブソーバ１は、外力の緩衝を行なう。
このような作用に際し、ピストンロッド７は、ガラス膜１７によりオイル膜を介してＵパッキン９に摺接することになる。このため、ピストンロッド７とＵパッキン９との間の摩擦抵抗を大きく減少させ、Ｕパッキンの早期の磨耗を抑制し、耐久性を高め、製品寿命を長くすることができる。
［耐久性能］
図４は、評価基準を示す図表、図５は、ガラス膜を有したショックアブソーバの耐久試験結果を示す図表、図６は、ガラス膜を有しないショックアブソーバの耐久試験結果を示す図表である。
図４は、評価基準を示す図表、図５は、ガラス膜を有したショックアブソーバの耐久試験結果を示す図表、図６は、ガラス膜を有しないショックアブソーバの耐久試験結果を示す図表である。
ａ．供試品
ガラスコーティング（ガラス膜）が有るピストンロッド仕様のショックアブソーバ及び、ガラス膜がなくＳＵＳのピストンロッド仕様のショックアブソーバをそれぞれ５本(Ｎｏ１〜５)用意した。
ガラスコーティング（ガラス膜）が有るピストンロッド仕様のショックアブソーバ及び、ガラス膜がなくＳＵＳのピストンロッド仕様のショックアブソーバをそれぞれ５本(Ｎｏ１〜５)用意した。
ｂ．試験内容
・試験機：当社製実機耐久試験
・試験実施温度：２３±５℃
・目標回数：１００,０００回
・動作条件等は当社基準に準ずる
・試験機：当社製実機耐久試験
・試験実施温度：２３±５℃
・目標回数：１００,０００回
・動作条件等は当社基準に準ずる
ｃ．結果
ショックアブソーバを繰り返し動作させて変化を観察し、ガラス膜有りの結果として図５、同なしの結果として図６を得た。
ショックアブソーバを繰り返し動作させて変化を観察し、ガラス膜有りの結果として図５、同なしの結果として図６を得た。
図５、図６の比較で明らかなように、
・ガラス膜有り：２０万回までＮｏ１〜５の５本全てにオイル漏れなし
・ガラス膜なし：４．８万回までＮｏ１〜５の５本中１本にオイル漏れ有り
結論として、ガラス膜を有する場合は、オイル漏れがし難く、耐久性がある。
・ガラス膜有り：２０万回までＮｏ１〜５の５本全てにオイル漏れなし
・ガラス膜なし：４．８万回までＮｏ１〜５の５本中１本にオイル漏れ有り
結論として、ガラス膜を有する場合は、オイル漏れがし難く、耐久性がある。
［摺動抵抗］
図７は、ピストンロッドに施したコーティングの種類を示す図表、図８は、Ｕパッキン摺動抵抗の比較結果を示す図表、図９は、Ｕパッキン摺動抵抗の比較結果を示すグラフである。
図７は、ピストンロッドに施したコーティングの種類を示す図表、図８は、Ｕパッキン摺動抵抗の比較結果を示す図表、図９は、Ｕパッキン摺動抵抗の比較結果を示すグラフである。
ａ．仕様
図７のように、比較を行なったショックアブソーバは、４種類であり、ＳＵＳのピストンロッドにコーティング無し（Ａ）、ガラスコーティング有り（Ｂ）、モリブデンコーティング有り（Ｃ）、フッ素コーティング有り（Ｄ）とした。
図７のように、比較を行なったショックアブソーバは、４種類であり、ＳＵＳのピストンロッドにコーティング無し（Ａ）、ガラスコーティング有り（Ｂ）、モリブデンコーティング有り（Ｃ）、フッ素コーティング有り（Ｄ）とした。
ｂ．測定
万能試験機によりピストンロッドを押し込むのに掛かる荷重を測定する。
万能試験機によりピストンロッドを押し込むのに掛かる荷重を測定する。
ｃ．結果
ピストンロッドを押し込むのに掛かる荷重を測定した。
ピストンロッドを押し込むのに掛かる荷重を測定した。
図８、図９のように、
・Ａ コーティング無し ：AVG=1.2[N]
・Ｂ ガラスコーティング ：AVG=0.3[N]
・Ｃ モリブデンコーティング：AVG=1.8[N]
・Ｄ フッ素コーティング ：AVG=1.0[N]
なお、数値は、グラフに対して四捨五入を行った。
結論として「ガラスコーティング」が最も摺動抵抗が低いといえる。
・Ａ コーティング無し ：AVG=1.2[N]
・Ｂ ガラスコーティング ：AVG=0.3[N]
・Ｃ モリブデンコーティング：AVG=1.8[N]
・Ｄ フッ素コーティング ：AVG=1.0[N]
なお、数値は、グラフに対して四捨五入を行った。
結論として「ガラスコーティング」が最も摺動抵抗が低いといえる。
なお、ショックアブソーバの形式としては、実施例のものに限らず、ピストンロッドとパッキンとが摺動する形態全てに適用することができる。
１ ショックアブソーバ
３ シリンダ（筒体）
５ ピストン
７ ピストンロッド
２７ ガラス膜
３ シリンダ（筒体）
５ ピストン
７ ピストンロッド
２７ ガラス膜
Claims (4)
- 作動液体が収容されて圧力室を形成する筒体と、
前記筒体内で前記圧力室に対し往復動可能に配設されたピストンと、
前記ピストンに一端が結合され他端が前記筒体外へ突出するピストンロッドと、
前記筒体と前記ピストンロッドとの間を閉止する弾性体製のパッキンと、
前記ピストンロッドの外面に設けられ前記パッキンに摺接するガラス膜とを備えた、
ことを特徴とするショックアブソーバ。 - 請求項１記載のショックアブソーバであって、
前記ピストンロッドは、前記ピストンに結合される突部を端部に有し、
前記ピストンロッドは、前記突部以外で全体に前記ガラス膜を備えた、
ことを特徴とするショックアブソーバ。 - 請求項１又は２記載のショックアブソーバであって、
前記筒体に嵌合支持されたガイドを備え、
前記パッキンは、前記ガイドに支持された断面Ｕ字状のＵパッキンである、
ことを特徴とするショックアブソーバ。 - 請求項１〜３の何れか1項記載のショックアブソーバであって、
前記作動液体は、シリコーンオイルである、
ことを特徴とするショックアブソーバ。
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