JPH0633973A - ショックアブソーバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 衝撃力を吸収して移動したピストンの復帰を
電気粘性流体の流体圧で行なうショックアブソーバを得
る。 【構成】 衝撃力を吸収して移動したピストン１６を元
の位置に復帰させる必要ある。このため、流体溜め１４
へコンプレッサー３８で圧縮空気を付与し、空気圧でシ
リンダ１２と流体溜め２４に接続された本管２６あるい
はバイパス管４２を通じて電気粘性流体１４をシリンダ
１２内へ逆流させる。これによって、ピストン１６は電
気粘性流体１４の液圧によって元の位置に復帰するの
で、別途、ピストン復帰用のばね等を設ける必要がな
い。また、ばねの弾性力によって必要以上にピストン１
６に戻りが生じることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、衝撃よって生じる運動
エネルギを流体の流通抵抗によって吸収するショックア
ブソーバに関する。

【０００２】

【従来技術】産業用の搬送機、クレーン、工作機械及び
プレス機械等の生産機械には、衝撃を吸収する部品とし
て、ショックアブソーバが用いられている。従来のショ
ックアブソーバは、ピストンを備えたシリンダ内へオイ
ルが封入され、このオイルがオリフィスを通過するとき
の粘性抵抗を利用して衝撃力を吸収するようになってい
る。また、ピストンがシリンダ内のオイルを押出した後
の復帰は、別途設けられたばねの弾性力が利用されてい
る。

【０００３】しかし、このようなショックアブソーバで
は、オリフィスの間隔及びオイルの粘性が決まれば、衝
撃吸収時の減衰力が一義的に決まってしまう。このた
め、例えば、衝撃対象物の速度や重量が変わった場合、
その都度オリフィスの間隔を調整してショックアブソー
バの減衰力を変えなければ、その減衰力が大き過ぎる
と、衝撃対象物が跳ね返されたり、また、減衰力が小さ
いと衝撃力を充分吸収することができず、生産機械に損
傷を与えてしまうことがある。

【０００４】このため、電気粘性流体の特性を利用した
ショックアブソーバも開発されている。この電気粘性流
体は、非導電性の油の中に誘電性の粉体が分散した懸濁
液で、充分に強い電場の作用で、極めて速やかに、しか
も可逆的に粘度が増加する流体であり、印加する電圧を
制御することによってショックアブソーバ等の減衰力を
調整することができる。

【０００５】しかしながら、このようなショックアブソ
ーバにおいても、ピストンを元の位置に戻す方法とし
て、上述したようにばねの弾性力が利用されているの
で、どうしてもピストンに必要以上の戻りが生じてい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮して、移動したピストンの復帰を電気粘性流体の流体
圧で行ない、ピストンに必要以上の戻りを生じさせない
ショックアブソーバを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のショッ
クアブソーバは、衝撃によって生じる運動エネルギを流
体の流通抵抗によって吸収するショックアブソーバにお
いて、印加される電圧の大きさに応じて粘性が変化する
電気粘性流体が封入されたシリンダと、運動エネルギが
伝達され前記シリンダ内を移動するピストンと、前記シ
リンダと接続されピストンの移動によって押出される電
気粘性流体が流通する第１の通路と、前記第１の通路に
配設され前記電気粘性流体へ電圧を印加し、電気粘性流
体の粘性を可変させる電極対と、前記第１の流路と連通
する電気粘性流体の流体溜めと、前記流体溜めへ空気圧
またはガス圧を付与し前記シリンダへ電気粘性流体を逆
流させる加圧手段と、を有することを特徴としている。

【０００８】請求項２に記載のショックアブソーバは、
一端が、前記シリンダと前記電極対の間に位置する前記
第１の流路、またはシリンダに接続され、他端が、前記
流体溜めに接続される第２の流路と、前記第２流路から
第１の流路へまたは前記シリンダへのみ電気粘性流体の
逆流を許容する逆止弁と、を設けたことを特徴としてい
る。

【０００９】請求項３に記載のショックアブソーバは、
前記シリンダへ電気粘性流体を逆流させる時に、前記流
体溜めから前記第１の流路へ逆流する電気粘性流体を遮
断する制止弁を設けたことを特徴としている。

【００１０】請求項４に記載のショックアブソーバは、
前記電極対の間隔を可変させる可変手段が設けられたこ
とを特徴とシテイル。

【００１１】請求項５に記載のショックアブソーバは、
衝撃によって生じる運動エネルギを流体の流通抵抗によ
って吸収するショックアブソーバにおいて、印加される
電圧の大きさに応じて粘性が変化する電気粘性流体が封
入されたシリンダと、運動エネルギが伝達され前記シリ
ンダ内を移動するピストンと、前記シリンダ内へ配設さ
れ前記電気粘性流体へ電圧を印加し、電気粘性流体の粘
性を可変させる電極対と、前記ピストンに連結される連
接棒を包むように覆い、圧入される圧縮空気または圧縮
ガスで伸張し、ピストンを移動前の位置へ押し戻す弾性
袋と、を有することを特徴としている。

【００１２】

【作用】上記構成のショックアブソーバでは、例えばピ
ストンに連結される連接棒に衝撃力が作用すると、電気
粘性流体が封入されたシリンダ内をピストンが移動す
る。このピストンの移動によって電気粘性流体は押し出
され、第１の流路に流通する。この時、電極対によって
電気粘性流体に電圧を印加し、電気粘性流体の粘性を変
化させる。これによって、電気粘性流体は、ニュートン
流体から流動に抵抗する降伏応力を持つビンガム流体と
なり、ピストンの移動に抵抗力を与える。従って、電気
粘性流体に印加する電圧を制御することにより、ショッ
クアブソーバの減衰力を容易に調整できる。

【００１３】この第１の流路は、電気粘性流体の流体溜
めと連通しており、この流体溜めへ加圧手段によって空
気圧またはガス圧を付与することで、第１の流路を通じ
て電気粘性流体をシリンダ内へ逆流させることができ
る。これによって、ピストンは電気粘性流体の液圧によ
って元の位置に復帰するので、別途、ピストン復帰用の
ばね等を設ける必要がない。このため、ばねの弾性力に
よって必要以上にピストンに戻りが生じることがない。
なお、電気粘性流体が第１の流路を逆流する際には、電
極対による電圧の印加を停止し、電気粘性流体が流通し
易い状態とする。

【００１４】また、電極対の間に位置する第１の流路が
狭い場合、電気粘性流体が逆流する時の通過抵抗が大き
くなることも予想される。このような場合、シリンダと
電極対の間に位置する第１の流路またはシリンダと、流
体溜めとを連通させるバイパスとしての第２の流路を設
け、この第２の流路を通じてシリンダ内へ電気粘性流体
を逆流させることにより、電気粘性流体の通過抵抗を小
さくする。なお、この第２の流路に第１の流路へまたは
シリンダへのみ電気粘性流体の逆流を許容する逆止弁を
設けることによって、シリンダからピストンの移動によ
って押出される電気粘性流体は、第２の流路に流入する
ことはない。

【００１５】さらに、電気粘性流体を逆流させる時に、
制止弁によって、流体溜めから第１の流路へ逆流する電
気粘性流体を制止することで、第２の流路へ流れる電気
粘性流体の流量を多くし、電気粘性流体の通過抵抗を低
減させ、ピストンの復帰を迅速に行うことができる。

【００１６】また、可変手段によって、予想されるピス
トンに作用する衝撃力に応じて、電極対の間隔を変える
ことで、ショックアブソーバの減衰力のダイナミックレ
ンジを拡げることができる。

【００１７】さらに、シリンダ内へ直接電極対を配置す
ることにより、ショックアブソーバをコンパクトにまと
めることができる。この場合、電気粘性流体に電圧が印
加されると、シリンダ内のピストンがダイレクトに移動
抵抗を受け、ショックアブソーバの減衰力が変化する。
また、このピストンの復帰は、ピストンに連結される連
接棒を包むように覆うように配設された弾性袋へ圧縮空
気または圧縮ガスを圧入することで、弾性袋を伸張させ
ピストンを移動前の位置へ押し戻すことによって行なわ
れる。

【００１８】

【実施例】第１図には、第１実施例のショックアブソー
バ１０が示されている。

【００１９】ショックアブソーバ１０を構成する円筒形
のシリンダ１２内には、電気粘性流体１４が封入され、
また、ピストン１６が往復運動可能に収容されている。
このピストン１６には、連接棒１８が固着され、連接棒
１８の先端部には、衝撃力を受ける受面２０が形成され
ている。さらに、シリンダ１２の上部には、負圧を生じ
させないように、貫通孔２２が形成されている。なお、
アキュムレーターを使用すれば、この貫通孔２２は、設
ける必要はない。

【００２０】また、シリンダ１２の底部には、流体溜め
２４と連通する本管２６が接続されている。これによっ
て、シリンダ１２に封入された電気粘性流体１４は、本
管２６を通じて流体溜め２４との間を流通するようにな
っている。この本管２６の中間部２６Ａの管径は縮径さ
れ、その中間部２６Ａを挟むように、正電極２８及び負
電極３０の電極対が配設されている。この正電極２８及
び負電極３０は高電圧電源３２へ接続され、その外周部
は絶縁体３４で覆われている。

【００２１】この絶縁体３４と流体溜め２４との間に位
置する本管２６には、制止弁３６が取付けられている。
この制止弁３６は、電気粘性流体１４が矢印Ａ方向へ流
通する時にのみ開放されるようになっている。

【００２２】一方、本管２６と連通する流体溜め２４は
密閉式の容器で、その頂面には、コンプレッサー３８に
接続された圧縮空気の導入パイプ４０と、バイパス管４
２が連結されている。この導入パイプ４０の中間部から
は、三方弁４１を介して排気パイプ４４が接続されてい
る。この排気パイプ４４は、三方弁４１の切替え操作に
よって、流体溜め２４に流入する電気粘性流体１４によ
って押し出される流体溜め２４内の空気を排気するよう
になっている。一方、バイパス管４２の他端部は、本管
２６へ接続され、流体溜め２４に貯留された電気粘性流
体１４を本管２６を介してシリンダ１２へ逆流させるよ
うになっている。また、バイパス管４２には、逆止弁４
６が取付けられ、本管２６からバイパス管４２へ電気粘
性流体１４が流入しないようになっている。

【００２３】次に、本実施例に係るショックアブソーバ
１０の作用を説明する。連接棒１８の受面２０に衝撃力
が作用すると、ピストン１６が矢印Ａ方向へ移動し、シ
リンダ１２に封入された電気粘性流体１４を本管２６内
へ押出す。この電気粘性流体１４が、本管２６の中間部
２６Ａに至ると、高電圧電源３２によって、正電極２８
及び負電極３０の電極対に高電圧が印加される。これに
よって、本管２６の中間部２６Ａを通過する電気粘性流
体２６の粘性抵抗が大きくなり、ピストン１６の移動速
度が規制される。なお、この時、制止弁３６は開放状態
とされている。このように、電気粘性流体１４に印加す
る電圧を制御することにより、ショックアブソーバ１０
の減衰力を容易に調整できる。なお、シリンダ１２から
押し出された電気粘性流体１４は、本管２６を通じて流
体溜め２４へ流入し、流体溜め２４にある空気は、排出
パイプ４４によって外部に排気される。

【００２４】次に、ピストン１６の移動によって、衝撃
力を吸収した後、ピストン１６を元の位置に復帰する必
要がある。

【００２５】このため、先ず、制止弁３６を閉止し、本
管２６と流体溜め２４との連通状態を遮断する。次に、
三方弁４１を操作し、コンプレッサー３８によって、パ
イプ４０を通じて、密閉された流体溜め２４内に圧縮空
気あるいは圧縮ガスを圧入する。これによって、電気粘
性流体１４は空気圧あるいはガス圧によって流体溜め２
４からバイパス管４２へ流入し、本管２６へ逆流する。
この本管２６へ逆流した電気粘性流体１４は、シリンダ
１２内へ流入して、液圧でピストン１６を元の位置まで
押し戻す。これによって、ピストン１６の復帰用のばね
等を別途設ける必要がなくなる。

【００２６】なお、本実施例では、バイパス管４２を通
じて電気粘性流体１４をシリンダ１２内へ還流するよう
にしたが、制止弁３６を開放して、本管２６を通じて還
流させることもできる。しかし、還流時の電気粘性流体
１４の通過抵抗を考慮すると、バイパス管４２を利用す
るのが望ましい。また、本実施例では、バイパス管４２
を本管２６に接続したが、直接シリンダ１２の底部へ接
続してもよい。

【００２７】さらに、シリンダ１２内へ封入する電気粘
性流体１４としては、電圧の印加によって降伏応力を生
じさせるものであれば、特に特定する必要はない。しか
し、水分を含有したポリアクリル酸リチウム、シリカ等
の分散相をシリコーン油、塩素化パラフィン等の分散媒
に分散させた水系電気粘性流体は、水分の蒸発に伴って
電気粘性効果が弱くなる欠点がある。従って、本出願人
が先に提案した水分を含まない炭素質粉末を分散相とし
た電気粘性流体（特開平３−４７８９６号）の使用が好
ましい。

【００２８】また、本実施例では、正電極２８及び負電
極３０の電極対の間隔を固定式としたが、正電極２８及
び負電極３０を相対的に移動されるガイドレールを電極
の両端部に設け、ピストンに作用する衝撃力に応じて、
電極対の間隔を変えることで、ショックアブソーバの減
衰力のダイナミックレンジを拡げるようにしてもよい。

【００２９】次に、第１実施例に係るショックアブソー
バ１０と、市販のショックアブソーバ（アジアインスツ
ルメント社製Ａ２−５０Ｒ）の復帰用のばねを取り除い
たものとで、ピストンの平均速度の可変範囲の広さを比
較した実験例を図２及び図３に示す。

【００３０】図２のグラフから判断できるように、本実
施例のショックアブソーバ１０では、電界強度を０．０
〜３．０（ｋｕ／ｍｍ）に変化させることによって、シ
リンダ１２内を移動する平均ピストン移動速度を０〜９
５（ｍｍ／ｓｅｃ）の範囲内に調整することができる。

【００３１】これに対して、図３のグラフから判断でき
るように、市販のショックアブソーバでは、設定目盛
（オリフィスの間隔を示す目盛り）を１〜９に変化させ
ても、平均ピストン速度は０．１〜７０（ｍｍ／ｓｅ
ｃ）の範囲内でしか可変とすることができない。

【００３２】このように、ピストンの移動速度を可変と
できる範囲が大きいだけ、衝撃対象物の速度及び重量の
変化に広い範囲で対応できる。

【００３３】次に、第２実施例について説明する。図４
に示すように、第２実施例のショックアブソーバ５０で
は、シリンダ１２の内壁に負電極５４が配置され、また
ピストン１６には、負電極５４と一定の間隔を持たせて
正電極５２が配置されている。一方、シリンダ１２の上
部と受面２０との間は、連接棒１８を取り囲むように、
伸縮自在のジャバラ５６で密閉されている。このジャバ
ラ５６の側面には、圧縮空気の導入パイプ４０が接続さ
れ、三方弁４１の切替え操作によって、コンプレッショ
ンリング３８から圧縮空気をジャバラ５６へ、あるいは
ジャバラ５６内の空気を排気パイプ４４から排気するよ
うになっている。

【００３４】次に、本実施例に係るショックアブソーバ
５０の作用を説明する。連接棒１８の受面２０に衝撃力
が作用すると、内部の空気を排気パイプ４４から排気し
ながら、ジャバラ５６が収縮する。この時、ピストン１
６が矢印Ｂ方向へ移動し、シリンダ１２に封入された電
気粘性流体１４を左方へ押圧する。これによって、シリ
ンダ１２内の電気粘性流体１４は、図５に示すように、
ピストン１６の外周面とシリンダ１２の内壁の間を流
れ、矢印Ｂ方向と反対方向へ流入する。この時、高電圧
電源３２によって、正電極５２及び負電極５４の電極対
に高電圧を印加する。これによって、電気粘性流体２６
の粘性抵抗が大きくなり、ピストン１６の移動速度が制
御される。このように、電気粘性流体１４に印加する電
圧を制御することにより、ショックアブソーバ１０の減
衰力を容易に調整できる。

【００３５】次に、ピストン１６の移動によって、衝撃
力を吸収した後、ピストン１６を元の位置に復帰する必
要がある。

【００３６】このため、三方弁４１を操作し、コンプレ
ッサー３８によって、パイプ４０を通じて、密閉された
ジャバラ５６へ圧縮空気または圧縮ガスを圧入する。こ
れによって、ジャバラ５６は伸張し、受面２０を矢印Ｂ
方向と反対方向へ押出し、ピストン１６が元の位置まで
復帰する。

【００３７】このように、第２実施例では、シリンダ１
２の内部へ電極対を配置したので、装置全体をコンパク
トにまとめることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るショッ
クアブソーバは、電気粘性流体に印加する電圧を制御す
ることによって減衰力が調整できるので、広い範囲で衝
撃対象物の速度及び重量に対応して、その運動エネルギ
を減衰することができる。

【００３９】また電気粘性流体の流体圧または空気圧で
移動したピストンを復帰させることができるので、別途
復帰用のばねを配置する必要がなく、ばねの弾性力によ
って、ピストンに戻りが生じることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係るショックアブソーバの概略図
である。

【図２】第１実施例に係るショックアブソーバのピスト
ンの平均移動速度を示したグラフである。

【図３】市販のショックアブソーバのピストンの平均移
動速度を示したグラフである。

【図４】第２実施例に係るショックアブソーバの概略図
である。

【図５】第２実施例に係るショックアブソーバのシリン
ダ内の電気粘性流体の移動状態を示した断面図である。

【符号の説明】

１２ シリンダボーダー材 １４ 電気粘性流体 １６ ピストン ２４ 流体溜め ２６ 本管（第１の流路） ２８ 正電極（電極対） ３０ 負電極（電極対） ３６ 制止弁 ３８ コンプレッサー（加圧手段） ４２ バイパス管（第２の流路） ４６ 逆止弁 ５２ 正電極（電極対） ５４ 負電極（電極対）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衝撃によって生じる運動エネルギを流体
   の流通抵抗によって吸収するショックアブソーバにおい
   て、印加される電圧の大きさに応じて粘性が変化する電
   気粘性流体が封入されたシリンダと、運動エネルギが伝
   達され前記シリンダ内を移動するピストンと、前記シリ
   ンダと接続されピストンの移動によって押出される電気
   粘性流体が流通する第１の通路と、前記第１の通路に配
   設され前記電気粘性流体へ電圧を印加し、電気粘性流体
   の粘性を可変させる電極対と、前記第１の流路と連通す
   る電気粘性流体の流体溜めと、前記流体溜めへ空気圧ま
   たはガス圧を付与し前記シリンダへ電気粘性流体を逆流
   させる加圧手段と、を有することを特徴とするショック
   アブソーバ。
2. 【請求項２】 一端が、前記シリンダと前記電極対の間
   に位置する前記第１の流路、またはシリンダに接続さ
   れ、他端が、前記流体溜めに接続される第２の流路と、
   前記第２流路から第１の流路へまたは前記シリンダへの
   み電気粘性流体の逆流を許容する逆止弁と、を設けたこ
   とを特徴とする請求項１に記載のショックアブソーバ。
3. 【請求項３】 前記シリンダへ電気粘性流体を逆流させ
   る時に、前記流体溜めから前記第１の流路へ逆流する電
   気粘性流体を遮断する制止弁を設けたことを特徴とする
   請求項１又は請求項２に記載のショックアブソーバ。
4. 【請求項４】 前記電極対の間隔を可変させる可変手段
   が設けられたことを特徴とする請求項１から請求項３の
   いずれかに記載のショックアブソーバ。
5. 【請求項５】 衝撃によって生じる運動エネルギを流体
   の流通抵抗によって吸収するショックアブソーバにおい
   て、印加される電圧の大きさに応じて粘性が変化する電
   気粘性流体が封入されたシリンダと、運動エネルギが伝
   達され前記シリンダ内を移動するピストンと、前記シリ
   ンダ内へ配設され前記電気粘性流体へ電圧を印加し、電
   気粘性流体の粘性を可変させる電極対と、前記ピストン
   に連結される連接棒を包むように覆い、圧入される圧縮
   空気または圧縮ガスで伸張し、ピストンを移動前の位置
   へ押し戻す弾性袋と、を有することを特徴とするショッ
   クアブソーバ。