JPH1082492A - 耐衝撃プランジャ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】衝撃によって係合子に直接的または間接的に没
入する方向に外力が加わっても、ボールがプランジャ本
体の内部に没入することはなく、係合穴との係合状態を
維持することができる耐衝撃プランジャを提供すること
にある。 【解決手段】端面に開口部１２を有する筒状のプランジ
ャ本体１１と、このプランジャ本体１１の内部に設けら
れ前記開口部１２から突没可能なボール１４と、前記プ
ランジャ本体１１の内部に設けられプランジャ本体１１
の軸線方向に伸縮自在であり、前記ボール１４を突出す
る方向に付勢するコイルスプリング１５と、前記プラン
ジャ本体１１の内部に設けられ、前記プランジャ本体１
１とボール１４とに急激な相対移動が作用したとき剛性
を持ち、緩慢な相対移動が作用したとき変形する粘性体
１６とを具備したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば金型の位
置決めロックや結合金具のロックに使用される耐衝撃プ
ランジャに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、射出成形用金型においては、固
定金型と可動金型との型合せ面の一方にプランジャが設
けられ、他方にプランジャと係合する係合穴が設けら
れ、固定金型と可動金型とを型合せしたとき、プランジ
ャが係合穴に係合して両者の位置決めロックがなされる
ようになっている。

【０００３】前記プランジャは、一般に図１１に示すよ
うに、端面に開口部１ａを有する筒状のプランジャ本体
１の内部に開口部１ａから突没可能な鋼球からなるボー
ル２が設けられ、プランジャ本体１の内部にはプランジ
ャ本体１の軸線方向に伸縮自在であり、前記ボール２を
突出する方向に付勢するコイルスプリング３を有してい
る。また、プランジャのボール２と係合する係合穴４は
円錐状に形成され、ボール２と係合穴４とが位置決めさ
れると、ボール２がコイルスプリング３の付勢力によっ
て係合穴４に落ち込み、弾性的に結合するようになって
いる。また、この種のプランジャは、ドリル穴の位置決
め用治具、トルクリミッタ、ターンテーブルの回転角の
割り出し等の機械要素に幅広く使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プランジャは、プランジャ本体１の内部に設けられたコ
イルスプリング３によってボール２を突出する方向に付
勢し、ボール２と係合穴４とを弾性的にロックする構造
であり、落下等の衝撃力によってボール２あるいはプラ
ンジャ本体１に直接的または間接的に没入する方向に外
力が加わったとき、ボール２がコイルスプリング３を圧
縮してプランジャ本体１の内部に没入し、係合穴４との
係合が簡単に解除されてしまうという問題がある。した
がって、衝撃力が加わりやすい機器、器具に前述したプ
ランジャを使用した場合には信頼性に欠けるという問題
がある。

【０００５】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、コイルスプリングの
付勢力によって係合子と係合穴とが弾性的に係合すると
共に、衝撃によって係合子あるいはプランジャ本体に直
接的または間接的に没入する方向に外力が加わっても、
係合子がプランジャ本体の内部に没入することはなく、
係合穴とのロック状態を維持することができ、衝撃力が
加わりやすい機器、器具に使用しても信頼性を得ること
ができる耐衝撃プランジャを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、前述した目
的を達成するために、請求項１は、端面に開口部を有す
る筒状のプランジャ本体と、このプランジャ本体の内部
に設けられ前記開口部から突没可能な係合子と、前記プ
ランジャ本体の内部に設けられプランジャ本体の軸線方
向に伸縮自在であり、前記係合子を突出する方向に付勢
するコイルスプリングと、同じく前記プランジャ本体の
内部に設けられ、前記プランジャ本体と係合子とに急激
な相対移動が作用したとき剛性を持ち、緩慢な相対移動
が作用したとき変形する粘性体とを具備したことを特徴
とする耐衝撃プランジャにある。

【０００７】請求項２は、請求項１の粘性体は、弾性袋
体に充填されたダイラタント流体またはパテ状シリコン
バウンド流体であることを特徴とする。請求項３は、請
求項１の粘性体は、弾性体に含浸されたダイラタント流
体またはパテ状シリコンバウンド流体であることを特徴
とする。

【０００８】前記構成によれば、係合子が低速度でプラ
ンジャ本体の内部に没入する方向に押圧された場合に
は、コイルスプリングの圧縮に伴って粘性体が変形し、
プランジャ本体と係合子との相対移動が許容されるが、
係合子が衝撃力によって高速度でプランジャ本体の内部
に没入する方向に押圧された場合には、粘性体の圧縮応
力（圧縮方向に加えられた力の応力）が非常に大きくな
り、係合子の移動に対して反力（剛体的弾性率の力）を
生じ、これを拘束することになり、係合子はプランジャ
本体の内部に没入しない。したがって、コイルスプリン
グは圧縮されないため、係合子と係合穴とのロック状態
が保持される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１〜図５は第１の実施形態を
示し、図１は耐衝撃プランジャの縦断側面図、図２は同
正面図、図３は粘性体の一部切欠した斜視図である。プ
ランジャ本体１１は端面に開口部１２を有する金属製の
円筒状体からなり、開口部１２には内側に折曲するフラ
ンジ１３が設けられている。プランジャ本体１１の内部
には開口部１２から突没可能な係合子としての鋼球から
なるボール１４が設けられている。前記開口部１２の内
径はフランジ１３によってボール１４の直径より若干小
さく形成され、ボール１４の一部が開口部１２から突出
するが、ボール１４の全体が開口部１２から突出しない
ようになっている。

【００１０】プランジャ本体１１の内部にはその軸線方
向に伸縮自在なコイルスプリング１５が収納され、この
コイルスプリング１５の一端はプランジャ本体１１の内
底部に当接し、他端はボール１４に当接してボール１４
を開口部１２から突出する方向に付勢している。

【００１１】コイルスプリング１５の内部空間には粘性
体１６が収納されている。この粘性体１６は、ゴム等の
円筒状の弾性袋体１７に充填された例えばダイラタント
流体とか、パテ状シリコンバウンド流体に代表される粘
弾性流体であり、プランジャ本体１１とボール１４とに
緩慢（低速度）な相対移動が作用したときは抵抗が小さ
く変形するが、急激（高速度）な相対移動が作用したと
きは見掛上の粘度が非線形に累進的に増加し、高い剛性
を発揮する物質である。

【００１２】前記粘性体１６としてのダイラタント流体
は、時間に依存しない流体で非ニュートン流体である。
そして、直線座標に圧縮応力−変形速度の関係を示す
と、図４の曲線ａのようになり、変形速度が増大するに
つれて見掛上の粘度が増加し、ダイラタント流動を呈す
る。この現象は撥塑性流体と本質的に逆のレオロジー的
流動を示すものである。すなわち、ダイラタント流体に
おいては、液体が相互に通過する固体粒子間の潤滑の役
目をするから、プランジャ本体１１とボール１４との相
対移動速度が遅い場合には運動を起こすのに必要な力は
小さくてよく、自由に流れる。また、プランジャ本体１
１とボール１４との相対移動速度が速い場合には、固体
粒子間の密な充填が壊れ、その結果、物体の占める体積
が増加する。

【００１３】つまり、ボール１４が低速度でプランジャ
本体１１の内部に没入する方向に押圧された場合には、
コイルスプリング１５の圧縮に伴って粘性体１６が変形
し、プランジャ本体１１とボール１４との相対移動が許
容されるが、ボール１４が衝撃力によって高速度でプラ
ンジャ本体１１の内部に没入する方向に押圧された場合
には、粘性体１６の圧縮応力（圧縮方向に加えた力の応
力）が非常に大きくなり、ボール１４の移動に対して反
力（剛体的弾性率の力）を生じ、これを拘束することに
なり、ボール１４はプランジャ本体１１の内部に没入し
ないし、コイルスプリング１５は圧縮しない。

【００１４】したがって、前述のように構成された耐衝
撃プランジャを、固定金型と可動金型との型合せ面、結
合金具、ドリル穴の位置決め用治具、トルクリミッタ、
ターンテーブルの回転角の割り出し等の機械要素に使用
し、図５に示すように、一方の部材１８にプランジャ本
体１１を固定し、他方の部材１９にボール１４と係合す
る円錐状の係合穴２０を設け、ボール１４を係合穴２０
に弾性的に係合することにより、第１と第２の部材１
８，１９が係合される。

【００１５】そして、第１と第２の部材１８，１９が係
合状態で、落下等の衝撃力によってボール１４に高速度
でプランジャ本体１１の内部に没入する方向に押圧され
た場合には、粘性体１６の圧縮応力が非常に大きくな
り、ボール１４の移動に対して反力（剛体的弾性率の
力）を生じ、これを拘束することになる。したがって、
ボール１４はプランジャ本体１１の内部に没入しない
し、コイルスプリング１５は圧縮しないため、第１と第
２の部材１８，１９の結合状態が保持される。

【００１６】ここで、前述した粘性体１６、すなわち、
ゴム等の円筒状の弾性袋体１７に充填された例えばダイ
ラタント流体とか、パテ状シリコンバウンド流体に代表
される粘弾性流体について説明を加えると、粘性体１６
は、圧縮しても体積がほとんど変わらない「非圧縮性流
体」であり、図６（Ａ）に示すように、ゴム等の円筒状
の弾性袋体１７に粘性体１６を充填し、外力を加えない
自然の状態においては、（ａ）に示すような形態である
が、（ｂ）に示すように、圧縮方向の外力（矢印）を加
えると、軸方向に縮まって、径方向に膨らむが、体積は
変化しない。また、粘性体１６は復元力はないため、
（ｃ）に示すように、引張り方向の外力（矢印）を加え
ないかぎり、軸方向に伸びて、径方向に縮まらない性質
を持っている。

【００１７】したがって、図６（Ｂ）に示すように、コ
イルスプリング１５の内部空間に粘性体１６を収容し、
（ａ）に示すように、ボール１４に力が加わりコイルス
プリング１５を圧縮する方向に押圧した場合、コイルス
プリング１５が圧縮され、内部の粘性体１６にも圧縮方
向の力が加わり、弾性袋体１７が径方向に膨らんでコイ
ルスプリング１５の線間から外側に膨れた状態となる。
また、ボール１４に対する力がなくなると、（ｂ）に示
すように、コイルスプリング１５の弾性復元力によって
弾性袋体１７が軸方向に伸びて、径方向に縮まる。

【００１８】また、図６（Ｃ）に示すように、ゴム等の
円筒状の弾性袋体１７に前記粘性体１６と共にコイルス
プリング１５を収容した場合においても、同様であり、
（ａ）に示すように、ボール１４に力が加わりコイルス
プリング１５を圧縮する方向に押圧した場合、コイルス
プリング１５が圧縮されて粘性体１６にも圧縮方向の力
が加わり、弾性袋体１７が径方向に膨らんでコイルスプ
リング１５の外周から離間して外側に膨れた状態とな
る。また、ボール１４に対する力がなくなると、（ｂ）
に示すように、コイルスプリング１５の弾性復元力によ
って弾性袋体１７が軸方向に伸びて、径方向に縮まる。

【００１９】したがって、粘性体１６を収容した弾性袋
体１７をコイルスプリング１５の内部に設けてもよく、
弾性袋体１７の内部に粘性体１６と共にコイルスプリン
グ１５を設けてもよい。

【００２０】図７〜図９は第２の実施形態を示し、耐衝
撃プランジャを消防ホースの結合金具に適用した場合を
示すものである。この結合金具は、同一の構造の一対の
結合金具本体２１ａ，２１ｂから構成されており、これ
ら結合金具本体２１ａ，２１ｂにはそれぞれ消防ホース
２２ａ，２２ｂが接続されている。

【００２１】これらの結合金具本体２１ａ，２１ｂは、
それぞれ筒本体２３を備えており、これら筒本体２３は
略円筒形をなし、その内周面には鋸歯状の凹凸を有する
ホース取り付け部２４が形成されている。そして、この
ホース取り付け部２４に消防ホース２２ａ，２２ｂの端
部が挿入され、これらホースの内周面からかしめリング
（図示せず）によってこのホースの外周面をこのホース
取り付け部２４に押圧してこの消防ホースを取り付け
る。

【００２２】また、この筒本体２３の前端部の内周面に
は、円筒状のシール面部材２５が螺装され、このシール
面部材２５の前端面はシール面として形成され、このシ
ール面にはゴムパッキン等のシール部材２６が取り付け
られている。したがって、これらの結合金具本体２１
ａ，２１ｂが互いに軸方向に嵌合して結合された場合に
は、これらのシール部材２６が互いに衝合され、これら
の筒本体２３の内部を連通するとともにシール性を維持
する。

【００２３】そして、前記筒本体２３の前端部には、そ
れぞれ複数、たとえば６個の嵌合突部２８が一体に突設
されている。これらの嵌合突部２８は、周方向に等間隔
に配列され、前記シール面部材２５のシール面から軸方
向に突出している。また、これらの嵌合突部２８の間
は、嵌合凹部２７として形成されており、これらの結合
金具本体２１ａ，２１ｂが軸方向に衝合された場合に
は、一方の結合金具本体２１ａの嵌合突部２８が他方の
結合金具本体２１ｂの嵌合凹部２７内に嵌合し、また他
方の結合金具本体２１ｂの嵌合突部２８が一方の結合金
具本体２１ａの嵌合凹部２７内に嵌合し、互いに相補形
に嵌合する。

【００２４】なお、この実施形態のものでは、前記嵌合
凹部２７の幅は前記嵌合突部２８の幅よりやや広く形成
されている。したがって、これら嵌合突部２８はこれら
の嵌合凹部２７内に軸方向に嵌合するとともに、周方向
にも所定の量だけ回動自在である。

【００２５】そして、前記嵌合突部２８の一方の側面２
８ａには段形鉤状の係止鉤部２９がそれぞれ形成されて
おり、これらは互いに相手側の嵌合突部の係止鉤部と周
方向に係合するように構成されている。したがって、こ
れらの嵌合突部２８が相手側の嵌合凹部２７内に軸方向
に嵌合した状態で、これら結合金具本体２１ａ，２１ｂ
を互いに回動させてこれら嵌合突部２８の一方の側面２
８ａが互いに近接すると、これらの係止鉤部２９が図８
に示すように互いに係合して軸方向の係止をなし、これ
ら結合金具本体２１ａ，２１ｂが互いに結合される。な
お、これらの係止鉤部２９の根元部には、この部分の応
力集中を防止するための湾曲部３１が形成されている。
また、これらの嵌合突部の他方の側面の先端角部は円弧
状に形成されてガイド部３２が形成されており、これら
が嵌合する際には、これらのガイド部３２が互いに当接
する。また、前記湾曲部３１内には、柔軟な弾性発泡材
料等の材料からなる弾性プラグ体３１ａが充填固定され
ており、このような湾曲部３１内に砂、泥等の異物が堆
積してこれら係止鉤部２９の係合を阻害するのを防止し
ている。

【００２６】また、これらの係止鉤部３１の係止面は、
周方向に対して所定の角度だけオーバーハング状に傾斜
しており、これらが嵌合した状態で内部の水圧等により
これら結合金具本体２１ａ，２１ｂを互いに引き離す方
向の荷重が作用した場合には、これらの係止鉤部３１は
より強く嵌合し、この結合金具本体２１ａ，２１ｂの抜
け等を確実に防止するように構成されている。

【００２７】なお、この実施形態では、前記係止鉤部２
９が嵌合した状態において、前記嵌合突部２８の先端面
と嵌合凹部２７の奥壁面との間に間隙が形成されるよう
に各部の寸法が設定されている。したがって、このもの
は、前記係止鉤部２９が係合した状態から、これら嵌合
突部２８と嵌合凹部２７とがさらに軸方向に互いに進入
するように移動可能である。

【００２８】また、これらの嵌合突部２８の他方の側面
２８ｂは、これらの結合金具本体２１ａ，２１ｂの軸方
向に対して傾斜している。したがって、この嵌合突部２
８は、その先端部にゆくに従って周方向の幅が狭くなる
ようなテーパ状に形成され、また嵌合凹部２７も同様に
その奥部にゆくに従ってその周方向の幅が狭くなるよう
なテーパ状に形成されている。これにより、これらの嵌
合突部２８と嵌合凹部２７の嵌合が容易となる。なお、
前記係止鉤部２９が形成されている一方の側面は、この
結合金具本体２１ａ，２１ｂの軸方向と略平行に形成さ
れている。

【００２９】また、これらの嵌合突部２８の他方の側面
２８ｂには、それぞれ第１の実施形態で示した耐衝撃プ
ランジャ３０が設けられている。これらの耐衝撃プラン
ジャ３０のボール１４が対向して設けられている。した
がって、前記嵌合突部２８が図９に示すように相手側の
嵌合凹部２７内に嵌合されると、前記ボール１４が互い
に当接して互いに押圧付勢し、これら嵌合突部２８の他
方の側面を互いに離反するように付勢し、この結果、こ
れら嵌合突部２８の一方の側面２８ａは互いに近接する
ように付勢され、前述のようにこれらの一方の側面の係
止鉤部２９が互いに係合するように付勢される。

【００３０】したがって、結合金具本体２１ａ，２１ｂ
が係合状態で、落下等の衝撃力によってボール１４に高
速度でプランジャ本体１１の内部に没入する方向に押圧
された場合には、粘性体１６の圧縮応力が非常に大きく
なり、ボール１４の移動に対して反力（剛体的弾性率の
力）を生じ、これを拘束することになる。したがって、
ボール１４はプランジャ本体１１の内部に没入しない
し、コイルスプリング１５は圧縮しないため、結合金具
本体２１ａ，２１ｂの結合状態が保持される。

【００３１】図１０は第３の実施形態を示し、第１の実
施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略す
る。第１の実施形態においては、粘性体１６は、ゴム等
の円筒状の弾性袋体１７に例えばダイラタント流体また
はパテ状シリコンバウンド流体を充填することにより構
成されているが、本実施形態は、スポンジ等の円柱状の
弾性体１７ａに例えばダイラタント流体またはパテ状シ
リコンバウンド流体を含浸させて粘性体１６ａを構成し
たものであり、第１の実施形態と同様の効果が得られ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、コイルスプリングの付勢力によって係合子と係合穴
とが弾性的に係合すると共に、衝撃によって係合子に直
接的または間接的に没入する方向に外力が加わっても、
粘性体の圧縮応力が非常に大きくなり、係合子の移動に
対して反力（剛体的弾性率の力）を生じ、係合子がプラ
ンジャ本体の内部に没入することはなく、係合穴との係
合状態を維持することができ、衝撃力が加わりやすい機
器、器具に使用しても信頼性を得ることができる。

【００３３】しかも、コイルスプリングの内部空間に粘
性体を設けた構造であり、油圧ダンパや粘性ダンパと組
み合わせたものと異なり、小型に構成することができ、
広範囲の機械要素に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態を示す耐衝撃プラン
ジャの縦断側面図。

【図２】同実施形態の耐衝撃プランジャの正面図。

【図３】同実施形態の粘性体の斜視図。

【図４】同実施形態の粘性体の変形速度と圧縮応力の関
係を示す特性図。

【図５】同実施形態の耐衝撃プランジャの使用状態の縦
断側面図。

【図６】粘性体の性質を示す説明図。

【図７】この発明の第２の実施形態を示す消防ホースの
結合金具の斜視図。

【図８】同実施形態の結合金具の側面図および縦断側面
図。

【図９】同実施形態の嵌合凹部と嵌合突部の部分平面
図。

【図１０】この発明の第３の実施形態を示す耐衝撃プラ
ンジャの縦断側面図。

【図１１】従来の一般的なプランジャを示す縦断側面
図。

【符号の説明】

１１…プランジャ本体 １２…開口部 １４…ボール（係合子） １５…コイルスプリング １６…粘性体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端面に開口部を有する筒状のプランジャ
   本体と、このプランジャ本体の内部に設けられ前記開口
   部から突没可能な係合子と、前記プランジャ本体の内部
   に設けられプランジャ本体の軸線方向に伸縮自在であ
   り、前記係合子を突出する方向に付勢するコイルスプリ
   ングと、同じく前記プランジャ本体の内部に設けられ、
   前記プランジャ本体と係合子とに急激な相対移動が作用
   したとき剛性を持ち、緩慢な相対移動が作用したとき変
   形する粘性体とを具備したことを特徴とする耐衝撃プラ
   ンジャ。
2. 【請求項２】 粘性体は、弾性袋体に充填されたダイラ
   タント流体またはパテ状シリコンバウンド流体であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の耐衝撃プランジャ。
3. 【請求項３】 粘性体は、弾性体に含浸されたダイラタ
   ント流体またはパテ状シリコンバウンド流体であること
   を特徴とする請求項１記載の耐衝撃プランジャ。