TW201804096A - 阻尼器 - Google Patents

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太田晶久
関根伸一
豊內敦士
福沢祐二
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Ｋｙｂ股份有限公司
國立大學法人名古屋工業大學
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Abstract

本發明的阻尼器(D1)，係具備：衰減部(A1)，其是在伸縮時利用粒狀體來發揮衰減力；以及彈性部(E1)，其是在伸縮時發揮彈性力；衰減部(A1)和彈性部(E1)，係連結成能並行發揮衰減力和彈性力。

Description

阻尼器
本發明係關於一種阻尼器。
以往，在阻尼器之中，係有如日本專利JP2012-149690A所揭示般，在壓力缸內封入矽油(silicon oil)作為作動油，且兼有作為彈簧的功能、和作為阻尼器的功能。
然而，在如以往的阻尼器般地將矽油等的油利用於衰減力產生用途的情況下，恐有需要用以阻止油之流出的密封而造成成本提高，並且被指出有液漏的可能性之虞。於是，本發明之目的係在於提供一種減低成本，並且可以排除液漏之問題的阻尼器。
本發明係具備：衰減部，其是在伸縮時利用粒狀體來發揮衰減力；以及彈性部，其是在伸縮時發揮彈性力。而且，前述衰減部和前述彈性部，係連結成能並行發揮前述衰減力和前述彈性力。依據上述構成，可以利用阻尼器伸縮時在粒狀體與衰減部之間所產生的摩擦力作為衰減力， 且不用將油等的液體利用於衰減力產生用途中就可完成。又，由於粒狀體，係與油等的液體或氣體不同，即便不設置密封仍不會因流出而失掉，所以不需要密封。
1、8‧‧‧壓力缸
1a‧‧‧壓力缸本體
1b‧‧‧連結部
1c‧‧‧導引部
1d‧‧‧蓋體
1e、5d、22、62‧‧‧安裝部
1f、5e‧‧‧段差
2、6、9‧‧‧桿
3‧‧‧彈簧
4‧‧‧第一壓力缸
4a、5c、21b‧‧‧底部
4b、21a‧‧‧筒部
5‧‧‧第二壓力缸
5a‧‧‧外筒部
5b‧‧‧第二壓力缸本體
7‧‧‧壓力缸構件
10、40‧‧‧桿導
11、21‧‧‧彈簧座
12、23、63‧‧‧銷
13、14、41、42‧‧‧套筒
20‧‧‧活塞
20a、20b、60a、60b‧‧‧推拔部
24‧‧‧墊圈
40a‧‧‧凸緣
50‧‧‧帽蓋
50a‧‧‧蓋部
50b‧‧‧螺帽部
60、91‧‧‧第一活塞
61、90‧‧‧第二活塞
A1至A3‧‧‧衰減部
B‧‧‧支架
C‧‧‧腳輪
D1至D3‧‧‧阻尼器
E1至E3‧‧‧彈性部
L‧‧‧連桿
R1、R4‧‧‧腔室
R2‧‧‧第一室
R3‧‧‧第二室
W‧‧‧車輪
θ‧‧‧傾斜角
第1圖係簡略地顯示本發明之第一實施形態的阻尼器之安裝狀態的前視圖。
第2圖係顯示本發明之第一實施形態的阻尼器之縱剖視圖，圖中的(a)係顯示該阻尼器的活塞部。
第3圖係顯示本發明之第二實施形態的阻尼器之縱剖視圖，圖中的(a)係顯示該阻尼器的活塞部。
第4圖係顯示本發明之第二實施形態之變化例的阻尼器之縱剖視圖。
以下，一邊參照圖式一邊針對本發明的實施形態加以說明。
[第一實施形態]
如第1圖所示，本發明之第一實施形態的阻尼器D1，例如是利用於搬運貨物的台車、輪椅、或嬰兒車等的腳輪(caster)C。具體而言，腳輪C，係具備：支架(bracket)B，其是固定於車體；及連桿(link)L，其是能夠擺動地支承於支架B；以及車輪W，其是能夠旋轉地支承 於連桿L的前端部；且在支架B與連桿L之間設置阻尼器D1。
如第2圖所示，阻尼器D1，係具備：壓力缸1；及桿2，其是能夠移動地插入該壓力缸1內；及環狀的桿導(rod guide)10，其是堵塞壓力缸1的第2圖中左端開口，且使桿2貫通中心部；及活塞20，其是連結於桿2並在壓力缸1內朝向軸方向移動；及彈簧座21，其是連結於從壓力缸1朝向外方突出的桿2之第2圖中左端；及彈簧座11，其是安裝於壓力缸1的外周；以及彈簧3，其是夾設於二個彈簧座21、11之間。
然後，在位於阻尼器D1之兩端的彈簧座21之第2圖中左端、和壓力缸1之第2圖中右端，係分別設置有安裝部22、1e，安裝部22、1e之其中任一方是能夠旋轉地連結於支架B(第1圖)，另一方則能夠旋轉地連結於連桿L(第1圖)。因此，當車輪W(第1圖)因路面凹凸等而上下動時，桿2就會出入於壓力缸1並使阻尼器D1伸縮，且使連桿L(第1圖)擺動。再者，阻尼器D1的用途並不被限於腳輪C，而是可以做適當變更。
以下，針對構成阻尼器D1的各構件加以說明。壓力缸1，係具有：筒狀的壓力缸本體1a；及環狀的連結部1b，其是相連於該壓力缸本體1a的第2圖中左側且在內周形成有螺紋(screw thread)；及環狀的導引部1c，其是相連於壓力缸本體1a的第2圖中右側且內徑比壓力缸本體1a的內徑更小；及筒狀的蓋體1d，其是相連於導引部 1c的第2圖中右側，且內徑比導引部1c的內徑更大；以及筒狀的安裝部1e，其是相連於蓋體1d的第2圖中右側，且外徑比蓋體1d的外徑更大。該安裝部1e，係成為壁厚較厚，相對於彎曲的強度較高，且藉由插通於安裝部1e的銷12，來使壓力缸1連結於支架B或連桿L。
又，在壓力缸1中，在連結部1b之內周，係螺合有桿導10，且在由壓力缸本體1a、桿導10及導引部1c所包圍的腔室R1收容有粒狀體。粒狀體，係由腈橡膠(nitrile rubber：NBR)等的彈性體(elastomer)所形成的顆粒之集合，且具有彈性。然後，構成粒狀體的顆粒之各個，係至少在不施加荷重的狀態下，能獨立移動。
在桿導10的內周和導引部1c的內周，係分別嵌合有套筒(bush)13、14，在此等套筒13、14的內側插通有滑動自如的桿2。雖然在套筒13、14與桿2之間，係分別形成有滑動間隙，但是此等的間隙較窄。因此，即便不在桿2與桿導10之間、以及桿2與導引部1c之間設置密封等，仍不用擔心粒狀體會從此等之間朝向壓力缸1外流出。更且，即便不在連結部1b與桿導10之間設置密封等，仍不用擔心粒狀體會從此等之間朝向壓力缸1外流出。
接著，桿2，係用桿導10和導引部1c移動自如地支承於軸方向並貫通腔室，且第2圖中左端是朝向壓力缸1外延伸，另一方面，第2圖中右端則是配置於蓋體1d內。然後，在桿2的軸方向之大致中央，且在配置於腔室 R1內的部分之外周，設置有環狀的活塞20。
活塞20，係固定於桿2，且當桿2朝向第2圖中左右(軸方向)移動時，就會與該桿2一起移動並在腔室R1之中朝向第2圖中左右移動。活塞20的外徑，係形成比桿2的外徑更大，比壓力缸本體1a的內徑更小，且在活塞20的外周與壓力缸1的內周之間形成有粒狀體所能夠通過的環狀的間隙。更且，在活塞20之軸方向的兩端部，係分別設置有截頭圓錐狀的推拔(taper)部20a、20b，且外徑是朝向前端慢慢地變小(第2圖中的(a))。
又，在桿2中，從壓力缸1朝向外方突出的部分，係由彈簧座21所覆蓋。該彈簧座21，係形成有底筒狀，並將筒部21a朝向壓力缸1側配置。桿2，係通過彈簧座21的筒部21a內而連結於底部21b的中心部，且在底部21b中的桿2之相反側固定有安裝部22。然後，藉由插通於安裝部22的銷23，使桿2連結於支架B或連桿L。
又，在彈簧座21的筒部21a，係插入有移動自如的壓力缸1。因此，用彈簧座21來保護桿2的滑動面，且可以防止泥土、沙子、塵埃等的異物附著於滑動面，或防止滑動面受傷。雖然當使筒部21a的內周滑接於壓力缸1的外周時，就可以更確實地保護桿2的滑動面，但是也可在筒部21a與壓力缸1之間具有間隙。
更且，筒部21a之前端部的外周係被擴徑，且在筒部21a的前端、與對向於該前端的彈簧座11之間夾設有彈簧3。在壓力缸1的外周，係在導引部1c與安裝部1e的 境界形成有環狀的段差1f，而彈簧座11係由段差1f所支承。換句話說，第2圖中，彈簧3的左端是透過彈簧座21而由桿2所支承，彈簧3的右端則是透過彈簧座11而由壓力缸1所支承，結果，成為彈簧3夾設於桿2與壓力缸1之間的狀態。彈簧3，係將線材捲繞成螺旋狀所形成的螺旋彈簧，且發揮相應於壓縮量的彈性力。
又，在桿2中，在朝向蓋體1d內突出的第2圖中右端部之外周，係安裝有墊圈(washer)24。蓋體1d，係具有不干涉桿2及墊圈24的內徑，即便桿2相對於壓力缸1朝向第2圖中左右(軸方向)移動，桿2仍能配置於壓力缸1的內側，且設定成不干涉銷12的長度。因而，用蓋體1d來保護桿2的滑動面，可以防止泥土、沙子、塵埃等的異物附著於滑動面，且可以防止滑動面受傷。更且，當桿2相對於壓力缸1朝向第2圖中左方移動使墊圈24抵靠於導引部1c時，就能限制桿2更進一步朝向左方移動，亦即能限制阻尼器D1的伸長。第2圖係顯示荷重不作用之狀態(無負荷狀態)下的阻尼器D1，在無負荷狀態下，墊圈24藉由彈簧3的彈性力抵靠於導引部1c並使阻尼器D1成為已延伸極致的狀態(最伸長狀態)。
再者，在阻尼器D1中，雖然是在蓋體1d與安裝部1e的境界，設置有支承彈簧座11的段差1f，但是也可將該段差1f設置於蓋體1d的外周。又，也可廢除彈簧座11，使段差1f具有作為彈簧座的功能，並用壓力缸1本身直接支承彈簧3的第2圖中右端。
以下，針對本實施形態的阻尼器D1之作動加以說明。由於當桿2進入壓力缸1內而阻尼器D1收縮時，彈簧座21就會接近彈簧座11而彈簧3會被壓縮，所以彈簧3的彈性力會變大。更且，在阻尼器D1收縮時，由於活塞20會在腔室R1內朝向第2圖中右方移動，所以位於活塞20之第2圖中右側的粒狀體會通過在活塞20之外周所形成的間隙並朝向活塞20的左方移動。如此，就會在活塞20與粒狀體之間產生摩擦力，且藉由該摩擦力來抑制阻尼器D1的收縮。
反之，由於當桿2從壓力缸1退出而阻尼器D1伸長時，彈簧座21就會遠離彈簧座11而彈簧3會伸長，所以彈簧3的彈性力會變小。更且，在阻尼器D1伸長時，由於活塞20會在腔室R1內朝向第2圖中左方移動，所以位於活塞20之第3圖中左側的粒狀體會通過在活塞20之外周所形成的間隙並朝向活塞20的右方移動。如此，就會在活塞20與粒狀體之間產生摩擦力，且藉由該摩擦力來抑制阻尼器D1的伸長。
然後，在阻尼器D1處於安裝狀態的情況下，阻尼器D1是按照施加於車體的荷重而伸縮，且由彈簧3來彈性支承車體，並且阻尼器D1會按照車輪W從路面所接受的輸入而伸縮作動。然後，當阻尼器D1伸縮時，就用彈簧3來吸收藉由路面凹凸所引起的衝擊，並且藉由在活塞20與粒狀體之間所產生的摩擦力來使阻尼器D1的伸縮運動衰減。
換句話說，在阻尼器D1中，係利用摩擦力作為衰減力，且活塞20是在阻尼器D1伸縮時利用粒狀體來發揮衰減力的衰減部A1，彈簧3是在阻尼器D1伸縮時發揮彈性力的彈性部E1。然後，由於阻尼器D1伸縮時活塞20會在腔室R1內移動，所以會在活塞20與粒狀體之間產生摩擦力，並且彈簧3會伸縮，而衰減部A1和彈性部E1是連結成能並行發揮衰減力和彈性力。換言之，衰減部A1和彈性部E1，係在力學上並聯配置，而阻尼器D1能發揮將衰減力和彈性力組合在一起之力。
然後，當將抵抗作為阻尼器D1整體的伸縮之力作為阻尼器D1的反作用力時，由於在阻尼器D1中，就會利用屬於螺旋彈簧的彈簧3作為彈性部E1，所以彈性力對阻尼器D1之位移的特性(彈簧特性)係成為比例特性，而反作用力對阻尼器D1之位移的特性(反作用特性)則接近上述特性。更且，由於是利用摩擦力作為衰減力，所以會在阻尼器D1的反作用力特性中發生遲滯效應(hysteresis)。該阻尼器D1的反作用力特性，係接近利用矽油的習知阻尼器之反作用力特性，且在阻尼器D1利用於輪椅的情況下，可以使乘坐感良好。
更且，衰減力對阻尼器D1之位移的特性(衰減特性)，係可以藉由粒狀體之顆粒的直徑、硬度、充填率及形狀、以及活塞20與壓力缸1間的餘隙(clearance)、活塞20的軸方向長度、及推拔部20a、20b之形狀等的變更來調整。例如，由於粒狀體係可以彈性變形，所以當將粒狀 體的顆粒之直徑形成比活塞20與壓力缸1間的餘隙更大時，在阻尼器D1伸縮時粒狀體的顆粒就會在活塞20與壓力缸1之間一邊被壓扁且一邊移動，故而在活塞20與粒狀體之間所產生的摩擦力會變大，且衰減力會變大。又，即便提高粒狀體的硬度，或提高充填率，仍會使衰減力變大。更且，當將桿2之外周面和活塞20的推拔部20a、20b之外周面所成的角度作為推拔部20a、20b的傾斜角θ(第2圖中的(a))時，即便減小該傾斜角θ並使接近90度，或加長活塞20的軸方向長度，仍會使衰減力變大。然後，當加大衰減力時，遲滯效應就會變大。如此，在阻尼器D1中，由於用以調整衰減力的調諧(tuning)要件較多，所以可以微細地調整衰減力，且實現所期望的衰減特性。
此外，在阻尼器D1中，當伸縮時桿2在腔室R1內移動時，也會在桿2與粒狀體之間產生摩擦力。換句話說，由於桿2也與活塞20一起構成衰減部A1，所以也能藉由桿2之外徑的變更來改變衰減力。
又，由於活塞20是從桿2朝向外周側外伸，所以當阻尼器D1伸縮時，位於活塞20之行進方向的粒狀體就會在桿導10或導引部1c與活塞20之間被壓縮並發揮彈性力。換句話說，由於腔室R1內的粒狀體也與彈簧3一起構成彈性部E1，所以不僅能藉由彈簧3的變更，還能藉由粒狀體的變更、活塞20之外徑的變更、推拔部20a、20b之傾斜角θ的變更等來改變彈簧特性。
以下，針對本實施形態的阻尼器D1之作用功效加以說明。在本實施形態中，彈性部E1，係設置於壓力缸(第一壓力缸)1的外周，且具有夾設於壓力缸(第一壓力缸)1與桿2之間的彈簧3所構成。因此，由於可以使彈性部E1和衰減部A1在構造上形成並聯，所以可以一邊確保行程長度(stroke length)且一邊縮短阻尼器D1的軸方向長度。又，作為彈簧3，在利用螺旋彈簧的情況下，阻尼器D1的反作用力特性會接近比例特性。但是，彈性部E1的構成，係可以按照所期望的反作用力特性來適當變更。例如，彈性部E1，亦可為圓形彈簧(disc spring)、空氣彈簧(air spring)等螺旋彈簧以外的彈簧。
又，在本實施形態中，阻尼器D1，係具備：壓力缸(第一壓力缸)1，其是收容粒狀體；及桿2，其是能夠移動地插入壓力缸1內；以及活塞(第一活塞)20，其是連結於桿2並配置於壓力缸1內；衰減部A1是具有活塞(第一活塞)20所構成。因此，由於可以藉由活塞20之軸方向長度、直徑、推拔部20a、20b之傾斜角θ的變更來調整衰減力，所以會增加調諧要件，可以更微細地調整衰減力。
再者，如前述般，由於阻尼器D1伸縮時也在桿2與粒狀體之間產生摩擦力，且該摩擦力也可以利用作為衰減力，所以也可廢除活塞20而僅用桿2來構成衰減部A1。更且，雖然阻尼器D1，係形成為桿2朝向活塞20之兩側延伸的雙桿型(通桿型(through rod type))，但是桿2也可形成為朝向活塞20之單側延伸的單桿型。
又，在本實施形態中，阻尼器D1，係具備：衰減部A1，其是利用粒狀體而發揮衰減力；以及彈性部E1，其是在伸縮時發揮彈性力。然後，衰減部A1和彈性部E1，係連結成能並行發揮衰減力和彈性力。依據上述構成，可以利用阻尼器D1伸縮時在粒狀體與衰減部A1之間所產生的摩擦力作為衰減力，且不利用油等的液體作為衰減力產生用途的作動流體就可完成。因而，在阻尼器D1中，不可能發生液漏，而可以排除液漏的問題。又，粒狀體，係與油等的液體或氣體不同，由於即便不設置密封仍不會因流出而失掉，所以不需要密封。因而，在阻尼器D1中係可以廢除密封來削減成本。
更且，依據上述構成，可以藉由粒狀體之顆粒的直徑、硬度、充填率及形狀等來變更衰減力，且用以調整衰減力的調諧要件非常多。因而，由於可以微細地調整衰減力，所以可以使衰減特性成為所期望的特性。又，只要選擇線膨脹係數較低的材料作為粒狀體，就可以減小藉由溫度變化而致使的衰減力特性之變化。
[第二實施形態]
第3圖所示的本發明之第二實施形態的阻尼器D2，係與阻尼器D1同樣，例如是利用於搬運貨物的台車、輪椅、或嬰兒車等的腳輪。
然後，阻尼器D2，係具備：有底筒狀的第一壓力缸4；及有底筒狀的第二壓力缸5，其是可供第一壓力缸4 從底部4a側朝向內側插入，並且從第一壓力缸4朝向第3圖中右方延伸；及帽蓋(cap)50，其是防止第一壓力缸4從第二壓力缸5脫離；及桿6，其是貫通第一壓力缸4並朝向第二壓力缸5內延伸，且能夠朝向軸方向移動；及環狀的桿導40，其是堵塞第一壓力缸4的第3圖中左端開口，且使桿6貫通中心部；及第一活塞60，其是連結於桿6並在第一壓力缸4內朝向軸方向移動；以及第二活塞61，其是連結於桿6並在第二壓力缸5內朝向軸方向移動。
然後，在位於阻尼器D2之兩端的桿6之第3圖中左端、和第二壓力缸之第3圖中右端，係分別設置有安裝部62、5d，安裝部62、5d之其中任一方是能夠旋轉地連結於腳輪之支架，另一方則能夠旋轉地連結於腳輪之連桿。因此，當腳輪之車輪因路面凹凸等而上下動時，桿6就會在第一壓力缸4及第二壓力缸5內朝向軸方向移動並使阻尼器D2伸縮，且使連桿擺動。再者，阻尼器D2的用途並不被限於腳輪，而是可以做適當變更。
以下，針對構成阻尼器D2的各構件加以說明。第一壓力缸4，係具有環狀的底部4a、和從底部4a之外周朝向一方延伸的筒部4b並形成有底筒狀，而在筒部4b的開口端部安裝有桿導40。然後，在作為由第一壓力缸4和桿導40所包圍之腔室的第一室R2收容有粒狀體。粒狀體，係由腈橡膠(NBR)等的彈性體所形成的顆粒之集合，且具有彈性。然後，構成粒狀體的顆粒之各個，係至少能 在不施加荷重的狀態下獨立移動。
在桿導40的內周和第一壓力缸4之底部4a的內周，係分別嵌合有套筒41、42，在此等套筒41、42的內側插通有滑動自如的桿6。雖然在套筒41、42與桿6之間，係分別形成有滑動間隙，但是由於此等的間隙較窄，所以即便不在桿6與桿導40之間、以及桿6與底部4a之間設置密封等，仍不用擔心粒狀體會從此等之間朝向第一壓力缸4外流出。
又，在桿導40的外周，係沿著圓周方向設置有環狀的凸緣40a，當將桿導40嵌合於第一壓力缸4時，凸緣40a就能由第一壓力缸4的第3圖中左端所支承。又，只要將桿導40嵌合於第一壓力缸4，則即便不在此等之間設置密封等，仍不用擔心粒狀體會朝向第一壓力缸4外流出。
接著，第二壓力缸5，係具有：外筒部5a，其是在內側插入有第一壓力缸4；及有底筒狀的第二壓力缸本體5b，其是相連於該外筒部5a的第3圖中右側且內徑比外筒部5a的內徑更小；以及安裝部5d，其是從第二壓力缸本體5b的底部5c朝向第3圖中右方延伸。
外筒部5a的開口端部外周係形成有螺紋，利用該螺紋能使帽蓋50螺合於第二壓力缸5。帽蓋50，係具有：環狀的蓋部50a，其是形成有容許桿6之插通的貫通孔(未顯示符號)，並且鉤住桿導40的凸緣40a；以及環狀的螺帽部50b，其是從該蓋部50a的外周朝向一方延伸並螺合 於第二壓力缸5。又，在第二壓力缸5的內周，係在外筒部5a與第二壓力缸本體5b的境界形成有環狀的段差5e，且第二壓力缸本體5b的內徑是比第一壓力缸4的外徑更小。
因此，在將第一壓力缸4朝向第二壓力缸5插入，並且在第一壓力缸4安裝有桿導40的狀態下，從桿導40的第3圖中左方被覆帽蓋50，當將螺帽部50b螺合於外筒部5a時，就能藉由帽蓋50的蓋部50a和第二壓力缸5的段差5e來夾持第一壓力缸4，且固定於第二壓力缸5。然後，第二壓力缸5、和固定於該第二壓力缸5的第一壓力缸4，係能藉由插通於第二壓力缸5之安裝部5d的銷51，連結於腳輪的支架或連桿。以下，將第一壓力缸4和第二壓力缸5組合在一起的構件，作為壓力缸構件7。
接著，桿6，係用桿導40和第一壓力缸4的底部4a移動自如地支承於軸方向並貫通第一室R2，且第3圖中左端是從第一壓力缸4通過帽蓋50的蓋部50a內並朝向壓力缸構件7外延伸，另一方面，第3圖中右端則是配置於第二壓力缸本體5b內。然後，在桿6的軸方向之大致中央，且在配置於第一室R2內的部分之外周，設置有環狀的第一活塞60。
第一活塞60，係固定於桿6，當桿6朝向第3圖中左右(軸方向)移動時，就與該桿6一起移動並在第一室R2之中朝向第3圖中左右移動。第一活塞60的外徑，係形成比桿6的外徑更大，比第一壓力缸4之筒部4b的內徑 更小，且在第一活塞60外周與第一壓力缸4內周之間形成有粒狀體所能夠通過的環狀的間隙。更且，在第一活塞60之軸方向的兩端部，係分別設置有截頭圓錐狀的推拔部60a、60b，且外徑朝向前端慢慢地變小(第3圖中的(a))。
又，在桿6中，在從壓力缸構件7朝向外方突出的部分之前端，係固定有安裝部62。然後，藉由插通於安裝部62的銷63，能使桿6連結於腳輪的支架或連桿。再者，雖然阻尼器D2，並未具備用以覆蓋從壓力缸構件7朝向外方突出的桿6之外周的蓋體，但是也可用蓋體來保護桿6的滑動面。
又，在桿6中，在朝向第二壓力缸本體5b內突出的桿6之第3圖中右端部的外周，係設置有第二活塞61，且用第二活塞61在第二壓力缸5內形成作為第二腔室的第二室R3。即便是在該第二室R3，仍收容有粒狀體，該粒狀體也是由腈橡膠(NBR)等的彈性體所形成的顆粒之集合，且具有彈性。然後，構成粒狀體的顆粒之各個，係至少能在不施加荷重的狀態下獨立移動。第3圖中，第二室R3之粒狀體的左端是透過第二活塞61而由桿6所支承，另一方面，粒狀體的右端係由第二壓力缸5的底部5c所支承。結果，第二室R3的粒狀體，係成為夾設於桿6與壓力缸構件7之間的狀態，且第二室R3的粒狀體發揮相應於壓縮量的彈性力。
更且，當桿6相對於壓力缸構件7朝向第3圖中左方 移動，而第二活塞61抵抗於第一壓力缸4的底部4a時，就能限制桿6更進一步朝向左方移動，亦即能限制阻尼器D2的伸長。第3圖係顯示荷重不作用之狀態(無負荷狀態)下的阻尼器D2，在無負荷狀態下，第二活塞61藉由第二室R3之粒狀體的彈性力抵靠於底部並使阻尼器D2成為已延伸極致的狀態(最伸長狀態)。
以下，針對本實施形態的阻尼器D2之作動加以說明。由於當桿6進入壓力缸構件7而阻尼器D2收縮時，第二室R3的粒狀體就會利用第二活塞61而被壓縮，所以該粒狀體的彈性力會變大。更且，在阻尼器D2收縮時，由於第一活塞60會在第一室R2內朝向第3圖中右方移動，所以位於第一活塞60之第3圖中右側的粒狀體會通過在第一活塞60之外周所形成的間隙並朝向第一活塞60的左方移動。如此，就會在第一活塞60與粒狀體之間產生摩擦力，且藉由該摩擦力來抑制阻尼器D2的收縮。
反之，由於當桿6從壓力缸構件7退出而阻尼器D2伸長時，第二活塞61就會擴大第二室R3，所以該第二室R3內之粒狀體的彈性力會變小。更且，在阻尼器D2伸長時，由於第一活塞60會在第一室R2內朝向第3圖中左方移動，所以位於第一活塞60之第3圖中左側的粒狀體會通過在第一活塞60之外周所形成的間隙並朝向第一活塞60的右方移動。如此，就會在第一活塞60與粒狀體之間產生摩擦力，且藉由該摩擦力來抑制阻尼器D2的伸長。
然後，在阻尼器D2處於安裝狀態的情況下，阻尼器 D2是按照施加於車體的荷重而伸縮，且由收容於第二室R3的彈性體來彈性支承車體，並且阻尼器D2會按照車輪從路面所接受的輸入而伸縮作動。然後，當阻尼器D2伸縮時，就用第二室R3的粒狀體來吸收藉由路面凹凸所引起的衝擊，並且藉由在第一活塞60與第一室R2的粒狀體之間所產生的摩擦力來使阻尼器D2的伸縮運動衰減。
換句話說，在阻尼器D2中，係利用摩擦力作為衰減力，且第一活塞60是在阻尼器D2伸縮時利用第一室R2的粒狀體來發揮衰減力的衰減部A2，第二室R3的粒狀體是在阻尼器D2伸縮時發揮彈性力的彈性部E2。然後，由於阻尼器D2伸縮時第一活塞60會在第一室R2內移動，所以會在第一活塞60與第一室R2內的粒狀體之間產生摩擦力，並且第二室R3內的彈性體會伸縮，而衰減部A2和彈性部E2是連結成能並行發揮衰減力和彈性力。換言之，衰減部A2和彈性部E2，係在力學上並聯配置，而阻尼器D2能發揮將衰減力和彈性力組合在一起之力。
然後，當將抵抗作為阻尼器D2整體的伸縮之力作為阻尼器D2的反作用力時，在阻尼器D2中，由於是利用由彈性體所形成的粒狀體作為彈性部E2，所以彈性力對阻尼器D2之位移的特性(彈簧特性)係成為非線形特性，而反作用力對阻尼器D2之位移的特性(反作用特性)則接近上述特性。然後，由於是利用摩擦力作為衰減力，所以會在阻尼器D2的反作用力特性中發生遲滯效應，而在阻尼器D2利用於輪椅的情況下，可以使乘坐感良好。
又，衰減力對阻尼器D2之位移的特性(衰減特性)，係可以藉由粒狀體之顆粒的直徑、硬度、充填率及形狀、以及第一活塞60與第一壓力缸4間的餘隙、第一活塞60的軸方向長度、及推拔部60a、60b之形狀等的變更來調整。例如，由於粒狀體係可以彈性變形，所以當將粒狀體的顆粒之直徑形成比第一活塞60與第一壓力缸4間的餘隙更大時，在阻尼器D2伸縮時粒狀體的顆粒就會在第一活塞60與第一壓力缸4之間一邊被壓扁且一邊移動，故而在第一活塞60與粒狀體之間所產生的摩擦力會變大，且衰減力會變大。又，即便提高構成粒狀體的顆粒之硬度，或提高充填率，仍會使衰減力變大。更且，當將桿6之外周面和第一活塞60的推拔部60a、60b之外周面所成的角度作為推拔部60a、60b的傾斜角θ(第3圖中的(a))時，即便減小該傾斜角θ並使接近90度，或加長第一活塞60的軸方向長度，仍會使衰減力變大。然後，當如此地加大衰減力時，遲滯效應就會變大。
此外，在阻尼器D2中，當伸縮時桿6在第一室R2內移動時，也會在桿6與第一室R2的粒狀體之間產生摩擦力。換句話說，由於桿6也與第一活塞60一起構成衰減部A2，所以也能藉由桿6之外徑的變更來改變衰減力。
又，在阻尼器D2中，由於彈性部E2是具有收容第二室R3的粒狀體所構成，所以可以藉由第二室R3的粒狀體之顆粒的直徑、硬度、充填率及形狀、以及第二室 R3的容積來變更阻尼器D2的彈簧特性。更且，由於第一活塞60是從桿6朝向外周側外伸，所以第一室R2內的粒狀體也與第二室R3的粒狀體一起構成彈性部E2，且也能藉由收容於第一室R2之粒狀體的變更、第一活塞60之外徑的變更、推拔部60a、60b之傾斜角θ的變更等來改變彈簧特性。如此，在阻尼器D2中，由於用以調整彈簧特性的調諧要件較多，所以可以微細地調整彈性力，且實現所期望的彈簧特性。
以下，針對本實施形態的阻尼器D2之作用功效加以說明。在本實施形態中，阻尼器D2，係具備：第二壓力缸5，其是從第一壓力缸4朝向軸方向延伸，並在內部插入有能夠移動的桿6；以及第二活塞61，其是連結於桿6並在第二壓力缸5內形成第二室(腔室)R3。然後，彈性部E2，是具有收容於第二室(腔室)R3之具有彈性的粒狀體所構成。因此，可以藉由第二室R3的粒狀體之顆粒的直徑、硬度、充填率及形狀、以及第二室R3的容積來改變阻尼器D2的彈簧特性。如此，當在彈性部E2中利用具有彈性的粒狀體時，由於用以調整彈簧特性的調諧要件較多，所以可以實現所期望的彈簧特性。
又，依據上述構成，收容用以發揮衰減力之粒狀體的腔室、和收容用以發揮彈性力之粒狀體的腔室是被分成第一室R2和第二室R3，而不會使衰減力產生用途的粒狀體和彈性力產生用途的粒狀體混合。因此，由於可以藉由各腔室之粒狀體的變更而大致獨立調整衰減特性和彈簧特 性，所以容易進行調整。但是，亦可將第一活塞60和第二活塞61的配置形成與阻尼器D2相反，並將收容粒狀體的腔室形成為一個。
具體而言，第4圖係顯示如前述般地變更阻尼器D2後的示意圖。如第4圖所示之該變化例的阻尼器D3，係具備：壓力缸(第一壓力缸)8；及桿9，其是能夠移動地插入壓力缸8內；及第二活塞90，其是連結於桿9並在壓力缸8內形成腔室R4；以及第一活塞91，其是連結於桿9的前端並配置於腔室R4內。然後，在腔室R4係收容有具有彈性的粒狀體，衰減部A3是具有第一活塞91所構成，彈性部E3是具有粒狀體所構成。在如此的阻尼器D3中，雖然在欲變更彈簧特性時，衰減特性也會同時變更，但是即便在此情況下，用以調整衰減力及彈性力的調諧要件仍會較多。
又，在阻尼器D2、D3中，由於在密閉第二室R3或腔室R4的情況下，存在於第二室R3或腔室R4內所收容的粒狀體之顆粒與顆粒之間的空隙內的氣體(空氣)是被封入第二室R3或腔室R4並具有作為氣體彈簧的功能，所以該氣體彈簧也會成為彈性部E2、E3的構成元件。如此，仍可以藉由朝向第二室R3或腔室R4內的氣體(空氣)之供排來變更彈性力，且當對第二室R3或腔室R4充填壓縮空氣並予以加壓時，就可以加大藉由彈性部E2、E3所產生的彈性力。再者，彈性部E2、E3的構成，並不限於上述，而是可以做適當變更。例如，亦可廢除收容於第 二室R3和腔室R4的彈性體而僅封入氣體，且使其具有作為氣體彈簧的功能，或是收容螺旋彈簧、圓形彈簧等的金屬製彈簧。
又，在本實施形態中，阻尼器D2，係具有以下的構件所構成：第一壓力缸4，其是收容粒狀體；及桿6，其是能夠移動地插入第一壓力缸4內；以及第一活塞60，其是連結於桿6並配置於第一壓力缸4內。因此，由於可以藉由第一活塞60之軸方向長度、直徑、推拔部60a、60b之傾斜角θ的變更來調整衰減力，所以會增加調諧要件，可以更微細地調整衰減力。該功效，即便是在阻尼器D3中仍能同樣獲得。
再者，如前述般，由於阻尼器D2伸縮時也在桿6與粒狀體之間產生摩擦力，且該摩擦力也可以利用作為衰減力，所以也可廢除第一活塞60而僅用桿6來構成衰減部A2。如此的變更即便是在阻尼器D3中也能夠實現。更且，雖然阻尼器D3係形成為桿9朝向第一活塞91之單側延伸的單桿型，但是也可為雙桿型。
又，在本實施形態中，阻尼器D2、D3，係具備：衰減部A2、A3，其是在伸縮時利用粒狀體而發揮衰減力；以及彈性部E2、E3，其是在伸縮時發揮彈性力。然後，衰減部A2、A3和彈性部E2、E3，係連結成能並行發揮衰減力和彈性力。依據上述構成，可以利用阻尼器D2、D3伸縮時在粒狀體與衰減部A2、A3之間所產生的摩擦力作為衰減力，且不利用油等的液體作為衰減力產生用途 的作動流體就可完成。因而，在阻尼器D2、D3中，不可能發生液漏，而可以排除液漏的問題。又，由於粒狀體，係與油等的液體或氣體不同，即便不設置密封仍不會因流出而失掉，所以不需要密封。因而，在阻尼器D2、D3中係可以削減密封來削減成本。
更且，依據上述構成，可以藉由粒狀體之顆粒的直徑、硬度、充填率及形狀等來變更衰減力，且用以調整衰減力的調諧要件非常多。因而，由於可以微細地調整衰減力，所以可以使衰減特性成為所期望的特性。又，只要選擇線膨脹係數較低的材料作為粒狀體，就可以減小藉由溫度變化而致使的衰減力特性之變化。
以上，雖然已詳細說明本發明之較佳的實施形態，但是只要不脫離申請專利範圍，就能夠進行改造、變化及變更。
本案係基於2016年7月21日在日本特許廳所提出的特願2016-143561而主張優先權，該申請的全部內容係通過參照而編入本說明書中。
1‧‧‧壓力缸
1a‧‧‧壓力缸本體
1b‧‧‧連結部
1c‧‧‧導引部
1d‧‧‧蓋體
1e、22‧‧‧安裝部
1f‧‧‧段差
2‧‧‧桿
3‧‧‧彈簧
10‧‧‧桿導
11、21‧‧‧彈簧座
12、23‧‧‧銷
13、14‧‧‧套筒
20‧‧‧活塞
20a、20b‧‧‧推拔部
21a‧‧‧筒部
21b‧‧‧底部
24‧‧‧墊圈
A1‧‧‧衰減部
D1‧‧‧阻尼器
E1‧‧‧彈性部
R1‧‧‧腔室
θ‧‧‧傾斜角

Claims (5)

  1. 一種阻尼器，其特徵為：具備：衰減部，其是在伸縮時利用粒狀體來發揮衰減力；以及彈性部，其是在伸縮時發揮彈性力；前述衰減部和前述彈性部，係連結成能並行發揮前述衰減力和前述彈性力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的阻尼器，其中，具備：第一壓力缸，其是收容前述粒狀體；以及桿，其是能夠移動地插入前述第一壓力缸內；前述衰減部是具有前述桿所構成。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的阻尼器，其中，具備：第一活塞，其是連結於前述桿並配置於前述第一壓力缸內；前述衰減部是具有前述第一活塞所構成。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的阻尼器，其中，前述彈性部，係設置於前述第一壓力缸的外周，且具有夾設於前述第一壓力缸與前述桿之間的彈簧所構成。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的阻尼器，其中，具備：第二壓力缸，其是從前述第一壓力缸朝向軸方向延伸，並在內部插入有能夠移動的前述桿；以及第二活塞，其是連結於前述桿並在前述第二壓力缸內 形成腔室；前述彈性部係具有氣體彈簧和粒狀體之中的至少一方所構成，該氣體彈簧係具有被封入前述腔室的氣體所構成，該粒狀體係收容於前述腔室且具有彈性。
TW106113117A 2016-07-21 2017-04-19 Damper TWI625477B (zh)

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