WO2012073930A1 - 緩衝器 - Google Patents

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  • the sliding surface of the upper bearing 30 can be reliably lubricated. Furthermore, the structure is simpler than that of the prior art, and the complexity of the front fork can be avoided.

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Abstract

 緩衝器は、車体側チューブと車輪側チューブとから構成され、潤滑隙間が形成される緩衝器本体と、シリンダとシリンダ内を二つの作用室に区画するピストンとロッドとを有するダンパと、気室と作動流体室とから構成されるリザーバ室と、作動流体室を上側の作動流体室と下側の作動流体室とに区画する隔壁部材と、上側の作動流体室から下側の作動流体室への作動流体の移動のみを許容するチェック弁を有する流路と、下側の作動流体室と潤滑隙間とを連通する連通路と、を備え、潤滑隙間の断面積とロッドの断面積とが異なる緩衝器。

Description

緩衝器
 本発明は、緩衝器に関する。
 JP1992-312221Aは、車体と車輪との間に介装され、車輪に入力される路面振動を減衰する緩衝器を開示している。この緩衝器は、上記文献の図1に開示されるように、二輪車の前輪を懸架するフロントフォークに適用され、車体側チューブと、車体側チューブ内に上下一対の軸受を介して摺動自在に挿入される車輪側チューブと、から構成される緩衝器本体を備える。
 上側の軸受が車輪側チューブの外周に、下側の軸受が車体側チューブの内周に取り付けられ、これら軸受の間に形成される潤滑隙間内に収容される作動流体が摺動性を良好にするための潤滑材として機能する。
 緩衝器本体内には、車輪側チューブの軸心部に起立して作動流体が充填されるシリンダと、シリンダの内周に摺接してシリンダ内を二つの作用室に区画するピストンと、ピストンを介してシリンダ内に出没するロッドと、を有する正立型のダンパが収容される。緩衝器本体とダンパとの間にはリザーバ室が形成される。
 リザーバ室は、気室と作動流体室とから構成され、ロッドの出没分だけシリンダ内で過不足する作動流体を、シリンダのボトム部に設けられるベース部材を介して補い、ダンパの体積補償を行う。
 リザーバ室の作動流体室は、流路を介して潤滑隙間内に連通し、流路の途中には作動流体室から潤滑隙間への作動流体の移動のみを許容するチェック弁が設けられる。
 フロントフォークの圧縮時、ロッドの進入分だけ余剰となる作動流体がベース部材を介して作動流体室内に流出し、潤滑隙間の容積が増す。これにより、作動流体室と潤滑隙間との間に圧力差が生じ、チェック弁が開弁して作動流体が潤滑隙間内に流路を介して流入する。
 一方、フロントフォークの伸長時、潤滑隙間が圧縮されて、その内圧でチェック弁が閉じる方向に附勢されるので、流路の連通が阻止される。
 したがって、フロントフォークが伸縮を繰り返すことにより、いわゆるポンピング作動が行われ、潤滑隙間内に作動流体が吸い上げられて潤滑隙間内の液面が高くなり、上側の軸受の摺動面に作動流体を供給し易くすることができる。
 しかし、作動流体室と潤滑隙間との圧力差が小さい場合にはチェック弁が開弁しないため、上側の軸受の摺動面に作動流体が充分に供給されず、潤滑不足となる可能性がある。
 そこで、上記文献の図3には、以下のような構造が記載されている。作動流体室がロッドガイドによって上下に区画され、上下の作動流体室を連通する連通路がロッドガイドに形成される。さらに、連通路に沿って作動流体が下側の作用室から伸側の作用室に移動する場合に抵抗を与える減衰バルブが設けられ、下側の作動流体室がチェック弁を介して潤滑隙間に連通する。
 これにより、フロントフォークの圧縮時、下側の作動流体室の内圧を高めて圧力差を生じさせ、より確実に上側の軸受の摺動面に作動流体を供給することを可能としている。
 従来のフロントフォークは、上側の軸受の摺動面を確実に潤滑するため、チェック弁に加えてロッドガイドに減衰バルブを設ける必要があり、構造が複雑となる。
 この発明の目的は、構造を複雑化させることなく、より確実に上側の軸受の摺動面を潤滑させることができる緩衝器を提供することである。
 本発明のある態様によれば、緩衝器であって、車体側チューブと、車体側チューブ内に上下一対の軸受を介して摺動自在に挿入される車輪側チューブと、から構成され、上側の軸受が車輪側チューブの外周に取り付けられ、下側の軸受が車体側チューブの内周に取り付けられ、上下一対の軸受の間に潤滑隙間が形成される緩衝器本体と、車輪側チューブの軸心部に起立して作動流体を収容するシリンダと、シリンダの内周に摺接してシリンダ内を二つの作用室に区画するピストンと、ピストンを介してシリンダ内に出没するロッドと、を有するダンパと、緩衝器本体とダンパとの間に形成され、気室と作動流体室とから構成され、ダンパ内で過不足する作動流体を補うリザーバ室と、作動流体室を上側の作動流体室と下側の作動流体室とに区画する隔壁部材と、隔壁部材に形成され、上側の作動流体室から下側の作動流体室への作動流体の移動のみを許容するチェック弁を有する流路と、下側の作動流体室と潤滑隙間とを連通する連通路と、を備え、潤滑隙間の断面積とロッドの断面積とが異なる緩衝器が提供される。
 本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係るフロントフォークを部分的に切り欠いて示す正面図である。 図2は、本発明の第1実施形態に係るフロントフォークの主要部を拡大して示す縦断面図である。 図3は、本発明の第1実施形態に係るフロントフォークの縦断面を示す原理図である。中心線より左側(a)に記載の矢印は、伸長時における作動流体の移動の方向を示す。中心線より右側(b)に記載の矢印は、圧縮時における作動流体の移動の方向を示す。 図4は、本発明の第2実施形態に係るフロントフォークの縦断面を示す原理図である。中心線より左側(a)に記載の矢印は、伸長時における作動流体の移動の方向を示す。中心線より右側(b)に記載の矢印は、圧縮時における作動流体の移動の方向を示す。
 以下の説明において、いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品かまたはそれに対応する部品を示す。
 第1実施形態について説明する。
 本実施形態に係る緩衝器は、二輪車の車体と前輪との間に介装され、前輪に入力される路面振動を減衰するフロントフォークに適用される。
 図1に示すように、フロントフォークは、車体側チューブ1と、車体側チューブ1内に上下一対の軸受30、31を介して摺動自在に挿入される車輪側チューブ2と、から構成される緩衝器本体を備える。上側の軸受30は車輪側チューブ2の外周に取り付けられ、下側の軸受31は車体側チューブ1の内周に取り付けられ、これら軸受30、31の間に潤滑隙間3が形成される。
 フロントフォークは、シリンダ40と、ピストン41と、ロッド42と、を有するダンパ4を備える。シリンダ40は、車輪側チューブ2の軸心部に起立して作動流体を収容する。ピストン41は、シリンダ40の内周に摺接してシリンダ40内を二つの作用室A、Bに区画する。ロッド42は、ピストン41を介してシリンダ40内に出没する。
 フロントフォークは、緩衝器本体とダンパ4との間に形成されるリザーバ室を備える。リザーバ室は、気室Gと作動流体室Rとから構成され、ダンパ4内で過不足する作動流体を補う。
 フロントフォークは、ロッドガイド5と、流路Lと、連通路2aと、を備える。ロッドガイド5は、作動流体室Rを上下(R1、R2)に区画する隔壁部材である。流路Lは、ロッドガイド5に形成されて上側の作動流体室R1から下側の作動流体室R2への作動流体の移動のみを許容するチェック弁6を有する(図2)。連通路2aは、下側の作動流体室R2と潤滑隙間3とを連通する。潤滑隙間3の断面積Yは、ロッド42の断面積Xより小さく形成される(図3)。
 詳細に説明すると、フロントフォークは、車体側チューブ1内に車輪側チューブ2が出没する倒立型のフロントフォークである。
 車体側チューブ1と車輪側チューブ2とから構成される緩衝器本体の上下の開口は、車体側チューブ1の図中上端部に設けられるキャップ部材10と、車輪側チューブ2の外周に螺着されるボトム部材20と、によってそれぞれ封止される。
 車体側チューブ1と車輪側チューブ2との間に形成される潤滑隙間3を含む筒状の隙間の開口は、車体側チューブ1の下端部内周に設けられ車輪側チューブ2の外周に摺接するシール部材11によって封止され、緩衝器本体内に収容される作動流体や気体が外部に漏れ出すことはない。
 車輪側チューブ2の外周に取り付けられる上側の軸受30は、車輪側チューブ2の上端部外周に形成される溝2b内に係合され、車輪側チューブ2の内周に摺接する。
 車体側チューブ1の内周に取り付けられる下側の軸受31は、シール部材11の直上部に設けられる環状のメタル部材12と、車体側チューブ1の内周に形成される段部1aと、の間に位置決めされ、車輪側チューブ2の外周に摺接する。
 上側の軸受30と下側の軸受31との間に形成される筒状の潤滑隙間3は、フロントフォークが伸張する場合、上下の軸受30、31が接近して縮小し、フロントフォークが圧縮する場合、上下の軸受30、31が離間して拡大する。
 潤滑隙間3は、車輪側チューブ2に穿設される連通路2aを介して下側の作動流体室R2に連通する。
 車体側チューブ1及び車輪側チューブ2の内側に位置する緩衝器本体内には所定の減衰力を発生するダンパ4と懸架ばねSとが収容される。懸架ばねSは路面からの突き上げ入力を吸収し、ダンパ4はこの吸収に伴うフロントフォークの伸縮運動を減衰させる。
 懸架ばねSは、下端がロッドガイド5で担持されると共に、上端部がキャップ部材10に保持される筒状の上側ばね受け13に嵌合し、常にフロントフォークを伸張方向に付勢する。
 キャップ部材10に取り付けられるアジャスタ10aを回転して上側ばね受け13を図中上下に移動させることにより、懸架ばねSにかかる初期荷重を任意に調整することが可能である。
 ダンパ4は、シリンダ40と、環状のロッドガイド5と、ピストン41と、ロッド42と、ベース部材43と、を備える。シリンダ40は、車輪側チューブ2の軸心部に起立する。環状のロッドガイド5は、シリンダ40のヘッド部に冠着する。ピストン41は、シリンダ40の内周に摺接する。ロッド42は、ロッドガイド5を貫通しながらピストン41を介してシリンダ40内に出没する。ベース部材は、シリンダ40のボトム部に設けられる。
 ロッド42は、キャップ部材10に上端を固定され、フロントフォークの伸縮に伴いシリンダ40内をピストン41と共に軸方向に移動する。ロッド42の断面積Xは、原理図である図3に示すように、潤滑隙間3の断面積Yよりも小さく形成される。
 図1に示すように、ロッドガイド5は、ガイド部50と、拡径部51と、結合部52と、を備え、常に作動流体室R内に位置するよう配置される。ガイド部50は、内周にロッド42を軸支する環状の軸受50aを有する。拡径部51は、シリンダ40よりも外周が大径に形成される。結合部52は、シリンダ40のヘッド部内周に螺合する。
 ベース部材43は、シリンダ40のボトム部の軸心部に起立するベースロッド8の上端部に保持される。ベースロッド8は、ベース部材43の下側に形成されてシリンダ40の内周にシール80aを介して密接する鍔部80を備え、鍔部80とベース部材43との間に液室Cが形成される。
 シリンダ40は、ベース部材43と鍔部80との間に穿設される通孔40aを備える。液室Cは通孔40aを介して下側の作動流体室R2と連通する。
 ロッドガイド5とベース部材43との間に形成されるシリンダ40内は、ピストン41によってロッド42側に位置する伸側作用室Aとピストン41側に位置する圧側作用室Bとの二つの作用室A、Bに区画される。
 つまり、シリンダ40の内側には、ロッドガイド5とピストン41との間に形成される伸側作用室Aと、ピストン41とベース部材43との間に形成される圧側作用室Bと、ベース部材43と鍔部80との間に形成される液室Cと、が形成される。
 伸側作用室Aは、ピストン41に形成される伸側流路及び圧側流路41aを介して圧側作用室Bと連通する。圧側作用室Bは、ベース部材43に形成される伸側流路及び圧側流路43aを介して液室Cと連通する。液室Cは、通孔40aを介して下側の作動流体室R2に連通する。
 ピストン41に形成される伸側流路は、ピストン41の圧側作用室B側に積層される伸側減衰バルブV1によって開閉可能に塞がれる。ピストン41に形成される圧側流路41aは、ピストン41の伸側作用室A側に積層される圧側チェック弁C2で開閉可能に塞がれる。
 一方、ベース部材43に形成される伸側流路は、ベース部材43の圧側作用室B側に積層される伸側チェック弁C1で開閉可能に塞がれる。ベース部材43に形成される圧側流路43aは、ベース部材43の液室C側に積層される圧側減衰バルブV2で開閉可能に塞がれる。
 本実施形態においては、ベースロッド8に鍔部80を設け、鍔部80の下側に空気室Dを形成することで、フロントフォーク内に収容する作動流体を減少させてフロントフォークを軽量化することが可能となる。しかし、必ずしも空気室Dを設けなくても良い。
 ピストン41に設けられる圧側チェック弁C2の開弁圧は、キャップ部材10に取り付けられるアジャスタ10bによって調整可能である。
 ダンパ4と緩衝器本体との間に形成されるリザーバ室は、内部に貯留される作動流体の液面Oの上方に形成される気室Gと、液面Oの下方に形成される作動流体室Rと、から構成される。作動流体室Rは、ロッドガイド5の拡径部51によって上下(R1、R2)に区画される。
 図2に示すように、拡径部51の中央外周には断面コ字状の環状溝7が形成され、拡径部51の上下外周と車輪側チューブ2との間には隙間51a、51bがそれぞれ形成される。
 環状溝7は、外周に環状のチェック弁6が遊嵌され、チェック弁6の内周に対向する垂直面70と、垂直面70の上下に相対向して形成される上面71及び下面72と、から構成される。
 チェック弁6は、垂直面70よりも軸方向長さが短く形成され、下面に径方向に形成される切欠60を有する。チェック弁6はさらに、外周を車輪側チューブ2の内周に摺接させ、その内周と垂直面70との間に隙間流路61を形成する。
 上側の作動流体室R1の内圧が下側の作動流体室R2の内圧よりも高い場合、チェック弁6が環状溝7の下面72に当接して、隙間51a、チェック弁6の上面と環状溝7の上面71との間に形成される隙間、隙間流路61、切欠60、及び隙間51bを介して作動流体が移動する。
 つまり、隙間51a、チェック弁6の上面と環状溝7の上面71との間に形成される隙間、隙間流路61、切欠60、及び隙間51bで流路Lを構成する。
 一方、下側の作動流体室R2の内圧が上側の作動流体室R1の内圧よりも高い場合、チェック弁6が環状溝7の上面71に着座して、チェック弁6の上面と環状溝7の上面71との間に形成される隙間がなくなり、流路Lの連通が阻止される。
 チェック弁6は、上記構成を備えることにより、上側の作動流体室R1から下側の作動流体室R2への作動流体の移動のみを許容することが可能となる。チェック弁6の構成は上記の限りではなく、適宜選択することが可能である。
 本実施形態では、作動流体室Rを上下(R1、R2)に区画する隔壁部材が拡径部51を有するロッドガイド5から構成され、拡径部51の外周と車輪側チューブ2との間に流路Lを形成したので、流路Lを形成するための加工が容易である。流路Lの構成は上記の限りではなく、適宜構成を選択することが可能である。
 例えば、ロッドガイド5の拡径部51の外周を車輪側チューブの内周に密接させて隔壁部を形成し、隔壁部に軸方向に貫通する孔を穿設して、孔を流路Lとして機能させる構造としても良い。
 次に、本実施形態におけるフロントフォークの作動について説明する。
 フロントフォークの伸長時、伸側作用室Aが加圧されて、伸側作用室Aの作動流体がピストン41の伸側減衰バルブV1を開いて圧側作用室Bに移動し、退出したロッド42の体積分不足する作動流体がベース部材43の伸側チェック弁C1を開いて下側の作動流体室R2から圧側作用室Bに移動し、伸側の減衰力が発生する。
 図3に示すように、潤滑隙間3の断面積Yがロッド42の断面積Xよりも小さいため、退出したロッド42の体積よりも縮小した潤滑隙間3の体積の方が小さくなる。この差分に相当する作動流体が下側の作動流体室R2で不足して、上側の作動流体室R1の内圧が下側の作動流体室R2の内圧よりも相対的に高くなる。
 これにより、図3の左側(a)に示すように、ロッドガイド5のチェック弁6が開き、不足した分の作動流体が流路Lを介して上側の作動流体室R1から下側の作動流体室R2に補われる。
 一方、フロントフォークの圧縮時、圧側作用室Bが加圧されて、圧側作用室Bの作動流体がピストン41の圧側チェック弁C2を開いて伸側作用室Aに移動し、進入したロッド42の体積分余剰となる作動流体がベース部材43の圧側減衰バルブV2を開いて圧側作用室Bから下側の作動流体室R2に移動し、圧側の減衰力が発生する。
 図3に示すように、潤滑隙間3の断面積Yがロッド42の断面積Xよりも小さいため、進入したロッド42の体積が拡大した潤滑隙間3の体積よりも大きくなる。この差分に相当する作動流体が下側の作動流体室R2内で余剰となり、下側の作動流体室R2の内圧が上側の作動流体室R1の内圧よりも高くなる。この場合、ロッドガイド5のチェック弁6は閉じた状態に維持される。
 これにより、図3の右側(b)に示すように、余剰となる分の作動流体は、潤滑隙間3から溢れて上側の軸受30と車体側チューブ1との間、即ち、上側の軸受30の摺動面を通過して上側の作動流体室R1に移動する。
 上記のように、フロントフォークの圧縮時に必ず上側の軸受30の摺動面を作動流体が通過するので、確実に上側の軸受30の摺動面を潤滑することができる。さらに、構造が従来と比較して簡易であり、フロントフォークの複雑化を避けることができる。
 次に、第2実施形態について説明する。
 本実施形態に係る緩衝器は、第1実施形態と同じくフロントフォークに適用される。フロントフォークの基本的な構成は第1実施形態と同様であり、図4に示すように、潤滑隙間3の断面積Yがロッド42の断面積Xよりも大きく形成される点が相違する。
 フロントフォークの詳細な構成についての説明は第1実施形態を参照して、以下に本実施形態におけるフロントフォークの作動と、構成の相違による効果と、を説明する。
 フロントフォークの伸長時、第1実施形態と同様に、伸側作用室Aが加圧されて、伸側作用室Aの作動流体がピストン41の伸側減衰バルブV1を開いて圧側作用室Bに移動し、退出したロッド42の体積分不足する作動流体がベース部材43の伸側チェック弁C1を開いて下側の作動流体室R2から圧側作用室Bに移動し、伸側の減衰力が発生する。
 図4に示すように、潤滑隙間3の断面積Yがロッド42の断面積Xよりも大きいため、退出したロッド42の体積よりも縮小した潤滑隙間の体積の方が大きくなる。この差分に相当する作動流体が下側の作動流体室R2内で余剰となり、下側の作動流体室R2の内圧が上側の作動流体室R1の内圧よりも高くなるため、ロッドガイド5のチェック弁6が閉じた状態に維持される。
 これにより、図4の左側(a)に示すように、余剰となる分の作動流体は、潤滑隙間3から溢れて上側の軸受30と車体側チューブ1との間、即ち上側の軸受30、の摺動面を通過して上側の作動流体室R1に移動する。
 一方、フロントフォークの圧縮時、第1実施形態と同様に、圧側作用室Bが加圧されて、圧側作用室Bの作動流体がピストン41の圧側チェック弁C2を開いて伸側作用室Aに移動し、進入したロッド42の体積分余剰となる作動流体がベース部材43の圧側減衰バルブV2を開いて圧側作用室Bから下側の作動流体室R2に移動し、圧側の減衰力が発生する。
 潤滑隙間3の断面積Yがロッド42の断面積Xよりも大きいため、進入したロッド42の体積が拡大した潤滑隙間3の体積よりも小さくなる。この差分に相当する作動流体が下側の作動流体室R2で不足して、上側の作動流体室R1の内圧が下側の作動流体室R2の内圧よりも相対的に高くなる。
 これにより、図4の右側(b)に示すように、ロッドガイド5のチェック弁6が開くため、不足した分の作動流体が流路Lを介して上側の作動流体室R1から下側の作動流体室R2に補われる。
 上記のように、フロントフォークの伸張時に必ず上側の軸受30の摺動面を作動流体が通過するので、確実に上側の軸受30の摺動面を潤滑することができる。さらに、構造が従来と比較して簡易であり、フロントフォークの複雑化を避けることができる。
 本実施形態では、フロントフォークの伸張時に、潤滑隙間3内の作動流体が上側の軸受30と車体側チューブ1との間を通過する時、抵抗が生じるので、伸側の減衰力を発生させることができる。よって、フロントフォークの伸張時に発生する減衰力を増大させることができ、フロントフォークの圧縮時に減衰力が大きくなる第1実施形態と比較して車両の乗り心地を良好にすることができる。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
 例えば、上記実施形態では、緩衝器をフロントフォークに適用する場合を例に挙げて説明したが、この限りではなく、リアクッションユニットなどの他のユニットに適用しても良い。
 本願は2010年12月2日に日本国特許庁に出願された特願2010-269521に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (7)

  1.  緩衝器であって、
     車体側チューブと、前記車体側チューブ内に上下一対の軸受を介して摺動自在に挿入される車輪側チューブと、から構成され、前記上側の軸受が前記車輪側チューブの外周に取り付けられ、前記下側の軸受が前記車体側チューブの内周に取り付けられ、前記上下一対の軸受の間に潤滑隙間が形成される緩衝器本体と、
     前記車輪側チューブの軸心部に起立して作動流体を収容するシリンダと、前記シリンダの内周に摺接して前記シリンダ内を二つの作用室に区画するピストンと、前記ピストンを介して前記シリンダ内に出没するロッドと、を有するダンパと、
     前記緩衝器本体と前記ダンパとの間に形成され、気室と作動流体室とから構成され、前記ダンパ内で過不足する作動流体を補うリザーバ室と、
     前記作動流体室を上側の作動流体室と下側の作動流体室とに区画する隔壁部材と、
     前記隔壁部材に形成され、前記上側の作動流体室から前記下側の作動流体室への作動流体の移動のみを許容するチェック弁を有する流路と、
     前記下側の作動流体室と前記潤滑隙間とを連通する連通路と、を備え、
     前記潤滑隙間の断面積と前記ロッドの断面積とが異なる緩衝器。
  2.  請求項1に記載の緩衝器であって、
     前記潤滑隙間の断面積が前記ロッドの断面積よりも小さい緩衝器。
  3.  請求項1に記載の緩衝器であって、
     前記潤滑隙間の断面積が前記ロッドの断面積よりも大きい緩衝器。
  4.  請求項1に記載の緩衝器であって、
     前記ピストンによって区画される前記作用室は、前記ロッド側に形成される伸側作用室及び前記ピストン側に形成される圧側作用室であり、
     前記シリンダのボトム部に設けられるベース部材を介して、前記圧側作用室と前記下側の作動流体室とが連通する緩衝器。
  5.  請求項1に記載の緩衝器であって、
     前記隔壁部材は前記シリンダのヘッド部に冠着する環状のロッドガイドである緩衝器。
  6.  請求項5に記載の緩衝器であって、
     前記ロッドガイドは、前記シリンダよりも外周が大径に形成される拡径部を備え、前記拡径部の外周と前記車輪側チューブとの間に前記流路が形成される緩衝器。
  7.  請求項6に記載の緩衝器であって、
     前記拡径部の外周に断面コ字状の環状溝が形成され、前記環状溝の外周に環状の前記チェック弁が遊嵌され、
     前記環状溝は、前記チェック弁の内周に対向する垂直面と、前記垂直面の上下に相対向して形成される上面及び下面と、から構成され、
     前記チェック弁は、前記垂直面よりも軸方向長さが短く形成され、前記チェック弁の外周が前記車輪側チューブの内周に摺接し、前記チェック弁の下面に径方向に形成される切欠を有し、前記チェック弁の内周と前記垂直面との間に隙間流路を形成する緩衝器。
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